JP2016200586A - 電流センサのオフセット補正装置 - Google Patents

電流センサのオフセット補正装置 Download PDF

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Abstract

【課題】電動機の制御の際に出力トルクの脈動を効果的に防止することができる電流センサのオフセット補正装置を提供する。
【解決手段】電流センサのオフセット補正装置は、インバータ部１００と、電流検出部２００と、フィルタ部３００と、フィルタ部３００から抽出されたｄ軸またはｑ軸電流の高周波成分を実効値（ＲＭＳ）に変換するためのＲＭＳ計算部４００と、ＲＭＳ計算部４００で変換されたｄ軸またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より大きい場合、現在設定された各電流センサＣＳの直流オフセットを所定の大きさに増減した後、ＲＭＳ計算部４００により変換された最も小さいｄ軸またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）に該当する直流オフセットに変更して各電流センサＣＳを補正制御する制御部５００と、を含んでいる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電流センサのオフセット補正装置に関し、より詳細には、電動機の制御において電流センサによる電流の測定の際に出力トルクの脈動を引き起こす電流センサの直流オフセット（ＤＣ ｏｆｆｓｅｔ）を電動機の運転中にも補正可能にすることにより、電動機の制御の際に出力トルクの脈動を効果的に防止できるようにした電流センサのオフセット補正装置に関する。
近年、環境にやさしい自動車としてハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＨＥＶ）と電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）が大きな関心を引いている。前記ハイブリッド自動車は、その動力源として、従来のエンジンの他に、電気により駆動される電動機（Ｍｏｔｏｒ）を備える。
より具体的には、主動力源としてエンジンが駆動され、バッテリー（Ｂａｔｔｅｒｙ）から供給される直流（ＤＣ）電源を、インバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）が、交流（ＡＣ）電源に変換し、補助動力源として電動機を駆動する。
前記電気自動車は、その動力源として直流電源と、インバータと、前記インバータにより駆動される電動機と、を備える。このようなハイブリッド自動車または電気自動車において、電動機制御装置（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、ＭＣＵ）は、電動機の出力トルク検出値、電動機に流れる電動機電流検出値などに基づき、電動機を精密に制御する。
一方、電流センサにより検出される電動機電流は、実際に電動機に流れる電流と所定の差を有するが、これを電流センサのオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）とする。電流センサのオフセットは、電流センサを動作させるために必要となる微量の電流であって、電流センサで検出される電動機電流は、実際に電動機に流れる電流とオフセットとを含むことから、電流センサで検出された電動機電流はオフセットを補償しなければならない。
このようなオフセットを補償していない電動機電流が電動機制御装置（ＭＣＵ）に提供された場合には、実際に電動機に流れる電流との誤差によって電動機出力トルクの脈動を引き起こすことがあり、これによって全体のシステムが不安定になる可能性があるためである。
したがって、電動機の初期駆動の際に、オフセットを予め設定しておき、電流センサで検出された電流に対してオフセットを補償することが一般的である。しかし、このような電流センサのオフセットは、外部ノイズ、経年変化、周辺温度の変化、電流センサの老朽化などによって変動することが一般的である。
そのため、初期駆動の際のオフセットを固定的に補償することになると、結局、電流センサが検出する電動機電流と実際の電動機電流との誤差が発生してしまう。これによって出力トルクの脈動が発生し、安定した電動機の制御が不可能になる問題がある。また、電気自動車など、全体のシステムの機械的共振点と出力トルクの脈動周波数が同期すると、全体のシステムが不安定になる問題を引き起こしうる。
本発明は、上述の問題を解決するために導き出されたものであり、本発明の目的は、電動機の制御において電流センサによる電流の測定の際に出力トルクの脈動を引き起こす電流センサの直流オフセット（ＤＣ ｏｆｆｓｅｔ）を電動機の運転中にも補正可能にすることにより、電動機の制御の際に出力トルクの脈動を効果的に防止できるようにした電流センサのオフセット補正装置を提供することにある。
上述の目的を達成するために本発明の一側面は、直流電源を三相交流電流に変換し、電動機に供給するインバータ部と、前記インバータ部から出力される電流を検出するための複数の電流センサを備える電流検出部と、前記電流検出部から検出された電流をｄ‐ｑ軸電流に変換し、前記変換されたｄ軸またはｑ軸電流をフィルタリングして高周波成分を抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部から抽出されたｄ軸またはｑ軸電流の高周波成分を実効値（ＲＭＳ）に変換するＲＭＳ計算部と、前記ＲＭＳ計算部で変換されたｄ軸またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より大きい場合、現在設定された前記電流検出部の各電流センサの直流オフセットを所定の大きさに増減した後、前記ＲＭＳ計算部により変換された最も小さいｄ軸またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）に該当する直流オフセットに変更して前記各電流センサを補正制御する制御部と、を含む電流センサのオフセット補正装置を提供する。
ここで、前記複数の電流センサは、前記インバータ部から出力される三相の交流電流の少なくとも二相の交流電流に一つずつ設けられることが好ましい。
好ましくは、前記フィルタ部は、ハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ、ＨＰＦ）を含むことができる。
好ましくは、前記制御部は、前記ＲＭＳ計算部で変換されたｄ軸またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より小さい場合、現在設定された各電流センサに対する直流オフセットをそのまま維持することができる。
上述のような本発明の電流センサのオフセット補正装置によれば、電動機の制御において電流センサによる電流の測定の際に出力トルクの脈動を引き起こす電流センサの直流オフセット（ＤＣ ｏｆｆｓｅｔ）を電動機の運転中にも補正可能にすることにより、電動機の制御の際に出力トルクの脈動を効果的に防止できるという利点がある。
従来技術による電流センサのオフセット補償方法を説明するための全体的なフローチャートである。 本発明の一実施例による電流センサのオフセット補正装置を説明するための全体的なブロック構成図である。 本発明の一実施例による電流センサのオフセット補正方法を説明するための全体的なフローチャートである。
上述の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照して詳細に後述し、これにより、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにあたり、本発明に係る公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にしうると判断した場合には詳細な説明を省略する。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、以下に例示する本発明の実施例は、様々な他の形態に変形してもよく、本発明の範囲は以下に詳述する実施例に限定されるものではない。本発明の実施例は、当業界において通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。また、図面において、同一の参照符号は同一または類似の構成要素を示すものとして使用される。
図１は従来技術による電流センサのオフセット補償方法を説明するための全体的なフローチャートである。
図１を参照すると、従来技術では、電流センサのオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）を再検出し続けることにより、適切なオフセット補償が行われるようにする電流センサのオフセット補償方法を提供する。
すなわち、電気自動車などの初期駆動が行われると（すなわち、電気自動車のエンジンをかける瞬間）、電動機（Ｍｏｔｏｒ）、インバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）、電流センサ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｅｎｓｏｒ）、電流制御部（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（例えば、ＭＣＵなど）の駆動が開始される（Ｓ１０）。
前記インバータ、前記電動機などの初期駆動が開始されると、前記電流センサは、前記電動機に流れる電動機電流を検出して前記電流制御部にフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）する。前記電流制御部は、前記電流センサにより検出された前記電動機電流からオフセットを算出する（Ｓ２０）。
次に、前記電流制御部は、前記電動機のパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）制御が行われるか否かを判断し続ける（Ｓ３０）。すなわち、前記電流制御部は、前記インバータが電動機の駆動のための電動機電流を供給するかを判断する。このような判断は、所定の時間間隔ごとに周期的に行われることもあり、任意の時点に随時に行われることもある。
前記段階Ｓ３０の判断結果、前記電動機のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御が行われている場合、前記電流制御部は、前記段階Ｓ２０で算出されたオフセットに応じて前記電流センサにより検出された電動機電流をオフセット補償する（Ｓ４０）。前記オフセットは、正（＋）の値または負（−）の値を有することができることから、前記オフセット補償は、前記電流センサにより検出された電動機電流で前記オフセットを加減して行われることができる。
前記電動機電流に対するオフセット補償が完了すると、前記電流制御部は、前記段階Ｓ４０でオフセット補償された電動機電流に基づきパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し（Ｓ５０）、生成したパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を前記インバータに出力し、前記電動機に交流信号である電動機電流を供給する（Ｓ６０）。
一方、前記段階Ｓ３０の判断結果、前記電動機のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御が行われていない場合、前記段階Ｓ２０に戻り、前記電流制御部は、前記電流センサにより検出された電動機電流から新たなオフセットを算出する。
前記電動機のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御が中断された場合であるため、前記電動機に流れる電動機電流が「０」にならなければならないが、前記電流センサで所定の電流値を有する「０」ではない電流値が出力されると、このときの電流値が新たなオフセットとして算出される。
すなわち、前記新たなオフセットは、例えば、外部ノイズ、経年変化、周辺温度の変化などによるオフセットの変動に対応して算出されたものである。このように新たなオフセットが算出されると、前記電流制御部は、前記段階Ｓ３０から前記段階Ｓ６０を繰り返して行うことにより電動機を安定して制御することができる。
上述の従来技術では、電動機の制御システムが初期化されてから電流センサのオフセットを測定した後に、電動機の制御の際に制御装置の動作中にパルス幅変調（ＰＷＭ）制御が印加されるか否かを判断する。
万が一、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御が印加された場合、前記電動機に電流が流れており、前記電流センサから測定された電流値からオフセット成分のみを抽出することが不正確であるため、以前に測定された電流センサのオフセットを電動機の制御に使用し続ける。
一方、前記電動機の制御中にパルス幅変調（ＰＷＭ）制御が印加されていない場合、電流が流れないため、前記電流センサから測定された電流値はオフセットを示し、それを制御に反映することで新たな電流センサのオフセットを電動機の制御に使用する。
しかし、従来技術では、車両を止めることなく運転し続ける場合、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御は常に印加されているため、電流センサのオフセットを再度計算することが不可能である。そのため、車両を運転し続ける場合に電流センサのオフセットが不正確になることに対応できなくなるという問題がある。
このような問題を解決するために、本発明は、電動機の制御において電流センサによる電流の測定の際に出力トルクの脈動を引き起こす電流センサの直流オフセット（ＤＣ ｏｆｆｓｅｔ）を電動機の運転中にも補正可能にすることにより、電動機の制御の際に出力トルクの脈動を効果的に防止できるようにした特徴的な技術である。
すなわち、本発明は、電動機の制御において電流センサによる電流の測定の際に出力トルクの脈動を引き起こす電流センサの直流オフセットを補正する技術に関するものであり、電流センサを用いた電流の測定の際に測定された電流センサのオフセットが、周辺温度などの要因によって変化する場合、変化したオフセットと予め測定されたオフセットとの誤差は、電動機の出力トルクの脈動を引き起こす。したがって、本発明により、誤った電流センサのオフセットの適用によって発生しうる電動機の制御の際に出力トルクの脈動を効果的に防止することができる。
図２は本発明の一実施例による電流センサのオフセット補正装置を説明するための全体的なブロック構成図である。
図２を参照すると、本発明の一実施例による電流センサのオフセット補正装置は、大きく、インバータ部１００、電流検出部２００、フィルタ部３００、ＲＭＳ計算部４００および制御部５００などを含んでなる。
ここで、インバータ部１００は、直流（ＤＣ）電源を三相交流（ＡＣ）電源（電流）に変換し、電動機１０に駆動電流を供給する機能を行うことから、制御部５００から提供されるパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）信号に応じて電動機１０をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御する。
すなわち、インバータ部１００は、制御部５００から受信するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に応じて、インバータ部１００に備えられる多数の半導体スイッチング素子をスイッチング（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）して直流電源を交流電源に変換し、電動機１０に交流電流を供給して電動機１０の駆動をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御する。
ここで、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御とは、インバータ部１００が、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）信号に応じて、電動機１０に供給する電動機電流を制御することを示す。ここで、電動機電流は、電動機１０に流れる電流を示す。
また、前記半導体スイッチング素子は、ゲート（Ｇａｔｅ）制御によりターン‐オン（Ｔｕｒｎ‐ｏｎ）またはターン‐オフ（Ｔｕｒｎ‐ｏｆｆ）制御される半導体スイッチで構成されることができる。例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳＦＥＴ）、ＳＣＲ（Ｓｉｌｃｏｎ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などで構成されることができる。
このようなインバータ部１００は、６個の半導体スイッチング素子を三相フルブリッジ（Ｆｕｌｌ Ｂｒｉｄｇｅ）接続して直流母線電圧を三相交流に変換し、この三相交流を電動機１０に供給するものであり、通常のスイッチング回路である。
すなわち、インバータ部１００は、複数個のインバータ用半導体スイッチング素子を備え、半導体スイッチング素子のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）動作により平滑化した直流電源を所定の周波数の三相交流電源に変換して出力する。
これについて具体的に説明すると、互いに直列連結される上アーム半導体スイッチング素子および下アーム半導体スイッチング素子が一対をなし、計３対の上アームおよび下アーム半導体スイッチング素子が互いに並列に連結される。各半導体スイッチング素子には、ダイオード（ｄｉｏｄｅ）が逆並列に連結される。
すなわち、Ｕ相アームは、直列連結されたＮＰＮトランジスタで構成されており、Ｖ相アームは直列連結されたＮＰＮトランジスタで構成されており、Ｗ相アームは直列連結されたＮＰＮトランジスタで構成されている。前記ＮＰＮトランジスタのそれぞれのコレクタ（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）とエミッタ（ｅｍｉｔｔｅｒ）との間には、エミッタからコレクタに電流を流すためのダイオードがそれぞれ連結されている。
制御部５００からのスイッチング制御信号が各半導体スイッチング素子のゲート（ｇａｔｅ）端子に入力されると、各半導体スイッチング素子はスイッチング動作を行う。これにより、所定の周波数を有する三相交流電源が出力されることになる。
このようにインバータ部１００から出力される三相交流電源は、電動機１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に印加される。ここで、電動機１０は、固定子と回転子とを備え、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子のコイルに所定の周波数の各相交流電源が印加されて、回転子が回転することになる。このような電動機１０は、例えば、ＢＬＤＣ電動機、ｓｙｎＲＭ電動機（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）など、三相電動機に具現されることが好ましいが、これに限定されず、様々な形態が可能である。
電流検出部２００は、インバータ部１００から出力される電流を検出する機能を行うことから、電動機１０に供給される電流、すなわち、電動機電流を検出するための複数の電流センサＣＳを備えることができる。このような電流センサＣＳは、インバータ部１００と電動機１０との間の三相結線に形成され、各相の電流を検出して制御部５００にフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）する。
一方、電流検出部２００では、複数の電流センサＣＳにより検出されたアナログ電流をデジタル電流に変換して出力するように構成されることが好ましいが、これに限定されない。例えば、電流検出部２００では、各電流センサＣＳにより検出されたアナログ電流をそのまま出力し、別のＡ／Ｄ変換器（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）またはフィルタ部３００により電流検出部２００の各電流センサＣＳから検出されたアナログ電流をデジタル電流に変換することもできる。
このような電流センサＣＳは、インバータ部１００から電動機１０に流れる三相の電流を検知し、磁束分電流とトルク分電流、すなわち、回転子の磁束値に比例する磁束分電流と、この磁束分電流と９０度の角度をなして電動機１０の出力トルクに比例するトルク分電流を出力する。
一方、電流センサＣＳは、インバータ部１００から出力される三相の交流電源の少なくとも二相の交流電源（ａ相およびｂ相、ｂ相およびｃ相、ａ相およびｃ相、ａ相乃至ｃ相）に少なくとも一つずつ設けられることが好ましく、中央が貫通された四角形あるいは円形のコア（ｃｏｒｅ）で構成された電流変圧器（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ、ＣＴ）を使用して具現することができる。
フィルタ部３００は、電流検出部２００から検出された三相電流を二相電流（ｄ軸、ｑ軸）に変換し、前記変換された二相のｄ軸および／またはｑ軸電流をフィルタリング（Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）して高周波成分を抽出する機能を行うことができる。
このようなフィルタ部３００は、高周波成分（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を通過させ、低周波成分（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を遮断するハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ、ＨＰＦ）を含むことが好ましいが、これに限定されず、予め予測した（または予め設定された）脈動周波数を抽出するようにバンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ、ＢＰＦ）などを使用することもできる。
ＲＭＳ計算部４００は、フィルタ部３００から抽出されたｄ軸および／またはｑ軸電流の高周波成分を実効値（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ、ＲＭＳ）に変換する機能を行う。
また、制御部５００は、インバータ部１００の全体的な制御を行うことから、特にＲＭＳ計算部４００から変換されたｄ軸および／またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）と予め設定された基準値とを比較する。ＲＭＳ計算部４００から変換されたｄ軸および／またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より大きい場合、制御部５００は、現在設定された電流センサＣＳの直流オフセット（ＤＣ ｏｆｆｓｅｔ）を所定の大きさに増減する。次に、制御部５００は、増加または減少した直流オフセットを適用し、電流検出部２００およびフィルタ部３００を経てＲＭＳ計算部４００により変換された最も小さいｄ軸および／またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）に該当する直流オフセットに変更して電流センサＣＳを補正制御する機能を行う。
また、制御部５００は、ＲＭＳ計算部４００から変換されたｄ軸および／またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より小さい場合、現在設定された電流センサＣＳに対する直流オフセットをそのまま維持して電流センサＣＳを制御することができる。
一方、本発明の一実施例に適用されたフィルタ部３００、ＲＭＳ計算部４００および制御部５００を分離して具現しているが、これに限定されない。例えば、制御部５００からフィルタ部３００およびＲＭＳ計算部４００のすべての機能をソフトウェア的に処理して具現することもできる。
この際、制御部５００では、電流検出部２００から検出されたアナログ電流をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換機能と、デジタルに変換された三相電流を静止座標系の二相電流（ｄ軸、ｑ軸）に変換する三相／二相電流変換機能などを含むことができる。
また、本発明の一実施例に適用されたフィルタ部３００およびＲＭＳ計算部４００は、ハードウェア的またはソフトウェア的に具現することができる。
以下、本発明の一実施例による電流センサのオフセット補正方法について詳細に説明する。
図３は本発明の一実施例による電流センサのオフセット補正方法を説明するための全体的なフローチャートであり、特に説明していない限り、制御部５００が主体となって行うことを明かしておく。
図２および図３を参照すると、本発明の一実施例による電流センサのオフセット補正方法は、先ず、電流検出部２００の電流センサＣＳが、電動機１０に供給される電流を検出する（Ｓ１００）。この際、電動機１０に供給される三相の交流電源の少なくとも二相の交流電源で電流を検出することが好ましい。
次に、フィルタ部３００は、前記段階Ｓ１００で検出された電流をｄ‐ｑ軸電流に変換した後、前記変換されたｄ軸および／またはｑ軸電流をフィルタリングして高周波成分を抽出する（Ｓ２００）。
次に、ＲＭＳ計算部４００は、前記段階Ｓ２００で抽出されたｄ軸および／またはｑ軸電流の高周波成分を実効値（ＲＭＳ）に変換する（Ｓ３００）。次に、制御部５００は、前記段階Ｓ３００で変換されたｄ軸および／またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）と予め設定された基準値とを比較判断する（Ｓ４００）。
この際、前記予め設定された基準値は、電動機の出力トルクの脈動を引き起こしうる最小の限界値であり、電動機の定格出力に応じて変更されることができる。
前記段階Ｓ４００の比較判断結果、前記段階Ｓ３００で変換されたｄ軸および／またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より大きい場合、制御部５００は、現在設定された電流検出部２００の各電流センサＣＳに対する直流オフセットを所定の大きさに増減する。次に、前記段階Ｓ１００〜段階Ｓ３００を経て変換された最も小さいｄ軸および／またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）に該当する直流オフセットに変更する（Ｓ５００）。このＳ５００の各パターンを以下に例示する。
（１）前記段階Ｓ３００で変換されたｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より大きい場合、制御部５００は、現在設定された電流検出部２００の各電流センサＣＳに対する直流オフセットを所定の大きさに増加させる。その結果、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が減少したならば、制御部５００は、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が減少してからまた増加するときまで直流オフセットを所定の大きさに増加させる。次に、制御部５００は、最も小さいｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）に該当する直流オフセットに変更する。
（２）前記段階Ｓ３００で変換されたｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より大きい場合、制御部５００は、現在設定された電流検出部２００の各電流センサＣＳに対する直流オフセットを所定の大きさに増加させる。その結果、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が増加したならば、制御部５００は、現在設定された電流検出部２００の各電流センサＣＳに対する直流オフセットを所定の大きさに減少させる。
そして、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が減少したならば、制御部５００は、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が減少してからまた増加するときまで直流オフセットを所定の大きさに減少させる。次に、制御部５００は、最も小さいｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）に該当する直流オフセットに変更する。
（３）前記段階Ｓ３００で変換されたｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より大きい場合、制御部５００は、現在設定された電流検出部２００の各電流センサＣＳに対する直流オフセットを所定の大きさに減少させる。その結果、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が減少したならば、制御部５００は、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が減少してからまた増加するときまで直流オフセットを所定の大きさに減少させる。次に、制御部５００は、最も小さいｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）に該当する直流オフセットに変更する。
（４）前記段階Ｓ３００で変換されたｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より大きい場合、制御部５００は、現在設定された電流検出部２００の各電流センサＣＳに対する直流オフセットを所定の大きさに減少させる。その結果、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が増加したならば、制御部５００は、現在設定された電流検出部２００の各電流センサＣＳに対する直流オフセットを所定の大きさに増加させる。
そして、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が減少したならば、制御部５００は、ｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）が減少してからまた増加するときまで直流オフセットを所定の大きさに増加させる。次に、制御部５００は、最も小さいｑ軸（またはｄ軸）電流の実効値（ＲＭＳ）に該当する直流オフセットに変更する。
このように、制御部５００は、各電流センサＣＳに対する直流オフセット値を任意に調節（増加または減少）しながら脈動の実効値（ＲＭＳ）が最も小さい点を新たな電流センサの直流オフセットに更新する。一方、現在設定された電流検出部２００の各電流センサＣＳに対する直流オフセットを所定の大きさに増加または減少させる順番は、ユーザの設定に応じて変更されることができる。
また、前記段階Ｓ３００で変換されたｄ軸および／またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より小さい場合、制御部５００は、現在設定された電流検出部２００の各電流センサＣＳに対する直流オフセットをそのまま維持する（Ｓ６００）。
上述のように、三相電流をｄ‐ｑ軸電流に変換したときに、トルクが急激に変化しない場合には直流電流のように見える。電流測定オフセットが実際の電流が０Ａである点ではない場合、ｄ‐ｑ軸電流にも脈動が見える。
したがって、制御部５００は、フィルタ部３００、すなわち、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いて脈動成分（すなわち、高周波成分）を抽出し、電流測定オフセット値を任意に調節しながら脈動の実効値（ＲＭＳ）が最も小さい点を新たな電流測定オフセットに更新する。
すなわち、制御部５００は、ｄ軸および／またはｑ軸電流をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）に通過させて脈動成分を得る。また、脈動成分の大きさは、実効値（ＲＭＳ）を利用する。制御部５００は、前記脈動成分の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値以下の場合には、電流検出部２００に備えられた各電流センサＣＳの直流オフセットに異常がないとみなし、制御を行い続ける。
一方、前記脈動成分の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値以上の場合には、制御部５００は、前記脈動の成分が各相の電流のいずれかの電流センサＣＳのオフセットが誤っているかを知ることができないため、各電流センサＣＳのオフセットを変更してみる。
例えば、制御部５００は、ａ相に設けられた電流センサＣＳのオフセットを変更しながら、すなわち、増加または減少しながら、脈動成分の実効値（ＲＭＳ）が最も小さいオフセットを見つける。次に、制御部５００は、ｂ相および／またはｃ相に対しても同じ過程を繰り返す。制御部５００は、このようにまた見つけた各相に備えられた電流センサＣＳのオフセットをまた適用して制御する。これにより、電流検出部２００に備えられた各電流センサＣＳの直流オフセットを電動機１０の運転中にも補正することができる。
上述の本発明による電流センサのオフセット補正装置に関する好ましい実施例について説明しているが、本発明は、これに限定されず、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付の図面の範囲内で様々に変形して実施することができ、これもまた本発明に属する。
１０ 電動機
１００ インバータ部
２００ 電流検出部
３００ フィルタ部
４００ ＲＭＳ計算部
５００ 制御部
ＣＳ 電流センサ

Claims (4)

  1. 直流電源を三相交流電流に変換し、電動機に供給するインバータ部と、
    前記インバータ部から出力される電流を検出するための複数の電流センサを備える電流検出部と、
    前記電流検出部から検出された電流をｄ‐ｑ軸電流に変換し、前記変換されたｄ軸またはｑ軸電流をフィルタリングして高周波成分を抽出するフィルタ部と、
    前記フィルタ部から抽出されたｄ軸またはｑ軸電流の高周波成分を実効値（ＲＭＳ）に変換するＲＭＳ計算部と、
    前記ＲＭＳ計算部で変換されたｄ軸またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より大きい場合、現在設定された前記電流検出部の各電流センサの直流オフセットを所定の大きさに増減した後、前記ＲＭＳ計算部により変換された最も小さいｄ軸またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）に該当する直流オフセットに変更して前記各電流センサを補正制御する制御部と、を含む、電流センサのオフセット補正装置。
  2. 前記複数の電流センサは、前記インバータ部から出力される三相の交流電流の少なくとも二相の交流電流に一つずつ設けられることを特徴とする、請求項１に記載の電流センサのオフセット補正装置。
  3. 前記フィルタ部は、ハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ、ＨＰＦ）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の電流センサのオフセット補正装置。
  4. 前記制御部は、前記ＲＭＳ計算部で変換されたｄ軸またはｑ軸電流の実効値（ＲＭＳ）が予め設定された基準値より小さい場合、現在設定された各電流センサに対する直流オフセットをそのまま維持することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電流センサのオフセット補正装置。
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