JP7277597B2 - 3相ブラシレスモータの制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、自動車などの車両に搭載された内燃機関100の一例を示している。
3相ブラシレスモータ198は、U相コイル198U、V相コイル198V及びW相コイル198Wがスター結線されつつ巻き回された略円筒形状のステータ198Sと、ステータ198Sの内周面に回転自由に配設されたロータ198Rと、を備えている。ロータ198Rの回転駆動軸は、ステータ198Sの軸方向の端部から外部へと突出し、その突出部に減速装置を介してVCR機構190の制御シャフト196が連結されている。3相ブラシレスモータ198の所定箇所には、基準位置を基点としたロータ198Rの回転角度に応じた角度信号を出力する回転角度センサ198Aが取り付けられている。回転角度センサ198Aとしては、例えば、エンコーダやレゾルバなどを使用することができる。
インバータ232は、車両に搭載されたバッテリ280から供給される直流電流を交流電流に変換し、これを3相ブラシレスモータ198のU相コイル198U、V相コイル198V及びW相コイル198Wに選択的に印加して駆動する電源回路である。インバータ232は、還流ダイオードを有するNチャネル型のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)など、スイッチング素子232A~232Fを適宜接続して構成された3相ブリッジ回路である。
3相ブラシレスモータ198のベクトル制御では、三角波キャリアがU相電圧指令VU以上になると、U相アーム上段のスイッチング素子232AがONになり、三角波キャリアがV相電圧指令VV以上になると、V相アーム上段のスイッチング素子232CがONになり、三角波キャリアがW相電圧指令VW以上になると、W相アーム上段のスイッチング素子232EがONになる。インバータ232のスイッチング素子232A~232FをON又はOFFに切り替えた直後には、シャント抵抗232Gによって検出されるシャント電流が変動するリンギングが発生する。各スイッチング素子232A,232C及び232EがON/OFFするタイミング間で、U相コイル198U、V相コイル198V又はW相コイル198Wを流れる電流を検出することができる。
図6は、電流取得方法の第1実施形態の概要を示している。第1実施形態では、3相ブラシレスモータ198をベクトル制御する制御周期は、電流取得不可期間の2倍以上という条件下で、例えば、要求される制御精度などに応じた固定値に設定されている。また、PWMパルスの周期は、電流取得不可期間が現れる周期以下に設定されている。
図9は、電流取得方法の第2実施形態の概要を示している。第2実施形態では、3相ブラシレスモータ198をベクトル制御する制御周期は、先の第1実施形態と同様に、電流取得不可期間の2倍以上という条件下で、例えば、要求される制御精度などに応じた固定値に設定されている。また、PWMパルスの周期は、先の第1実施形態と同様に、電流取得不可期間が現れる周期以下に設定されている。
図12は、電流取得方法の第3実施形態の概要を示している。第3実施形態では、3相ブラシレスモータ198をベクトル制御する制御周期は、先の第1実施形態及び第2実施形態と同様に、電流取得不可期間の2倍以上という条件下で、例えば、要求される制御精度などに応じた固定値に設定されている。また、PWMパルスの周期は、先の第1実施形態及び第2実施形態と同様に、電流取得不可期間が現れる周期以下に設定されている。
図15は、電流取得方法の第4実施形態の概要を示している。第4実施形態では、3相ブラシレスモータ198をベクトル制御する制御周期は、先の第1実施形態~第3実施形態とは異なり、電流取得不可期間の2倍以上という条件下で、例えば、要求される制御精度を満足可能な最長の周期である基本周期に初期設定されており、これが必要に応じて可変となっている。また、PWMパルスの周期は、先の第1実施形態~第3実施形態と同様に、電流取得不可期間が現れる周期以下に設定されている。
従来技術における1シャント電流検出方式を使用して3相ブラシレスモータ198をベクトル制御すると、電流取得不可期間において2相電流を取得しようとしていたため、図18に示すように、d軸電流及びq軸電流が大きく変動していた。しかしながら、第1実施形態~第4実施形態によって3相ブラシレスモータ198をベクトル制御すると、前回の制御周期で2相電流が取得されるようになったため、図19に示すように、d軸電流及びq軸電流の変動が大幅に小さくなった。
230 VCRコントローラ(制御装置)
232 インバータ(駆動回路)
232G シャント抵抗
Claims (20)
- 3相ブラシレスモータを駆動する駆動回路の母線に配設された1つのシャント抵抗を使用し、所定のタイミングで前記3相ブラシレスモータの2相電流を取得して、前記3相ブラシレスモータをベクトル制御する3相ブラシレスモータの制御装置であって、
前記2相電流を正確に取得できない期間に応じて、前記シャント抵抗により検出されるシャント電流に対する前記2相電流の取得タイミングを変更する、
3相ブラシレスモータの制御装置。 - 前記3相ブラシレスモータの制御周期は、前記2相電流を正確に取得できない期間の2倍以上に設定され、
前記3相ブラシレスモータに印加するパルス幅変調パルスの周期は、前記2相電流を正確に取得できない状態が発生する周期以下に設定される、
請求項1に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 次の制御周期に先だって、前記2相電流を正確に取得可能なタイミングを推測する、
請求項2に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 前記2相電流を正確に取得可能なタイミングは、前記パルス幅変調パルスのデューティ比に応じて推測される、
請求項3に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 前記パルス幅変調パルスのデューティ比に応じて、予め設定された複数の2相電流取得タイミングの中から2相電流を正確に取得できるタイミングが選定される、
請求項3に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 前記2相電流を正確に取得できなかった場合、正確に取得できた1相電流及び前回の制御周期で正確に取得できた2相電流から2相電流を推定する、
請求項1に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 前記3相ブラシレスモータに印加するパルス幅変調パルスが過変調の場合、前記2相電流を正確に取得できない期間に応じて、前記2相電流の取得タイミングを変更する、
請求項1に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 前記2相電流の取得タイミングと当該2相電流から求められるパラメータの取得タイミングとに時間的な差がある場合、前記時間的な差に応じて前記パラメータを補正する、
請求項1に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 3相ブラシレスモータを駆動する駆動回路の母線に配設された1つのシャント抵抗を使用し、所定のタイミングで前記3相ブラシレスモータの2相電流を取得して、前記3相ブラシレスモータをベクトル制御する3相ブラシレスモータの制御装置であって、
前回の制御周期における前記3相ブラシレスモータの制御内容から推定された前記2相電流を正確に取得できない期間に応じて、前記3相ブラシレスモータをベクトル制御する周期を変更する、
3相ブラシレスモータの制御装置。 - 前記2相電流を正確に取得できなかった場合、正確に取得できた1相電流及び前回の制御周期で取得できた2相電流から2相電流を推定する、
請求項9に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 前記3相ブラシレスモータに印加するパルス幅変調パルスが過変調の場合、前記2相電流を正確に取得できない期間に応じて、前記3相ブラシレスモータをベクトル制御する周期を変更する、
請求項9に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 前記2相電流の取得タイミングと当該2相電流から求められるパラメータの取得タイミングとに時間的な差がある場合、前記時間的な差に応じて前記パラメータを補正する、
請求項9に記載の3相ブラシレスモータの制御装置。 - 3相ブラシレスモータを駆動する駆動回路の母線に配設された1つのシャント抵抗を使用し、所定のタイミングで前記3相ブラシレスモータの2相電流を取得して、前記3相ブラシレスモータをベクトル制御する制御装置が、前記2相電流を正確に取得できない期間に応じて、前記シャント抵抗により検出されるシャント電流に対する前記2相電流の取得タイミングを変更する、
3相ブラシレスモータの制御方法。 - 前記3相ブラシレスモータの制御周期が、前記2相電流を正確に取得できない期間の2倍以上に設定され、
前記制御装置が、前記3相ブラシレスモータに印加するパルス幅変調パルスの周期を、前記2相電流を正確に取得できない状態が発生する周期以下に設定する、
請求項13に記載の3相ブラシレスモータの制御方法。 - 前記制御装置が、次の制御周期に先だって、前記2相電流を正確に取得可能なタイミングを推測する、
請求項13に記載の3相ブラシレスモータの制御方法。 - 前記制御装置が、前記2相電流を正確に取得できなかった場合、正確に取得できた1相電流及び前回の制御周期で正確に取得できた2相電流から2相電流を推定する、
請求項13に記載の3相ブラシレスモータの制御方法。 - 前記制御装置が、前記3相ブラシレスモータに印加するパルス幅変調パルスが過変調の場合、前記2相電流を正確に取得できない期間に応じて、前記2相電流の取得タイミングを変更する、
請求項13に記載の3相ブラシレスモータの制御方法。 - 3相ブラシレスモータを駆動する駆動回路の母線に配設された1つのシャント抵抗を使用し、所定のタイミングで前記3相ブラシレスモータの2相電流を取得して、前記3相ブラシレスモータをベクトル制御する制御装置が、前回の制御周期における前記3相ブラシレスモータの制御内容から推定した前記2相電流を正確に取得できない期間に応じて、前記3相ブラシレスモータをベクトル制御する周期を変更する、
3相ブラシレスモータの制御方法。 - 前記制御装置が、前記2相電流を正確に取得できなかった場合、正確に取得できた1相電流及び前回の制御周期で取得できた2相電流から2相電流を推定する、
請求項18に記載の3相ブラシレスモータの制御方法。 - 前記制御装置が、前記3相ブラシレスモータに印加するパルス幅変調パルスが過変調の場合、前記2相電流を正確に取得できない期間に応じて、前記3相ブラシレスモータをベクトル制御する周期を変更する、
請求項18に記載の3相ブラシレスモータの制御方法。
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