JP3546862B2

JP3546862B2 - 永久磁石型ブラシレスモータ用の制御装置及び制御方法

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Publication number: JP3546862B2
Application number: JP2001187580A
Authority: JP
Inventors: 宏石井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP2003009579A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石型同期モータのようなブラシレスモータの回転を制御する場合、ロータの回転角位置（ロータ位相）に応じてステータコイルに流す電流制御を行なうことになるので、ロータ位相を検出するセンサが必須となる。
【０００３】
このようなセンサとしては、高い分解能を有するいわゆるレゾルバが知られているが、このレゾルバは一般的に高価であるため、分解能が低くても安価なセンサが望まれることもある。例えば特開平９−７４７９０号公報に開示された制御装置では、センサの分解能を電気角で６０度まで落とし、より詳細なロータ位相については補間演算を行なって推定するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの装置においては、ロータ位相の補間演算を行なうにはロータがある程度以上の速度で回転している必要があり、ロータ回転速度がゼロであるモータ始動時や極低回転速度で回転しているときは有効な補間演算を行なうことができない。そこで、ロータ回転速度が所定の速度より高いときだけロータ位相の補間演算を行なって電流制御用のロータ位相を求め（以下、この制御モードを推定モードと言う）、所定の速度より低いときにはセンサ出力から判別可能なロータ位相範囲の中央値等に電流制御用のロータ位相を固定する（以下、この制御モードを固定モードを言う）ことが考えられる。
【０００５】
しかしながら、このような電流制御を行なう場合、推定モードでは真のロータ位相に対応して電流制御できるの対し、固定モードでは仮のロータ位相に対応して電流制御するため、相対的にモータトルクが低下する。このように推定モード時と固定モード時では実際に得られるモータトルクが異なるため、ロータ回転速度を上昇させていく途中で、固定モードから推定モードへと移行するときにトルクショックが発生し、モータの運転性を損なわれるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、永久磁石型ブラシレスモータに対し、ロータ位相を磁気検出器の出力により求めて演算されたロータ位相に従って電機子の通電を切り替え駆動させる永久磁石型ブラシレスモータ用制御装置であって、前記ロータ位相の算出が、一定速度以下の極低速域で用いられる位相演算モード（以下、「固定モード」と呼ぶ）と、それ以外の速度域で用いられる位相演算モード（以下、「推定モード」と呼ぶ）とを切り替えて行われるものであり、前記固定モードとは、ロータ位相は、磁気検出器の出力のゼロクロス点に対して一定の固定角度を加算した出力をロータ位相とするものであり、前記推定モードとは、ロータ位相は、磁気検出器の出力のゼロクロス点間を、その時の回転速度と直近のゼロクロスからの経過時間で補間演算した結果をロータ位相とするものであり、更に固定モードから推定モードへ切り替え移行する際には、切り替え後の推定モードによる位相情報から決定される出力トルク値が、切り替え前の固定モードによる位相情報から決定される出力トルク値に対して急激な変化とならないように、切り替え後の出力トルク値を切り替え前の出力トルク値と同一もしくは徐々に変化が行われるように電機子コイルへの電流指令値を調整するモード移行制御手段とを備える。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記電機子コイルに印加される電流は、同一の目標トルクに対して固定モードの電流値が推定モードでの電流値よりも高くなるように設定される。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記電機子コイルに印加される電流は、目標トルクが所定値よりも大きいときは、固定モードから推定モードへ移行するときに、いったん所定値だけ低下した後に徐々に増加するように設定される。
【００１０】
第４の発明は、第１の発明において、前記固定モードから推定モードへの移行時に、電機子コイルに印加される電流を制御するために、目標トルクに基づいて設定されるトルクの指令値をいったん所定値だけ低下させた後に徐々に目標トルクまで増加するように設定する。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明において、前記低下させるトルク指令の所定値はモード移行時の目標トルクに基づいて設定される。
【００１２】
第６の発明は、永久磁石型ブラシレスモータに対し、ロータ位相を磁気検出器の出力により求めて演算されたロータ位相に従って電機子の通電を切り替え駆動させる永久磁石型ブラシレスモータ用制御方法であって、前記ロータ位相の算出が、一定速度以下の極低速域で用いられる位相演算モード（以下、「固定モード」と呼ぶ）と、それ以外の速度域で用いられる位相演算モード（以下、「推定モード」と呼ぶ）とを切り替えて行われるものであり、前記固定モードとは、ロータ位相は、磁気検出器の出力のゼロクロス点に対して一定の固定角度を加算した出力をロータ位相とするものであり、前記推定モードとは、ロータ位相は、磁気検出器の出力のゼロクロス点間を、その時の回転速度と直近のゼロクロスからの経過時間で補間演算した結果をロータ位相とするものであり、更に固定モードから推定モードへ切り替え移行する際には、切り替え後の推定モードによる位相情報から決定される出力トルク値が、切り替え前の固定モードによる位相情報から決定される出力トルク値に対して急激な変化とならないように、切り替え後の出力トルク値を切り替え前の出力トルク値と同一もしくは徐々に変化が行われるように電機子コイルへの電流指令値を調整してモード移行を行う。
【００１３】
【作用・効果】
第１から第３、さらには第６の発明によれば、固定モードから推定モードに移行するときに、移行の前後でモータトルクが同一または徐々に変化するようにステータコイルに供給する電流を制御するので、ロータ位相検出のために分解能の低い安価な検出手段を用いても、モード移行に伴うトルクショックの発生を極力回避することが可能となり、モータ運転特性の改善が図れる。
【００１４】
第４、第５の発明では、モード移行に伴い、目標トルクから設定されるトルク指令値を変化させることにより、目標トルクに応じて決まる制御電流マップを切換えることなく、電機子コイルに供給される電流特性を切換えることができ、制御系の簡素化が図れる。
【００１５】
【実施形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
第１の実施の形態を示す図１において、１は永久磁石型同期モータ（単にモータともいう）、２はロータ位相を検出するロータ位相検出器、３は入力される目標トルクとロータ位相に基づいてモータ１の指令値を出力するモータコントロールユニット、４はインバータドライバ、５は前記指令値に応じた駆動電流をステータコイルに印加するインバータ、６はバッテリである。
【００１７】
ロータ位相検出器２は第１〜第３ホール素子２ａ〜２ｃと、モータ１のロータと一緒に回転し、ロータ磁極と同様の磁極をもつように磁化された円盤とから構成される。
【００１８】
このロータ位相検出器２は第１〜第３ホール素子２ａ〜２ｃが、円盤２ｄの回転に伴い、図２に示すようなオン・オフ信号を出力する。この信号の組合わせから、電気角６０度の分解能でロータ位相を検出することができる。例えば、２ａ＝オン、２ｂ＝オン、２ｃ＝オフのとき、ロータ位相は１２０度から１８０度の間にあることが分かる。
【００１９】
モータ１のトルク特性を図３に示す。ロータ位相とステータが作る回転磁界の位相とが一致しているとき、ロータに生じるトルクは０となり（点Ａ）、この点Ａから回転磁界の位相を進めていくとトルクが増大し、点Ｂで最大となった後、さらに回転磁界の位相を進めていくとトルクが減少する。このようなトルク特性（トルクカーブ）は、基本的にはモータ１の諸元に応じて定まり、モータ１の運転条件（回転速度等）によって変化する。
【００２０】
回転磁界位相をロータ位相よりπ／２程度進めておくと最大トルクが得られるので、回転磁界位相をロータ位相よりπ／２程度進めた状態を基本とし、この基本状態からのずれ角で回転磁界位相を表現するが一般的であるため、本明細書でもこれに従う。以下、このずれ角をベータ角βと称する。
【００２１】
このベータ角βは、ステータコイルに供給する電流を界磁分電流（ｄ軸電流）とトルク分電流（ｑ軸電流）とに分けてベクトル表示した場合、電流ベクトルがｑ軸となす角度に相当する（図４）。
【００２２】
モータコントロールユニット３がモータ１の制御を行なう場合、ロータの回転速度と目標トルクとに応じてベータ角βと電流ベクトルの長さＩ（ステータコイルに供給する交流電流の振幅に相当）を決定し、これらβ、Ｉから目標ｄ軸電流ｔＩｄと目標ｑ軸電流ｔＩｑを求め、これらｔＩｄ、ｔＩｑとロータ位相θとからインバータ指令値を求め、この指令値に基づいてインバータ５を駆動し、モータ１のステータコイルに流れる電流を制御する。
【００２３】
ロータ位相検出器２は、前述の通り角度分解能が６０度しかないが、ロータがある程度の速度で回転しているときは、前記したような推定演算によって６０度以下についても、比較的正確なロータ位相θを得ることが可能であり、本発明においても、ロータ回転速度が所定の低速度に相当するＶ０以上のときはロータ位相θの推定演算を行なう（推定モード）。
【００２４】
しかしロータが回転していないときや極低速で回転しているときはロータ位相θを正確に推定することができない。そこで、ロータ回転速度が所定の低速度Ｖ０より小さいときは判別されている区間内の固定値をロータ位相θとする（固定モード）。例えば、ロータ位相が１２０度から１８０度の区間にあることが分かっているときには、ロータ位相θをその中間値の１５０度に固定して電流制御を行なう。
【００２５】
固定モードによる電流制御では、制御上のベータ角βを最適値にしても、実際の回転磁界位相は最適値の前後で変動することになり、ロータの真の位相に応じた最適な電流制御を行なった場合のトルクより実際に得られる平均トルクが小さくなる。このような状態から、ロータ位相の正確な推定値に応じた最適な電流制御が行なえる推定モードへ移行すると、トルクが急増してモータ１の運転性が悪化する。このようなトルクショックを回避するため、本実施形態では、固定モードにおける電流振幅を推定モードにおける電流振幅より大き目に設定し、両モードにおけるトルクを等しくするようになっている。
【００２６】
ただし、インバータ５が出力可能な電流振幅には上限があるので、上記のような電流振幅を設定しようとしても、この上限を越えて固定モードの電流振幅を設定することはできない。換言すると、推定モードでの制御時にインバータ５が最大の電流振幅を出力して得られるトルクと同じトルクを固定モードで得ることは不可能である。このため、インバータ５の能力を越えた目標トルクが設定されているとき（インバータ５が最大の電流振幅を出力しているとき）にモード移行が発生すると、上記の電流振幅の設定によるトルクショックの回避は実施できなくなる。
【００２７】
そこでこのような場合は、電流制御のためのトルク指令値にリミッタ処理を施すと共に、このトルクリミッタの設定を工夫することでトルク指令値の急変を回避し、高負荷運転時のモード移行に伴なうトルクショックの発生を回避するようにしている。
【００２８】
以下、モータコントロールユニット３が実行する制御動作の詳細を図５〜図９を用いて説明する。
【００２９】
まず、図５はロータ回転速度の算出ルーチンであり、このルーチンは３つのホール素子２ａ〜２ｃの何れかの出力が変化（オフ→オン、オン→オフ）する毎に、すなわち、ロータが電気角で６０度回転する毎に実行される。
【００３０】
ステップ１では一定微小時間毎にカウントアップされるタイマーカウンタから現在のカウント値を取得し、その値をｔ０とする。ステップ２でカウント値ｔ１の値をｔ２へ、ステップＳ１で取得したｔ０の値をｔ１へ、順次に代入する。なお、ｔ１は現在の時刻を表し、ｔ２は前回本ルーチンが実行されたときの時刻を表す。
【００３１】
そしてステップ３ではロータが６０度回転するのに要した時間（ｔ１−ｔ２）で６０度を除し、これによりロータ回転速度Ｖを算出する。
【００３２】
次に図６は各指令値を算出するためのルーチンであり、メイン制御ルーチンの所定周期毎に実行される。
【００３３】
このルーチンで算出された指令値はインバータドライバ４へ送られ、インバータドライバ４はこの指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、インバータ５のスイッチング素子がこのＰＷＭ信号に応じてオン・オフすることでモータ１のステータコイルに流れる電流が制御される。
【００３４】
ステップＳ１０では、外部から与えられる目標トルクｔＴにリミッタ処理を施してトルク指令値Ｔｏを算出する。この指令値Ｔｏを算出するための詳細は後で説明する図７に示す。
【００３５】
ステップＳ２０ではロータ位相θを算出する。このロータ位相θを算出する詳細も後で説明する図８に示す。
【００３６】
ステップＳ３０では、ロータ回転速度ＶとステップＳ１０で算出したトルク指令値Ｔｏとに基づいて、ベータ角βを算出する。具体的には、ＶとＴｏとに対応させてβを記憶させてある制御マップから値をルックアップする。
【００３７】
さらにステップＳ４０では電流振幅Ｉを算出する。これについても詳細は後で説明する図９に示す。
【００３８】
ステップＳ５０ではベータ角βと電流振幅Ｉとに基づき、目標ｄ軸電流ｔＩｄと目標ｑ軸電流ｔＩｑとを算出する。
【００３９】
そして、ステップＳ６０では、目標ｄ軸電流ｔＩｄ、目標ｑ軸電流ｔＩｑ、ロータ位相θに基づき、指令値を算出する。
【００４０】
図７は前記したトルク指令値の算出サブルーチンである。
【００４１】
ステップＳ１００では、ロータ回転速度Ｖが所定値Ｖ０より小さいか否かを判断する、すなわちモード判断を行う。
【００４２】
ロータ回転速度Ｖが所定値Ｖ０より小さいときは固定モードであり、ステップＳ１０１へ進み、固定モード用トルクリミッタ値ＴＩｓをトルクリミッタ値ＴＩｐに設定する。固定モード用トルクリミッタ値ＴＩｓは、インバータ５の最大電流振幅でモータを運転したときの平均トルクであり、ロータの真の位相に応じた最適な電流制御を行なった場合のトルクより固定モード制御時の平均トルクが小さくなることに対応した値となっている。
【００４３】
ロータ回転速度Ｖが所定値Ｖ０以上のときは推定モードであり、ステップＳ１０２へ進み、現在のトルクリミッタ値ＴＩｐが推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎより小さいか否かを判断する。
【００４４】
推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎは、ロータ位相の正確な推定値に応じた最適な電流制御を行い、かつインバータ５の最大電流振幅でモータを運転したときのトルクに相当する。固定モードから推定モードへ移行した直後はトルクリミッタ値ＴＩｐが推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎより小さい状態となっている。
【００４５】
現在のトルクリミッタ値ＴＩｐが推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎより小さいときはステップＳ１０３へ進み、現在のトルクリミッタ値ＴＩｐに所定の加算値△ＴＩを加えて新たなトルクリミッタ値ＴＩｐを算出する。
【００４６】
反対に現在のトルクリミッタ値ＴＩｐが推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎ以上であると判断された場合はステップＳ１０４へ進み、推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎを新たなトルクリミッタ値ＴＩｐに設定する。
【００４７】
これらの処理により、固定モードから推定モードヘの移行が発生したとき、トルクリミッタ値ＴＩｐは固定モード用トルクリミッタ値Ｔｌｓから推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎへ徐々に近づくことになる。
【００４８】
ステップＳ１０５では、外部から与えられる目標トルクｔＴがトルクリミッタ値ＴＩｐより大きいか否かを判断する。目標トルクｔＴがトルクリミッタ値ＴＩｐより大きいときはステップＳ１０６へ進み、トルク指令値Ｔｏをトルクリミッタ値ＴＩｐに設定する。
【００４９】
しかし目標トルクｔＴがトルクリミッタ値ＴＩｐ以下であるときはステップＳ１０７へ進み、目標トルクｔＴをそのままトルク指令値Ｔｏとする。
【００５０】
以上の処理により、インバータ５の能力を越える目標トルクｔＴが設定されているときにモード移行が発生すると、固定モード用トルクリミッタ値ＴＩｓから推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎへ除変設定されるトルクリミッタ値ＴＩｐに応じてトルク指令値Ｔｏが徐々に変化することになり、高負荷運転時のモード移行に伴なうトルクショックの発生が回避できる。
【００５１】
図８は前記したロータ位相を算出するためのサブルーチンである。
【００５２】
まず、ステップＳ２００では、ロータ位相検出器２の第１〜第３ホール素子２ａ〜２ｃのオン・オフ信号の組合わせから、ロータ位相の区間判別を行ない、判別された区間の先頭のロータ位相をθ１とする。例えば、２ａ＝オン、２ｂ＝オン、２ｃ＝オフのとき、ロータ位相は１２０度から１８０度の問にあることが判別でき、この場合θ１を１２０度とする。
【００５３】
ステップＳ２０１でタイマーカウンタ（図５のステップＳ１のものと同じ）から現在のカウント値を取得し、その値をｔｉとする。
【００５４】
ステップＳ２０２では、図５の処理で算出したロータ回転速度Ｖが所定値Ｖ０より小さいか否かを判断する。
【００５５】
ロータ回転速度Ｖが所定値Ｖ０より小さい場合、すなわち固定モードのときはステップＳ２０３に進み、ロータ位相θ１に所定値θａを加えた値をロータ位相θとする。この所定値θａは予め決められる固定値である。
【００５６】
ロータが停止している場合、ロータの位相がステップＳ２００で判別された区間内のどこにあるかを推定することは不可能である。このような場合、判別区間の中央値をロータ位相θとする、すなわち、θａ＝３０度とする。
【００５７】
前記したロータ回転速度Ｖが所定値Ｖ０以上である場合、すなわち推定モードのときはステップＳ２０４に進み、公知の位相推定演算によってロータ位相θを算出する。具体的には、ロータ位相が丁度θ１となった時刻ｔ１（図５のステップＳ２のｔ１と同じ）と現在の時刻ｔｉとの差にロータ回転速度Ｖを乗じ、これにθ１を加えた値をロータ位相θとする。
【００５８】
次に図９は電流振幅を算出するためのサブルーチンである。
【００５９】
ステップＳ４００でロータ回転速度Ｖを所定値Ｖ０と比較してモード判断を行い、所定値Ｖ０以下の固定モードであるときはＳ４０１へ進んで固定モード用電流マップからルックアップしたマップ設定値Ｉｍｓを電流振幅Ｉとする。
【００６０】
これに対して、推定モードであるときはＳ４０２へ進んで推定モード用電流マップからルックアップしたマップ設定値Ｉｍｎを電流振幅Ｉとする。
【００６１】
固定モード用電流マップは、ロータ回転速度Ｖとトルク指令値Ｔｏとに対応させて電流振幅を記憶させたマップであり、ロータの真の位相に応じた最適な電流制御を行なった場合のトルクより固定モード制御時の平均トルクが小さくなることを考慮し、この低下した平均トルクがトルク指令値Ｔｏと一致するような電流振幅が記憶されている。
【００６２】
また、推定モード用電流マップも、ロータ回転速度Ｖとトルク指令値Ｔｏとに対応させて電流振幅を記憶させたマップであり、ロータ位相の正確な推定値に応じた最適な電流制御を行なってトルク指令値Ｔｏを達成する電流振幅が記憶されている。
【００６３】
これらの処理により、各モードに合わせた電流振幅の設定が行われるので、モード移行前後でトルクが急変するのを回避できる。
【００６４】
ここで、モータ１の制御が固定モードから推定モードに移行するときの動作について、図１０、図１１のタイムチャートを参照しながら説明する。
【００６５】
図１０はモータ１の目標トルクｔＴが低く、このためトルクリミッタ値ＴＩｐの制限を受けない場合を表している。
【００６６】
時刻ｔ１までロータ回転速度Ｖ＜所定速度Ｖ０であり、固定モードでの制御が行われ、時刻ｔ１以降は推定モード制御に切換えられる。
【００６７】
目標トルクｔＴが低く、トルクリミッタ値ＴＩｐの制限を受けないため、トルク指令値Ｔｏはモード移行の前後で変化しない。固定モードの方がロータの真の位相に応じた電流制御が行われる推定モードのときよりも平均トルクは小さいが、固定モードに対応した電流振幅Ｉの電流マップは、このことを考慮に入れて予め大きく設定されている。このためモード移行と同時に電流振幅Ｉを設定した電流マップが切換られ、推定モードでの電流振幅にＩは小さくなるが、モード移行直後の実トルクは同一のまま維持され、モード移行に伴うトルクショックは回避される。
【００６８】
なお、電流振幅Ｉはロータ回転速度Ｖの上昇に応じて変化するが、ここでは図示を略している。
【００６９】
図１１はモータ１の目標トルクｔＴが大きく、トルクリミッタ値ＴＩｐの制限を受ける場合を表している。
【００７０】
目標トルクｔＴがトルクリミッタ値ＴＩｐより大きいので、トルク指令値Ｔｏはトルクリミッタ値ＴＩｐと同じ値となる。ここで、時刻ｔ１までの間のトルクリミッタ値ＴＩｐは固定モード用トルクリミッタ値ＴＩｓに設定されており、時刻ｔ１以降は推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎに設定される。
【００７１】
ただし、モード移行直後の所定期間（ｔ１〜ｔ２）はトルクリミッタ値ＴＩｐの除変処理が行われる。
【００７２】
時刻ｔ１までの間、トルク指令値Ｔｏ（＝ＴＩｓ）に応じて固定モード用電流マップからルックアップした電流振幅はインバータ５の最大電流振幅となっている。
【００７３】
モード移行が発生した直後、トルク指令値Ｔｏ（≒ＴＩｓ）に応じて推定モード用電流マップからルックアップした電流振幅はインバータの最大電流振幅より小さい値となり、その後トルク指令値Ｔｏが徐々に大きくなるのに従って大きくなり、時刻ｔ２でトルク指令値Ｔｏが推定モード用トルクリミッタ値ＴＩｎと等しくなるとインバータ５の最大電流振幅となる。
【００７４】
電流振幅が固定モードと推定モードとで同一となっても、推定モードではロータの真の位相（もしくは真の位相に近似する位相）に応じて電流制御が行われるので、それだけ発生トルクが大きくなる。したがって、実トルクが大きくなるが、ｔ１からｔ２の間では電流振幅が徐々に大きくなるので、モード移行に伴なうトルクショックは発生しない。
【００７５】
このように、目標トルクのいかんにかかわらず、モード移行時にモータトルクが瞬間的に変動するのが防止でき、これによりモード移行時のトルクショックを回避でき、モータ運転特性を向上させられる。
【００７６】
次に第２の実施形態について説明する。
【００７７】
本実施形態は、単一の電流マップ（第１実施形態の推定モード用電流マップと同じ）で電流振幅Ｉの算出を行い、モード移行時のトルクショックはトルク指令値Ｔｏの設定によって回避するようにしたものである。
【００７８】
モータコントロールユニット３が実行する制御の内容はほぼ同一であり、異なる部分を中心にして説明する。
【００７９】
図１２はトルク指令値を算出するサブルーチンであり、まず、ステップＳ１１０では、モード移行が発生したか否かを判断する。すなわち、前回本ルーチンを実行したときのモードが固定モードであって、今回のモードが推定モードであるときモード移行が発生したと判断する。
【００８０】
モード移行時にはステップＳ１１１へ進み、外部から与えられる目標トルクｔＴに従ってモード移行直後のトルク指令値Ｔｏを算出する。
【００８１】
具体的には、図１３に示すテーブルから目標トルクｔＴに基づいてトルク変更初期値Ｔｏｒをルックアップし、このＴｏｒをＴｏとする。このトルク変更初期値Ｔｏｒは、固定モード制御時のトルク低下分だけ目標トルクｔＴを減少補正したものである。
【００８２】
ステップＳ１１２では、目標トルクｔＴよりトルク指令値Ｔｏが小さいか否かを判断する。目標トルクｔＴよりトルク指令値Ｔｏが小さいときはステップＳ１１３へ進み、現在のトルク指令値Ｔｏに所定の加算値△Ｔｏを加えて新たなトルク指令値Ｔｏを算出する。
【００８３】
反対に現在のトルク指令値Ｔｏが目標トルクｔＴ以上であると判断された場合はステップＳ１１４へ進み、目標トルクｔＴを新たなトルク指令値Ｔｏに設定する。
【００８４】
以上の処理により、固定モードから推定モードヘの移行が発生したとき、トルク指令値Ｔｏは一旦トルク変更初期値Ｔｏｒまで低下した後、目標トルクｔＴへ徐々に近づくことになる。
【００８５】
ここで図１４のタイムチャートを参照しながら制御動作について説明する。
【００８６】
時刻ｔ１で固定モードから推定モードへとモード移行が行われるものとして、本実施形態では、単一の電流マップで電流振幅Ｉの算出を行うので、トルク指令値Ｔｏの変化に対して、電流振幅Ｉも同じように変化、つまり時刻ｔ１で一旦低下し、その後時刻ｔ２まで徐々に増大する。
【００８７】
固定モードと推定モードとで電流振幅Ｉは同じであったとしても、推定モードでの制御時の方が発生トルクは大きくなるが、電流振幅Ｉは時刻ｔ１からｔ２までの間で徐々に大きくなるので、モード移行時のトルクショックの発生は生じない。
【００８８】
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想の範囲内において、さまざまな変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】ロータ位相検出器の特性を示す説明図である。
【図３】モータトルクの特性図である。
【図４】ベータ角を示す説明図である。
【図５】制御内容を示すフローチャートである。
【図６】制御内容を示すフローチャートである。
【図７】制御内容を示すフローチャートである。
【図８】制御内容を示すフローチャートである。
【図９】制御内容を示すフローチャートである。
【図１０】制御動作を示すタイムチャートである。
【図１１】制御動作を示すタイムチャートである。
【図１２】第２の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【図１３】トルク指令値の特性を示す説明図である。
【図１４】制御動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１永久磁石型同期モータ
２ロータ位相検出器
３モータコントロールユニット
５インバータ

Claims

永久磁石型ブラシレスモータに対し、ロータ位相を磁気検出器の出力により求めて演算されたロータ位相に従って電機子の通電を切り替え駆動させる永久磁石型ブラシレスモータ用制御装置であって、
前記ロータ位相の算出が、一定速度以下の極低速域で用いられる位相演算モード（以下、「固定モード」と呼ぶ）と、それ以外の速度域で用いられる位相演算モード（以下、「推定モード」と呼ぶ）とを切り替えて行われるものであり、
前記固定モードとは、ロータ位相は、磁気検出器の出力のゼロクロス点に対して一定の固定角度を加算した出力をロータ位相とするものであり、
前記推定モードとは、ロータ位相は、磁気検出器の出力のゼロクロス点間を、その時の回転速度と直近のゼロクロスからの経過時間で補間演算した結果をロータ位相とするものであり、
更に固定モードから推定モードへ切り替え移行する際には、切り替え後の推定モードによる位相情報から決定される出力トルク値が、切り替え前の固定モードによる位相情報から決定される出力トルク値に対して急激な変化とならないように、切り替え後の出力トルク値を切り替え前の出力トルク値と同一もしくは徐々に変化が行われるように電機子コイルへの電流指令値を調整するモード移行制御手段とを備えることを特徴とする永久磁石型ブラシレスモータ用制御装置。
前記電機子コイルに印加される電流は、同一の目標トルクに対して固定モードの電流値が推定モードでの電流値よりも高くなるように設定される請求項１に記載の永久磁石型ブラシレスモータ用の制御装置。
前記電機子コイルに印加される電流は、目標トルクが所定値よりも大きいときは、固定モードから推定モードへ移行するときに、いったん所定値だけ低下した後に徐々に増加するように設定される請求項１または２に記載の永久磁石型ブラシレスモータ用の制御装置。
前記固定モードから推定モードへの移行時に、電機子コイルに印加される電流を制御するために、目標トルクに基づいて設定されるトルクの指令値をいったん所定値だけ低下させた後に徐々に目標トルクまで増加するように設定する請求項１に記載の永久磁石型ブラシレスモータ用の制御装置。
前記低下させるトルク指令の所定値はモード移行時の目標トルクに基づいて設定される請求項４に記載の永久磁石型ブラシレスモータ用の制御装置。
永久磁石型ブラシレスモータに対し、ロータ位相を磁気検出器の出力により求めて演算されたロータ位相に従って電機子の通電を切り替え駆動させる永久磁石型ブラシレスモータ用制御方法であって、
前記ロータ位相の算出が、一定速度以下の極低速域で用いられる位相演算モード（以下、「固定モード」と呼ぶ）と、それ以外の速度域で用いられる位相演算モード（以下、「推定モード」と呼ぶ）とを切り替えて行われるものであり、
前記固定モードとは、ロータ位相は、磁気検出器の出力のゼロクロス点に対して一定の固定角度を加算した出力をロータ位相とするものであり、
前記推定モードとは、ロータ位相は、磁気検出器の出力のゼロクロス点間を、その時の回転速度と直近のゼロクロスからの経過時間で補間演算した結果をロータ位相とするものであり、
更に固定モードから推定モードへ切り替え移行する際には、切り替え後の推定モードによる位相情報から決定される出力トルク値が、切り替え前の固定モードによる位相情報から決定される出力トルク値に対して急激な変化とならないように、切り替え後の出力トルク値を切り替え前の出力トルク値と同一もしくは徐々に変化が行われるように電機子コイルへの電流指令値を調整してモード移行を行うことを特徴とする永久磁石型ブラシレスモータ用制御方法。