JP4281316B2

JP4281316B2 - 電動機械制御装置、電動機械制御方法及びプログラム

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Publication number: JP4281316B2
Application number: JP2002273638A
Authority: JP
Inventors: 典生冨谷
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP2004112939A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機械制御装置、電動機械制御方法及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両は、電動車両を走行させるために駆動制御装置を備え、該駆動制御装置においては、回転自在に配設され、Ｎ極及びＳ極の永久磁石から成る磁極対を備えたロータ、及び該ロータより径方向外方に配設され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備えたステータを有するモータが電動機械として使用される。そして、電動機械制御装置としてのモータ制御装置において発生させられたＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号をインバータに送り、該インバータにおいて相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流を発生させ、該各電流を前記各ステータコイルに供給することによって、前記モータを駆動し、電動機械トルクとしてのモータのトルク、すなわち、モータトルクを発生させ、該モータトルクを駆動輪に伝達して電動車両を走行させるようになっている。
【０００３】
そのために、前記ステータコイルに供給される電流が電流センサによって検出され、前記ロータの磁極の位置、すなわち、磁極位置がレゾルバによって検出され、電流センサによって検出された電流、及びレゾルバによって検出された磁極位置がモータ制御装置に送られる。
【０００４】
そして、前記モータ制御装置においては、ロータの磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われ、電動車両の全体の制御を行う車両制御装置から送られ、モータトルクの目標値を表すモータ目標トルクに基づいてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値が算出され、該ｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値、電流センサによって検出された電流、並びにレゾルバによって検出された磁極位置に基づいて、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値が発生させられる。
【０００５】
また、前記モータ制御装置において、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値はＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値に変換され、該各相の電圧指令値に基づいて更に各相のパルス幅変調信号が発生させられる。
【０００６】
ところで、前記レゾルバを使用すると、磁極位置の検出精度、及びモータの制御性を向上させることはできるが、駆動制御装置のコストが高くなってしまう。また、スペースの制約によってレゾルバを設置することができない場合もある。そこで、前記レゾルバに代えて簡易的な位置センサ、例えば、ＭＲＥ等の磁気抵抗素子を使用して磁極位置を検出するようにした簡易センサ位置検出方法、前記レゾルバ等の位置センサを使用することなく磁極位置を検出するようにしたセンサレス位置検出方法等が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
前記簡易センサ位置検出方法においては、ロータのシャフトにドラムが取り付けられ、該ドラムに歯が形成され、歯の有無によって磁極位置を検出し、所定の角度（例えば、６０〔°〕）ごとにＵ相、Ｖ相及びＷ相の位置検出信号を発生させ、該位置検出信号を前記モータ制御装置に送るようになっている。
【０００８】
前記モータ制御装置には磁極位置検出部が配設され、該磁極位置検出部は、各位置検出信号を受けると、各位置検出信号の信号レベルの組合せに基づいて６個の検出パルスを発生させ、各検出パルスが発生させられたときの磁極位置を磁極位置検出値として取得し、取得された磁極位置検出値を補正して磁極位置として検出するようにしている。
【０００９】
そして、モータの回転速度、すなわち、モータ回転速度が設定速度より高い場合、前記磁極位置検出部は、前記磁極位置検出値を、例えば、そのときのモータ回転速度に基づいて比例計算によって線形補間を行うことにより補正し、補正後の値を磁極位置として検出する。また、前記モータ回転速度が設定速度以下である場合、磁極位置は前記各磁極位置検出値によって決まる位置検出可能範囲のどこかにあるので、誤差を平均的に最小にするため、前記磁極位置検出部は、前記各磁極位置検出値の中間点を磁極位置として検出する。
【００１０】
一方、前記センサレス位置検出方法においては、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のうちの少なくとも一方に高周波電流を注入することによって磁極位置が検出され、推定される。そのために、まず、０〜±１８０〔°〕のうちの所定の磁極位置を初期位置として設定し、初期位置として設定された磁極位置に基づいて推定ｄ−ｑ座標を想定し、該推定ｄ−ｑ座標においてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を発生させる。続いて、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のうちの少なくとも一方に高周波電流を注入することによって、前記ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値に高周波電圧を発生させる。この場合、該高周波電圧が発生させられたｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値には、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差によって推定された磁極位置と実際の磁極位置、すなわち、実磁極位置との誤差情報が含まれる。そこで、該誤差情報を零（０）にするように演算を行うと、推定された磁極位置と実磁極位置との差がなくなり、磁極位置が電気角で検出される。この場合、前記センサレス位置検出方法においては、ロータの円周方向における永久磁石と、永久磁石がなく、空間が形成された部分とは磁束の分布特性からみて等価であるので、０〜±１８０〔°〕の電気角の範囲で磁極位置が検出されることになるが、検出された磁極位置がＮ極に属するものであるかＳ極に属するものであるか分からない。そこで、磁極位置が検出されると、検出された磁極位置について磁極判定、すなわち、ＮＳ判定が行われ、Ｎ極に属するものであるかＳ極に属するものであるかの判定が行われる。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−２５２７７公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のモータ制御装置においては、簡易センサ位置検出方法の場合、電気角の１周期において６ステップの分解能で磁極位置を検出するようになっているので、分解能が極めて低く、モータを始動する際の磁極位置の検出誤差が極めて大きくなってしまう。また、低、中速領域でモータを駆動する場合、モータ回転速度の速度変動が大きいので、磁極位置検出部を補正した場合、磁極位置の検出精度が低くなってしまう。したがって、検出された磁極位置に基づいてモータを駆動すると、十分なモータトルクを発生させることができない。
【００１３】
また、センサレス位置検出方法の場合、モータ回転速度が高くなり、高速領域でモータを駆動すると、ステータコイルに供給される電流等に高周波成分が発生し、該高周波成分とｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のうちの少なくとも一方に注入される高周波電流とが干渉し、磁極位置の検出精度が低くなってしまう。
【００１４】
そこで、モータを始動する際、及びモータを低、中速領域で駆動する際にはセンサレス位置検出方法によって磁極位置を検出し、モータ回転速度が設定値以上になって、高速領域でモータを駆動する際には磁極位置の検出方法を切り換え、簡易センサ位置検出方法によって磁極位置を検出するようにしたモータ制御方法が考えられる。
【００１５】
ところが、センサレス位置検出方法によって検出された磁極位置、すなわち、センサレス磁極位置と、簡易センサ位置検出方法によって検出された磁極位置、すなわち、センサ磁極位置とは異なり、両者間に所定の差が形成されてしまう。
【００１６】
図２は従来のモータ制御方法において磁極位置の検出方法を切り換えたときのタイムチャートである。
【００１７】
図において、Ｌ１は実磁極位置、Ｌ２はセンサレス磁極位置、Ｌ３はセンサ磁極位置である。
【００１８】
モータを始動する際にはセンサレス磁極位置Ｌ２に基づいてモータが駆動され、タイミングｔ１でモータ回転速度が設定値以上になると、磁極位置の検出方法が切り換えられ、センサ磁極位置Ｌ３に基づいてモータが駆動される。したがって、磁極位置の検出方法の切換えに伴って、遷移線ｍ１で表されるように、磁極位置がセンサレス磁極位置Ｌ２からセンサ磁極位置Ｌ３に急激に変化してしまうので、モータに供給される電流の波形に乱れが発生し、モータに過電流が流れたり、モータトルクが急激に変動したりして、モータを安定させて駆動することができなくなってしまう。
【００１９】
本発明は、前記従来のモータ制御方法の問題点を解決して、電動機械を始動する際に十分な電動機械トルクを発生させることができ、高速領域で電動機械を駆動したときに、磁極位置の検出精度が低くなることがなく、電動機械を安定させて駆動することができる電動機械制御装置、電動機械制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の電動機械制御装置においては、電動機械と、第１の検出方法で電動機械の磁極位置を第１の検出磁極位置として検出する第１の磁極位置検出処理手段と、第２の検出方法で電動機械の磁極位置を第２の検出磁極位置として検出する第２の磁極位置検出処理手段と、磁極位置を、所定の遷移時間において第１の検出磁極位置と第２の検出磁極位置との間で徐々に切り換える切換処理手段とを有する。
そして、該切換処理手段は、第１、第２の検出磁極位置の磁極位置差を算出し、該磁極位置差に対応させて第１、第２の検出磁極位置の変化量を変化させる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この場合、電動機械制御装置としてのモータ制御装置について説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるモータ制御装置の機能ブロック図である。
【００２８】
図において、３１は電動機械としてのモータ、９１は第１の検出方法でモータ３１の磁極位置を第１の検出磁極位置として検出する第１の磁極位置検出処理手段としてのセンサレス磁極位置検出処理手段、９２は第２の検出方法でモータ３１の磁極位置を第２の検出磁極位置として検出する第２の磁極位置検出処理手段としてのセンサ磁極位置検出処理手段、９３は磁極位置を、所定の遷移時間において第１の検出磁極位置と第２の検出磁極位置との間で徐々に切り換える切換処理手段である。
【００２９】
図３は本発明の第１の実施の形態における電動車両の駆動制御装置のブロック図、図４は本発明の第１の実施の形態における簡易センサ位置検出方法によって発生させられる位置検出信号のタイムチャート、図５は本発明の第１の実施の形態における磁極位置検出値と実磁極位置との関係を示すタイムチャートである。
【００３０】
図において、４５はモータ制御装置、３１は電動機械としてのモータであり、該モータ３１としてＤＣブラシレスモータを使用することができる。前記モータ３１は、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設された図示されないステータを備える。前記ロータは、図示されないシャフトに取り付けられたロータコア、及び該ロータコアの円周方向における複数箇所に配設された永久磁石を備え、該永久磁石のＳ極及びＮ極によって磁極対が構成される。また、前記ステータは、円周方向における複数箇所に、径方向内方に向けて突出させてティースが形成された図示されないステータコア、並びに前記ティースに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイルとしてのステータコイルを備える。
【００３１】
そして、前記モータ３１を駆動して電動車両を走行させるために、バッテリ１４からの直流の電流がインバータ４０によってＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに変換され、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗはそれぞれ各ステータコイルに供給される。
【００３２】
そのために、前記インバータ４０は、６個のスイッチング素子としての図示されないトランジスタを備え、各トランジスタを選択的にオン・オフさせることによって、前記各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させることができるようになっている。
【００３３】
ところで、前記各ステータコイルはスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを制御するために、例えば、所定の二つのステータコイルのリード線にＵ相及びＶ相の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出する電流検出部としての電流センサ３３、３４が配設され、該電流センサ３３、３４は、検出電流ｉｕ、ｉｖをモータ制御装置４５のＵＶ−ｄｑ変換部６１に送る。
【００３４】
該モータ制御装置４５には、コンピュータとして機能する図示されないＣＰＵのほかに、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするためのＲＡＭ、ＲＯＭ等の図示されない記録装置が配設される。
【００３５】
そして、前記ＲＯＭには、各種のプログラム、データ等が記録されるようになっているが、プログラム、データ等を外部記憶装置を構成する図示されない記録媒体に記録することもできる。この場合、例えば、前記モータ制御装置４５に図示されないフラッシュメモリを配設し、前記記録媒体から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに記録することもできる。したがって、前記記録媒体を交換することによって、前記プログラム、データ等を更新することもできる。
【００３６】
そして、前記検出電流ｉｕ、ｉｖを受けると、前記モータ制御装置４５の図示されない検出電流算出処理手段は、検出電流算出処理を行い、検出電流ｉｕ、ｉｖに基づいて検出電流ｉｗを算出する。
【００３７】
また、前記モータ制御装置４５の図示されない電動機械回転速度算出処理手段としてのモータ回転速度算出処理手段は、電動機械回転速度算出処理としてのモータ回転速度算出処理を行い、磁極位置検出部４６によって検出された磁極位置θｎ、検出パルス等に基づいて、電動機械回転速度としてのモータ回転速度ＮＭを算出する。
【００３８】
前記車両制御装置の指令値発生処理手段としての指令値発生部は、指令値発生処理を行い、前記車速Ｖ、及び図示されないアクセルセンサによって検出されたアクセル開度αに基づいて車両要求トルクＴＯ^*を算出し、該車両要求トルクＴＯ^*に対応させて、電動機械目標トルクとしてのモータ目標トルク（トルク指令値）ＴＭ^*を発生させ、該モータ目標トルクＴＭ^*を前記モータ制御装置４５に送る。
【００３９】
該モータ制御装置４５のＲＯＭはｄ軸用及びｑ軸用の指令値マップを備える。そして、前記モータ制御装置４５の指令値算出処理手段としてのトルク指令・電流指令変換部４７は、指令値算出処理を行い、バッテリ電圧検出センサ１５によって検出されたバッテリ１４の電圧、すなわち、バッテリ電圧ＶＢを読み込むとともに、モータ回転速度ＮＭ及びモータ目標トルクＴＭ^*を読み込み、前記各指令値マップを参照して、前記モータ目標トルクＴＭ^*に対応するｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*を第１の指令値及び電流指令値として算出し、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*をそれぞれ加算器２１及び減算器６３に送る。
【００４０】
そして、前記磁極位置θｎを検出するために、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*のうちの少なくとも一方、本実施の形態においては、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*に高周波成分として高周波電流Ｉｈが注入される。そのために、モータ制御装置４５に高周波成分発生処理手段としての高周波電流発生部４８が配設され、該高周波電流発生部４８に制御信号ＳＧ１が送られる。該制御信号ＳＧ１は、モータ制御装置４５のセンサレス磁極位置検出処理手段９１の高周波成分注入処理手段によって発生させられ、モータ３１の始動を開始する際、又はモータ回転速度が低くなったときにオンにされ、モータ回転速度が高くなり、第１の位置検出部２２における精度が十分に高くなったときにオフにされる。
【００４１】
そして、前記制御信号ＳＧ１がオンになると、高周波電流発生部４８は、高周波成分発生処理を行い、高周波電流Ｉｈを発生させ、加算器２１に送り、該加算器２１において、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*に高周波電流Ｉｈが注入される。その結果、加算器２１から減算器６２にｄ軸電流指令値ｉｄｈ^*が送られる。なお、前記加算器２１によって高周波成分注入部が構成される。
【００４２】
ところで、前記モータ制御装置４５においては、ロータにおける磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
【００４３】
そのために、前記モータ制御装置４５は、電流センサ３３、３４から検出電流ｉｕ、ｉｖを読み込み、前記検出電流算出処理手段は、検出電流ｉｗを算出する。前記ＵＶ−ｄｑ変換部６１は、前記検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ及び前記磁極位置θｎに基づいて三相／二相変換を行い、検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをそれぞれｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換する。
【００４４】
そして、ｄ軸電流ｉｄは減算器６２に送られ、該減算器６２において前記ｄ軸電流指令値ｉｄｈ^*とｄ軸電流ｉｄとのｄ軸電流偏差Δｉｄが算出され、該ｄ軸電流偏差Δｉｄが電圧指令値発生処理手段としての電圧指令値発生部６４に送られる。一方、ｑ軸電流ｉｑは減算器６３に送られ、該減算器６３において前記ｑ軸電流指令値ｉｑ^*とｑ軸電流ｉｑとのｑ軸電流偏差Δｉｑが算出され、該ｑ軸電流偏差Δｉｑが前記電圧指令値発生部６４に送られる。
【００４５】
そして、該電圧指令値発生部６４は、前記ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑが零（０）になるように、２軸上のインバータ出力としてのｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*をそれぞれ発生させ、ｄｑ−ＵＶ変換部６７に送る。なお、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*によって第２の指令値及び電圧指令値が構成される。
【００４６】
続いて、前記ｄｑ−ＵＶ変換部６７は、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*及び磁極位置θｎに基づいて二相／三相変換を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*をＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に変換し、該電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*をＰＷＭ発生部６８に送る。該ＰＷＭ発生部６８は、前記各相の電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*及び前記バッテリ電圧ＶＢに基づいて、電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に対応するパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路５１に送る。
【００４７】
該ドライブ回路５１は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて、トランジスタを駆動するための６個の駆動信号をそれぞれ発生させ、該駆動信号をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記駆動信号がオンの間だけトランジスタをオンにして各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させ、該各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを前記各ステータコイルに供給する。このように、モータ３１を駆動することによって電動車両を走行させることができる。
【００４８】
なお、前記ＰＷＭ発生部６８、ドライブ回路５１、インバータ４０等によって、モータ３１を駆動する電動機械駆動処理手段としてのモータ駆動処理手段が構成される。
【００４９】
ところで、本実施の形態においては、レゾルバ等のセンサを使用することなく、磁極位置検出部４６によって磁極位置θｎが検出されるようになっている。そのために、前記磁極位置検出部４６は、第１、第２の位置検出部２２、２３及び選択処理部２４を備える。
【００５０】
前記モータ３１に簡易的な位置センサ４３が配設され、該位置センサ４３として、例えば、ＭＲＥ等の磁気抵抗素子が使用され、前記第１の位置検出部２２の第２の磁極位置検出処理手段としてのセンサ磁極位置検出処理手段９２（図１）は、第２の磁極位置検出処理としてのセンサ磁極位置検出処理を行い、第２の検出方法としての簡易センサ位置検出方法によって、第２の検出磁極位置としてのセンサ磁極位置θｋを検出する。
【００５１】
そのために、例えば、ロータのシャフトにドラムが取り付けられ、該ドラムに歯が形成され、歯の有無によって図４に示されるように、所定の角度（本実施の形態においては、６０〔°〕）ごとに磁極位置情報としての位置検出信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗを発生させ、該位置検出信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗを第１の位置検出部２２に送る。
【００５２】
前記位置検出信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗは、それぞれ電気角で１８０〔°〕ごとに信号レベルが切り換わり、互いに電気角で１２０〔°〕ずつ位相をずらして発生させられる。したがって、前記位置検出信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗの信号レベルの組合せは６個のパターンから成る。
【００５３】
そして、前記センサ磁極位置検出処理手段９２の図示されない磁極位置検出値取得処理手段は、磁極位置検出値取得処理を行い、前記位置検出信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗを受け、位置検出信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗの信号レベルの組合せに基づいて６個の検出パルスを発生させ、各検出パルスに基づいて電気角の１周期である３６０〔°〕において６ステップの分解能で、検出パルスが発生させられたときの磁極位置を磁極位置検出値θｐとして取得する。
【００５４】
ところで、図５の線Ｌ１１で示されるように、時間が経過し、検出パルスが発生させられるたびに、磁極位置検出値θｐは階段状に変化させられるので、線Ｌ１２で示される実磁極位置と磁極位置検出値θｐとは一致しない。
【００５５】
すなわち、実磁極位置が０〔°〕以上６０〔°〕未満、６０〔°〕以上１２０〔°〕未満、１２０〔°〕以上１８０〔°〕未満、１８０〔°〕以上２４０〔°〕未満、２４０〔°〕以上３００〔°〕未満、及び３００〔°〕以上３６０〔°〕未満の各位置検出可能範囲にあるときの各磁極位置検出値θｐはそれぞれ０、６０、１２０、１８０、２４０、３００〔°〕になる。
【００５６】
そこで、前記センサ磁極位置検出処理手段９２の図示されない補正処理手段は、補正処理を行い、取得された磁極位置検出値θｐを次のように補正してセンサ磁極位置θｋを検出するようにしている。
【００５７】
モータ回転速度ＮＭが設定速度ＮＭｓより高い場合、前記補正処理手段は、前記磁極位置検出値θｐを、例えば、そのときのモータ回転速度に基づいて比例計算によって線形補間を行うことにより補正し、補正された磁極位置検出値θｐをセンサ磁極位置θｋとして検出する。すなわち、検出パルスが発生させられてから現在までに経過した時間をτとすると、センサ磁極位置θｋは、
θｋ＝θｐ＋ＮＭ・τ
になる。
【００５８】
また、前記モータ回転速度ＮＭが設定速度ＮＭｓ以下である場合、磁極位置は前記各磁極位置検出値θｐによって決まる各位置検出可能範囲のどこかにあるので、誤差を平均的に最小にするため、前記補正処理手段は、前記各磁極位置検出値θｐの中間点をセンサ磁極位置θｋ
θｋ＝θｐ＋３０〔°〕
として検出する。
【００５９】
一方、前記第２の位置検出部２３の第１の磁極位置検出処理手段としてのセンサレス磁極位置検出処理手段９１は、第１の磁極位置検出処理としてのセンサレス磁極位置検出処理を行い、前述されたように、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*に高周波電流Ｉｈを注入し、第１の検出方法としてのセンサレス位置検出方法によって、第１の検出磁極位置としてのセンサレス磁極位置θｍを検出し、推定する。
【００６０】
そのために、前記センサレス磁極位置検出処理手段９１は、０〜±１８０〔°〕の所定の磁極位置を初期位置として設定し、初期位置として設定された磁極位置に基づいて推定ｄ−ｑ座標を想定し、該推定ｄ−ｑ座標においてｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*を発生させる。
【００６１】
続いて、前記加算器２１によって、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*に高周波電流Ｉｈが注入されると、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*に高周波電圧が発生させられる。この場合、該高周波電圧が発生させられたｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*には、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差によって推定されたセンサレス磁極位置θｍと実磁極位置との誤差情報Ｖｇが含まれる。そこで、前記センサレス磁極位置検出処理手段９１は、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を読み込み、該ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２５に通して、高周波成分だけを取り出し、演算値Ｖｄｈとし、該演算値Ｖｄｈの座標を座標変換部４９によって変換して演算値Ｖｃｏｓとした後、該演算値Ｖｃｏｓを更にローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１に通して直流成分（低周波成分）を取り出し、誤差情報Ｖｇを取得する。
【００６２】
続いて、前記センサレス磁極位置検出処理手段９１は、前記誤差情報Ｖｇを減算器２６に送り、あらかじめ設定された誤差指令値Ｖｓｅと誤差情報Ｖｇとの偏差を算出し、前記誤差指令値Ｖｓｅに零をセットし、誤差情報Ｖｇが零になるように演算を行う。その結果、推定されたセンサレス磁極位置θｍと実磁極位置との差が小さくなって収束し、センサレス磁極位置θｍが電気角で検出される。なお、５２はＰＩＤ演算器（ＰＩＤ）、５３は速度推定値ωｍを算出する速度推定値算出処理手段としての補償器（Ｋｍ）、５４は速度推定値ωｍを積分してセンサレス磁極位置θｍを算出する積分器（１／ｓ）である。なお、前記速度推定値ωｍによってモータ回転速度ＮＭの推定値が表される。
【００６３】
本実施の形態においては、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*に高周波電流Ｉｈが注入されるようになっているが、ｑ軸電流指令値ｉｑ^*に高周波電流を注入したり、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*のいずれにも高周波電流を注入したりすることができる。
【００６４】
ところで、前記簡易センサ位置検出方法の場合、電気角の１周期において６ステップの分解能でセンサ磁極位置θｋを検出するようになっているので、分解能が極めて低く、モータ３１を始動する際のセンサ磁極位置θｋの検出誤差が極めて大きくなってしまう。また、低、中速領域でモータ３１を駆動する場合、モータ回転速度ＮＭの速度変動が大きいので、補正処理を行った場合、センサ磁極位置θｋの検出精度が低くなってしまう。したがって、検出されたセンサ磁極位置θｋに基づいてモータ３１を駆動すると、十分なモータトルクＴＭを発生させることができない。
【００６５】
また、センサレス位置検出方法の場合、モータ回転速度ＮＭが高くなり、高速領域でモータ３１を駆動すると、ステータコイルに供給される電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ等に高周波成分が発生し、該高周波成分とｄ軸電流指令値ｉｄ^*に注入される高周波電流Ｉｈとが干渉し、センサレス磁極位置θｍの検出精度が低くなってしまう。
【００６６】
そこで、モータ３１を始動する際、及びモータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈより低く、モータ３１を低・中速領域で駆動する際にはセンサレス位置検出方法によってセンサレス磁極位置θｍを検出し、モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈ以上になって、モータ３１を高速領域で駆動する際には、選択処理部２４において磁極位置の検出方法を切り換え、簡易センサ位置検出方法によってセンサ磁極位置θｋを検出するようにしている。
【００６７】
図６は本発明の第１の実施の形態におけるモータ制御装置の動作を示すメインフローチャート、図７は本発明の第１の実施の形態におけるセンサレス磁極位置検出処理のサブルーチンを示す図、図８は本発明の第１の実施の形態におけるセンサ磁極位置検出処理のサブルーチンを示す図である。
【００６８】
まず、モータ３１（図３）が始動されると、前記センサレス磁極位置検出処理手段９１（図１）はセンサレス磁極位置θｍを検出する。
【００６９】
そのために、前記センサレス磁極位置検出処理手段９１は、所定の磁極位置を初期位置として設定し、設定された初期位置に基づいて、推定ｄ−ｑ座標を想定し、該推定ｄ−ｑ座標において、モータ３１を駆動するためのｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*を発生させる。そして、前記センサレス磁極位置検出処理手段９１の図示されない高周波成分注入処理手段は、高周波成分注入処理を行い、高周波電流発生部４８に制御信号ＳＧ１を送り、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*に高周波電流Ｉｈを注入してｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*に高周波電圧を発生させる。なお、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*によって高周波成分注入指令値が構成される。
【００７０】
そして、前記センサレス磁極位置検出処理手段９１の図示されない磁極位置特定処理手段は、磁極位置特定処理を行い、前記ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*及び初期位置に基づいて、センサレス位置検出方法によってセンサレス磁極位置θｍを特定することにより検出する。
【００７１】
また、前記センサ磁極位置検出処理手段９２はセンサ磁極位置θｋを検出する。
【００７２】
そのために、前記センサ磁極位置検出処理手段９２は、前記位置検出信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗを受け、位置検出信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗの信号レベルの組合せに基づいて６個の検出パルスを発生させ、各検出パルスに基づいて電気角の１周期である３６０〔°〕において６ステップの分解能で、検出パルスが発生させられたときの磁極位置を磁極位置検出値θｐとして取得する。
【００７３】
続いて、前記センサ磁極位置検出処理手段９２の前記補正処理手段は、補正処理を行い、モータ回転速度ＮＭを読み込み、発生させられた磁極位置検出値θｐをモータ回転速度ＮＭに基づいて補正してセンサ磁極位置θｋを検出する。
【００７４】
このようにしてセンサレス磁極位置θｍ及びセンサ磁極位置θｋが検出されると、前記選択処理部２４は、選択処理を行い、センサレス磁極位置θｍを磁極位置θｎとして設定し、該磁極位置θｎをＵＶ−ｄｑ変換部６１及びｄｑ−ＵＶ変換部６７に送る。そして、前記モータ制御装置４５の図示されない駆動処理手段は、駆動処理を行い、磁極位置θｎに基づいてモータ３１を駆動する。続いて、前記モータ制御装置４５の図示されない切換条件成立判断処理手段は、切換条件成立判断処理を行い、モータ回転速度ＮＭを読み込み、モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈ以上であるかどうかによって磁極位置の第１の切換条件が成立したかどうかを判断する。モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈ以上である場合、切換条件成立判断処理手段は、第１の切換条件が成立したと判断し、前記選択処理部２４の切換処理手段９３は、切換処理を行い、磁極位置θｎの設定をセンサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに切り換える。
【００７５】
そして、前記選択処理部２４は、センサ磁極位置θｋを磁極位置θｎとして設定し、該磁極位置θｎをＵＶ−ｄｑ変換部６１及びｄｑ−ＵＶ変換部６７に送る。次に、前記駆動処理手段は、磁極位置θｎに基づいてモータ３１を駆動する。
【００７６】
続いて、前記切換条件成立判断処理手段は、モータ回転速度ＮＭを読み込み、モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈより小さいかどうかによって磁極位置の第２の切換条件が成立したかどうかを判断する。モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈより小さい場合、切換条件成立判断処理手段は、磁極位置の第２の切換条件が成立したと判断する。そして、第２の切換条件が成立した場合、モータ制御装置４５はモータ３１が停止させられたかどうかを判断し、モータ３１が停止させられていない場合、前記切換処理手段９３は、磁極位置θｎの設定をセンサ磁極位置θｋからセンサレス磁極位置θｍに切り換える。
【００７７】
このように、モータ３１を始動する際、及びモータ３１を低・中速領域で駆動する際にはセンサレス磁極位置θｍに基づいて、モータ３１を高速領域で駆動する際には磁極位置の検出方法を切り換え、簡易センサ位置検出方法によってセンサ磁極位置θｋを検出するようにしている。
【００７８】
したがって、モータ３１を始動する際、及びモータ３１を低・中速領域で駆動する際に、モータ回転速度ＮＭの速度変動が大きくても、センサレス磁極位置θｍが磁極位置θｎとして設定されるので、磁極位置θｎの検出精度を高くすることができる。その結果、検出された磁極位置θｎに基づいてモータ３１を駆動したときに十分なモータトルクＴＭを発生させることができる。また、モータ３１を高速領域で駆動する際に、ステータコイルに供給される電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ等に高周波成分が発生しても、センサ磁極位置θｋが磁極位置θｎとして設定されるので、磁極位置θｎの検出精度を高くすることができる。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、磁極位置θｎの設定をセンサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに切り換える際、及びセンサ磁極位置θｋからセンサレス磁極位置θｍに切り換える際の各設定値ＮＭｔｈは説明の便宜上等しくされているが、実際はヒステリシスを持たせ、磁極位置θｎの設定をセンサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに切り換える際の設定値は、センサ磁極位置θｋからセンサレス磁極位置θｍに切り換える際の設定値より大きくされる。
【００８０】
次に、図６のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１センサレス磁極位置検出処理を行う。
ステップＳ２センサ磁極位置検出処理を行う。
ステップＳ３センサ磁極位置θｋが磁極位置θｎとして設定されているかどうかを判断する。センサ磁極位置θｋが磁極位置θｎとして設定されている場合はステップＳ９に、設定されていない場合はステップＳ４に進む。
ステップＳ４センサレス磁極位置θｍを磁極位置θｎとして設定する。
ステップＳ５モータ３１を駆動する。
ステップＳ６モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈ以上であるかどうかを判断する。モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈ以上である場合はステップＳ７に進み、モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈより小さい場合はステップＳ１に戻る。
ステップＳ７切換処理を行う。
ステップＳ８センサ磁極位置θｋを磁極位置θｎとして設定する。
ステップＳ９モータ３１を駆動する。
ステップＳ１０モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈより小さいかどうかを判断する。モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈより小さい場合はステップＳ１１に進み、モータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈ以上である場合はステップＳ１に戻る。
ステップＳ１１モータ３１が停止させられたかどうかを判断する。モータ２５が停止させられた場合は処理を終了し、停止させられていない場合はステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２切換処理を行い、ステップＳ１に戻る。
【００８１】
次に、図７のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１−１高調波電流Ｉｈを注入する。
ステップＳ１−２センサレス磁極位置θｍを検出し、リターンする。
【００８２】
次に、図８のフローチャートについて説明する。
ステップＳ２−１検出パルスを発生させる。
ステップＳ２−２磁極位置検出値θｐを取得する。
ステップＳ２−３モータ回転速度ＮＭを読み込む。
ステップＳ２−４磁極位置検出値θｐを補正し、リターンする。
【００８３】
ところで、前記切換処理手段９３は、磁極位置θｎの設定をセンサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに切り換えたり、センサ磁極位置θｋからセンサレス磁極位置θｍに切り換えたりするが、センサレス磁極位置θｍとセンサ磁極位置θｋとは異なり、両者間に所定の差が形成されるので、センサ磁極位置θｋとセンサレス磁極位置θｍとが瞬間的に切り換わると、モータ３１に供給される電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形に乱れが発生し、モータ３１に過電流が流れたり、モータトルクＴＭが急激に変動したりして、モータ３１を安定させて駆動することができなくなってしまう。
【００８４】
そこで、前記切換処理においては、一定の時間をかけてセンサ磁極位置θｋとセンサレス磁極位置θｍとの切換えを行うようにしている。
【００８５】
図９は本発明の第１の実施の形態における切換処理のサブルーチンを示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態における荷重割合マップを示す図である。なお、この場合、ステップＳ７における磁極位置θｎの設定をセンサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに切り換える場合と、ステップＳ１２におけるセンサ磁極位置θｋからセンサレス磁極位置θｍに切り換える場合とでは同様な切換処理が行われるので、ステップＳ７の切換処理についてだけ説明する。
【００８６】
まず、切換処理手段９３（図１）は、センサレス磁極位置θｍを読み込むとともに、センサ磁極位置θｋを読み込む。続いて、切換処理手段９３は、ＲＯＭに記録された図１０に示される荷重割合マップを参照し、センサレス磁極位置θｍの荷重割合γｍ及びセンサ磁極位置θｋの荷重割合γｋを読み出す。なお、この場合、荷重割合γｍ、γｋはいずれも百分率で表される。
【００８７】
続いて、前記切換処理手段９３の図示されない遷移磁極位置算出処理手段は、遷移磁極位置算出処理を行い、荷重割合γｍ、γｋに基づいて、センサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに切り換えるための遷移状態の磁極位置を表す遷移磁極位置θｍｋ
θｍｋ＝（θｍ・γｍ＋θｋ・γｋ）／１００
を算出する。
【００８８】
ところで、この場合、磁極位置θｎの設定をセンサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに切り換えるに当たり、時間が経過するごとに荷重割合γｍが次第に小さくなるように変化させられ、それに伴って、荷重割合γｋが次第に大きくなるように変化させられる。
【００８９】
そのために、前記荷重マップにおいては、センサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋへの切換えが開始されるまで、切換えが行われている遷移時間τａの間、及び切換えが終了した後について、荷重割合γｍ、γｋが時間の経過に対応させて設定され、本実施の形態においては、
γｍ＋γｋ＝１００〔％〕
にされる。
【００９０】
したがって、タイミングｔ１１でセンサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋへの切換えが開始されるまでは、荷重割合γｍが１００〔％〕に、荷重割合γｋが０〔％〕にされ、タイミングｔ１１〜ｔ１２までの遷移時間τａの間に、荷重割合γｍが一定の第１の変化量、本実施の形態においては、減小率Δγｍで小さくされ、荷重割合γｋが一定の第２の変化量、本実施の形態においては、増加率Δγｋで大きくされる。
【００９１】
本実施の形態においては、荷重割合γｍ、γｋはリニアに変化させられ、減小率Δγｍ及び増加率Δγｋが一定にされるようになっているが、荷重割合γｍ、γｋを任意の関数で変化させることができる。
【００９２】
このようにして遷移磁極位置θｍｋが算出されると、前記切換処理手段９３は、遷移時間τａの間遷移磁極位置θｍｋを磁極位置θｎとして設定し、磁極位置θｎをセンサレス磁極位置θｍとセンサ磁極位置θｋとの間で徐々に切り換える。
【００９３】
このように、磁極位置θｎの設定をセンサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに切り換えたり、センサ磁極位置θｋからセンサレス磁極位置θｍに切り換えたりする際に、荷重割合γｍ、γｋが徐々に変化させられるので、センサ磁極位置θｋとセンサレス磁極位置θｍとが瞬間的に切り換わことがなくなる。したがって、モータ３１に供給される電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形に乱れが発生することがなくなり、モータ３１に過電流が流れたり、モータトルクＴＭが急激に変動したりするのを防止することができる。その結果、モータ３１を安定させて駆動することができる。
【００９４】
なお、センサ磁極位置θｋからセンサレス磁極位置θｍに切り換える場合には、荷重割合γｋが一定の第３の変化量、本実施の形態においては、減小率Δγｋで小さくされ、荷重割合γｍが一定の第４の変化量、本実施の形態においては、増加率Δγｍで大きくされる。
【００９５】
次に、図９のフローチャートについて説明する。
ステップＳ７−１センサレス磁極位置θｍを読み込む。
ステップＳ７−２センサ磁極位置θｋを読み込む。
ステップＳ７−３遷移磁極位置算出処理を行う。
ステップＳ７−４磁極位置θｎを決定し、リターンする。
【００９６】
図１１は本発明の第１の実施の形態における低・中速領域でモータを駆動したときの磁極位置及びモータ回転速度を表すタイムチャート、図１２は本発明の第１の実施の形態における高速領域でモータを駆動したときの磁極位置を表すタイムチャート、図１３は本発明の第１の実施の形態における磁極位置の検出方法を切り換えたときの磁極位置を表すタイムチャートである。
【００９７】
図において、ＳＧ２は検出パルス信号、Ｔｐは該検出パルス信号ＳＧ２に発生させられる検出パルスのパルス幅であり、該パルス幅Ｔｐに基づいてモータ回転速度ＮＭを算出することができる。
【００９８】
また、θｒは実磁極位置、θｍはセンサレス磁極位置、θｋはセンサ磁極位置、ＮＭｒは実際のモータ回転速度、ＮＭｍはセンサレス磁極位置θｍでモータ３１（図３）を駆動したときのモータ回転速度、ＮＭｋはセンサ磁極位置θｋでモータ３１を駆動したときのモータ回転速度である。
【００９９】
低・中速領域でモータ３１を駆動する場合、図１１に示されるように、センサ磁極位置θｋでモータ３１を駆動したときのモータ回転速度ＮＭｋの変動が大きいので、磁極位置検出値θｐをモータ回転速度ＮＭｋに基づいて補正してセンサ磁極位置θｋを検出すると、センサ磁極位置θｋと実磁極位置θｒとの差が大きくなり、検出誤差が大きくなってしまう。
【０１００】
これに対して、センサレス磁極位置θｍと実磁極位置θｒとの差は小さく、検出誤差が小さい。
【０１０１】
また、高速領域でモータ３１を駆動する場合、モータ回転速度ＮＭｋの変動が小さくなるので、磁極位置検出値θｐをモータ回転速度ＮＭｋに基づいて補正してセンサ磁極位置θｋを検出しても、図１２に示されるように、センサ磁極位置θｋと実磁極位置θｒとの差は小さく、検出誤差も小さい。
【０１０２】
これに対して、センサレス位置検出方法においては、前述されたように、ステータコイルに供給される電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ等に高周波成分が発生し、該高周波成分とｄ軸電流指令値ｉｄ^*に注入される高周波電流Ｉｈとが干渉し、センサレス磁極位置θｍの検出精度が低くなり、センサレス磁極位置θｍと実磁極位置θｒとの差は大きく、検出誤差も大きい。
【０１０３】
このように、低・中速領域においては、センサレス磁極位置θｍに基づいてモータ３１を駆動するのが好ましく、高速領域では、センサ磁極位置θｋに基づいてモータ３１を駆動するのが好ましい。
【０１０４】
そして、前述されたように、遷移磁極位置θｍｋを設定し、センサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに徐々に切り換えると、磁極位置θｎは、図１３に示されるように変化する。
【０１０５】
すなわち、タイミングｔ１１でモータ回転速度ＮＭが設定値ＮＭｔｈ以上になると、センサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋへの切換えが開始され、磁極位置θｎが遷移線ｍ１１で表されるように徐々に変化し、タイミングｔ１２でセンサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋへの切換えが終了する。ところで、センサレス磁極位置θｍとセンサ磁極位置θｋとの差が小さい場合には、遷移時間τａを短くし、磁極位置θｎの切換えを短時間で行っても、モータ３１に過電流が流れたり、モータトルクＴＭが急激に変動したりすることが比較的に少ない。
【０１０６】
そこで、センサレス磁極位置θｍとセンサ磁極位置θｋとの差、すなわち、磁極位置差に応じて磁極位置θｎの切換えを行うための遷移時間τａを変化させるようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１０７】
図１４は本発明の第２の実施の形態における遷移磁極位置算出処理のサブルーチンを示す図、図１５は本発明の第２の実施の形態における荷重割合変化量マップを示す図である。なお、図１５において、横軸に磁極位置差Δθを、縦軸に荷重割合変化量Δγを採ってある。
【０１０８】
この場合、切換処理手段９３（図１）の遷移磁極位置算出処理手段は、遷移磁極位置算出処理を行い、センサレス磁極位置θｍとセンサ磁極位置θｋとの磁極位置差Δθ
Δθ＝｜θｍ−θｋ｜
を算出し、ＲＯＭに記録された図１５の荷重割合変化量マップを参照し、磁極位置差Δθに対応する荷重割合γｍ、γｋの変化量、すなわち、荷重割合変化量Δγ（本実施の形態においては、減小率Δγｍ又は増加率Δγｋ。センサ磁極位置θｋからセンサレス磁極位置θｍに切り換える場合には、減小率Δγｋ又は増加率Δγｍ。）を読み出し、荷重割合変化量Δγごとにあらかじめ記録された荷重割合マップのうちの荷重割合変化量Δγに対応する所定の図示されない荷重割合マップを参照し、荷重割合γｍ、γｋを読み出す。
【０１０９】
続いて、遷移磁極位置算出処理手段は、センサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋに切り換えるための遷移状態の磁極位置を表す遷移磁極位置θｍｋ
θｍｋ＝（θｍ・γｍ＋θｋ・γｋ）／１００
を算出する。
【０１１０】
ところで、前記荷重割合変化量マップにおいて、磁極位置差Δθが小さいほど遷移時間τａを短くするために荷重割合変化量Δγが大きくされ、磁極位置差Δθが大きいほど遷移時間τａを長くするために荷重割合変化量Δγが小さくされる。すなわち、磁極位置差Δθが閾（しきい）値Δθ１より小さい場合、荷重割合変化量Δγが１００〔％〕にされ、センサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋへの切換えが一つのステップで瞬間的に行われる。また、磁極位置差Δθが閾値Δθ１以上になると、荷重割合変化量Δγは徐々に小さくされ、センサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋへの切換えが複数のステップで行われ、しかも、ステップの回数が徐々に多くされる。そして、磁極位置差Δθが閾値Δθ２以上になると、荷重割合変化量Δγは最小の値、例えば、１０〔％〕にされ、センサレス磁極位置θｍからセンサ磁極位置θｋへの切換えが１０回のステップで行われる。
【０１１１】
このように、磁極位置差Δθに応じて磁極位置θｎの切換えを行うための遷移時間τａが変化させられ、磁極位置差Δθが大きいほど遷移時間τａが長く、磁極位置差Δθが小さいほど遷移時間τａが短くされるので、モータ３１に過電流が流れたり、モータトルクＴＭが急激に変動したりするのを確実に防止することができる。
【０１１２】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ７−３−１磁極位置差Δθを算出する。
ステップＳ７−３−２荷重割合変化量Δγを読み出す。
ステップＳ７−３−３遷移磁極位置θｍｋを算出し、リターンする。
【０１１３】
前記各実施の形態においては、磁極位置θｎの設定を、センサレス位置検出方法によって検出されたセンサレス磁極位置θｍと、簡易センサ位置検出方法によって検出されたセンサ磁極位置θｋとの間で切り換えるようにした場合について説明しているが、レゾルバ等の通常の高精度の位置センサを使用して検出された磁極位置に基づいてモータ３１を駆動している場合に、位置センサ４３が何らかのフェールによって使用することができなくなった場合の、他の検出方法によって検出された磁極位置に切り換える場合に適用することもできる。
【０１１４】
また、本実施の形態においては、高周波成分として高周波電流Ｉｈを注入するようにしているが、高周波成分として高周波電圧を注入することもできる。高周波電流Ｉｈ及び高周波電圧は、正弦波であっても、パルス波であってもよい。
【０１１５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【０１１６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動機械制御装置においては、電動機械と、第１の検出方法で電動機械の磁極位置を第１の検出磁極位置として検出する第１の磁極位置検出処理手段と、第２の検出方法で電動機械の磁極位置を第２の検出磁極位置として検出する第２の磁極位置検出処理手段と、磁極位置を、所定の遷移時間において第１の検出磁極位置と第２の検出磁極位置との間で徐々に切り換える切換処理手段とを有する。
そして、該切換処理手段は、第１、第２の検出磁極位置の磁極位置差を算出し、該磁極位置差に対応させて第１、第２の検出磁極位置の変化量を変化させる。
【０１１７】
この場合、磁極位置は、所定の遷移時間において第１の検出磁極位置と第２の検出磁極位置との間で徐々に切り換えられ、瞬間的に切り換わことがなくなるので、電動機械に供給される電流の波形に乱れが発生することがなくなり、電動機械に過電流が流れたり、電動機械トルクが急激に変動したりするのを防止することができる。その結果、電動機械を安定させて駆動することができる。
【０１１９】
また、磁極位置差に対応させて第１、第２の検出磁極位置の変化量が変化させられるので、電動機械に過電流が流れたり、電動機械トルクが急激に変動したりするのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるモータ制御装置の機能ブロック図である。
【図２】従来のモータ制御方法において磁極位置の検出方法を切り換えたときのタイムチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態における電動車両の駆動制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における簡易センサ位置検出方法によって発生させられる位置検出信号のタイムチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における磁極位置検出値と実磁極位置との関係を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるモータ制御装置の動作を示すメインフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるセンサレス磁極位置検出処理のサブルーチンを示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるセンサ磁極位置検出処理のサブルーチンを示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における切換処理のサブルーチンを示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における荷重割合マップを示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における低・中速領域でモータを駆動したときの磁極位置及びモータ回転速度を表すタイムチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における高速領域でモータを駆動したときの磁極位置を表すタイムチャートである。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における磁極位置の検出方法を切り換えたときの磁極位置を表すタイムチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における遷移磁極位置算出処理のサブルーチンを示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における荷重割合変化量マップを示す図である。
【符号の説明】
３１モータ
４５モータ制御装置
９１センサレス磁極位置検出処理手段
９２センサ磁極位置検出処理手段
９３切換処理手段

Claims

電動機械と、第１の検出方法で電動機械の磁極位置を第１の検出磁極位置として検出する第１の磁極位置検出処理手段と、第２の検出方法で電動機械の磁極位置を第２の検出磁極位置として検出する第２の磁極位置検出処理手段と、磁極位置を、所定の遷移時間において第１の検出磁極位置と第２の検出磁極位置との間で徐々に切り換える切換処理手段とを有するとともに、該切換処理手段は、第１、第２の検出磁極位置の磁極位置差を算出し、該磁極位置差に対応させて第１、第２の検出磁極位置の変化量を変化させることを特徴とする電動機械制御装置。
前記切換処理手段は、電動機械の回転速度に基づいて磁極位置を切り換える請求項１に記載の電動機械制御装置。
前記第１の検出方法はセンサレス位置検出方法であり、第２の検出方法は簡易センサ位置検出方法である請求項１に記載の電動機械制御装置。
第１の検出方法で電動機械の磁極位置を第１の検出磁極位置として検出し、第２の検出方法で電動機械の磁極位置を第２の検出磁極位置として検出し、第１、第２の検出磁極位置の磁極位置差を算出し、該磁極位置差に対応させて第１、第２の検出磁極位置の変化量を変化させることにより、磁極位置を、所定の遷移時間において第１の検出磁極位置と第２の検出磁極位置との間で徐々に切り換えることを特徴とする電動機械制御方法。
コンピュータを、第１の検出方法で電動機械の磁極位置を第１の検出磁極位置として検出する第１の磁極位置検出処理手段、第２の検出方法で電動機械の磁極位置を第２の検出磁極位置として検出する第２の磁極位置検出処理手段、及び磁極位置を、所定の遷移時間において第１の検出磁極位置と第２の検出磁極位置との間で徐々に切り換える切換処理手段として機能させるとともに、該切換処理手段は、第１、第２の検出磁極位置の磁極位置差を算出し、該磁極位置差に対応させて第１、第２の検出磁極位置の変化量を変化させることを特徴とするプログラム。