JP2010110067A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
温度などの環境変化によって電流センサのオフセット誤差やゲイン誤差がモータ駆動中に変化しても、その影響を排除することにより電流検出精度を向上させ、モータの制御精度を向上させることが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
３相モータとインバータとの間の、３相に接続された電流センサからの検出電流が目標電流に一致するようにモータを駆動する駆動制御手段であって、かつ電流センサが接続された相に流れる電流の大きさがお互いに等しくなるように制御するモードを有し、そのモードの処理時に、電流が等しい相どうしの検出電流の大きさにばらつきがある場合、検出電流の大きさが等しくなるように電流センサの出力の誤差をお互いに補正する誤差補正手段を備え、駆動制御手段は、誤差補正手段により補正された補正量を用いて得られる検出電流に基づいて、３相モータの駆動制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの制御装置に係り、特に、相電流センサの検出電流が目標電流に一致するようにモータを駆動するモータ制御装置に関する。

例えば、特開２００５−２０８７７号公報に記載の技術のように、電流センサの信号出力の温度ドリフトによる影響を排除するため、モータが駆動する前の電流センサの電流出力値とＥＣＵ温度センサの温度出力値とをＥＥＰＲＯＭに格納し、電流センサのゼロ点の温度特性を学習し、モータが駆動し始めた後は、学習結果から得られる、その時点において検出されるＥＣＵ温度に応じた電流センサのゼロ点に従って電流センサの出力に基づく検出電流を補正し、モータに流れる電流を検出する方法がある。また、始めから温度など環境変化の影響を受けにくい電流センサを用いてモータ制御を行うこともある。

特開２００５−２０８７７号公報

しかしながら、温度など環境変化の影響を受けにくい電流センサは高価であり、モータ制御装置のコストを押し上げてしまう。また、前述の特開２００５−２０８７７号公報に記載の技術では、モータ駆動中に雰囲気温度が変化した際は学習結果に応じてオフセット値を変化させるが、検出した温度は雰囲気温度であり、実際の電流センサの温度ではない。そのため、電流センサの近傍にパワーデバイスなどの熱源があった場合には、温度センサの検出値と電流センサの温度に誤差が生じ、実際のオフセット値と学習結果のオフセット値とに誤差が生じてしまう。

また、一般的にセンサ出力の誤差は、次の式に示すようにオフセット誤差の他に、ゲイン誤差が存在するが、上記の従来技術ではオフセット誤差を補正することはできるが、ゲイン誤差の補正を行うことはできない。

但し、
Ｙ：センサ出力
Ｘ：実際の電流値（真値）
Ｋ：ゲイン誤差
ｂ：オフセット誤差

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、温度などの環境変化によって電流センサのオフセット誤差やゲイン誤差がモータ駆動中に変化しても、その影響を排除することにより電流検出精度を向上させ、モータの制御精度を向上させることが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、３相モータとインバータとの間の、３相それぞれに接続された電流センサからの検出電流が目標電流に一致するようにモータを駆動する駆動制御手段であって、かつ電流センサが接続された相に流れる電流の大きさがお互いに等しくなるように制御するモードを有し、そのモードの処理時に、電流が等しい相どうしの検出電流の大きさにばらつきがある場合、検出電流の大きさが等しくなるように電流センサの出力の誤差をお互いに補正する誤差補正手段を備え、駆動制御手段は、誤差補正手段により補正された補正量を用いて得られる検出電流に基づいて、３相モータの駆動制御を行うモータ制御装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置であって、３相モータが停止中に駆動制御手段により、３相モータのいずれか２相のみに電流を流す２相通電モードが与えられて、電流が流れている２つの相の電流センサで検出した電流の大きさがそれぞれ等しくなるように、誤差補正手段により２相の電流センサの誤差を補正するモータ制御装置である。

また、請求項３の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置であって、３相モータが回転中に、３相モータのいずれか１相の電流値がピーク値を示したタイミングを検出する相電流ピーク値判定手段を備え、相電流ピーク値判定手段がピーク値と判定したタイミングに応じて、残り２つの相の電流センサで検出した電流の大きさがそれぞれ等しくなるように、誤差補正手段により２相の電流センサの誤差を補正するモータ制御装置である。

また、請求項４の発明は、３相モータとインバータとの間の、３相のうち２相のみに接続された電流センサからの検出電流が目標電流に一致するようにモータを駆動する駆動制御手段であって、かつ電流センサが接続された相に流れる電流の大きさがお互いに等しくなるように制御するモードを有し、そのモードの処理時に、検出した２つの相どうしの検出電流の大きさにばらつきがある場合、検出電流の大きさが等しくなるように電流センサの出力の誤差をお互いに補正する誤差補正手段と、を備え、駆動制御手段は、誤差補正手段により補正された補正量を用いて得られる検出電流に基づいて、３相モータの駆動制御を行うモータ制御装置である。

また、請求項５の発明は、請求項４に記載のモータ制御装置であって、３相モータが停止中に、駆動制御手段により、電流センサのある２相のみに電流を流す２相通電モードが与えられ、電流が流れている２つの相の電流センサで検出した電流の大きさがそれぞれ等しくなるように、誤差補正手段により２相の電流センサの誤差を補正するモータ制御装置である。

また、請求項６の発明は、請求項４に記載のモータ制御装置であって、３相モータが回転中に、電流センサにより検出される２相分の相電流に基づいて、電流センサにより検出されない残り１つの相電流を算出し、残り１つの相電流がピーク値となるタイミングを検出する相電流ピーク値判定手段を備え、相電流ピーク値判定手段がピーク値と判定したタイミングに応じて、電流センサにより検出される２相分の相電流の大きさがそれぞれ等しくなるように、電流センサの誤差を補正するモータ制御装置である。

また、請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のモータ制御装置を用いた車両用インバータ装置であって、車両用インバータ装置と３相モータとを接続する３相ケーブルに流れる電流の変化率が所定値以上であるかを判定する電流判定手段と、電流判定手段の判定結果に応じて、誤差補正手段における補正処理を実行する車両用インバータ装置である。

また、請求項８の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のモータ制御装置を用いた車両用インバータ装置であって、電流センサの周辺温度を検出し、検出温度の変化率が所定値以上であるかを判定する温度判定手段を備え、温度判定手段の判定結果に応じて、誤差補正手段における補正処理を実行する車両用インバータ装置である。

また、請求項９の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のモータ制御装置を用いた車両用インバータ装置であって、３相モータに配置された回転センサからの信号を取得し、その信号からモータ回転数の変化率が所定値以上であるかを判定する回転数判定手段を備え、回転数判定手段の判定結果に応じて、誤差補正手段における補正処理を実行する車両用インバータ装置である。

誤差変動の少ない高価な電流センサを使ったり、センサの温度ドリフト特性の学習機能を持たせたりすることなく、誤差補正を行うことができ、さらに、従来の技術であるオフセット補正に加えて、ゲイン補正を実施することで、安価かつ正確な電流センサの出力補正を実現できる。また、温度などの環境変化によって電流センサの出力誤差がモータ駆動中に変化しても、その影響を排除することにより電流検出精度を向上させ、モータの制御精度を向上させることができる。

図１は本発明の一実施例である車両に搭載される３相モータ制御装置１２のシステム構成図を示す。本実施例の３相モータ制御装置１２は、ハイブリッドカーにおいて、トランスミッションに連結されたモータ１を電動機として駆動し、エンジンの始動や車両の推進力を発生させ、車両が減速するときや高速走行時には発電機として駆動し、バッテリ１０に電力を供給するシステムである。

インバータ２は、電流制御部６からのＰＷＭ信号に基づいてインバータ２内部の複数のパワー半導体素子をスイッチングして、バッテリ１０の直流電力とモータ１側の３相交流電力を変換している。電流センサ３〜５は、それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相の通電電流を検出する。電流制御部６は、目標とする３相電流と、電流センサ３〜５の出力誤差を補正した実３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）とを比較し、それぞれ電流フィードバック制御を行い、最適なＰＷＭ信号をインバータ２へ出力している。なお、前記モータ電流制御部６が行う電流フィードバック制御は、ｄ−ｑ座標系で行ってもよい。この場合、各３相電流とｄ−ｑ座標上の電流（Ｉｄ，Ｉｑ）との関係は、次式のようになる。

但し、
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ：相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）電流
Ｉｄ，Ｉｑ：ｄ−ｑ座標電流
θ：ｄ−ｑ座標上の位相角
なお、前記出力誤差は、センサの個体差や周辺温度・湿度などの環境変化によって、常に変化し得るものである。

電流センサ３〜５の出力誤差の補正方法について、以下に説明する。本実施例での補正方法は２種類あり、１つは製品出荷前や車両が完全に停止してキーポジションがアクセサリーやオフのときなどモータ制御が停止しているときに行う補正方法（以後、第１の補正方法と称す）であり、もう１つは車両が通常に動作しモータ制御が実施されているときに行う補正方法（以後、第２の補正方法と称す）である。これらの補正方法は図１中の補正方法選択信号８により切り替えられる。補正方法選択信号８は、システムがキーポジションやモータ制御指令信号を見ることにより、容易に生成できる。また、製品出荷時や検査のときに作業者が外部スイッチにより、この補正方法選択信号８を切り替えることもできる。

図２は、補正方法選択についてのフローチャートである。判断処理１００で補正方法選択信号が第１の補正方法か第２の補正方法かを判断し、その結果が第２の補正方法の場合は、モータを制御しているときの補正方法（処理１０２）を実施し、第１の補正方法の場合は、モータが停止しているときの補正方法（処理１０１）を実施する。

補正方法選択信号８が第１の補正方法を選択した場合の処理１０１について、図１及び図３〜４を用いて説明する。図３は図１中のバッテリ１０とインバータ２とモータ１の結線図の概略を示したものである。インバータ２内のパワー半導体素子Ｔ１〜Ｔ６は、電流制御部６からのゲートパルス信号によりスイッチングされる。図４は第１の補正方法についての制御の流れを示したフローチャートである。

第１の補正方法が選択されると、処理２００にてインバータ２内のパワー半導体素子Ｔ１〜Ｔ６をすべてオフにするように電流制御部６がＰＷＭ信号を停止する。すなわち、全相電流をゼロにする。そのときの電流センサ３〜５の出力を、センサ出力取り込み手段７に相当する処理２０１にて取り込み、センサ出力誤差算出手段９に相当する処理２０２にてそのときのセンサ出力値をそれぞれの相のオフセット誤差（α，β，γ）に設定する。

となる。但し、
ＩＵ０：ＰＷＭ停止時の電流センサ３の出力値
ＩＶ０：ＰＷＭ停止時の電流センサ４の出力値
ＩＷ０：ＰＷＭ停止時の電流センサ５の出力値
α ：電流センサ３のオフセット誤差
β ：電流センサ４のオフセット誤差
γ ：電流センサ５のオフセット誤差

次に、処理２０３により電流制御部６はＵ，Ｖ，Ｗ相のいずれか１相の上アーム側パワー半導体素子のみをスイッチングし、残りの２相のうちいずれか１相の下アーム側パワー半導体素子を常時オンにし、他のパワー半導体素子は常時オフとして、相電流を流す。

そして、処理２０４において、再度センサ出力取り込み手段７を用いて電流センサ３〜５の出力値を取り込み、処理２０２にて算出したオフセット誤差を基にオフセット補正を行う。

となる。但し、
Ｉｕｏ：オフセット補正後の電流センサ３の出力値
Ｉｖｏ：オフセット補正後の電流センサ４の出力値
Ｉｗｏ：オフセット補正後の電流センサ５の出力値
ＩＵ：電流センサ３の出力値
ＩＶ：電流センサ４の出力値
ＩＷ：電流センサ５の出力値

次に処理２０５において、処理２０４で実施したオフセット補正後の値が、ゼロでない相の出力値を選択する。このとき、上アーム側でスイッチングしている相と、下アーム側で常時オンしている相の電流の絶対値は必ず等しくなっており、残りの相は必ずゼロとなる。

本実施例では、図３のようにＵ相上アーム側素子Ｔ１をスイッチングし、Ｖ相下アーム側素子Ｔ４を常時オンしたとき、Ｕ相に流れる電流がＩ１であり、関係式は次のようになる。

但し、
Ｉｕｒ：Ｕ相実電流
Ｉｖｒ：Ｖ相実電流
Ｉｗｒ：Ｗ相実電流
Ｉ１：処理２０３を実施したときのＵ相電流値

続いて処理２０６において、処理２０５で選択した相のオフセット補正した電流センサ出力値どおしを平均化する。そして、処理２０７においてその平均化した値を、選択した相の真の電流値として、選択した相の電流センサ出力のゲイン誤差を算出する。

本実施例では、Ｕ相とＶ相を選択しているので平均化処理は、次の式になる。

但し、
Ｉｕａ：Ｖ相と平均化したＵ相電流
Ｉｖａ：Ｕ相と平均化したＶ相電流

さらに、Ｕ相電流センサ３とＶ相電流センサ４のゲイン誤差の算出式は、次のようになる。

但し、
Ｋｕ：電流センサ３のゲイン誤差
Ｋｖ：電流センサ４のゲイン誤差

処理２０８では、処理２０３で常時オンにしていた下アーム側素子を常時オフにし、処理２０３で選択した相とは別の相の下アーム側素子を常時オンにする。スイッチングしている上アーム側素子と、スイッチング周波数はそのまま変更しない。本実施例では、Ｖ相下アーム側素子Ｔ４を常時オフにし、Ｗ相下アーム側素子Ｔ６を常時オンとする。また、Ｕ相上アーム側素子Ｔ１はそのままで、同じ周波数でスイッチングを継続する。

次に処理２０９において、再度センサ出力取り込み手段７を用いて、処理２０５で選択しなかった相（Ｗ相）の電流センサ出力値を取り込み、処理２０２にて算出したオフセット誤差を基にオフセット補正を行う。

次に処理２１０において、処理２０６で算出した平均値（ＩｕａもしくはＩｖａ）を真値として、処理２０９で取り込んだ相（Ｗ相）の電流センサ５のゲイン誤差を次の式から算出する。

但し、
Ｋｗ：電流センサ５のゲイン誤差

最後に、以上の処理で算出された電流センサ３〜５のゲイン誤差（Ｋｕ，Ｋｖ，Ｋｗ）とオフセット誤差（α，β，γ）は、誤差補正手段１１に相当する処理２１１において、次の補正式によって電流センサの最終出力値が決定され、電流制御部６へ入力される。

となる。但し、
Ｉｕ：オフセット誤差及びゲイン誤差補正後の電流センサ３の出力値
Ｉｖ：オフセット誤差及びゲイン誤差補正後の電流センサ４の出力値
Ｉｗ：オフセット誤差及びゲイン誤差補正後の電流センサ５の出力値

また、以上の処理で算出された電流センサ３〜５のゲイン誤差（Ｋｕ，Ｋｖ，Ｋｗ）とオフセット誤差（α，β，γ）の値は、それぞれメモリに初期値として記憶され、次の誤差補正のタイミングまでその記憶した値を使って、モータを制御する。

次に、補正方法選択信号８が第２の補正方法を選択した場合の処理１０２について、図５〜６を用いて説明する。図５は第２の補正方法を実施しているときの３相モータ制御装置１２のシステム構成図を示し、図６は第２の補正方法についての制御の流れを示したフローチャートを示している。

まず、センサ出力取り込み手段７に相当する３相電流センサ出力値モニタ処理３００を実行し、電流センサ３〜５の出力値（ＩＵ，ＩＶ，ＩＷ）を取り込む。そして、センサ出力ピーク値判定手段１３に相当する相電流ピーク値判定３０１において、電流センサ３〜５の出力値のいずれかがピーク値であるかどうかを判定する。判定方法は、ある一定期間毎に各電流センサ３〜５の出力値の変化を測定し、前回値と今回値との変化率の極性が変わった点をその相電流のピーク値と判断する。すなわち、前回値と今回値との差が＋Δアンペアから、ゼロもしくは−Δアンペアに変化した点、又はその逆に変化した点を、その相電流のピーク値と判断できる。但し、この判断方法は、相電流が定常状態（正弦波状態）にあるときにのみ実施する。

相電流ピーク値判定３０１の結果が真（Ｙｅｓ）だった場合、センサ出力ピーク値判定手段１３はトリガを出力し、処理３０２において、そのトリガのタイミングにモニタした電流センサ３〜５の出力値（Ｉｕｐ，Ｉｖｐ，Ｉｗｐ）を取り込む。

続いてセンサ出力誤差算出手段９に相当するセンサ出力誤差平均処理３０３において、処理３０２で取り込んだ電流センサ出力値（Ｉｕｐ，Ｉｖｐ，Ｉｗｐ）の内、ピーク電流以外の残りの電流センサ出力値をお互いに平均化する。

例えば、Ｗ相電流センサ５の出力値（ＩＷ）がピーク値の場合、

となる。但し、
Ｉｕｐ：ＩＷがピーク時のＵ相電流センサ３の出力値
Ｉｖｐ：ＩＷがピーク時のＶ相電流センサ４の出力値
Ｉｕａ：Ｖ相と平均化したＵ相電流
Ｉｖａ：Ｕ相と平均化したＶ相電流

次にオフセット誤差算出処理３０４では、センサ出力誤差平均処理３０３で平均化した出力値を、それぞれ該当する相の電流センサの真値として、それぞれの電流センサのオフセット誤差を算出し、前回のオフセット誤差を更新する。

例えば、電流センサ５の出力値（ＩＷ）がピーク値の場合、

となる。但し、
α：電流センサ３のオフセット値
β：電流センサ４のオフセット値

次にゲイン誤差算出処理３０５では、センサ出力誤差平均処理３０３で平均化した出力値を−２倍にした値を、ピーク値を示す相の電流センサの真値として、ゲイン誤差を算出し、前回のゲイン誤差を更新する。

例えば、電流センサ５の出力値（ＩＷ）がピーク値の場合、

となる。但し、
Ｉｗｏ：ＩＷがピーク時のＷ相電流センサ５をオフセット補正した後の出力値
Ｉｕａ：処理３０３で算出した平均値
Ｋｗ：電流センサ５のゲイン誤差

取り込んだピーク電流以外の電流センサ出力値平均化処理３０３と、ピーク電流以外の電流センサオフセット算出処理３０４と、ピーク電流の電流センサゲイン誤差算出処理３０５は、図５のセンサ出力誤差算出手段９に相当する。

相電流ピーク値判定３０１での結果が偽（Ｎｏ）だった場合、電流センサ誤差前回値設定処理３０７において、３相電流センサ３〜５の誤差は更新されず、モータ駆動前に行う第１の補正方法で設定した初期値もしくは前回値と同じとする。

最後に、以上の処理で算出された電流センサ３〜５のゲイン誤差（Ｋｕ，Ｋｖ，Ｋｗ）とオフセット誤差（α，β，γ）は、誤差補正手段１１に相当する処理３０６において、次の補正式によって電流センサの最終出力値が決定され、電流制御部６へ入力される。

処理３０３〜３０５において、１つの相電流がピーク値を示すとき、残りの２つの相電流どおしで平均化した値を、ピーク値を示していない相電流の真値とし、また、その平均化した値を−２倍した値を、ピーク値を示す相電流の真値としているが、その根拠を図７に示す。図７は、３相モータの定常状態での相電流の時間変化を示したものである。Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の順に同じ電流波形が１２０度毎に形成される。また、相電流のピーク値はＵ相，Ｗ相，Ｖ相の順に、６０度毎に現れている。Ｖ相電流のピーク値Ｐ１を例にとると、他の２つの相電流（Ｕ相電流とＷ相電流）は図中Ｐ２の位置で一致しており、同じ電流値である。

但し、
Ｖｕ：Ｕ相電流波形
Ｖｖ：Ｖ相電流波形
Ｖｗ：Ｗ相電流波形
とすると、図７のＰ１においては、

より、

となり、

となる。

よって、ある１つの相電流がピーク値となったとき、残りの２つの相電流は必ず同じ値であるということがいえる。また、ある１つの相電流がピーク値となったとき、その相電流は、残りの２つの相電流を−２倍した値になるということがいえる。

図８は、別の実施例である３相モータ制御装置３１のシステム構成図を示す。本実施例の３相モータ制御装置３１は、コスト削減のため相電流を検出するための電流センサの数を本来Ｕ，Ｖ，Ｗの相に１つずつ合計３つあるべきものを、Ｕ相の電流センサ２３とＷ相の電流センサ２４の２つにし、３つの電流センサを使用した前記実施例の３相モータ制御装置１２と同等の性能を満足させるものである。

インバータ２２は、電流制御部２５からのＰＷＭ信号に基づいてインバータ２２内部のパワー素子をスイッチングして、バッテリ３０の直流電力とモータ２１側の３相交流電力を変換している。電流制御部２５は、目標とする相電流と、電流センサ２３，２４の誤差のばらつきを考慮した相電流（Ｉｕ，Ｉｗ）とを比較し、それぞれフィードバック制御を行い、最適なＰＷＭ信号をインバータ２２へ出力している。なお、前記モータ電流制御部２５が行う電流フィードバック制御は、ｄ−ｑ座標系で行ってもよい。この場合、相電流（Ｉｕ，Ｉｗ）とｄ−ｑ座標上の電流（Ｉｄ，Ｉｑ）との関係は、次式のようになる。

但し、
Ｉｕ，Ｉｗ：相（Ｕ相，Ｗ相）電流
Ｉｄ，Ｉｑ：ｄ−ｑ座標電流
θ：ｄ−ｑ座標上の位相角
なお、前記出力誤差は、センサの個体差や周辺温度・湿度などの環境変化によって、常に変化し得るものである。

電流センサ２３，２４の出力誤差の補正方法について、以下に説明する。本実施例での補正方法は２種類あり、１つは製品出荷前や車両が完全に停止してキーポジションがアクセサリーやオフのときなどモータ制御が停止しているときに行う補正方法（以後、第１の補正方法と称す）であり、もう１つは車両が通常に動作しモータ制御が実施されているときに行う補正方法（以後、第２の補正方法と称す）である。それらの補正方法は図８中の補正方法選択信号２８により切り替えられる。補正方法選択信号２８は、システムがキーポジションやモータ制御指令信号を見ることにより、容易に生成できる。また、製品出荷時や検査のときに作業者が外部スイッチにより、この補正方法選択信号２８を切り替えることもできる。

補正方法選択信号２８が第１の補正方法を選択した場合の処理について図８〜１０を用いて説明する。図９は図８中のバッテリ３０とインバータ２２とモータ２１の結線図の概略を示したものである。インバータ２２内のパワー半導体素子Ｔ１〜Ｔ６は、電流制御部２５からのゲートパルス信号によりスイッチングされる。図１０は第１の補正方法についての制御の流れを示したフローチャートである。

第１の補正方法が選択されると、処理４００にてインバータ２２内のパワー半導体素子Ｔ１〜Ｔ６をすべてオフにするように電流制御部２５がＰＷＭ信号を停止する。すなわち、全相電流をゼロにする。そのときの電流センサ２３，２４の出力をセンサ出力取り込み手段２６に相当する処理４０１にて取り込み、センサ出力誤差算出手段２９に相当する処理４０２にて、そのときのセンサ出力値をそれぞれの相のオフセット誤差（α、γ）に設定する。

となる。但し、
ＩＵ０：ＰＷＭ停止時の電流センサ２３の出力値
ＩＷ０：ＰＷＭ停止時の電流センサ２４の出力値
α ：電流センサ２３のオフセット誤差
γ ：電流センサ２４のオフセット誤差

次に、処理４０３により電流制御部２５は電流センサのあるＵ，Ｗ相のいずれか１相の上アーム側パワー半導体素子のみをスイッチングし、もう一方の電流センサのある相の下アーム側パワー半導体素子を常時オンにし、他のパワー半導体素子は常時オフとして、相電流を流す。

そして、処理４０４において、再度センサ出力取り込み手段２６を用いて電流センサ２３，２４の出力値を取り込み、処理４０２にて算出したオフセット誤差を基にオフセット補正を行う。

となる。但し、
Ｉｕｏ：オフセット補正後の電流センサ２３の出力値
Ｉｗｏ：オフセット補正後の電流センサ２４の出力値
ＩＵ：電流センサ２３の出力値
ＩＷ：電流センサ２４の出力値

このとき、上アーム側でスイッチングしている相と下アーム側で常時オンしている相の電流の絶対値は必ず等しくなっており、残りの相は必ずゼロとなる。

本実施例では、図９のようにＵ相上アーム側素子Ｔ１をスイッチングし、Ｗ相下アーム側素子Ｔ６を常時オンしたとき、Ｕ相に流れる電流がＩ１であり、関係式は次のようになる。

但し、
Ｉｕｒ：Ｕ相実電流
Ｉｖｒ：Ｖ相実電流
Ｉｗｒ：Ｗ相実電流
Ｉ１：処理４０３を実施したときのＵ相電流値

続いて処理４０５において、処理４０４でオフセット補正された出力値どおしを平均化し、その平均化した値を真の電流値として、処理４０６において電流センサ出力のゲイン誤差を算出する。

本実施例では、平均化処理は次の式になる。

但し、
Ｉｕａ：Ｗ相と平均化したＵ相電流
Ｉｗａ：Ｕ相と平均化したＷ相電流

さらに、Ｕ相電流センサ２３とＷ相電流センサ２４のゲイン誤差の算出式は、次のようになる。

但し、
Ｋｕ：電流センサ２３のゲイン誤差
Ｋｗ：電流センサ２４のゲイン誤差

最後に、以上の処理で算出された電流センサ２３，２４のゲイン誤差（Ｋｕ，Ｋｗ）とオフセット誤差（α，γ）は、誤差補正手段３２に相当する処理４０７において、次の補正式によって電流センサの最終出力値が決定され、処理４０８で電流センサの無いＶ相電流を算出して、電流制御部６へ入力される。

但し、
Ｉｕ：オフセット誤差及びゲイン誤差補正後のＵ相電流センサ２３の出力値
Ｉｖ：電流センサ２３と２４から算出されたＶ相電流値
Ｉｗ：オフセット誤差及びゲイン誤差補正後のＷ相電流センサ２４の出力値

また、以上の処理で算出された電流センサ２３，２４のゲイン誤差（Ｋｕ，Ｋｗ）とオフセット誤差（α，γ）は、それぞれメモリに初期値として記憶され、次の誤差補正のタイミングまでその記憶した値を使って、モータを制御する。

次に、補正方法選択信号２８が第２の補正方法を選択した場合の処理について図１１〜１２を用いて説明する。図１１は第２の補正方法を実施しているときの３相モータ制御装置１２のシステム構成図を示し、図１２は第２の補正方法についての制御の流れを示したフローチャートを示している。

まず、センサ出力取り込み手段２６に相当する２相電流センサ出力値モニタ処理５００を実行し、電流センサ２３，２４の出力値（ＩＵ，ＩＷ）を取り込む。そして、処理５０１にて電流センサの無い相の電流（ＩＶ）を次の式より算出する。

次に、センサ出力ピーク値判定手段２７に相当する相電流ピーク値判定５０２において、処理５０１で算出した電流センサのない相の電流がピーク値かどうかを判定する。判定方法は、ある一定期間毎に処理５０１で算出した電流ＩＶの変化を測定し、前回値と今回値との変化率の極性が変わった点をその相電流のピーク値と判断する。すなわち、前回値と今回値との差が＋Δアンペアから、ゼロもしくは−Δアンペアに変化した点、又はその逆に変化した点を、その相電流のピーク値と判断できる。但し、この判断方法は、相電流が定常状態（正弦波状態）にあるときにのみ実施する。

相電流ピーク値判定５０２の結果が真（Ｙｅｓ）だった場合、センサ出力ピーク値判定手段２７はトリガを出力し、処理５０３において、そのトリガのタイミングにモニタした電流センサ２３，２４の出力値（Ｉｕｐ，Ｉｗｐ）を取り込む。

続いてセンサ出力誤差算出手段２９に相当するセンサ出力誤差平均処理５０４において、処理５０３で取り込んだ電流センサ出力値（Ｉｕｐ，Ｉｗｐ）をお互いに平均化する。

但し、
Ｉｕｐ：ＩＶがピーク時のＵ相電流センサ２３の出力値
Ｉｗｐ：ＩＶがピーク時のＷ相電流センサ２４の出力値
Ｉｕａ：Ｗ相と平均化したＵ相電流
Ｉｗａ：Ｕ相と平均化したＷ相電流

次にオフセット誤差算出処理５０５では、センサ出力誤差平均処理５０４で平均化した出力値を電流センサの真値として、それぞれの電流センサのオフセット誤差を算出し、前回のオフセット誤差を更新する。

となる。但し、
α：電流センサ２３のオフセット値
γ：電流センサ２４のオフセット値

次に相電流ピーク値判定５０２の結果が偽（Ｎｏ）だった場合、２相電流センサピーク値判定５０６にて、電流センサの２３，２４のどちらかがピーク値かどうかを判定する。判定方法は、相電流ピーク値判定５０２と同じである。

２相電流センサピーク値判定５０６の結果が真（Ｙｅｓ）だった場合、センサ出力ピーク値判定手段２７はトリガを出力し、処理５０７において、そのトリガのタイミングにモニタした電流センサ２３，２４の出力値（Ｉｕｐ，Ｉｗｐ）を取り込む。そして、処理５０８において、次のように、取り込んだ電流センサ２３，２４の出力値のオフセット補正を行う。

但し、
Ｉｕｏ：オフセット補正後の電流センサ２３の出力値
Ｉｗｏ：オフセット補正後の電流センサ２４の出力値
Ｉｕｐ：処理５０７で取り込んだ電流センサ２３の出力値
Ｉｗｐ：処理５０７で取り込んだ電流センサ２４の出力値

次にゲイン誤差算出処理５０９では、ピーク値を示していない電流センサのオフセット補正後の出力値を−２倍した値を、ピーク値を示す電流センサの真値として、ゲイン誤差を算出し、前回のゲイン誤差を更新する。

例えば、電流センサ２４の出力値（ＩＷ）がピーク値の場合、

となる。但し、
Ｋｗ：電流センサ２４のゲイン誤差

図１２中の処理５０３〜５０５及び処理５０７〜５０９は、図１１のセンサ出力誤差算出手段２９に相当する。

２相電流センサピーク値判定５０６の結果が偽（Ｎｏ）だった場合、電流センサ誤差前回値設定処理５１０において、２相電流センサ２３，２４の誤差は更新されず、モータ駆動前に行う第１の補正方法で設定した初期値、もしくは前回値と同じとする。

最後に、以上の処理で算出された電流センサ２３，２４のゲイン誤差（Ｋｕ，Ｋｗ）とオフセット誤差（α，γ）は、誤差補正手段３２に相当する処理５１１において、次の補正式によって電流センサの最終出力値が決定され、処理５１２で電流センサの無いＶ相電流を算出して、電流制御部２５へ入力される。

但し、
Ｉｕ：オフセット誤差及びゲイン誤差補正後のＵ相電流センサ２３の出力値
Ｉｖ：電流センサ２３と２４から算出されたＶ相電流値
Ｉｗ：オフセット誤差及びゲイン誤差補正後のＷ相電流センサ２４の出力値

処理５０３〜５０５において、電流センサの無い相電流がピーク値を示すとき、残りの２つの相電流同士で平均化した値を、ピーク値を示していない相電流の真値とし、また、処理５０７〜５０９において、ピーク値を示していない相電流を−２倍した値を、ピーク値を示す相電流の真値としているが、その根拠は最初の実施例の図７に示している。

上記の図４と図１０の第１の補正方法は、製品出荷前や車両が完全に停止してキーポジションがアクセサリーやオフのときなど、モータ制御が停止しているときに行う補正方法である。また、上記の図６もしくは図１２の第２の補正方法は、モータ制御中に行うが、常時実行する必要はない。それらは、図１３の処理により実行・未実行が判断される。まず、誤差補正処理実行条件成立判定６０１の誤差補正処理実行判定手段により、誤差補正処理実行条件が成立しているかを判断し、その結果が真（Ｙｅｓ）ならば、誤差補正処理６０２に示すように図６もしくは図１２の処理を実行する。誤差補正処理実行条件成立判定６０１の結果が偽（Ｎｏ）の場合は、誤差補正処理は実行しない。前記誤差補正処理実行条件には、様々ものがある。

本実施例では、あらかじめ設定した時間間隔（例えば５分毎）で処理を行うようにしているが、その他にも以下に示すような条件が考えられる。

（１）モータの回生もしくは力行電力がある規定値以上変化したときと、その後数秒間。
（２）電流センサの周辺温度がある規定値以上変化したときと、その後数秒間。
（３）モータの回転数がある規定値以上変化したときと、その後数秒間。

条件（１）は、モータの回生（力行）電力が変化することで、電流センサが装着されたバスバーやケーブルに流れる電流量が変化するため、それに伴い前記バスバーやケーブルの温度が変化し、その温度変化が電流センサ出力の温度ドリフトへと影響する可能性がある場合などに適用できる。条件（２）は、条件（１）と同様に、電流センサ周辺温度の変化が電流センサ出力の温度ドリフトへと影響する可能性がある場合などに適用できる。条件（３）は、モータ回転数に応じて変化する相電流の周波数変化が、電流センサ出力に影響する可能性がある場合などに適用できる。

以上の実施例より、３相もしくは２相電流の検出誤差が少なくなり、延いては、ｄ−ｑ座標での電流制御の精度を向上することができる。

本発明の第１実施例にある、車両に搭載される３相モータ制御装置のシステム構成図である。 図１中の補正方法選択信号について説明したフローチャートである。 本発明の第１実施例にある、第１の補正方法について説明した結線図である。 本発明の第１実施例にある、第１の補正方法について説明したフローチャートである。 本発明の第１実施例にある、第２の補正方法について説明したシステム構成図である。 本発明の第１実施例にある、第２の補正方法について説明したフローチャートである。 ３相モータの相電流の時間変化を表したもので、ある相がピーク値にあるとき残りの２つの相電流は同じ値になっていること、またピーク電流は残りの２つの相電流を−２倍したものであることを説明した図である。 本発明の第２実施例にある、電流センサを２つしか持っていない車両に搭載される３相モータ制御装置のシステム構成図である。 本発明の第２実施例にある、第１の補正方法について説明した結線図である。 本発明の第２実施例にある、第１の補正方法について説明したフローチャートである。 本発明の第２実施例にある、第２の補正方法について説明したシステム構成図である。 本発明の第２実施例にある、第２の補正方法について説明したフローチャートである。 第２の補正方法処理の実行タイミングを判断するためのフローチャートである。

符号の説明

１，２１ ３相モータ
２，２２ インバータ
３，４，５ 電流センサ
６，２５ モータ電流制御部
７，２６ 電流センサ出力取り込み手段
８，２８ 補正方法選択信号
９，２９ センサ出力誤差算出手段
１０，３０ バッテリ
１１，３２ センサ出力誤差補正手段
１２ ３相モータ制御装置（３つの電流センサを使用）
１３，２７ センサ出力ピーク値判定手段
２３ Ｕ相電流センサ
２４ Ｗ相電流センサ
３１ ３相モータ制御装置（２つの電流センサを使用）
１００ 補正方法判定
１０１ 第１の補正方法の処理
１０２，６０２ 第２の補正方法の処理
２００，４００ 全スイッチング素子ゲートオフ処理
２０１，２０５ ３相電流センサ出力取り込み処理
２０２ ３相電流センサオフセット設定処理
２０３，４０３ 上アーム１相スイッチング＆下アーム１相常時オン処理
２０４ ３相電流センサ出力取り込み処理
２０６，４０５ 取り込んだ２相電流センサ出力値平均化処理
２０７，４０６ ２相ゲイン誤差算出処理
２０８ 下アーム常時オン素子変更処理
２０９ 残１相オフセット補正処理
２１０ 残１相ゲイン誤差算出処理
２１１，３０６，４０７，５１１ オフセット＆ゲイン誤差補正処理
３００ ３相電流センサ出力値モニタ処理
３０１ 相電流ピーク値判定
３０２ トリガ時の３相電流センサ出力取り込み処理
３０３，５０４ ピーク値以外の電流センサ出力平均化処理
３０４，５０５ ピーク電流以外の電流センサオフセット誤差算出処理
３０５ ピーク値の電流センサゲイン誤差算出処理（３つの電流センサを使用）
３０７，５１０ 電流センサ出力誤差前回値設定処理
４０１，４０４ ２相電流センサ出力取り込み処理
４０２ ２相電流センサオフセット設定処理
４０８，５１２ 電流センサのない相の誤差補正後電流値算出処理
５００ ２相電流センサ出力値モニタ処理
５０１ 残１相電流値算出処理
５０２ 残１相電流ピーク値判定
５０３，５０７ トリガ時の２相電流センサ出力取り込み処理
５０６ ２相電流センサピーク値判定
５０８ ２相電流センサオフセット誤差補正処理
５０９ ピーク値の電流センサゲイン誤差算出処理（２つの電流センサを使用）
６０１ 誤差補正処理実行条件成立判定
Ｐ１ Ｖ相電流ピーク値
Ｐ２ Ｖ相電流ピーク時のＵ相とＶ相電流値

Claims (9)

1. ３相モータとインバータとの間の、３相それぞれに接続された電流センサからの検出電流が目標電流に一致するように前記モータを駆動する駆動制御手段であって、かつ前記電流センサが接続された相に流れる電流の大きさがお互いに等しくなるように制御するモードを有し、
   前記モードの処理時に、電流が等しい相どうしの検出電流の大きさにばらつきがある場合、前記検出電流の大きさが等しくなるように前記電流センサの出力の誤差をお互いに補正する誤差補正手段を備え、
   前記駆動制御手段は、前記誤差補正手段により補正された補正量を用いて得られる検出電流に基づいて、前記３相モータの駆動制御を行うモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置であって、
   前記３相モータが停止中に、前記駆動制御手段により、前記３相モータのいずれか２相のみに電流を流す２相通電モードが与えられている場合、電流が流れている２つの相の電流センサで検出した電流の大きさがそれぞれ等しくなるように、前記誤差補正手段により前記２相の電流センサの誤差を補正するモータ制御装置。
3. 請求項１に記載のモータ制御装置であって、
   前記３相モータが回転中に、前記３相モータのいずれか１相の電流値がピーク値を示したタイミングを検出する相電流ピーク値判定手段を備え、
   前記相電流ピーク値判定手段がピーク値と判定したタイミングに応じて、残り２つの相の電流センサで検出した電流の大きさがそれぞれ等しくなるように、前記誤差補正手段により前記２相の電流センサの誤差を補正するモータ制御装置。
4. ３相モータとインバータとの間の、３相のうち２相に接続された電流センサからの検出電流が目標電流に一致するように前記モータを駆動する駆動制御手段であって、かつ前記電流センサが接続された相に流れる電流の大きさがお互いに等しくなるように制御するモードを有し、
   前記モードの処理時に、検出した２つの相どうしの検出電流の大きさにばらつきがある場合、前記検出電流の大きさが等しくなるように前記電流センサの出力の誤差をお互いに補正する誤差補正手段と、を備え、
   前記駆動制御手段は、前記誤差補正手段により補正された補正量を用いて得られる検出電流に基づいて、前記３相モータの駆動制御を行うモータ制御装置。
5. 請求項４に記載のモータ制御装置であって、
   前記３相モータが停止中に、前記駆動制御手段により、前記電流センサのある２相のみに電流を流す２相通電モードが与えられている場合、電流が流れている２つの相の電流センサで検出した電流の大きさがそれぞれ等しくなるように、前記誤差補正手段により前記２相の電流センサの誤差を補正するモータ制御装置。
6. 請求項４に記載のモータ制御装置であって、
   前記３相モータが回転中に、前記電流センサにより検出される２相分の相電流に基づいて、前記電流センサにより検出されない残り１つの相電流を算出し、前記残り１つの相電流がピーク値となるタイミングを検出する相電流ピーク値判定手段を備え、
   前記相電流ピーク値判定手段がピーク値と判定したタイミングに応じて、前記電流センサにより検出される２相分の相電流の大きさがそれぞれ等しくなるように、誤差補正手段により前記２相の電流センサの誤差を補正するモータ制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のモータ制御装置を用いた車両用インバータ装置であって、
   車両用インバータ装置と前記３相モータとを接続する３相ケーブルに流れる電流の変化率が所定値以上であるかを判定する電流判定手段と、
   前記電流判定手段の判定結果に応じて、前記誤差補正手段における補正処理を実行する車両用インバータ装置。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載のモータ制御装置を用いた車両用インバータ装置であって、
   前記電流センサの周辺温度を検出し、前記検出温度の変化率が所定値以上であるかを判定する温度判定手段を備え、
   前記温度判定手段の判定結果に応じて、前記誤差補正手段における補正処理を実行する車両用インバータ装置。
9. 請求項１〜６のいずれかに記載のモータ制御装置を用いた車両用インバータ装置であって、
   前記３相モータに配置された回転センサからの信号を取得し、前記信号からモータ回転数の変化率が所定値以上であるかを判定する回転数判定手段を備え、
   前記回転数判定手段の判定結果に応じて、前記誤差補正手段における補正処理を実行する車両用インバータ装置。

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