JP6551289B2 - 回転電機制御装置 - Google Patents
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Description
回転角検出部は、回転電機の回転角を検出可能である。
補正値算出部は、回転角検出部と電気的に接続し、回転角検出部が検出した回転電機の回転角検出値を補正する補正値を算出する。
補正値逐次加算部は、補正値算出部と電気的に接続している。補正値逐次加算部は、直前の補正値と今回の補正値との差である補正値変化量の絶対値が所定値の絶対値以上のとき、補正値変化量を所定値の絶対値に比べ小さい少なくとも二つ以上に分割した分割補正値を算出し、当該分割補正値を回転角検出値に加算した補正後回転角を逐次算出する。
制御部は、補正後回転角に基づいて回転電機の駆動を制御する。
本発明の第一実施形態による回転電機制御装置を図1〜6を参照して説明する。第一実施形態による回転電機制御装置10は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源であるモータジェネレータ(以下「MG」)を駆動するシステムにおいて、三相交流モータであるMGの通電を制御する装置である。
インバータ40の入力部には、入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ47が設けられている。入力電圧センサ48は、インバータ入力電圧Vinvを検出する。なお、バッテリ25とインバータ40との間に昇圧コンバータを備えてもよい。
MG80の三相巻線81、82、83のうち二相の巻線に接続される電流経路には、相電流を検出する電流センサが設けられる。図1では、V相巻線82及びW相巻線83に接続される電流経路に、それぞれ相電流Iv、Iwを検出する電流センサ62、63が設けられている。
回転角演算部50は、回転角検出部51と電流制御部30との間に設けられ、それぞれと電気的に接続している。回転角演算部50は、誤差算出部52、偏り誤差算出部53、まとめ補正値算出部54、および、「補正値逐次加算部」としての補正値加算部55を有する。誤差算出部52、偏り誤差算出部53、および、まとめ補正値算出部54は、特許請求の範囲に記載の「補正値算出部」に相当する。
回転角演算部50は、回転角検出部51が出力する回転角検出値θdに含まれる一定の周期毎に変動する正弦波状の周期誤差と、回転角の真値に対するずれであるオフセット状の誤差とをまとめて補正し、補正した補正後回転角θvcを電流制御部30に出力する。
図3(c)にその都度における逐次誤差Δθの時間変化を実線LΔθで示す。例えば、時刻t1から時刻t2における逐次誤差Δθの平均値としての偏り誤差AveΔθ12を算出する(図3(c)の一点鎖線LaΔθ12)。偏り誤差算出部53は、算出した偏り誤差AveΔθをまとめ補正値算出部54に出力する。第一実施形態では、時刻t2と時刻t3との間、および、時刻t3と時刻t4との間のそれぞれに偏り誤差AveΔθ23、AveΔθ34が算出される(図3(c)の一点鎖線LaΔθ23、LaΔθ34、)。図3では、偏り誤差AveΔθ12、AveΔθ23、AveΔθ34は、同じ値であるため、一点鎖線LaΔθ12、LaΔθ23、LaΔθ34は、直線状に形成されている。
補正後回転角θvcの時間変化を図3(d)の一点鎖線Lvcで示す。上述した方法によって算出された補正後回転角θvcは、回転角の真値(図3(d)の点線Lt)と一致する。これにより、正弦波状の周期誤差と、回転角の真値に対するずれであるオフセット状の誤差とがまとめて補正される。
算出された補正後回転角θvcは、電流制御部30に出力され、電流制御部30におけるインバータ40を駆動する駆動信号を演算する。
図6に電流制御部30における電圧パルス指令値および電圧パルス出力値と補正後回転角θvcとの関係を説明する特性図を示す。図6(a)には、補正後回転角θvcに対する電圧パルス指令値を示す。図6(b)には、補正後回転角θvcの変化量が所定値に比べ小さい場合の電圧パルス出力値を示す。また、図6(c)には、補正後回転角θvcの変化量が所定値以上の場合の電圧パルス出力値を示す。図6(a)〜(c)は、それぞれ横軸に単位を度で示した補正後回転角θvcを示し、縦軸に、指令電圧値または出力電圧値を示す。また、図6(b)、(c)には、図6(a)に示す電圧パルス指令値の補正後回転角に対する変化を二点鎖線Lcで示す。
第一実施形態による回転電機制御装置10では、補正値Vcが変化すると、補正後回転角θvcが急変する場合がある。具体的には、図6(b)に示すように、電圧パルスをオンオフする角度の近傍において、補正後回転角θvcが角度α1に比べ小さい角度β1から角度α1に比べ大きくかつ角度α2に比べ小さい角度β2に急変する場合、角度β2になって初めて電圧パルスがオフとなる。このため、図6(b)に示すように、電流制御部30における設定に比べ遅れて電圧パルス出力がオフとなる。
ここでは、図4、5を参照して回転電機制御装置10における回転角の演算処理の詳細を説明する。図4には、回転角演算部50における演算処理のフローチャートを示す。第一実施形態では、図4に示す演算処理は、回転電機制御装置10を搭載する車両がレディオンされている状態においてMG80のロータの回転速度が一定のときに継続して行われる。
次に、S102において、誤差算出部52が逐次誤差Δθを算出する。
次に、S103において、偏り誤差算出部53が偏り誤差AveΔθを算出する。
次に、S104において、まとめ補正値算出部54が補正値Vcを算出する。
具体的には、S106では、補正値加算部55において、補正値Vc(−)に対する補正値Vc(0)の変化量{Vc(0)−Vc(−)}(以下、「補正値変化量Vch」とする)の絶対値が所定値の絶対値以上であるか否かを判定する。補正値変化量Vchの絶対値が所定値の絶対値以上であると判定されると、S107に進む。補正値変化量Vchの絶対値が所定値の絶対値より小さいと判定されると、S109に進む。
第一実施形態による回転電機制御装置10では、このようにして補正後回転角θvcを算出し、電流制御部30によってMG80の駆動を制御する。
次に、本発明の第二実施形態による回転電機制御装置を図7、8に基づいて説明する。第二実施形態は、補正後回転角θvcの変化量に対する演算処理が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
また、回転角検出値θdが回転角検出値θd21より大きい回転角検出値θd22になったとき、補正後回転角θvc22に分割補正値Vcd22を加算する。補正後回転角θvc22と分割補正値Vcd22との合計である補正後回転角θvc23は、補正後回転角θvc22の直前の補正後回転角θvc21に比べ大きくなっている。
また、回転角検出値θdが回転角検出値θd31より大きい回転角検出値θd32になったとき、補正後回転角θvc32に分割補正値Vcd32を加算する。補正後回転角θvc32と分割補正値Vcd32との合計である補正後回転角θvc33は、補正後回転角θvc32の直前の補正後回転角θvc31に比べ小さくなっている。
次に、本発明の第三実施形態による回転電機制御装置を図9に基づいて説明する。第三実施形態は、補正後回転角の演算処理が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第三実施形態による回転電機制御装置では、例えば、図9(a)に示すように、絶対値が所定値の絶対値に比べて小さい四つの分割補正値Vcd41、Vcd42、Vcd43、Vcd44が設定されている。補正値加算部55では、S108において、分割補正値Vcdを均等なタイミングで補正値Vcに加算するよう分割補正値Vcdを加算するタイミングを設定する。第三実施形態では、基準角度である360度を分割補正値Vcdの数である4に1を加えた5で割った数字、すなわち、72度を「所定の角度」として、回転角検出値θdの変化量が前回の分割補正値Vcdが加算されたときの回転角検出値の値から72度となったとき、回転角検出値θdに今回の分割補正値Vcdを加算する。
次に、本発明の第四実施形態による回転電機制御装置を図10に基づいて説明する。第四実施形態は、補正後回転角の演算処理が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第四実施形態による回転電機制御装置における分割補正値Vcdの大きさおよび分割補正値Vcdを補正値Vcに加算するタイミングをまとめた表の一例を図10に示す。第四実施形態では、補正値変化量Vchの「所定値」の絶対値は、2LSBに設定されている。すなわち、補正値変化量Vchの絶対値が2LSB以上である場合、補正値変化量Vchを複数の分割補正値Vcdに分割する。
例えば、補正値変化量Vchが+3LSBの場合、回転角検出値θdが45〜90度の範囲にあるとき、分割補正値Vcdとして+1LSBを補正値Vcに加算する。また、回転角検出値θdが45〜90度の範囲にあるときに+1LSBを補正値Vcに加算した同じ周期において回転角検出値θdが135〜180度の範囲にあるとき、分割補正値Vcdとして+1LSBを補正値Vcに加算する。また、回転角検出値θdが135〜180度の範囲にあるときに+1LSBを補正値Vcに加算した同じ周期において回転角検出値θdが225〜270度の範囲にあるとき、分割補正値Vcdとして+1LSBを補正値Vcに加算する。これらは、補正値変化量Vchの大きさに応じて任意に設定することが可能である。
次に、本発明の第五実施形態による回転電機制御装置を図11〜13に基づいて説明する。第五実施形態は、回転角演算部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、S202において、補正値算出部64が補正値Vcを算出する。
第五実施形態による回転電機制御装置では、このようにして補正後回転角θvcを算出し、電流制御部30によってMG80の駆動を制御する。
次に、本発明の第六実施形態による回転電機制御装置を図14、15に基づいて説明する。第六実施形態は、補正後回転角の演算処理が第五実施形態と異なる。なお、第五実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
また、時刻t63における分割補正値Vcd63の回転角検出値θdへの加算についても同様である。
また、時刻t72における分割補正値Vcd72の回転角検出値θdへの加算についても同様である。
上述の実施形態では、回転電機制御装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として車両に搭載されるMGの通電を制御するとした。しかしながら、回転電機制御装置が適用される技術はこれに限定されない。車両には限定されない。
30・・・電流制御部(制御部)
40・・・インバータ(制御部)
80・・・モータジェネレータ(回転電機)
51・・・回転角検出部
52・・・誤差検出部(補正値算出部)
53・・・偏り誤差算出部(補正値算出部)
54・・・まとめ補正値算出部(補正値算出部)
55、65・・・補正値加算部(補正値逐次加算部)
64・・・補正値算出部
Claims (7)
- 回転電機(80)の回転角を検出可能な回転角検出部(51)と、
前記回転角検出部と電気的に接続し、前記回転角検出部が検出した前記回転電機の回転角検出値を補正する補正値(Vc)を算出する補正値算出部(52、53、54、64)と、
前記補正値算出部と電気的に接続し、直前の補正値と今回の補正値との差である補正値変化量(Vch)の絶対値が所定値の絶対値以上のとき、前記補正値変化量を前記所定値の絶対値に比べ小さい少なくとも二つ以上に分割した分割補正値(Vcd)を算出し、当該分割補正値を前記回転角検出値に加算した補正後回転角(θvc)を逐次算出する補正値逐次加算部(55、65)と、
前記補正後回転角に基づいて前記回転電機の駆動を制御する制御部(30、40)と、
を備える回転電機制御装置。 - 前記補正値逐次加算部は、前記分割補正値を前記回転角検出値に加算するタイミングを設定可能な請求項1に記載の回転電機制御装置。
- 前記補正値逐次加算部は、前記分割補正値を加算する直前の前記補正後回転角の単位時間当たりの変化量が正のとき、当該分割補正値を加算して算出した前記補正後回転角の値が当該分割補正値を加算する直前の前記補正後回転角の値に比べ大きくなるよう、または、当該分割補正値を加算する直前の前記補正後回転角の値と同じ大きさになるよう、当該分割補正値の大きさおよび当該分割補正値を加算するタイミングの少なくとも一方を設定する請求項1または2に記載の回転電機制御装置。
- 前記補正値逐次加算部は、前記分割補正値を加算する直前の前記補正後回転角の単位時間当たりの変化量が負のとき、当該分割補正値を加算して算出した前記補正後回転角の値が当該分割補正値を加算する直前の前記補正後回転角の値に比べ小さくなるよう、または、当該分割補正値を加算する直前の前記補正後回転角の値と同じ大きさになるよう、当該分割補正値の大きさおよび当該分割補正値を加算するタイミングの少なくとも一方を設定する請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
- 前記補正値算出部は、
前記回転角検出部と電気的に接続し、前記回転角検出部が検出した前記回転角検出値のその都度の逐次誤差(Δθ)を算出可能な誤差算出部(52)と、
前記誤差算出部と電気的に接続し、前記逐次誤差の所定の間隔毎の平均値を偏り誤差(AveΔθ)として算出する偏り誤差算出部(53)と、
を有し、
前記逐次誤差と前記偏り誤差とに基づいて前記補正値を算出可能である請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。 - 前記回転角検出値が360度の整数倍で設定される角度を基準角度とすると、
前記所定の間隔は、第一の基準角度と当該第一の基準角度の次の第二の基準角度との間である請求項5に記載の回転電機制御装置。 - 前記補正値逐次加算部は、前記回転角検出値の変化量が前回の前記分割補正値が加算されたときの前記回転角検出値の値から所定の角度となったとき、前記回転角検出値に今回の前記分割補正値を加算し、
前記所定の角度は、前記基準角度において算出される前記分割補正値の数に1を加えた値で360を割った角度である請求項6に記載の回転電機制御装置。
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