JP2012200058A - Current detection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流検出装置に関する。 The present invention relates to a current detection device.
従来、この種の電流検出装置としては、ステアリングに印加された操舵トルクに基づいてモータから操舵補助トルクを発生させる電動ステアリング装置おけるモータの駆動電流を電流検出回路によって検出し、検出値に対して補正テーブルを用いてオフセット補正を行なうものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、モータに駆動電流が流れない状態のときに、電流検出回路からの検出値をオフセット補正値として算出すると共に算出したオフセット補正値と温度センサによって検出された装置温度とを用いて補正テーブルを更新することにより、温度変化や経年変化によらず最適な補正テーブルを用いることができ、正確なオフセット補正が可能となる、としている。 Conventionally, as this type of current detection device, a motor drive current in an electric steering device that generates a steering assist torque from a motor based on a steering torque applied to a steering is detected by a current detection circuit. One that performs offset correction using a correction table has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this device, when the drive current does not flow to the motor, the detection value from the current detection circuit is calculated as an offset correction value and corrected using the calculated offset correction value and the device temperature detected by the temperature sensor. By updating the table, the optimum correction table can be used regardless of temperature change or aging change, and accurate offset correction becomes possible.
こうした電流検出装置では、電流検出回路からの検出値に対してより適正なオフセット補正値を用いてオフセット補正を行なうことによって、モータの駆動電流をより適正に算出(検出)できるようにすることが望まれている。このため、補正テーブルを更新する機会をより多くすることが好ましい。一方、モータに駆動電流が流れている場合には、駆動電流が流れていない場合に比して指令値に対する検出値のズレ量がバラツキやすいため、ズレ量を取得する毎にそのズレ量をそのままオフセット補正値として更新していくものとすると、オフセット補正値がバラついてしまい、電流検出回路からの検出値に対して適正なオフセット補正を行なうことができず、モータの駆動電流を適正に算出できない可能性がある。 In such a current detection device, it is possible to more appropriately calculate (detect) the motor drive current by performing offset correction using a more appropriate offset correction value for the detection value from the current detection circuit. It is desired. For this reason, it is preferable to increase opportunities for updating the correction table. On the other hand, when the drive current is flowing in the motor, the detected value deviation from the command value is likely to vary compared to when the drive current is not flowing. If the offset correction value is updated, the offset correction value varies, and the offset detection value from the current detection circuit cannot be properly corrected, and the motor drive current cannot be calculated properly. there is a possibility.
本発明の電流検出装置は、回路に流れる電流をより適正に検出できるようにすることを主目的とする。 The current detection device of the present invention is mainly intended to make it possible to more appropriately detect a current flowing in a circuit.
本発明の電流検出装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The current detection device of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の電流検出装置は、
電動機を含む回路に流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサを備え、前記電流センサからの出力電圧である実出力電圧に基づく電圧を電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記電流センサの温度であるセンサ温度毎の、前記電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧に対する前記実出力電圧のズレ量のヒストグラムを記憶する記憶手段と、
前記実出力電圧と前記想定出力電圧と前記センサ温度とを取得したとき、前記取得した想定出力電圧に対する前記取得した実出力電圧のズレ量と前記取得したセンサ温度とに基づいて該取得したセンサ温度に対応するヒストグラムを更新すると共に、該更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づいて前記実出力電圧を補正すべき値としての補正値を設定し、該設定した補正値を用いて前記実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を算出する電流算出手段と、
を備えることを要旨とする。
The current detection device of the present invention is
A current sensor that outputs a voltage corresponding to a current flowing through a circuit including an electric motor is provided, and a current that flows through the circuit is detected by converting a voltage based on an actual output voltage that is an output voltage from the current sensor into a current value. A current detection device,
Storage means for storing a histogram of the deviation amount of the actual output voltage with respect to an assumed output voltage as a voltage to be output from the current sensor for each sensor temperature which is the temperature of the current sensor;
When the actual output voltage, the assumed output voltage, and the sensor temperature are acquired, the acquired sensor temperature based on the amount of deviation of the acquired actual output voltage with respect to the acquired assumed output voltage and the acquired sensor temperature And a correction value as a value for correcting the actual output voltage is set based on the amount of deviation that is the maximum frequency in the updated histogram, and the actual value is set using the set correction value. Current calculating means for calculating the current flowing through the circuit by correcting the output voltage and further converting it into a current value;
It is a summary to provide.
この本発明の電流検出装置では、電流センサの温度であるセンサ温度毎の、電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧に対する電流センサからの出力電圧である実出力電圧のズレ量のヒストグラムを記憶しておき、実出力電圧と想定出力電圧とセンサ温度とを取得したときには、想定出力電圧に対する実出力電圧のズレ量とセンサ温度とに基づいてセンサ温度に対応するヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づいて実出力電圧を補正すべき値としての補正値を設定し、設定した補正値を用いて実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって回路に流れる電流を算出する。したがって、実出力電圧と想定出力電圧とセンサ温度とを取得する毎に、センサ温度に対応するヒストグラムを更新すると共に更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づく補正値を用いて実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって回路に流れる電流を算出するから、ヒストグラムを補正する機会をより多くすることができ、補正値や回路に流れる電流をより適正に算出することができる。 In the current detection device of the present invention, the histogram of the deviation amount of the actual output voltage that is the output voltage from the current sensor with respect to the assumed output voltage as the voltage to be output from the current sensor for each sensor temperature that is the temperature of the current sensor. When the actual output voltage, the assumed output voltage, and the sensor temperature are acquired, the histogram corresponding to the sensor temperature is updated based on the deviation amount of the actual output voltage with respect to the assumed output voltage and the sensor temperature. By setting a correction value as a value for correcting the actual output voltage based on the amount of deviation that becomes the maximum frequency in the histogram, correcting the actual output voltage using the set correction value, and further converting it to a current value The current flowing through the circuit is calculated. Therefore, every time the actual output voltage, the assumed output voltage, and the sensor temperature are acquired, the histogram corresponding to the sensor temperature is updated, and the actual output voltage is calculated using a correction value based on the amount of deviation that becomes the maximum frequency in the updated histogram. Since the current flowing through the circuit is calculated by correcting and further converting to a current value, the opportunity to correct the histogram can be increased, and the correction value and the current flowing through the circuit can be calculated more appropriately.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例としての電流検出装置20を備える駆動装置10の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置10は、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載され、図示するように、例えば同期発電電動機として構成されて車両の走行用の動力を出力するモータ12と、モータ12を駆動するためのインバータ14と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ14を介してモータ12と電力をやりとりするバッテリ16と、モータ12の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの信号や、モータ12のV相,W相に流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサ22V,22Wからの電圧(以下、実出力電圧という)Vv,Vw,電流センサ22V,22Wの温度を検出する温度センサ24V,24Wからのセンサ温度Tv,Twを入力したりモータ12のV相,W相に流れる相電流Iv,Iwを演算したりインバータ14の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ12を駆動制御したりする電子制御ユニット30と、を備える。ここで、主として、電流センサ22V,22Wや温度センサ24V,24,電子制御ユニット30が本発明の電流検出装置20に相当する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
電流センサ22V,22Wは、モータ12の各相に電流が流れることによって生じる磁界をホール素子によって検出して電圧に変換して出力するタイプの電流センサとして構成されている。なお、この電流センサ22V,22Wは、電流検出用の抵抗(シャント抵抗)の両端の電圧を出力するタイプの電流センサを用いるものとしてもよい。
The current sensors 22 </ b> V and 22 </ b> W are configured as current sensors that detect a magnetic field generated by a current flowing through each phase of the
電子制御ユニット30は、CPU32を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU32の他に処理プログラムを記憶するROM34と、データを一時的に記憶するRAM36と、格納したデータを保持する不揮発性のフラッシュメモリ38と、図示しない入出力ポートとを備える。ここで、フラッシュメモリ38には、センサ温度Tv(電流センサ22Vの温度)毎の、電流センサ22Vから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Vv*に対する電流センサ22Vからの実出力電圧Vvのズレ量としての検出ずれΔVvのヒストグラムとして定められたV相検出ずれマップや、センサ温度Tw(電流センサ22Wの温度)毎の、電流センサ22Wから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Vw*に対する電流センサ22Wからの実出力電圧Vwのズレ量としての検出ずれΔVwのヒストグラムとして定められたW相検出ずれマップなどが記憶されている。図2は、W相検出ずれマップにおけるある温度の検出ずれΔVwのヒストグラムの一例を示す説明図である。図2の例では、最大頻度の検出ずれΔVwが正の範囲となるの場合、即ち、想定出力電圧Vw*に対して実出力電圧Vwが大きくなりやすい場合を示している。これらのV相検出ずれマップやW相検出ずれマップは、後述の処理によって更新される。なお、想定出力電圧Vv*,Vw*は、モータ12から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm*に基づいてインバータ14のスイッチング素子をスイッチング制御したときに電流センサ22V,22Wから出力されるべき電圧であり、例えば、モータ12の回転子の回転位置やインバータ14の各スイッチング素子のオンオフ状態などに基づいて設定することができる。
The electronic control unit 30 is configured as a microprocessor centered on the
こうして構成された実施例の駆動装置10では、電子制御ユニット30により、モータ12から出力すべきトルク指令Tm*に応じたトルクがモータ12から出力されるようインバータ14の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御される。具体的には、電子制御ユニット30は、回転位置検出センサからの信号に基づいて演算されたモータ12の回転子の電気角θeを用いて、電流センサ24V,24Wからの実出力電圧Vv,Vwに基づいて演算されるモータ12のV相,W相の相電流Iv,Iwを座標変換(三相−二相変換)することによってd軸,q軸の電流Id,Iqを計算し、モータ12のトルク指令Tm*に応じてd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*を設定し、設定したd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*と電流Id,Iqとを用いたフィードバック制御によってd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を計算し、電気角θeを用いてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を座標変換(二相−三相変換)することによってU相,V相,W相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*を計算し、計算した電圧指令Vu*,Vv*,Vw*をPWM信号に変換してインバータ14のスイッチング素子をスイッチング制御する。
In the
次に、こうして構成された実施例の電流検出装置20の動作について説明する。実施例では、モータ12の各相のうちW相の相電流Iwを検出する際の動作について説明する。図3は、電子制御ユニットにより実行される電流検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
電流検出処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット30は、まず、想定出力電圧Vw*や、電流センサ22Wからの実出力電圧Vw,温度センサ24Wからのセンサ温度Twなどを入力する処理を実行し(ステップS100)、入力した実出力電圧Vwから想定出力電圧Vw*を減じることによって検出ずれΔVwを計算する(ステップS110)。ここで、想定出力電圧Vw*は、上述したように、トルク指令Tm*に基づいてインバータ14のスイッチング素子をスイッチング制御したときに電流センサ22Wから出力されるべき電圧である。
When the current detection processing routine is executed, the electronic control unit 30 first executes processing for inputting the assumed output voltage Vw *, the actual output voltage Vw from the current sensor 22W, the sensor temperature Tw from the
続いて、計算した検出ずれΔVwとセンサ温度Twとに基づいてW相検出ずれマップにおけるセンサ温度Twに対応するヒストグラムを更新し(ステップS120)、センサ温度TwとW相検出ずれマップのヒストグラムとに基づいて、電流センサ24Wからの実出力電圧Vwに対して補正すべき値としての補正値αwを設定し(ステップ140)、設定した補正値αwを実出力電圧Vwに加えたものを補正後出力電圧Vwmoに設定し(ステップS150)、設定した補正後出力電圧Vwmoを周知の変換方法によって電流値(W相の相電流Iw)に変換して(ステップS160)、本ルーチンを終了する。図4は、W相検出ずれマップの一例を示す説明図である。図4では、センサ温度Tw毎の検出ずれΔVw(以下、検出ずれΔVw(Tw)と称することがある)のヒストグラムを模式的にまとめて示した。また、図4中、実線の直線は、各センサ温度Twにおける最大頻度の検出ずれΔVw(Tw)である最大頻度検出ずれΔVwqf(Tw)を次式(1)の一次関数(直線)によって近似したものであり、破線は、検出ずれΔVw(Tw)の標準偏差をσ(Tw)としたときに検出ずれΔVw(Tw)の平均値プラスマイナス2σ(Tw)となる値(以下、実際公差という)の温度特性を示したものであり、一点鎖線は、検出ずれΔVw(Tw)の製造公差(規格値)の温度特性を示したものである。式(1)中、「a」,「b」は定数である。また、補正値αwは、式(1)にセンサ温度Twを適用して得られる値の符号を反転させたものを設定するものとしたり、W相検出ずれマップのセンサ温度Twに対応するヒストグラムにおける最大頻度検出ずれΔVwqf(Tw)の値の符号を反転させたものを設定するものとしたりすることができる。なお、図4において、実際公差の範囲が製造公差(規格値)の範囲より狭くなるのは、通常、製造公差がある程度の余裕をもって設定されることに基づく。実施例では、このようにW相検出ずれマップを更新していくことにより、各センサ温度Twにおける検出ずれΔVw(Tw)の傾向をより適正に把握することができる。しかも、モータ12の各相に電流が流れているか否かに拘わらず、想定出力電圧Vw*や実出力電圧Vw,センサ温度Twを入力する毎にW相検出ずれマップを更新するから、W相検出ずれマップの更新頻度をより多くすることができる。これらの結果、ヒストグラムの最大頻度検出ずれΔVwqf(Tw)に基づく補正値αをより適正なものとすることができ、相電流Iwをより適正に算出(検出)することができる。
Subsequently, the histogram corresponding to the sensor temperature Tw in the W-phase detection deviation map is updated based on the calculated detection deviation ΔVw and the sensor temperature Tw (step S120), and the sensor temperature Tw and the histogram of the W-phase detection deviation map are updated. Based on the actual output voltage Vw from the
ΔVwqf(Tw)=a・Tw+b (1) ΔVwqf (Tw) = a ・ Tw + b (1)
なお、実施例では、電流検出装置20を用いたモータ12のW相の相電流Iwの算出(検出)について説明したが、モータ12のV相の相電流Ivの算出(検出)についても同様に行なうことができる。
In the embodiment, calculation (detection) of the W-phase phase current Iw of the
以上説明した実施例の電流検出装置20によれば、想定出力電圧Vw*や実出力電圧Vw,センサ温度Twを取得したときに、電流センサ22Wから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Vw*に対する電流センサ22Wからの実出力電圧Vwのズレ量としての検出ずれΔVwとセンサ温度Twとに基づいてW相検出ずれマップのヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれΔVwqf(Tw)に基づいて補正値αwを設定し、設定した補正値αwを実出力電圧Vwに加えてさらに電流値に変換することによってW相の相電流Iwを算出(検出)するから、W相検出ずれマップのヒストグラムの更新機会をより多くすることによって最大頻度検出ずれΔVwqf(Tw)に基づく補正値αwをより適正なものとすることができ、W相の相電流Iwをより適正に算出(検出)することができる。
According to the
実施例の電流検出装置20では、電流センサ22Wからの実出力電圧Vwに拘わらず補正値αwを実出力電圧Vwに加えてさらに電流値に変換することによってW相の相電流Iwを算出(検出)するものとしたが、実出力電圧Vwが所定範囲から外れているときには、その値は不適であると判断し、W相の相電流Iwの算出に用いないものとしてもよい。ここで、所定範囲としては、例えば、上述の実際公差(図4の破線参照)を境界とする範囲などとすることができる。
In the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電流センサ22V,22Wが「電流センサ」に相当し、センサ温度Tv(電流センサ22Vの温度)毎の、電流センサ22Vから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Vv*に対する電流センサ22Vからの実出力電圧Vvのズレ量としての検出ずれΔVvのヒストグラムとして定められたV相検出ずれマップや、センサ温度Tw(電流センサ22Wの温度)毎の、電流センサ22Wから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Vw*に対する電流センサ22Wからの実出力電圧Vwのズレ量としての検出ずれΔVwのヒストグラムとして定められたW相検出ずれマップを記憶するフラッシュメモリ38が「記憶手段」に相当し、想定出力電圧Vw*や実出力電圧Vw,センサ温度Twを取得したときに、想定出力電圧Vw*に対する実出力電圧Vwのズレ量としての検出ずれΔVwとセンサ温度Twとに基づいてW相検出ずれマップのヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれΔVwqf(Tw)に基づいて補正値αwを設定し、設定した補正値αwを実出力電圧Vwに加えてさらに電流値に変換することによってW相の相電流Iwを算出したり、想定出力電圧Vv*や実出力電圧Vv,センサ温度Tvを取得したときに、想定出力電圧Vv*に対する実出力電圧Vvのズレ量としての検出ずれΔVvとセンサ温度Tvとに基づいてV相検出ずれマップのヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれΔVvqf(Tv)に基づいて補正値αvを設定し、設定した補正値αvを実出力電圧Vvに加えてさらに電流値に変換することによってV相の相電流Ivを算出したりする電子制御ユニット30が「電流算出手段」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the current sensors 22V and 22W correspond to “current sensors”, and current sensors for an assumed output voltage Vv * as a voltage to be output from the current sensor 22V for each sensor temperature Tv (temperature of the current sensor 22V). The V-phase detection deviation map defined as a histogram of the detection deviation ΔVv as the deviation amount of the actual output voltage Vv from 22V, and the voltage to be output from the current sensor 22W for each sensor temperature Tw (temperature of the current sensor 22W) A
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、電流検出装置の製造産業に利用可能である。 The present invention is applicable to the manufacturing industry of current detection devices.
10 駆動装置、12 モータ、14 インバータ、16 バッテリ、20 電流検出装置、22V,22W 電流センサ、24V,24W 温度センサ、30 電子制御ユニット、32 CPU、34 ROM、36 RAM、38 フラッシュメモリ。 10 drive device, 12 motor, 14 inverter, 16 battery, 20 current detection device, 22V, 22W current sensor, 24V, 24W temperature sensor, 30 electronic control unit, 32 CPU, 34 ROM, 36 RAM, 38 flash memory.
Claims (1)
前記電流センサの温度であるセンサ温度毎の、前記電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧に対する前記実出力電圧のズレ量のヒストグラムを記憶する記憶手段と、
前記実出力電圧と前記想定出力電圧と前記センサ温度とを取得したとき、前記取得した想定出力電圧に対する前記取得した実出力電圧のズレ量と前記取得したセンサ温度とに基づいて該取得したセンサ温度に対応するヒストグラムを更新すると共に、該更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づいて前記実出力電圧を補正すべき値としての補正値を設定し、該設定した補正値を用いて前記実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を算出する電流算出手段と、
を備える電流検出装置。 A current sensor that outputs a voltage corresponding to a current flowing through a circuit including an electric motor is provided, and a current that flows through the circuit is detected by converting a voltage based on an actual output voltage that is an output voltage from the current sensor into a current value. A current detection device,
Storage means for storing a histogram of the deviation amount of the actual output voltage with respect to an assumed output voltage as a voltage to be output from the current sensor for each sensor temperature which is the temperature of the current sensor;
When the actual output voltage, the assumed output voltage, and the sensor temperature are acquired, the acquired sensor temperature based on the amount of deviation of the acquired actual output voltage with respect to the acquired assumed output voltage and the acquired sensor temperature And a correction value as a value for correcting the actual output voltage is set based on the amount of deviation that is the maximum frequency in the updated histogram, and the actual value is set using the set correction value. Current calculating means for calculating the current flowing through the circuit by correcting the output voltage and further converting it into a current value;
A current detection device comprising:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140603 |