JP6690508B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、モータを制御するモータ制御装置に関する。

特許文献１には、レゾルバによりモータの回転角度を検出するとともに、正弦波ＰＷＭ制御方式、過変調ＰＷＭ制御方式および矩形波制御方式の何れかを選択して、モータへ三相交流電流を供給する三相ブリッジ回路を制御するように構成されたモータ制御装置が記載されている。

特許第５４０９０３４号公報

矩形波制御方式では、モータ制御装置は、レゾルバにより検出された検出信号に基づいて算出された回転角度に基づいて、三相ブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子のオン／オフの切替タイミングを制御する。このため、レゾルバの検出信号にノイズが重畳すると、算出される回転角度に誤差が生じて、切替タイミングが変動してしまう。これにより、相電流の変動が増大し、モータにおいて異音およびトルク脈動が発生する恐れがあった。

このため、ノイズによる角度誤差が生じ得る領域では矩形波制御方式を用いることができず、正弦波ＰＷＭ制御方式または過変調ＰＷＭ制御方式を行うよう制御されていた。これにより、電力損失が増大してしまう恐れがあった。

本開示は、電力損失を抑制することを目的とする。

本開示の一態様は、複数のスイッチング素子（３１，３２，３３，３４，３５，３６）を有する三相ブリッジ回路を備えてモータ（２）に三相交流電流を供給するインバータ（５）を、少なくとも矩形波制御方式を用いて制御するモータ制御装置（１）である。

矩形波制御方式では、モータの回転角度を検出する角度検出部（６）から出力される回転検出信号に基づいて算出される検出角度が互いに異なるように予め設定された切替角度になる複数の切替タイミングが予め設定されている。矩形波制御方式では、更に、複数の切替タイミングのそれぞれについて、三相ブリッジ回路における複数のスイッチング素子のうち、オン状態にするスイッチング素子と、オフ状態にするスイッチング素子とが予め設定されている。

そして、本開示のモータ制御装置は、乱れ判断部（Ｓ２５０）と、第１設定部（Ｓ３１０）と、第２設定部（Ｓ２１０，Ｓ３００）とを備える。
乱れ判断部は、回転検出信号にノイズが重畳していることを示す予め設定された乱れ判断条件が成立しているか否かを判断するように構成される。

第１設定部は、乱れ判断条件が成立していないと乱れ判断部が判断した場合には、モータ制御装置に、検出角度に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断させる第１判断モードに設定するように構成される。

第２設定部は、乱れ判断条件が成立していると乱れ判断部が判断した場合には、回転検出信号に基づいて算出された過去の検出角度に基づいて、少なくとも、次の切替タイミングになるまでの検出角度の変化を推定するように構成される。そして第２設定部は、この推定結果に基づいて、モータ制御装置に、切替タイミングが到来したか否かを判断させる第２判断モードに設定するように構成される。

このように構成された本開示のモータ制御装置は、回転検出信号にノイズが重畳していると判断した場合に、過去の検出角度に基づいて、検出角度の変化を推定することができる。すなわち、本開示のモータ制御装置は、回転検出信号にノイズが重畳している場合であっても、回転検出信号にノイズが重畳していない状態における検出角度の変化を推定することができる。これにより、本開示のモータ制御装置は、回転検出信号にノイズが重畳していない状態における検出角度の変化の推定結果に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断することができ、ノイズによる切替タイミングの変動を抑制することができる。このため、本開示のモータ制御装置は、正弦波ＰＷＭ制御方式または過変調ＰＷＭ制御方式に変更することなく継続して矩形波制御方式を用いてインバータを制御することが可能となり、電力損失を抑制することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

モータ制御装置１、モータ２およびインバータ５などの構成を示す図である。 矩形波制御方式を説明するタイミングチャートである。 時間間隔算出処理を示すフローチャートである。 切替設定処理を示すフローチャートである。 レゾルバ角の時間変化を示すグラフである。 レゾルバ角と推定角の動きと切替タイミングを示すタイミングチャートである。

以下に本開示の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のモータ制御装置１は、電気自動車に搭載され、図１に示すように、電気自動車の動力源となる走行用モータ２を制御する。

本実施形態の電気自動車は、公知の交流同期モータからなる走行用モータ２（以下、モータ２）と、直流電源であるバッテリ３と、昇圧回路４と、インバータ５と、レゾルバ６とを備える。モータ２の出力軸は、ディファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪に連結されている。

昇圧回路４は、バッテリ３のバッテリ電圧ＶＬを、バッテリ電圧ＶＬよりも高い電圧値の駆動用電圧ＶＨに昇圧する。
インバータ５は、６個のスイッチング素子を備えた周知の三相ブリッジ回路である。インバータ５は、昇圧回路４からの駆動用電圧ＶＨを三相交流に変換し、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相交流電流によってモータ２を駆動する。

インバータ５は、Ｕ相アーム２１と、Ｖ相アーム２２と、Ｗ相アーム２３とを備える。Ｕ相アーム２１は、互いに直列に接続されたスイッチング素子３１，３２を備える。Ｖ相アーム２２は、互いに直列に接続されたスイッチング素子３３，３４を備える。Ｗ相アーム２３は、互いに直列に接続されたスイッチング素子３５，３６を備える。スイッチング素子３１〜３６は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタである。

スイッチング素子３１，３３，３５のコレクタは、昇圧回路４からの駆動用電圧ＶＨが印加され、スイッチング素子３２，３４，３６のエミッタは接地されている。スイッチング素子３１，３２，３３，３４，３５，３６はそれぞれ、コレクタとエミッタとの間にダイオード４１，４２，４３，４４，４５，４６が接続されている。

Ｕ相アーム２１のスイッチング素子３１とスイッチング素子３２との接続点における電圧が、Ｕ相電圧Ｖｕとして、モータ２へ出力される。Ｖ相アーム２２のスイッチング素子３３とスイッチング素子３４との接続点における電圧が、Ｖ相電圧Ｖｖとして、モータ２へ出力される。Ｗ相アーム２３のスイッチング素子３５とスイッチング素子３６との接続点における電圧が、Ｗ相電圧Ｖｗとして、モータ２へ出力される。

インバータ５は、三相ブリッジ回路を駆動する駆動回路を備える。この駆動回路が、モータ制御装置１から入力されるパルス幅変調信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷに基づいて、スイッチング素子３１〜３６をオン／オフさせることにより、昇圧回路４の直流を三相交流に変換する。

レゾルバ６は、モータ２の出力軸に取り付けられ、モータ２の回転角度を検出する。以下、モータ２の回転角度をモータ回転角度ともいう。レゾルバ６は、レゾルバステータと、レゾルバロータとを備えている。レゾルバロータは、レゾルバステータ内に回転自在に配置されるとともにモータ２の出力軸に固定されて、モータ２の出力軸とともに回転する。

そしてレゾルバ６は、レゾルバロータとレゾルバステータとの間のリラクタンスが、レゾルバロータの回転位置によって変化するように構成されている。これによりレゾルバ６は、そのリラクタンスの変化に応じて（すなわち、モータ回転角度に応じて）正弦波状に振幅が変わるとともに位相が電気角で互いに９０°ずれた２つの回転検出信号Ｓａ，Ｓｂを出力する。

より詳しく説明すると、レゾルバ６のレゾルバステータには、一次コイルと、２つの二次コイルとが設けられている。そして、一次コイルに一定周波数の励磁信号ｆ（ｔ）が供給されることで、二次コイルのそれぞれから、励磁信号ｆ（ｔ）をｓｉｎθで振幅変調した波形を有する回転検出信号Ｓａ（＝ｆ（ｔ）・ｓｉｎθ）と、励磁信号ｆ（ｔ）をｃｏｓθで振幅変調した波形を有する回転検出信号Ｓｂ（＝ｆ（ｔ）・ｃｏｓθ）とが出力される。

モータ制御装置１は、ＲＤ変換器１１と、マイコン１２と、パルス幅変調回路（以下、ＰＷＭ回路）１３とを備える。
ＲＤ変換器１１は、レゾルバ６に励磁信号ｆ（ｔ）を供給する。またＲＤ変換器１１は、レゾルバ６から出力される回転検出信号Ｓａ，Ｓｂを入力して、その回転検出信号Ｓａ，Ｓｂから、モータ２の回転角度（詳しくはレゾルバ６の回転角度）を示すＡ相信号、Ｂ相信号およびＺ相信号を出力する。以下、レゾルバ６の回転角度をレゾルバ角という。

ＲＤ変換器１１は、デジタルトラッキング方式のＲＤＣであり、その内部で、レゾルバ６からの回転検出信号Ｓａ，Ｓｂを、レゾルバ角を表すデジタルデータ（以下、実検出データ）に変換する。ＲＤＣは、Resolver Digital Converterの略である。

ＲＤ変換器１１は、その内部にエンコーダ・エミュレータを備えており、上記の実検出データが、いわゆるインクリメンタルエンコーダが出力する信号と同等の形式のパルス信号であるＡ相信号、Ｂ相信号およびＺ相信号に変換される。

Ａ相信号およびＢ相信号はレゾルバ６が所定角度回転する毎に１つのパルスが発生するものであり、Ａ相信号とＢ相信号は互いに位相が９０度ずれている。Ｚ相信号は、原点（すなわち、０度）を指定する信号であり、レゾルバ６が電気的に一回転する毎に１つのパルスが発生する。

マイコン１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を備え、モータ制御装置１を制御する。マイコン１２の各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、ＣＰＵが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、モータ制御装置１を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。

ＰＷＭ回路１３は、マイコン１２からの制御信号に従って、三相交流電流の各相に対応したパルス幅変調信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷを生成し、パルス幅変調信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷをインバータ５へ出力する。これにより、モータ制御装置１は、パルス幅変調信号ＵＵ，ＵＶ，ＵＷのデューティ比に応じて三相ブリッジ回路の各スイッチング素子をスイッチング動作させてインバータ５を制御する。

モータ制御装置１は、モータ２の回転速度およびトルク等に応じて、正弦波ＰＷＭ制御方式、過変調ＰＷＭ制御方式および矩形波制御方式の何れかを選択して、モータ２を制御する。

正弦波ＰＷＭ制御方式では、モータ制御装置１は、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧ＶｖおよびＷ相電圧Ｖｗそれぞれの電圧指令値を示す正弦波の電圧と、三角波または鋸波などからなる搬送波の電圧とを比較して、Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３におけるスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。

具体的には、モータ制御装置１は、Ｕ相電圧Ｖｕの電圧指令値を示す正弦波（以下、Ｕ相正弦波）の電圧が搬送波の電圧以上である場合には、Ｕ相アーム２１のスイッチング素子３１とスイッチング素子３２をそれぞれオン状態とオフ状態にするための制御信号を出力する。モータ制御装置１は、Ｕ相正弦波の電圧が搬送波の電圧未満である場合には、スイッチング素子３１とスイッチング素子３２をそれぞれオフ状態とオン状態にするための制御信号を出力する。

同様に、モータ制御装置１は、Ｖ相電圧Ｖｖの電圧指令値を示す正弦波（以下、Ｖ相正弦波）の電圧が搬送波の電圧以上である場合には、Ｖ相アーム２２のスイッチング素子３３とスイッチング素子３４をそれぞれオン状態とオフ状態にするための制御信号を出力する。モータ制御装置１は、Ｖ相正弦波の電圧が搬送波の電圧未満である場合には、スイッチング素子３３とスイッチング素子３４をそれぞれオフ状態とオン状態にするための制御信号を出力する。

さらに、モータ制御装置１は、Ｗ相電圧Ｖｗの電圧指令値を示す正弦波（以下、Ｗ相正弦波）の電圧が搬送波の電圧以上である場合には、Ｗ相アーム２３のスイッチング素子３５とスイッチング素子３６をそれぞれオン状態とオフ状態にするための制御信号を出力する。モータ制御装置１は、Ｗ相正弦波の電圧が搬送波の電圧未満である場合には、スイッチング素子３５とスイッチング素子３６をそれぞれオフ状態とオン状態にするための制御信号を出力する。

過変調ＰＷＭ制御方式では、モータ制御装置１は、Ｕ相正弦波、Ｖ相正弦波およびＷ相正弦波の振幅を、正弦波ＰＷＭ制御方式におけるＵ相正弦波、Ｖ相正弦波およびＷ相正弦波の振幅よりも大きくした状態で、正弦波ＰＷＭ制御方式と同様にして、スイッチング素子のスイッチング動作を制御する。

矩形波制御方式では、モータ制御装置１は、図２に示すように、レゾルバ６が６０°回転する毎に、Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３の何れか１つにおける２つのスイッチング素子のオン／オフを切り替える。

具体的には、モータ制御装置１は、レゾルバ角が０°になると、Ｕ相アーム２１において、スイッチング素子３１をオン状態にするとともに、スイッチング素子３２をオフ状態にする。

モータ制御装置１は、レゾルバ角が６０°になると、Ｗ相アーム２３において、スイッチング素子３５をオフ状態にするとともに、スイッチング素子３６をオン状態にする。
モータ制御装置１は、レゾルバ角が１２０°になると、Ｖ相アーム２２において、スイッチング素子３３をオン状態にするとともに、スイッチング素子３４をオフ状態にする。

モータ制御装置１は、レゾルバ角が１８０°になると、Ｕ相アーム２１において、スイッチング素子３１をオフ状態にするとともに、スイッチング素子３２をオン状態にする。
モータ制御装置１は、レゾルバ角が２４０°になると、Ｗ相アーム２３において、スイッチング素子３５をオン状態にするとともに、スイッチング素子３６をオフ状態にする。

モータ制御装置１は、レゾルバ角が３００°になると、Ｖ相アーム２２において、スイッチング素子３３をオフ状態にするとともに、スイッチング素子３４をオン状態にする。
モータ制御装置１のマイコン１２は、後述する回転角度モードに設定されている場合には、ＲＤ変換器１１から入力されるＡ相信号、Ｂ相信号およびＺ相信号に基づいてレゾルバ角を算出し、算出したレゾルバ角に基づいて、スイッチング素子のオン／オフを切り替える。

但し、モータ制御装置１のマイコン１２は、後述する推定時間モードに設定されている場合には、スイッチング素子のオン／オフの切り替えを実行した時点から、後述する推定時間Ｔ_ｅｓｔが経過したときに、次のスイッチング素子のオン／オフを切り替える。

このように構成されたモータ制御装置１において、マイコン１２は、時間間隔算出処理と切替設定処理を実行する。時間間隔算出処理と切替設定処理は、矩形波制御方式が選択されている場合に繰り返し実行される処理である。

まず、時間間隔算出処理の手順を説明する。
時間間隔算出処理が実行されると、マイコン１２は、図３に示すように、ＲＤ変換器１１からＺ相信号が入力したか否かを判断する。ここで、Ｚ相信号が入力していない場合には、Ｓ９０に移行する。

一方、Ｚ相信号が入力した場合には、Ｓ２０にて、Ｚ相信号が今回入力した時刻から、Ｚ相信号が前回入力した時刻を減算することにより、Ｚ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭを算出する。すなわち、Ｚ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭは、レゾルバ６が３６０°回転するのに要する時間である。

そしてＳ３０にて、除外判定係数ｍを設定する。除外判定係数ｍは、Ｓ４０の判定で用いられる係数である。最新の推定回転速度ω_ｅｓｔと除外判定係数ｍとの対応関係を示す除外判定係数算出マップがマイコン１２のＲＯＭ内に予め記憶されており、マイコン１２のＣＰＵは、この除外判定係数算出マップを参照することにより、除外判定係数ｍを算出する。除外判定係数ｍは、推定回転速度ω_ｅｓｔとの間で負の相関を有するように設定されている。本実施形態では、除外判定係数ｍは、推定回転速度ω_ｅｓｔが大きくなるにつれて単調に減少するように設定されている。推定回転速度ω_ｅｓｔは、後述するＳ６０の処理で算出される。なお、推定回転速度ω_ｅｓｔが算出されていない場合には、除外判定係数ｍを、予め設定された所定値に設定する。

そしてＳ４０にて、下式（１）が成立しているか否かを判断する。
｜Ｔ_ＮＭ−Ａｖｅ（Ｔ_ＮＭ）｜ ＜ ｍ×Ｄｅｖ（Ｔ_ＮＭ） ・・・（１）
上式（１）のＴ_ＮＭは、Ｓ２０で算出された最新のＺ相信号時間間隔である。上式（１）のＡｖｅ（Ｔ_ＮＭ）およびＤｅｖ（Ｔ_ＮＭ）はそれぞれ、時間間隔算出処理で現時点までに算出されたＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭの平均値および分散である。但し、平均Ａｖｅ（Ｔ_ＮＭ）および分散Ｄｅｖ（Ｔ_ＮＭ）は、上式（１）の条件を満たしていないＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭを除外して算出される。

ここで、上式（１）が成立していない場合には、Ｓ９０に移行する。一方、上式（１）が成立している場合には、Ｓ５０にて、Ｓ２０で算出されたＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭをマイコン１２のＲＡＭに記憶する。なお、マイコン１２のＲＡＭには、Ｓ２０で算出された時刻が遅いものを優先して予め設定された上限記憶数ＭのＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭが記憶される。

次にＳ６０にて、マイコン１２のＲＡＭに記憶されているＭ個のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭの平均および分散を算出し、これらの値をそれぞれ、マイコン１２のＲＡＭに設けられている平均Ａｖｅ（Ｔ_ＮＭ）および分散Ｄｅｖ（Ｔ_ＮＭ）に格納することにより、平均Ａｖｅ（Ｔ_ＮＭ）および分散Ｄｅｖ（Ｔ_ＮＭ）を更新する。

またＳ６０にて、下式（２）により、推定回転速度ω_ｅｓｔを算出する。下式（２）のｋ_ｉは重み係数である。重み係数ｋ_ｉは、自然数ｉとの間で負の相関を有するように予め設定されている。Ｔ_ＮＭ（ｉ）は、マイコン１２のＲＡＭに記憶されているＭ個のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭのうち、ｉ番目に新しいＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭを示す。

さらにＳ７０にて、下式（３）により、推定回転加速度ｄω_ｅｓｔ／ｄｔを算出し、Ｓ９０に移行する。下式（３）のｌ_ｉは重み係数である。重み係数ｌ_ｉは、自然数ｉとの間で負の相関を有するように予め設定されている。

そしてＳ９０に移行すると、マイコン１２に入力されたＡ相信号、Ｂ相信号およびＺ相信号に基づいて、直近で発生した切替タイミングを起点としてレゾルバ６が６０°回転したか否かを判断する。ここで、レゾルバ６が６０°回転していない場合には、時間間隔算出処理を一旦終了する。なお、切替タイミングは、後述するように、矩形波制御方式においてレゾルバ角が０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°になるタイミングである。

一方、レゾルバ６が６０°回転した場合には、Ｓ１００にて、現時点の時刻から、直近で切替タイミングが発生した時刻を減算した減算値を、マイコン１２のＲＡＭに設けられている６０度回転時間Ｔ_Δθに格納し、時間間隔算出処理を一旦終了する。

次に、切替設定処理の手順を説明する。
切替設定処理が実行されると、マイコン１２は、図４に示すように、まずＳ２１０にて、下式（４）により、推定時間Ｔ_ｅｓｔを算出する。推定時間Ｔ_ｅｓｔは、レゾルバ６がスイッチ切替角度Δθだけ回転するのに要する時間の推定値である。本実施形態では、スイッチ切替角度Δθは６０°である。

次にＳ２２０にて、下式（５）が成立しているか否かを判断する。下式（５）のΔＴｊは、予め設定された乱れ判定時間である。
｜Ｔ_Δθ−Ｔ_ｅｓｔ｜ ＜ ΔＴｊ ・・・（５）
例えば図５は、Ａ相信号、Ｂ相信号およびＺ相信号に基づいて算出されたレゾルバ角が０°から６０°だけ回転するのに実際に要した時間Ｔ_Δθと、レゾルバ角が０°から６０°だけ回転するのに要する推定時間Ｔ_ｅｓｔとの差が、乱れ判定時間ΔＴｊより大きいことを示している。なお、図５において、実線Ｌ１は、Ａ相信号、Ｂ相信号およびＺ相信号に基づいて算出されたレゾルバ角の時間変化を示す。また、破線Ｌ２は、推定時間Ｔ_ｅｓｔに基づいて推定されたレゾルバ角の時間変化を示す。

ここで、上式（５）が成立している場合には、図４に示すように、Ｓ２３０にて、マイコン１２のＲＡＭに設けられている乱れ判定カウンタをデクリメント（すなわち、１減算）し、Ｓ２５０に移行する。一方、上式（５）が成立していない場合には、Ｓ２４０にて、乱れ判定カウンタをインクリメントし、Ｓ２５０に移行する。

そしてＳ２５０に移行すると、乱れ判定カウンタの値が予め設定された乱れ判定値を超えているか否かを判断する。ここで、乱れ判定カウンタの値が乱れ判定値を超えている場合には、Ｓ２６０にて、マイコン１２のＲＡＭに設けられている乱れフラグをセットし、Ｓ２９０に移行する。

一方、乱れ判定カウンタの値が乱れ判定値以下である場合には、Ｓ２７０にて、乱れ判定カウンタの値が予め設定された復帰判定値未満であるか否かを判断する。ここで、乱れ判定カウンタの値が復帰判定値以上である場合には、Ｓ２９０に移行する。一方、乱れ判定カウンタの値が復帰判定値未満である場合には、Ｓ２８０にて、乱れフラグをクリアし、Ｓ２９０に移行する。

そしてＳ２９０に移行すると、乱れフラグがセットされているか否かを判断する。ここで、乱れフラグがセットされている場合には、Ｓ３００にて、マイコン１２を上記の推定時間モードに設定して、切替設定処理を一旦終了する。

一方、乱れフラグがセットされていない場合には、Ｓ３１０にて、マイコン１２を上記の回転角度モードに設定して、切替設定処理を一旦終了する。
このように構成されたモータ制御装置１は、６個のスイッチング素子３１，３２，３３，３４，３５，３６を有する三相ブリッジ回路を備えてモータ２に三相交流電流を供給するインバータ５を、少なくとも矩形波制御方式を用いて制御する。

矩形波制御方式では、モータ回転角度を検出するレゾルバ６から出力される回転検出信号に基づいて算出されるレゾルバ角が０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°になる６つの切替タイミングが予め設定されている。矩形波制御方式では、更に、複数の切替タイミングのそれぞれについて、三相ブリッジ回路におけるスイッチング素子３１〜３６のうち、オン状態にするスイッチング素子と、オフ状態にするスイッチング素子とが予め設定されている。

モータ制御装置１は、回転検出信号にノイズが重畳していることを示す乱れ判断条件が成立しているか否かを判断する。本実施形態では、乱れ判断条件は、上式（５）が成立した回数（すなわち、乱れ判定カウンタの値）が乱れ判定値を超えていることである。

モータ制御装置１は、乱れ判断条件が成立していないと判断した場合には、モータ制御装置１に、回転検出信号に基づいて算出されたレゾルバ角に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断させる回転角度モードに設定する。

モータ制御装置１は、乱れ判断条件が成立していると判断した場合には、回転検出信号に基づいて算出された過去のレゾルバ角に基づいて、少なくとも、次の切替タイミングになるまでのレゾルバ角の変化を推定する。そしてモータ制御装置１は、この推定結果に基づいて、モータ制御装置１に、切替タイミングが到来したか否かを判断させる推定時間モードに設定する。

このようにモータ制御装置１は、回転検出信号にノイズが重畳していると判断した場合に、過去のレゾルバ角に基づいて、レゾルバ角の変化を推定することができる。すなわち、モータ制御装置１は、回転検出信号にノイズが重畳している場合であっても、回転検出信号にノイズが重畳していない状態におけるレゾルバ角の変化を推定することができる。これにより、モータ制御装置１は、回転検出信号にノイズが重畳していない状態におけるレゾルバ角の変化の推定結果に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断することができ、ノイズによる切替タイミングの変動を抑制することができる。このため、モータ制御装置１は、正弦波ＰＷＭ制御方式または過変調ＰＷＭ制御方式に変更することなく継続して矩形波制御方式を用いてインバータ５を制御することが可能となり、電力損失を抑制することができる。

またモータ制御装置１は、レゾルバ角の推定回転速度ω_ｅｓｔを推定し、レゾルバ角の推定回転加速度ｄω_ｅｓｔ／ｄｔを推定する。モータ制御装置１は、推定回転速度ω_ｅｓｔと、推定回転加速度ｄω_ｅｓｔ／ｄｔとを用いて、直近で終了した切替タイミングから次の切替タイミングまでの時間である推定時間Ｔ_ｅｓｔを、次の切替タイミングになるまでのレゾルバ角の変化として推定する。

推定時間モードでは、直近で終了した切替タイミングから推定時間Ｔ_ｅｓｔが経過したタイミングを次の切替タイミングとして、切替タイミングが到来したか否かを判断する。
このようにモータ制御装置１は、推定回転速度ω_ｅｓｔと推定回転加速度ｄω_ｅｓｔ／ｄｔとを用いて推定時間Ｔ_ｅｓｔを算出することにより、切替タイミングが到来したか否かを判断する判断精度を向上させることができる。

またモータ制御装置１は、レゾルバ６が１回転するのに要するＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭを繰り返し計測する。モータ制御装置１は、計測された複数のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭの平均Ａｖｅ（Ｔ_ＮＭ）と分散Ｄｅｖ（Ｔ_ＮＭ）を算出する。モータ制御装置１は、最新のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭと、算出された平均Ａｖｅ（Ｔ_ＮＭ）との差分が、予め設定された除外判定係数ｍと、算出された分散Ｄｅｖ（Ｔ_ＮＭ）との乗算値以上であることを示す除外判断条件が成立しているか否かを判断する。

モータ制御装置１は、計測された複数のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭの逆数の加重平均を推定回転速度ω_ｅｓｔとする。モータ制御装置１は、複数のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭ（ｉ）の逆数のそれぞれについて、対象となるＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭ（ｉ）が計測された時点よりも前に計測された直近のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭ（ｉ−１）の逆数との差分を算出する。モータ制御装置１は、算出された複数の差分の加重平均を推定回転加速度ｄω_ｅｓｔ／ｄｔとする。

モータ制御装置１は、除外判断条件が成立していると判断した場合に、判断の対象となった最新のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭを除外して、平均Ａｖｅ（Ｔ_ＮＭ）と分散Ｄｅｖ（Ｔ_ＮＭ）を算出する。

モータ制御装置１は、除外判断条件が成立していると判断した場合に、判断の対象となった最新のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭを除外して、推定回転速度ω_ｅｓｔを算出する。
モータ制御装置１は、除外判断条件が成立していると判断した場合に、判断の対象となった最新のＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭを除外して、推定回転加速度ｄω_ｅｓｔ／ｄｔを算出する。

これによりモータ制御装置１は、平均より大きく外れるＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭを除外して、推定回転速度ω_ｅｓｔと推定回転加速度ｄω_ｅｓｔ／ｄｔを算出することができるため、推定時間Ｔ_ｅｓｔの算出精度を向上させることができる。

また、除外判定係数ｍは、推定された最新の推定回転速度ω_ｅｓｔとの間で負の相関を有するように設定されている。これにより、推定回転速度ω_ｅｓｔが大きくなるほど、ノイズの影響を受けて算出されたＺ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭが除外され易くなる。このため、モータ制御装置１は、推定回転速度ω_ｅｓｔが大きい場合でも、推定時間Ｔ_ｅｓｔを精度良く算出することができる。

またモータ制御装置１は、直近で終了した切替タイミングから次の切替タイミングまでの時間Ｔ_Δθを検出する。
モータ制御装置１は、時間Ｔ_Δθと推定時間Ｔ_ｅｓｔとの差が、予め設定された乱れ判定時間ΔＴｊ以上である場合に、乱れ判定カウンタをインクリメントする。モータ制御装置１は、時間Ｔ_Δθと推定時間Ｔ_ｅｓｔとの差が、乱れ判定時間ΔＴｊ未満である場合に、乱れ判定カウンタをデクリメントする。

モータ制御装置１は、乱れ判定カウンタの値が予め設定された乱れ判定値を超えている場合に、乱れフラグをセットする。
すなわち、モータ制御装置１は、ノイズが頻繁に回転検出信号に重畳するような状況において、推定時間モードに設定する。換言すると、単発的にノイズが回転検出信号に重畳するような状況では、推定時間モードに設定されない。これにより、モータ制御装置１は、推定時間モードに設定される状況が不必要に発生するのを抑制することができ、切替タイミングが到来したか否かを判断する判断精度の低下を抑制することができる。

またモータ制御装置１は、乱れ判断条件が成立した後において、乱れ判定カウンタの値が、乱れ判定値より小さくなるように予め設定された復帰判定値未満になった場合に、乱れフラグをクリアする。

これによりモータ制御装置１は、推定時間モードと回転角度モードとの間の遷移が短時間で頻繁に繰り返されるという事態の発生を抑制することができる。
以上説明した実施形態において、レゾルバ６は角度検出部に相当し、Ｓ２５０は乱れ判断部としての処理に相当し、Ｓ３１０は第１設定部としての処理に相当し、Ｓ２１０，Ｓ３００は第２設定部としての処理に相当する。

また、レゾルバ角は検出角度に相当し、回転角度モードは第１判断モードに相当し、推定時間モードは第２判断モードに相当する。
また、Ｓ７０は速度推定部としての処理に相当し、Ｓ８０は加速度推定部としての処理に相当し、推定時間Ｔ_ｅｓｔは第２設定部により推定された切替時間に相当する。

また、Ｓ２０は時間計測部としての処理に相当し、Ｓ６０は平均算出部としての処理に相当し、Ｓ４０は除外判断部としての処理に相当し、Ｚ相信号時間間隔Ｔ_ＮＭは回転時間に相当する。

また、Ｓ１００は切替時間検出部としての処理に相当し、Ｓ２４０は加算部としての処理に相当し、Ｓ２３０は減算部としての処理に相当し、時間Ｔ_Δθは切替時間検出部により検出された切替時間に相当する。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
［変形例１］
例えば上記実施形態では、次の切替タイミングになるまでのレゾルバ角の変化として推定時間Ｔ_ｅｓｔを推定するものを示した。しかし、例えば図６に示すように、推定回転速度ω_ｅｓｔと推定回転加速度ｄω_ｅｓｔ／ｄｔを用いて、レゾルバ角を推定した推定角を算出し、この推定角に基づいて、切替タイミングが到来したか否かを判断させるようにしてもよい。

図６は、乱れフラグと、レゾルバ角と、推定角と、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の切替タイミングを示すタイミングチャートである。
図６では、矢印Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４で示すように、レゾルバ角が０°〜１８０°であるときは、レゾルバ角に基づいて、Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３の何れか１つにおけるスイッチング素子のオン／オフが切り替えられる。

そして、レゾルバ角が１８０°を超えた直後に、乱れフラグがセットされると、矢印Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９，Ｌ２０で示すように、推定角が２４０°，３００°，０°，６０°，１２０°，１８０°になるタイミングで、Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３の何れか１つにおけるスイッチング素子のオン／オフが切り替えられる。

さらに、レゾルバ角が１８０°を超えた後に、乱れフラグがクリアされると、矢印Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３で示すように、レゾルバ角が２４０°，３００°，０°になるタイミングで、Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３の何れか１つにおけるスイッチング素子のオン／オフが切り替えられる。

［変形例２］
また上記実施形態では、回転検出信号にノイズが重畳していることを示す乱れ判断条件が成立した場合に推定時間モードに設定することにより、矩形波制御方式を継続するものを示した。しかし、時間Ｔ_Δθと推定時間Ｔ_ｅｓｔとの差が、予め設定された中止判定時間を超えた場合には、推定時間モードによる矩形波制御方式を中止し、昇圧回路４により駆動用電圧ＶＨを上昇させて、過変調ＰＷＭ制御方式または正弦波ＰＷＭ制御方式に移行するようにしてもよい。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

上述したモータ制御装置１の他、当該モータ制御装置１を構成要素とするシステム、当該モータ制御装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、モータ制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…モータ制御装置、２…モータ、５…インバータ、６…レゾルバ、３１，３２，３３，３４，３５，３６…スイッチング素子

Claims (5)

1. 複数のスイッチング素子（３１，３２，３３，３４，３５，３６）を有する三相ブリッジ回路を備えてモータ（２）に三相交流電流を供給するインバータ（５）を、少なくとも矩形波制御方式を用いて制御するモータ制御装置（１）であって、
   前記矩形波制御方式では、前記モータの回転角度を検出する角度検出部（６）から出力される回転検出信号に基づいて算出される検出角度が互いに異なるように予め設定された切替角度になる複数の切替タイミングが予め設定され、更に、複数の前記切替タイミングのそれぞれについて、前記三相ブリッジ回路における複数の前記スイッチング素子のうち、オン状態にする前記スイッチング素子と、オフ状態にする前記スイッチング素子とが予め設定されており、
   前記回転検出信号にノイズが重畳していることを示す予め設定された乱れ判断条件が成立しているか否かを判断するように構成された乱れ判断部（Ｓ２５０）と、
   前記乱れ判断条件が成立していないと前記乱れ判断部が判断した場合には、前記モータ制御装置に、前記検出角度に基づいて、前記切替タイミングが到来したか否かを判断させる第１判断モードに設定するように構成された第１設定部（Ｓ３１０）と、
   前記乱れ判断条件が成立していると前記乱れ判断部が判断した場合には、前記回転検出信号に基づいて算出された過去の前記検出角度に基づいて、少なくとも、次の前記切替タイミングになるまでの前記検出角度の変化を推定し、この推定結果に基づいて、前記モータ制御装置に、前記切替タイミングが到来したか否かを判断させる第２判断モードに設定するように構成された第２設定部（Ｓ２１０，Ｓ３００）と、
   前記検出角度の回転速度を推定するように構成された速度推定部（Ｓ７０）と、
   前記検出角度の回転加速度を推定するように構成された加速度推定部（Ｓ８０）とを備え、
   前記第２設定部は、前記速度推定部により推定された前記回転速度と、前記加速度推定部により推定された前記回転加速度とを用いて、直近で終了した前記切替タイミングから次の前記切替タイミングまでの時間である切替時間を、次の前記切替タイミングになるまでの前記検出角度の変化として推定するように構成され、
   前記第２判断モードでは、直近で終了した前記切替タイミングから前記切替時間が経過したタイミングを次の前記切替タイミングとして、前記切替タイミングが到来したか否かを判断するモータ制御装置。
2. 請求項１に記載の速度推定部であって、
   前記モータが１回転するのに要する回転時間を繰り返し計測するように構成された時間計測部（Ｓ２０）と、
   前記時間計測部により計測された複数の前記回転時間の平均と分散を算出するように構成された平均算出部（Ｓ６０）と、
   前記時間計測部により計測された最新の前記回転時間と、前記平均算出部により算出された前記平均との差分が、予め設定された除外判定係数と、前記平均算出部により算出された前記分散との乗算値以上であることを示す除外判断条件が成立しているか否かを判断するように構成された除外判断部（Ｓ４０）とを備え、
   前記速度推定部は、前記時間計測部により計測された複数の前記回転時間の逆数の加重平均を前記回転速度とし、
   前記加速度推定部は、複数の前記回転時間の逆数のそれぞれについて、対象となる前記回転時間が計測された時点よりも前に計測された直近の前記回転時間の逆数との差分を算出し、算出された複数の前記差分の加重平均を前記回転加速度とし、
   前記平均算出部は、前記除外判断条件が成立していると前記除外判断部が判断した場合に、前記除外判断部による判断の対象となった最新の前記回転時間を除外して、前記平均と前記分散を算出し、
   前記速度推定部は、前記除外判断条件が成立していると前記除外判断部が判断した場合に、前記除外判断部による判断の対象となった最新の前記回転時間を除外して、前記回転速度を算出し、
   前記加速度推定部は、前記除外判断条件が成立していると前記除外判断部が判断した場合に、前記除外判断部による判断の対象となった最新の前記回転時間を除外して、前記回転加速度を算出するモータ制御装置。
3. 請求項２に記載のモータ制御装置であって、
   前記除外判定係数は、前記速度推定部により推定された最新の前記回転速度との間で負の相関を有するように設定されているモータ制御装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のモータ制御装置であって、
   前記切替時間を検出するように構成された切替時間検出部（Ｓ１００）と、
   前記切替時間検出部により検出された前記切替時間と、前記第２設定部により推定された前記切替時間との差が、予め設定された乱れ判定時間以上である場合に、乱れ判定カウンタをインクリメントする加算部（Ｓ２４０）と、
   前記切替時間検出部により検出された前記切替時間と、前記第２設定部により推定された前記切替時間との差が、前記乱れ判定時間未満である場合に、前記乱れ判定カウンタをデクリメントする減算部（Ｓ２３０）とを備え、
   前記乱れ判断部は、前記乱れ判定カウンタの値が予め設定された乱れ判定値を超えている場合に、前記乱れ判断条件が成立していると判断するモータ制御装置。
5. 請求項４に記載のモータ制御装置であって、
   前記乱れ判断部は、前記乱れ判断条件が成立した後において、前記乱れ判定カウンタの値が、前記乱れ判定値より小さくなるように予め設定された復帰判定値未満になった場合に、前記乱れ判断条件が成立していないと判断するモータ制御装置。