JP6696139B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、モータ制御装置に関する。

従来、適応オブザーバモデルや、拡張誘起電圧オブザーバモデルによる、ブラシレスＤＣ（direct current）モータ等の同期電動機の位置センサレス制御の手法が、知られている。

楊耕、他３名、「適応オブザーバによるブラシレスＤＣモータの位置センサレス制御」、電気学会論文誌Ｄ、１９９３年、１１３巻、５号、５７９−５８６頁 市川真士、他４名、「拡張誘起電圧モデルに基づく突極型永久磁石同期モータのセンサレス制御」、電気学会論文誌Ｄ、２００２年、１２２巻、１２号、１０８８−１０９６頁

上記二つの制御手法をより有効に活用することが可能なモータ制御装置を得ることができれば、有意義である。

実施形態のモータ制御装置は、適応オブザーバモデルによりモータの電気角の第一の推定値を算出する第一の推定部と、拡張誘起電圧オブザーバモデルによりモータの電気角の第二の推定値を算出する第二の推定部と、上記第一の推定値に基づいてモータを制御する状態と、上記第二の推定値に基づいてモータを制御する状態と、上記第一の推定値と上記第二の推定値との加重平均値に基づいてモータを制御する状態と、を切り替え可能なモータ制御部と、上記モータの回転位置を検出するセンサの検出結果を上記モータ制御部による上記モータの制御に用いる際に、上記第一の推定値、上記第二の推定値、または上記加重平均値が、当該検出結果の精度向上に用いられる場合に、上記センサによる検出可能範囲から外れないように、上記第一の推定値、上記第二の推定値、または上記加重平均値を補正するリミッタ部と、を備える。よって、上記モータ制御装置は、例えば、各オブザーバモデルによる制御の長所をより有効に活用して、モータをより好適に制御することが可能となる。

また、上記モータ制御装置では、例えば、上記モータ制御部は、モータの回転速度が第一の範囲にある状態では上記第一の推定値に基づいてモータを制御し、モータの回転速度が上記第一の範囲よりも低い第二の範囲にある状態では上記第二の推定値に基づいてモータを制御し、モータの回転速度が上記第一の範囲と上記第二の範囲との境界となる第三の範囲にある状態では上記加重平均値に基づいてモータを制御する。適応オブザーバモデルによる制御では、モータの回転速度が低い場合に電気角をより精度良く推定し難く、拡張誘起電圧オブザーバモデルによる制御では、モータの回転速度が高い場合に電気角をより精度良く推定し難い。よって、モータ制御装置は、モータの回転速度に応じて、制御に用いる推定値を変更することにより、例えば、回転速度の低い状態から高い状態まで、より精度の高い電気角の推定値に基づいて、モータを制御できる。

また、上記モータ制御装置では、例えば、上記モータ制御部は、上記加重平均値に基づいてモータを制御し、上記加重平均値における上記第一の推定値の比率は、モータの回転速度が第一の回転速度である場合には１であり、モータの回転速度が上記第一の回転速度より低い第二の回転速度である場合には０であり、かつモータの回転速度が上記第一の回転速度と上記第二の回転速度との間である場合には上記モータの回転速度が高いほど大きい。よって、上記モータ制御装置は、例えば、電気角の推定値として第一の推定値が用いられる第一の状態と第二の推定値が用いられる第二の状態との間で、電気角の推定値が急変するのを抑制することができる。

また、上記モータ制御装置は、例えば、モータの回転速度に応じて、上記第一の推定値、上記第二の推定値、または上記加重平均値の遅れを補償する第一の補正部を備える。よって、上記モータ制御装置は、例えば、モータの回転速度に応じて遅れが補償されない構成に比べて、電気角をより精度良く推定できる。

また、上記モータ制御装置は、例えば、モータの温度に応じて、上記第一の推定値、上記第二の推定値、または上記加重平均値の遅れを補償する第二の補正部を備える。よって、上記モータ制御装置は、例えば、モータの温度に応じて遅れが補償されない構成に比べて、電気角をより精度良く推定できる。

また、上記モータ制御装置は、例えば、電気角の推定に用いられるデータのアナログ値からアナログ−デジタル変換によりデジタル値を取得するデータ取得部であって、上記アナログ値が所定値より低い場合には、上記アナログ値を所定倍率で大きくした値からアナログ−デジタル変換によりデジタル値を取得するデータ取得部を、備える。よって、上記モータ制御装置は、例えば、より少ないビット数でより精度良くアナログ−デジタル変換を実行することができる。

図１は、実施形態のモータ制御装置の例示的かつ模式的なブロック図である。 図２は、実施形態のモータ制御装置の遅れ補償部における回転速度と補正された出力値との相関関係の一例を示すグラフである。 図３は、実施形態のモータ制御装置のリミッタ部における補正前の推定値と補正後の推定値との相関関係の一例を示すグラフである。 図４は、実施形態のモータ制御装置のデータ取得部の演算処理を示す例示的かつ模式的なブロック図である。

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用、結果、および効果は一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果や派生的な効果のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

モータ制御装置１は、モータ制御部１０と、電気角推定部２０と、を有する。モータ制御装置１は、インバータ等を含む駆動回路３０を制御することにより、モータ４０を制御する。

モータ４０は、ＤＣブラシレスモータ等の、永久磁石同期モータであり、例えば、ＩＰＭ（interior permanent magnet）同期モータや、ＳＰＭ（surface permanent magnet）同期モータである。また、モータ４０は、例えば、突極型の同期モータである。

モータ４０には、温度センサ４１が設けられている。温度センサ４１は、モータ４０のいずれかの位置の温度を検出する。温度センサ４１によって検出される温度は、モータ４０内のコイルの温度の変化に伴って変化する温度である。

モータ４０には、位置センサ４２が設けられてもよい。位置センサ４２は、ロータの回転位置（回転角度）を検出する。位置センサ４２が設けられる構成では、電気角推定部２０によって算出された電気角の推定値は、例えば、位置センサ４２による検出結果の精度向上に用いられうる。この場合、位置センサ４２の検出分解能は、比較的低くてよく、したがって、比較的安価な位置センサ４２が用いられうる。

温度センサ４１および位置センサ４２の検出結果は、モータ制御部１０を介して電気角推定部２０に入力される。なお、温度センサ４１および位置センサ４２の検出結果は、モータ制御部１０を介さず電気角推定部２０に入力されてもよい。

モータ制御部１０は、例えば、電流指令値出力部や、電流電圧変換部、相変換部、ＰＷＭ処理部、角速度出力部等を含む。電流指令値出力部は、受け取ったトルク指令値および現在の角速度（検出値または推定値）に対応する電流指令値を出力する。この場合の電流指令値は、ｄ軸およびｑ軸の二相の電流指令値Ｉ_ｄ，Ｉ_ｑである。電流電圧変換部は、電流指令値Ｉ_ｄ，Ｉ_ｑに対応するｄ軸およびｑ軸の二相の電圧指令値Ｖ_ｄ，Ｖ_ｑを出力する。相変換部は、二相の電圧指令値Ｖ_ｄ，Ｖ_ｑに対応するＵ相、Ｖ相、およびＷ相の三相の電圧指令値Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗを出力する。ＰＷＭ処理部は、包絡線中心シフト変調等により、ＰＷＭにより駆動回路３０のスイッチング素子を駆動するための信号Ｓ_Ｕ，Ｓ_Ｖ，Ｓ_Ｗを出力する。角速度出力部は、位置センサ４２の検出結果に対応する角速度の検出値を出力する。モータ制御部１０は、電気角推定部２０による電気角の推定値を利用して、駆動回路３０、ひいてはモータ４０を制御するものであればよく、ここに開示した例には限定されない。

モータ制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）や、コントローラ、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）、ＰＬＤ（programmable logic device）等によって構成されうる。モータ制御部１０は、例えば、ＥＣＵ（electronic control unit）等として構成されうる。モータ制御部１０における演算処理がプログラムに基づいて実行される場合、当該プログラムは、ＲＯＭや、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部品や記憶装置（不図示）に記憶される。この場合のプログラムには、モータ制御部１０内の各部に対応するモジュールが含まれる。

電気角推定部２０は、演算部２１と記憶部２２とを有する。演算部２１は、例えば、ＣＰＵや、コントローラ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＰＬＤ等によって構成されうる。電気角推定部２０は、例えば、ＥＣＵ等として構成されうる。電気角推定部２０は、独立したＥＣＵであってもよいし、モータ制御部１０等の他の制御部と共通のＥＣＵ内に構成されてもよい。電気角推定部２０は、電気角推定装置とも称されうる。

記憶部２２には、主記憶部や、補助記憶部が含まれうる。記憶部２２には、例えば、ＲＡＭ（random access memory）や、ＲＯＭ（read only memory）、ＨＤＤ（hard disk drive）、ＳＳＤ（solid state drive）、フラッシュメモリ等の記憶部品や記憶装置が含まれうる。演算部２１における演算処理がプログラムに基づいて実行される場合、当該プログラムは、ＲＯＭや、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部品や記憶装置に記憶される。当該プログラムには、演算部２１内の各部に対応するモジュールが含まれる。記憶部２２には、演算部２１での演算に用いられるデータや、演算処理結果、モータ制御部１０等の外部からの受信データ（入力データ）や外部への送信データ（出力データ）等が記憶される。

演算部２１は、データ取得部２１ａや、適応オブザーバ演算部２１ｂ、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃ、遅れ補償部２１ｄ、係数設定部２１ｅ、調整部２１ｆ、リミッタ部２１ｇ等を有する。

データ取得部２１ａは、モータ制御部１０等から、演算部２１での演算処理に用いられるデータを取得する。データは、例えば、電流や電圧の指令値等である。また、データ取得部２１ａは、取得したデータのアナログ値をデジタル値に変換する。すなわち、データ取得部２１ａは、ＡＤ（analog digital）変換機能を有している。データ取得部２１ａは、ＡＤ変換部とも称されうる。

適応オブザーバ演算部２１ｂは、取得されたデータに基づいて、適応オブザーバモデルを用いた公知の手法により、モータ４０の電気角を推定する。適応オブザーバモデルは、次の式（１）で表せる。

ここに、Ｐは、微分演算子、ｉは、電流、λは、電機子巻線の界磁磁束鎖交数、Ｒは、レジスタンス、Ｌは、インダクタンス、ωは、回転速度（角速度）、ｖは、電圧、Ｇは、オブザーバゲインである。なお、添え字＾は、推定値を意味し、添え字Ｍは、モータ４０での真値を意味し、太字は、行列あるいはベクトルを意味する。なお、以下では、推定値を意味する添え字Ｏを用いる場合もある。式（１）中、Ｉ，Ｊ，ε_ｉ，ε_λは、以下の式のとおりである。

適応オブザーバ演算部２１ｂは、次の式（２）により、電気角の推定値θ_Ｏ１を算出することができる。

なお、添え字α，βは、固定座標系である。

拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃは、取得されたデータに基づいて、拡張誘起電圧オブザーバモデルを用いた公知の手法により、モータ４０の電気角を推定する。拡張誘起電圧オブザーバモデルは、次の式（３）で表せる。

ここに、ｅは、拡張誘起電圧、Ｋ_Ｅは、誘起電圧定数である。なお、添え字ｄ，ｑは、それぞれｄ軸およびｑ軸を意味し、添え字・（ドット）は、微分演算子である。
拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃは、次の式（４）により、電気角の推定値θ_Ｏ２を算出することができる。

遅れ補償部２１ｄは、電気角推定部２０によって算出された電気角の推定値の遅れを補償する。遅れ量は、モータ４０の回転速度が高いほど大きくなり、かつ温度が高いほど小さくなることが、判明している。また、演算処理による遅れもある。本実施形態では、例えば、次の式（５）により、適応オブザーバ演算部２１ｂによって算出された電気角の推定値θ_Ｏ１を補正する。図２には、補正前の推定値θ_Ｏ１と補正後の推定値θ_Ｏ１ｍとの相関関係の一例がグラフにより示されている。
θ_Ｏ１ｍ＝θ_Ｏ１＋Ｋ_Ｏ・ω_Ｏ ・・・（５）
Ｋ_Ｏ ＝α（Ｔ−Ｔ_ｉ）＋β
ここに、θ_Ｏ１ｍは、遅れ補償部２１ｄによって補正された電気角の推定値、Ｋ_Ｏは、補償係数（係数）、ω_Ｏは、モータ４０の回転速度の推定値、αは、係数、βは、定数、Ｔ_ｉは、初期温度、Ｔは、係数設定時の温度である。αは、例えば、定質量や透磁率に関わる温度係数である。βは、例えば、演算処理による遅れ時間に関わる定数である。式（５）において、補償係数Ｋ_Ｏは、関数あるいはマップとして、記憶部２２のうちフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性の記憶装置に記憶されている。

遅れ補償部２１ｄによって補正される電気角の推定値θ_Ｏ１ｍには、上限値および下限値が定められている。図２の例では、遅れ補償部２１ｄは、回転速度ω_Ｏが、予め定められた推定値θ_Ｏ１ｍの線形的な補正範囲内にある場合、すなわち、ω_ｒ２≦ω_Ｏ≦ω_ｒ１（ω_ｒ２：補正範囲の下限値、ω_ｒ１：補正範囲の上限値）の場合に、式（５）による補正を行う。また、遅れ補償部２１ｄは、ω_Ｏ＞ω_ｒ１の場合には、補正された電気角の推定値θ_Ｏ１ｍを、ω_Ｏ＝ω_ｒ１における値とし、ω_Ｏ＜ω_ｒ２の場合には、補正された電気角の推定値θ_Ｏ１ｍを、ω_Ｏ＝ω_ｒ２における値とする。本実施形態では、遅れ補償部２１ｄによって、モータ４０の回転速度に応じた遅れ補償、ならびにモータ４０の温度に応じた遅れ補償が行われる。よって、電気角推定部２０は、例えば、モータ４０の回転速度に応じて遅れが補償されない構成やモータ４０の温度に応じて遅れが補償されない構成に比べて、電気角をより精度良く推定できる。遅れ補償部２１ｄは、第一の補正部の一例であり、第二の補正部の一例でもある。なお、図１に例示される本実施形態の適応オブザーバ演算部２１ｂは、遅れ補償部２１ｄを含んでもよい。この場合には、遅れ補償部２１ｄによって補正された電気角の推定値θ_Ｏ１ｍは、適応オブザーバ演算部２１ｂによって算出された電気角の推定値θ_Ｏ１であってもよい。

係数設定部２１ｅは、予め定められたタイミングで、補償係数Ｋ_Ｏを算出し、記憶部２２に格納する。モータ４０およびモータ制御装置１の使用開始時には、係数設定部２１ｅは、モータ４０が所定の回転速度で回転するよう、モータ制御部１０に指示データを送信する。そして、式（５）における、補償係数Ｋ_Ｏを算出し、記憶部２２に格納する。また、モータ４０およびモータ制御装置１の使用中にあっては、所定の時刻で、式（５）における補償係数Ｋ_Ｏを算出し、記憶部２２に記憶されている補償係数Ｋ_Ｏのデータを書き換える。

調整部２１ｆは、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値、および拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値に基づいて、モータ制御部１０に渡す、電気角推定部２０の電気角の推定値θ_Ｏｆ（出力値）を得る。本実施形態では、電気角推定部２０は、モータ４０の回転速度ω_Ｏが所定の回転速度ω_ｔｈ１よりも高い状態、すなわち第一の範囲にある状態では、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１の補正値θ_Ｏ１ｍを、出力値θ_Ｏｆとする。電気角推定部２０は、モータ４０の回転速度ω_Ｏが所定の回転速度ω_ｔｈ２（＜ω_ｔｈ１）よりも低い状態、すなわち第二の範囲にある状態では、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値θ_Ｏ２を、出力値θ_Ｏｆとする。また、電気角推定部２０は、モータ４０の回転速度ω_Ｏが、ω_ｔｈ２以上であり、かつω_ｔｈ１以下である場合には、次の式（６）により、出力値θ_Ｏｆを算出する。
θ_Ｏｆ＝γ・θ_Ｏ１ｍ＋（１−γ）θ_Ｏ２ ・・・（６）
γ＝（ω_Ｏ−ω_ｔｈ２）／（ω_ｔｈ１−ω_ｔｈ２）
ここに、γは、加重平均の重み付け係数であり、０≦γ≦１である。重み付け係数γは、比率の一例である。出力値θ_Ｏｆは、加重平均値の一例である。回転速度ω_ｔｈ１は、第一の回転速度の一例であり、回転速度ω_ｔｈ２は、第二の回転速度の一例である。なお、式（６）は、正回転の場合の一例であり、負回転の場合も同様に、出力値θ_Ｏｆを算出できる。

適応オブザーバモデルは、モータ４０の回転速度が低い場合には電気角をより精度良く推定し難く、拡張誘起電圧オブザーバモデルは、モータ４０の回転速度が高い場合に電気角をより精度良く推定し難い。この点、本実施形態では、モータ４０の回転速度ω_Ｏが回転速度ω_ｔｈ１よりも高い状態、すなわち第一の範囲にある状態では、出力値θ_Ｏｆは、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１に基づく値となる。また、モータ４０の回転速度が回転速度ω_ｔｈ２よりも低い状態、すなわち第二の範囲にある状態では、出力値θ_Ｏｆは、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値θ_Ｏ２に基づく値となる。よって、電気角推定部２０は、例えば、モータ４０の回転速度の低い状態から高い状態まで、より精度の高い電気角の推定値を出力できる。適応オブザーバ演算部２１ｂは、第一の推定部の一例であり、適応オブザーバ演算部２１ｂによる推定値θ_Ｏ１（または補正値θ_Ｏ１ｍ）は、第一の推定値の一例であり、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃは、第二の推定部の一例であり、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる推定値θ_Ｏ２は、第二の推定値の一例である。

また、本実施形態では、適応オブザーバ演算部２１ｂによって電気角の推定値を得るモータ４０の回転速度ω_Ｏの第一の範囲と、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによって電気角の推定値を得るモータ４０の回転速度ω_Ｏの第二の範囲との境界となる回転速度ω_Ｏの範囲、すなわち、モータ４０の回転速度ω_Ｏが、ω_ｔｈ２以上であり、かつω_ｔｈ１以下である第三の範囲では、出力値θ_Ｏｆを、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値と、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値との加重平均値として算出する。よって、上記第三の範囲において、回転速度に応じた電気角の推定値の変化を滑らかにすることができる。したがって、本実施形態によれば、例えば、回転速度の変化に伴って、電気角推定部２０による電気角の推定値が急変するのが、抑制されうる。よって、例えば、推定値の急変に伴ってモータ４０の動作に異常が生じるのが、抑制されうる。

リミッタ部２１ｇは、モータ制御部１０によるモータ４０の制御に位置センサ４２が用いられる場合、すなわち、電気角推定部２０によって算出された電気角の推定値が位置センサ４２による検出結果の精度向上に用いられる場合に、電気角の推定値が位置センサ４２による検出結果から大きく外れないよう、あるいは位置センサ４２による検出可能範囲から外れないよう、電気角の推定値を補正する。本実施形態では、例えば、次の式（７）により、リミッタ部２１ｇは、調整部２１ｆによって算出された電気角の推定値θ_Ｏｆ（出力値）を補正する。図３には、補正前の推定値θ_Ｏｆと補正後の推定値θ_ＯｆＬとの相関関係の一例がグラフにより示されている。
θ_Ｓ−δ≦θ_Ｏｆ≦θ_Ｓ＋δ の場合、 θ_ＯｆＬ＝θ_Ｏｆ
θ_Ｏｆ＜θ_Ｓ−δ の場合、 θ_ＯｆＬ＝θ_Ｓ−δ
θ_Ｏｆ＞θ_Ｓ＋δ の場合、 θ_ＯｆＬ＝θ_Ｓ＋δ
・・・（７）
ここに、θ_ＯｆＬは、リミッタ部２１ｇによって補正された電気角の推定値、θ_Ｓは、位置センサ４２による検出結果に基づく電気角の値（検出値）、δは、偏差の許容範囲である。本実施形態では、リミッタ部２１ｇによって、例えば、電気角の推定値が電気角の検出値から乖離することにより、あるいは電気角の検出範囲から外れることにより、誤った推定値に基づく制御異常が生じるなど、モータ４０の制御において不都合が生じるのが、抑制されうる。リミッタ部２１ｇは、第三の補正部の一例である。

また、リミッタ部２１ｇは、係数設定部２１ｅにより補償係数Ｋ_Ｏが更新されているか否か、すなわち、モータ４０およびモータ制御部１０の動作開始後に補償係数Ｋ_Ｏが算出されたか否かによって、偏差の許容範囲δを切り替えることができる。例えば、補償係数Ｋ_Ｏが更新された場合、電気角の推定値θ_Ｏｆ（出力値）の精度が比較的高い状態であると考えられるため、この場合には、リミッタ部２１ｇは、許容範囲δによって、演算処理を行う。一方、補償係数Ｋ_Ｏが更新されていない場合、補償係数Ｋ_Ｏが更新された場合に比べて電気角の推定値θ_Ｏｆ（出力値）の精度が低い状態であると考えられるため、この場合には、リミッタ部２１ｇは、拡大された許容範囲ａ・δ（ａ＞１）によって、演算処理を行う。ここに、ａは、予め設定された拡大係数（倍率）である。本実施形態では、係数設定部２１ｅにより補償係数Ｋ_Ｏが更新されている場合には、偏差の許容範囲δを小さくする。よって、例えば、偏差が大きいことにより、すなわち、電気角の推定の精度が低いことにより、モータ４０の制御において不都合が生じるのが、抑制されうる。

電気角推定部２０による電気角の推定値の演算の精度は、デジタル値の精度が高いほど高くなる。しかしながら、小さい値から大きい値までデジタル値の精度を確保するため、例えば、データ取得部２１ａにおけるデジタル値のビット数（桁数）を増やすと、例えば、データ取得部２１ａが高価になったり、推定値の演算処理の速度が遅くなったりといった、不都合な事象が生じやすい。そこで、本実施形態では、データ取得部２１ａは、アナログ値の大きさが所定値より小さい場合にあっては、取得したアナログ値を所定倍率で大きくした値に対して、アナログ−デジタル変換を実行する。具体的には、図４に例示されるように、データ取得部２１ａは、二つのデジタル値Ｉ_ｄ１ｓ，Ｉ_ｄ２ｓを算出する。デジタル値Ｉ_ｄ１ｓは、モータ４０の電流のアナログ値Ｉ_ａをアナログ−デジタル変換して得られたデジタル値Ｉ_ｄ１を、２のｋ乗倍して、すなわち値が０（ゼロ）のｋ個の下位ビットを付加して得られる。デジタル値Ｉ_ｄ２ｓは、モータ４０の電流のアナログ値Ｉ_ａを２のｋ乗倍した後にアナログ−デジタル変換したデジタル値Ｉ_ｄ２に、値が０（ゼロ）のｋ個の上位ビットを付加して得られる。アナログ−デジタル変換処理におけるデジタル値Ｉ_ｄ１，Ｉ_ｄ２のビット数は、ｎであり、データ取得部２１ａで出力され後段の演算で用いられるデジタル値Ｉ_ｄ１ｓ，Ｉ_ｄ２ｓのビット数は、ｎ＋ｋである。図４には、ｋ＝４、ｎ＝１２の場合が例示されている。データ取得部２１ａは、アナログ値Ｉ_ａが閾値Ｉ_ｔｈ１よりも大きい状態では、出力値Ｉ_ｄｆをデジタル値Ｉ_ｄ１ｓとし、アナログ値Ｉ_ａが閾値Ｉ_ｔｈ２よりも小さい状態では、出力値Ｉ_ｄｆをデジタル値Ｉ_ｄ２ｓとする。また、データ取得部２１ａは、アナログ値Ｉ_ａが、閾値Ｉ_ｔｈ２以上であり、かつ閾値Ｉ_ｔｈ１以下である場合には、次の式（８）により、出力値Ｉ_ｄｆを算出する。
Ｉ_ｄｆ＝ｂ・Ｉ_ｄ１ｓ＋（１−ｂ）Ｉ_ｄ２ｓ ・・・（８）
ｂ＝（Ｉ_ｄ１ｓ−Ｉ_ｔｈ２）／（Ｉ_ｔｈ１−Ｉ_ｔｈ２）
ここに、ｂは、加重平均の重み付け係数である。本実施形態によれば、データ取得部２１ａは、より少ないビット数でより精度良くアナログ−デジタル変換を実行することができる。閾値Ｉ_ｔｈ１は、所定値の一例である。２^ｋは、所定倍率の一例である。なお、式（８）は、正電流の場合の一例であり、負電流の場合も同様に、出力値Ｉ_ｄｆを算出できる。

以上、説明したように、実施形態のモータ制御装置１では、適応オブザーバ演算部２１ｂ（第一の推定部）は、適応オブザーバモデルによりモータ４０の電気角の推定値θ_Ｏ１（第一の推定値）を算出する。拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃ（第二の推定部）は、拡張誘起電圧オブザーバモデルによりモータ４０の電気角の推定値θ_Ｏ２（第二の推定値）を算出する。モータ制御部１０は、種々の状況に応じて、推定値θ_Ｏ１によるモータ４０の制御と、推定値θ_Ｏ２によるモータ４０の制御とを切り替えることができる。よって、モータ制御装置１は、例えば、各オブザーバモデルの長所をより有効に活用して、モータ４０をより好適に制御することが可能となる。例えば、モータ制御部１０は、二つの推定値のうち精度が高い推定値を用いて、モータ４０を制御することができる。

また、実施形態のモータ制御装置１では、モータ制御部１０は、モータ４０の回転速度が所定回転速度ω_ｔｈ１よりも高い状態、すなわち回転速度が第一の範囲にある状態では、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１（第一の推定値）に基づいてモータ４０を制御し、モータ４０の回転速度が所定回転速度ω_ｔｈ２よりも低い状態、すなわち回転速度が第二の範囲にある状態では、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値θ_Ｏ２（第二の推定値）に基づいてモータ４０を制御する。適応オブザーバモデルによる制御では、モータ４０の回転速度が低い場合に電気角をより精度良く推定し難く、拡張誘起電圧オブザーバモデルによる制御では、モータ４０の回転速度が高い場合に電気角をより精度良く推定し難い。よって、モータ制御装置１は、モータ４０の回転速度に応じて制御に用いる推定値を変更することにより、例えば、回転速度の低い状態から高い状態まで、より精度の高い電気角の推定値に基づいて、モータ４０を制御できる。

また、実施形態のモータ制御装置１では、例えば、モータ制御部１０は、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１（第一の推定値）および拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値θ_Ｏ２（第二の推定値）に基づく出力値θ_Ｏｆ（加重平均値）に基づいてモータ４０を制御し、出力値θ_Ｏｆにおける適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１の重み付け係数γ（比率）は、モータ４０の回転速度が所定の回転速度ω_ｔｈ１（第一の回転速度）である場合には１であり、モータ４０の回転速度が所定の回転速度ω_ｔｈ２（第二の回転速度）である場合には０であり、かつモータ４０の回転速度が回転速度ω_ｔｈ１と回転速度ω_ｔｈ２との間である場合にはモータ４０の回転速度が高いほど大きい。また、出力値θ_Ｏｆにおける拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値θ_Ｏ２の重み付け係数（１−γ）は、モータ４０の回転速度が所定の回転速度ω_ｔｈ１（第一の回転速度）である場合には０であり、モータ４０の回転速度が所定の回転速度ω_ｔｈ２（第二の回転速度）である場合には１であり、かつモータ４０の回転速度が回転速度ω_ｔｈ１と回転速度ω_ｔｈ２との間である場合にはモータ４０の回転速度が高いほど小さい。よって、モータ制御装置１は、例えば、電気角の推定値として適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１が用いられる第一の状態と拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値θ_Ｏ２が用いられる第二の状態との間で、電気角の推定値が急変するのを、抑制することができる。

また、実施形態のモータ制御装置１は、例えば、モータ４０の回転速度に応じて、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１（第一の推定値）の遅れを補償する遅れ補償部２１ｄ（第一の補正部）を備える。よって、モータ制御装置１は、例えば、モータ４０の回転速度に応じて遅れが補償されない構成に比べて、電気角をより精度良く推定できる。また、実施形態のモータ制御装置１は、例えば、モータ４０の温度に応じて、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１（第一の推定値）の遅れを補償する遅れ補償部２１ｄ（第二の補正部）を備える。よって、モータ制御装置１は、例えば、モータ４０の温度に応じて遅れが補償されない構成に比べて、電気角をより精度良く推定できる。なお、遅れ補償部２１ｄ（第一の補正部、第二の補正部）は、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１（第一の推定値）ではなく、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値θ_Ｏ２（第二の推定値）、あるいは、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１および拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値θ_Ｏ２に基づく出力値θ_Ｏｆ（加重平均値）に、上記遅れ補償を行ってもよい。

また、実施形態のモータ制御装置１は、例えば、モータ４０の回転位置の検出結果に対応した範囲の値となるよう、調整部２１ｆの出力値θ_Ｏｆを補正するリミッタ部２１ｇ（第三の補正部）を備える。よって、モータ制御装置１は、例えば、電気角の推定値が検出結果に基づく電気角の値から乖離することにより、あるいは検出範囲から外れることにより、不都合が生じるのを抑制できる。なお、リミッタ部２１ｇによって演算処理される対象は、適応オブザーバ演算部２１ｂによる電気角の推定値θ_Ｏ１（第一の推定値）、拡張誘起電圧オブザーバ演算部２１ｃによる電気角の推定値θ_Ｏ２（第二の推定値）、電気角の推定値θ_Ｏ１および電気角の推定値θ_Ｏ２の加重平均値、またはそれらの補正値である。

また、実施形態のモータ制御装置１では、例えば、データ取得部２１ａは、取得したデータのアナログ値が所定値より低い場合には、アナログ値を所定倍率で大きくした値からアナログ−デジタル変換によりデジタル値を取得する。よって、モータ制御装置１は、例えば、より少ないビット数でより精度良くアナログ−デジタル変換を実行することができる。データ取得部２１ａは、電流ではなく、電圧やその他のデータに対する同様の構成であってもよい。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各例の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペックは、適宜に変更して実施することができる。

また、モータ制御装置は、例えば、以下の［１］のような構成として実施できる。
［１］
適応オブザーバモデルによりモータの電気角の第一の推定値を算出する第一の推定部と、
拡張誘起電圧オブザーバモデルによりモータの電気角の第二の推定値を算出する第二の推定部と、
前記第一の推定値と前記第二の推定値との加重平均値に基づいてモータを制御するモータ制御部と、
を備えたモータ制御装置。
また、電気角推定装置は、例えば、以下の［２］または［３］のような構成として実施できる。
［２］
適応オブザーバモデルによりモータの電気角の第一の推定値を算出する第一の推定部と、
拡張誘起電圧オブザーバモデルによりモータの電気角の第二の推定値を算出する第二の推定部と、
前記第一の推定値および前記第二の推定部のうちいずれか一方を出力する出力部と、
を備えた、電気角推定装置。
［３］
適応オブザーバモデルによりモータの電気角の第一の推定値を算出する第一の推定部と、
拡張誘起電圧オブザーバモデルによりモータの電気角の第二の推定値を算出する第二の推定部と、
前記第一の推定値と前記第二の推定値との加重平均値を出力する出力部と、
を備えた、電気角推定装置。

１…モータ制御装置、１０…モータ制御部、２１ａ…データ取得部、２１ｂ…適応オブザーバ演算部（第一の推定部）、２１ｃ…拡張誘起電圧オブザーバ演算部（第二の推定部）、２１ｄ…遅れ補償部（第一の補正部、第二の補正部）、２１ｇ…リミッタ部（第三の補正部）。

Claims (6)

1. 適応オブザーバモデルによりモータの電気角の第一の推定値を算出する第一の推定部と、
   拡張誘起電圧オブザーバモデルによりモータの電気角の第二の推定値を算出する第二の推定部と、
   前記第一の推定値に基づいてモータを制御する状態と、前記第二の推定値に基づいてモータを制御する状態と、前記第一の推定値と前記第二の推定値との加重平均値に基づいてモータを制御する状態と、を切り替え可能なモータ制御部と、
   前記モータの回転位置を検出するセンサの検出結果を前記モータ制御部による前記モータの制御に用いる際に、前記第一の推定値、前記第二の推定値、または前記加重平均値が、当該検出結果の精度向上に用いられる場合に、前記センサによる検出可能範囲から外れないように、前記第一の推定値、前記第二の推定値、または前記加重平均値を補正するリミッタ部と、
   を備えた、モータ制御装置。
2. 前記モータ制御部は、モータの回転速度が第一の範囲にある状態では前記第一の推定値に基づいてモータを制御し、モータの回転速度が前記第一の範囲よりも低い第二の範囲にある状態では前記第二の推定値に基づいてモータを制御し、モータの回転速度が前記第一の範囲と前記第二の範囲との境界となる第三の範囲にある状態では前記加重平均値に基づいてモータを制御する、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記加重平均値における前記第一の推定値の比率は、モータの回転速度が第一の回転速度である場合には１であり、モータの回転速度が前記第一の回転速度より低い第二の回転速度である場合には０であり、かつモータの回転速度が前記第一の回転速度と前記第二の回転速度との間である場合には前記モータの回転速度が高いほど大きい、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. モータの回転速度に応じて、前記第一の推定値、前記第二の推定値、または前記加重平均値の遅れを補償する第一の補正部を備えた、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のモータ制御装置。
5. モータの温度に応じて、前記第一の推定値、前記第二の推定値、または前記加重平均値の遅れを補償する第二の補正部を備えた、請求項１〜４のうちいずれか一つに記載のモータ制御装置。
6. 電気角の推定に用いられるデータのアナログ値からアナログ−デジタル変換によりデジタル値を取得するデータ取得部であって、前記アナログ値が所定値より低い場合には、前記アナログ値を所定倍率で大きくした値からアナログ−デジタル変換によりデジタル値を取得するデータ取得部を、備えた、請求項１〜５のうちいずれか一つに記載のモータ制御装置。

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