JP2011087413A - 車両のモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流モータの停止中に無効電流指令を行ったときに電流センサのセンサコアが着磁することを防止できるようにする。
【解決手段】交流モータ１７の停止中に無効電流指令を行ったときのＶ相及びＷ相の電流指令値Ｉv ，Ｉw と、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９の出力ｉv ，ｉw とに基づいて、電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を算出し、このゲイン誤差の比を用いて電流センサ３８，３９の一方の出力を補正してゲイン誤差の不均衡を補正するシステムにおいて、無効電流指令を行う際に、ｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させると共にｑ軸指令電流Ｉq を０に設定することで、交流モータ１７の各相の電流指令値を周期的に変化させて、各相に交流電流を流す。これにより、電流センサ３８，３９のセンサコアが着磁することを防止して、電流センサ３８，３９の出力特性の変化を抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載された交流モータと、該交流モータに流れる電流を検出する電流センサとを備えた車両のモータ制御装置に関する発明である。

車両の動力源として交流モータを搭載した電気自動車やハイブリッド車においては、交流モータの各相のうちの少なくとも１つの相に流れる電流を検出する電流センサを設け、この電流センサの出力（電流検出値）を用いて交流モータを制御するようにしたものがある。

このようなモータ制御システムにおいては、交流モータの停止中にディスチャージ処理を行うようにしたものがある。このディスチャージ処理では、例えば、交流モータの停止中にｄ軸指令電流を所定値（≠０）に設定すると共にｑ軸指令電流を０に設定することで交流モータのトルク発生に寄与しない無効電流（ｄ軸電流、或は磁束分電流）を交流モータに流すように指令する無効電流指令、すなわちゼロトルク指令を行うようにしている。

また、電流センサに関しては、特許文献１（実用新案登録第３１４２０９２号公報）に記載されているように、電流センサに対して抵抗素子を直列に接続すると共に、これらの電流センサ及び抵抗素子に対してダイオード素子を並列に接続し、被検出電流のうちの所定値分の電流が電流センサ及び抵抗素子を流れて、その所定値を越えた分の電流がダイオード素子を流れるように抵抗素子の抵抗値を設定することで、電流センサに所定値を越える被検出電流が流れることを防止して電流センサのセンサコア（磁性コア）が着磁することを防止するようにしたものがある。

実用新案登録第３１４２０９２号公報（第２頁等）

ところで、交流モータの各相の電流指令値は、ｄ軸指令電流とｑ軸指令電流とロータ回転位置に応じて変化するが、無効電流指令を行う際には、トルク発生に寄与するｑ軸指令電流を０に設定するため、交流モータの各相の電流指令値は、ｄ軸指令電流とロータ回転位置によって決まる。

しかし、交流モータの停止中はロータ回転位置が変化しない（つまりロータ回転位置が一定値になる）ため、交流モータの停止中にｄ軸指令電流を所定値に固定して無効電流指令を行うと、交流モータの各相の電流指令値が一定値となる。これにより、交流モータの各相に直流電流が流れて、電流センサに直流電流が流れるため、電流センサのセンサコアが着磁してしまう可能性あり、電流センサのセンサコアが着磁すると、その影響で電流センサの出力特性が変化して電流検出精度が低下する可能性がある。

この対策として、上記特許文献１の技術を利用して、交流モータの電流センサに対して抵抗素子を直列に接続すると共に、これらの電流センサ及び抵抗素子に対してダイオード素子を並列に接続することが考えられるが、この場合、既存の電流検出回路に抵抗素子やダイオード素子を新たに追加する必要があり、システム構成（電流検出回路の構成）に変更を加える必要が生じる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、システム構成を変更することなく、交流モータの停止中に無効電流指令を行ったときに電流センサのセンサコアが着磁することを防止できる車両のモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両に搭載された交流モータと、該交流モータに流れる電流を検出する電流センサとを備えた車両のモータ制御装置において、交流モータの停止中に該交流モータのトルク発生に寄与しない無効電流を該交流モータに流すように指令する無効電流指令を行う無効電流指令手段を備え、この無効電流指令手段は、交流モータのロータ回転座標として設定したｄ−ｑ座標系におけるｄ軸指令電流を周期的に変化させると共にｑ軸指令電流を０に設定して無効電流指令を行うようにしたものである。

このように、交流モータの停止中に無効電流指令を行う際に、ｄ軸指令電流を周期的に変化させるようにすれば、交流モータのロータ回転位置が変化しなくても、交流モータの各相の電流指令値を周期的に変化させることができる。これにより、交流モータの各相に交流電流を流すことができ、電流センサに交流電流を流すことができるため、電流センサのセンサコアが着磁することを防止できる。しかも、既存の電流検出回路に抵抗素子やダイオード素子等を新たに追加する必要がないため、システム構成（電流検出回路の構成）に変更を加える必要がない。

この場合、請求項２のように、無効電流指令手段は、ｄ軸指令電流を正弦波形で周期的に変化させるようにすると良い。このようにすれば、比較的簡単な演算処理でｄ軸指令電流を周期的に変化させることができる。

また、請求項３のように、無効電流指令手段により交流モータの停止中に無効電流指令を行ったときの電流指令値と電流センサの出力とに基づいて該電流センサのゲイン誤差又はこれに関連性のある情報（以下これらを「ゲイン誤差情報」と総称する）を算出するゲイン誤差情報算出手段と、このゲイン誤差情報算出手段で算出したゲイン誤差情報を用いて電流センサの出力を補正するセンサ出力補正手段とを備えた構成としても良い。

この構成では、交流モータの停止中に無効電流指令を行ったときの電流指令値が、交流モータに流れる実電流とほぼ等しくなると見なして、該電流指令値を実電流の代用情報として用い、該電流指令値（実電流の代用情報）と電流センサの出力（電流検出値）とからゲイン誤差情報（例えばゲイン誤差やゲイン誤差の比）を算出することで、ゲイン誤差情報を精度良く算出することができる。そして、このゲイン誤差情報を用いて電流センサの出力を補正することで、電流センサのゲイン誤差の影響を補正することができ、電流センサの出力に基づく電流検出精度やモータ制御精度を向上させることができる。

更に、請求項４のように、交流モータの各相のうちの第１の相に流れる電流を検出する第１の電流センサ及び第２の相に流れる電流を検出する第２の電流センサとを備えている場合には、無効電流指令を行ったときの第１及び第２の相の電流指令値の比（第１の相の電流指令値と第２の相の電流指令値との比）と、第１及び第２の電流センサの出力の比（第１の電流センサの出力と第２の電流センサの出力との比）とに基づいて、第１及び第２の電流センサのゲイン誤差の比（第１の電流センサのゲイン誤差と第２の電流センサのゲイン誤差との比）をゲイン誤差情報として算出し、このゲイン誤差の比を用いて第１の電流センサの出力又は第２の電流センサの出力を補正するようにしても良い。

このようにすれば、第１及び第２の相の電流指令値（実電流の代用情報）の比と、第１及び第２の電流センサの出力（電流検出値）の比とに基づいて、第１及び第２の電流センサのゲイン誤差の比を算出することで、ゲイン誤差の比を精度良く算出することができる。そして、このゲイン誤差の比を用いて第１の電流センサの出力と第２の電流センサの出力のうちの一方を補正することで、第１の電流センサと第２の電流センサのゲイン誤差の不均衡を補正することができ、第１及び第２の電流センサの出力に基づくモータ制御精度を向上させることができる。

尚、請求項３に係る発明は、ゲイン誤差情報として、第１及び第２の電流センサのゲイン誤差の比を算出する構成に限定されず、無効電流指令を行ったときの電流指令値（実電流の代用情報）と電流センサの出力（電流検出値）とに基づいて電流センサのゲイン誤差を算出し、このゲイン誤差を用いて電流センサの出力を補正することで、電流センサのゲイン誤差による電流検出値のずれを補正して、電流センサの出力に基づく電流検出精度やモータ制御精度を向上させるようにしても良い。

図１は本発明の実施例１における交流モータ制御システム全体の概略構成図である。 図２は例としてオープンループ時のゲイン誤差比算出機能を説明するブロック図である。 図３の（ａ）はｄ軸指令電流を所定値に設定した場合に交流モータの各相に流れる電流の挙動を示すタイムチャートであり、図３の（ｂ）はｄ軸指令電流を周期的に変化させた場合に交流モータの各相に流れる電流の挙動を示すタイムチャートである。 図４はゲイン誤差比算出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図５はセンサ出力補正ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図６は実施例２の無効電流指令制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図７は電流フィードバック制御を説明するブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態を、交流モータを駆動源とする電気自動車又はハイブリッド車に適用して具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて交流モータ制御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１１には、昇圧コンバータ１２が接続され、この昇圧コンバータ１２は、直流電源１１の直流電圧を昇圧してシステム電源ライン１３とアースライン１４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１１に電力を戻す機能を持つ。システム電源ライン１３とアースライン１４との間には、システム電圧を平滑化する平滑コンデンサ１５や、電圧制御型の三相のインバータ１６が接続され、このインバータ１６で交流モータ１７が駆動される。

交流モータ１７は、三相永久磁石式同期モータで、永久磁石が内蔵されたものであり、ロータの回転位置θを検出するロータ回転位置センサ１８が搭載されている。昇圧コンバータ１２には、入力コンデンサ１９とリアクトル２０と、２つのスイッチング素子２１，２２が設けられ、各スイッチング素子２１，２２に、それぞれ還流ダイオード２３，２４が並列に接続されている。また、電圧制御型の三相のインバータ１６には、６つのスイッチ素子２５〜３０（上アームの各相の３つのスイッチング素子２５，２７，２９と下アームの各相の３つのスイッチング素子２６，２８，３０）が設けられ、各スイッチング素子２５〜３０に、それぞれ還流ダイオード３１〜３６が並列に接続されている。

このインバータ１６は、モータ制御回路３７から出力される三相の６アーム電圧指令信号ＵＵ，ＵＬ，ＶＵ，ＶＬ，ＷＵ，ＷＬに基づいて、システム電源ライン１３の直流電圧（昇圧コンバータ１２によって昇圧されたシステム電圧）を三相の交流電圧Ｕ，Ｖ，Ｗに変換して交流モータ１７を駆動する。交流モータ１７のＶ相に流れるＶ相電流ｉv がＶ相電流センサ３８によって検出され、交流モータ１７のＷ相に流れるＷ相電流ｉw がＷ相電流センサ３９によって検出される。

モータ制御回路３７は、システム電圧が目標電圧となるように昇圧コンバータ１２を制御すると共に、交流モータ１７の出力トルクが目標トルク（トルク指令値）となるようにインバータ１６を制御して交流モータ１７に印加する交流電圧を調整するトルク制御を実行する。このトルク制御では、図示しないメイン制御回路等から出力されるトルク指令値と、交流モータ１７のＶ相電流ｉv とＷ相電流ｉw （電流センサ３８，３９の出力信号）と、交流モータ１７のロータ回転位置θ（ロータ回転位置センサ１８の出力信号）とに基づいて、例えば正弦波ＰＷＭ制御方式又は矩形波制御方式等で三相電圧指令信号を生成してインバータ１６に出力する。

また、モータ制御回路３７は、後述する図４のゲイン誤差比算出ルーチンを実行することで、交流モータ１７の制御システムの起動直後のシステムチェック処理中（つまり交流モータ１７の制御開始前の交流モータ１７の停止中）に、交流モータ１７のトルク発生に寄与しない無効電流を交流モータ１７に流すように指令する無効電流指令を行い、この無効電流指令を行ったときのＶ相及びＷ相の電流指令値の比（Ｉv ／Ｉw ）と、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９の出力の比（ｉv ／ｉw ）とに基づいて、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）をゲイン誤差情報として算出する。この場合、Ｖ相とＷ相が特許請求の範囲でいう第１の相と第２の相に相当し、Ｖ相の電流センサ３８とＷ相の電流センサ３９が特許請求の範囲でいう第１の電流センサと第２の電流センサに相当する。

具体的には、図２に示すように、まず、交流モータ１７のロータ回転座標として設定したｄ−ｑ座標系における指令電流ベクトル（ｄ軸指令電流Ｉd ，ｑ軸指令電流Ｉq ）のｄ軸指令電流Ｉd を後述する方法で設定すると共に、ｑ軸指令電流Ｉq を０に設定することで、ｄ−ｑ座標系のｄ軸上に電流ベクトルを制御するように設定して、交流モータ１７のトルク発生に寄与しない無効電流を交流モータ１７に流すように指令する無効電流指令を行う。

この場合、指令電流ベクトル（ｄ軸指令電流Ｉd ，ｑ軸指令電流Ｉq ）を指令電圧ベクトル（ｄ軸指令電圧Ｖd ，ｑ軸指令電圧Ｖq ）に変換し、この指令電圧ベクトル（ｄ軸指令電圧Ｖd ，ｑ軸指令電圧Ｖq ）と、ロータ回転位置センサ１８で検出した交流モータ１７のロータ回転位置θ（ロータ回転停止位置）とに基づいて、三相電圧指令値Ｖu ，Ｖv ，Ｖw を求める。この後、三相電圧指令値Ｖu ，Ｖv ，Ｖw を、例えば正弦波ＰＷＭ制御方式又は矩形波制御方式等で三相の６アーム電圧指令信号ＵＵ，ＵＬ，ＶＵ，ＶＬ，ＷＵ，ＷＬに変換し、これらの三相の６アーム電圧指令信号ＵＵ，ＵＬ，ＶＵ，ＶＬ，ＷＵ，ＷＬをインバータ１６に出力する。これにより、交流モータ１７のトルク発生に寄与しない無効電流を交流モータ１７に流す。

また、Ｖ相電流指令値Ｉv とＷ相電流指令値Ｉw は、指令電流ベクトル（ｄ軸指令電流Ｉd ，ｑ軸指令電流Ｉq ）と交流モータ１７のロータ回転位置θ（ロータ回転停止位置）とを用いて下記（１），（２）式により表すことができる。

無効電流指令を行う際には、トルク発生に寄与するｑ軸指令電流Ｉq を０に設定するため、上記（１），（２）式から下記（３），（４）式が得られる。

更に、上記（３），（４）式から下記（５）式が得られる。
Ｉv ／Ｉw ＝ｃｏｓ（θ−２／３×π）／ｃｏｓ（θ＋２／３×π） ……（５）
上記（５）式によって、無効電流指令を行ったときのＶ相電流指令値Ｉv とＷ相電流指令値Ｉw との比（Ｉv ／Ｉw ）を求めることができ、その際、Ｖ相及びＷ相の電流指令値の比（Ｉv ／Ｉw ）は、機器定数（抵抗Ｒ等）の影響を受けずに交流モータ１７のロータ回転位置θ（ロータ回転停止位置）のみによって決まる。

本実施例１では、交流モータ１７の停止中に無効電流指令を行ったときの三相電流指令値Ｉu ，Ｉv ，Ｉw が、交流モータ１７の各相に流れる実電流とほぼ等しくなると見なして、Ｖ相電流指令値Ｉv をＶ相の実電流の代用情報として用いると共に、Ｗ相電流指令値Ｉw をＷ相の実電流の代用情報として用いる。

Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のオフセット誤差補正後であれば、Ｖ相電流検出値ｉv （Ｖ相電流センサ３８の出力）は、Ｖ相電流センサ３８のゲイン誤差ｋv とＶ相電流指令値Ｉv （Ｖ相の実電流の代用情報）とを用いて下記（６）式により表すことができ、Ｗ相電流検出値ｉw （Ｗ相電流センサ３９の出力）は、Ｗ相電流センサ３９のゲイン誤差ｋw とＷ相電流指令値Ｉw （Ｗ相の実電流の代用情報）とを用いて下記（７）式により表すことができる。
ｉv ＝ｋv ×Ｉv ……（６）
ｉw ＝ｋw ×Ｉw ……（７）

上記（６），（７）式から下記（８）式が得られる。
ｋv ／ｋw ＝（ｉv ／ｉw ）／（Ｉv ／Ｉw ） ……（８）
上記（８）式によって、無効電流指令を行ったときのＶ相及びＷ相の電流指令値の比（Ｉv ／Ｉw ）と、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９の出力の比（ｉv ／ｉw ）とを用いて、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を求めることができる。

前述したように、Ｖ相及びＷ相の電流指令値の比（Ｉv ／Ｉw ）は、機器定数（抵抗Ｒ等）の影響を受けずに交流モータ１７のロータ回転位置θ（ロータ回転停止位置）のみによって決まるため、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）は、機器定数（抵抗Ｒ等）の影響を受けずに求めることができる。

このようにして求めたＶ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）は、モータ制御回路３７のバックアップＲＡＭ４０等の書き換え可能な不揮発性メモリ（モータ制御回路３７の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶される。

更に、モータ制御回路３７は、後述する図５のセンサ出力補正ルーチンを実行して、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を用いてＷ相電流センサ３９の出力（Ｗ相電流検出値ｉw ）を補正することで、Ｖ相電流センサ３８とＷ相電流センサ３９のゲイン誤差の不均衡を補正する。

具体的には、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を用いてＷ相電流センサ３９の出力（Ｗ相電流検出値ｉw ）を次式により補正して最終的なＷ相電流検出値ｉw'を求め、Ｖ相電流センサ３８の出力（Ｖ相電流検出値ｉv ）をそのまま最終的なＶ相電流検出値ｉv'とする。
ｉv'＝ｉv ……（９）
ｉw'＝ｉw ×（ｋv ／ｋw ） ……（１０）

上記（９），（１０）式は、それぞれ上記（６），（７）式の関係を用いて次のように表すことができる。
ｉv'＝ｉv ＝ｋv ×Ｉv
ｉw'＝ｉw ×（ｋv ／ｋw ）＝ｋw ×Ｉw ×（ｋv ／ｋw ）＝ｋv ×Ｉw

これにより、最終的なＶ相電流検出値ｉv'と最終的なＷ相電流検出値ｉw'のゲイン誤差をＶ相電流センサ３８のゲイン誤差ｋv に揃えることができ、Ｖ相電流センサ３８とＷ相電流センサ３９のゲイン誤差の不均衡を補正することができる。

或は、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を用いてＶ相電流センサ３８の出力（Ｖ相電流検出値ｉv ）を補正することで、Ｖ相電流センサ３８とＷ相電流センサ３９のゲイン誤差の不均衡を補正するようにしても良い。

具体的には、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を用いてＶ相電流センサ３８の出力（Ｖ相電流検出値ｉv ）を次式により補正して最終的なＶ相電流検出値ｉv を求め、Ｗ相電流センサ３９の出力（Ｗ相電流検出値ｉw ）をそのまま最終的なＷ相電流検出値ｉw'とする。
ｉv'＝ｉv ／（ｋv ／ｋw ） ……（１１）
ｉw'＝ｉw ……（１２）

上記（１１），（１２）式は、それぞれ上記（６），（７）式の関係を用いて次のように表すことができる。
ｉv'＝ｉv ／（ｋv ／ｋw ）＝ｋv ×Ｉv ／（ｋv ／ｋw ）＝ｋw ×Ｉv
ｉw'＝ｉw ＝ｋw ×Ｉw

これにより、最終的なＶ相電流検出値ｉv'と最終的なＷ相電流検出値ｉw'のゲイン誤差をＷ相電流センサ３９のゲイン誤差ｋw に揃えることができ、Ｖ相電流センサ３８とＷ相電流センサ３９のゲイン誤差の不均衡を補正することができる。

尚、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を用いてＶ相電流センサ３８の出力又はＷ相電流センサ３９の出力を補正する処理は、電流センサ３８，３９の出力を用いて交流モータ１７を制御するモータ制御ルーチン等で行うようにしても良い。

ところで、交流モータ１７の各相の電流指令値Ｉu ，Ｉv ，Ｉw は、それぞれｄ軸指令電流Ｉd とｑ軸指令電流Ｉq とロータ回転位置θに応じて変化するが、無効電流指令を行う際には、トルク発生に寄与するｑ軸指令電流Ｉq を０に設定するため、交流モータ１７の各相の電流指令値Ｉu ，Ｉv ，Ｉw は、それぞれｄ軸指令電流Ｉd とロータ回転位置θによって決まる（次式参照）。

しかし、交流モータ１７の停止中はロータ回転位置θが変化しない（つまりロータ回転位置θが一定値になる）ため、交流モータ１７の停止中にｄ軸指令電流Ｉd を所定値αに固定して無効電流指令を行うと、交流モータ１７の各相の電流指令値Ｉu ，Ｉv ，Ｉw が、それぞれ一定値となる（次式参照）。

これにより、図３の（ａ）に示すように、交流モータ１７の各相に直流電流が流れて、電流センサ３８，３９に直流電流が流れるため、電流センサ３８，３９のセンサコアが着磁してしまう可能性あり、電流センサ３８，３９のセンサコアが着磁すると、その影響で電流センサ３８，３９の出力特性が変化して電流検出精度が低下する可能性がある。

この対策として、モータ制御回路３７は、後述する図４のゲイン誤差比算出ルーチンを実行することで、交流モータ１７の停止中にｄ軸指令電流Ｉd を正弦波形で周期的に変化させると共にｑ軸指令電流Ｉq を０に設定して無効電流指令を行う。この場合、例えば、ｄ軸指令電流Ｉd は、所定値α（≠０）を用いてを次式により設定する。

Ｉd ＝α×ｓｉｎＸ （Ｘは、例えば時間又は時間に応じて変化する変数）
このように、交流モータ１７の停止中に無効電流指令を行う際に、ｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させるようにすれば、交流モータ１７のロータ回転位置θが変化しなくても、交流モータ１７の各相の電流指令値Ｉu ，Ｉv ，Ｉw を周期的に変化させることができる（次式参照）。

これにより、図３（ｂ）に示すように、交流モータ１７の各相に交流電流を流すことができ、電流センサ３８，３９に交流電流を流すことができるため、電流センサ３８，３９のセンサコアが着磁することを防止できる。ここで、交流モータ１７の電気回路はＲＬ回路であるため、交流モータ１７の各相に流れる電流の波形は、それぞれ電流指令値Ｉu ，Ｉv ，Ｉw の波形（正弦波形）の一次遅れの波形になる。
以下、モータ制御回路３７が実行する図４のゲイン誤差比算出ルーチン及び図５のセンサ出力補正ルーチンの処理内容を説明する。

［ゲイン誤差比算出］
図４に示すゲイン誤差比算出ルーチンは、モータ制御回路３７の電源オン後に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうゲイン誤差情報算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、交流モータ１７の制御システムの起動直後（モータ制御回路３７の電源オン直後）のシステムチェック処理中であるか否かを判定し、システムチェック処理中でなければ、ステップ１０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、交流モータ１７の制御システムの起動直後のシステムチェック処理中であると判定されれば、交流モータ１７の制御開始前における交流モータ１７の停止中であると判断して、ステップ１０２に進み、ロータ回転位置センサ１８で検出した交流モータ１７のロータ回転位置θをロータ回転停止位置として読み込む。

この後、ステップ１０３に進み、交流モータ１７のロータ回転停止位置が、無効電流指令時にＶ相電流指令値Ｉv ＝０となる回転位置又は無効電流指令時にＷ相電流指令値Ｉw ＝０となる回転位置であるか否かを判定する。ここで、無効電流指令時にＶ相電流指令値Ｉv ＝０となる回転位置と無効電流指令時にＷ相電流指令値Ｉw ＝０となる回転位置は、予めモータ制御回路３７のＲＯＭ（図示せず）等に記憶されている。

このステップ１０３で、交流モータ１７のロータ回転停止位置が無効電流指令時にＶ相電流指令値Ｉv ＝０となる回転位置ではなく且つ無効電流指令時にＷ相電流指令値Ｉw ＝０となる回転位置ではないと判定された場合には、ステップ１０４に進み、交流モータ１７のｄ軸指令電流Ｉd を正弦波形で周期的に変化させると共にｑ軸指令電流Ｉq を０に設定することで、ｄ−ｑ座標系のｄ軸上に電流ベクトルを制御するように設定して、交流モータ１７のトルク発生に寄与しない無効電流を交流モータ１７に流すように指令する無効電流指令を行う。この際、ｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させることで、交流モータ１７の各相の電流指令値Ｉu ，Ｉv ，Ｉw を周期的に変化させて、交流モータ１７の各相に交流電流を流す。このステップ１０４の処理が特許請求の範囲でいう無効電流指令手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０５に進み、交流モータ１７のロータ回転位置θ（ロータ回転停止位置）を用いて、次式［上記（５）式］により、Ｖ相電流指令値Ｉv （Ｖ相の実電流の代用情報）と、Ｗ相電流指令値Ｉw （Ｗ相の実電流の代用情報）との比（Ｉv ／Ｉw ）を求める。
Ｉv ／Ｉw ＝ｃｏｓ（θ−２／３×π）／ｃｏｓ（θ＋２／３×π）

この後、ステップ１０６に進み、Ｖ相電流センサ３８で検出したＶ相電流検出値ｉv （Ｖ相電流センサ３８の出力）と、Ｗ相電流センサ３９で検出したＷ相電流検出値ｉw （Ｗ相電流センサ３９の出力）との比（ｉv ／ｉw ）を算出する。この場合、例えば、Ｖ相電流検出値ｉv のピーク値とＷ相電流検出値ｉw のピーク値との比を算出するようにしても良い。

この後、ステップ１０７に進み、Ｖ相及びＷ相の電流指令値の比（Ｉv ／Ｉw ）と、Ｖ相及びＷ相の電流検出値の比（ｉv ／ｉw ）とを用いて、次式［上記（８）式］によりＶ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を求める。
ｋv ／ｋw ＝（ｉv ／ｉw ）／（Ｉv ／Ｉw ）

この後、ステップ１０８に進み、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を、モータ制御回路３７のバックアップＲＡＭ４０等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

これに対して、上記ステップ１０３で、交流モータ１７のロータ回転停止位置が、無効電流指令時にＶ相電流指令値Ｉv ＝０となる回転位置又は無効電流指令時にＷ相電流指令値Ｉw ＝０となる回転位置であると判定された場合には、このロータ回転停止位置では、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を算出することができないと判断して、ステップ１０９に進み、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）の算出を行わずに、ゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を前回値に保持する（記憶値を更新しない）。

尚、上記ステップ１０３で、交流モータ１７のロータ回転停止位置が、無効電流指令時にＶ相電流指令値Ｉv ＝０となる回転位置又は無効電流指令時にＷ相電流指令値Ｉw ＝０となる回転位置であると判定された場合に、交流モータ１７にトルクを発生させて該交流モータ１７のロータ回転停止位置を変更した後、無効電流指令を行ってゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を算出するようにしても良い。

［センサ出力補正］
図５に示すセンサ出力補正ルーチンは、モータ制御中に所定周期（例えば電流センサ３８，３９の出力のサンプリング周期）で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうセンサ出力補正手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、モータ制御回路３７のバックアップＲＡＭ４０等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されているＶ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）の記憶値を読み込んだ後、ステップ２０２に進み、Ｖ相電流センサ３８の出力（Ｖ相電流検出値ｉv ）とＷ相電流センサ３９の出力（Ｗ相電流検出値ｉw ）を読み込む。

この後、ステップ２０３に進み、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を用いてＷ相電流センサ３９の出力（Ｗ相電流検出値ｉw ）を補正することで、Ｖ相電流センサ３８とＷ相電流センサ３９のゲイン誤差の不均衡を補正する。或は、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を用いてＶ相電流センサ３８の出力（Ｖ相電流検出値ｉv ）を補正することで、Ｖ相電流センサ３８とＷ相電流センサ３９のゲイン誤差の不均衡を補正するようにしても良い。

以上説明した本実施例１では、交流モータ１７の停止中に無効電流指令を行う際に、ｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させるようにしたので、交流モータ１７のロータ回転位置が変化しなくても、交流モータ１７の各相の電流指令値を周期的に変化させることができる。これにより、交流モータ１７の各相に交流電流を流すことができ、電流センサ３８，３９に交流電流を流すことができるため、電流センサ３８，３９のセンサコアが着磁することを防止できる。その結果、電流センサ３８，３９のセンサコアの着磁の影響で電流センサ３８，３９の出力特性が変化することを抑制して、電流センサ３８，３９の出力に基づいた電流検出精度やモータ制御精度やゲイン誤差情報算出精度を向上させることができる。しかも、既存の電流検出回路に抵抗素子やダイオード素子等を新たに追加する必要がないため、システム構成（電流検出回路の構成）に変更を加える必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。
更に、本実施例１では、ｄ軸指令電流Ｉd を正弦波形で周期的に変化させるようにしたので、比較的簡単な演算処理でｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させることができる。

また、本実施例１では、交流モータ１７の停止中に無効電流指令を行ったときのＶ相及びＷ相の電流指令値Ｉv ，Ｉw をＶ相及びＷ相の実電流の代用情報として用い、無効電流指令を行ったときのＶ相及びＷ相の電流指令値の比（Ｉv ／Ｉw ）と、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９の出力の比（ｉv ／ｉw ）とに基づいて、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を算出するようにしたので、機器定数（抵抗Ｒ等）の影響を受けずにＶ相及びＷ相の電流センサ３８，３９のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を精度良く算出することができる。そして、このゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を用いてＷ相電流センサ３９の出力又はＶ相電流センサ３８の出力を補正するようにしたので、Ｖ相電流センサ３８とＷ相電流センサ３９のゲイン誤差の不均衡を補正することができ、Ｖ相及びＷ相の電流センサ３８，３９の出力に基づくモータ制御精度を向上させることができる。これにより、Ｖ相電流センサ３８とＷ相電流センサ３９のゲイン誤差の不均衡によるシステム内の電力の変動を抑制することができる。しかも、交流モータ１７の停止中にゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を算出する際に、交流モータ１７のトルク発生に寄与しない無効電流を交流モータ１７に流すようにしたので、交流モータ１７にトルクが発生することを防止して、システムに悪影響を及ぼすことを回避できる。

更に、本実施例１では、交流モータ１７の制御システムの起動直後のシステムチェック処理中（つまり交流モータ１７の制御開始前の交流モータ１７の停止中）に無効電流指令を行ってゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を算出するようにしたので、交流モータ７の制御開始前にゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を算出することができ、交流モータ１７の制御開始当初から最新のゲイン誤差の比（ｋv ／ｋw ）を用いてＷ相電流センサ３９の出力又はＶ相電流センサ３８の出力を精度良く補正して、電流センサ３８，３９の出力に基づいたモータ制御精度を向上させることができる。

尚、上記実施例１では、ゲイン誤差情報として、第１及び第２の電流センサのゲイン誤差の比を算出するようにしたが、これに限定されず、例えば、無効電流指令を行ったときの電流指令値（実電流の代用情報）と電流センサの出力（電流検出値）とに基づいて電流センサのゲイン誤差を算出し、このゲイン誤差を用いて電流センサの出力を補正することで、電流センサのゲイン誤差による電流検出値のずれを補正して、電流センサの出力に基づく電流検出精度やモータ制御精度を向上させるようにしても良い。

更に、交流モータの制御開始前の交流モータの停止中に無効電流指令を行ってゲイン誤差情報（例えばゲイン誤差やゲイン誤差の比）を算出する構成に限定されず、他の交流モータの停止中（例えば、交流モータの制御開始後に交流モータを停止させたときや、交流モータを停止させた状態で交流モータの制御システムを停止させるとき等）に無効電流指令を行ってゲイン誤差情報を算出するようにしても良い。

次に、図６及び図７を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

前記実施例１では、交流モータ１７の停止中に電流センサ３８，３９のゲイン誤差情報を算出するための無効電流指令を行う際に、ｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させるようにしたが、本実施例２では、モータ制御回路３７により後述する図６の無効電流指令制御ルーチンを実行することで、ゲイン誤差情報の算出以外の種々の要求により交流モータ１７の停止中に無効電流指令を行う際に、交流モータ１７のｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させるようにしている。

［無効電流指令制御（ゼロトルク制御）］
図６に示す無効電流指令制御ルーチンは、モータ制御回路３７の電源オン後に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう無効電流指令手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、交流モータ１７の停止中に無効電流指令要求（例えば、平滑コンデンサ１５のディスチャージ処理を行うための無効電流指令要求等）が発生したか否かを判定する。

このステップ３０１で、交流モータ１７の停止中に無効電流指令要求が発生したと判定されれば、ステップ３０２に進み、交流モータ１７のｄ軸指令電流Ｉd を正弦波形で周期的に変化させると共にｑ軸指令電流Ｉq を０に設定することで、ｄ−ｑ座標系のｄ軸上に電流ベクトルを制御するように設定して、交流モータ１７のトルク発生に寄与しない無効電流を交流モータ１７に流すように指令する無効電流指令を行う。この際、ｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させることで、交流モータ１７の各相の電流指令値Ｉu ，Ｉv ，Ｉw を周期的に変化させて、交流モータ１７の各相に交流電流を流す。

以上説明した本実施例２においても、交流モータ１７の停止中に無効電流指令を行う際に、ｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させるようにしたので、電流センサ３８，３９のセンサコアが着磁することを防止でき、電流センサ３８，３９のセンサコアの着磁の影響で電流センサ３８，３９の出力特性が変化することを抑制して、電流センサ３８，３９の出力に基づいた電流検出精度やモータ制御精度やゲイン誤差情報算出精度を向上させることができる。

尚、上記実施例２のように、電流センサのゲイン誤差情報の算出以外の要求により無効電流指令を行う際には、交流モータ１３の出力トルクを確実にゼロとするために、電流フィードバック制御を行うことが望ましい。これは、周期的に変化するｄ軸電流を指令したとしても、その電流変化の過程において確実にトルク発生に寄与しないｄ軸電流（或は磁束分電流）のみを指令し続け、トルク発生に寄与するｑ軸電流（トルク分電流）は常にゼロとなるように制御するためである。

電流フィードバック制御を行う場合には、例えば図７に示すように、指令電流ベクトル（ｄ軸指令電流Ｉd ，ｑ軸指令電流Ｉq ）のｄ軸指令電流Ｉd をβ（＝α×ｓｉｎＸ）に設定すると共にｑ軸指令電流Ｉq を０に設定する。更に、交流モータ１７のＶ相電流ｉv とＷ相電流ｉw （電流センサ３８，３９の出力信号）とロータ回転位置θ（ロータ回転位置センサ１８の出力信号）とに基づいて交流モータ１７に実際に流れる電流の検出値である検出電流ベクトル（ｄ軸検出電流ｉd ，ｑ軸検出電流ｉq ）を演算する。

この後、ｄ軸指令電流Ｉd とｄ軸検出電流ｉd との偏差が小さくなるようにＰＩ制御等によりｄ軸指令電圧Ｖd を演算すると共に、ｑ軸指令電流Ｉq とｑ軸検出電流ｉq との偏差が小さくなるようにＰＩ制御等によりｑ軸指令電圧Ｖq を演算して、指令電圧ベクトル（ｄ軸指令電圧Ｖd ，ｑ軸指令電圧Ｖq ）を求める。

この指令電圧ベクトル（ｄ軸指令電圧Ｖd ，ｑ軸指令電圧Ｖq ）とロータ回転位置θとに基づいて三相電圧指令値Ｖu ，Ｖv ，Ｖw を求めた後、これらの三相電圧指令値Ｖu ，Ｖv ，Ｖw を、例えば正弦波ＰＷＭ制御方式又は矩形波制御方式等で三相の６アーム電圧指令信号ＵＵ，ＵＬ，ＶＵ，ＶＬ，ＷＵ，ＷＬに変換し、これらの三相の６アーム電圧指令信号ＵＵ，ＵＬ，ＶＵ，ＶＬ，ＷＵ，ＷＬをインバータ１６に出力する。このようにして、交流モータ１７のｄ軸電流とｑ軸電流をフィードバック制御する電流フィードバック制御を行うことで、交流モータ１７の出力トルクを確実にゼロにすることができる。

これに対して、上記実施例１のように、電流センサのゲイン誤差情報を算出するために無効電流指令を行う際には、純粋なゲイン誤差情報を算出するために、オープンループ制御（電流センサ値をフィードバックしない制御）を行うことが望ましい。これは、上記実施例１において電流フィードバック制御を行うと、電流の指令値と実際値との偏差に基づく補正項が指令値に加減されて、正確なゲイン誤差補正の弊害と成り得るからである。

尚、上記各実施例１，２では、無効電流指令を行う際に、ｄ軸指令電流Ｉd を正弦波形で周期的に変化させるようにしたが、これに限定されず、ｄ軸指令電流Ｉd を周期的に変化させる方法を適宜変更しても良く、例えば、ｄ軸指令電流Ｉd をパルス波形（矩形波形）や三角波形等で周期的に変化させるようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、交流モータの３つの相のうちの２つの相に流れる電流を検出するように２つの電流センサを備えたシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、交流モータの３相に流れる電流を検出するように３つ以上（例えば２重系など）の電流センサを備えたシステムに本発明を適用しても良い。

その他、本発明は、電気自動車やハイブリッド車の駆動源として搭載される交流モータの制御システムに限定されず、車両に搭載される種々の交流モータの制御システムに適用しても良い。

１１…直流電源、１２…昇圧コンバータ、１６…インバータ、１７…交流モータ、１８…ロータ回転位置センサ、３７…モータ制御回路（無効電流指令手段，ゲイン誤差情報算出手段，センサ出力補正手段）、３８…Ｖ相電流センサ、３９…Ｗ相電流センサ、４０…バックアップＲＡＭ

Claims (4)

1. 車両に搭載された交流モータと、該交流モータに流れる電流を検出する電流センサとを備えた車両のモータ制御装置において、
   前記交流モータの停止中に該交流モータのトルク発生に寄与しない無効電流を該交流モータに流すように指令する無効電流指令を行う無効電流指令手段を備え、
   前記無効電流指令手段は、前記交流モータのロータ回転座標として設定したｄ−ｑ座標系におけるｄ軸指令電流を周期的に変化させると共にｑ軸指令電流を０に設定して前記無効電流指令を行うことを特徴とする車両のモータ制御装置。
2. 前記無効電流指令手段は、前記ｄ軸指令電流を正弦波形で周期的に変化させる手段を有することを特徴とする請求項１に記載の車両のモータ制御装置。
3. 前記無効電流指令手段により前記交流モータの停止中に前記無効電流指令を行ったときの電流指令値と前記電流センサの出力とに基づいて該電流センサのゲイン誤差又はこれに関連性のある情報（以下これらを「ゲイン誤差情報」と総称する）を算出するゲイン誤差情報算出手段と、
   前記ゲイン誤差情報算出手段で算出したゲイン誤差情報を用いて前記電流センサの出力を補正するセンサ出力補正手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両のモータ制御装置。
4. 前記交流モータの各相のうちの第１の相に流れる電流を検出する第１の電流センサ及び第２の相に流れる電流を検出する第２の電流センサとを備え、
   前記ゲイン誤差情報算出手段は、前記無効電流指令を行ったときの前記第１及び第２の相の電流指令値の比と、前記第１及び第２の電流センサの出力の比とに基づいて、前記第１及び第２の電流センサのゲイン誤差の比を前記ゲイン誤差情報として算出する手段を有し、
   前記センサ出力補正手段は、前記ゲイン誤差情報算出手段で算出したゲイン誤差の比を用いて前記第１の電流センサの出力又は前記第２の電流センサの出力を補正する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の車両のモータ制御装置。

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