JP3675192B2

JP3675192B2 - Motor control device, electric vehicle control device, and hybrid vehicle control device

Info

Publication number: JP3675192B2
Application number: JP27289098A
Authority: JP
Inventors: 悟金子; 良三正木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP2000102299A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出器により得られた磁極位置検出値に応じて同期モータの駆動制御を行うモータ制御装置に関する。さらには、前記のモータ制御装置を用いた電気車用制御装置およびハイブリッド車用制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同期モータの磁極位置検出値の補正を行うモータ制御装置の従来技術としては、特開平9−56199号公報に開示されたものがある。
【０００３】
特開平9−56199号公報によれば、モータの回転子の位置を位置検出手段で検出し、その検出値と磁極位置推定手段で推定された永久磁石の磁極位置とを比較し、回転子の回転位置と永久磁石の磁極位置とのずれを検出し、さらにそれを補正するようにするので、回転子の回転位置と永久磁石の磁極位置とのずれによるトルク制御精度の低下を防ぐことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平9−56199号公報では、同期モータの磁極位置の推定は、モータ電流とモータに印加される電圧を入力として同期モータの電圧方程式を解くことにより行われるので、従来トルク制御には不要な電圧センサが新たに必要とされる。また、電圧方程式を解く必要があるために、制御装置の演算時間が増大し、さらには電圧方程式に含まれるモータ定数に設定誤差が生じれば設定誤差が直接位置の推定精度に影響を与えることにもなる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、新たにセンサを増設することなく、高精度に回転子の磁極位置と位置検出器の検出値との位相ずれを推定し、高精度にトルク制御を行うことができるモータ制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、レゾルバ等の位置検出器を用いて同期モータの回転子の磁極位置を検出し、前記磁極位置の検出値に応じて前記同期モータの駆動制御を行うモータ制御装置において、前記モータ制御装置が、前記同期モータの３相交流電流を検出する電流検出器を有し、前記電流検出器の検出値のみによって前記同期モータの回転子の基準位置と前記位置検出器の基準位置との位相差を推定する位相差推定手段を備えることにより達成される。また、前記モータ制御装置が、前記同期モータの３相交流電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器により得られる電流検出値を回転座標系ｄｑ軸電流に変換する３／２変換手段を有し、前記３／２変換手段により得られるｑ軸電流の振幅値によって前記同期モータ回転子の基準位置と前記位置検出器の基準位置との位相差を推定する位相差推定手段を備えることによっても上記目的は達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【０００８】
図１に本発明の第１の実施例である同期モータ回転子の基準位置と位置検出器の基準位置との位相差を推定する位相差推定手段を備えたモータ制御装置の構成を示す。
【０００９】
図１において１は同期モータ、２は電力変換器、３は電流検出器を示している。さらに、４はマイコンなどによって構成される制御部であり、制御部４は、電流検出器３によって得られた３相交流のモータ電流Ｉ１を、モータ回転子の磁極位置に一致して回転する回転座標系ｄｑ軸上の電流ｉｄ′，ｉｑ′に変換するｄｑ変換部５と、ｄｑ軸の電流指令ｉｄ^*，ｉｑ^*になるようにｄｑ軸の検出電流ｉｄ′，ｉｑ′を制御する電流制御部６と、電流制御部６より出力されたｄｑ軸電圧指令ｖｄ^*，ｖｑ^*を３相電圧指令Ｖ１^*に変換する３相変換部７等により構成されている。
【００１０】
ここで、本実施例のモータ制御系ではｄｑ軸の電流制御系を構成しているので、ｄｑ変換部５での電流変換や３相変換部７での電圧変換に同期モータ１の回転子の磁極位置θが必要となる。そこで、一般にはレゾルバ等の位置検出器８を用いて回転子の磁極位置θの検出を行う。さらには、本実施例で示すモータ制御系は電流制御系のみを示しているが、通常は電流制御系の上位側にトルク制御系や速度制御系、または位置制御系などがある。
【００１１】
上述のようにｄｑ軸上においてモータの電流制御を行うためには、正確なモータ回転子の磁極位置検出が必要であり、レゾルバ等の位置検出器が用いられる。しかし、最近のモータ制御装置、特に電気自動車やハイブリッド車に適用される駆動装置では、小型化および構造の複雑化が進むにつれて装置の組み立てが容易に行えなくなってきており、回転子の基準位置と位置検出器の基準位置との位置合せ精度の維持もかなり難しくなってきている。
【００１２】
さらに、電気自動車やハイブリッド車に適用される駆動装置では振動等の外乱を頻繁に受け、組み立て当初の位置合せ精度を保つことは困難である。
【００１３】
それに対して同期モータは、低コスト化を目的として回転子に用いられる永久磁石の使用量を減らすために多極化が進められている。そのため、回転子と位置検出器との間に微小の組み立て誤差が生じた場合でも、モータの電気角での回転子の基準位置と位置検出器の基準位置との位相差は、組み立て誤差の極対数（極数／２）倍となるために、許容誤差以上まで大きくなることも考えられる。
【００１４】
この位相差はモータのトルク発生に大きく影響を及ぼしトルク制御精度を低下させる原因となる。
【００１５】
そこで、図１に示すような位相差推定手段９を制御部４内に設ける。位相差推定手段９は回転子の磁極位置θと位置検出器８の検出値θ′との位相差Δθを推定するものである。すなわち、位相差Δθがわかれば現在の回転子の磁極位置θを正確に把握できるので、位置検出器８の組み立て誤差に影響されることがなく、精度の高いモータ制御が可能となる。
【００１６】
ここで、位相差推定手段９の構成の一例を図２に示す。
【００１７】
位相差推定手段９は、モータ電流を検出する電流検出器３からの信号を入力して回転子の磁極位置θと位置検出器８の検出値θ′との位相差Δθを演算できるものであれば特に構成・方法は限定されない。図２では、位相差推定手段９の構成の一例として、高周波注入方法を用いたものである。
【００１８】
位相差Δθを求める動作としてはまず、制御部４において、位置検出器８からの信号を位置検出部１０に入力して得られる磁極位置の検出値θ′を、現在の回転子の磁極位置の設定値θ＾としてｄｑ変換部５と３相変換部７での座標変換に用いる。
【００１９】
次に位相差推定手段９において、信号発生部１５より位相差推定用の高周波信号ｉｄｈ^*を出力しｄ軸電流指令ｉｄ^*に印加する。さらに、位相差推定手段９では、ｄｑ変換部５で得られるｑ軸電流の検出値ｉｑ′を入力し、振幅値検出部１６において高周波信号ｉｄｈ^*を印加したことにより発生するｉｑ′の高周波成分の振幅値ｉｑｈ′を検出する。
【００２０】
その後、位相差推定手段９はｉｑｈ′を位相差演算部１７に入力し、回転子の磁極位置θと位置検出器８の検出値θ′との位相差Δθを演算する。
【００２１】
位相差演算部１７では、ｑ軸電流検出値ｉｑ′の高周波成分の振幅値ｉｑｈ′を入力として、数１に示す関係式に基づいて位相差Δθを演算する。
【００２２】
【数１】

【００２３】
この数式は、高周波信号ｉｄｈ^*と、ｉｄｈ^*を印加したときに生じるｑ軸電流検出値ｉｑ′の高周波成分ｉｑｈ′との関係式である。この数式において、ｋｄ，ｋｑはｄｑ軸電流制御ゲイン、Ｌｄ，Ｌｑはｄｑ軸インダクタンス、Ｒは巻線抵抗、ｐはラプラス演算子を表している。数式からわかるように、高周波信号ｉｄｈ^*を印加した場合、ｉｑ′の高周波成分ｉｑｈ′はΔθの大きさに応じて変化することがわかる。従って、推定用の高周波信号ｉｄｈ^*を印加した時に発生するｉｑ′の高周波成分の振幅値ｉｑｈ′によって位相差Δθが得られる。
【００２４】
位相差演算部１７の具体的な演算方法としては、例えば前記数式を直接解いてΔθを求めても良い。しかし、直接数式を解いた場合はモータ定数の設定誤差により推定誤差が生じたり、演算時間が増大する。従ってｉｑｈ′の振幅値に対する位相差Δθのテーブルを用意しておき、そのテーブルを検索するようにしてもよい。
【００２５】
さらには、位相差推定手段９を図３に示すような構成にし、比例，積分などの制御演算を用いてｉｑｈ′の振幅が０となるように磁極位置の設定値θ＾を補正して位相差Δθを求めれば、パラメータの設定誤差に影響を受けることなく短い演算時間で推定を行うことができる。
【００２６】
ここで、図３の位相差推定手段９の詳しい構成を図４に示す。
【００２７】
図４の位相差推定手段９では、ｉｑ′の高周波成分の振幅値ｉｑｈ′を比例演算部２０および積分演算部２１に入力し比例積分制御演算を行い、ｉｑｈ′が０となるように磁極位置の設定値θ＾の操作量を演算する。
【００２８】
さらに位相差推定手段９では、位置演算部２２において磁極位置設定値の操作量をサンプリング時間毎に補正することにより、磁極位置の設定値θ＾を求める。ここで、加算器２３によりｉｑｈ′が０となったときの設定値θ＾と検出値θ′の差分をとることにより位相差Δθを得る。この場合、ｉｑｈ′が０となったときの設定値θ＾は現在の回転子の磁極位置θに相当する。
【００２９】
以上のように、本発明では既存の電流検出器のみを用いて、モータの回転子の磁極位置と位置検出器の検出値との位相差、すなわち位置検出器の取り付け誤差を推定することができる。推定した位相差を用いて位置検出器の検出値を補正することにより、高精度に回転子の磁極位置を検出することができ、その結果高精度なトルク制御を行うことができる。
【００３０】
しかも新たなセンサを増設することがないので、コストが高くなることはない。
【００３１】
さらに、制御演算により位相差の推定を行うので、パラメータ設定誤差による影響を受けることなく、短い演算時間で実現できる。
【００３２】
また、位相差推定手段９で発生させる高周波信号ｉｄｈ^*の周波数および振幅は制御装置のサンプリング時間や電流検出の分解能によって決定されるものである。
【００３３】
さらに、数１を用いて位相差を推定する場合、推定可能範囲は式の特性上Δθが±４５°以内となる。Δθが±４５°以上大きくなる場合には、求められた位置がｄ軸かまたはｑ軸かを判定する軸判定手段と、ｄ軸判定後にＮ極方向かＳ極方向かを判断する極性判定処理が必要となる。
【００３４】
次に、図１の位相差推定手段を用いた位置合わせの例を説明する。
【００３５】
従来、モータと位置検出器の取り付けは手作業で行う場合が多いが、特に電気自動車やハイブリッド車などの駆動装置では、装置が小型化あるいは構造が複雑化してモータの回転子と位置検出器との取り付けが精度良く行えない場合がある。そのような場合に本発明の位相差推定手段を用いることにより取り付け精度を向上させることができる。
【００３６】
図１の位相差推定手段９では、位置検出器８の検出値θ′をｄｑ変換部５と３相変換部７での座標変換に用いて回転子の磁極位置θと位置検出器８の検出値θ′との間の位相差Δθを演算するので、そこで得られたΔθが０となる方向に位置検出器８の取り付け位置を調整する。
【００３７】
もし、１回の調整作業においてΔθを０にできない場合は、Δθが０になるまで上記調整作業を繰り返すことにより精度良い位置合せが行えるようになる。
【００３８】
以上のように、図１の位相差推定手段によって得られる位相差Δθが０となるように位置検出器の取り付け位置を調整することにより、モータ回転子の基準位置と位置検出器の基準位置との位置合せを簡単にかつ高精度に行うことができるようになる。
【００３９】
次に図３の位相差推定手段を用いた他の位置合わせの例を説明する。図３は、モータ制御装置の起動毎に回転子の磁極位置θと位置検出器８の検出値θ′との間の位相差Δθを演算し、位置検出器による検出値を補正するものである。
【００４０】
図１の例では回転子と位置検出器の組み立て方法を説明した。しかし、組み立て時に高精度の位置合せを実現させても長い間振動等の外乱にさらされるようなモータ制御装置では位置合せ精度を長期間保持することは難しい。
【００４１】
しかも最近は磁石の使用量を減らせることからモータを多極化する傾向があり、多極化により回転子と位置検出器との間の微小の位置誤差が制御系に影響を与えるほどの大きな電気角の誤差になることも考えられる。
【００４２】
そこで図３では、位相差推定手段によりモータ制御装置の起動毎に位相差Δθを推定し、Δθにより位置検出器の検出値θ′を補正することにより高精度な制御を継続できるようにする。
【００４３】
この場合、図３の位相差推定手段９は図５に示すような構成が好ましい。
【００４４】
図５において、位相差推定手段９は装置の起動時にはスイッチ３０を１側に接続し、図４で説明した方法によりモータ回転子の磁極位置と位置検出器の検出値との位相差Δθを演算する。さらに、演算された位相差Δθは位相差記憶部３１に格納される。
【００４５】
その後、モータ駆動動作に移る際にはスイッチ３０を２側に接続し、位相差記憶部３１に格納された位相差Δθにより位置検出値θ′を加算器で構成される位相補正手段３２により補正し磁極位置の設定値θ＾とする。
【００４６】
以上のように、装置の起動毎に位相差推定手段により回転子の磁極位置θと位置検出器の検出値θ′との位相差Δθを演算し、検出値θ′をΔθで補正して磁極位置の設定値θ＾とすることにより、振動等の外乱により回転子と位置検出器の取り付け位置関係にずれが生じても、高い制御精度を保つことができる。
【００４７】
特に、本発明は先で説明したように電気自動車用制御装置やハイブリッド車用制御装置に最適である。なぜならば、電気自動車やハイブリッド車は使用環境が過酷であり、位置検出器の取り付け位置がずれる可能性があるからである。また、これらの駆動装置は小型化，構造の複雑化の傾向にあり、回転子と位置検出器の高精度な組み立ては難しくなる方向にあるからである。
【００４８】
運転中の振動等の外乱などによる回転子と位置検出器の位置ずれを無視できる場合には、装置組立後１回だけ位相差推定手段により位相差Δθを演算し、その後は記憶部に保存してもよい。もし、何らかのトラブルにより記憶部の内容が消された場合のみ位相差推定手段を起動させればよい。
【００４９】
その他、電気自動車やハイブリッド車では以下のような適用方法もある。それは、位置検出器の故障時に、本発明である位相差推定手段を用いてモータを駆動するフェールセーフ的な使用方法である。
【００５０】
従来、同期モータを適用した電気自動車やハイブリッド車では、位置検出器が故障した場合は、トルク制御が不能となるために装置の停止処理が行われる。
【００５１】
しかし、交差点や踏切内等の危険地帯で位置検出器が故障した場合には、安全な場所へ退避する必要がある。そこで、位置検出器に代わり本発明の位相差推定手段を用いて磁極位置の推定を行い、モータの駆動制御を行う。
【００５２】
この場合の位相差推定手段の構成は図６のようになる。
【００５３】
図６の位相差推定手段９には、故障検出部３５が備わっており、位置検出器８の異常を監視している。故障検出部３５は、位置検出器８が正常な場合はスイッチ３０を２側に接続し、位置検出器８の出力信号によりモータの駆動を行う。それに対して故障検出部３５が位置検出器８の異常を検出した場合は、スイッチ３０を１側に接続し、磁極位置推定値によるモータ駆動に切り換える。
【００５４】
以上のように、本発明の位相差推定手段を用いて位置検出器故障時にもモータ駆動を継続できるので、交差点や踏切内で立ち往生することなく、安全な場所への退避が可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、既存の電流検出器のみを用いて、モータ回転子の磁極位置と位置検出器の検出値との位相差を推定するので、新たにセンサを増設することなく高精度なトルク制御が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】位相差推定手段を備えた制御部の構成を示す図である。
【図２】位相差推定手段の構成の一例を示す図である。
【図３】位相差推定手段を備えた制御部の構成の一例を示す図である。
【図４】図３の位相差演算部の詳細な構成を示す図である。
【図５】モータ制御装置の起動毎に位相差を推定し、位置検出器の検出値を補正する場合の位相差推定手段の構成を示す図である。
【図６】位置検出器の故障時に位相差推定手段を用いてモータの駆動を行う場合の位相差推定手段の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…同期モータ、３…電流検出器、４…制御部、５…ｄｑ変換部、６…電流制御部、７…３相変換部、８…位置検出器、９…位相差推定手段、３１…位相差記憶部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that performs drive control of a synchronous motor in accordance with a magnetic pole position detection value obtained by a position detector. Furthermore, the present invention relates to an electric vehicle control device and a hybrid vehicle control device using the motor control device.
[0002]
[Prior art]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-56199 discloses a prior art of a motor control device that corrects a magnetic pole position detection value of a synchronous motor.
[0003]
According to Japanese Patent Laid-Open No. 9-56199, the position of the rotor of the motor is detected by the position detecting means, and the detected value is compared with the magnetic pole position of the permanent magnet estimated by the magnetic pole position estimating means. Since a deviation between the rotational position and the magnetic pole position of the permanent magnet is detected and corrected, a reduction in torque control accuracy due to a deviation between the rotational position of the rotor and the magnetic pole position of the permanent magnet can be prevented. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-56199, the estimation of the magnetic pole position of the synchronous motor is performed by solving the voltage equation of the synchronous motor with the motor current and the voltage applied to the motor as inputs. An unnecessary voltage sensor is newly required. In addition, since it is necessary to solve the voltage equation, the calculation time of the control device increases, and if a setting error occurs in the motor constant included in the voltage equation, the setting error directly affects the position estimation accuracy. It also becomes.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to estimate the phase shift between the magnetic pole position of the rotor and the detection value of the position detector with high accuracy and perform torque control with high accuracy without adding a new sensor. The object is to provide a motor control device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object is to detect the magnetic pole position of the rotor of the synchronous motor using a position detector such as a resolver, and to control the driving of the synchronous motor according to the detected value of the magnetic pole position. The apparatus includes a current detector that detects a three-phase alternating current of the synchronous motor, and the position between the reference position of the rotor of the synchronous motor and the reference position of the position detector is determined only by the detection value of the current detector. This is achieved by providing phase difference estimation means for estimating the phase difference. Further, the motor control device includes a current detector that detects a three-phase alternating current of the synchronous motor, and a 3/2 conversion unit that converts a current detection value obtained by the current detector into a rotating coordinate system dq-axis current. And a phase difference estimating means for estimating a phase difference between the reference position of the synchronous motor rotor and the reference position of the position detector based on the amplitude value of the q-axis current obtained by the 3/2 conversion means. The above object is also achieved.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0008]
FIG. 1 shows a configuration of a motor control device including phase difference estimation means for estimating a phase difference between a reference position of a synchronous motor rotor and a reference position of a position detector according to a first embodiment of the present invention.
[0009]
In FIG. 1, 1 is a synchronous motor, 2 is a power converter, and 3 is a current detector. Further, 4 is a control unit constituted by a microcomputer or the like. The control unit 4 rotates the three-phase AC motor current I1 obtained by the current detector 3 in accordance with the magnetic pole position of the motor rotor. A dq converter 5 for converting the currents id ′ and iq ′ on the coordinate system dq axis, and a current control for controlling the detected currents id ′ and iq ′ of the dq axis so as to become the current commands id ^* and iq ^* of the dq axis And a three-phase converter 7 that converts the dq-axis voltage commands vd ^* and vq ^* output from the current controller 6 into a three-phase voltage command V1 ^* .
[0010]
Here, since the dq axis current control system is configured in the motor control system of this embodiment, the rotor of the synchronous motor 1 is used for current conversion in the dq conversion unit 5 and voltage conversion in the three-phase conversion unit 7. The magnetic pole position θ is required. Therefore, in general, the magnetic pole position θ of the rotor is detected using a position detector 8 such as a resolver. Furthermore, although the motor control system shown in the present embodiment shows only a current control system, there are usually a torque control system, a speed control system, or a position control system on the upper side of the current control system.
[0011]
In order to control the motor current on the dq axis as described above, it is necessary to accurately detect the magnetic pole position of the motor rotor, and a position detector such as a resolver is used. However, recent motor control devices, particularly drive devices applied to electric vehicles and hybrid vehicles, have become difficult to assemble devices as the size and complexity of the devices have increased. It has also become quite difficult to maintain alignment accuracy with the reference position of the position detector.
[0012]
Furthermore, a drive device applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle is frequently subjected to disturbances such as vibration, and it is difficult to maintain the alignment accuracy at the beginning of assembly.
[0013]
In contrast, synchronous motors are being multi-polarized in order to reduce the amount of permanent magnets used in the rotor for the purpose of cost reduction. Therefore, even if a small assembly error occurs between the rotor and the position detector, the phase difference between the reference position of the rotor and the reference position of the position detector at the electrical angle of the motor is the extreme of the assembly error. Since it is a logarithm (number of poles / 2) times, it can be considered to be larger than an allowable error.
[0014]
This phase difference greatly affects the torque generation of the motor and causes a decrease in torque control accuracy.
[0015]
Therefore, the phase difference estimating means 9 as shown in FIG. The phase difference estimating means 9 estimates the phase difference Δθ between the rotor magnetic pole position θ and the detected value θ ′ of the position detector 8. That is, since the current magnetic pole position θ of the rotor can be accurately grasped if the phase difference Δθ is known, it is possible to perform highly accurate motor control without being affected by the assembly error of the position detector 8.
[0016]
Here, an example of the configuration of the phase difference estimating means 9 is shown in FIG.
[0017]
The phase difference estimating means 9 can calculate a phase difference Δθ between the magnetic pole position θ of the rotor and the detected value θ ′ of the position detector 8 by inputting a signal from the current detector 3 that detects the motor current. The configuration and method are not particularly limited. In FIG. 2, a high frequency injection method is used as an example of the configuration of the phase difference estimating means 9.
[0018]
As an operation for obtaining the phase difference Δθ, first, in the control unit 4, the detection value θ ′ of the magnetic pole position obtained by inputting the signal from the position detector 8 to the position detection unit 10 is used as the magnetic pole position of the current rotor. The set value θ ^ is used for coordinate conversion in the dq conversion unit 5 and the three-phase conversion unit 7.
[0019]
Next, the phase difference estimating means 9 outputs a high frequency signal idh ^* for phase difference estimation from the signal generator 15 and applies it to the d-axis current command id ^* . Further, the phase difference estimating means 9 receives the q-axis current detection value iq ′ obtained by the dq conversion unit 5 and the high-frequency component of iq ′ generated by applying the high-frequency signal idh ^* in the amplitude value detection unit 16. The amplitude value iqh ′ is detected.
[0020]
Thereafter, the phase difference estimating means 9 inputs iqh ′ to the phase difference calculating unit 17 and calculates the phase difference Δθ between the magnetic pole position θ of the rotor and the detected value θ ′ of the position detector 8.
[0021]
The phase difference calculation unit 17 calculates the phase difference Δθ based on the relational expression shown in Equation 1 with the high-frequency component amplitude value iqh ′ of the q-axis current detection value iq ′ as an input.
[0022]
[Expression 1]

[0023]
This equation is a relational expression between the high-frequency signal idh ^* and the high-frequency component iqh ′ of the q-axis current detection value iq ′ that is generated when idh ^* is applied. In this equation, kd and kq are dq axis current control gains, Ld and Lq are dq axis inductances, R is winding resistance, and p is a Laplace operator. As can be seen from the equation, when the high frequency signal idh ^* is applied, the high frequency component iqh ′ of iq ′ changes according to the magnitude of Δθ. Therefore, the phase difference Δθ is obtained by the amplitude value iqh ′ of the high frequency component of iq ′ generated when the high frequency signal idh ^* for estimation is applied.
[0024]
As a specific calculation method of the phase difference calculation unit 17, for example, Δθ may be obtained by directly solving the mathematical expression. However, when the mathematical expression is solved directly, an estimation error occurs due to the setting error of the motor constant, or the calculation time increases. Therefore, a table of the phase difference Δθ with respect to the amplitude value of iqh ′ may be prepared and the table may be searched.
[0025]
Further, the phase difference estimating means 9 is configured as shown in FIG. 3, and the set value θ ^ of the magnetic pole position is corrected so that the amplitude of iqh ′ becomes 0 by using a control operation such as proportionality and integration. If the phase difference Δθ is obtained, the estimation can be performed in a short calculation time without being affected by the parameter setting error.
[0026]
Here, the detailed structure of the phase difference estimation means 9 of FIG. 3 is shown in FIG.
[0027]
In the phase difference estimation means 9 of FIG. 4, the amplitude value iqh ′ of the high frequency component of iq ′ is input to the proportional calculation unit 20 and the integral calculation unit 21 to perform proportional integration control calculation, and the magnetic pole position so that iqh ′ becomes zero. The operation amount of the set value θ ^ is calculated.
[0028]
Further, in the phase difference estimation means 9, the position calculator 22 corrects the manipulated value of the magnetic pole position setting value every sampling time, thereby obtaining the magnetic pole position setting value θ ^. Here, the phase difference Δθ is obtained by taking the difference between the set value θ ^ and the detected value θ ′ when iqh ′ becomes 0 by the adder 23. In this case, the set value θ ^ when iqh ′ is 0 corresponds to the current magnetic pole position θ of the rotor.
[0029]
As described above, in the present invention, it is possible to estimate the phase difference between the magnetic pole position of the rotor of the motor and the detected value of the position detector, that is, the mounting error of the position detector, using only the existing current detector. . By correcting the detection value of the position detector using the estimated phase difference, the magnetic pole position of the rotor can be detected with high accuracy, and as a result, highly accurate torque control can be performed.
[0030]
Moreover, since no new sensor is added, the cost does not increase.
[0031]
Furthermore, since the phase difference is estimated by the control calculation, it can be realized in a short calculation time without being affected by the parameter setting error.
[0032]
The frequency and amplitude of the high-frequency signal idh ^* generated by the phase difference estimation means 9 are determined by the sampling time of the control device and the current detection resolution.
[0033]
Further, when the phase difference is estimated using Equation 1, the estimable range is such that Δθ is within ± 45 ° due to the characteristics of the equation. When Δθ is larger than ± 45 °, the axis determination means for determining whether the obtained position is the d-axis or the q-axis, and the polarity determination process for determining whether the direction is the N-pole direction or the S-pole direction after the d-axis determination Is required.
[0034]
Next, an example of alignment using the phase difference estimation means of FIG. 1 will be described.
[0035]
Conventionally, a motor and a position detector are often attached manually, but particularly in a drive device such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, the device is downsized or complicated in structure, and the motor rotor and position detector are May not be accurately mounted. In such a case, the mounting accuracy can be improved by using the phase difference estimating means of the present invention.
[0036]
In the phase difference estimation means 9 of FIG. 1, the detected value θ ′ of the position detector 8 is used for coordinate conversion in the dq converter 5 and the three-phase converter 7 to detect the rotor magnetic pole position θ and the position detector 8. Since the phase difference Δθ with respect to the value θ ′ is calculated, the mounting position of the position detector 8 is adjusted in the direction in which the obtained Δθ is zero.
[0037]
If Δθ cannot be reduced to 0 in one adjustment operation, accurate adjustment can be performed by repeating the adjustment operation until Δθ becomes 0.
[0038]
As described above, by adjusting the mounting position of the position detector so that the phase difference Δθ obtained by the phase difference estimating means of FIG. 1 becomes 0, the reference position of the motor rotor and the reference position of the position detector Can be easily and accurately performed.
[0039]
Next, another example of alignment using the phase difference estimation means of FIG. 3 will be described. FIG. 3 calculates the phase difference Δθ between the magnetic pole position θ of the rotor and the detected value θ ′ of the position detector 8 every time the motor control device is started, and corrects the detected value by the position detector. .
[0040]
In the example of FIG. 1, the assembly method of the rotor and the position detector has been described. However, it is difficult to maintain alignment accuracy for a long period of time in a motor control device that is exposed to disturbances such as vibration for a long time even if high-accuracy alignment is realized during assembly.
[0041]
In addition, recently, there is a tendency to reduce the amount of magnets used to increase the number of motors, and due to the increase in the number of poles, an electrical angle error that is so large that a minute position error between the rotor and the position detector affects the control system. It is also possible to become.
[0042]
Therefore, in FIG. 3, the phase difference estimation means estimates the phase difference Δθ each time the motor control device is started, and the detection value θ ′ of the position detector is corrected by Δθ so that high-precision control can be continued.
[0043]
In this case, the phase difference estimating means 9 in FIG. 3 is preferably configured as shown in FIG.
[0044]
In FIG. 5, the phase difference estimating means 9 connects the switch 30 to the 1 side at the time of starting the apparatus, and calculates the phase difference Δθ between the magnetic pole position of the motor rotor and the detected value of the position detector by the method explained in FIG. To do. Further, the calculated phase difference Δθ is stored in the phase difference storage unit 31.
[0045]
Thereafter, when the motor driving operation is started, the switch 30 is connected to the second side, and the position detection value θ ′ is corrected by the phase correction means 32 constituted by an adder by the phase difference Δθ stored in the phase difference storage unit 31. The magnetic pole position is set to θ ^.
[0046]
As described above, the phase difference estimating means calculates the phase difference Δθ between the rotor magnetic pole position θ and the position detector detected value θ ′ every time the apparatus is started, and corrects the detected value θ ′ with Δθ to correct the magnetic pole. By setting the position to the set value θ ^, high control accuracy can be maintained even if a deviation occurs in the mounting position relationship between the rotor and the position detector due to disturbance such as vibration.
[0047]
In particular, the present invention is most suitable for an electric vehicle control device and a hybrid vehicle control device as described above. This is because electric vehicles and hybrid vehicles are used in harsh environments and the position of the position detector may be displaced. In addition, these drive devices tend to be downsized and complicated in structure, and it is difficult to assemble the rotor and the position detector with high accuracy.
[0048]
If the displacement between the rotor and position detector due to disturbances such as vibration during operation can be ignored, the phase difference Δθ is calculated by the phase difference estimation means only once after assembly of the device, and then stored in the storage unit. May be. The phase difference estimation means may be activated only when the contents of the storage unit are erased due to some trouble.
[0049]
In addition, the following application methods are available for electric vehicles and hybrid vehicles. This is a fail-safe usage method in which the motor is driven using the phase difference estimating means according to the present invention when the position detector fails.
[0050]
Conventionally, in an electric vehicle or a hybrid vehicle to which a synchronous motor is applied, when the position detector fails, torque control becomes impossible, and the apparatus is stopped.
[0051]
However, if the position detector breaks down in a danger zone such as an intersection or level crossing, it must be evacuated to a safe place. Therefore, the magnetic pole position is estimated using the phase difference estimating means of the present invention instead of the position detector, and the motor drive control is performed.
[0052]
The configuration of the phase difference estimation means in this case is as shown in FIG.
[0053]
The phase difference estimation means 9 in FIG. 6 includes a failure detection unit 35 and monitors the abnormality of the position detector 8. The failure detector 35 connects the switch 30 to the second side when the position detector 8 is normal, and drives the motor by the output signal of the position detector 8. On the other hand, when the failure detection unit 35 detects an abnormality in the position detector 8, the switch 30 is connected to the 1 side to switch to motor driving based on the estimated magnetic pole position.
[0054]
As described above, since the motor drive can be continued even when the position detector fails using the phase difference estimating means of the present invention, it is possible to evacuate to a safe place without getting stuck in an intersection or level crossing.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the phase difference between the magnetic rotor position of the motor rotor and the detected value of the position detector is estimated using only the existing current detector, a highly accurate torque can be obtained without adding a new sensor. Control is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a control unit including phase difference estimation means.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a phase difference estimation unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control unit including phase difference estimation means.
4 is a diagram illustrating a detailed configuration of a phase difference calculation unit in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a phase difference estimation unit in a case where a phase difference is estimated each time a motor control device is started and a detection value of a position detector is corrected.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of phase difference estimation means when a motor is driven using phase difference estimation means when a position detector fails.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Synchronous motor, 3 ... Current detector, 4 ... Control part, 5 ... dq conversion part, 6 ... Current control part, 7 ... Three-phase conversion part, 8 ... Position detector, 9 ... Phase difference estimation means, 31 ... Phase difference storage unit.

Claims

In a motor control device that detects a magnetic pole position of a rotor of a synchronous motor using a position detector and performs drive control of the synchronous motor according to a detection value of the magnetic pole position.
The motor control device includes a current detector that detects a current of the synchronous motor ;
Phase difference estimation means for estimating a phase difference between a reference position of the rotor of the synchronous motor and a reference position of the position detector based only on a detection value of the current detector ;
Phase correction means for correcting the detection value of the position detector by the phase difference obtained by the phase difference estimation means,
The phase difference estimating means applies a high frequency signal for estimating the phase difference to the synchronous motor, and estimates the phase difference based on a current value generated by the application of the high frequency signal. Control device.

In a motor control device that detects a magnetic pole position of a rotor of a synchronous motor using a position detector and performs drive control of the synchronous motor according to a detection value of the magnetic pole position.
The motor control device includes a current detector that detects a current of the synchronous motor;
Phase difference estimation means for estimating a phase difference between a reference position of the rotor of the synchronous motor and a reference position of the position detector based only on a detection value of the current detector ;
Phase correction means for correcting the detection value of the position detector by the phase difference obtained by the phase difference estimation means,
The phase difference estimation means includes a signal generation unit, an amplitude value detection unit, and a phase difference calculation unit, and is obtained by 3/2 conversion of a three-phase alternating current detection value obtained by the current detector. Enter the shaft current,
The signal generator outputs a high-frequency signal for estimating the phase difference and applies it to the d-axis current command,
The amplitude value detection unit detects an amplitude value of a high frequency component of the q-axis current generated by applying the high frequency signal,
The motor controller according to claim 1, wherein the phase difference calculator calculates the phase difference based on the amplitude value .

The motor control device according to claim 1 or 2, wherein the motor control device estimates a phase difference between a reference position of a rotor of the synchronous motor and a reference position of the position detector by the phase difference estimation unit at each start-up. A motor control apparatus comprising phase correction means for correcting a detection value of the position detector based on a phase difference.

3. The motor control device according to claim 1, further comprising: a phase difference storage unit that stores the phase difference obtained by the phase difference estimation unit, and the motor control device is configured to store the phase difference when the motor control device is started for the first time. The phase difference is estimated by a phase difference estimation unit, the phase difference is stored in the phase difference storage unit, and a detection value of the position detector is corrected by a value stored in the phase difference storage unit. Motor control device.

The control apparatus for electric vehicles or the control apparatus for hybrid vehicles using the motor control apparatus in any one of Claims 1 thru | or 4 .

6. The control device for an electric vehicle or the control device for a hybrid vehicle according to claim 5 , wherein the phase difference estimation means includes magnetic pole position estimation means for estimating a magnetic pole position of a rotor of the synchronous motor , and the magnetic pole position A control device for an electric vehicle or a control device for a hybrid vehicle, wherein the synchronous motor is driven and controlled based on the estimated value.