JP5549553B2 - 回転機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、多相回転機の回転角を検出する回転角検出手段と、前記回転機に流れる電流を検出する電流検出手段とを備える電力変換システムに適用され、前記回転角の検出値に基づき前記回転機に流れる電流を制御する制御手段を備える回転機の制御装置に関する。

この種の制御装置としては、下記特許文献１に見られるように、多相同期モータの回転角の検出値に含まれる誤差を除去すべく、回転角の検出値を補正する技術が知られている。この技術は、モータの１回転周期と同じ周期の正弦波状の誤差が通常、回転角の検出値に含まれるため、この誤差を除去するためのものである。詳しくは、モータの回転角の検出値が０°となってから３６０°となるまでの期間を規定期間として、この期間に相当する時間に基づき回転角の変化速度を算出し、算出された変化速度から回転角の予測値を算出する。そして算出された予測値と、回転角の検出値との差に基づき、回転角の検出値を補正する。これにより、回転角の検出値に含まれる誤差を除去することができ、実際の回転角の把握精度の向上を図っている。なお、回転角の検出値の補正に関する技術としては、例えば下記特許文献２に開示されているものもある。

特開２００４−２４２３７０号公報 特開２００２−３５４８７６号公報

ところで、回転角の検出値に含まれる誤差の態様によっては、上記技術を用いて回転角の検出値を補正する場合であっても、回転機の実際の回転角を適切に把握することができなくなるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転機の実際の回転角を適切に把握することのできる回転機の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、多相回転機の回転角を検出する回転角検出手段と、前記回転機に流れる電流を検出する電流検出手段とを備える電力変換システムに適用され、前記回転角の検出値に基づき前記回転機に流れる電流を制御する制御手段を備える回転機の制御装置において、前記回転機の回転速度が一定となる状況下において、前記回転角の検出値が規定値となってから前記回転機の１回転周期の整数倍の期間が経過するまでの期間である誤差算出期間の開始及び終了タイミングのそれぞれの前記回転角の検出値を結ぶことによって時間軸上に描かれる直線と、前記誤差算出期間における前記回転角の検出値との都度の差を算出する逐次誤差算出手段と、前記回転機の回転速度が一定となる状況下において、前記回転角又は前記回転機に流れる電流について、その検出値と、基準となる値との差に基づき、前記回転角の検出値に含まれる誤差の平均値を算出する処理を行う平均誤差算出手段と、前記逐次誤差算出手段によって算出された都度の差を前記平均誤差算出手段によって算出された平均値に基づき補正することで、前記回転角の検出値の都度の補正値を算出する補正値算出手段と、前記算出された補正値に基づき、前記回転角の検出値を補正する補正手段とを備え、前記制御手段は、前記補正された前記回転角の検出値に基づき、前記回転機に流れる電流を制御することを特徴とする。

回転角の検出値には、回転機の１回転周期の「１／正の整数」の周期を有する正弦波状の誤差や、回転角の検出値が回転角の真値に対して所定角ずれるような誤差であるオフセット誤差が含まれることがある。ここで回転機の回転速度が一定となる状況下における上記誤差算出期間の開始及び終了タイミングのそれぞれの回転角の検出値を結ぶことによって時間軸上に描かれる直線と、誤差算出期間における回転角の検出値との都度の差によれば、回転角の検出値に含まれる誤差の推移の傾向を把握することができる。一方、回転角の検出値とその基準となる値との差や、回転角の検出値に基づき制御される回転機の電流値の検出値とその基準となる値との差によれば、誤差の平均的な傾向を把握することができる。

これらの点に鑑み、上記発明では、上記逐次誤差算出手段によって算出された都度の差を上記平均誤差算出手段によって算出された平均値に基づき補正することで、回転角の検出値の都度の補正値を算出し、算出された補正値に基づき回転角の検出値を補正する。これにより、回転機の実際の回転角を適切に把握することができ、ひいては補正された回転角の検出値に基づき回転機に流れる電流を適切に制御することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記平均誤差算出手段は、前記平均値を算出する処理として、前記逐次誤差算出手段によって算出される前記誤差算出期間における前記都度の差についての平均値を算出する処理を行うことを特徴とする。

回転角の検出値に上記正弦波状の誤差が含まれる場合、上記誤差算出期間の開始及び終了タイミングのそれぞれの回転角の検出値を結ぶことによって時間軸上に描かれる直線と、誤差算出期間における回転角の検出値との都度の差がその平均値となるタイミングにおける回転角の検出値は、回転角の真値と一致することとなる。この点に鑑み、上記発明では、誤差算出期間における上記都度の差についての平均値によってこの期間における上記都度の差を補正することで補正値を算出する。これにより、回転角の検出値に含まれる上記正弦波状の誤差を適切に除去するための補正値を算出することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記平均誤差算出手段は、前記平均値を算出する処理として、前記回転機のｑ軸上の電流を０とすべく前記制御手段によって前記回転機に電圧を印加する制御を行った際に、前記逐次誤差算出手段によって算出された都度の差が除去された前記回転角の検出値と、前記電流の検出値とから算出されるｑ軸上の電流と０との差に基づき、前記平均値を算出する処理を行うことを特徴とする。

回転角の検出値に誤差が含まれていない場合、回転機のｑ軸上の電流を０とすべく制御手段によって回転機に電圧を印加する制御を行った際に、制御手段によって回転機に出力される電圧ベクトルと、ｑ軸上に発生する逆起電圧とから定まる回転機に印加される電圧ベクトルによって、回転機に流れる電流ベクトルのｑ軸成分に対してｄ軸成分が支配的になる。

一方、回転角の検出値に上記オフセット誤差が含まれる場合、制御手段によって回転機に出力される電圧ベクトルがｑ軸上から大きくずれることに起因して、上記出力される電圧ベクトルと、上記逆起電圧とから定まる回転機に印加される電圧ベクトルによって、回転機に流れる電流ベクトルのｑ軸成分の割合が増大する。このため、ｑ軸上の電流を０とすべく回転機に電圧を印加する制御を行った際のｑ軸上の電流と０との差は、オフセット誤差を把握するための情報となる。

この点に鑑み、上記発明では、上記逐次誤差算出手段によって算出された都度の差が除去された回転角の検出値と、回転機に流れる電流の検出値とに基づきｑ軸上の電流を算出し、算出されたｑ軸上の電流と０との差に基づき補正値を算出するために用いる上記平均値を算出する。これにより、回転角の検出値に含まれるオフセット誤差を適切に除去するための補正値を算出することができる。

請求項４記載の発明は、多相回転機の回転角を検出する回転角検出手段と、前記回転機に流れる電流を検出する電流検出手段とを備える電力変換システムに適用され、前記回転角の検出値に基づき前記回転機に流れる電流を制御する制御手段を備える回転機の制御装置において、前記回転機の回転速度が一定となる状況下において、前記回転機のｑ軸上の電流を０とすべく前記制御手段によって前記回転機に電圧を印加する制御を行った際に、前記回転角の検出値と、前記電流の検出値とから算出されるｑ軸上の電流と０との差に基づき、前記回転角の検出値に含まれる誤差の平均値を算出する平均誤差算出手段と、前記平均誤差算出手段によって算出された平均値に基づき、前記回転角の検出値の都度の補正値を算出する補正値算出手段と、前記算出された補正値に基づき、前記回転角の検出値を補正する補正手段とを備え、前記制御手段は、前記補正された前記回転角の検出値に基づき、前記回転機に流れる電流を制御することを特徴とする。

回転角の検出値に誤差が含まれていない場合、回転機の回転速度が一定となる状況下において回転機のｑ軸上の電流を０とすべく制御手段によって回転機に電圧を印加する制御を行った際に、制御手段によって回転機に出力される電圧ベクトルと、ｑ軸上に発生する逆起電圧とから定まる回転機に印加される電圧ベクトルによって、回転機に流れる電流ベクトルのｑ軸成分に対してｄ軸成分が支配的になる。

一方、回転角の検出値が回転角の真値に対して所定角ずれるような誤差であるオフセット誤差が回転角の検出値に含まれることがある。この場合、制御手段によって回転機に出力される電圧ベクトルがｑ軸上から大きくずれることに起因して、上記出力される電圧ベクトルと、上記逆起電圧とから定まる回転機に印加される電圧ベクトルによって、回転機に流れる電流ベクトルのｑ軸成分の割合が増大する。このため、ｑ軸上の電流を０とすべく回転機に電圧を印加する制御を行った際のｑ軸上の電流と０との差は、オフセット誤差を把握するための情報となる。

この点に鑑み、上記発明では、回転角の検出値と電流の検出値とから算出されるｑ軸上の電流と、０との差に基づき、回転角の検出値に含まれる誤差の平均値を算出する。そして算出された平均値に基づき、オフセット誤差を補正するための上記補正値を算出する。これにより、回転機の実際の回転角を適切に把握することができ、ひいては補正された回転角の検出値に基づき回転機に流れる電流を適切に制御することができる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる誤差補正処理の概要を示す図。 同実施形態にかかる誤差補正処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる誤差補正処理の一例を示す図。 同実施形態にかかる誤差補正処理の一例を示す図。 第２の実施形態にかかる回転角の検出値に含まれる誤差を示す図。 同実施形態にかかる誤差補正処理の概要を示す図。 同実施形態にかかるスイッチング素子の操作信号の生成処理を示すブロック図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる制御装置を車載主機として少なくとも回転機が搭載された車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる回転機の制御システムの全体構成を示す。

図示されるモータジェネレータ１０は、３相回転機である。本実施形態では、モータジェネレータ１０として、永久磁石同期モータ（例えば埋め込み磁石同期モータ）を想定している。

モータジェネレータ１０には、これが有するロータの電気的な回転角（電気角）を検出するための回転角センサ（レゾルバ１２）が設けられている。詳しくは、レゾルバ１２は、モータジェネレータ１０のロータと機械的に連結されたロータ部と、複数のコイル巻線を内蔵したステータ部とを備えて構成されており、モータジェネレータ１０のロータの回転角に応じてｓｉｎ及びｃｏｓの電気信号（レゾルバ信号）を出力するように構成されている。

モータジェネレータ１０は、システムメインリレー１４及びインバータＩＶ等を介して高電圧バッテリ１６に接続されている。インバータＩＶは、パワー素子としての高電位側のスイッチング素子Ｓｊｐ（ｊ＝ｕ，ｖ，ｗ）及び低電位側のスイッチング素子Ｓｊｎの直列接続体が３つ並列接続されて構成されている。そして、これら高電位側のスイッチング素子Ｓｊｐ及び低電位側のスイッチング素子Ｓｊｎの接続点が、モータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。

これら高電位側のスイッチング素子Ｓｊｐ及び低電位側のスイッチング素子Ｓｊｎは、いずれも電圧制御形のスイッチング素子である絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）にて構成されている。なお、上記高電位側のスイッチング素子Ｓｊｐ及び低電位側のスイッチング素子Ｓｊｎのそれぞれの入出力端子間（コレクタ及びエミッタ間）には、高電位側のフリーホイールダイオードＦＤｐ及び低電位側のフリーホイールダイオードＦＤｎのカソード及びアノードが接続されている。

上記制御システムには、レゾルバ１２の他に、モータジェネレータ１０のＶ，Ｗ相を流れる電流ｉｖ，ｉｗを検出する電流センサ１８，２０及びインバータＩＶの入力電圧を検出する電圧センサ２２が備えられている。

上記各種センサの検出値は、図示しないインターフェースを介して低圧システムを構成する制御装置２４に取り込まれる。制御装置２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等からなるマイコン２４ａと、レゾルバデジタルコンバータ（以下、Ｒ／Ｄコンバータ２４ｂ）とを備えて構成されており、制御対象としてのモータジェネレータ１０の制御量を制御すべく、上記インバータＩＶを操作する。詳しくは、制御装置２４は、モータジェネレータ１０の生成トルクを指令トルクに制御すべく、上記各種センサの検出値等に基づく周知の正弦波ＰＷＭ制御や矩形波制御等によって、インバータＩＶのＵ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれについての高電位側のスイッチング素子Ｓｊｐを操作する操作信号ｇｊｐと、低電位側のスイッチング素子Ｓｊｎを操作する操作信号ｇｊｎとを生成する。なお、制御装置２４は、電流センサ１８，２０の検出値に基づき、Ｕ相を流れる電流ｉｕの算出処理を行っている。また、高電位側のスイッチング素子Ｓｊｐについての操作信号ｇｊｐと、低電位側のスイッチング素子Ｓｊｎについての操作信号ｇｊｎとは、交互にオン操作指令となる相補信号である。

上記Ｒ／Ｄコンバータ２４ｂは、アナログ信号としての上記レゾルバ信号をデジタル信号に変換してロータの回転角を検出する機能を有している。また、Ｒ／Ｄコンバータ２４ｂは、回転角の検出値θが規定値（例えば０°）に到達したタイミングを外部に知得させるべく、回転角信号とは別に、回転角の検出値θが規定値に到達するごとにパルス状の信号であるノースマーカ信号（ＮＭ信号）を出力する機能も有している。なお、ＮＭ信号の出力周期は、モータジェネレータ１０の１回転周期（３６０°）と同じ周期となる。

ところで、レゾルバ１２による回転角の検出値θには、誤差が含まれている。詳しくは、モータジェネレータ１０の１回転周期の「１／Ｎ」（Ｎ：正の整数）の周期を有する正弦波状の誤差が含まれている。この誤差は、以下の要因で回転角の検出値θに含まれる。つまり、モータジェネレータ１０へのレゾルバ１２のロータ部の取付精度に起因して上記ロータ部の回転中心軸線がモータジェネレータ１０のロータの回転中心軸線からずれたり、Ｒ／Ｄコンバータ２４ｂ等のレゾルバ信号が制御装置２４において処理されることに起因するレゾルバ信号の位相遅れが発生したりすることで、上記正弦波状の誤差が重畳される。そして回転角の検出値θに上記誤差が含まれる場合には、回転角の把握精度が低下し、ひいてはモータジェネレータ１０の生成トルクが変動する等、モータジェネレータ１０のトルク制御性が低下するおそれがある。

こうした問題を解決すべく、本実施形態では、回転角の検出値θの補正値を算出し、算出された補正値に基づき回転角の検出値θを補正する誤差補正処理を行うことで、回転角の検出値θから誤差を除去する。これにより、モータジェネレータ１０の回転角の把握精度の向上させ、トルク制御性の低下の抑制を図る。

図２に、本実施形態にかかる誤差補正処理について説明する。詳しくは、図２（ａ）に、回転角の検出値θ等の推移を示し、図２（ｂ）に、ＮＭ信号の出力状態の推移を示し、図２（ｃ）に、回転角の検出値θと後述する基準線Ｌｓとの都度の差Δの推移を示し、図２（ｄ）に、補正後の回転角の検出値θ（補正後回転角）の推移を示す。なお、本発明者らによって、モータジェネレータ１０の１回転周期及び半回転周期を有する誤差の発生が顕著であることが見出されているが、図２（ａ）には、回転角の検出値θとして、モータジェネレータ１０の１回転周期と同じ周期を有する正弦波状の誤差を含むものを例示している。

図示される例では、モータジェネレータ１０の回転速度（モータ回転速度ω）が一定となる状況下における各推移を示している。これは、回転角の検出値θに含まれる正弦波状の誤差を適切に把握し、後述する基準検出値θｓの把握精度を向上させて補正値の算出精度を向上させるためである。

図２（ａ）に実線にて示すように、まず、回転角の検出値θが規定値「０°」となるタイミング（時刻ｔ２）から上記正弦波状の誤差の１周期が経過するタイミング（時刻ｔ５）までの期間（図２（ｂ）に示すＮＭ信号の出力周期と同じ長さの期間）である誤差算出期間の開始タイミング時刻ｔ２における回転角の検出値「０°」と、誤差算出期間の終了タイミング時刻ｔ５における回転角の検出値「３６０°」とを結ぶことによって時間軸上に描かれる直線である基準線Ｌｓ（図中二点鎖線）を算出する。

次に、基準線Ｌｓと、誤差算出期間における回転角の検出値との都度の差Δを算出する。そして、図２（ｃ）に示すように、算出された都度の差Δに基づき、誤差算出期間における上記差Δの平均値ΔＡＶＥを算出する。そして、図２（ａ）に示すように、上記差Δが平均値ΔＡＶＥとなるタイミング時刻ｔ３における回転角の検出値（基準検出値θｓ）を基準として、回転角の検出値θの補正値Δθを算出する。これは、基準検出値θｓと回転角の真値（図中破線）とが一致し、基準線Ｌｓが基準検出値θｓを通るように基準線Ｌｓを平行移動させると、基準線Ｌｓと回転角の真値とが一致することに鑑みたものである。ここで補正値Δθの算出手法について詳述すると具体的には、上記都度の差Δから平均値ΔＡＶＥを減算した値を補正値Δθとして算出する。なお、算出された補正値Δθを回転角の検出値θと関連付けて記憶手段（例えばマイコン２４ａのメモリ）に記憶させる。

そして、補正値Δθに基づく回転角の検出値θの補正手法について詳述すると、具体的には、回転角の検出値θに対応する補正値Δθをメモリから読み出し、読み出された補正値Δθを回転角の検出値θに加えることで、回転角の検出値θを都度補正する。すなわち、図２（ｄ）に示す補正後回転角は、図２（ａ）に破線にて示される回転角の真値（時刻ｔ１〜ｔ４）と一致することとなる。

図３に、本実施形態にかかる誤差補正処理の手順を示す。この処理は、マイコン２４ａによって、例えば所定周期で実行される。

この一連の処理では、ステップＳ１０においてモータ回転速度ωを算出する。ここでモータ回転速度ωは、例えばＮＭ信号の出力周期に基づき算出すればよい。

続くステップＳ１２では、モータ回転速度ωが一定であるか否かを判断する。この処理は、上述したように、補正値Δθの算出精度を向上させるためである。

ステップＳ１２においてモータ回転速度ωが一定であると判断された場合には、ステップＳ１４に進み、上記ステップＳ１２において肯定判断されてから最初の誤差算出期間における回転角の都度の検出値θを取得してメモリに記憶させる。

続くステップＳ１６では、記憶された都度の検出値θに基づき、誤差算出期間における上記平均値ΔＡＶＥを算出する。ここで基準線Ｌｓは、誤差算出期間の開始及び終了タイミングにおける回転角の検出値θと、誤差算出期間とに基づき算出すればよい。

続くステップＳ１８では、上記平均値ΔＡＶＥ等に基づき、補正値Δθを算出し、算出された補正値Δθを回転角の検出値θと関連付けてメモリに記憶させる学習更新処理を行う。

なお、上記ステップＳ１２において否定判断された場合や、ステップＳ１８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

ちなみに、モータ回転速度ωが変化する場合、回転角の検出値θに含まれる誤差の態様が変化し得るため、変化後のモータ回転速度ωについて補正値Δθを学習することが要求される。ただし、モータ回転速度ωの変化率が所定値（数％）以下であると判断された場合、変化前のモータ回転速度ωにおいて学習された補正値Δθに基づき、回転角の検出値θを補正してもよい。これは、上記変化率が小さい場合、回転角の検出値θの補正精度を極力維持することが可能であることに鑑み、回転角の検出値θの補正頻度を向上させるためのものである。

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態にかかる誤差補正処理の技術的意義を説明する。詳しくは、図４（ａ）〜図４（ｄ）及び図５（ａ）〜図５（ｄ）は、先の図２（ａ）〜図２（ｄ）に対応している。

まず、図４を用いて、ＮＭ信号の出力タイミングにおける回転角の検出値θと回転角の真値とが一致するような正弦波状の誤差が回転角の検出値θに含まれる場合の上記処理について説明する。

図示される例では、ＮＭ信号の出力タイミングにおける回転角の検出値に誤差が含まれていないため、基準線Ｌｓと回転角の真値とが一致し、誤差算出期間（時刻ｔ１〜ｔ２）における回転角の検出値θと基準線Ｌｓとの都度の差Δと、補正値Δθとが一致することとなる。こうした状況において、誤差補正処理によれば、図４（ｄ）に示すように、補正後回転角と回転角の真値とを一致させることができる。

ここで、特開２００４−２４２３７０号公報に記載される技術（以下、従来技術）を用いる場合であっても、回転角の検出値θに含まれる誤差を除去するための補正値Δθを算出することができる。詳しくは、従来技術では、まず、回転角の検出値θが０°から３６０°となるまでの期間を規定期間として、この期間における回転角の検出値の変化速度に基づき回転角の予測値（図４（ａ）の基準線Ｌｓに相当）を算出する。そして算出された予測値と、回転角の検出値θとの差に基づき回転角の検出値θの増減補正を行っている。

しかしながら、従来技術では、先の図２に示すように、ＮＭ信号の出力タイミングにおける回転角の検出値θに誤差が含まれる場合、回転角の検出値θの補正精度が低下する。詳しくは、図５（ｄ）に示すように、上記都度の差Δに基づく補正手法では、補正後回転角（図中実線）に、回転角の検出値θが回転角の真値に対して所定角ずれるような誤差（オフセット誤差）が含まれることとなる。この場合、回転角の真値まわりに重畳する誤差の変動分を除去することはできるものの、モータジェネレータ１０の実際の生成トルクが指令トルクからずれるおそれがある。

このように、本実施形態では、基準検出値θｓを基準とした誤差補正処理を行うことで、モータジェネレータ１０の実際の回転角を適切に把握することができ、ひいてはモータジェネレータ１０のトルク制御を適切に行うことができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）上記平均値ΔＡＶＥに基づき算出された基準検出値θｓを基準として、補正値Δθを算出し、算出された補正値Δθに基づき回転角の検出値θを補正する誤差補正処理を行った。これにより、ＮＭ信号の出力タイミングにおける回転角の検出値θに誤差が含まれる場合であっても、モータジェネレータ１０の実際の回転角を適切に把握することができ、ひいてはモータジェネレータ１０のトルク制御を適切に行うことができる。

更に、上記誤差補正処理によれば、例えば製品出荷後の所定の状況において自動的に補正値Δθを算出することができ、製品の製造工程において、レゾルバ１２のロータ部の取付誤差等に起因して生じる回転角の検出値θのずれの調節工程を省略することができ、ひいては製品の製造に要するコストの増大を抑制することも期待できる。

（２）モータ回転速度ωの変化率が所定値以下であると判断された場合、変化前のモータ回転速度ωにおいて学習された補正値Δθに基づき、回転角の検出値θを補正した。これにより、回転角の検出値θの補正頻度を向上させることができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態では、回転角の検出値θに正弦波状の誤差が含まれる状況を想定したが、実際には、回転角の検出値θには、モータジェネレータ１０へのレゾルバ１２のロータ部の取付精度等に起因して、正弦波状の誤差に加えてオフセット誤差βが含まれることがある。詳しくは、図６に示すように、オフセット誤差β及び正弦波状の誤差が含まれる場合の回転角の検出値θは、回転角の真値（図中破線）に対して所定角ずれた値（図中一点鎖線）まわりに正弦波状の誤差が重畳されるものとなる。

こうしたオフセット誤差を除去するための本実施形態にかかる誤差補正処理は次のものである。すなわち、モータジェネレータ１０の回転２相座標系のｑ軸上の電流を０とするためのｄ軸上及びｑ軸上の指令電圧を設定し、これら指令電圧に従ってモータジェネレータ１０の各相に電圧を印加する制御を行った際に検出されるｑ軸上の電流と０との差に基づき、回転角の検出値を補正するためのオフセット補正値Δθｏｆｔを算出する。以下、図７及び図８を用いて、本実施形態にかかる誤差補正処理について詳述する。

まず、図７に、本実施形態にかかる誤差補正手法を示す。

回転角の検出値θにオフセット誤差βが含まれていない状況において、ｑ軸上の電流を０とするためのｄ軸上及びｑ軸上の指令電圧に従ってモータジェネレータ１０の各相にインバータＩＶの出力電圧を印加する場合、インバータＩＶの出力電圧ベクトルＶｏｕｔと、ｑ軸上に発生する逆起電圧Ｖωとによって定まるモータジェネレータ１０に印加される電圧ベクトル（ＭＧ電圧ベクトルＶ）のｑ軸成分が支配的となり、モータジェネレータ１０に流れる電流ベクトルＩのｄ軸成分が支配的になる。

これに対し、回転角の検出値θにオフセット誤差βが含まれている状況においては、図７に示すように、インバータＩＶの出力電圧ベクトルＶｏｕｔが真のｑ軸上から大きくずれることとなる。このため、インバータＩＶの出力電圧ベクトルＶｏｕｔと、逆起電圧Ｖωとによって定まるＭＧ電圧ベクトルＶによって、上記電流ベクトルＩのずれたｑ軸成分の割合が増大する。詳しくは、オフセット誤差βが大きくなるほど、ずれたｑ軸上の電流ｉｑと０との差が大きくなる。このため、ずれたｑ軸上の電流ｉｑと０との差はオフセット誤差βを把握するための情報となる。この点に鑑み、上記電流ｉｑと０との差に基づきオフセット補正値Δθｏｆｔを算出することが可能となる。

ちなみに、本実施形態におけるオフセット補正値Δθｏｆｔの算出は、モータ回転速度ωが所定速度以上である状況において行われることが望ましい。これは、ずれたｑ軸上の電流を増大させてオフセット誤差βを把握しやすくし、オフセット補正値Δθｏｆｔの算出精度を向上させるためである。つまり、モータ回転速度ωが高いほど、真のｑ軸上に発生する逆起電圧Ｖωが高くなることで、ＭＧ電圧ベクトルの抵抗成分が他の成分に対して相対的に小さくなる。このことに起因して、ＭＧ電圧ベクトルＶとモータジェネレータ１０に流れる電流ベクトルＩとのなす角が９０°となるような方向に向かい、上記電流ベクトルＩとずれたｑ軸とのなす角（図中、上記電流ベクトルＩとずれたｑ軸とのなす角を「α＋β」で表示）が大きくなることで、上記電流ベクトルＩのずれたｑ軸成分ｉｑが増大する。

また、オフセット補正値Δθｏｆｔの算出は、モータ回転速度ωが一定である状況下において行われることが望ましい。これは、モータ回転速度ωの変動に起因するずれたｑ軸上の電流ｉｑの変動を抑制し、オフセット補正値Δθｏｆｔの算出精度を向上させるためである。

更に本実施形態では、オフセット補正値Δθｏｆｔによる補正対象を、上記第１の実施形態にかかる誤差補正手法によって回転角の検出値θに含まれる正弦波状の誤差が除去された補正後回転角「θ＋Δθ」とする。これは、回転角の検出値θに正弦波状の誤差が含まれることで、ずれたｑ軸上の電流ｉｑに基づきオフセット誤差βを適切に把握することができなくなる事態を回避するためである。

図８に、本実施形態にかかる誤差補正処理及びこの処理に用いるスイッチング素子Ｓｊｋ（ｊ＝ｕ，ｖ，ｗ、ｋ＝ｐ，ｎ）の操作信号ｇｊｋの生成に関する処理のブロック図を示す。なお、本実施形態にかかる誤差補正処理は、正弦波ＰＷＭ制御等の通常制御時とは異なる状況において行われる。具体的には例えば、モータ回転速度ωが所定速度以上になるとの条件を含む所定の実行条件が成立すると判断された場合に行われる。

指令電流設定部Ｂ１は、回転２相座標系の電流の指令値であるｄ軸上の指令電流ｉｄｒを０以外の固定値に設定し、ｑ軸上の指令電流ｉｑｒを０に設定する。

指令電圧設定部Ｂ２は、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒに基づき、ｄ軸上の指令電圧ｖｄｒと、ｑ軸上の指令電圧ｖｑｒとを設定する。

３相変換部Ｂ３は、上記補正後回転角に基づき、回転２相座標系の指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを、モータジェネレータ１０の３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒに変換する。

操作信号生成部Ｂ４は、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒを実現するための操作信号ｇｊｋを生成する。

２相変換部Ｂ５は、上記補正後回転角に基づき、モータジェネレータ１０の各相を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、ｄ軸上の電流ｉｄとｑ軸上の電流ｉｑとに変換する。

比較部Ｂ６は、ｑ軸上の電流ｉｑとｑ軸上の指令電流ｉｑｒとの電流差Δｉを算出する。

角度補正量算出部Ｂ７は、上記電流差Δｉに基づきオフセット補正値Δθｏｆｔを算出する。詳しくは、電流差Δｉが大きいほどオフセット補正値Δθｏｆｔが大きく算出される。なお、オフセット補正値Δθｏｆｔは、これと電流差Δｉとが関係付けられたマップ等を用いて算出すればよい。

補正部Ｂ８は、上記補正後回転角にオフセット補正値Δθｏｆｔを加算することで、回転角の検出値を補正する。

このように、本実施形態では、ｑ軸上の電流ｉｑに基づく誤差補正処理を行うことで、回転角の検出値θに含まれるオフセット誤差βを適切に除去することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１の実施形態では、誤差算出期間をモータジェネレータ１０の１回転周期と同じ周期の期間としたがこれに限らない。例えば、上記１回転周期のＮ倍（Ｎ：２以上の整数）の周期を有する期間としてもよい。

・オフセット補正値Δθｏｆｔの算出手法としては、上記第２の実施形態に例示したものに限らない。例えば、電流差Δｉが０となるまで回転角の検出値θを所定値（固定値）ずつ増減補正するようにしてもよい。

・上記第２の実施形態では、オフセット補正値Δθｏｆｔによって補正される補正後回転角として、上記第１の実施形態にかかる誤差補正手法によって正弦波状の誤差が除去されたものとしたがこれに限らない。例えば、上記第１の実施形態において示した従来技術によって正弦波状の誤差が除去されたものであってもよい。

・モータジェネレータ１０としては、上記各実施形態に例示したものに限らず、例えば表面磁石同期モータであってもよい。

・回転角センサとしては、レゾルバ１２に限らず、例えばロータリエンコーダ等であってもよい。この場合であっても、回転角の検出値θにモータジェネレータ１０の１回転周期と同じ周期を有する正弦波状の誤差やオフセット誤差が含まれる場合、本願発明の適用が有効である。

１０…モータジェネレータ、１２…レゾルバ、１８，２０…電流センサ、２４…制御装置（回転機の制御装置の一実施形態）、Ｂ２…指令電圧設定部、Ｂ３…３相変換部、Ｂ７…角度補正量算出部。

Claims (4)

1. 多相回転機の回転角を検出する回転角検出手段と、前記回転機に流れる電流を検出する電流検出手段とを備える電力変換システムに適用され、前記回転角の検出値に基づき前記回転機に流れる電流を制御する制御手段を備える回転機の制御装置において、
   前記回転機の回転速度が一定となる状況下において、前記回転角の検出値が規定値となってから前記回転機の１回転周期の整数倍の期間が経過するまでの期間である誤差算出期間の開始及び終了タイミングのそれぞれの前記回転角の検出値を結ぶことによって時間軸上に描かれる直線と、前記誤差算出期間における前記回転角の検出値との都度の差を算出する逐次誤差算出手段と、
   前記回転機の回転速度が一定となる状況下において、前記回転角又は前記回転機に流れる電流について、その検出値と、基準となる値との差に基づき、前記回転角の検出値に含まれる誤差の平均値を算出する処理を行う平均誤差算出手段と、
   前記逐次誤差算出手段によって算出された都度の差を前記平均誤差算出手段によって算出された平均値に基づき補正することで、前記回転角の検出値の都度の補正値を算出する補正値算出手段と、
   前記算出された補正値に基づき、前記回転角の検出値を補正する補正手段とを備え、
   前記制御手段は、前記補正された前記回転角の検出値に基づき、前記回転機に流れる電流を制御することを特徴とする回転機の制御装置。
2. 前記平均誤差算出手段は、前記平均値を算出する処理として、前記逐次誤差算出手段によって算出される前記誤差算出期間における前記都度の差についての平均値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
3. 前記平均誤差算出手段は、前記平均値を算出する処理として、前記回転機のｑ軸上の電流を０とすべく前記制御手段によって前記回転機に電圧を印加する制御を行った際に、前記逐次誤差算出手段によって算出された都度の差が除去された前記回転角の検出値と、前記電流の検出値とから算出されるｑ軸上の電流と０との差に基づき、前記平均値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の回転機の制御装置。
4. 多相回転機の回転角を検出する回転角検出手段と、前記回転機に流れる電流を検出する電流検出手段とを備える電力変換システムに適用され、前記回転角の検出値に基づき前記回転機に流れる電流を制御する制御手段を備える回転機の制御装置において、
   前記回転機の回転速度が一定となる状況下において、前記回転機のｑ軸上の電流を０とすべく前記制御手段によって前記回転機に電圧を印加する制御を行った際に、前記回転角の検出値と、前記電流の検出値とから算出されるｑ軸上の電流と０との差に基づき、前記回転角の検出値に含まれる誤差の平均値を算出する平均誤差算出手段と、
   前記平均誤差算出手段によって算出された平均値に基づき、前記回転角の検出値の都度の補正値を算出する補正値算出手段と、
   前記算出された補正値に基づき、前記回転角の検出値を補正する補正手段とを備え、
   前記制御手段は、前記補正された前記回転角の検出値に基づき、前記回転機に流れる電流を制御することを特徴とする回転機の制御装置。

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