JP2021044985A - モータ制御装置およびモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】角度センサの誤差を短時間で検出することができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係るモータ制御装置は、電流制御部と、検出部と、算出部とを備える。電流制御部は、積算角が定められたモータに流れる電流のｄ軸電流値を所定間隔で変化させる。検出部は、所定間隔で変化するｄ軸電流値毎に、第１方向にモータを回転させてモータに流れる電流の第１ｑ軸電流値、および、第１方向とは逆向きの第２方向にモータを回転させてモータに流れる電流の第２ｑ軸電流値を検出する。算出部は、検出部によって検出された第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値に基づいてモータの角度位置を検出する角度センサの角度誤差を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置およびモータ制御方法に関する。

従来、表面磁石型の同期モータを使用した動作機構が様々な分野で利用されている。この種のモータを動作させる場合、かかるモータの角度位置を検出するために、角度センサが設けられる。

ここで、モータや角度センサを交換した際、モータや角度センサが取付基準位置からずれる場合があり、かかる場合、角度センサで検出される角度位置に誤差が生じてしまうおそれがある。また、このような角度誤差は、モータや角度センサの経年劣化でも起こり得る。

この角度誤差に対して、従来は、モータを一定回転数で回し続けた状態で、ｄ軸電流およびｑ軸電流の変化を測定することで角度誤差を検出する技術が提案されている。

特開２０１８−１３３９１９号公報

しかしながら、従来技術は、モータを同一方向に一定回転数で回し続けることが前提となっている。このため、例えば、積算角（回転する周数）が定められているモータに従来技術を適用しようとする場合、十分な補正ができない。また、モータを何度も回し直して角度誤差を検出するとしても、回転方向による負荷の違いによるずれや角度誤差を検出するまでに時間を要する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、角度センサの誤差を短時間で検出することができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るモータ制御装置は、電流制御部と、検出部と、算出部とを備える。前記電流制御部は、積算角が定められたモータに流れる電流のｄ軸電流値を所定間隔で変化させる。前記検出部は、前記所定間隔で変化する前記ｄ軸電流値毎に、第１方向に前記モータを回転させて前記モータに流れる電流の第１ｑ軸電流値、および、前記第１方向とは逆向きの第２方向に前記モータを回転させて前記モータに流れる電流の第２ｑ軸電流値を検出する。前記算出部は、前記検出部によって検出された前記第１ｑ軸電流値および前記第２ｑ軸電流値に基づいて前記モータの角度位置を検出する角度センサの角度誤差を算出する。

本発明によれば、角度センサの誤差を短時間で検出することができる。

図１Ａは、実施形態に係るモータ制御方法の概要を示す図である。 図１Ｂは、実施形態に係るモータ制御方法の概要を示す図である。 図２は、実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 図３は、検出部によるｑ軸電流値の検出タイミングを示す図である。 図４は、制御部による角度誤差算出までの処理の具体例を示す図である。 図５は、実施形態に係るモータ制御装置が実行する処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するモータ制御装置およびモータ制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本発明が限定されるものではない。

まず、図１Ａおよび図１Ｂを用いて、実施形態に係るモータ制御方法の概要について説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、実施形態に係るモータ制御方法の概要を示す図である。図１Ａでは、モータ制御装置を含むモータシステムの構成例を示している。なお、実施形態に係るモータシステムの適用先としては、例えば電気自動車やハイブリッド車、エレベータ、電車等があげられる。

図１Ａに示すように、実施形態に係るモータシステムＳは、モータ制御装置１と、モータ１００と、角度センサ２００と、インバータ３００とを備える。

モータ１００は、永久磁石をロータ表面に貼り付けた表面磁石型（ＳＰＭ：Surface Permanent Magnet）の同期モータであり、例えば負荷４００に接続される。また、モータ１００は、回転の積算角（回転可能な周数）が定められたモータである。換言すれば
本実施形態のモータ１００は、定められた積算角まで回転すると停止する。具体的には、回転可能な周数が４０回転である場合、積算角は、１４４００（＝３６０°×４０回転）となる。

なお、負荷４００は、モータ１００に対する要求トルクが一定の負荷であり、例えば、二輪駆動および四輪駆動を切り替える切替機構や、ウインドウの開閉機構等である。

角度センサ２００は、例えば、磁気式角度センサ（ＭＲセンサ）である。角度センサ２００は、モータ１００に設けられ、モータ１００が基準位置からどれだけ回転したかを示す角度位置を検出する。なお、角度センサ２００は、磁気式角度センサに限定されず、レゾルバであってもよい。

インバータ３００は、電源の電流を、モータ制御装置１から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号に応じた３相交流電流に変換してモータ１００に流す。

モータ制御装置１は、３相交流電流による電流ベクトル制御に基づき、モータ１００の回転制御（回転速度、積算角）を行う。具体的には、モータ制御装置１は、ｄ−ｑ座標系において電流制御を実施し、３相座標系に変換した電圧をインバータ３００を介してモータ１００に出力することでモータ１００の制御を行う。より具体的には、モータ制御装置１は、設定された指令値である２相（ｄ軸、ｑ軸）の電流値を、角度センサ２００で検出された角度位置に基づいて、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流値に変換したＰＷＭ制御信号をインバータ３００へ出力する。

また、モータ制御装置１は、インバータ３００からモータ１００へ流れる３相交流電流の実測値と、角度センサ２００で検出された角度位置とに基づいてｄ軸電流値およびｑ軸電流値の実測値に変換する。

そして、モータ制御装置１は、変換したｄ軸電流値およびｑ軸電流値の実測値に基づいて、角度センサ２００によって検出される角度位置の誤差（角度誤差）を算出する。

ここで、従来の角度誤差の算出方法について説明する。従来は、角度誤差を算出する場合、モータを一定回転数で回し続け、ｄ軸電流およびｑ軸電流の変化を計測することで角度誤差を算出していた。具体的には、モータにかかる負荷が一定である場合、ｄ軸電流値を変化させても、ｑ軸電流値は変化しない。つまり、ｄ軸電流値に関わらず、ｑ軸電流値が一定となる。従来は、かかる点に着目して、モータを一定回転数で回転し続けた状態で、ｄ軸電流値を変化させ、ｑ軸電流値の変化を計測することで角度誤差を検出していた。

しかしながら、従来技術は、モータを同一方向に一定回転数で回し続けることが前提となっている。このため、例えば、積算角（回転する周数）が定められているモータに従来技術を適用しようとする場合、モータを何度も回し直して角度誤差を検出する必要があるため、角度誤差を検出するまでに時間を要する。

そこで、実施形態に係るモータ制御方法では、モータ１００の積算角が定められている場合、モータ１００を互いに回転方向が逆向きの第１方向および第２方向に回転させた際のｑ軸電流値を検出し、検出したｑ軸電流値に基づいて角度誤差を算出する。

ここで、図１Ｂを用いて、実施形態に係る角度誤差の算出処理について具体的に説明する。図１Ｂでは、第１方向および第２方向にモータ１００を回転させた場合の、ｄ軸電流値およびｑ軸電流値の関係を示している。なお、図１Ｂでは、ｄ軸電流値を所定間隔で０、ｄ１、ｄ２、ｄ３の順に変化させた場合を示す。また、図１Ｂでは、ｑ軸電流値の指令値に応じた理論値を破線で示す。

図１Ｂに示すように、実施形態に係るモータ制御方法では、所定間隔で変化するｄ軸電流値（０、ｄ１、ｄ２、ｄ３）毎に、第１方向（反時計回り）にモータ１００を回転させてモータ１００に流れる電流の第１ｑ軸電流値を検出する（ステップＳ１−１）。

また、実施形態に係るモータ制御方法では、第１方向とは逆向きの第２方向（時計回り）にモータ１００を回転させてモータ１００に流れる電流の第２ｑ軸電流値を検出する（ステップＳ１−２）。

つづいて、実施形態に係るモータ制御方法では、検出した第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値に基づいて角度センサ２００の角度誤差を算出する（ステップＳ２）。例えば、実施形態に係るモータ制御方法では、第１ｑ軸電流値に基づく第１角度誤差θ１および第２ｑ軸電流値に基づく第２角度誤差θ２の平均値を角度誤差の確定値として算出することができる。

このように、積算角が定められたモータ１００の場合、モータ１００を第１方向および第２方向に回転させて、それぞれの回転方向でｑ軸電流を検出することで、ｑ軸電流値のサンプル数を短時間多く取得できるため、角度誤差を短時間で検出することができる。

具体的には、従来は、モータを同一の方向に必要なサンプル数分だけ何度も回し直してｑ軸電流値を取得する必要があったが、本実施形態では、モータ１００を逆向きにも回してｑ軸電流値を取得できるため、ｑ軸電流値の必要なサンプル数を得るためにモータ１００を回し直す回数を従来に比べて半分できる。また、第１方向にモータ１００を回転させた場合と、第２方向にモータ１００を回転させた場合でモータ１００にかかる負荷が異なる場合でも角度誤差を検出することができる。

そして、実施形態に係るモータ制御方法では、算出した角度誤差に基づいて、角度センサ２００で検出される角度位置を補正する。具体的には、実施形態に係るモータ制御方法では、角度誤差分をオフセット量として角度位置を補正する。

なお、実施形態に係るモータ制御方法では、角度位置を補正する場合以外にも、例えば、角度誤差の情報をログとして記憶媒体に記憶する処理を行ったり、外部端末に角度誤差の情報を出力したりするようにしてもよい。

次に、図２を用いて、実施形態に係るモータ制御装置１の構成について説明する。図２は、実施形態に係るモータ制御装置１を含むモータシステムＳの構成を示すブロック図である。

図２に示すように、実施形態に係るモータ制御装置１は、角度センサ２００と、インバータ３００と、電流センサ５００とに接続される。角度センサ２００は、モータ１００に接続される。インバータ３００は、電流センサ５００および電源６００に接続される。モータ１００は、角度センサ２００および負荷４００に接続される。

モータ１００は、表面磁石型の３相同期モータであり、要求トルクが一定の負荷４００に接続され、一定の出力トルクを出力する。モータ１００は、モータ制御装置１からの制御に基づいて流れる３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の電流に応じて回転する。

角度センサ２００は、モータ１００に設けられ、モータ１００の角度位置を検出する。角度センサ２００は、例えば磁気式角度センサである。角度センサ２００は、例えばモータ１００のロータ（図示せず）に取り付けられた２極磁石（図示せず）の角度位置をモータ１００の角度位置として検出する。なお、角度センサ２００が磁気式角度センサであるとしたが、これに限定されない。例えば、角度センサ２００がレゾルバであってもよい。

インバータ３００は、電源６００からモータ１００の各相コイル（図示せず）へ流れる電流を制御するスイッチング素子（図示せず）を有する。インバータ３００は、モータ制御装置１が出力するＰＷＭ制御信号に従ってスイッチング素子を駆動することで、モータ１００の各相コイルに電流を流す。なお、電源６００は、例えば、１２Ｖ電圧の鉛バッテリである。

電流センサ５００は、インバータ３００からモータ１００の各相コイルへ流れる電流を検出する。電流センサ５００は、検出した３相交流電流をモータ制御装置１へ出力する。

実施形態に係るモータ制御装置１は、制御部２と、記憶部３とを備える。制御部２は、電流制御部２１、ＰＷＭ制御部２２、検出部２３、算出部２４および補正部２５を備える。

ここで、モータ制御装置１は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部２の電流制御部２１、ＰＷＭ制御部２２、検出部２３、算出部２４および補正部２５として機能する。

また、制御部２の電流制御部２１、ＰＷＭ制御部２２、検出部２３、算出部２４および補正部２５の少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部３は、たとえば、ＲＡＭやフラッシュメモリに対応する。ＲＡＭやフラッシュメモリは、制御部２で実行される処理を実現するための各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、モータ制御装置１は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

次に、制御部２の各機能（電流制御部２１、ＰＷＭ制御部２２、検出部２３、算出部２４および補正部２５）について説明する。

電流制御部２１は、モータ１００に流す電流のｄ軸電流値およびｑ軸電流値の指令値を設定する。例えば、電流制御部２１は、積算角が定められたモータ１００に流れる電流のｄ軸電流値を所定間隔で変化させる。具体的には、電流制御部２１は、予め定められた範囲でｄ軸電流値を所定間隔で変化させる。より具体的には、電流制御部２１は、負のｄ軸電流値側で変化させる。なお、電流制御部２１によるｄ軸電流値の指令値の変更タイミングは、後述する検出部２３によって第１ｑ軸電流値または第２ｑ軸電流値が検出されたタイミングである。

具体的には、電流制御部２１は、後述する検出部２３によって第１ｑ軸電流値または第２ｑ軸電流値が検出された場合、ｄ軸電流値を次の間隔のｄ軸電流値に変化させる。なお、ｄ軸電流値を変化させる間隔の詳細については、図４で後述する。

また、電流制御部２１は、モータ１００を第１方向に回転させる場合、正の回転数指令値と検出部２３にて算出したモータ１００の回転する実測値から、モータ１００に流す電流のｑ軸電流値の指令値を設定する。例えば、電流制御部２１は、正の回転数指令値を実測値が重なるようにｑ軸電流指令値を設定する。また、電流制御部２１は、モータ１００を第２方向に回転させる場合、負の回転数指令値と検出部２３にて算出したモータ１００の回転する実測値から、モータ１００に流す電流のｑ軸電流値の指令値を設定する。例えば、電流制御部２１は、負の回転数指令値を実測値が重なるようにｑ軸電流指令値を設定する。なお、電流制御部２１は、ｄ軸電流値の指令値を変化させた場合であっても、回転数指令地は所定値から変化させない。なお、回転数指令値については、図３で後述する。

そして、電流制御部２１は、設定したｄ軸電流値およびｑ軸電流値の指令値を、角度センサ２００で検出される角度位置に基づいて３相交流電流へ変換する。つまり、電流制御部２１は、２相座標系であるｄ―ｑ軸座標系から３相座標系の電流値に変換する。電流制御部２１は、変換した３相座標系の電流値をＰＷＭ制御部２２へ出力する。

ＰＷＭ制御部２２は、電流制御部２１から取得した３相座標系の電流値に基づいてＰＷＭ制御信号を生成する。具体的には、ＰＷＭ制御部２２は、３相座標系の電流値に基づき、インバータ３００のスイッチング素子をオン・オフさせるＰＷＭ制御信号を生成する。このＰＷＭ制御信号により、インバータ３００のスイッチング素子がオン・オフを切り替えることで、電源６００からモータ１００へ流れる３相交流電流を制御する。

検出部２３は、モータ１００に流れる電流のｄ軸電流値およびｑ軸電流値を検出する。具体的には、検出部２３は、電流センサ５００によって検出された３相交流電流を、角度センサ２００の角度位置に基づいてｄ軸電流値およびｑ軸電流値へ変換する。つまり、検出部２３は、３相座標系の電流値を２相座標系であるｄ―ｑ軸座標系の電流値へ変換する。

また、検出部２３は、所定間隔で変化するｄ軸電流値（指令値）毎に、第１方向にモータ１００を回転させてモータ１００に流れる電流の第１ｑ軸電流値、および、第１方向とは逆向きの第２方向にモータ１００を回転させてモータ１００に流れる電流の第２ｑ軸電流値を検出する。

具体的には、検出部２３は、電流制御部２１によって所定間隔のｄ軸電流値の指令値および正の回転数指令値の所定値と検出部２３にて算出したモータ１００の回転する実測値が重なっている場合、第１ｑ軸電流値を検出する。

また、検出部２３は、電流制御部２１によって所定間隔のｄ軸電流値の指令値および負の回転する指令値の所定値と検出部２３にて算出したモータ１００の回転数実測値が重なっている場合第２ｑ軸電流値を検出する。

なお、検出部２３は、モータ１００の回転速度が安定したタイミングで第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値を検出する。かかる点について、図３を用いて説明する。

図３は、検出部２３によるｑ軸電流値の検出タイミングを示す図である。図３では、第１ｑ軸電流値を検出する場合について説明する。また、図３では、縦軸を積算角、横軸を時刻とする位置指令のグラフと、縦軸を回転数（例えば、ｒｐｍ）、横軸を時刻とする速度指令のグラフとを示している。なお、位置指令とは、モータ１００の積算角の指令値であり、換言すれば、どの程度モータ１００を回転させるかを示す指令である。また、速度指令とは、モータ１００の回転速度の指令値であり、モータ１００をどの程度の回転速度で回転させるかを示す指令である。また、位置指令および速度指令それぞれの値は、上記したＰＷＭ制御信号の中に含まれており、予め設定された固定値（静的な値）であってもよく、モータ制御装置１によって動的に変更されてもよい。

図３に示す例では、時刻ｔ１において、モータ１００がＰＷＭ制御信号に基づいて回転を開始する。そして、図３に示すように、位置指令では、時刻ｔ４において実測値が指令値の積算角となり回転を停止する。

また、図３に示すように、速度指令では、時刻ｔ１から回転速度（実測値）が上昇し始め、時刻ｔ２において実測値が指令値の回転数に到達し、時刻ｔ３まで実測値が指令値の回転数で維持される。そして、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間で、指令値が減少を始め、実測値も指令値に追従して減少し始める。これは、時刻ｔ４において、モータ１００の回転が停止するためであり、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間は、回転を停止させるための準備期間であるからである。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの回転する指令値は固定値とし、電流制御部２１でｄ軸電流指令値が変化しても変化させない。

そして、検出部２３は、第１ｑ軸電流値を検出する場合、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間で第１ｑ軸電流値を検出する。つまり、検出部２３は、モータ１００が回転を開始してから所定時間経過後に、第１ｑ軸電流値を検出する。

換言すれば、検出部２３は、回転数の指令値と実測値とが重なっている期間、すなわち、モータ１００の回転が安定している期間に第１ｑ軸電流値を検出する。なお、第２ｑ軸電流値の検出については、位置指令および速度指令の指令値および実測値が負側である以外は第１ｑ軸電流値の検出同様である。

このように、検出部２３は、モータ１００が回転を開始してから所定時間経過後に、第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値を検出することで、安定した第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値を検出できるため、後段の角度誤差の算出精度を向上させることができる。

そして、検出部２３は、検出した第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値を算出部２４へ出力する。

算出部２４は、検出部２３によって検出された第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値に基づいてモータ１００の角度位置を検出する角度センサ２００の角度誤差を算出する。なお、算出部２４による角度誤差の算出方法については、図４で後述する。

補正部２５は、算出部２４によって算出された角度誤差に基づいて、角度センサ２００によって検出される角度位置を補正する。具体的には、補正部２５は、算出部２４によって算出された角度誤差を角度位置のオフセット量として設定する。このように、算出部２４によって算出された角度誤差に基づいて角度位置を補正することで、高精度な角度位置を検出することができる。

なお、補正部２５は、算出部２４によって算出された角度誤差に所定の係数（重み）をかけた値をオフセット量として設定してもよい。あるいは、補正部２５は、過去数回分の算出部２４の算出結果である角度誤差の平均値をオフセット量として設定してもよい。

次に、図４を用いて、制御部２による角度誤差算出までの処理について具体例を挙げて説明する。図４は、制御部２による角度誤差算出までの処理の具体例を示す図である。

図４に示すように、電流制御部２１は、まず、ｄ軸電流値の指令値を０Ａ（アンペア）に、ｑ軸電流値の指令値をモータ１００が正側に図３に示すような動作をするように設定してモータ１００を第１方向に回転させる。そして、検出部２３は、第１方向への回転が安定したタイミングで第１ｑ軸電流値（図４の吹き出し「１」）を検出する。

つづいて、電流制御部２１は、モータ１００が積算角に到達した状態で、ｄ軸電流値の指令値をかえずに、ｑ軸電流値の指令値をモータ１００が負側に図３に示すような動作をするように設定してモータ１００を第２方向に回転させる。そして、検出部２３は、第２方向への回転が安定したタイミングで第２ｑ軸電流値（図４の吹き出し「２」）を検出する。

つまり、検出部２３は、所定のｄ軸電流値における第１ｑ軸電流値を検出した後、当該所定のｄ軸電流値を変えずに、第１方向に回転した状態のモータ１００を第２方向に回転させて第２ｑ軸電流値を検出する。

すなわち、検出部２３は、第１方向に積算角まで回転させた後、第２方向に積算角分だけ回転させて元の角度位置に戻す間に、第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値それぞれを検出する。

これにより、効率良く第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値を検出できるため、後段の角度誤差の算出を短時間で行うことができる。

次に、電流制御部２１は、ｄ軸電流値の指令値を次の間隔に変化させる。図４に示す例では、ｄ軸電流値の指令値を０Ａから所定間隔Ｐ１だけ空けたｄ１Ａに変化させる。そして、検出部２３は、上記したように、第１ｑ軸電流値（図４の吹き出し「３」）および第２ｑ軸電流値（図４の吹き出し「４」）を順次検出する。

同様に、電流制御部２１は、ｄ軸電流値の指令値を次の間隔に変化させる。図４に示す例では、ｄ軸電流値の指令値をｄ１Ａから所定間隔Ｐ２だけ空けたｄ２Ａに変化させる。なお、図４に示す３つの所定間隔Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は同じ間隔である。そして、検出部２３は、上記したように、第１ｑ軸電流値（図４の吹き出し「５」）および第２ｑ軸電流値（図４の吹き出し「６」）を順次検出する。

そして、電流制御部２１がｄ軸電流値の指令値をｄ３Ａに設定して、検出部２３が第１ｑ軸電流値（図４の吹き出し「７」）および第２ｑ軸電流値（図４の吹き出し「８」）を検出したとする。かかる場合、電流制御部２１は、ｄ軸電流値の指令値を次の間隔に変化させる場合、仮に、所定間隔Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を空けると、予め設定された所定の閾値ＴＨを超えることになる。

電流制御部２１は、次の間隔のｄ軸電流値の指令値が閾値ＴＨを超える場合、ｄ軸電流値の指令値を変化させる制御を終了する。すなわち、検出部２３による第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値のサンプリングを終了する。

そして、算出部２４は、第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値のサンプリングを終了した場合、検出部２３によってこれまでに検出された第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値に基づいて角度誤差を算出する。

例えば、算出部２４は、ｄ軸電流値および第１ｑ軸電流値の組を通る一次関数の傾き角度に相当する第１角度誤差θ１と、ｄ軸電流値および第２ｑ軸電流値の組を通る一次関数の傾き角度に相当する第２角度誤差θ２とに基づいて角度誤差の確定値を算出する。なお、第１角度誤差θ１および第２角度誤差θ２は、ｄ軸電流値およびｑ軸電流値の組から最小二乗法に基づいて算出可能である。

具体的には、電流制御部２１がＮ（Ｎ≧１）回ｄ軸電流値の指令値を変更し、算出部２４がｄ軸電流値およびｑ軸電流値の組（Ｉｄ＿ｎ、Ｉｑ＿ｎ）を取得したとする。ここで、Ｉｄ＿ｎは、ｎ番目のｄ軸電流値であり、Ｉｑ＿ｎはｎ番目のｑ軸電流値（第１ｑ軸電流値または第２ｑ軸電流値）である。また、ｎは１からＮまでの正数とする。

このとき、算出部２４は、まず、ｄ軸電流値およびｑ軸電流値の平均値Ｉｄａｖｅ、Ｉｑａｖｅをそれぞれ算出する。なお、Ｉｄａｖｅ＝ΣＩｄ＿ｎ／Ｎであり、Ｉｑａｖｅ＝ΣＩｑ＿ｎ／Ｎである。

次に、算出部２４は、図４に示すそれぞれの１次関数の傾きａをａ＝Σ（Ｉｄ＿ｎ−Ｉｄａｖｅ）（Ｉｑ＿ｎ−Ｉｑａｖｅ）／Σ（Ｉｄ＿ｎ−Ｉｄａｖｅ）＾２として算出し、傾きａから角度誤差θ（第１角度誤差θ１または第２角度誤差θ２）を、θ＝ａｒｃｔａｎ（傾きａ）として算出する。

そして、算出部２４は、例えば、第１角度誤差θ１および第２角度誤差θ２の平均値を角度誤差の確定値として算出する。なお、算出部２４は、第１角度誤差θ１および第２角度誤差θ２それぞれに所定の重み付けをした加重平均値を角度誤差の確定値として算出してもよい。

また、ここでは、算出部２４が最小二乗法に基づいて角度誤差θを求めるとしたが、これに限定されない。算出部２４がｄ軸電流値およびｑ軸電流値の組（Ｉｄ＿ｎ、Ｉｑ＿ｎ）に基づいて１次関数の傾きａを算出できればよい。

したがって、例えば２組のｄ軸電流値およびｑ軸電流値（Ｉｄ＿ｎ、Ｉｑ＿ｎ）、（Ｉｄ＿ｎ−１、Ｉｑ＿ｎ−１）ごとに算出した複数の傾きａ＿ｎ−１の平均値を１次関数の傾きａとしてもよい。あるいは、ｄ軸電流値およびｑ軸電流値の組（Ｉｄ＿ｎ、Ｉｑ＿ｎ）の平均値や標準偏差等を用いて傾きａを算出するようにしてもよい。

このように、第１角度誤差θ１および第２角度誤差θ２に基づいて角度誤差の確定値を算出することで、高精度な角度誤差を算出することができる。

次に、図５を用いて、実施形態に係るモータ制御装置１が実行する処理の処理手順について説明する。図５は、実施形態に係るモータ制御装置１が実行する処理の処理手順を示すフローチャートである。

図５に示すように、まず、電流制御部２１は、ｄ軸電流値の指令値を０Ａ（アンペア）に設定する（ステップＳ１０１）。また、電流制御部２１は、ｑ軸電流値の指令値をモータ１００が正側に図３に示すような動作をするように設定する（ステップＳ１０２）。

つづいて、ＰＷＭ制御部２２は、電流制御部２１によって設定された指令値に応じた３相交流電流に基づいてＰＷＭ制御信号を生成してインバータ３００へ出力することで、モータ１００を第１方向に回転させる（ステップＳ１０３）。

つづいて、検出部２３は、第１方向にモータ１００を回転させてモータ１００に流れる電流の第１ｑ軸電流値を検出する（ステップＳ１０４）。

つづいて、電流制御部２１は、ｄ軸電流値の指令値をかえずに、ｑ軸電流値の指令値をモータ１００が負側に図３に示すような動作をするように設定する（ステップＳ１０５）。

つづいて、ＰＷＭ制御部２２は、電流制御部２１によって設定された指令値に応じた３相交流電流に基づいてＰＷＭ制御信号を生成してインバータ３００へ出力することで、モータ１００を第２方向に回転させる（ステップＳ１０６）。

つづいて、検出部２３は、第２方向にモータ１００を回転させてモータ１００に流れる電流の第２ｑ軸電流値を検出する（ステップＳ１０７）。

つづいて、電流制御部２１は、次回のｄ軸電流値（すなわち、次の間隔のｄ軸電流値）が所定の閾値ＴＨを超えるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

算出部２４は、電流制御部２１による次回のｄ軸電流値が所定の閾値ＴＨを超える場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値に基づいて角度センサ２００の角度誤差を算出する（ステップＳ１０９）。

つづいて、補正部２５は、算出部２４によって算出された角度誤差に基づいて、角度センサ２００によって検出される角度位置を補正する補正量（オフセット量）を決定し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。

一方、ステップＳ１０８において、電流制御部２１は、次回のｄ軸電流値が所定の閾値ＴＨ以下である場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、次の間隔のｄ軸電流値の指令値に設定し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０２に処理を移行する。

上述してきたように、実施形態に係るモータ制御装置１は、電流制御部２１と、検出部２３と、算出部２４とを備える。電流制御部２１は、積算角が定められたモータ１００に流れる電流のｄ軸電流値を所定間隔で変化させる。検出部２３は、所定間隔で変化するｄ軸電流値毎に、第１方向にモータ１００を回転させてモータ１００に流れる電流の第１ｑ軸電流値、および、第１方向とは逆向きの第２方向にモータ１００を回転させてモータ１００に流れる電流の第２ｑ軸電流値を検出する。算出部２４は、検出部２３によって検出された第１ｑ軸電流値および第２ｑ軸電流値に基づいてモータ１００の角度位置を検出する角度センサの角度誤差を算出する。これにより、角度センサ２００の角度誤差を短時間で検出することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ モータ制御装置
２ 制御部
３ 記憶部
２１ 電流制御部
２２ ＰＷＭ制御部
２３ 検出部
２４ 算出部
２５ 補正部
１００ モータ
２００ 角度センサ
３００ インバータ
４００ 負荷
５００ 電流センサ
６００ 電源
Ｓ モータシステム

Claims (6)

1. 積算角が定められたモータに流れる電流のｄ軸電流値を所定間隔で変化させる電流制御部と、
   前記所定間隔で変化する前記ｄ軸電流値毎に、第１方向に前記モータを回転させて前記モータに流れる電流の第１ｑ軸電流値、および、前記第１方向とは逆向きの第２方向に前記モータを回転させて前記モータに流れる電流の第２ｑ軸電流値を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記第１ｑ軸電流値および前記第２ｑ軸電流値に基づいて前記モータの角度位置を検出する角度センサの角度誤差を算出する算出部と
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記算出部によって算出された前記角度誤差に基づいて、前記角度センサによって検出される前記角度位置を補正する補正部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記検出部は、
   所定の前記ｄ軸電流値における前記第１ｑ軸電流値を検出した後、当該所定のｄ軸電流値を変えずに、前記第１方向に回転した状態の前記モータを前記第２方向に回転させて前記第２ｑ軸電流値を検出すること
   を特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記算出部は、
   前記第１ｑ軸電流値に基づく第１角度誤差と前記第２ｑ軸電流値に基づく第２角度誤差とに基づいて前記角度誤差の確定値を算出すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
5. 前記検出部は、
   前記モータが回転を開始してから所定時間経過後に、前記第１ｑ軸電流値および前記第２ｑ軸電流値を検出すること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
6. 積算角が定められたモータに流れる電流のｄ軸電流値を所定間隔で変化させる電流制御工程と、
   前記所定間隔で変化する前記ｄ軸電流値毎に、第１方向に前記モータを回転させて前記モータに流れる電流の第１ｑ軸電流値、および、前記第１方向とは逆向きの第２方向に前記モータを回転させて前記モータに流れる電流の第２ｑ軸電流値を検出する検出工程と、
   前記検出工程によって検出された前記第１ｑ軸電流値および前記第２ｑ軸電流値に基づいて前記モータの角度位置を検出する角度センサの角度誤差を算出する算出工程と
   を含むことを特徴とするモータ制御方法。

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