JP7197306B2 - ミスアライメントを補償するモータ駆動信号の生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータコントローラ、モータシステム、およびモータを運転させるための方法に関する。

電気モータの分野においては、ＥＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ）モータまたはＢＬＤＣ（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータと称されるタイプの、いわゆるブラシレスモータを使用することが公知であり、このブラシレスモータを使用することによって、モータのロータとのブラシの接触を介して電流を供給する必要がなくなる。そのようなモータにおいては、モータのステータのステータ巻線に可変の駆動信号を供給することによって回転磁場が生成される。この磁場は、ステータ磁場とも称される。一般的な設計では、モータは複数の位相を有しており、各位相は、駆動信号の相応の成分が供給されるステータ巻線のセットに対応付けられている。例えば、三相の設計の場合には、モータは３つのステータセグメントを有しており、各ステータセグメントは、ステータ巻線の対応するセットを有しており、また各ステータセグメントには駆動信号の３つの成分のうちの１つが供給される。

モータのロータには、ロータ磁石とも称される、１つまたは複数の永久磁石が設けられている。ロータ磁石は、ロータ磁場とも称される磁場を生成する。ステータ磁場は、ロータ磁石にトルクをもたらす。これは、ロータにおける総トルクをもたらし、またロータの回転を生じさせる、ロータ磁石におけるトルクである。ロータにおける最大トルクは、ロータ磁場の向きに関して９０°の角度を成す向きを有しているステータ磁場を生成することによって達成することができる。

ロータが回転している間、駆動信号は通常の場合、ステータ磁場をロータと同期させて回転させることを目的として生成される。このことは、例えば米国特許出願公開第２０１６／０３５９４４２号（ＵＳ ２０１６／０３５９４４２ Ａ１）に記載されているようなベクトル制御スキームを使用して、ロータの推定されたまたは測定された角度位置の関数として駆動信号を生成することによって達成することができる。

実際のところ、モータは通常の場合、例えば製造プロセスの変動に起因して、モータの理想的な実現形態とは異なる。理想的な実現形態からの偏差は、ステータ巻線またはロータ磁石に関係すると考えられる。特に、小出力かつ／または小型のモータにおいては、欠陥のあるステータ巻線によって、実際のステータ磁場が理想的なモータの実現形態に対して想定されるようなステータ磁場から偏差するという影響がもたらされる可能性がある。さらに、１つまたは複数のロータ磁石の形状、位置、または磁化が理想的なモータの実現形態から偏差する可能性があり、これは、ロータ磁場が、モータの理想的な実現形態に対して想定されるようなステータ磁場から偏差するという影響をもたらす。理想的な実現形態からの、ステータ磁場および／またはロータ磁場のそれらの偏差に起因して、相互に相対的なステータ磁場とロータ磁場との向きは、モータの１回転にわたり変化する可能性があり、これによってロータに作用するトルクの相応の変動が生じる。モータの複数回の回転にわたりトルクの変動が繰り返されると、その結果、「トルクリプル」と称される現象が生じる。

トルクリプルはモータ効率に不利に作用する可能性があり、また不所望なノイズを生じさせる可能性がある。場合によっては、トルクリプルが、モータの駆動信号を生成する制御回路の共振特性を誘発し、したがってモータ制御の不安定性をもたらす可能性がある周波数を有する可能性もある。つまり、ＥＣモータのステータ巻線の欠陥および／またはロータ磁石の欠陥は、モータの運転特性に不利に作用する可能性がある。その一方で、ＥＣモータの製造中にそのような欠陥を回避するには非常にコストが掛かると考えられる。

１つの実施形態によれば、モータコントローラが提供される。モータコントローラは、モータ駆動回路および制御回路を含んでいる。モータ駆動回路は、駆動信号を、例えば電子整流（ＥＣ）モータに供給するように構成されている。制御回路は、較正データに基づいて、モータ駆動回路を制御するように構成されている。較正データは、駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す。

１つの別の実施形態によれば、モータ較正装置が提供される。モータ較正装置は、モータ、例えばＥＣモータに供給される駆動信号を制御するように構成されている制御回路を含んでいる。さらに、モータ較正装置は、較正回路を含んでいる。較正回路は、駆動信号に応じた、モータのロータの少なくとも１つの測定された角度位置を受信するように構成されている。さらに、較正回路は、少なくとも１つの測定された角度位置に基づいて、較正データを求めるように構成されている。較正データは、駆動信号に応じた、ロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す。

１つの別の実施形態によれば、モータを制御するための方法が提供される。この方法は、ＥＣモータに駆動信号を供給するステップを含んでいる。さらにこの方法は、較正データに基づいて、駆動信号を制御するステップを含んでいる。較正データは、駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す。

１つの別の実施形態によれば、モータを較正するための方法が提供される。この方法は、ＥＣモータに供給される駆動信号を制御するステップを含んでいる。さらにこの方法は、駆動信号に応じた、モータのロータの少なくとも１つの測定された角度位置を受信し、その少なくとも１つの測定された角度位置に基づいて、較正データを求めるステップを含んでいる。較正データは、駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す。

上記の概要は、限定とみなされるべきではない。本発明の別の実施形態によれば、他の装置、システム、または方法を提供することができる。そのような実施形態は、添付の図面と関連させた下記の詳細な説明より明らかになる。

１つの実施形態によるＥＣモータの理想的な実現形態の一例を概略的に示す。 モータのステータ巻線の欠陥に起因する、図１Ａの理想的な実現形態からの偏差の一例を示す。 １つの実施形態によるＥＣモータの理想的な実現形態の別の例を概略的に示す。 モータのロータ磁石の欠陥に起因する、理想的な実現形態からの偏差の一例を示す。 モータのステータ巻線および／または（１つまたは複数の）ロータ磁石の欠陥の影響を示す。 モータのステータ巻線および／または（１つまたは複数の）ロータ磁石の欠陥の影響を示す。 １つの実施形態によるモータシステムを概略的に示す。 図４のモータシステムにおいて生成されるような駆動信号を概略的に示す。 １つの実施形態による較正測定の一例を概略的に示す。 本発明の１つの実施形態により使用されるような、測定されたロータ角度φ_mに依存する補償角度Δφを含む較正データの一例を示す。 １つの実施形態により使用されるような較正データの別の例を示す。 １つの実施形態による較正測定の結果の別の例を示す。 １つの実施形態によるモータ制御のさらなる詳細を示す。 １つの実施形態によるモータを制御するための方法を概略的に説明するためのフローチャートを示す。 図１１Ａの方法によるモータコントローラの動作を概略的に説明するためのブロック図を示す。 １つの実施形態によるモータを較正するための方法を概略的に説明するためのフローチャートを示す。 図１２Ａの方法による較正装置の動作を概略的に説明するためのブロック図を示す。

以下では、種々の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。それらの実施形態は単に例として扱われるものに過ぎず、限定とみなされるべきではないことを言及しておく。例えば、実施形態の一部は複数の特徴を備えているが、その他の実施形態はそれらの特徴の数よりも少ない数の特徴および／または代替的な特徴を含んでいる場合もある。さらに、別個に記載しない限りは、異なる実施形態に由来する特徴を相互に組み合わせることができる。

以下において説明する実施形態は、モータコントローラ、電子整流（ＥＣ）モータを制御するための方法、およびモータを較正するための方法に関する。モータは、例えば、自動車の分野において、例えば燃料ポンプまたはパワーステアリングシステムを駆動させるために使用されるものであってよい。しかしながら、図示したモータ、モータコントローラ、システムおよび方法を、他の種々の分野において、例えば家庭用用途等のためのポンプにおいて使用することもできる。

以下では、先ず、例示的なモータの実現形態および理想的な（欠陥のない）モータからの実際のモータの偏差を考察する。その後に、幾つかの実施形態によるそのような偏差の影響を緩和するための技術を説明する。

図１Ａは、ＥＣモータの理想的な実現形態の一例を概略的に示す。特に、図１Ａは、モータの駆動軸１０１に対して垂直な平面の断面図であり、またモータのロータ１１０およびステータ１２０の１つの実現形態を示す。モータは三相モータであり、各位相はＵ、ＶおよびＷで表されている。ステータ１２０は、３つのステータセグメントを有している。モータの第１のステータセグメントは位相Ｕに対応し、またステータ巻線１２１ｕを含んでいる。モータの第２のステータセグメントは位相Ｖに対応し、またステータ巻線１２１ｖを含んでいる。モータの第３のステータセグメントは位相Ｗに対応し、またステータ巻線１２１ｗを含んでいる。

モータの図示した理想的な実現形態においては、異なるステータセグメント間で１２０°の公称角度オフセットを有するように、ステータセグメントが星形に配置されている。本明細書において使用されているような「公称」という用語は、モータがその設計通りのものが予定されていること表している。したがってこの場合、モータは１２０°のオフセットを有するように設計されている。つまり、モータはステータ１２０に関して３回対称性を有している。しかしながら、下記においてさらに説明するようなコンセプトを、異なる回転対称性を有している他の設計のモータにも適用できることを言及しておく。より一般的には、モータはｎ個の位相を基礎として、ステータに関してｎ回対称性を有することができる。この場合、ｎ個のステータセグメントは、ステータセグメント間で３６０°／ｎの公称角度オフセットを有するように星形に配置される。

図１Ａにおける実線の矢印は、ステータセグメントによって供給される磁場の方向を示す。特に、Ｂ_uが付されている矢印は、位相Ｕに対応するステータセグメントによって供給される磁場の方向を表しており、Ｂ_vが付されている矢印は、位相Ｖに対応するステータセグメントによって供給される磁場の方向を表しており、またＢ_wが付されている矢印は、位相Ｗに対応するステータセグメントによって供給される磁場の方向を表している。

図示の例において、ロータ１１０は、ｎ極部材１１１ｎおよびｓ極部材１１１ｓを有する１組のロータ極１１１ｎ、１１１ｓを含んでいる。ロータ極１１１ｎ、１１１ｓは、下記においてはロータ磁石とも称する、ロータ１１０に配置された１つまたは複数の永久磁石によって形成されている。より多くの組数の極も使用できることを言及しておく。１組のロータ極１１１ｎ、１１１ｓを備えているロータ１１０は、１回回転対称性を有している。ｎ組の極の場合、ロータ１１０は、ｎ回回転対称性を有している。図１Ａの例においては、ステータ１２０は、ロータ１１０より高次の対称性を有しており、モータの全体の回転対称性は、ステータ１２０の回転対称性に対応し、したがって回転対称性は３回回転対称性である。

モータの実際の実現形態においては、通常の場合、図１Ａに示したような理想的な実現形態からの偏差、すなわち公称の設計からの偏差が存在する。それらの偏差は特に、ステータ巻線１２１ｕ、１２１ｖ、１２１ｗおよび／またはロータ極１１１ｎ、１１１ｓに関係すると考えられる。そのような偏差の一例が図１Ｂに示されている。

図１Ｂの例においては、位相Ｖに対応するステータセグメントにミスアライメントが生じていることを想定する。このミスアライメントは、ステータ巻線１２１ｖの欠陥、例えば製造誤差または製造プロセスの許容偏差に起因すると考えられる。ステータ巻線１２１ｖの欠陥は、ステータ巻線１２１ｖの不均一性に起因すると考えられ、その結果、ステータ１２０の外周にわたるステータ巻線１２１ｖの質量中心のずれが生じる。

図１Ｂの例においては、磁場Ｂ_vの方向が、モータ１００の理想的な実現形態に対して期待されるような磁場Ｂ_viの理想的な方向から偏差している。位相Ｖに対応するステータセグメントのミスアライメントは、図１Ａの理想的な実現形態と比較すると、位相Ｕに対応するステータセグメントによって供給される磁場Ｂ_uと位相Ｖに対応するステータセグメントによって供給される磁場Ｂ_vとの間の角度が１１５°に低減し、その一方で、位相Ｖに対応するステータセグメントによって供給される磁場Ｂ_vと位相Ｗに対応するステータセグメントによって供給される磁場Ｂ_wとの間の角度が１２５°に増大するという影響をもたらす。

図１Ｂの例においては、位相ＵおよびＷに対応するステータセグメントのミスアライメントは存在していない。しかしながら、別のシナリオにおいては、ミスアライメントが１つより多くの位相のステータセグメントに対して存在する可能性もあることを言及しておく。

図２Ａは、ＥＣモータの理想的な実現形態の別の例を概略的に示す。特に、図２Ａは、モータの駆動軸に対して垂直な平面の断面図であり、またモータのロータ１１０およびステータ１２０の１つの実現形態を示す。ロータ１１０およびステータ１２０の実現形態は、図１Ａの例に類似する。しかしながら、図２Ａの例においては、ロータ１１０が複数の組のロータ極１１１ｎ、１１１ｓ、１１２ｎ、１１２ｓ、１１３ｎ、１１３ｓを有している。ロータ極の第１の組１１１ｎ、１１１ｓは、第１のｎ極部材１１１ｎおよび第１のｓ極部材１１１ｓを含んでいる。ロータ極の第２の組１１２ｎ、１１２ｓは、第２のｎ極部材１１２ｎおよび第２のｓ極部材１１２ｓを含んでいる。ロータ極の第３の組１１３ｎ、１１３ｓは、第３のｎ極部材１１３ｎおよび第３のｓ極部材１１３ｓを含んでいる。ロータ極１１１ｎ、１１１ｓ、１１２ｎ、１１２ｓ、１１３ｎ、１１３ｓは、１つまたは複数のロータ磁石によって形成されている。３組のロータ１１１ｎ、１１１ｓ、１１２ｎ、１１２ｓ、１１３ｎ、１１３ｓを備えたロータ１１０は、３回回転対称性を有している。

図２Ｂは、モータの実際の実現形態において生じる可能性がある、ロータ極１１１ｎ、１１１ｓ、１１２ｎ、１１２ｓ、１１３ｎ、１１３ｓに関する偏差の一例を示す。

図２Ｂの例においては、図２Ａの理想的な実現形態と比較すると、ロータ１１０のロータ極１１３ｎ、１１３ｓにミスアライメントが生じていることを想定する。特に、図２Ｂの例では、例えば製造誤差または製造プロセスの許容偏差に起因した、他のロータ極１１１ｎ、１１１ｓ、１１２ｎ、１１２ｓに対して相対的なロータ極１１３ｎ、１１３ｓの角度のずれが存在していることを想定する。ロータ極１１１ｎ、１１１ｓ、１１２ｎ、１１２ｓ、１１３ｎ、１１３ｓが別個のロータ磁石によって形成されている場合、ミスアライメントは、ロータ１１０におけるロータ磁石の欠陥のある配置に起因すると考えられるか、またはロータ磁石のうちの１つまたは複数の欠陥のある磁化に起因すると考えられる。ロータ極１１１ｎ、１１１ｓ、１１２ｎ、１１２ｓ、１１３ｎ、１１３ｓが単一のロータ磁石によって形成されている場合、ミスアライメントは、ロータ磁石の欠陥のある磁化に起因すると考えられるか、またはロータ磁石の欠陥のある形状に起因すると考えられる。

図２Ｂの例においては、ロータ極１１３ｎ、１１３ｓの相対的な角度のずれが５°であることを想定し、それによって、ロータ極１１３ｎ、１１３ｓの磁場方向とロータ極１１１ｎ、１１１ｓの磁場方向との間の角度が５５°に低減し、その一方で、ロータ極１１３ｎ、１１３ｓの磁場方向とロータ極１１２ｎ、１１２ｓの磁場方向との間の角度が６５°に増大する。

図３Ａおよび図３Ｂには、さらに、図１Ｂの例において説明したようなステータ巻線のミスアライメントの影響、または図２Ｂの例において説明したようなロータ極のミスアライメントの影響が示されている。特に図３Ａには、ステータ巻線のいずれのミスアライメントまたはロータ極のいずれのミスアライメントも含まない、モータの欠陥のない実現形態を想定する場合の、ロータ１１０におけるトルクの生成を示す。図３Ｂは、ステータ巻線またはロータ極にミスアライメントが生じた場合のシナリオにおけるトルクの生成を示す。

図３Ａおよび図３Ｂの例においては、図１および図２を参照しながら上記において考察したようなＥＣモータが運転している間に、駆動信号がモータに供給されることを想定する。駆動信号は３つの成分、すなわち、位相Ｕのステータ巻線１２１ｕに流れる電流Ｉ_Uに対応する第１の成分と、位相Ｖのステータ巻線１２１ｖに流れる電流Ｉ_Vに対応する第２の成分と、位相Ｗのステータ巻線１２１ｗに流れる電流Ｉ_Wに対応する第３の成分と、を有している。ステータ磁場は、２次元表示のステータ電流ベクトルＩ_Sとして示されている。ステータ磁場は、個々のステータセグメントによって供給される磁場Ｂ_u、Ｂ_v、Ｂ_wの和に対応する。ステータ電流ベクトルは、Ｉ_αおよびＩ_βが付されている、直交する２つのステータ電流座標を使用して表される。直交する２つのステータ電流座標Ｉ_αおよびＩ_βを、駆動信号の３つの成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wの座標変換によって導出することができる。さらに図３Ａおよび図３Ｂの例では、モータのロータ１１０における最大トルクを生成することを目的として、駆動信号が生成されることを想定する。

さらに図３Ａおよび図３Ｂには、ロータ１１０のダイレクト（ｄ：ｄｉｒｅｃｔ）軸を表すベクトルｄと、すなわちロータ１１０によって生成される磁束の方向と、ｄ軸に対して垂直であるロータ１１０のトルク（ｑ：ｔｏｒｑｕｅ）軸を表すベクトルｑと、を示すことによって、ロータ１１０の向きが表されている。見て取れるように、図３Ａの例においては、ステータ電流ベクトルＩ_Sがベクトルｑに整列されており、このことはロータ１１０におけるトルクが最大であることを意味している。図３Ａの例と比較すると、図３Ｂのシナリオにおいては、ベクトルｑの方向に関してステータ電流ベクトルＩ_Sの方向のミスアライメントが存在しており、このことはロータ１１０において生成されたトルクが図３Ａのシナリオに比べて減少することを意味している。図３Ｂの例に示されているような２０°の角度ミスアライメントの場合には、トルクは図３Ａの例に比べて１０％減少する。

図３Ｂの例におけるミスアライメントは、理想的なモータの実現形態に対して期待されるような向きからの、ステータ磁場の向きの偏差から生じる可能性がある、かつ／または理想的なモータの実現形態に対して期待されるようなロータ磁場の向きの偏差の結果から生じる可能性がある。

図２Ｂの例によって示されているように、１つの特定のステータセグメントが、理想的なモータの実現形態の場合の角度領域とは異なる角度領域をカバーする可能性がある。さらに、角度カバー範囲のそのような偏差は、ステータセグメント毎に変化する可能性がある。例えば、図２Ｂの例における位相Ｖに対応するステータセグメントと位相Ｗに対応するステータセグメントとの間のように、隣接する２つのステータセグメントによって供給される磁場間の角度オフセットは、モータの理想的な実現形態に対して想定されるものよりも大きい場合がある。それらのステータセグメント間では、ステータ磁場の回転がモータ１００の理想的な実現形態に対して想定されるものよりも速くなる。さらに、図２Ｂの例における位相Ｖに対応するステータセグメントと位相Ｕに対応するステータセグメントとの間のように、隣接する２つのステータセグメントによって供給される磁場間の角度オフセットは、モータの理想的な実現形態に対して想定されるものよりも小さい場合がある。それらのステータセグメント間では、ステータ磁場の回転がモータの理想的な実現形態に対して想定されるものよりも遅くなる。したがって、ロータ１１０が一定の角速度で回転し、かつステータに供給される駆動信号がロータ１１０のこの回転に即して生成される場合であっても、ステータ磁場は、ロータの１回転にわたり一定ではない角速度で回転することになる。ステータ磁場とロータ１１０との間の角速度の差異が、ロータ磁石のロータ磁場に関して、ステータ磁場の角度の変化に依存する角度位置を次々にもたらす可能性がある。図３Ａおよび図３Ｂに関連させて説明したように、これによってロータ１１０におけるトルクの変動が生じる。これらの変動は、ロータ１１０が回転する度に再度生じ、したがってトルクリプルが生じる。

欠陥のあるステータ巻線の場合に関して上記において説明したような同様の問題は、ロータ磁石に欠陥がある場合、例えば１つまたは複数のロータ磁石の形状、位置、または磁化が理想的なモータの実現形態から偏差する場合にも生じる可能性がある。このことは、ロータ磁場がモータ１００の理想的な実現形態に対して想定される幾何学から偏差する欠陥のある幾何学を有するという影響をもたらす可能性がある。ステータ巻線１２１ｕ、１２１ｖ、１２１ｗに欠陥がなく、かつステータ磁場がロータ１１０と同期して回転する場合であっても、ロータ磁場の欠陥のある幾何学は、ロータの１回転にわたり、特定のロータ極がモータの理想的な実現形態に対して期待される時点よりも早くまたは遅く特定のステータセグメントを通過するという影響をもたらす可能性がある。例えば、図２Ｂの例を参照して、ロータ１１０が時計回りに回転する場合を想定すると、ロータ極１１３ｎ、１１３ｓの組は、モータの理想的な実現形態に対して期待される時点よりも早くステータセグメントを通過することになる。これによって、ロータ磁場に関するステータ磁場の角度の変化に依存する角度位置が生じ、またロータにおけるトルクの相応の変化も生じる。したがって、ロータ磁石の欠陥に起因しても、トルクリプルが生じる可能性がある。

図１Ａから図３Ｂに関連させて説明したようなモータの欠陥を効率的に考慮するために、下記において説明するコンセプトは、ステータ磁場およびロータ磁場の相対的な向きのミスアライメントを少なくとも部分的に補償することを目的としたモータの較正を含む。特に、モータは、駆動信号に応じた、ロータ１１０の実際の角度位置と、駆動信号に応じた、モータの理想的な実現形態に対して期待されるようなロータ１１０の期待される角度位置と、の関係を示す較正データを基礎として運転される。したがって、較正データは、駆動信号に対するモータの応答が、モータの理想的な実現形態に対して期待されるような応答からどのように偏差するかを表す。下記においてより詳細に説明するように、ロータ１１０の角度位置に対する駆動信号の依存性を補正するために較正データを使用することができる。

図４は、１つの実施形態によりモータの欠陥の補償が実施されるモータシステムを概略的に示す。モータシステムはモータ１００を含んでいる。モータ１００は、図１Ａに示したように理想的な実現形態を基礎とすることができるか、または図２Ａに示したような理想的な実現形態を基礎とすることができる。モータ１００は、例えば図１Ｂに関連させて説明したようなステータ巻線の欠陥、および／または例えば図２Ｂに関連させて説明したような１つまたは複数のロータ磁石の欠陥を有している可能性がある。

図４の例においては、モータ１００は負荷１０を駆動させるために使用される。自動車の分野においては、負荷１０として例えばポンプ、例えば燃料ポンプまたはオイルポンプ（図３には図示せず）が考えられる。さらに、負荷１０は、パワーステアリングシステム（図３には図示せず）のシャフトであってよい。さらに、モータシステムは、モータ１００に駆動信号を供給するモータコントローラ２００を含んでいる。

上述のように、駆動信号は、位相とも称する３つの成分を有している。それらの駆動信号成分の各々は、図４において１２２ｕ、１２２ｖ、１２２ｗが付されている、モータ１００のステータセグメントのうちの１つに供給される。位相Ｕに対応するステータセグメント１２２ｕには、位相Ｕに対応する駆動信号成分、すなわち電流Ｉ_Uが供給される。位相Ｖに対応するステータセグメント１２２ｖには、位相Ｖに対応する駆動信号成分、すなわち電流Ｉ_Vが供給される。位相Ｗに対応するステータセグメント１２２ｗには、位相Ｗに対応する駆動信号成分、すなわち電流Ｉ_Wが供給される。

図示の例において、モータコントローラ２００は、マイクロコントローラ２１０、プリドライバ２２０、出力段２３０、駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wの各々に関する各電流センサ２４０ｕ、２４０ｖ、２４０ｗ、およびロータ１１０（図４には図示していないが、図１および図２には示されている）の角度位置を検出するための角度センサ２５０を含んでいる。角度センサ２５０は、当業者には公知であるような、例えば１つまたは複数のホールデバイス、１つまたは複数の巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）デバイス、１つまたは複数のトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）デバイス、メカニカルエンコーダ、磁気レゾルバなどを基礎とするものであってよい。

さらに下記において説明するように、角度センサ２５０は、ロータ１１０の角度位置を、ロータ１１０の１回転にわたり一義的に分解することができるものであってもよい。換言すれば、ロータの角度位置を、ロータ１１０の１回転にわたり一義的に求めることができる。角度センサ２５０によって測定されたようなロータ１１０の角度位置は、以下では測定されたロータ角度φ_mと記す。下記においてより詳細に説明するように、モータコントローラ２００は、測定されたロータ角度φ_ｍの関数として駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wを生成することができる。

図示されているように、マイクロコントローラ２１０は、測定されたロータ角度φ_m（測定された角度位置とも記す）を、各位相Ｕ、Ｖ、Ｗに関する相応の制御信号Ｘ_U、Ｘ_V、Ｘ_Wを生成するための入力パラメータとして使用する。制御信号Ｘ_U、Ｘ_V、Ｘ_Wは、各駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wに関するそれぞれの目標値を示すことができる。測定されたロータ角度φ_mは、駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wから成る電流ベクトルの回転を達成するために、それらの目標値の制御に使用される。

さらに図示されているように、プリドライバ段２２０は、駆動信号Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wを目標値に正確に制御するために、電流センサ２４０からのフィードバックを使用することができる。このようにして、例えば、ステータ巻線１２１ｕ、１２１ｖ、１２１ｗのインダクタンスによって惹起される遅延を考慮することができる。位相Ｕ、Ｖ、Ｗに関するプリドライバ段２２０の出力信号には、それぞれＸ_UP、Ｘ_VP、Ｘ_WPが付されている。プリドライバ段２２０の出力信号Ｘ_UP、Ｘ_VP、Ｘ_WPを、要求される電力レベルに増幅し、それによって駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wを得るために出力段２３０を使用することができる。

ロータ磁場に対して相対的なステータ磁場の向きのミスアライメントを補償するために、モータコントローラ２００には、補正／較正回路２６０および較正データメモリ２７０が設けられている。較正データメモリ２７０は、駆動信号に応じた、ロータ１１０の実際の角度位置と、駆動信号に応じた、ロータ１１０の期待される角度位置（すなわち理想的なモータの角度位置）と、の関係性を示す上述の較正データを記憶する。図４の例においては、較正回路２６０が、測定されたロータ角度φ_mからロータ１１０の補正された角度位置φ_cを計算するために、較正データメモリ２７０に記憶されている較正データを使用する。続いて、補正された角度位置φ_cに基づいて、モータコントローラ２００は、例えば駆動信号によって生じたステータ磁場が補正された角度位置φ_cに従って回転される、下記において考察するベクトル制御アルゴリズムを使用して、モータ１００に対する駆動信号を生成する。

図５は、モータコントローラ２００によって生成された、駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wを概略的に示す。ここで、図５においては図面を見やすくするために、プリドライバ段２２０によって導入される、駆動信号に対するあらゆる変更は省略されていることを言及しておく。

見て取れるように、図示の例においては、駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wがそれぞれ、ロータ１１０の補正された角度位置φ_cの正弦関数を基礎としており、また相互に位相が１２０°ずらされている。例えば、駆動信号を以下のように表すことができる：
Ｉ＿Ｕ＝Ａ ｓｉｎ（φ＿ｃ）、 （１）
Ｉ＿Ｖ＝Ａ ｓｉｎ（φ＿ｃ＋１２０°）、かつ （２）
Ｉ＿Ｗ＝Ａ ｓｉｎ（φ＿ｃ＋２４０°）、 （３）
ここで、Ａは、マイクロコントローラ２１０、プリドライバ２２０、および出力段２３０によって制御することができる振幅パラメータを表す。

ロータ１１０が回転している間に、モータコントローラ２００は、角度センサ２５０によって測定されるような測定されたロータ角度φ_mに依存して、特に測定されたロータ角度φ_mから計算された補正された角度位置φ_cに依存して、駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wを継続的に調整する。

補正された角度位置φ_cに対する駆動信号の依存性は、ロータ磁場の回転と同期するステータ磁場の回転を提供する。較正データに基づいた、測定された角度位置φ_cの補正は、ステータ巻線またはロータ磁石の欠陥に起因するミスアライメントを少なくとも部分的に補償する。このようにして、ステータ磁場がロータ１１０のｑ軸に沿って整列されている向きを有することを達成することができる。このようにして、ロータ１１０におけるトルクを最大にすることができる。

図６は、較正プロシージャに関して使用することができるセットアップおよび１つの実施形態による例示的な較正結果、すなわち較正データがどのように取得されるかの例を示す。較正プロシージャ中に、駆動信号がモータ１００に適用され、駆動信号の特定の状態に応じてロータ１１０によって達成されるロータ角度φ_mが、角度センサ２５０を使用して測定される。続いて、角度ミスアライメントΔφを、期待される角度位置φ_eと実際に測定されたロータ角度φ_mとの差異として求めることができる。期待される角度位置φ_eは、モータ１００の理想的な実現形態を想定した場合の、駆動信号の状態に応じた、ロータ１１０に対して期待される角度位置に対応する。

図６には、期待される角度位置φ_eが、モータ１００の理想的な実現形態を想定した場合のステータ電流ベクトルＩ_SI（Ｉ_S）の向きによって表されている。実際に測定されたロータ角度φ_mは、ベクトルＲによって示されている。これらの測定を、駆動信号の種々の状態に関して実行することができる。駆動信号の各状態は、期待される種々の角度位置φ_eに対応し、またその駆動信号の各状態によって、ロータ１１０は実際に測定された種々のロータ角度φ_mに達する。したがって、角度ミスアライメントΔφを、測定されたロータ角度φ_mの関数として求めることができる。

位相Ｖの５°のミスアライメントを想定する、図６の例示的な較正結果から見て取れるように、角度ミスアライメントΔφは、測定されたロータ角度φ_mに応じて変化する。較正プロシージャの結果を、後に補正回路２６０がモータ１００の通常の運転中に駆動信号を生成する際に使用するために、例えばルックアップテーブル６００の形態で較正データメモリ２７０に記憶することができる。特に、較正データは、測定されたロータ角度φ_mの関数として、角度ミスアライメントΔφを示すことができる。記憶されている較正データにおいて、測定されたロータ角度φ_mは、駆動信号に応じた、ロータの実際の角度位置に対応し、その一方で、角度ミスアライメントΔφまたは期待されるロータ角度φ_eは、駆動信号に応じた、ロータ１１０の期待される角度位置に対する、それらの実際の角度位置の関係性を示す。

較正プロシージャの間、駆動信号Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wが適用される状態は、駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wのうちの少なくとも１つが０である基本ベクトルに対応すると考えられ、これに対し、他の駆動信号Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wは、同一の値、例えば単一の値を有する。駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wを正規化すると、それによってそれらの基本ベクトルは、（１，０，０）、（１，１，０）、（０，１，０）、（０，１，１）、（０，０，１）および（１，０，１）となる。理想的なモータの実現形態に関しては、それらの基本ベクトルは、０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°および３６０°の期待されるロータ角度にそれぞれ対応することになる。較正プロシージャの間に、モータ１００のロータ１１０は自由に移動しながら、駆動信号を静的なやり方で適用することができる。駆動信号Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wの所定の状態に応じて、ロータ１１０は、ステータ磁場の向きがロータ１１０のｄ軸に整列されている位置に移動することになる。しかしながら、ステータ電流ベクトルＩ_Sの向きは、ロータ１１０の測定された向きから偏差する可能性がある。このことをロータの１回転にわたり段階的に達成することができる。

図６の例においては、角度ミスアライメントΔφが、駆動信号の６個の異なる状態に関して、すなわち６個の異なる角度位置に関して測定されている。これによって、図１Ａおよび図２Ａの例に示したような、３回対称性を有するモータの実現形態に関するミスアライメントを正確に評価することができる。

較正プロシージャは、静的に適用される基本ベクトルの使用に限定されるものではないことを言及しておく。むしろ、例えば次式に従って、ロータ１１０の他の期待される角度位置φ_eに対応する状態を有する駆動信号を生成することも可能である：
Ｉ_U＝Ａ ｓｉｎ（φ_e－９０°） （４）
Ｉ_V＝Ａ ｓｉｎ（φ_e＋３０°）、かつ （５）
Ｉ_W＝Ａ ｓｉｎ（φ_e＋１５０°）、 （６）

したがって、モータ１００の運転中に駆動信号を生成するために使用されるような類似のアルゴリズムに基づいて、しかしながら静的に適用される駆動信号の状態に関してロータ１１０のｄ軸がステータ磁場に整列されることを考慮するために９０°の位相シフトを伴って、較正中に使用される駆動信号のセットを生成することもでき、その一方で、モータ１００の通常の運転中に、駆動信号は通常の場合、ロータ１１０のｑ軸にステータ磁場を整列することを目的として生成される。

較正中に、角度ミスアライメントΔφを、ロータ１１０の１回転にわたり分散しているロータ１１０の複数の角度位置に関して測定することができる。続けて、角度ミスアライメントΔφの中間値を、例えば近似関数によって、例えば内挿または外挿によって取得することができる。ここで、そのような近似関数は、較正中に測定されたロータ角度φ_mとは異なるロータ角度に関しても較正データを提供するために使用することができる。例えば、ルックアップテーブルに示されたデータの内挿または外挿によって、測定された種々のロータ角度φ_mの間のロータ角度に関して較正データを提供することもできる。付加的または代替的に、較正データに含まれている実際のロータ角度φ_mとは異なる測定されたロータ角度φ_mに関して補正されたロータ角度φ_cを計算するために、近似関数をモータ１００の運転中に使用することもできる。

次に、モータ１００の通常の運転中の較正データの使用をより詳細に考察する。モータ１００の運転中に、較正／補正回路２６０は、目下測定されたロータ角度φ_mから補正された角度位置を計算するために較正データを使用することができる。特に、較正／補正回路２６０は、補正された角度位置φ_cを次式に従い計算するために、所定の測定されたロータ角度φ_ｍにマッピングされた角度ミスアライメントΔφを使用することができる：
φ_c＝φ_m＋Δφ（φ_m） （７）

関係（７）に従い補償角度を加算することによって補正された角度位置φ_cを計算する代わりに、較正データが、測定されたロータ角度φ_mにマッピングされた期待される角度位置φ_eを示し、またこのマッピングに基づいて補正された角度位置φ_cを計算することも可能である。この場合、期待される角度位置φ_eを、補正された角度位置φ_cとして直接的に使用することも可能である。

モータ１００の運転中に、目下測定されたロータ角度φ_mが、較正データにおいて考慮される測定されたロータ角度φ_mとは異なる場合には、補正／較正回路２６０は、較正データにおいて考慮される目下測定されたロータ角度と最も良く整合する、較正データにおいて考慮される測定されたロータ角度φ_mに対応する、角度ミスアライメントΔφのうちの１つを選択することができる。例えば、目下測定されたロータ角度がφ_m＝６０°である場合、補正／較正回路２６０は、記憶されている較正データから、φ_m＝５７．５°に対応する角度ミスアライメントΔφを選択し、目下測定されたロータ角度φ_mおよび選択された最も良く整合する角度ミスアライメントΔφに基づいて、補正されたロータ角度Φ_cを計算することができる。さらに、近似関数を使用することができ、これについては下記において説明する。

図７は、角度ミスアライメントΔφの測定値間の線形内挿を使用し、それによって任意の測定されたロータ角度φ_mに関する角度ミスアライメントΔφの推定値を取得する例を示す。図７の例においては、較正中に測定されたロータ角度φ_mに関する角度ミスアライメントΔφの値が黒い四角で示されている。他のロータ角度φ_mに関しては、それらの値間の線形内挿関数に基づいて、角度ミスアライメントΔφを推定することができる。ここで、他の種類の近似関数、例えば較正中に測定されたデータについての正弦波近似も使用できることを言及しておく。

さらに較正は、期待されるロータ角度φ_eに関して、例えば１°以下の小さいステップ幅に対応する駆動信号の状態に基づいた測定値を使用することによって、角度ミスアライメントΔφの測定値の非常に細かい粒度を使用することもできる。細粒度マッピングの相応の例が図８に示されており、この図において、角度ミスアライメントΔφは、測定されたロータ角度φ_mの関数として、正弦波状に円滑に変化している。

ミスアライメントの較正および補償を、図２Ａおよび図２Ｂの例のように、２つより多くのロータ極の組を有するモータ１００の実現形態に関しても行うことができる。この場合、ロータ１１０の機械的な１回転は、ステータ電流ベクトルＩ_Sのｎ回転に対応することになる。このことを、測定された機械的なロータ角度φ_mのｎ倍に対応する電気的なロータ角度φ_mと、期待される機械的なロータ角度φ_eのｎ倍に対応する、相応に期待される電気的なロータ角度φ_eと、を定義することによって考慮することができる。

図９は、３組のロータ極を想定したシナリオに関する較正結果の一例を示す。この場合、期待される機械的なロータ角度φ_eと、この期待される機械的なロータ角度φ_eの３倍（モジュロ３６０°）である、期待される電気的なロータ角度Φ_eと、を区別することができる。さらに、測定された機械的なロータ角度φ_m（モジュロ３６０°）の３倍に対応するものとして、測定された電気的な角度Φ_eを定義することができる。さらに、機械的な角度ミスアライメントΔφの３倍に対応するものとして、電気的な角度ミスアライメントΔΦを定義することができる。

図９の例から見て取ることができるように、ロータ１１０の機械的な１回転にわたり、駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wによって規定されるステータ電流ベクトルＩ_Sおよび電気的なロータ角度Φ_e、Φ_mが３回転している。図９には、電気的なロータ角度Φ_e、Φ_mおよびステータ電流ベクトルＩ_Sのそれらの反復パターンは破線で区切られている。図９の例においては、ロータ１１０の機械的な１回転にわたり、角度ミスアライメントΔφが、電気的なロータ角度Φ_e、Φ_mおよびステータ電流ベクトルＩ_Sの回転毎に異なる特性を示している。これは、図２Ｂの例に示したようなロータ極の組のミスアライメントに起因すると考えられる。モータ１００の較正中に、測定されたロータ角度φ_mがロータ１１０の機械的な１回転にわたり一義的に分解される場合には、ロータ１１０の機械的な１回転内のそれらの変動を効果的に考慮することができる。

図１０は、１つの実施形態によるモータ制御をさらに説明するためのブロック図を示す。特に、図１０はモータ１００に関する駆動信号を生成するために使用することができるベクトル制御回路を示す。図１０の例においては、モータ１００がパワーステアリングシステムの一部であることを想定する。概略的に示されているように、パワーステアリングシステムは、トーションバー１００２を介して、車両の少なくとも１つの操舵輪１００５を制御するために使用されるステアリングシャフト１００３に連結されているステアリングホイール１００１を含んでいる。モータ１００は、ステアリングシャフト１００３に付加的な出力を供給するために使用される。図１０の例においては、モータ１００が、上記において説明したように、測定されたロータ角度φ_ｍに基づいて制御される。ロータ角度φ_mは、角度センサ１０１１によって測定される。さらに、モータ１００は、ステアリングホイール１００１に接続されているトルクセンサ１０１２から供給されるようなトルク要求Ｔ_steerおよび各駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wの電流を検出する電流センサ１０１３、１０１４、１０１５から供給されるような電流フィードバックに基づいて制御される。

図示されているように、モータ１００の運転中に、目下測定されたロータ角度φ_mが、角度補正ブロック１０３０に供給される。上記において説明したような較正プロシージャの結果を使用して、角度補正ブロック１０３０は、補正されたロータ角度φ_cを、測定されたロータ角度φ_mから計算する。この計算を、測定されたロータ角度φ_mにマッピングされた補償角度Δφを加算することによって、式（７）に基づいて達成することができる。

図１０のベクトル制御回路においては、測定された電流がクラーク変換ブロック１０４０に供給され、このクラーク変換ブロック１０４０は、３次元座標空間から、直交する２つの座標Ｉ_αおよびＩ_βを使用した２次元座標空間への変換を達成する。直交する座標Ｉ_αおよびＩ_βは、パーク変換ブロック１０５０に供給され、このパーク変換ブロック１０５０は、補正されたロータ角度φ_cを入力として使用し、また座標Ｉ_αおよびＩ_βの、補正されたロータ角度φ_cによって回転された座標系への変換を達成する。その結果、パーク変換ブロックは、ロータのｄ軸に整列された第１の座標Ｉ_dおよびロータ１１０のｑ軸に整列された第２の座標Ｉ_qを供給する。

座標Ｉ_dおよびＩ_qは続いて、外部制御ブロック１０６０、Ｉ_q座標に関するＰＩ（比例積分）制御ブロック１０６１、およびＩ_d座標に関するＰＩ制御ブロック１０６２を基礎とする制御アルゴリズムにおけるフィードバックとして使用される。外部制御ブロック１０６０は、トルク要求Ｔ_steerと基準トルクＴ_ref（例えばＴ_ref＝０の基準トルク）との差異を、Ｉ_q座標に関する目標値Ｉ_q,setを設定するための入力として使用する。Ｉ_q座標に関するＰＩ制御ブロック１０６１は、Ｉ_q座標に関する目標値Ｉ_q,setとＩ_q座標に関するフィードバックとの差異を、相応の出力電圧Ｖ_qを設定するために使用する。Ｉ_d座標に関するＰＩ制御ブロック１０６２は、Ｉ_d座標に関する目標値Ｉ_d,setとＩ_d座標に関するフィードバックとの差異を、相応の出力電圧Ｖ_dを設定するために使用する。ロータのｑ軸に整列されたステータフィールドベクトルを維持することを考慮して、目標値Ｉ_d,setは０である。出力電圧Ｖ_dおよびＶ_qは、補正されたロータ角度φ_cに従い回転する座標系において定義される。

ＰＩ制御ブロック１０６１、１０６２の出力電圧Ｖ_dおよびＶ_qは、逆パーク変換ブロック１０７０に供給され、この逆パーク変換ブロック１０７０は、非回転座標Ｖ_αおよびＶ_βへの変換を達成する。パーク変換ブロック１０５０と同様に、逆パーク変換ブロック１０７０は、補正されたロータ角度φ_cを入力として使用する。逆パーク変換ブロック１０７０の演算によって、駆動信号成分Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wの上述の正弦波状の変化がもたらされる。

座標Ｖ_αおよびＶ_βは、デカルト座標から極座標への変換ブロック１０８０に供給され、このブロック１０８０は、モータ１００に対する駆動信号Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wを出力するＳＶＭ（空間ベクトル変調）およびＰＷＭ（パルス幅変調）ブロック１０９０の入力として使用される極座標Θおよび｜Ｕ｜の形態の出力信号を供給する。ＳＶＭ／ＰＷＭブロック１０９０が入力としてデカルト座標を使用することができる場合には、デカルト座標から極座標への変換ブロック１０８０を省略することもできる。角度補正ブロック１０３０に基づいて、駆動信号Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_Wは、ステータ巻線またはロータ極の潜在的なミスアライメントに関係なく、ステータ磁場をロータ磁場に同期させて回転させる。

図１１Ａは、上記のようなコンセプトに基づいて、ＥＣモータを運転させるために使用することができる方法を説明するためのフローチャートを示す。ＥＣモータは、例えば、上述のモータ１００に対応するものであってよい。図１１Ａの方法を、上述のモータコントローラ２００のようなモータコントローラによって実施することができる。

１１１０においては、駆動信号がモータに供給される。このことは、モータ駆動回路によって、例えば図４のマイクロコントローラ２１０、プリドライバ２２０、および出力段２３０によって、または図１０に示したような制御ブロック１０４０、１０５０、１０６０、１０６１、１０６２、１０７０、１０８０、１０９０によって達成することができる。

駆動信号は、駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す較正データに基づいて制御される。この関係性は、期待される角度位置と実際の角度位置との差異に関して表すことができるか、または期待される角度位置の、実際の角度位置へのマッピングに関して表すことができる。

較正データは、ロータの複数の角度位置を含むことができる。駆動信号に応じた、モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、較正データは、各実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示すことができる。モータのｎ回回転対称性に関して、複数の異なる角度位置の数は少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である。ここで、モータのｎ回対称性は、図１および図２を参照して説明したような、モータのステータのｎ回対称性および／またはモータのロータのｎ回対称性に対応すると考えられる。モータのステータの対称性とロータの対称性が異なるレベルの場合には、モータのｎ回対称性を、ステータおよびロータのうち、より高い対称性レベルを有している方によって定義することができる。

駆動信号を、ロータの測定された角度位置に基づいて制御することができる。１１２０において、ロータの測定された角度位置を受信することができる。ロータの測定された角度位置を、ロータの１回転にわたりその測定された角度位置を一義的に分解するように構成されているセンサ素子から受信することができる。例えば、測定された角度位置を、上述の角度センサ２５０または上述の角度センサ１０１１から受信することができる。

１１３０においては、補正された角度位置を、較正データによって示された関係性に基づいて計算することができる。補正された角度位置は、例えば上述の関係（４）を使用して、較正データによって示された補償角度を、測定された角度位置に加算することによって計算することができる。補償角度は、期待される角度位置と実際の角度位置との差異に相当すると考えられる。

１１４０においては、補正された角度位置に基づいて駆動信号を制御することができる。この制御には、補正された角度位置に基づいてベクトル回転を行うことを含むことができる。

較正データがロータの複数の角度位置を含む場合には、モータのロータの測定された角度位置に最も良く整合する、複数の異なる実際の角度位置のうちの１つに関して示された関係性に基づいて、駆動信号を制御することができる。

複数の異なる実際の角度位置から偏差する、モータのロータの測定された角度位置に関して、本方法は、較正データによって示された関係性のうちの少なくとも一部の近似関数（例えば内挿）を求め、測定された角度位置における近似関数の値に基づいてモータ駆動回路を制御することを含むことができる。

図１１Ｂは、図１１Ａの方法に従い動作するように構成されているモータコントローラ１１５０を説明するためのブロック図を示す。モータコントローラ１１５０は、図４または図１０に示したようなアーキテクチャを基礎とすることができる。図示されているように、モータコントローラ１１５０は、ＥＣモータ１１６０を制御するために使用される。モータ１１６０は、例えば、上述のモータ１００に対応するものであってよい。センサ素子１１７０は、モータ１１６０のロータの測定された角度位置φ_mを供給する。センサ素子１１７０は、例えば、上述の角度センサ２５０または１０１１に対応するものであってよい。

モータコントローラ１１５０には、モータ駆動回路１１５１、制御回路１１５２、および較正データメモリ１１５３が設けられている。

モータ駆動回路１１５１は、モータ１１６０に駆動信号を供給するように構成されている。制御回路は、較正データに基づいて、モータ駆動回路１１５１を制御するように構成されている。較正データメモリ１１５３は、較正データを記憶するために使用することができる。上述のように、較正データは、駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す。さらに図示されているように、モータコントローラ１１５０は、測定された角度位置φ_mを受信するように構成されている入力部を有している。制御回路１１５２を、測定された角度位置φ_mから補正された角度位置φ_cを計算するように構成することができる。さらに図示されているように、制御回路１１５２は続いて、補正された角度位置φ_cに基づいて、モータ駆動回路１１５１を制御することができる。

図１２Ａは、上述のようなコンセプトに基づいて、ＥＣモータを較正するために使用することができる方法を説明するためのフローチャートを示す。特に、図１２の方法を、上述の較正データを取得するために使用することができる。ＥＣモータは、例えば、上述のモータ１００に対応するものであってよい。図１２Ａの方法を、上述のモータコントローラ２００のようなモータコントローラによって実施することができる。しかしながら、一部のシナリオにおいては、図１２Ａの方法を、モータコントローラとは別個の較正装置によって、例えば最終的な製造段階において使用される、例えばモータコントローラを備えたモータを組み立てた後に使用されるテストシステムのコンポーネントによって実施することも考えられる。

１２１０においては、モータに供給される駆動信号が制御される。特に、駆動信号を１つまたは複数の状態に制御することができる。そのような状態の例は、上述の基本ベクトルである。駆動信号を、モータ駆動回路から、例えば図４のマイクロコントローラ２１０、プリドライバ２２０、および出力段２３０から、または図１０に示したような制御ブロック１０４０、１０５０、１０６０、１０６１、１０６２、１０７０、１０８０、１０９０から供給することができる。

１２２０においては、駆動信号に応じた、モータのロータの少なくとも１つの測定された角度位置が受信される。一部のシナリオにおいては、駆動信号の異なる状態に応じた、モータのロータの複数の測定された角度位置を受信することができる。駆動信号の異なる状態は、例えば、図６に関連させて説明したような基本ベクトルに対応するものであってよい。ロータの測定された角度位置を、ロータの１回転にわたりその測定された角度位置を一義的に分解するように構成されているセンサ素子から受信することができる。例えば、測定された角度位置を、上述の角度センサ２５０または上述の角度センサ１０１１から受信することができる。

１２３０においては、較正データが、１２２０において受信した少なくとも１つの測定された角度位置に基づいて求められる。較正データは、駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す。この関係性は、期待される角度位置と実際の角度位置との差異に関して表すことができるか、または期待される角度位置の、実際の角度位置へのマッピングに関して表すことができる。

モータのロータの複数の測定された角度位置が１２２０において受信されると、較正データを複数の測定された角度位置から求めることができる。この場合、較正データは、駆動信号に応じた、モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、各実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示すことができる。モータのｎ回回転対称性に関して、複数の異なる角度位置の数は少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である。

一部のシナリオにおいては、実際の角度位置のうちの少なくとも１つが、測定された角度位置から偏差する。この少なくとも１つの実際の角度位置に関して、測定された角度位置のうちの少なくとも一部に基づいて、近似関数を求めることができる。近似関数は、例えば、測定された角度位置のうちの少なくとも一部の内挿または外挿を基礎とすることができる。続いて、近似関数に基づいて、実際の角度位置と、相応に期待される角度位置と、の関係性を求めることができる。

図１２Ｂは、図１２Ａの方法に従い動作するように構成されているモータ較正装置１２５０を説明するためのブロック図を示す。モータ較正装置１２５０は、モータコントローラの一部、例えば図４、図１０、または図１１Ａに関連させて説明したようなモータコントローラの一部であってよい。しかしながら、最終的な製造段階において使用される、例えばモータコントローラを備えたモータを組み立てた後に使用されるテストシステムのコンポーネントによって、モータコントローラとは別個のモータ較正装置を実施することも考えられる。

図示されているように、モータ較正装置１２５０は、ＥＣモータ１２６０を較正するために使用される。モータ１２６０は、例えば、上述のモータ１００または１１６０に対応するものであってよい。センサ素子１２７０は、モータ１２６０のロータの測定された角度位置φ_mを供給する。センサ素子１２７０は、例えば、上述の角度センサ２５０、１０１１、または１１７０に対応するものであってよい。モータ駆動回路１２８０は、モータ１２６０に駆動信号を供給するために使用される。モータ駆動回路１２８０は、例えばモータコントローラの一部、例えば図４、図１０、または図１１Ａに関連させて説明したようなモータコントローラの一部であってよい。

モータ較正装置１２５０には、制御回路１２５１、較正回路１２５２、および較正データメモリ１２５３が設けられている。

制御回路１２５１は、モータ１２６０に供給される駆動信号を制御するように構成されている。特に、制御回路は、モータ駆動回路１２８０に駆動信号の１つまたは複数の異なる状態、例えば図６に関連させて説明したような基本ベクトルを生成させることができる。

較正回路１２５２は、駆動信号に応じた、ロータの少なくとも１つの測定された角度位置φ_mを受信し、その少なくとも１つの測定された角度位置φ_mに基づいて較正データを求めるように構成されている。上述のように、較正データは、駆動信号に応じた、ロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す。較正回路１２５２は、続いて、較正データメモリ１２５３に較正データを記憶することができる。

幾つかの非限定的な実施形態は、以下の例によって提供される：
例１
モータコントローラにおいて、
駆動信号を、電子整流モータに供給するように構成されているモータ駆動回路と、
駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す較正データに基づいて、モータ駆動回路を制御するように構成されている制御回路と、を含んでいる、
モータコントローラ。

例２
さらに、
モータのロータの測定された角度位置を受信するように構成されている入力部を有しており、
制御回路は、
－較正データによって示された関係性に基づいて、測定された角度位置から補正された角度位置を計算し、
－補正された角度位置に基づいて、モータ駆動回路を制御する、
ように構成されている、
例１によるモータコントローラ。

例３
制御回路は、較正データによって示された補償角度を、測定された角度位置に加算することによって、補正された角度位置を計算するように構成されており、
補償角度は、期待される角度位置と実際の角度位置との差異に相当する、
例２によるモータコントローラ。

例４
駆動信号に応じた、モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、較正データは、各実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示す、
例１から３のいずれか１つによるモータコントローラ。

例５
制御回路は、モータのロータの測定された角度位置に最も良く整合する、複数の異なる実際の角度位置のうちの１つに関して示された関係性に基づいて、モータ駆動回路を制御するように構成されている、
例４によるモータコントローラ。

例６
複数の異なる実際の角度位置から偏差する、モータのロータの測定された角度位置に関して、制御回路は、
－較正データによって示された関係性のうちの少なくとも一部の近似関数を求め、
－測定された角度位置における近似関数の値に基づいてモータ駆動回路を制御する、
ように構成されている、
例４によるモータコントローラ。

例７
モータのｎ回回転対称性に関して、複数の異なる実際の角度位置の数は少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である、
例４から６のいずれか１つによるモータコントローラ。

例８
さらに、較正回路を含んでおり、
較正回路は、
－駆動信号に応じた、モータのロータの少なくとも１つの測定された角度位置を受信し、－少なくとも１つの測定された角度位置に基づいて、較正データを求める、
ように構成されている、
例１から７までのいずれか１つによるモータコントローラ。

例９
さらに、
測定された角度位置を、ロータの１回転にわたり一義的に分解するように構成されているセンサ素子を含んでいる、
例１から８までのいずれか１つによるモータコントローラ。

例１０
モータ較正装置において、
電子整流モータに供給される駆動信号を制御するように構成されている制御回路と、
較正回路と、を含んでおり、
較正回路は、
－駆動信号に応じた、モータのロータの少なくとも１つの測定された角度位置を受信し、
－少なくとも１つの測定された角度位置に基づいて、駆動信号に応じた、ロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す較正データを求める、
ように構成されている、
モータ較正装置。

例１１
較正回路は、
－駆動信号の異なる状態に応じた、モータのロータの複数の測定された角度位置を受信し、
－駆動信号に応じた、モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、各実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示すために、測定された角度位置から較正データを求める、
ように構成されている、
例１０によるモータ較正装置。

例１２
実際の角度位置のうちの少なくとも１つは、測定された角度位置から偏差し、この少なくとも１つの実際の角度位置に関して、較正回路は、
－測定された角度位置のうちの少なくとも一部に基づいて近似関数を求め、
－近似関数に基づいて、実際の角度位置と、相応に期待される角度位置と、の関係性を求める、
ように構成されている、
例１１によるモータ較正装置。

例１３
モータのｎ回回転対称性に関して、複数の異なる実際の角度位置の数は少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である、
例１１または１２によるモータ較正装置。

例１４
さらに、
測定された角度位置を、ロータの１回転にわたり一義的に分解するように構成されているセンサ素子を含んでいる、
例１０から１３のいずれか１つによるモータ較正装置。

例１５
モータを制御するための方法において、
－駆動信号を電子整流モータに供給するステップと、
－駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す較正データに基づいて駆動信号を制御するステップと、
を備えている、
モータを制御するための方法。

例１６
－モータのロータの測定された角度位置を受信するステップと、
－較正データによって示された関係性に基づいて、測定された角度位置から補正された角度位置を計算するステップと、
－補正された角度位置に基づいて、駆動信号を制御するステップと、
を備えている、
例１５による方法。

例１７
－較正データによって示された補償角度を、測定された角度位置に加算することによって、補正された角度位置を計算するステップを備えており、
補償角度は、期待される角度位置と実際の角度位置との差異に相当する、
例１６による方法。

例１８
測定された角度位置を、モータのロータの１回転にわたり一義的に分解する、
例１６または１７による方法。

例１９
駆動信号に応じた、モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、較正データは、各実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示す、
例１５から１８のいずれか１つによる方法。

例２０
－モータのロータの測定された角度位置に最も良く整合する、複数の異なる実際の角度位置のうちの１つに関して示された関係性に基づいて、駆動信号を制御するステップを備えている、
例１９による方法。

例２１
複数の異なる実際の角度位置から偏差する、モータのロータの測定された角度位置に関して、較正データによって示された関係性のうちの少なくとも一部の近似関数を求め、測定された角度位置における近似関数の値に基づいて駆動信号を制御するステップを備えている、
例１９による方法。

例２２
モータのｎ回回転対称性に関して、複数の異なる角度位置の数は少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である、
例１９から２１のいずれか１つによる方法。

例２３
モータを較正するための方法において、
－電子整流モータに供給される駆動信号を制御するステップと、
－駆動信号に応じた、モータのロータの少なくとも１つの測定された角度位置を受信するステップと、
－少なくとも１つの測定された角度位置に基づいて、駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す較正データを求めるステップと、
を備えている、
モータを較正するための方法。

例２４
－駆動信号の異なる状態に応じた、モータのロータの複数の測定された角度位置を受信するステップと、
－駆動信号に応じた、モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、各実際の角度位置と、駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示すために、複数の測定された角度位置から較正データを求めるステップと、
を備えている、
例２３による方法。

例２５
実際の角度位置のうちの少なくとも１つは、測定された角度位置から偏差し、少なくとも１つの実際の角度位置に関して、方法は、
－測定された角度位置のうちの少なくとも一部に基づいて近似関数を求めるステップと、
－近似関数に基づいて、実際の角度位置と、相応に期待される角度位置と、の関係性を求めるステップと、
を備えている、
例２４による方法。

例２６
モータのｎ回回転対称性に関して、複数の異なる角度位置の数は少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である、
例２４または２５による方法。

例２７
少なくとも１つの測定された角度位置を、モータのロータの１回転にわたり一義的に分解する、
例２３から２６のいずれか１つによる方法。

上述のコンセプトおよび実施形態は、種々の修正を実現できると解するべきである。例えば、それらのコンセプトを、ロータ角度の測定のために使用される角度センサを含んでいるモータコントローラにおいて、またはロータ角度の測定に使用される外部の角度センサに接続するためのインタフェースを有しているモータコントローラにおいて実現することができる。さらに、説明したコンセプトを、種々の種類のモータに関して、またそのようなモータの使用に関して適用することができ、そのようなモータとして、例えばオイルポンプ、燃料ポンプ、ワイパ、暖房システムまたは空調システム、電気ターボドライブ、ハイブリッドターボドライブ、電気ダンパシステム、または電気ブレーキブースタにおいて使用されるモータが挙げられる。さらに、説明したコンセプトは、自動車以外のシナリオ、例えばロボットまたは家庭用用途にも適用することができる。さらには、説明した制御回路を、ハードワイヤード回路に基づいて、プログラミング可能なプロセッサ回路、例えばマイクロコントローラに基づいて、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に基づいて、またはそれらの組み合わせに基づいて実現することができることを言及しておく。

Claims (13)

1. モータコントローラにおいて、
   駆動信号を、電子整流モータに供給するように構成されているモータ駆動回路と、
   モータのロータが一定の角速度で回転しているときの、前記駆動信号に応じた、モータのロータの実際の角度位置と、前記駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す較正データに基づいて、前記モータ駆動回路を制御するように構成されている制御回路と、
   を含んでおり、
   前記駆動信号に応じた、前記モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、前記較正データは、各実際の角度位置と、前記駆動信号に応じた、前記理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示し、
   前記モータの相数ｎに関して、前記複数の異なる実際の角度位置の数は、少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である、
   モータコントローラ。
2. 前記モータコントローラは、前記モータの前記ロータの測定された角度位置を受信するように構成されている入力部をさらに有しており、
   前記制御回路は、
   前記較正データによって示された前記関係性に基づいて、前記測定された角度位置から補正された角度位置を計算し、
   前記補正された角度位置に基づいて、前記モータ駆動回路を制御する、
   ように構成されている、
   請求項１記載のモータコントローラ。
3. 前記制御回路は、前記較正データによって示された補償角度を、前記測定された角度位置に加算することによって、前記補正された角度位置を計算するように構成されており、
   前記補償角度は、前記期待される角度位置と前記実際の角度位置との差異に相当する、
   請求項２記載のモータコントローラ。
4. 前記モータコントローラは、さらに較正回路を含んでおり、
   前記較正回路は、
   前記駆動信号に応じた、前記モータのロータの少なくとも１つの測定された角度位置を受信し、
   前記少なくとも１つの測定された角度位置に基づいて、前記較正データを求める、
   ように構成されている、
   請求項１記載のモータコントローラ。
5. 前記モータコントローラは、前記測定された角度位置を、前記ロータの１回転にわたり一義的に分解するように構成されているセンサ素子をさらに含んでいる、
   請求項２記載のモータコントローラ。
6. モータ較正装置において、
   電子整流モータに供給される駆動信号を制御するように構成されている制御回路と、
   較正回路と、を含んでおり、
   前記較正回路は、
   駆動信号に応じた、前記モータのロータの少なくとも１つの測定された角度位置を受信し、
   モータのロータが一定の角速度で回転しているときの、前記少なくとも１つの測定された角度位置に基づいて、前記駆動信号に応じた、前記ロータの実際の角度位置と、前記駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す較正データを求める、
   ように構成されており、
   前記較正回路は、
   前記駆動信号の異なる状態に応じた、前記モータのロータの複数の測定された角度位置を受信し、
   前記駆動信号に応じた、前記モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、各実際の角度位置と、前記駆動信号に応じた、前記理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示すために、前記測定された角度位置から前記較正データを求める、
   ように構成されており、
   前記モータの相数ｎに関して、前記複数の異なる実際の角度位置の数は、少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である、
   モータ較正装置。
7. 前記モータ較正装置は、前記測定された角度位置を、前記ロータの１回転にわたり一義的に分解するように構成されているセンサ素子をさらに含んでいる、
   請求項６記載のモータ較正装置。
8. モータを制御するための方法において、前記方法は、
   駆動信号を電子整流モータに供給するステップと、
   モータのロータが一定の角速度で回転しているときの、前記駆動信号に応じた、前記モータのロータの実際の角度位置と、前記駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す較正データに基づいて前記駆動信号を制御するステップと、
   を備えており、
   前記駆動信号に応じた、前記モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、前記較正データは、各実際の角度位置と、前記駆動信号に応じた、前記理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示し、
   前記モータの相数ｎに関して、複数の異なる角度位置の数は、少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である、
   モータを制御するための方法。
9. 前記方法は、
   前記モータのロータの測定された角度位置を受信するステップと、
   前記較正データによって示された前記関係性に基づいて、前記測定された角度位置から補正された角度位置を計算するステップと、
   前記補正された角度位置に基づいて、駆動信号を制御するステップと、
   を備えている、
   請求項８記載の方法。
10. 前記方法は、前記較正データによって示された補償角度を、前記測定された角度位置に加算することによって、前記補正された角度位置を計算するステップを備えており、
    前記補償角度は、前記期待される角度位置と前記実際の角度位置との差異に相当する、
    請求項９記載の方法。
11. 前記測定された角度位置を、前記モータのロータの１回転にわたり一義的に分解する、
    請求項９記載の方法。
12. モータを較正するための方法において、前記方法は、
    電子整流モータに供給される駆動信号を制御するステップと、
    前記駆動信号に応じた、前記モータのロータの少なくとも１つの測定された角度位置を受信するステップと、
    モータのロータが一定の角速度で回転しているときの、前記少なくとも１つの測定された角度位置に基づいて、前記駆動信号に応じた、前記モータのロータの実際の角度位置と、前記駆動信号に応じた、理想的なモータのロータの期待される角度位置と、の関係性を示す較正データを求めるステップと、
    を備えており、
    前記方法は、
    前記駆動信号の異なる状態に応じた、前記モータのロータの複数の測定された角度位置を受信するステップと、
    前記駆動信号に応じた、前記モータのロータの複数の異なる実際の角度位置の各々に関して、各実際の角度位置と、前記駆動信号に応じた、前記理想的なモータのロータの相応に期待される角度位置と、の関係性を示すために、前記複数の測定された角度位置から前記較正データを求めるステップと、
    をさらに備えており、
    前記モータの相数ｎに関して、複数の異なる角度位置の数は、少なくともｍであり、ここでｍ／ｎは正の整数である、
    方法。
13. 前記少なくとも１つの測定された角度位置を、前記モータのロータの１回転にわたり一義的に分解する、
    請求項１２記載の方法。

Images