JP2010022162A - 交流モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流モータを駆動するシステムにおいて、交流モータの各相の電流を検出するために設けられた電流センサの出力特性バラツキを補正する。
【解決手段】交流モータの非駆動時に、交流モータを制御するインバータのスイッチング素子のオン／オフを制御して、交流モータの２相に直流電流が流れるように制御し、そのときに、２相電流を検出するために設けられた電流センサの出力に基づいて、各電流センサの出力を補正するための補正値を算出する。そして、交流モータの駆動時に、補正値を用いて補正した電流センサの出力に基づいてインバータを制御して、交流モータを駆動制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、三相からなる交流モータの制御装置に関するものである。

近年、交流モータを動力としたシステムが種々提案されている。このようなシステムでは、直流電源（二次電池）の電圧を昇圧コンバータで昇圧した直流電圧を電源ラインに発生させ、この電源ラインに、インバータを介して交流モータを接続し、昇圧コンバータで昇圧した直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流モータを駆動したり、交流モータで発電した交流電圧をインバータで直流電圧に変換して、この直流電圧を昇圧コンバータで降圧してバッテリに回収させたりしている。

ここで、上記のように交流モータ等を用いたシステムでは、モータに流れる電流を電流センサにより計測し、該計測電流に基づいてモータの駆動制御が行われている。例えば、特許文献１には、モータ制御による制御精度を向上させるために、電流センサのゼロ点における温度ドリフトによる影響を排除する技術が開示されている。具体的には、車両のイグニッションスイッチが切り替わった後、モータが駆動されていない時点において、電流センサの出力値（計測電流）と電流センサ近傍の温度との関係に基づいて、電流センサのゼロ点の温度特性を学習し、その後、電流センサの出力に反映させることで、電流センサのゼロ点における温度ドリフトの影響を排除して、モータの制御精度の向上を図っている。
特開２００５−２０８７７号公報

ところで、交流モータを用いた制御の場合には、交流モータに流れる三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流のうち二相（例えば、Ｕ相、Ｗ相）に流れる電流をそれぞれ電流センサにて計測して、交流モータを制御している。この場合、各電流センサにおいて、実際の電流値に対する電流センサの出力値（電流センサの出力特性）が異なる場合には、交流モータの各相に流れる電流等を精度良く制御することができないため、モータの制御精度が低下することが懸念される。

また、上記特許文献１に開示された技術では、電流センサのゼロ点を補正する技術が開示されているに過ぎないため、各電流センサの出力特性の違いについては補正することが出来なかった。

そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、各電流センサの出力特性の違いによる交流モータの制御精度の低下を抑制することが可能な交流モータの制御装置を提供することにある。

そこで、本願の請求項１に係る発明では、三相からなる交流モータと、電源ラインに接続され、交流モータに流れる電流を制御するインバータと、交流モータの三相のうち一相（以下、「第１の相」と表記する）に流れる電流を検出する第１の電流センサと、交流モータの三相のうち第１の相とは別の一相（以下、「第２の相」と表記する）に流れる電流を検出する第２の電流センサと、第１の電流センサと第２の電流センサとの出力に基づいてインバータを制御して交流モータを駆動制御する制御手段とを備えた交流モータの制御装置において、交流モータの非駆動時に、第１の相および第２の相の巻線に直流電流が流れるようにインバータのスイッチング素子をオン／オフ制御しているときに、第１の電流センサと第２の電流センサとの出力に基づいて、補正の対象となる電流センサ（以下、「補正対象電流センサ」と表記する）の出力を補正するための補正値を算出する補正値算出手段を備え、制御手段は、交流モータの駆動時に、補正値算出手段により算出された補正値を用いて補正対象電流センサの出力を補正して、該補正された補正対象電流センサの出力に基づいてインバータを制御して、交流モータの駆動制御する。

このように、交流モータの非駆動時に、交流モータの各相の巻線に直流電流を流すようにすることで、各相に流れる電流を検出する各電流センサの出力（出力特性）の違いを補正するための補正値を算出することができ、交流モータの駆動時に、該補正値を用いてインバータを制御することで、精度良く交流モータの駆動制御を行うことが可能となる。

この場合、請求項２に係る発明のように、補正値算出手段は、交流モータの非駆動時に、第１の相および第２の相の巻線に直流電流が流れるようにインバータのスイッチング素子をオン／オフ制御しているときに、第１の電流センサと第２の電流センサとの出力に基づいて、各電流センサの出力の差が小さくなるように補正対象電流センサの出力の補正値を算出すると良い。これにより、各交流モータの出力の相対的な違いを補正することが可能となる。

また、請求項３に係る発明のように、補正対象電流センサは、第１の電流センサと第２の電流センサの少なくともいずれか１つを補正すると良い。

また、請求項４に係る発明のように、三相からなる交流モータと、電源ラインに接続され、交流モータに流れる電流を制御するインバータと、交流モータの三相のうち一相（以下、「第１の相」という）に流れる電流を検出する第１の電流センサと、交流モータの三相のうち第１の相とは別の一相（以下、「第２の相」）に流れる電流を検出する第２の電流センサと、第１の電流センサと第２の電流センサとの出力に基づいてインバータを制御して交流モータを駆動制御する制御手段とを備えた交流モータの制御装置において、前記電源ラインの電力供給源となる第１の二次電池と、この第１の二次電池に流れる電流を検出する第３の電流センサと、交流モータの非駆動時に、第１の相および第２の相の巻線に直流電流が流れるようにインバータのスイッチング素子をオン／オフ制御しているときに、第１の電流センサと第２の電流センサと第３の電流センサとの出力に基づいて、補正の対象となる電流センサ（以下、「補正対象電流センサ」という）の出力を補正するための補正値を算出する補正値算出手段とを備え、制御手段は、交流モータの駆動時に、補正値算出手段により算出された補正値を用いて補正対象電流センサの出力を補正して、該補正された補正対象電流の出力に基づいてインバータを制御して、交流モータの駆動制御する。 このように、交流モータの非駆動時に、交流モータの各相の巻線に直流電流を流すようにすることで、各相に流れる電流を検出する各電流センサの出力（出力特性）の違いを補正するための補正値を算出することができ、交流モータの駆動時に、該補正値を用いてインバータを制御することで、精度良く交流モータの駆動制御を行うことが可能となる。また、このとき、第１の二次電池に流れる電流を検出する第３の電流センサを考慮することで、交流モータ駆動システム全体の電流センサの出力の相対的なバラツキを補正することが可能となる。

また、請求項５に係る発明のように、補正値算出手段は、交流モータの非駆動時に、第１の相および第２の相の巻線に直流電流が流れるようにインバータのスイッチング素子をオン／オフ制御しているときに、第１の電流センサと第２の電流センサと第３の電流センサとの出力に基づいて、各電流センサの出力の差が小さくなるように補正対象電流センサの出力の補正値を算出すると良い。これにより、各交流モータの出力の相対的な違いを補正することが可能となる。

また、請求項６に係る発明のように、補正対象電流センサは、第１の電流センサと第２の電流センサと第３の電流センサとの少なくともいずれか２つとすると良い。

また、請求項７に係る発明のように、電源ラインの電力供給源となる第１の二次電池と、第１の二次電池から電源ラインへの電力の供給をオン／オフするスイッチとを備え、スイッチをオンすることで、第１の二次電池から前記電源ラインに電力を供給しているときに、第１の相および第２の相の巻線に直流電流が流れるようにインバータのスイッチング素子をオン／オフ制御すると良い。このようにすれば、交流モータの非駆動時に、電源ラインの電力供給源となる第１の二次電池を電源として使用して、交流モータの各相の巻線に直流電流を流すことができる。

また、請求項８に係る発明のように、第１の二次電池から電源ラインに電力を供給する際に、抵抗を介した回路に切り替える切替手段を備え、切替手段により抵抗を介した回路に切り替えた状態で、第１の二次電池から電源ラインに電力を供給しているときに、第１の相および第２の相の巻線に直流電流が流れるようにインバータのスイッチング素子をオン／オフ制御すると良い。これにより、複数の箇所で電流センサの出力（出力特性）の違いを補正することが可能となるため、精度良く電流センサの出力の違いを補正することが可能となる。

また、請求項９に係る発明のように、電源ラインに電圧を印加する第２の二次電池と、第２の二次電池から電源ラインに印加する電圧を調整するコンバータとを備え、コンバータにより第２の二次電池の電圧を調整して電源ラインに電圧を印加しているときに、第１の相および第２の相の巻線に直流電流が流れるようにインバータのスイッチング素子をオン／オフ制御すると良い。このように、コンバータにより第２の二次電池の電圧を調整して電源ラインに電圧を印加して、これを直流電源として交流モータの各相の巻線に直流電流を流すようにしても良く、この場合、交流モータに印加する電圧をコンバータにより調整することが可能となるため、交流モータの各相の巻線に直流電流を流すときの電流値を可変に設定することが可能となる。

また、請求項１０に係る発明のように、インバータのスイッチング素子のオン／オフの制御量を可変に設定することで、第１の相および第２の相の巻線に流れる直流電流を調整すると良い。このように、インバータのスイッチング素子のオン／オフを制御することでも、交流モータの各相の巻線に直流電流を流すときの電流値を可変に設定することが可能となる。

また、請求項１１に係る発明のように、交流モータは、車両の駆動源として車両に搭載され、該車両の自動変速機のシフト位置を検出するシフト位置検出手段を備え、補正値算出手段は、シフト位置検出手段により自動変速機のシフト位置がパーキングレンジに位置していると検出されたときに、第１の相および第２の相の巻線に直流電流が流れるようにインバータのスイッチング素子のオン／オフを制御すると良い。

このように、シフト位置がパーキングに位置していれば、交流モータの各相の巻線に直流電流を流したときに、その直流電流により交流モータが不用意に動いた場合でも、車両が動き出すことを防ぐことができる。

［本実施形態（１）］
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて交流モータを用いたシステム全体の概略構成を説明する。
二次電池等からなる直流電源２０（第１の二次電池）には昇圧コンバータ２１が接続され、この昇圧コンバータ２１は、直流電源２０の直流電圧を昇圧してシステム電源ライン２２とアースライン２３との間に直流のシステム電圧を発生させたり、このシステム電圧を降圧して直流電源２０に電力を戻す機能を持つ。システム電源ライン２２とアースライン２３との間には、システム電圧を平滑化する平滑コンデンサ２４や、システム電圧を検出する電圧センサ２５が接続され、電流センサ２６によってシステム電源ライン２２に流れる電流が検出される。更に、システム電源ライン２２とアースライン２３との間には、電圧制御型の三相の第１のインバータ２７が接続され、第１のインバータ２７で第１の交流モータ１１が駆動される。

ここで、交流モータ１１を車両の駆動源として用いた場合や、交流モータ１１を車両の発電機として用いた場合について説明する。このような場合、第１及び第２の交流モータ１１や昇圧コンバータ２１の運転を制御するモータ制御装置３７と、その他に車両全体を総合的に制御するメイン制御装置（図示せず）とを設け、このメイン制御装置によりアクセル操作量（アクセルペダルの操作量）を検出するアクセルセンサ、車両の前進運転や後退運転やパーキング或はニュートラルなどのシフト操作を検出するシフトスイッチ、ブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ、車速を検出する車速センサ等の各種センサやスイッチの出力信号を読み込んで車両の運転状態を検出する。このメイン制御装置は、モータ制御装置１９との間で制御信号やデータ信号を送受信し、制御装置１９によって車両の運転状態に応じて交流モータ１３の運転を制御する。

また、内燃機関（エンジン）と交流モータとを動力とするハイブリッド車の場合には、上記システムに、更にエンジンの運転を制御するエンジン制御装置を設け、メイン制御装置は、エンジンの運転を制御するエンジン制御装置と、交流モータ１３の運転を制御するモータ制御装置１９との間で制御信号やデータ信号を送受信し、各制御装置によって車両の運転状態に応じてエンジン、交流モータ１３の運転を制御する。近年、交流モータを２つ設け、それぞれ車両の駆動源或は発電機として用いるシステムが考案されている。

尚、交流モータ１３は、インバータ１６で負のトルクで駆動されるときには発電機として機能する。例えば、負のトルクで駆動されるときに第１の交流モータ１７で発電した交流電力がインバータ１６で直流電力に変換されて二次電池１０に充電される。ハイブリッド車の場合には、エンジンの動力の一部がプラネタリギヤを介して第１の交流モータ１７に伝達されて第１の交流モータ１７で発電し、その発電電力が第１の交流モータ１７とは別に設けられた第２の交流モータ（図示せず）に供給されて第２の交流モータが電動機として機能する。また、エンジンの動力が遊星ギヤ機構で分割されてリングギヤに伝達されるトルクが車両走行に要求されるトルクより大きくなる状態では、第１の交流モータ１７が電動機として機能し、この場合、第２の交流モータが発電機として機能して、その発電電力が第１の交流モータ１７に供給される。

次に、図１に基づいて交流モータ１１および昇圧コンバータ２１の制御系について説明する。複数の交流モータ１２、第２のインバータ２８を設けた場合においても、第１の交流モータ１１、第１のインバータ２７と実質的に同じ構成であるため、複数の交流モータとインバータとを設けた場合の説明については省略する。

第１の交流モータ１１は、三相永久磁石式同期モータで、永久磁石が内装されたものであり、ロータの回転位置を検出するロータ回転位置センサ５６が搭載されている。昇圧コンバータ２１は、入力コンデンサ３８とリアクトル３９と、２つのスイッチング素子４０、４１が設けられ、各スイッチング素子４０、４１にそれぞれ還流ダイオード４２、４３が並列に接続されている。また、電圧制御型の三相の第１のインバータ２７は、６つのスイッチング素子４４〜４９（上アームの各相の３つのスイッチング素子４４、４６、４８と下アームの各相の３つのスイッチング素子４５、４７、４９）が設けられ、各スイッチング素子４４〜４９にそれぞれ還流ダイオード５０〜５５が並列に接続されている。

この第１のインバータ２７は、モータ制御装置３７から出力される三相の６アーム電圧指令信号ＵＵ1 、ＬＵ1 、ＵＶ1 、ＬＶ1 、ＵＷ1 、ＬＷ1 に基づいて、システム電源ライン２２の直流電圧（昇圧コンバータ２１によって昇圧されたシステム電圧）を三相の交流電圧Ｕ1 、Ｖ1 、Ｗ1 に変換して第１の交流モータ１１を駆動する。第１の交流モータ１１のＵ相電流ｉＵ1 とＷ相電流ｉＷ1 が、それぞれ電流センサ５７、５８（第１の電流センサ、第２の電流センサ）によって検出される。

その際、モータ制御装置３７は、昇圧制御部５９でシステム電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ* となるように昇圧コンバータ２１を制御する“電圧制御”を実行すると共に、第１のトルク制御部６０で、第１の交流モータ１１の出力トルクＴ1 が目標トルクＴ1*となるように第１のインバータ２７を制御して、第１の交流モータ１１に印加する交流電圧を調整する“トルク制御”を実行する。

モータ制御装置３７は、第１の交流モータ１１をトルク制御する場合には、メイン制御装置から出力されるトルク指令値（目標トルク）Ｔ1*と、第１の交流モータ１３のＵ相電流ｉＵ1 とＷ相電流ｉＷ1 （電流センサ５７、５８の出力信号）と、第１の交流モータ１３のロータ回転位置θ1 （ロータ回転位置センサの出力信号）に基づいて、例えば、正弦波ＰＷＭ制御方式で三相電圧指令信号ＵＵ1 、ＵＶ1 、ＵＷ1 を生成する。

まず、第１の交流モータ１１のロータ回転位置θ1 （ロータ回転位置センサ５６の出力信号）に基づいて、第１の交流モータ１１の回転速度Ｎ1 を演算する。この後、第１の交流モータ１１のロータの回転座標として設定したｄ−ｑ座標系において、ｄ軸トルク制御電流ｉd1とｑ軸トルク制御電流ｉq1をそれぞれ独立に電流フィードバック制御するために、第１の交流モータ１３のトルク指令値Ｔ1*と回転速度Ｎ1 とに応じたトルク制御電流ベクトルｉt1* （ｄ軸トルク制御電流ｉdt1*、ｑ軸トルク制御電流ｉqt1*）をマップ又は数式等により演算する。

この後、第１の交流モータ１１のＵ相、Ｗ相の電流ｉＵ1 、ｉＷ1 （電流センサ５７、５８の出力信号）と第１の交流モータ１３のロータ回転位置θ1 （ロータ回転位置センサ５６の出力信号）に基づいて実際の電流ベクトルｉ1 （ｄ軸トルク制御電流ｉd1とｑ軸トルク制御電流ｉq1）を演算し、ｄ軸トルク制御電流ｉdt1*と実際のｄ軸トルク制御電流ｉd1との偏差Δｉd1が小さくなるようにＰＩ制御によりｄ軸指令電圧Ｖd1* を演算すると共に、ｑ軸トルク制御電流ｉqt1*と実際のｑ軸トルク制御電流ｉq1との偏差Δｉq1が小さくなるようにＰＩ制御によりｑ軸指令電圧Ｖq1* を演算する。そして、ｄ軸指令電圧Ｖd1* とｑ軸指令電圧Ｖq1* を三相電圧指令信号ＵＵ1 、ＵＶ1 、ＵＷ1 に変換し、これらの三相電圧指令信号ＵＵ1 、ＵＶ1 、ＵＷ1 を第１のインバータ２７に出力する。このとき、三相電圧指令信号ＵＵ1 、ＵＶ1 、ＵＷ1 に基づいて三相の６アーム電圧指令信号ＵＵ1 、ＬＵ1 、ＵＶ1 、ＬＶ1 、ＵＷ1 、ＬＷ1 を算出する。

ここで、交流モータ１１の各相の電流を検出する電流センサ５７、５８において、実際の電流値に対する電流センサの出力値（電流センサの出力特性）がそれぞれ異なる場合、例えば、図２のように、各相（Ｕ相、Ｗ相）の電流センサ５７、５８の出力特性の傾きが異なると、各相（Ｕ相、Ｗ相）に流れる実際の電流が同じであるにもかかわらず、それぞれ異なる値が出力されることになる。この場合、交流モータ１１を駆動制御する際に、各電流センサ５７、５８の出力値に基づいて交流モータ１１が制御されることになり、交流モータ１１の制御精度の低下を招く虞れがある。

そこで、本実施形態（１）では、交流モータ１１が駆動されない非駆動時に、電流センサ５７、５８にて電流を検出することができる二相（Ｕ相、Ｗ相）に直流電流が流れるように制御し、このときの電流センサ５７、５８の出力に基づいてそれぞれの電流センサ５７、５８の出力を補正することで、交流モータ１１が駆動されている駆動時の交流モータ１１の制御を精度良く行うようにしている。

以下、図３を用いて、電流センサの出力を補正する補正プログラムについて説明する。 図３の補正プログラムは、モータ制御装置３７によって所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう補正値算出手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、ステップＳ１０１にて、補正実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、補正実行条件は、交流モータ１１が駆動されない非駆動時であるか否かを判定する。交流モータ１１が駆動されない非駆動時は、交流モータ１１の駆動制御システムが起動される起動時か、或は、交流モータ１１の駆動制御システムが停止される停止時とすると良い。例えば、交流モータ１１の駆動制御システムが起動される起動時であるか否かは、図１において直流電源２０と昇圧コンバータ２１との間に設けられたスイッチ（図示せず）がオフからオンに切り替わったか否かで判定すると良い。なお、このスイッチは、直流電源２０から電源ライン２２（昇圧コンバータ２１）に電源電圧を供給するか否かを切り替えることができる。また、交流モータ１１の駆動制御システムが停止される停止時であるか否かは、例えば、交流モータ１１を用いた車両で、イグニッションスイッチがオンからオフと切り替わることを検出してから所定時間遅れて交流モータ１１の駆動制御システムを停止させる場合などでは、該イグニッションスイッチがオフに切り替わってから上記システムが停止されるまでは、交流モータ１１を駆動する必要がなく交流モータ１１が駆動されない非駆動時となるため、イグニッションスイッチがオフに切り替わったか否かで判定すると良い。

また、本プログラムにおいて、交流モータ１１に直流電流が流れると、交流モータ１１が少し駆動されて駆動トルクが発生する虞れがあるため、本実施形態（１）のように、交流モータ１１を車両の駆動源として用いる場合には、自動変速機のシフト位置がパーキングに位置しているときに、本プログラムを実行するようにすれば良い。

上記ステップＳ１０１で、補正実行条件が成立していないと判定された場合には、本プログラムを終了する。ステップＳ１０１で、補正実行条件が成立していると判定された場合には、電流センサ５７、５８にて電流を検出できる二相（Ｕ相、Ｗ相）に直流電流が流れるようにインバータ２７のスイッチング素子を制御する。具体的には、ステップＳ１０２において、Ｕ相の上アームのスイッチング素子４４をオンに切り替える。そして、ステップＳ１０３に進み、Ｗ相の下アームのスイッチング素子４９をオンに切り替える。なお、電流センサ５７、５８にて電流が検出できる二相（Ｕ相、Ｗ相）に直流電流が流れるように制御すると良いため、Ｕ相の下アームのスイッチング素子４５と、Ｗ相の下アームのスイッチング素子４８とをオンに切り替えても良い。

これら処理が進むと、ステップＳ１０４に進み、電流センサ５７、５８の少なくとも一方の出力を補正する。例えば、Ｕ相の電流センサ５７の出力をＷ相の電流センサ５８の出力に合わせる場合について説明すると、二相（Ｕ相、Ｗ相）に直流電流が流れる状態のときに検出した各電流センサ５７、５８の出力を比較して、Ｕ相の電流センサ５７の出力がＷ相の電流センサ５８の出力と等しくなるように補正する。具体的には、二相（Ｕ相、Ｗ相）に直流電流が流れる状態のときに、Ｕ相の電流センサ５７の出力をＵｉ、Ｗ相の電流センサ５８の出力をＷｉ、補正量（補正係数）をＫとしたとき、以下の式（１）のような関係となる。
Ｗｉ＝Ｋ×Ｕｉ （式１）

ここで、図２に示すように、Ｕ相の電流センサ５７の出力に上記の式（１）で算出した補正量Ｋを乗算することで、Ｕ相の電流センサ５７の出力をＷ相の電流センサ５８の出力に合わせこむことができる。そして、交流モータ１１の駆動時において、補正されたＵ相の電流センサ５７の出力とＷ相の電流センサ５８の出力とに基づいてインバータ２７を制御し、交流モータ１１の駆動制御を行う。この機能が特許請求の範囲でいう制御手段に相当する。

具体的には、Ｕ相の電流センサ５７の出力に対して補正量Ｋを乗算して補正し、該補正されたＵ相の電流センサ５７の出力とＷ相の電流センサ５８の出力と、メイン制御装置から出力されるトルク指令値（目標トルク）Ｔ1*と、第１の交流モータ１１のロータ回転位置θ1 （ロータ回転位置センサ５６の出力信号）とに基づいて、例えば、正弦波ＰＷＭ制御方式で三相電圧指令信号ＵＵ1 、ＵＶ1 、ＵＷ1 を生成する。そして、これら信号（三相電圧指令信号ＵＵ1 、ＵＶ1 、ＵＷ1 ）に基づいて、インバータ２７を制御して交流モータ１１の駆動制御を行う。

なお、ステップＳ１０４における補正は、各電流センサ５７、５８のゼロ点が補正されているとき、つまり図２に示すように合わせ込まれているときに精度良く行うことができるため、各電流センサ５７、５８のゼロ点が補正された後に行うようにしても良い。なお、各電流センサ５７、５８のゼロ点補正は、従来技術（例えば、特開２００５−２０８７７号公報）を用いると良い。

以上説明した図３の補正プログラムが実行されることで、各電流センサ５７、５８の出力（出力特性）の相対的なバラツキが小さくなるように補正することが可能となるため、各電流センサ５７、５８に基づく、交流モータ１１の制御性を向上させることが可能となる。つまり、各電流センサ５７、５８の出力（出力特性）のバラツキがほとんどない状態で、交流モータ１１を駆動制御することができるため、交流モータ１１の各相に流れる電流が最適となるように制御することができて、交流モータ１１の制御精度を向上させることが可能となる。

また、交流モータ１１を車両の駆動源として用いる場合には、交流モータ１１に直流電流が流れると、交流モータ１１が少し駆動されて駆動トルクが発生する虞れがあるため、自動変速機のシフト位置がパーキングに位置しているときに、上記プログラムを実行するようにすることで、運転者の意思に反して車両が駆動されることを防止することが可能となる。

なお、本実施形態（１）のステップＳ１０４では、Ｕ相の電流センサ５７の出力をＷ相の電流センサ５８の出力に合わせる例について説明したが、Ｗ相の電流センサ５８の出力をＵ相の電流センサ５７の出力に合わせるようにしても良い。この場合、Ｕ相の電流センサ５７の出力をＵｉ、Ｗ相の電流センサ５８の出力をＷｉ、補正量（補正係数）をＫ１としたとき、以下の式（２）のような関係となる。
Ｕｉ＝Ｋ１×Ｗｉ （式２）
そして、この補正量Ｋ１を用いて、Ｗ相の電流センサ５８の出力がＵ相の電流センサ５７の出力と等しくなるように補正する。

また、ステップＳ１０４において、Ｕ相の電流センサ５７の出力とＷ相の電流センサ５８の出力とをそれぞれ所定の出力となるように合わせ込むようにしても良い。この場合、Ｕ相の電流センサ５７の出力をＵｉ、Ｗ相の電流センサ５８の出力をＷｉ、補正量（補正係数）をＫ２、Ｋ３としたとき、以下の式（３）のような関係となる。
Ｋ２×Ｕｉ＝Ｋ３×Ｗｉ （式３）
そして、この補正量Ｋ２、Ｋ３を用いて、Ｕ相の電流センサ５７の出力とＷ相の電流センサ５８の出力とが同じ出力となるように補正する。

ここで、直流電源２０と昇圧コンバータ２１との間、或は、電源ライン２２に第３の電流センサ６１（図１に二点鎖線で示す）を設ける場合においては、二相（Ｕ相、Ｗ相）に直流電流が流れる状態のときに検出した各電流センサ５７、５８、６１の出力を比較して、各電流センサ５７、５８、６１の出力を補正するようにしても良い。

例えば、第３の電流センサ６１に検出精度が高い電流センサを設けている場合には、Ｕ相、Ｗ相の電流センサ５７、５８の出力を第３の電流センサ６１に合わせるように補正すると良い。具体的には、Ｕ相の電流センサ５７の出力をＵｉ、Ｗ相の電流センサ５８の出力をＷｉ、第３の電流センサ６１の出力をＺｉ、補正量（補正係数）をＫ４、Ｋ５としたとき、以下の式（４）のような関係となる。
Ｚｉ＝Ｋ４×Ｕｉ＝Ｋ５×Ｗｉ （式４）

そして、この補正量Ｋ４、Ｋ５を用いて、Ｕ相の電流センサ５７の出力とＷ相の電流センサ５８の出力とが同じ出力となるように補正する。なお、上記方法に限らず、電流センサ５７、５８、６１のいずか一つの出力に合わせるようにしても良いし、電流センサ５７、５８、６１の出力を所定出力となるように補正しても良い。また、少なくとも各電流センサ５７、５８の出力が同じとなるように補正しても良い。このように、第３の電流センサ６１の出力を考慮することで、システム全体の電流センサの出力の相対的なバラツキを補正することが可能となり、ひいてはシステム全体の制御性を向上させることができる。但し、第３の電流センサ６１は必ずしも設ける必要はないことは言うまでもない。

なお、上記プログラムにおいて、電流センサの出力（出力特性）の相対的なばらつきを補正するために、電流センサの出力特性に対して乗算する補正量を算出するようにしたが、加算、減算、または除算することで、電流センサの出力（出力特性）の相対的なばらつきを補正する補正値を算出するようにしても良い。

また、上記プログラムにおいて、ステップＳ１０２において、Ｕ相の上アームのスイッチング素子４４をオンに切り替え、ステップＳ１０３に進み、Ｗ相の下アームのスイッチング素子４９をオンに切り替えるようにしたが、この時、Ｕ相の上アームのスイッチング素子４４、Ｗ相の下アームのスイッチング素子４９の制御デューティを可変に設定しても良い。これにより、交流モータ１１のＵ相、Ｗ相の巻線に直流電流が流れるときの電流量を可変に設定することができるため、上記ステップＳ１０４の電流センサの出力補正を行うときに、数点（２点以上）で上記補正を行うことができるため、精度を向上させることが可能となる。なお、Ｕ相の上アームのスイッチング素子４４、Ｗ相の下アームのスイッチング素子４９の制御デューティは固定としても良いことは言うまでもない。

［本実施形態（２）］
実施形態（１）では、交流モータ１１が駆動されない非駆動時、つまり、システムが起動される起動時か、或いはシステムが停止される停止時に、電流センサにて電流を検出できる交流モータの各相の巻線に直流電流が流れるようにして、電流センサの出力の補正を行うようにしたが、本実施形態（２）では、モータ制御を開始する前に、図１の平滑コンデンサ２４に電荷を蓄積するプリチャージ中に、電流センサの出力の補正を行うようにする。

ここで、交流モータ駆動システムの起動時（メイン制御装置やモータ制御装置３７の起動時）には、システムはシャットダウンされた状態（モータ制御等が停止された状態）であり、図１の平滑コンデンサ２４には電荷がほとんど蓄積されていないため、モータ制御を開始する前に平滑コンデンサ２４に電荷を蓄積するプリチャージを行ってシステム電圧を目標値まで上昇させる必要がある。

しかしながら、交流モータ駆動システムを起動させてプリチャージを行うために、図４の直流電源２０の両端子に接続されたスイッチ６２、６３をオンさせると、システムに過大な電流が流れ、スイッチ６２、６３にアーク放電が生じて溶着する虞れがある。そこで、交流モータ駆動システムの起動時において、プリチャージを行う際には、スイッチ６３をオフにして、スイッチ６２、６４をオンにすることで、抵抗６５を介して電流が流れるように回路を切り替えてシステムに流れる電流を抑制している。これにより、スイッチ６２、６３の溶着を防ぐことができる。上記抵抗６５を介して電流が流れるように回路を切り替える手段が、特許請求の範囲でいう切替手段に相当する。

つまり、プリチャージ中には、交流モータ駆動システムに流れる電流が、抵抗６５を介して流れることで小さくなることに着目して、本実施形態（２）では、プリチャージ中に、電流センサ６７、６８にて電流が検出できる交流モータ１１の各相の巻線に直流電流が流れるようにして、電流センサ６７、６８の少なくとも一方の出力の補正を行うようにしている。

以下、実施形態（２）との相違点のみ説明する。
本実施形態（２）では、図３のプログラムにおいて、プリチャージ中においても実行するように変更する。具体的に一例を挙げて説明すると、図３のプログラムのステップＳ１０１において、プリチャージ中であるか否かを判定する。この場合、交流モータ１１が駆動されない非駆動時であれば、プリチャージ中でなくても電流センサ５７、５８にて電流が検出することができる交流モータ１１の各相（Ｕ相、Ｗ相）に直流電流が流れるようにして、電流センサ５７、５８の少なくとも一方の出力の補正を行うようにすれば良いため、プリチャージ中であるか否かを判定することを補正実行条件の１つとして設定すると良い。このステップＳ１０１の補正実行条件が成立すると、図３においてステップＳ１０２以降のプログラムを実行する。

このように、本実施形態（２）では、プリチャージ中に、電流センサ５７、５８が備えられている交流モータ１１の各相の巻線に直流電流が流れるようにして、電流センサ５７、５８の出力の補正を行うようにしている。この場合、電流センサ５７、５８の出力補正を行うときに、交流モータ１１の各相に流れる電流値が異なる数点（例えば、プリチャージ中とプリチャージ以外）で電流センサ５７、５８の出力の補正を行うことができるため、各電流センサ５７、５８の出力（出力特性）の違いを補正する精度を向上させることが可能となる。

具体的には、例えば、プレチャージ中に補正プログラムを実行したときに算出した電流センサ５７、５８の出力の補正量と、プレチャージ以外で補正プログラムを実行したときに算出した電流センサ５７、５８の出力補正量との平均値を求め、該補正量の平均値を用いて、各電流センサ５７、５８の出力（出力特性）を補正する。これにより、１点のみで電流センサ５７、５８の補正を行う場合に比べ、ノイズ等の影響を少なくすることができるため、各電流センサ５７、５８の出力（出力特性）の相対的なバラツキを精度良く補正することが可能となる。

［本実施形態（３）］
実施形態（１）（２）では、直流電源２０（第１の二次電池）を用いて、交流モータ１１の非駆動時に直流電流が流れるようにしたが、本実施形態（３）では、直流電源２０とは別に設けられた第２の二次電池（例えば１２Ｖバッテリ）６７を用いて、交流モータ１１の非駆動時に直流電流が流れるようにする。

本実施形態（３）の概略構成について、図１のシステム全体の概略構成との相違点のみを図５を用いて説明する。まず、図５において、直流電源２０（第１の二次電池）とは別に、直流電源２０と昇圧コンバータ２１との間にとＤＣＤＣコンバータ６６と第２の二次電池６７とを設ける。例えば、電気自動車、ハイブリッド車においては、第２の二次電池２０は、直流電源２０からＤＣＤＣコンバータ６６を介して充電される。ＤＣＤＣコンバータ６６は、高電圧（直流電源２０による電圧）を低電圧（１２Ｖバッテリの電圧）に降圧して第２の二次電池６７に充電する。このとき、高電圧と低電圧間は絶縁されている。なお、交流モータ１１の非駆動時には、第２の二次電池６７からＤＣＤＣコンバータ６６を介して交流モータ１１に直流電流が流れるように制御することもできる。

以下、本実施形態（３）について、実施形態（１）との相違点のみ説明する。
本実施形態（３）では、図３のステップＳ１０１の補正実行条件において、交流モータ１１が駆動されない非駆動時であるか否かを判定する。交流モータ１１が駆動されない非駆動時は、交流モータ１１の駆動制御システムが起動されているか否かで判定すると良い。この場合、直流電源２０と昇圧コンバータ２１との間に設けられたスイッチ（図示せず）がオフであるか否かで判定すると良い。なお、第２の二次電池６７を用いた場合、直流電源２０を用いずに、交流モータ１１に直流電流が流れるように制御することができるため、交流モータ１１の駆動制御システムが起動されていないと判定されると、第２の二次電池６７を用いて、電源ライン２２に電圧を印加するようにする。このとき、ＤＣＤＣコンバータ６６は、電圧を可変に調整できるため、交流モータ１１に印加する電圧を変更するようにしても良い。この場合、数点で電流センサ５７、５８の出力の補正を行うことができるため、精度を向上させることが可能となる。なお、印加する電圧は固定値としても良い。

以上、説明した本実施形態（３）では、直流電源２０とは別に設けられた第２の二次電池（１２Ｖバッテリ）６７を電源として、交流モータ１１の非駆動時に直流電流が流れるようにしている。また、ＤＣＤＣコンバータ６６により、電圧を可変に調整することで、交流モータ１１に流れる電流値が異なる数点で、電流センサ５７、５８の出力（出力特性）の補正を行うことができるため、各電流センサ５７、５８の出力（出力特性）の相対的なバラツキを精度良く補正することが可能となる。

なお、本実施形態（１）乃至（３）では、電流センサ５７、５８をＵ相とＷ相にそれぞれ設けた実施形態について説明したが、これに限らずＶ相とＷ相に設ける場合や、Ｕ相とＶ相に設けるようにしても良いことは言うまでもない。この場合、電流センサが設けられた各相のインバータの上アームと下アームとのスイッチング素子をオンに切り替えることで、それぞれの相に電流が流れるようにすれば良い。

その他、本発明の交流モータの制御装置は、車両の駆動源となる交流モータに限定されず、様々な車載機器等の駆動源となる交流モータの制御装置に広く適用して実施できることは言うまでもない。

本発明の実施形態（１）における交流モータ駆動システムの概略構成を示す構成図である。 各電流センサの出力特性のばらつきを説明した図である。 本発明の実施形態（１）の補正プログラムの一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態（２）の概略構成を説明する主要部の回路図である。 本発明の実施形態（３）の概略構成を説明する主要部の回路図である。

符号の説明

１１…交流モータ
２０…直流電源（第１の二次電池）
２１…昇圧コンバータ
２２…システム電源ライン
２７…インバータ
３７…モータ制御装置（制御手段、補正値算出手段）
５７…Ｕ相の電流センサ（第１の電流センサ）
５８…Ｗ相の電流センサ（第２の電流センサ）
６１…第３の電流センサ
６２…スイッチ
６３…スイッチ
６４…スイッチ
６５…抵抗
６６…ＤＣＤＣコンバータ
６７…第２の二次電池

Claims (11)

1. 三相からなる交流モータと、
   電源ラインに接続され、前記交流モータに流れる電流を制御するインバータと、
   前記交流モータの三相のうち一相（以下、「第１の相」という）に流れる電流を検出する第１の電流センサと、
   前記交流モータの三相のうち前記第１の相とは別の一相（以下、「第２の相」）に流れる電流を検出する第２の電流センサと、
   前記第１の電流センサと前記第２の電流センサとの出力に基づいて前記インバータを制御して前記交流モータを駆動制御する制御手段と
   を備えた交流モータの制御装置において、
   前記交流モータの非駆動時に、前記第１の相および前記第２の相の巻線に直流電流が流れるように前記インバータのスイッチング素子をオン／オフ制御しているときに、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサとの出力に基づいて、補正の対象となる電流センサ（以下、「補正対象電流センサ」という）の出力を補正するための補正値を算出する補正値算出手段を備え、
   前記制御手段は、前記交流モータの駆動時に、前記補正値算出手段により算出された補正値を用いて前記補正対象電流センサの出力を補正して、該補正された前記補正対象電流センサの出力に基づいて前記インバータを制御して前記交流モータの駆動制御することを特徴とする交流モータの制御装置。
2. 前記補正値算出手段は、前記交流モータの非駆動時に、前記第１の相および前記第２の相の巻線に直流電流が流れるように前記インバータのスイッチング素子をオン／オフ制御しているときに、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサとの出力に基づいて、両電流センサの出力の差が小さくなるように、前記補正対象電流センサの出力の補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載の交流モータの制御装置。
3. 前記補正対象電流センサは、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサの少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１又は２に記載の交流モータの制御装置。
4. 三相からなる交流モータと、
   電源ラインに接続され、前記交流モータに流れる電流を制御するインバータと、
   前記交流モータの三相のうち一相（以下、「第１の相」という）に流れる電流を検出する第１の電流センサと、
   前記交流モータの三相のうち前記第１の相とは別の一相（以下、「第２の相」）に流れる電流を検出する第２の電流センサと、
   前記第１の電流センサと前記第２の電流センサとの出力に基づいて前記インバータを制御して前記交流モータを駆動制御する制御手段と
   を備えた交流モータの制御装置において、
   前記電源ラインの電力供給源となる第１の二次電池と、
   前記第１の二次電池に流れる電流を検出する第３の電流センサと、
   前記交流モータの非駆動時に、前記第１の相および前記第２の相の巻線に直流電流が流れるように前記インバータのスイッチング素子をオン／オフ制御しているときに、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサと前記第３の電流センサとの出力に基づいて、補正の対象となる電流センサ（以下、「補正対象電流センサ」という）の出力を補正するための補正値を算出する補正値算出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記交流モータの駆動時に、前記補正値算出手段により算出された補正値を用いて前記補正対象電流センサの出力を補正して、該補正された前記補正対象電流センサの出力に基づいて前記インバータを制御して前記交流モータの駆動制御することを特徴とする交流モータの制御装置。
5. 前記補正値算出手段は、前記交流モータの非駆動時に、前記第１の相および前記第２の相の巻線に直流電流が流れるように前記インバータのスイッチング素子をオン／オフ制御しているときに、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサと前記第３の電流センサとの出力に基づいて、各電流センサの出力の差が小さくなるように前記補正対象電流センサの出力の補正値を算出することを特徴とする請求項４に記載の交流モータの制御装置。
6. 前記補正対象電流センサは、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサと前記第３の電流センサとの少なくともいずれか２つであることを特徴とする請求項５に記載の交流モータ制御装置。
7. 前記電源ラインに電力を供給する第１の二次電池と、
   前記第１の二次電池から前記電源ラインへの電力の供給をオン／オフするスイッチとを備え、
   前記補正値算出手段は、前記スイッチをオンすることで、前記第１の二次電池から前記電源ラインに電力を供給しているときに、前記第１の相および前記第２の相の巻線に直流電流が流れるように前記インバータのスイッチング素子をオン／オフ制御する手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の交流モータの制御装置。
8. 前記第１の二次電池から前記電源ラインに電力を供給する際に、抵抗を介した回路に切り替える切替手段を備え、
   前記補正値算出手段は、前記切替手段により前記抵抗を介した回路に切り替えた状態で、前記第１の二次電池から前記電源ラインに電力を供給しているときに、前記第１の相および前記第２の相の巻線に直流電流が流れるように前記インバータのスイッチング素子をオン／オフ制御する手段を備えていることを特徴とする請求項７に記載の交流モータの制御装置。
9. 前記電源ラインに電圧を印加する第２の二次電池と、
   前記第２の二次電池から前記電源ラインに印加する電圧を調整するコンバータとを備え、
   前記補正値算出手段は、前記コンバータにより前記第２の二次電池の電圧を調整して前記電源ラインに電圧を印加しているときに、前記第１の相および前記第２の相の巻線に直流電流が流れるように前記インバータのスイッチング素子をオン／オフ制御する手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の交流モータの制御装置。
10. 前記制御手段は、前記インバータのスイッチング素子のオン／オフの制御量を可変に設定することで、前記第１の相および前記第２の相の巻線に流れる直流電流を調整することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の交流モータの制御装置。
11. 前記交流モータは、車両の駆動源として車両に搭載され、
    前記車両の自動変速機のシフト位置を検出するシフト位置検出手段を備え、
    前記補正値算出手段は、前記シフト位置検出手段により前記自動変速機のシフト位置がパーキングレンジに位置していると検出されたときに、前記第１の相および前記第２の相の巻線に直流電流が流れるように前記インバータのスイッチング素子のオン／オフを制御する手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の交流モータの制御装置。

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