JP5134830B2 - モータ制御装置及びモータ制御方法 - Google Patents
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インバータ回路4の各相出力端子は、モータ7の図示しない各相巻線に接続されており、また、両者間の2相(例えば、U,V相)の信号線には電流センサ8a,8bが配置されている。モータ7は、例えば、誘導モータやブラシレスDCモータ,或いはIPM(Interior Permanent Magnet)モータなどである。
この場合、モータ7の負荷は、例えば電気自動車の駆動輪であり、駆動輪には外力が作用することが想定される。従って、位置センサレス駆動方式は不適であり、通常回転位置センサ9が必要とされる。
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、より信頼性が高い電流センサレス方式を実現することができるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することにある。
前記直流電源と前記駆動回路との間を接続する直流電源線の何れか一方に挿入される抵抗素子の端子電圧と前記制御信号とに基づいて、モータの巻線に流れる電流を検出する第1電流検出手段と、
前記回転位置センサより得られる回転速度信号と、前記モータの定数とに基づいて、前記モータの巻線に流れる電流を検出する第2電流検出手段と、
前記第1,第2電流検出手段による検出結果の何れか一方を選択する選択手段とを備え、
外部より与えられる電流指令と前記選択手段により選択された検出結果とに基づいて、前記モータをベクトル制御し、
前記第1電流検出手段は、前記制御信号の遷移状態に基づいて、自身の検出結果について有効性を判定する判定手段を備え、
前記選択手段は、前記判定結果が有効である場合は前記第1電流検出手段による検出結果を選択し、前記判定結果が無効である場合は前記第2電流検出手段による検出結果を選択し、
前記第2電流検出手段は、前記判定手段の判定結果が有効である場合、前記第1電流検出手段による検出結果に基づき自身が保持しているモータ定数を補正する補正手段を備えることを特徴とする。
そして、補正手段は、判定手段の判定結果が有効である場合、第1電流検出手段による検出結果に基づき自身が保持しているモータ定数を補正するので、予め保持しているモータ定数に対して、実際の定数が温度や電流値の影響を受けて変動する場合でも、より正確な検出結果を得ることができる。
また、第1電流検出部21は、内部に判定部(判定手段)26を備えている。判定部26は、上記PWM信号の出力パターン(モード)を監視することで、自身が検出している電流Iu,Iv,Iwが有効であるか否かを判定し、判定信号Sjを第2電流検出部22並びに電流選択部23に出力する。
そして、電流選択部23は、第1電流検出部21より与えられる判定信号Sjに応じて、同検出部21より出力される電流Id1,Iq1と、第2電流検出部22より出力される電流Id2,Iq2との何れか一方を選択し、電流Id,Iqとして減算器16a,16b並びに電流選択部23に出力する。
異常検出部24には、電流選択部23と同様に、判定信号Sj,電流Id1,Iq1,Id2,Iq2が与えられている。そして、異常検出部24は、判定信号Sjが電流Id1,Iq1が有効であることを示す場合、電流Id1,Iq1と電流Id2,Iq2とを比較することで異常判定を行い、異常を検出すると異常信号Seを外部に出力する。
そして、PWM制御の1周期は、通常3つのモードによって構成される。例えば、モード(0,1,3)と遷移する場合は、モード(1)、(3)で検出電流Iu,−Iwを得て、残りの1相の電流Ivは、(Iv=−Iu−Iw)より求める。
続いて、第1電流検出部21の判定部26は、検出電流Id1,Iq1の有効性を判定して判定信号Sjを出力し、電流選択部23は、判定信号Sjを参照して第1,第2電流検出部21,22の何れかが出力した電流を選択する(ステップS5〜S7)。
R=R+(Rh−R)/n …(6)
K=K+(Kh−K)/n …(7)
ここで、nは自然数であり、nを2以上に設定して補正率を調整しても良い。これにより、温度や電流値などの変動要因に影響され易い巻線抵抗値Rと誘起電圧定数Kとを補正する。
即ち、第1,第2電流検出部21,22の検出結果が多少異なるとしても、何れか一方が急激に増加或いは減少したような場合は(例えば、何れか一方の値の5%〜10%を超えるような場合)、モータ7の減磁や巻線の短絡、回転位置センサ8の不具合等の異常が発生していると推定される。従って、異常信号Seを出力して制御系に異常対応処理を行わせたり、或いは作業者に異常を報知するための表示や音声を出力させる。
具体的には、第1電流検出部21に、各相PWM信号の遷移状態に基づき自身の検出結果について有効性を判定する判定部26を備え、電流選択部23は、判定結果が有効であれば第1電流検出部21による検出結果を選択し、判定結果が無効であれば第2電流検出部22による検出結果を選択するようにした。
そして、第2電流検出部22の補正部27は、判定部26の判定結果が有効である場合、第1電流検出部21による検出結果に基づき自身が保持しているモータ定数を補正するので、予め保持しているモータ定数に対して、実際の定数が温度や電流値の影響を受けて変動する場合でも、より正確な検出結果を得ることができる。
加えて、異常検出部24は、第1,第2電流検出部21,22による検出結果の差に基づいて異常を検出するので、2つの電流検出部21,22を利用して異常検出を行なうことができる。
抵抗素子6は、電源線3a側に挿入しても良い。
異常判定部24は、必要に応じて配置すれば良い。
車両駆動用のモータに限ることなく、例えば、エアコン室外機のファンを駆動するモータに適用しても良い。
Claims (8)
- モータに取付けられた回転位置センサより得られるセンサ信号に基づき、直流電源に接続される駆動回路を構成する複数のスイッチング素子にスイッチング制御信号を出力するモータ制御装置において、
前記直流電源と前記駆動回路との間を接続する直流電源線の何れか一方に挿入される抵抗素子の端子電圧と前記制御信号とに基づいて、モータの巻線に流れる電流を検出する第1電流検出手段と、
前記回転位置センサより得られる回転速度信号と、前記モータの定数とに基づいて、前記モータの巻線に流れる電流を検出する第2電流検出手段と、
前記第1,第2電流検出手段による検出結果の何れか一方を選択する選択手段とを備え、
外部より与えられる電流指令と前記選択手段により選択された検出結果とに基づいて、前記モータをベクトル制御し、
前記第1電流検出手段は、前記制御信号の遷移状態に基づいて、自身の検出結果について有効性を判定する判定手段を備え、
前記選択手段は、前記判定結果が有効である場合は前記第1電流検出手段による検出結果を選択し、前記判定結果が無効である場合は前記第2電流検出手段による検出結果を選択し、
前記第2電流検出手段は、前記判定手段の判定結果が有効である場合、前記第1電流検出手段による検出結果に基づき自身が保持しているモータ定数を補正する補正手段を備えることを特徴とするモータ制御装置。 - 前記補正手段は、前記モータ定数を、巻線抵抗R,インダクタンスL,誘起電圧定数Kとし、前記巻線抵抗Rの補正値をRh,前記誘起電圧定数Kの補正値をKhすると、これらを次式
Rh=(Vd+ωIq)/Id
Kh=(Vq−ωLId−RhIq)/ω
で求め(但し、Vd及びVqはd軸及びq軸電圧,Id及びIqは前記第1電流検出手段により検出された電流に基づいて得られるd軸,q軸電流,ωは前記モータの回転速度)、前記巻線抵抗R,前記誘起電圧定数Kの補正を次式
R=R+(Rh−R)/n
K=K+(Kh−K)/n
(但し、nは自然数)によって行うことを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。 - 前記判定手段は、前記複数のスイッチング素子に対する制御信号の出力パターンが所定時間に亘って変化しなかった場合に、自身の検出結果を無効と判定することを特徴とする請求項1又は2記載のモータ制御装置。
- 前記第1,第2電流検出手段による検出結果の差に基づいて、異常を検出する異常検出手段を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のモータ制御装置。
- モータに取付けられた回転位置センサより得られるセンサ信号に基づき、直流電源に接続される駆動回路を構成する複数のスイッチング素子にスイッチング制御信号を出力するモータ制御方法において、
第1電流検出手段が、前記直流電源と前記駆動回路との間を接続する直流電源線の何れか一方に挿入される抵抗素子の端子電圧と前記制御信号とに基づいて、モータの巻線に流れる電流を検出し、
第2電流検出手段が、前記回転位置センサより得られる回転速度信号と、前記モータの定数とに基づいて、前記モータの巻線に流れる電流を検出し、
前記2つの電流検出結果の何れか一方を選択し、その選択した検出結果と外部より与えられる電流指令とに基づいて、前記モータをベクトル制御する際に、
前記第1電流検出手段は、前記制御信号の遷移状態に基づいて、自身の検出結果について有効性を判定し、
前記判定結果が有効である場合は前記第1電流検出手段による検出結果を選択し、前記判定結果が無効である場合は前記第2電流検出手段による検出結果を選択し、
前記第2電流検出手段は、前記判定結果が有効である場合、前記第1電流検出手段による検出結果に基づき自身が保持しているモータ定数を補正することを特徴とするモータ制御方法。 - 前記モータ定数を、巻線抵抗R,インダクタンスL,誘起電圧定数Kとし、前記巻線抵抗Rの補正値をRh,前記誘起電圧定数Kの補正値をKhすると、これらを次式
Rh=(Vd+ωIq)/Id
Kh=(Vq−ωLId−RhIq)/ω
で求め(但し、Vd及びVqはd軸及びq軸電圧,Id及びIqは前記第1電流検出手段が検出した電流に基づいて得られるd軸,q軸電流,ωは前記モータの回転速度)、前記巻線抵抗R,前記誘起電圧定数Kの補正を次式
R=R+(Rh−R)/n
K=K+(Kh−K)/n
(但し、nは自然数)によって行うことを特徴とする請求項5記載のモータ制御方法。 - 前記第1電流検出手段は、前記複数のスイッチング素子に対する制御信号の出力パターンが所定時間に亘って変化しなかった場合に、自身の検出結果を無効と判定することを特徴とする請求項5又は6記載のモータ制御方法。
- 前記第1,第2電流検出手段による検出結果の差に基づいて、異常を検出することを特徴とする請求項5ないし7の何れかに記載のモータ制御方法。
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JP2007047303A JP5134830B2 (ja) | 2007-02-27 | 2007-02-27 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
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