JP4642645B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機の制御装置に関する。

従来、例えば車両駆動用の電動機をパルス幅変調（ＰＷＭ）により制御するインバータに対して、インバータの動作を制御する制御信号であるＰＷＭ信号が出力されていないタイミングで電流センサにより検出された電動機の各相電流の値をオフセットとして設定し、このオフセットにより電流センサの検出値を補正する制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、例えば電流センサにより検出された電動機の各相電流を１周期に亘って積算して得た積算値、あるいは、電流センサにより検出された電動機の各相電流の１周期に亘る正負の時間比からオフセットを算出し、このオフセットにより電流センサの検出値を補正する制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２３４９０号公報 特開平５−２５２７８５号公報

ところで、上記従来技術に係る制御装置において、単に、ＰＷＭ信号が出力されていないタイミングのみで電流センサのオフセットを設定するだけでは、電動機の運転を継続する期間においてオフセットを検出することができず、例えば電動機に対する通電を継続する状態の温度変化に応じて電流センサのオフセットが変動する場合には、電流センサの検出値を適切に補正することが困難であるという問題が生じる。
また、電動機の各相電流を１周期に亘って積算、または、電流センサにより検出された各相電流の１周期に亘る正負の時間比を算出する場合には、演算負荷が増大してしまうと共に、各相電流の電流リップルや高調波成分によってオフセットの算出精度が低下してしまうという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電動機の運転状態に拘わらずに、電動機に通電される電流を検出する電流センサの検出値に生じるオフセット誤差を適切に補正して、電動機を適切に制御することが可能な電動機の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置は、パルス幅変調信号（例えば、実施の形態でのＰＷＭ信号）により複数相の電動機への通電を順次転流させるインバータ（例えば、実施の形態でのＰＷＭインバータ１４Ａ）と、該インバータの直流側電流（例えば、実施の形態でのＤＣリンク電流ＩＤＣ）を検出する電流検出手段（例えば、実施の形態での直流側電流センサ１４ｂ）と、該電流検出手段により検出された前記直流側電流に基づいて前記インバータのスイッチング素子（例えば、実施の形態での各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）のオン／オフ状態を制御するスイッチング制御を実行する制御手段（例えば、実施の形態での制御部１５）とを備える電動機の制御装置であって、前記電流検出手段により検出された前記直流側電流のオフセット誤差（例えば、実施の形態でのオフセット補正値）を検出するオフセット誤差検出手段（例えば、実施の形態でのオフセット検出部３３およびオフセット補正値演算部３４）と、該オフセット誤差検出手段により検出された前記オフセット誤差に応じて、前記電流検出手段により検出された前記直流側電流を補正する直流側電流補正手段（例えば、実施の形態での直流側電流補正部３６）とを備え、前記オフセット誤差検出手段は、前記電動機の複数相間の相電圧の差である線間電圧の全てがゼロとなるゼロ電圧ベクトル出力状態において前記電流検出手段により検出された前記直流側電流をオフセット値とし、該オフセット値に応じて前記オフセット誤差を検出することを特徴としている。

上記構成の電動機の制御装置によれば、電動機の複数相間の相電圧の差である線間電圧の全てがゼロとなるゼロ電圧ベクトル出力状態において検出された直流側電流をオフセット値とし、例えばこのオフセット値をオフセット誤差とすることにより、電動機の運転継続状態であっても直流側電流のオフセット誤差を検出することができ、例えば電動機を起動して運転を継続している状態で温度変化等に応じてオフセット誤差が変動する場合であっても、オフセット誤差を精度良く検出することができる。これにより、オフセット誤差に応じて補正された直流側電流に基づいて電動機を適切に制御することができる。

さらに、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置は、前記オフセット誤差検出手段による前記オフセット誤差の検出を所定周期毎に許可する検出許可手段（例えば、実施の形態でのオフセット検出可否判定部３１）を備えることを特徴としている。

上記構成の電動機の制御装置によれば、オフセット誤差の検出を所定周期毎に許可することにより、ゼロ電圧ベクトル出力状態において電流検出手段により検出された直流側電流を適切に抽出することができる。これにより、オフセット誤差の検出精度を向上させることができる。

さらに、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置では、前記オフセット誤差検出手段は、前記ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間が所定時間以上であり、かつ、前記検出許可手段により前記オフセット誤差の検出が許可されている場合に、前記オフセット誤差を検出することを特徴としている。

上記構成の電動機の制御装置によれば、ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間に対する所定時間として、例えば電流検出手段の出力応答の時間特性および電流検出手段の検出動作のサンプリング時間等に応じた時間を設定することにより、オフセット誤差の検出精度を、より一層、向上させることができる。

さらに、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置では、前記オフセット誤差検出手段は、前記ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間が所定時間未満である場合、または、前記検出許可手段により前記オフセット誤差の検出が許可されていない場合に、前記オフセット誤差の検出を禁止することを特徴としている。
さらに、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置は、前記所定時間を、前記電流検出手段による検出状態が所定の安定状態に到達するのに要する検出安定時間に基づき設定する所定時間設定手段（例えば、実施の形態でのステップＳ１３、ステップＳ１６）を備えることを特徴としている。

上記構成の電動機の制御装置によれば、例えば電流検出手段の検出結果に対する信頼性が相対的に低い状態あるいはゼロ電圧ベクトル出力状態以外の状態等のように、精度の良いオフセット誤差の検出が困難となる虞がある状態で検出が禁止されることから、オフセット誤差の検出精度を、より一層、向上させることができる。
さらに、上記構成の電動機の制御装置によれば、ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間に対する所定時間を、電流検出手段による検出状態が所定の安定状態に到達するのに要する検出安定時間に基づき算出することにより、電流検出手段の検出結果に対する信頼性を向上させることができ、オフセット誤差の検出精度を、より一層、向上させることができる。

さらに、請求項２に記載の本発明の電動機の制御装置は、前記オフセット値を記憶する記憶手段（例えば、実施の形態でのオフセット値記憶部３５）を備え、前記オフセット誤差検出手段は、前記記憶手段に記憶された複数の前記オフセット値の所定数に対する平均値を前記オフセット誤差とすることを特徴としている。

上記構成の電動機の制御装置によれば、複数のオフセット値の所定数に対する平均値をオフセット誤差とすることにより、オフセット誤差の検出精度を、より一層、向上させることができる。

さらに、請求項３に記載の本発明の電動機の制御装置は、前記ゼロ電圧ベクトル出力状態の前記継続時間を、前記インバータの前記スイッチング素子のオン／オフ状態の比率であるデューティ値（例えば、実施の形態でのデューティＤＵＴＹ）に基づき算出する継続時間算出手段（例えば、実施の形態でのオフセット検出部３３）を備えることを特徴としている。

上記構成の電動機の制御装置によれば、ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間を、インバータのスイッチング素子のオン／オフ状態の比率であるデューティ値に基づき算出することにより、この継続時間の少なくとも最大値を算出することができる。

さらに、請求項４に記載の本発明の電動機の制御装置は、前記ゼロ電圧ベクトル出力状態の前記継続時間を、前記電動機の各前記複数相毎の出力電圧値（例えば、実施の形態での各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗ）と、前記インバータの直流側電圧（例えば、実施の形態での電源電圧ＶＢ）と、パルス幅変調周期（例えば、実施の形態でのＰＷＭ周期）とに基づき算出する継続時間算出手段（例えば、実施の形態でのオフセット検出部３３）を備えることを特徴としている。

上記構成の電動機の制御装置によれば、ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間を、複数相毎の出力電圧値と、インバータの直流側電圧と、パルス幅変調周期とに基づき算出することにより、オフセット誤差の検出精度を向上させることができる。

さらに、請求項５に記載の本発明の電動機の制御装置では、前記直流側電流補正手段は、前記ゼロ電圧ベクトル出力状態以外の状態において前記電流検出手段により検出された前記直流側電流から前記オフセット誤差を減算することによって前記直流側電流を補正することを特徴としている。

上記構成の電動機の制御装置によれば、ゼロ電圧ベクトル出力状態以外の状態において検出された直流側電流からオフセット誤差を減算することによって、直流側電流を適切に補正することができる。

請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、電動機の運転継続状態であっても直流側電流のオフセット誤差を検出することができ、例えば電動機を起動して運転を継続している状態で温度変化等に応じてオフセット誤差が変動する場合であっても、オフセット誤差を精度良く検出することができる。
さらに、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、オフセット誤差の検出を所定周期毎に許可することにより、ゼロ電圧ベクトル出力状態において電流検出手段により検出された直流側電流を適切に抽出することができる。

さらに、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間に対する所定時間として、例えば電流検出手段の出力応答の時間特性および電流検出手段の検出動作のサンプリング時間等に応じた時間を設定することにより、オフセット誤差の検出精度を、より一層、向上させることができる。
さらに、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、精度の良いオフセット誤差の検出が困難となる虞がある状態で検出が禁止されることから、オフセット誤差の検出精度を、より一層、向上させることができる。
さらに、請求項１に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間に対する所定時間を、電流検出手段による検出状態が所定の安定状態に到達するのに要する検出安定時間に基づき算出することにより、電流検出手段の検出結果に対する信頼性を向上させることができ、オフセット誤差の検出精度を、より一層、向上させることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、複数のオフセット値の所定数に対する平均値をオフセット誤差とすることにより、オフセット誤差の検出精度を、より一層、向上させることができる。

さらに、請求項３に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間を、インバータのスイッチング素子のオン／オフ状態の比率であるデューティ値に基づき算出することにより、この継続時間の少なくとも最大値を算出することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、インバータに対する直流電源の電源電圧が変動した場合等であっても、オフセット誤差の検出精度を向上させることができる。

さらに、請求項５に記載の本発明の電動機の制御装置によれば、ゼロ電圧ベクトル出力状態以外の状態において検出された直流側電流からオフセット誤差を減算することによって、直流側電流を適切に補正することができる。

以下、本発明の電動機の制御装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態による電動機の制御装置１０（以下、単に、モータ制御装置１０と呼ぶ）は、例えばハイブリッド車両に内燃機関１１と共に駆動源として搭載されるブラシレスＤＣモータ１２（以下、単に、モータ１２と呼ぶ）を駆動制御するものであって、このモータ１２は、内燃機関１１と直列に直結され、界磁に利用する永久磁石を有する回転子（図示略）と、この回転子を回転させる回転磁界を発生する固定子（図示略）とを備えて構成されている。
そして、モータ制御装置１０は、例えば図１に示すように、バッテリ１３を直流電源とするパワードライブユニット（ＰＤＵ）１４と、制御部１５とを備えて構成されている。

このモータ制御装置１０において、複数相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のモータ１２の駆動および回生作動は制御部１５から出力される制御指令を受けてパワードライブユニット（ＰＤＵ）１４により行われる。
ＰＤＵ１４は、例えば図２に示すように、トランジスタのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路１４ａと平滑コンデンサＣとを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータ１４Ａを備え、モータ１２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ１３が接続されている。

ＰＤＵ１４に具備されるＰＷＭインバータ１４Ａは、各相毎に対をなすハイ側，ロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬおよびハイ側，ロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬおよびハイ側，ロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬをブリッジ接続してなるブリッジ回路１４ａと、平滑コンデンサＣとを備えて構成され、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨはバッテリ１３の正極側端子に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬはバッテリ１３の負極側端子に接続されローサイドアームを構成しており、各相毎に対をなす各トランジスタＵＨ，ＵＬおよびＶＨ，ＶＬおよびＷＨ，ＷＬはバッテリ１３に対して直列に接続され、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各ダイオードＤＵＨ，ＤＵＬ，ＤＶＨ，ＤＶＬ，ＤＷＨ，ＤＷＬが接続されている。
そして、ブリッジ回路１４ａと、バッテリ１３の負極側端子との間には、ＰＷＭインバータ１４Ａの直流側電流（ＤＣリンク電流）ＩＤＣを検出する直流側電流センサ１４ｂが備えられている。

そして、ＰＤＵ１４は、例えばモータ１２の駆動時等において制御部１５から入力されるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号）に基づき、ＰＷＭインバータ１４Ａにおいて各相毎に対をなす各トランジスタＵＨ，ＵＬおよびＶＨ，ＶＬおよびＷＨ，ＷＬのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、バッテリ１３から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ１２の固定子巻線への通電を順次転流させることで、各相の固定子巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。

制御部１５からＰＤＵ１４に入力されるゲート信号は、各相毎に対をなす各トランジスタＵＨ，ＵＬおよびＶＨ，ＶＬおよびＷＨ，ＷＬのオン／オフ状態の組み合わせに応じて、例えば下記表１および図３（ａ）〜（ｈ）に示すように、８通りの各スイッチング状態Ｓ１〜Ｓ８に応じたＰＷＭ（パルス幅変調）信号となる。
そして、ＰＷＭインバータ１４Ａの直流側には各スイッチング状態Ｓ１〜Ｓ８に応じて断続的に各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが発生し、直流側電流センサ１４ｂにより検出される直流側電流（ＤＣリンク電流）ＩＤＣは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れかひとつ、あるいは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れかひとつの符号が反転したもの、あるいは、ゼロとなる。

例えば、図４に示す各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに対する単一の三角波からなるキャリア信号の１周期（キャリア周期ｆｃ）での各時刻ｔ１〜時刻ｔ８において、このキャリア周期ｆｃの開始タイミングである時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間、および、時刻ｔ７からキャリア周期ｆｃの終了タイミングである時刻ｔ８までの期間では、ブリッジ回路１４ａのハイサイドアームがオン状態かつローサイドアームがオフ状態となる第１スイッチング状態Ｓ１となり、ＤＣリンク電流ＩＤＣはゼロとなる。
そして、ハイ側Ｕ相およびＶ相トランジスタＵＨ，ＶＨとロー側Ｗ相トランジスタＷＬとがオン状態となる第２スイッチング状態Ｓ２である時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間および時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間では、ＤＣリンク電流ＩＤＣはＷ相電流Ｉｗの符号が反転した電流（−Ｉｗ）となる。
そして、ハイ側Ｕ相トランジスタＵＨとロー側Ｖ相およびＷ相トランジスタＵＬ，ＷＬとがオン状態となる第７スイッチング状態Ｓ７である時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間および時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間では、ＤＣリンク電流ＩＤＣはＵ相電流Ｉｕとなる。
そして、ハイサイドアームがオフ状態かつローサイドアームがオン状態となる第８スイッチング状態Ｓ８である時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間では、ＤＣリンク電流ＩＤＣはゼロとなる。

制御部１５は、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、例えば運転者のアクセル操作に係るアクセル開度等に応じて設定されるトルク指令ＴｒからＩｄ指令＊Ｉｄ及びＩｑ指令＊Ｉｑを演算し、Ｉｄ指令＊Ｉｄ及びＩｑ指令＊Ｉｑに基づいて各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗを算出し、各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに応じてＰＤＵ１４へゲート信号であるＰＷＭ信号を入力すると共に、実際にＰＤＵ１４からモータ１２に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対する各推定値である各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，ＩｗｓをＤＣリンク電流ＩＤＣから推定し、各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓをｄｑ座標上に変換して得たｄ軸電流Ｉｄｓ及びｑ軸電流Ｉｑｓと、Ｉｄ指令＊Ｉｄ及びＩｑ指令＊Ｉｑとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。

この制御部１５は、例えば、電流指令演算部２１と、電流制御部２２と、ｄｑ−３相変換部２３と、ＰＷＭ信号生成部２４と、オフセット補正部２５と、相電流推定部２６と、３相−ｄｑ変換部２７と、回転数演算部２８とを備えて構成されている。
そして、この制御部１５には、直流側電流センサ１４ｂにより検出される直流側電流（ＤＣリンク電流）ＩＤＣと、バッテリ１３の端子電圧（電源電圧）ＶＢを検出する電圧センサ１３ａから出力される検出値と、モータ１２の回転子の回転角（つまり、所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度）θを検出する回転センサ１２ａから出力される検出信号と、外部の制御装置（図示略）から出力されるトルク指令Ｔｒとが入力されている。

電流指令演算部２１は、例えば外部の制御装置（図示略）から入力されるトルク指令Ｔｒ（例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量およびモータ１２の回転数ω等に応じて必要とされるトルクをモータ１２に発生させるための指令値）と、回転数演算部２８から入力されるモータ１２の回転数ωとに基づき、ＰＤＵ１４からモータ１２に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのＩｄ指令＊Ｉｄ及び＊Ｉｑ指令＊Ｉｑとして電流制御部２２へ出力されている。

この回転直交座標をなすｄｑ座標は、例えば回転子の永久磁石による界磁極の磁束方向をｄ軸（界磁軸）とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸（トルク軸）としており、モータ１２の回転子の回転位相に同期して回転している。これにより、ＰＤＵ１４からモータ１２の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるＩｄ指令＊ＩｄおよびＩｑ指令＊Ｉｑを与えるようになっている。

電流制御部２２は、Ｉｄ指令＊Ｉｄとｄ軸電流Ｉｄｓとの偏差ΔＩｄ、および、Ｉｑ指令＊Ｉｑとｑ軸電流Ｉｑｓとの偏差ΔＩｑを算出し、例えば回転数演算部２８から入力されるモータ回転数ωに応じたＰＩ（比例積分）動作により、偏差ΔＩｄを制御増幅してｄ軸電圧指令値＊Ｖｄを算出し、偏差ΔＩｑを制御増幅してｑ軸電圧指令値＊Ｖｑを算出する。
ｄｑ−３相変換部２３は、回転センサ１２ａから入力される回転子の回転角θを用いて、ｄｑ座標上でのｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを、静止座標である３相交流座標上での電圧指令値であるＵ相出力電圧＊ＶｕおよびＶ相出力電圧＊ＶｖおよびＷ相出力電圧＊Ｖｗに変換する。

ＰＷＭ信号生成部２４は、例えば、正弦波状の各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗと、単一の三角波からなるキャリア信号とに基づくパルス幅変調により、ＰＤＵ１４のＰＷＭインバータ１４Ａの各スイッチング素子をオン／オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を生成する。
そして、ＰＷＭ信号生成部２４は、生成したゲート信号のデューティＤＵＴＹつまり各スイッチング素子をオン／オフ駆動させる各パルスのオン／オフ状態の比率を算出する。

オフセット補正部２５は、直流側電流センサ１４ｂから入力される直流側電流（ＤＣリンク電流）ＩＤＣと、ＰＷＭ信号生成部２４から入力されるゲート信号およびデューティＤＵＴＹとに基づき、直流側電流センサ１４ｂの検出結果に対するオフセット補正値を算出し、直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣからオフセット値を減算することによってＤＣリンク電流ＩＤＣを補正する。
このオフセット補正部２５は、例えば図５に示すように、オフセット検出可否判定部３１と、タイマ３２と、オフセット検出部３３と、オフセット補正値演算部３４と、オフセット補正値記憶部３５と、直流側電流補正部３６とを備えて構成されている。

オフセット検出可否判定部３１は、タイマ３２から出力されるタイマ値に基づき、例えばオフセット補正値の検出処理であるオフセット検出の前回の実行時から所定周期が経過したか否かを判定することにより、オフセット補正値の検出処理であるオフセット検出の実行可否を判定する。

オフセット検出部３３は、ＰＷＭ信号生成部２４から入力されるゲート信号およびデューティＤＵＴＹに基づき、モータ１２の複数相間の相電圧の差である線間電圧の全てがゼロとなるゼロ電圧ベクトル出力状態、つまりＰＷＭインバータ１４Ａのスイッチング状態が、ハイサイドアームがオン状態かつローサイドアームがオフ状態となるスイッチング状態Ｓ１、あるいは、ハイサイドアームがオフ状態かつローサイドアームがオン状態となるスイッチング状態Ｓ８であるか否かを判定する。
そして、オフセット検出部３３は、ゼロ電圧ベクトル出力状態であると判定され、かつ、オフセット検出可否判定部３１による判定結果においてオフセット検出の実行が許可されている場合に直流側電流センサ１４ｂから入力されるＤＣリンク電流ＩＤＣを、直流側電流センサ１４ｂの検出値に対するオフセット値として設定し、このオフセット値とオフセット検出の実行完了を示す信号とを出力する。

オフセット補正値演算部３４は、例えば、オフセット検出部３３から入力されるオフセット値をオフセット値記憶部３５に格納すると共に、オフセット補正値記憶部３５に格納された所定数のオフセット値の平均値を算出し、この算出結果をオフセット補正値として設定する。
直流側電流補正部３６は、直流側電流センサ１４ｂから入力されるＤＣリンク電流ＩＤＣからオフセット補正値演算部３４により算出されたオフセット補正値を減算して得た値を、新たにＤＣリンク電流ＩＤＣとして設定することにより、直流側電流センサ１４ｂから入力されるＤＣリンク電流ＩＤＣを補正する。

相電流推定部２６は、オフセット補正部２５から入力されるオフセット補正後のＤＣリンク電流ＩＤＣと、ＰＷＭ信号生成部２４から入力されるゲート信号とに基づき、モータ１２の各相の固定子巻線に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対する推定値である各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓを推定する。
つまり、直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れかひとつ、あるいは、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れかひとつの符号が反転したもの、あるいは、ゼロとなることから、例えば上記表１に基づき、ＰＷＭインバータ１４Ａの各スイッチング状態Ｓ２〜Ｓ７において直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓとして設定する。

例えば、図４に示す各時刻ｔ１〜時刻ｔ８に対し、第２スイッチング状態Ｓ２となる時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間および時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間で直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを、負号のＷ相推定電流Ｉｗｓ（つまり、−Ｉｗｓ）として設定する。また、第７スイッチング状態Ｓ７である時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間および時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間で直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣを、正号のＵ相推定電流Ｉｕｓとして設定する。

３相−ｄｑ変換部２７は、回転センサ１２ａから入力される回転子の回転角θを用いて、相電流推定部２６により推定された静止座標上における電流である各相推定電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓを、モータ１２の回転位相による回転座標すなわちｄｑ座標上でのｄ軸電流Ｉｄｓおよびｑ軸電流Ｉｑｓに変換する。

回転数演算部２８は、回転センサ１２ａから出力される検出信号、つまりモータ１２の回転子の回転角度に基づきモータ１２の回転数ωを算出する。

本実施形態によるモータ制御装置１０は上記構成を備えており、次に、このモータ制御装置１０の動作、特に、直流側電流センサ１４ｂにより検出されるＤＣリンク電流ＩＤＣに対するオフセット補正の処理について添付図面を参照しながら説明する。

以下に、オフセット補正値の検出処理の実行可否を判定する処理について説明する。
先ず、例えば図６に示すステップＳ０１においては、オフセット補正値の検出処理であるオフセット検出の前回の実行時から所定周期が経過したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進み、このステップＳ０２においては、オフセット検出の実行を許可し、一連の処理を終了する。

また、上述したステップＳ０１〜ステップＳ０２の処理と並行して独立に、以下のステップＳ１１〜ステップＳ１７の処理を実行する。
すなわち、例えば図７に示すステップＳ１１においては、オフセット検出の実行が許可されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１２に進み、このステップＳ１２においては、例えば図８に示す時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間のように、ＰＷＭインバータ１４Ａが第８スイッチング状態Ｓ８となることに起因してモータ１２の線間電圧の全てがゼロとなる第１ゼロ電圧ベクトル出力状態、および、例えば図８に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間および時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間のように、ＰＷＭインバータ１４Ａが第１スイッチング状態Ｓ１となることに起因してモータ１２の線間電圧の全てがゼロとなる第２ゼロ電圧ベクトル出力状態でのオフセット検出の実行を禁止し、各オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ１，Ｆ＿Ｚ２のフラグ値にゼロを設定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１３に進む。

そして、ステップＳ１３においては、各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗのうちの最大値に対応する相である最大電圧相、つまりＰＷＭインバータ１４Ａのハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨがオン状態となる比率であるオンデューティが最大となる相（例えば、図８でのＵ相）に対し、オフデューティが所定時間以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１４に進み、このステップＳ１４においては、第１ゼロ電圧ベクトル出力状態でのオフセット検出の実行を許可し、第１オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ１のフラグ値に「１」を設定して、後述するステップＳ１６に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１５に進み、このステップＳ１５においては、第１ゼロ電圧ベクトル出力状態でのオフセット検出の実行を許可し、第１オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ１のフラグ値に「０」を設定して、後述するステップＳ１６に進む。

なお、ステップＳ１３において、最大電圧相のオフデューティに対する判定閾値である所定時間は、例えば直流側電流センサ１４ｂの出力応答の時間特性および直流側電流センサ１４ｂの検出動作のサンプリング時間等に応じた値であって、例えば図８に示す時刻ｔ４から時刻ｔ４ａの期間のように直流側電流センサ１４ｂによる実際の検出状態が所定の安定状態に到達するのに要する検出安定時間に対し、少なくとも検出安定時間よりも長い時間とされている。

そして、ステップＳ１６においては、各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗのうちの最小値に対応する相である最小電圧相、つまりＰＷＭインバータ１４Ａのハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨがオン状態となる比率であるオンデューティが最小となる相（例えば、図８でのＷ相）に対し、オンデューティが所定時間以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１７に進み、このステップＳ１７においては、第２ゼロ電圧ベクトル出力状態でのオフセット検出の実行を許可し、第２オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ２のフラグ値に「１」を設定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１８に進み、このステップＳ１８においては、第２ゼロ電圧ベクトル出力状態でのオフセット検出の実行を許可し、第２オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ２のフラグ値に「０」を設定して、一連の処理を終了する。

なお、ステップＳ１６において、最小電圧相のオフデューティに対する判定閾値である所定時間は、例えば直流側電流センサ１４ｂの出力応答の時間特性および直流側電流センサ１４ｂの検出動作のサンプリング時間等に応じた値であって、例えば図８に示す時刻ｔ２から時刻ｔ２ａの期間あるいは時刻ｔ７から時刻ｔ７ａの期間のように直流側電流センサ１４ｂによる実際の検出状態が所定の安定状態に到達するのに要する検出安定時間に対し、少なくとも検出安定時間よりも長い時間とされている。

以下に、オフセット補正値の検出処理を実行する処理について説明する。
先ず、例えば図９に示すステップＳ２１においては、第１オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ１のフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２６に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２２に進む。

そして、ステップＳ２２においては、後述する第１オフセット検出完了フラグＦ＿Ｅ１のフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２３に進む。
そして、ステップＳ２３においては、最大電圧相（例えば、図８でのＵ相）のハイ側のスイッチング素子（例えば、図８でのハイ側Ｕ相トランジスタＵＨ）がオフ状態とされた時刻（例えば、図８での時刻ｔ４）、あるいは、最大電圧相（例えば、図８でのＵ相）のロー側のスイッチング素子（例えば、図８でのロー側Ｕ相トランジスタＵＬ）がオン状態とされた時刻（例えば、図８での時刻ｔ４）から、所定時間が経過したか否かを判定する。なお、この所定時間は、少なくとも直流側電流センサ１４ｂの検出安定時間（例えば、図８での時刻ｔ４から時刻ｔ４ａの期間）よりも長い時間とされている。
ステップＳ２３の判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ２３の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２４に進む。

そして、ステップＳ２４においては、第１ゼロ電圧ベクトル出力状態において直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣを第１オフセット値ＯＦ１として設定する。
そして、ステップＳ２５においては、第１ゼロ電圧ベクトル出力状態でのオフセット検出の実行完了を示す第１オフセット検出完了フラグＦ＿Ｅ１のフラグ値に「１」を設定して、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ２６においては、第２オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ２のフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２７に進む。

そして、ステップＳ２７においては、後述する第２オフセット検出完了フラグＦ＿Ｅ２のフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２８に進む。
そして、ステップＳ２８においては、最小電圧相（例えば、図８でのＷ相）のハイ側のスイッチング素子（例えば、図８でのハイ側Ｗ相トランジスタＷＨ）がオン状態とされた時刻（例えば、図８での時刻ｔ７）、あるいは、最小電圧相（例えば、図８でのＷ相）のロー側のスイッチング素子（例えば、図８でのロー側Ｗ相トランジスタＷＬ）がオフ状態とされた時刻（例えば、図８での時刻ｔ７）から、所定時間が経過したか否かを判定する。なお、この所定時間は、少なくとも直流側電流センサ１４ｂの検出安定時間（例えば、図８での時刻ｔ７から時刻ｔ７ａの期間）よりも長い時間とされている。
ステップＳ２８の判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ２８の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２９に進む。

そして、ステップＳ２９においては、第２ゼロ電圧ベクトル出力状態において直流側電流センサ１４ｂにより検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣを第２オフセット値ＯＦ２として設定する。
そして、ステップＳ３０においては、第２ゼロ電圧ベクトル出力状態でのオフセット検出の実行完了を示す第２オフセット検出完了フラグＦ＿Ｅ２のフラグ値に「１」を設定して、一連の処理を終了する。

以下に、オフセット補正値を設定する処理について説明する。
先ず、例えば図１０に示すステップＳ２１においては、第１オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ１のフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ３７に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３２に進む。

そして、ステップＳ３２においては、オフセット積算値ＯＦＳに第１オフセット値ＯＦ１を加算して得た値を、新たにオフセット積算値ＯＦＳとして設定する。
そして、ステップＳ３３においては、第１オフセット検出完了フラグＦ＿Ｅ１のフラグ値を初期化、つまりフラグ値にゼロを設定する。
そして、ステップＳ３４においては、オフセット積算値ＯＦＳに第１オフセット値ＯＦ１を加算する処理を所定回数に亘って実行したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ３８に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３５に進む。

そして、ステップＳ３５においては、オフセット積算値ＯＦＳを所定回数により除算して得た値をオフセット補正値として設定する。
そして、ステップＳ３６においては、オフセット積算値ＯＦＳを初期化する。
そして、ステップＳ３７においては、オフセット検出の実行を禁止し、各オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ１，Ｆ＿Ｚ２のフラグ値にゼロを設定して、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ３８においては、第２オフセット検出許可フラグＦ＿Ｚ２のフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ３７に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３９に進む。

そして、ステップＳ３９においては、オフセット積算値ＯＦＳに第２オフセット値ＯＦ２を加算して得た値を、新たにオフセット積算値ＯＦＳとして設定する。
そして、ステップＳ４０においては、第２オフセット検出完了フラグＦ＿Ｅ２のフラグ値を初期化、つまりフラグ値にゼロを設定する。
そして、ステップＳ４１においては、オフセット積算値ＯＦＳに第２オフセット値ＯＦ２を加算する処理を所定回数に亘って実行したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ３７に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ３５に進む。

以下に、ＤＣリンク電流ＩＤＣをオフセット補正値により補正する処理について説明する。
先ず、例えば図１１に示すステップＳ４２においては、直流側電流センサ１４ｂから入力されるＤＣリンク電流ＩＤＣからオフセット補正値を減算して得た値を、新たにＤＣリンク電流ＩＤＣとして設定することにより、直流側電流センサ１４ｂから入力されるＤＣリンク電流ＩＤＣを補正し、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施形態による電動機の制御装置１０によれば、モータ１２の複数相間の相電圧の差である線間電圧の全てがゼロとなるゼロ電圧ベクトル出力状態において検出されたＤＣリンク電流ＩＤＣをオフセット値とすることにより、モータ１２の運転継モータ１２を起動して運転を継続している状態で温度変化等に応じてオフセット値が変動する場合であっても、オフセット値を精度良く検出することができる。これにより、オフセット値に応じて補正されたＤＣリンク電流ＩＤＣに基づいてモータ１２を適切に制御することができる。

なお、上述した実施の形態においては、例えばステップＳ２３に示すように、最大電圧相のハイ側（又はロー側）のスイッチング素子がオフ（又はオン）状態とされた時刻から所定時間が経過したか否かを判定すると共に、例えばステップＳ２８に示すように、最小電圧相のハイ側（又はロー側）のスイッチング素子がオン（又はオフ）状態とされた時刻から所定時間が経過したか否かを判定するとしたが、これに限定されず、例えば図１２に示す上述した実施の形態の変形例のように、例えば上述したステップＳ２３に代わりにステップＳ５１を実行し、例えば上述したステップＳ２８に代わりにステップＳ５２を実行してもよい。

例えばステップＳ５１では、最大電圧相（例えば、図８でのＵ相）のハイ側のスイッチング素子（例えば、図８でのハイ側Ｕ相トランジスタＵＨ）がオン状態とされた時刻（例えば、図８での時刻ｔ５）、あるいは、最大電圧相（例えば、図８でのＵ相）のロー側のスイッチング素子（例えば、図８でのロー側Ｕ相トランジスタＵＬ）がオフ状態とされた時刻（例えば、図８での時刻ｔ５）であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２４に進む。

また、ステップＳ５２においては、最小電圧相（例えば、図８でのＷ相）のハイ側のスイッチング素子（例えば、図８でのハイ側Ｗ相トランジスタＷＨ）がオフ状態とされた時刻（例えば、図８での時刻ｔ２）、あるいは、最小電圧相（例えば、図８でのＷ相）のロー側のスイッチング素子（例えば、図８でのロー側Ｗ相トランジスタＷＬ）がオン状態とされた時刻（例えば、図８での時刻ｔ２）であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２９に進む。

なお、上述した実施の形態においては、オフセット検出可否判定部３１を省略してもよく、この場合、オフセット検出部３３は、単に、ゼロ電圧ベクトル出力状態であると判定された場合に直流側電流センサ１４ｂから入力されるＤＣリンク電流ＩＤＣを、直流側電流センサ１４ｂの検出値に対するオフセット値として設定する。

なお、上述した実施の形態においては、ＰＷＭ信号生成部２４においてゲート信号に基づきデューティＤＵＴＹが算出されるとしたが、これに限定されず、デューティＤＵＴＹは、例えばゲート信号に応じてタイマ等により計測されてもよいし、例えば各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗおよび電圧センサ１３ａにより検出される電源電圧ＶＢおよびＰＷＭ周期に基づき算出されてもよい。

本発明の実施形態に係る電動機の制御装置の構成図である。 図１に示すＰＤＵのＰＷＭインバータの構成図である。 図２に示すＰＷＭインバータの各スイッチング状態Ｓ１〜Ｓ８を示す図である。 各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに対する単一の三角波からなるキャリア信号の１周期（キャリア周期ｆｃ）でのＰＷＭ信号および各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗおよびＤＣリンク電流ＩＤＣの変化の一例を示すグラフ図である。 図１に示すオフセット補正部の構成図である。 オフセット補正値の検出処理の実行可否を判定する処理を示すフローチャートである。 オフセット補正値の検出処理の実行可否を判定する処理を示すフローチャートである。 各相出力電圧＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに対する単一の三角波からなるキャリア信号の１周期（キャリア周期ｆｃ）でのＰＷＭ信号およびＤＣリンク電流ＩＤＣ（理論値および実際値）の変化の一例を示すグラフ図である。 オフセット補正値の検出処理を実行する処理を示すフローチャートである。 オフセット補正値を設定する処理を示すフローチャートである。 ＤＣリンク電流ＩＤＣをオフセット補正値により補正する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係るオフセット補正値の検出処理を実行する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 電動機の制御装置
１２ モータ
１４ ＰＷＭインバータ（インバータ）
１４ｂ 直流側電流センサ（電流検出手段）
３１ オフセット検出可否判定部（検出許可手段）
３３ オフセット検出部（オフセット誤差検出手段、継続時間算出手段）
３４ オフセット補正値演算部（オフセット誤差検出手段）
３５ オフセット値記憶部（記憶手段）
３６ 直流側電流補正部（直流側電流補正手段）
ステップＳ１３、ステップＳ１６ 所定時間設定手段

Claims (5)

1. パルス幅変調信号により複数相の電動機への通電を順次転流させるインバータと、該インバータの直流側電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出された前記直流側電流に基づいて前記インバータのスイッチング素子のオン／オフ状態を制御するスイッチング制御を実行する制御手段とを備える電動機の制御装置であって、
   前記電流検出手段により検出された前記直流側電流のオフセット誤差を検出するオフセット誤差検出手段と、該オフセット誤差検出手段により検出された前記オフセット誤差に応じて、前記電流検出手段により検出された前記直流側電流を補正する直流側電流補正手段とを備え、
   前記オフセット誤差検出手段は、前記電動機の複数相間の相電圧の差である線間電圧の全てがゼロとなるゼロ電圧ベクトル出力状態において前記電流検出手段により検出された前記直流側電流をオフセット値とし、該オフセット値に応じて前記オフセット誤差を検出し、
   前記オフセット誤差検出手段による前記オフセット誤差の検出を所定周期毎に許可する検出許可手段を備え、
   前記オフセット誤差検出手段は、前記ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間が所定時間以上であり、かつ、前記検出許可手段により前記オフセット誤差の検出が許可されている場合に、前記オフセット誤差を検出し、
   前記オフセット誤差検出手段は、前記ゼロ電圧ベクトル出力状態の継続時間が所定時間未満である場合、または、前記検出許可手段により前記オフセット誤差の検出が許可されていない場合に、前記オフセット誤差の検出を禁止し、
   前記所定時間を、前記電流検出手段による検出状態が所定の安定状態に到達するのに要する検出安定時間に基づき設定する所定時間設定手段を備えることを特徴とする電動機の制御装置。
2. 前記オフセット値を記憶する記憶手段を備え、
   前記オフセット誤差検出手段は、前記記憶手段に記憶された複数の前記オフセット値の所定数に対する平均値を前記オフセット誤差とすることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
3. 前記ゼロ電圧ベクトル出力状態の前記継続時間を、前記インバータの前記スイッチング素子のオン／オフ状態の比率であるデューティ値に基づき算出する継続時間算出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
4. 前記ゼロ電圧ベクトル出力状態の前記継続時間を、前記電動機の各前記複数相毎の出力電圧値と、前記インバータの直流側電圧と、パルス幅変調周期とに基づき算出する継続時間算出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
5. 前記直流側電流補正手段は、前記ゼロ電圧ベクトル出力状態以外の状態において前記電流検出手段により検出された前記直流側電流から前記オフセット誤差を減算することによって前記直流側電流を補正することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかひとつに記載の電動機の制御装置。

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