WO2000064039A1 - Motor control apparatus and control method - Google Patents

Description

明細書

モータ制御装置および制御方法 技術分野

本発明は、 電源からモータのコイルに印加される電圧を適切に制御して、 該 モー夕の運転を制御するモー夕制御装置およびモー夕制御方法に関する。 背景技術

従来、種々のモータが産業機械、鉄道車両などに使用されている。近年では、 モー夕を動力源として使用するハイブリッド車両も提案されている。 モー夕は ステ一夕および口一夕の磁界の相互作用によって回転する。 両者の磁界の少な くとも一方は、 コイルへの通電により生じる。 永久磁石型の同期モー夕を例に とって説明する。 かかる同期モー夕のロー夕には永久磁石が貼付されており、 ステ一夕にはコイルが巻回されている。 ステ一夕のコイルに多相交流を流すこ とにより、 ステ一夕に回転磁界が生じる。 同期モー夕では、 こうして生じた回 転磁界に追随するようにロー夕が回転する。

モー夕の運転は、 コイルに印加される電圧を制御し、 コイルに流れる電流を 制御することにより、 制御される。 例えば、 大きなトルクを出力すべき場合に は、 コイルに印加する電圧を高くし、 電流を増大して強い磁界を生じさせる。 逆に要求トルクが小さい場合には、 コイルに印加する電圧を低くし、 電流を低 減して弱い磁界を生じさせる。

コイルに印加される電圧の制御はィンバ一夕等を用いて行われることが多い ィンバ一夕とは直流電圧を交流電圧に変換する回路であり、 一定電圧の電源の ソース側とシンク側を一組とするスィツチング素子により構成される。 これら のスイッチング素子が単位時間当たりにオンとなる割合、 即ちデューティを変 化させることにより、 コイルに印加される電圧値を変化させることができる。 ソース側のデューティを高めれば、 出力される電圧は高くなる。 デューティを 低くすれば出力される電圧は低くなる。 コイルに印加される電圧を所望の値に 制御するためには、 電源の電圧値に応じて適切なデューティでインバー夕を駆 動する必要がある。

従来は、 要求トルクに基づいてモータのコイルに印加されるべき電圧値を設 定し、 次に、 その電圧値が実現されるよう、 センサにより検出された電源電圧 に基づいてデューティを決定していた。 こうして設定されたデューティでィン バー夕のスィツチング素子のオン ·オフを制御することにより、 モー夕の運転 を制御していた。 しかし、 従来の制御方法ではモー夕の運転を十分精度よく制御できない場合 があった。 電源電圧を検出するセンサは、 モー夕を使用する環境等の影響によ つて検出値に誤差を含むことがある。 かかる誤差は、 検出値が真値から正また は負の方向にずれるオフセット誤差として生じる。 当然、 オフセットの量も環 境その他の影響によって変動する。

従来は、 かかるオフセット誤差による影響を考慮せずにモ一夕の制御が行わ れていた。 先に述べた通り、 モ一夕のコイルに印加される電圧は、 電源の電圧 値を基準としてィンバ一夕のデューティを調整することにより、 制御される。 電源の電圧値に誤差が含まれている場合には、 コイルに所望の電圧を正確に印 加することができない。 この結果、 従来の制御では、 要求トルクを適切に出力 することができないなどの弊害が生じていた。 同期モー夕の制御において、 電源電圧の検出誤差は次の弊害も生じていた。 先に説明した通り、 同期モー夕はロータの回転数に同期した速度で回転する回 転磁界によってモ一夕を運転する。 かかる磁界を生じさせるためには、 口一夕 の電気的な回転角、 即ち電気角に応じてコイルへの通電を行う必要がある。 通 常、 電気角の検出はホール素子等のセンサを用いて行うことが多い。 しかし、 近年ではモー夕制御装置の構成を簡素化することによって信頼性を向上する目 的から、 いわゆるセンサレスで電気角を検出する技術も提案されている。

センサレスで電気角を検出する場合には、 電気角を一旦ある値に推定した上 で、 モー夕のコイルに所定の電気角検出電圧を印加する。 そして、 この電気角 検出電圧に応じてコイルに流れる電流を検出する。 両者の間には電圧方程式と 呼ばれる関係式が成立する。 電気角の推定値に誤差がなければこの方程式は値 0となる。 電気角の推定値に誤差がある場合には、 その誤差量に応じて電圧方 程式の演算結果が値 0からずれる。 逆に、 電圧方程式の演算結果におけるずれ 量に基づき、 電気角の推定値と真値との誤差を特定することができる。

センサレスで電気角を精度良く検出するためには、 精度良く電気角検出電圧 を印加する必要がある。 電気角検出電圧の値も電源の電圧値に応じてデューテ ィを調整することにより制御される。 従来の技術では、 電気角検出電圧の印加 に際し、 電源の電圧値を考慮していなかった。 従って、 電源電圧の検出誤差に 伴い、 電気角検出電圧の値が変動していた。 この結果、 電気角の検出精度が低 下することがあった。 電気角の検出精度の低下により、 従来は、 トルクの脈動 などの弊害を生じ、 モ一夕の滑らかな運転を損ねることがあった。 近年では、 モー夕を適用した装置が種々提案されており、 モータの運転を制 御する精度の向上が求められていた。 このため、 電源電圧の誤差に伴う精度の 低下は看過し得ないものとなっていた。また、モー夕を動力源とする装置には、 電源の電圧値が非常に高いものもあり、 かかる装置では電源電圧の誤差の影響 が大きかった。 発明の開示

本発明はモー夕のコイルに印加される電圧の検出誤差に起因する弊害を抑制 し、 モータの運転を適切に制御する技術を提供することを目的とする。 かかる 目的を実現するために本発明では以下の構成を採った。

本発明は、 電源からモー夕のコイルに印加される電圧を制御して、 該モータ の運転を制御するモー夕制御装置において、

前記電源の電圧値を推定する電圧推定ュニッ卜と、

該推定された電圧値に基づいて所定の検出用電圧を前記コイルに印加する検 出用電圧印加ユニットと、

該検出用電圧に応じて前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出ュニッ 卜と、

前記推定された電圧値と、 検出された電流値とに基づいて、 該推定された電 圧値の誤差を特定する誤差特定ュニッ卜と、

前記特定された誤差を反映して、 前記モー夕の運転を制御する運転制御ュニ ッ卜とを備える。

かかるモータ制御装置によれば、 電源の電圧値に関する誤差を反映した制御 を行うことができる。 例えば、 誤差の絶対値が所定値より大きい場合には、 何 らかの異常が生じたものと判断し、 別に用意された処理を実行する制御を行う 態様を採ることができる。 別に用意された処理としては、 通常の制御処理に追 加して行われる処理、 通常の制御処理に代わる処理等を適用できる。 通常の制 御処理に追加される処理としては、 例えば、 電源電圧値のキャリブレーション を行う処理、 異常が生じたことを運転者に報知する処理などが挙げられる。 通 常の制御処理に代えて実行される処理としては、 出力トルクを所定範囲内に抑 制した異常時用の制御処理などが挙げられる。 また、 誤差を反映した運転制御の一態様として、

前記運転制御ユニットが、 前記特定された誤差を反映して、 前記モータの運 転状態に応じた所定の電圧を前記コイルに印加する電圧印加制御ュニッ卜とを 備えるものとしてもよい。

かかるモータ制御装置によれば、 電源の電圧値の推定値に関する誤差を反映 し、 運転状態に応じた適切な電圧を印加することができる。 従って、 モー夕の 運転制御の精度を向上することができる。

先に説明した通り、 モータのコイルに印加される電圧は電源の電圧値に応じ てィンバ一夕等の駆動回路を制御することにより制御されるのが通常である。 従来は、 センサにより検出された電源の電圧値を真値として該制御が行われて いた。 これに対し、 本発明のモー夕制御装置は、 電源の電圧値を一旦、 ある値 に推定する。 こうして推定された電圧値に基づいて検出用電圧印加ュニッ卜が 検出用電圧を印加する。 推定された電圧値と真値との間に誤差があれば、 予め 設定された値とは異なる電圧値の検出用電圧が印加される。 印加された検出用 電圧の誤差は、 該電圧に応じてコイルに流れた電流と推定された電圧値が真値 である場合にコイルに流れるべき電流の差違により検出することができる。 従 つて、かかる誤差に基づき、電源電圧の推定値の誤差を特定することができる。 本発明のモー夕制御装置は、 こうして特定された誤差を反映することにより、 コイルに適切な電圧を印加することができる。

本発明のモ一夕制御装置において、 電圧推定ユニットには、 種々の構成を適 用可能である。 例えば、 電源電圧を常に予め定めた一定の値であるものと仮定 するものとしてもよい。 こうすれば、 装置全体の構成および処理を簡易なもの とすることができる。

前記電圧推定ュニットは、 前記電源の電圧値の検出結果に基づいて前記推定 を行うユニットとしてもよい。 こうすれば、 推定した電圧値と真値との誤差を 比較的小さい範囲に抑制することができ、 誤差の反映をより適切に行うことが 可能となる。

検出用電圧の印加は、 予め定めた一定値の電圧を印加するようインバ一夕等 の駆動回路を制御して行ってもよいし、 該駆動回路の制御状態を予め定めた一 定の状態にして行ってもよい。 前者の場合は、 電源電圧の推定値に応じて駆動 回路の制御状態が変わるため、 結果としてコイルに印加される電圧値が変動す る。 後者の場合は、 電源電圧の実際の変動が直接コイルに印加される電圧値の 変動として現れる。いずれにしても、本来、電圧の推定値に誤差が含まれると、 印加されるべき検出用電圧からずれた電圧がコイルに印加されることになる。 なお、 後者の場合は、 電源電圧が常に一定の値に推定されている状態に対応す る。

本発明のモー夕制御装置において、 前記誤差特定ュニットも種々の構成を適 用可能である。

例えば、

前記誤差特定ユニットは、

前記電圧値と電流値との関係を記憶する記憶ュニットと、

該関係を参照して前記誤差を求める誤差演算ュニッ卜とを備えるものとす ることができる。

こうすれば、 記憶ユニットを参照することにより、 電源の電圧の推定値が真 値であると仮定した場合に本来検出されるべき電流値を求めることができる。 一方、検出された電流に基づいて、電源電圧の現実の値を求めることができる。 この結果、 両者から推定値と真値との誤差を定量的に演算することができる。 なお、 記憶ユニットは、 上記電圧値と電流値との関係を関数として記憶するも のとしてもよいし、 前記電圧値に応じた前記電流値を記憶するテーブルである ものとしてもよい。 関数を利用すれば、 関係を記憶するための容量を抑制する ことができる利点がある。 一方、 テーブルを利用すれば、 電圧値と電流値が非 常に非線形性が強い場合など関数で十分表現し得ない場合にも適切に対応する ことができる利点がある。

誤差特定ュニッ卜は、 上述の通り誤差を定量的に求める構成に限られるもの ではない。 例えば、 誤差が生じているか否かを特定することができるものとし てもよい。 かかる構成の一例としては、 所定の検出用電圧に対して本来検出さ れるべき電流値を記憶し、 この電流値と検出された電流値とを比較することに より実現する構成が挙げられる。 誤差が生じているか否かを特定することがで きれば、 電源電圧の推定値を逐次変更して検出用電圧を繰り返し印加する等の 方法により、 誤差を反映したモー夕の制御を実現することが可能となる。

本発明のモータ制御装置は、 交流モー夕、 直流モータに限らず、 電源の電圧 に基づいてコイルに印加する電圧を制御することで、 運転が制御される種々の モー夕に適用可能である。 特定のモー夕に適用する場合には、 更に、 以下に示 す種々の構成を採ることも可能である。

例えば、 本発明のモータ制御装置を、 多相交流によって回転するモー夕に適 用する場合には、

前記モー夕のロー夕について電気角を検出する電気角検出ュニットを備え、 前記検出用電圧印加ュニットは、 前記電圧値に応じた電流値の変化が顕著に 現れる相として、 前記電気角ごとに予め設定された相に検出用電圧を印加する ユニットであるものとすることができる。

多相交流によって回転するモー夕においては、 電気角に応じて各相コイルの ィンダク夕ンスが変化するため、 各相コイルに印加された電圧と該電圧に応じ て流れる電流との関係が変化することが知られている。 同様に電源電圧の誤差 による影響も電気角の変化に応じて各相ごとに変化する。 従って、 電気角ごと に、 電源電圧の誤差の影響を特定しやすい相を選択することができる。 上記構 成では、 かかる性質を利用して、 誤差を特定しやすい相を電気角ごとに使い分 けることにより、 誤差をより精度良く特定できる。 上記構成において、 電流値 の変化が顕著に現れる相とは、 かかる観点から、 電流検出ユニットの精度等を 考慮して、 誤差を特定しやすい相を任意に選択することができる。 必ずしも各 電気角で電流値の変化が最大となる相に限定されるものではない。

同様に、 本発明のモータ制御装置を多相交流によって回転するモー夕に適用 する場合には、

前記モー夕のロータについて電気角を検出する電気角検出ュニットを備え、 前記検出用電圧印加ユニットは、 前記口一夕の回転に伴って回転し、 前記電 気角によって特定される所定の方向に検出用電圧を印加するュニットであるも のとすることもできる。

かかる構成によれば、 検出用電圧と電流との関係を各相ごとに記憶したり、 誤差の検出に適した相を選択したりする必要がないため、 記憶容量の低減ゃ処 理の簡素化を図ることが可能となる。 多相交流によって回転するモー夕では、 口一夕と同期して回転する回転磁界によって運転される。 回転磁界の制御はい わゆるベクトル制御によって行われることが多い。 ベクトル制御とは、 ロー夕 の回転とともに回転する軸を設定し、 その軸方向の磁界の強さを要求トルクに 応じて制御する方法をいう。 磁界の強さおよび方向を比較的制御しやすい利点 がある。 ベクトル制御でモー夕の運転を制御している場合には、 該制御で使用 される軸を検出用電圧の印加方向に適用することができるため、 モー夕制御装 置全体の構成や処理の簡素化を図る上で好ましい。

上述の構成において、 口一夕の回転に伴う方向としては、 ベクトル制御で使 用される方向に関わらず種々の方向を用いることが可能であるが、

前記モー夕が同期モータである場合には、

前記所定の方向は、 前記ロータの回転中心を通り、 該ロ一夕の磁束と一致す る方向であるものとすることが望ましい。

同期モー夕においては、 ロータの回転中心を通り、 ロー夕の磁束と一致する 方向 （以下、 d軸方向とよぶ）、 およびロータの回転面内で d軸方向に直交する 方向 （以下、 Q軸方向とよぶ） をベクトル制御に用いるのが通常である。 Q軸 方向がモ一夕のトルクの発生に主として起因する方向である。 上記構成では、 検出用電圧を d軸方向に印加する。 従って、 検出用電圧の印加に際し、 トルク の発生を抑制することができる。 この結果、 上記構成によれば、 電源電圧の誤 差を特定する処理中にモー夕のトルクに変動が生じ、 振動等が発生することを 抑制することができる。

本発明のモ一夕制御装置において、 前記誤差の特定は種々のタイミングで実 行することができる。

例えば、 前記モー夕が回転を開始する起動時に、 前記電圧推定ユニット、 検 出用電圧印加ユニット、 電流検出ユニット、 および誤差特定ユニットを用いて 前記誤差の特定を行う誤差特定制御ュニットを備えるものとしてもよい。

かかるモータ制御装置によれば、 モ一夕が回転を開始する起動時にのみ誤差 の特定を実行する。 一般に電源の電圧値自体はモー夕の運転中に大きな変動は 生じない。 また、 電圧値の検出をセンサで行う場合も、 運転中にオフセットの 大きな変動は生じない。 逆にモータの起動時には、 モータ停止中の環境条件等 に応じて電源の電圧の推定値に大きな誤差を含む場合が多い。 上述のモー夕制 御装置によれば、 起動時に誤差の特定を行うため、 運転を開始した当初からモ —夕の運転を適切に制御することができる。 また、 上記構成において、 モー夕 が運転を開始した後は、 誤差の特定を行わないものとすれば、 運転中のモータ の制御に要する時間を短縮することができ、 高速運転時にも適切にモー夕を制 御することが可能となる。

本発明のモー夕制御装置においては、 該電圧推定ユニット、 検出用電圧印加 ユニット、 電流検出ユニット、 および誤差特定ユニットをそれぞれ 1回ずつ用 いて誤差の特定を行うことも可能であるが、 前記誤差特定ュニットにより特定 された誤差を前記電圧推定ュニットにおける推定に反映させつつ、 該電圧推定 ユニット、 検出用電圧印加ユニット、 電流検出ユニット、 および誤差特定ュニ ットを繰り返し用いて、 前記誤差を所定範囲内に収束させる誤差収束制御ュニ ットを備えるものとしてもよい。

各ユニットを 1回ずつ用いて誤差の特定を行えば、 誤差の特定に要する時間 を短縮することができる利点がある。 一方、 各ユニットを繰り返し用いて誤差 を収束させるものとすれば、 より精度よく誤差を特定することができ、 モータ の運転をより精度良く制御できる利点がある。 電源電圧の誤差と該電圧に応じ て流れる電流値との関係に非線形性が強い場合などには、 後者の誤差収束ュニ ットを備えることが特に好ましい。

本発明のモー夕制御装置において、 特定された誤差はモー夕の制御に種々の 態様で反映させることが可能である。

例えば、

前記電圧印加制御ュニットは、

該モ一夕が出力すべきトルクに応じて前記コイルに印加されるべきトルク 電圧を設定するトルク電圧設定ュニッ卜と、

前記誤差を反映して、 該トルク電圧を印加するュニッ卜とを備えるものと することができる。

こうすれば、 電源電圧の誤差を反映して、 トルク電圧を適切に印加すること ができる。 従って、 モータの出力トルクを要求トルクに精度良く一致させるこ とが可能となる。 もちろん、 前記特定された誤差を反映させる方法も種々の態 様が考えられる。 第 1に、 印加されるべき電圧値に基づいてデューティ等を設 定する際に用いられる電源電圧値自体に反映する態様である。 当然、 特定され た誤差に基づいて前記推定された電圧値を補正するものとしてもよいし、 誤差 特定ュニッ卜において電源電圧の真値が求められている場合には、 真値に置換 するものとしてもよい。 第 2に、 推定された電源電圧に基づいて一旦設定され たデューティ等を誤差特定ュニットにより特定された誤差に基づいて補正する 態様を採ることもできる。 さらに、 トルク電圧の値自体を誤差に基づいて補正 するものとしてもよい。

前記モータが突極型の同期モー夕である場合には、 特定された誤差を次の態 様でモー夕の制御に反映させることもできる。

即ち、

前記コイルに印加された所定の電気角検出用電圧と、 該電圧に応じて流れた 電流に基づいて前記コイルの電気角を算出する電気角算出ュニットを備え、 前記運転制御ュニットは、 前記誤差を反映して前記電気角検出用電圧を印加 するュニットを備えるものとすることもできる。

かかる構成では、 突極型の同期モー夕の電気角の検出をセンサレスで行う電 気角算出ユニットを備える。 電気角は、 コイルに印加された所定値の検出用電 圧と、 該電圧に応じてコイルに流れる電流との関係を用いることにより、 セン サレスで算出することができる。 上記構成では、 電源電圧の誤差を反映して、 検出用電圧を適切に印加することができる。 従って、 電気角を精度良く算出す ることができ、 モー夕の運転を適切に制御することができる。

ここで、 センサレスでの電気角の算出方法の一例を示す。 例えば、 モー夕が 比較的高速回転で運転している場合には、 次式（1 ) ( 2 ) に示す電圧方程式を 用いて電気角の算出を行う。

V d - R · I d— p ( L d - I d ) + ω · L q · I q = 0 · · · ( 1 ) V q - R · I q - p ( L q - I q ) - ω · L d · I d— E = 0 · · · ( 2 ) ここで、 Vはモータに印加される電圧値、 Iはモータ巻線に流れる電流値、 L は巻線のインダクタンスを示している。 V， I， Lに付けられた添え字 dおよ び qは、 それぞれの値がモ一夕のいわゆる d軸、 Q軸方向の値であることを意 味している。 上式の他の変数について、 Rはモ一夕コイル抵抗、 ωはモータの 電気的回転角速度、 Εはモー夕の回転によって生じる起電力を示している。 モ 一夕の電気的角速度 ωは、 モー夕の機械的な角速度に極対数を乗じて求められ る値である。 また、 ρは時間微分演算子である。 つまり、

p (L d · I d) =d (L d · I d) /d t

である。

上述の電圧方程式 （1) (2) は、 d軸、 Q軸について常に成立する方程式で ある。 センサレスでモー夕を制御する場合、 まずモー夕の制御装置はある推定 された電気角 0 cに基づいて上記方程式を演算する （図 4参照）。 このとき、 演 算結果には推定された電気角 0 cと現実の電気角 0との誤差角△ 0に応じた演 算誤差が生じる。 つまり、 算出された電流および電圧値を用いて上述の電圧方 程式 （ 1) (2) を計算すれば、 本来は値 0となるべき両方程式が 0以外の値と なる。 前のタイミングにおける電気角に、 現タイミングにおける電圧値、 電流 値等を用いて計算された方程式（ 1 ) ( 2 )の誤差を考慮した補正を行うことに より、 現タイミングにおける電気角を算出することができる。

電気角を演算する方法の具体例を以下に示す。 先に示した電圧方程式 （1)

(2) において、 時間微分 （dZd t) を時間差分 （変化量/時間） に置き換 えて変形すると次式 （3) 〜 （5) が得られる。

Δ I d = I d (n) - I dm

= I d (n) — I d (n- 1)

- t (Vd— R I d + oL Q I Q) /L d · · · (3) ;

Δ I q = I q ( n ) — I q m

= I q (n) - I q (n- 1) - t (Vq-R I q-_WLd I d~E (n— 1)) /L q · · - (4) ； E (n) =E (n- 1) -k k l - A l q - - · (5) ；

ここで、 I d, 1 (1は( 軸、 q軸の電流、 即ち磁化電流およびトルク電流、 L d, し ^は 軸、 Q軸方向のインダク夕ンス、 Vd、 V Qは巻線に印加され る電圧値を示している。 それぞれの変数に付けられた （n) 等は、 上記演算が 周期的に繰り返し実行されていることを踏まえて付されており、 （n)は現タイ ミングにおける値であり、 （n— 1 )は前タイミングにおける値を意味している。 I dm、 I qmは磁化電流およびトルク電流のそれぞれのモデル値、 即ち推定 した電気角が正しいと仮定した場合に電圧方程式に基づいて求められる電流の 理論値を意味する。 なお、 この演算が実行される周期は、 上式における時間 t である。

上記電圧方程式における時間微分の項については、 ィンダク夕ンスが一定値 を採るものと仮定して展開している。 即ち、

p (L d - I d) =L d · p ( I d)

としている。 p (L q - I q) についても同様である。

その他の変数について、 ωはモ一夕の回転角速度である。 ωは r a dZs e cを単位としており、 モー夕の回転数 N ( r pm) および極対数 Npとの間に は、 ω = 2 π · Νρ · N/60なる関係がある。 k k 1は起電力 E (n)、 E (n — 1)、 Δ I Qとを関係づけ、 電気角の算出に用いられるゲインであり、 実験的 に定められるものである。

こうして算出された Δ I d， Δ I q, E (n) を用いて、 前タイミングにお ける電気角 0 (n- 1) から次式 （6) に基づいて現タイミングにおける電気 角 θ (n) を求める。

θ (η) = Θ (n- 1) + t E (n) /k k 2

+ s gn - k k 3 - A I d - - · (6) 但し、 s g nは ω > 0のとき 「十」 であり、 ω < 0のとき 「一」 であること を意味する。 ここでは、 モータが高速運転されていることを前提としているた め、モー夕が回転していない場合、即ち ω = 0である場合は考慮しない。また、 k k 2 , k k 3は k k 1と同じく電気角の算出に用いられるゲインであり、 実 験的に定められるものである。

電気角をセンサレスで検出する方法は、 上述以外にも種々の方法が提案され ている。 いずれの方法も所定の検出用電圧と、 該電圧に応じて流れる電流値を 用いて電気角を演算するものである。従って、本発明は上述の方法のみならず、 電気角をセンサレスで検出する種々の方法に適用することが可能であり、 それ ぞれの方法において電気角の検出精度の向上を図ることができる。

電気角をセンサレスで検出する場合、

前記電気角検出ユニットは、 前記モー夕の停止時においては、 電気角検出用 電圧に含まれる誤差の影響を受けない物理量をパラメータとして電気角を算出 するュニットであるものとすることが望ましい。

電源電圧の推定値の誤差による電流の変化量への影響は、 電気角に応じて変 動する。 かかる誤差を精度良く特定するためには、 電気角に応じたテーブル等 を利用した処理を行うことが望ましい。 その一方で、 電気角をセンサレスで検 出するためには、 所定の電気角検出用電圧を印加する必要がある。 電気角およ び電源電圧の推定値の双方に誤差が含まれている場合には、 いずれも十分な精 度で特定できない可能性もある。

上記モー夕制御装置によれば、 モータの停止時においては、 電気角検出用電 圧に含まれる誤差の影響を受けない物理量をパラメ一夕として電気角を演算す ることができる。 かかる演算方法としては、 特開平 7 _ 1 7 7 7 8 8記載の技 術を適用することができ、 例えば、 2相間に流れる電流の偏差を上記パラメ一 夕として適用することができる。 かかるパラメ一夕を適用することにより、 モ 一夕の停止時においては、 電源電圧の推定値に誤差が含まれていても電気角を 精度良く検出することができる。 電気角を精度良く検出することができれば、 推定値に含まれる誤差を精度良く特定することができる。 従って、 上記構成の モー夕制御装置によれば、 センサレスでの制御を精度良く実行することが可能 となる。

なお、 以上の説明では、 電源電圧の誤差をトルク電圧の制御に反映した場合 と、 電気角検出用電圧に反映した場合とを説明した。 誤算の反映は、 トルク電 圧の制御と電気角検出用電圧の制御の双方に反映するものとしてもよいし、 い ずれか一方にのみ反映するものとしてもよい。

本発明はモー夕制御装置の他、種々の態様で構成することができる。例えば、 モー夕制御方法として構成してもよい。 本発明のモータ制御装置を搭載した動 力出力装置その他の器機として構成してもよい。

図面の簡単な説明

図 1は実施例としてのモー夕制御装置 1 0の機能プロックを示す説明図であ る。

図 2はモー夕制御装置 1 0の概略構成を示す説明図である。

図 3は三相同期モータ 4 0の概略構成を示す説明図である。

図 4は三相同期モー夕 4 0の等価回路を示す説明図である。

図 5はモー夕制御処理のフローチヤ一トである。

図 6は電圧補正処理ルーチンのフローチャートである。

図 7はオフセット補正処理に使用される電圧補正テーブルの内容を示す説明 図である。

図 8は U相について、 検出用電圧の印加に応じた電流変化量を示すグラフで ある。

図 9は V相について、 検出用電圧の印加に応じた電流変化量を示すグラフで ある。

図 1 0は W相について、 検出用電圧の印加に応じた電流変化量を示すグラフ である。

図 1 1は変形例の電圧補正処理のフローチャートである。

図 1 2は d軸に生じる電圧変化量と電気角との関係を示すグラフである。 図 1 3は電源電圧にオフセット誤差がある場合に d軸に生じる電圧変化量を 示すグラフである。

図 1 4は第 2実施例としてのモータ制御装置 1 0の機能ブロックを示す説明 図である。

図 1 5は所定の検出用電圧を印加した場合の各相の電流値を示すグラフであ る。

図 1 6は電気角検出処理ルーチンのフローチャートである。

図 1 7はハイブリッドカーの概略構成を示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態

A . 装置の構成：

図 1は実施例としてのモータ制御装置 1 0の機能ブロックを示す説明図であ る。 モー夕制御装置 1 0は、 バッテリ 1 5からの印加電圧を制御して、 モータ 4 0の運転を制御する。 かかる制御を実行するため、 モー夕制御装置 1 0は、 電気角検出部 2 0 0、 電流検出部 2 0 2、 電圧印加制御部 2 0 4、 電圧補正部 2 0 6、 電圧補正テーブル 2 0 8、 電源電圧検出部 2 1 0、 トルク電圧設定部 2 1 2の各機能ブロックを備える。 図中の太い実線で示したのはバッテリ 1 5 とモー夕 4 0間の電流の経路を示し、 矢印は各機能ブロック間の信号のやりと りを示す。

ここでは、 モー夕 4 0として U , V , Wの三相コイルを備える突極型の同期 モータを適用した。 電源電圧検出部 2 1 0はバッテリ 1 5の電圧を検出する。 検出結果は電圧補正部 2 0 6に受け渡される。 電圧補正部 2 0 6は電源電圧の 検出結果に含まれる誤差を補正して、電圧印加制御部 2 0 4に出力する。但し、 モー夕 4 0の運転を起動した時点では、 電圧補正部 2 0 6は電源電圧の検出結 果に含まれる誤差量を特定できないため、 電源電圧検出部 2 1 0による検出結 果をそのまま電圧印加制御部 2 0 4に出力する。 従って、 この時点では、 電圧 印加制御部 2 0 4には誤差を含んだ電源電圧値が受け渡されることになる。 電気角検出部 2 0 0はモ一夕 4 0について、 ロー夕の電気的な回転位置、 即 ち電気角を検出する。 こうして検出された電気角は電圧印加制御部 2 0 4に出 力され、 モータ 4 0のコイルに印加される電圧の制御に使われるとともに、 電 圧補正部 2 0 6に受け渡され電源電圧の補正に使用される。 電圧印加制御部 2 0 4は、 モータ 4 0のコイルに印加される電圧を制御する。 ここで、 電圧印加 制御部 2 0 4はモータ 4 0に以下の 2種類の電圧を印加する。 第 1に、 モータ 4 0が起動した直後は予め設定された検出用電圧を印加する。 第 2に、 モー夕 4 0が運転を開始した後は、 要求トルクに応じて設定されたトルク電圧を印加 する。

モ一夕 4 0が起動した直後に電圧印加制御部 2 0 4が所定の検出用電圧を印 加すると、 モー夕 4 0のコイルにはこの電圧に応じた電流が流れる。 電流検出 部 2 0 2はコイルに流れる電流を検出する。 検出結果は電圧補正部 2 0 6に受 け渡される。 電圧補正部 2 0 6は、 この検出結果に基づいて次の方法により、 電源電圧の検出結果に含まれる誤差を特定する。

先に説明した通り、 モータ 4 0が起動した直後は電圧補正部 2 0 6は電源電 圧の検出値に含まれている誤差を補正できない。 従って、 電圧印加制御部 2 0 4は誤差が含まれている電源電圧に基づいて検出用電圧を印加する。 当然、 検 出用電圧は本来印加されるべき所定値からずれた電圧値となる。 また、 検出用 電圧に応じて流れる電流値も本来検出されるべき値からのずれが生じる。 電圧 補正テーブル 2 0 8には、 電源電圧の値と、 検出用電圧が適正に印加された場 合にコイルに流れる電流値との関係が予め記憶されている。 電圧補正部 2 0 6 は検出用電圧に応じて流れた電流値に基づいて電圧補正テーブル 2 0 8を参照 することにより、 電源電圧の真値を求めることができ、 電源電圧の検出値に含 まれる誤差を特定することができる。 かかる処理を実行して以降、 電圧補正部 2 0 6は電源電圧検出部 2 1 0の検出結果を補正して、 電源電圧の適正な値を 電圧印加制御部 2 0 4に出力する。

電圧印加制御部 2 0 4はモ一夕 4 0からトルクを出力するための電圧、 即ち トルク電圧を印加する機能も果たす。 トルク電圧は、 外部から入力される要求 トルクに応じてトルク電圧設定部 2 1 2が設定する。 本実施例では、 電流検出 部 2 0 2により検出された電流値に基づいて、 トルク電圧をいわゆる比例積分 制御によって設定するものとしている。 モータ 4 0の運転が開始された後は、 電圧補正部 2 0 6から電源電圧の適正な値が受け渡されているから、 電圧印加 制御部 2 0 4はトルク電圧を適切にコイルに印加することができる。 図 2はモー夕制御装置 1 0の概略構成を示す説明図である。 本実施例ではマ イク口コンピュータとして構成される制御ュニット 1 0 0を中心にモー夕制御 装置を構成した。 制御ユニット 1 0 0は図示する通り、 内部に後述する制御処 理を実行する C P U 1 2 0、 R O M 1 2 2 , R A M I 2 4、 および外部とのデ 一夕のやりとりを行うための入力ポート 1 1 6、 出力ポート 1 1 8、 並びに全 体の動作タイミングを司るクロック 1 2 6が備えられている。 制御ュニット 1 0 0に入力される信号としては、 モータ 4 0の電気角を検出 する電気角センサ 1 0 9、 バッテリ 1 5の電圧を検出する電圧センサ 1 0 8、 モータ 4 0の U相、 V相に流れる電流を検出する電流センサ 1 0 2、 1 0 3力 らの信号がある。 なお、 電流センサ 1 0 2， 1 0 3からの信号は、 フィル夕 1 0 6， 1 0 7によって高周波ノイズが除去され、 A D C 1 1 2， 1 1 3によつ てディジタル信号に変換された後、 制御ュニット 1 0 0に入力される。 制御ュ ニット 1 0 0には外部から指定されるトルク指令値も入力される。 なお、 W相 には電流センサが設けられていない。 これは、 同期モー夕 4 0のコイルに流れ る三相交流は、 U， V , W相の電流の総和が常に値 0に保たれるため、 U , V 相の電流値から算出可能だからである。

モータ 4 0の各コイルへは、 ィンバ一夕 1 3 0を介してバッテリ 1 5の電圧 が印加される。 インバー夕 1 3 0は U , V， Wの各相ごとにバッテリ 1 5のソ —ス側とシンク側の 2個のトランジスタを一組にし、 計 6個のトランジスタを 主要回路として備えるトランジスタィンバ一夕として構成されている。 制御ュ ニット 1 0 0からは、 インバ一夕 1 3 0の各トランジスタをオン ·オフするた めの制御信号が出力される。 制御ュニッ卜 1 0 0はかかる信号によりインバー 夕 1 3 0のトランジスタのオン ·オフの割合、 即ちデューティを調整すること で、 モータ 4 0の各コイルに印加される電圧を制御する。 デューティは電源電 圧の値と印加すべき電圧値に応じて設定される。 ある一定の電圧値を印加すベ き場合を考える。 電源電圧の値が高いときは、 ソース側のトランジスタをオン にする割合を比較的低くする必要がある。 つまり、 デューティが低くなる。 一 方、 電源電圧の値が低いときは、 ソース側のトランジスタをオンにする割合を 比較的高くする必要がある。 つまり、 デューティが高くなる。 制御ユニット 1 0 0はこのようにバッテリ 1 5の電圧値と印加すべき電圧値の双方に応じてデ ユーティを設定する。 モー夕制御装置 1 0のハードウェア構成 （図 2 ) と、 機能ブロック （図 1 ) との対応関係は次の通りである。 図 2中の電流センサ 1 0 2， 1 0 3、 フィル 夕 1 0 6， 1 0 7および A D C 1 1 2， 1 1 3が機能ブロックにおける電流検 出部 2 0 2に対応する。電圧センサ 1 0 8が電源電圧検出部 2 1 0に対応する。 電気角センサ 1 0 9が電気角検出部 2 0 0に対応する。 電気角検出部 2 0 0は いわゆるセンサレスで電気角を検出する構成を採用することも可能であるが、 第 1実施例ではホール素子を利用して電気角を検出する電気角センサ 1 0 9を 用いた場合を例示した。 インバー夕 1 3 0および制御ュニット 1 0 0が図 1中 の電圧印加制御部 2 0 4に対応する。 制御ュニット 1 0 0は、 また、 図 1中の その他の機能ブロックにも対応する。 図 3は三相同期モータ 4 0の概略構成を示す説明図である。 この三相同期モ 一夕 4 0は、 ステ一夕 3 0と口一夕 5 0とからなる。 口一夕 5 0は、 直交する 位置に 4箇所の突極 7 1〜 7 4を備える。 また、 突極 7 1〜7 4の中間位置に は、 それぞれ永久磁石 5 1〜 5 4が貼付されている。 永久磁石 5 1〜5 4は、 ロー夕 5 0の半径方向に磁化されており、 その極性は隣り合う磁石同士が互い に異なる磁極となっている。 例えば、 永久磁石 5 1は外周面が N極であり、 そ の隣の永久磁石 5 2は外周面が S極となっている。この永久磁石 5 1， 5 2は、 ロータ 5 0およびステ一夕 3 0を貫く磁路 M dを形成する。 なお、 本実施例で は、 永久磁石 5 1〜 5 4による磁束の分布が、 口一夕 5 0の円周方向に正弦波 とならない非正弦波着磁モー夕を適用しているが、 もちろん正弦波着磁モー夕 を用いることもできる。

ステ一夕 3 0は、 計 1 2個のティース 2 2を備える。 ティース 2 2間に形成 されたスロット 2 4には、 ステ一夕 3 0に回転磁界を発生させるコイル 3 2が 巻回されている。 コイル 3 2に回転磁界を発生するよう励磁電流を流すと、 隣 接する突極、 ロー夕 5 0およびステ一夕 3 0を貫く磁路 M qが形成される。 上述した永久磁石 5 1により形成される磁束が、 回転軸中心を通ってロータ 5 0を径方向に貫く軸を d軸と呼び、 ロータ 5 0の回転面内において前記 d軸 に電気的に直交する軸を Q軸と呼ぶ。 d軸および Q軸はロー夕 5 0の回転に伴 い回転する軸である。 本実施例では、 ロー夕 5 0に貼付された永久磁石 5 1お よび 5 3は外周面が N極となっており、 永久磁石 5 2および 5 4は外周面が S 極となっていることから、 図示する通り、 幾何学的には d軸と 4 5度方向にあ る軸が Q軸となる。 図 4は三相同期モー夕 4 0の等価回路を示す説明図である。 三相同期モータ 4 0は11 , V， Wの三相コイルと、 回転軸中心回りに回転する永久磁石を有す る等価回路により表され、 d軸はこの等価回路において永久磁石の N極側を正 方向として貫く軸として表される。 また、 電気角は U相コイルを貫く軸と d軸 との回転角 0となる。 本実施例では、 電流をベクトルとして扱うベクトル制御 により、 電気角 0を用いて、 モータ 4 0の運転を制御している。

べクトル制御の考え方について図 4を用いて説明する。 図 4において U相に 電流 I uを流せば磁界が生じる。 この磁界は U相を貫く方向に生じ、 かつその 大きさは電流 I uに応じて変化する。 従って、 U相電流は、 この磁界の方向お よび大きさ I uをもつべクトル量として表すことができる。 他の V相および W 相に流れる電流 I v、 I wも同様にベクトル量として表すことができる。 この ように電流をべクトルとして考えると平面内の電流べクトルは代表的な 2方向 の電流ベクトルの和として表される。 この 2方向を図 4の d軸方向、 q軸方向 にとれば、モー夕回転面の任意の方向に生じる磁界に対応する電流べクトルは、 これらの 2方向の電流 I d、 I qを用いて表すことができる。

U , V相の電流 I u， I vに基づいて電流 I d、 I qを求める関係式は、 次 式で与えられる。 これを 3相 Z 2相変換と呼ぶ。

I d= (- I u · sin (Θ - 120) + I v · s in θ ) · 2 ；

I q = (- I u · cos (0— 120) + I v · cos Θ ) · ^ 2 ;

逆に I d、 I Qが求まっているとき、 U， V， W相の電流の総和が 0 ( I u + I v + I w= 0)となる条件を用いれば、次式により各相の電流 I u， I v, I wを求めることもできる。 これを 2相 Z 3相変換と呼ぶ。

I u = ( I d · cos6> - I q · sin^) · (2/3) ；

I v= ( I d · cos (Θ - 1 20) — l q ' sin (0— 1 20)) - （2/3) ； I w= — I u— I v ;

以上より、 モータの d軸、 Q軸方向に流す電流が求まれば、 上式により実際 に u， V， w相に流すべき電流を求めることができる。 また、 u， V， W相に 印加すべき電圧を求めることもできる。 d軸および Q軸方向に流すべき電流の 強さは要求トルクに応じて予め設定され、 テーブルとして記憶されている。 本 実施例では、 要求トルクに基づいてかかるテーブルを参照し d軸、 Q軸方向に 流すべき電流値を設定した後、 2相 3相変換によって U， V， W相に流すベ き電流値を設定する。 そして、 既に流れている電流との偏差に基づいて各相に 印加すべき電圧値を比例積分制御によって設定するのである。

B. モー夕制御処理：

次に、 本実施例におけるモー夕制御処理について説明する。 図 5はモー夕制 御処理のフローチャートである。 このルーチンは制御ュニット 1 00の C PU 1 20が実行する処理である。 このルーチンでは、 CPU 120は最初に電圧 補正処理を実行する （ステップ S 1 00)。 電圧補正処理とは、 バッテリ 1 5の 電圧値について電圧センサ 1 08の検出結果に含まれる誤差を特定し、 補正す る処理をいう。 図 6は電圧補正処理ルーチンのフローチャートである。 この処理が開始され ると CPU 120は電気角の検出を行う （ステップ S 1 02)。電気角は電気角 センサ 1 09により検出される。 次に上記誤差を特定するための検出用電圧を U, V, Wのいずれの相に印加すべきかの選択を行う （ステップ S 104)。 本 実施例では、 電気角に応じて電圧を印加すべき相が予め設定されている。 CP U 1 20はかかる設定に基づいて相の選択を行うのである。 相の設定方法につ いては後述する。

こうして電圧を印加すべき相が設定されると、 C PU 1 20はバッテリ 1 5 の電圧を検出する （ステップ S 106)。 また、 コイルに流れる初期電流 i 0を 検出する （ステップ S 108)。 これらの値は、 電圧センサ 1 08および電流セ ンサ 1 02、 1 03により検出される。 初期電流 i 0はステップ S 1 04で選 択された相の電流値である。

次に CPU 1 20はステップ S 1 04で選択された相に検出用電圧を印加す る （ステップ S 1 1 0)。検出用電圧は予め一定のデューティでィンバ一夕 1 3 0をスイッチングすることにより印加される。 このデューティはバッテリ 1 5 が採りうる電圧値、 コイルに流れる電流の検出精度等を考慮して適切な値を選 択することができる。 かかるデューティでインバ一タ 1 30がスィツチングさ れると、 バッテリ 1 5によりコイルに電圧が印加される。 この電圧に応じてコ ィルには電流が流れる。 C PU 120は検出用電圧の印加後の電流値 i 1を電 流センサ 1 02, 103により検出する。 また、 検出用電圧による電流の変化 量 Δ i dを、 電流値 i 1と初期電流値 i 0との差分により算出する （ステップ S 1 1 2)。

次に CPU 1 20は、 こうして演算された電流の変化量△ i dと、 ステップ S 1 06で検出された電圧値に応じて本来検出されるべき電流の変化量 Δ i t との差分が所定の範囲ひ内に収まっているか否かを判定する （ステップ S 1 1 4 )。ステップ S 1 0 6で検出された電圧値には誤差が含まれていることがある _c 特にモー夕 4 0の起動時、 つまり図 5のモ一夕制御処理ルーチンが開始された 直後は、 モータ制御装置が置かれていた環境等の影響により看過しえない程の オフセット誤差が生じることがある。 オフセット誤差がある場合には、 予め設 定されたデューティでインバ一夕 1 3 0のスイッチングを行っても、 本来印加 されるべき電圧とは異なる値の電圧がコイルに印加される。 この結果、 ステツ プ S 1 1 2において求められた電流の変化量 Δ i d (以下、 検出値 Δ i dと呼 ぶ） は、 検出用電圧に誤差が含まれていないと想定した場合に検出されるべき 電流の変化量 Δ i t (以下、理想値 Δ i tと呼ぶ）からずれた値となる。 当然、 両者のずれ量は、 検出された電圧のオフセット誤差に応じて変動する。

ステップ S 1 1 4において、 検出値 Δ i dと真値 Δ i tとの差分が所定の値 αよりも小さい場合には、 電圧の検出値はほぼ真値に近いと判断される。 従つ て、 かかる場合には、 C P U 1 2 0は何ら補正処理を行うことなく電圧補正処 理ルーチンを終了する。 一方、 両者の差分が所定の値ひ以上である場合には、 電圧の検出値は看過し得ない誤差を含んでいるものと判断される。 かかる場合 には、 C P U 1 2 0は電圧の検出値のオフセット補正処理を実行する （ステツ プ S 1 1 6 )。上述の値ひは、 このようにオフセット補正処理を行うか否かの判 断基準となる値であり、 オフセット誤差がモー夕 4 0の運転に与える影響が十 分小さくなる範囲で任意に設定することができる。

オフセット補正処理について説明する。 図 7はオフセット補正処理に使用さ れる電圧補正テーブルの内容を示す説明図である。 検出用電圧を印加する際の デューティでィンバータ 1 3 0をスィツチングした場合について、 電源電圧値 と電流変化量との関係が記憶されている。 ここで、 電源電圧値は誤差が含まれ ていない真値である。

電圧補正テーブルの設定方法について説明する。 図 8は U相について、 検出 用電圧の印加に応じた電流変化量を示すグラフである。 ここでは、 電源電圧の 真値を 7通りに変化させ、 検出用電圧を印加するために設定されたデューティ で電圧を印加した場合の電流変化量を示した。 図示する通り、 電源電圧の値に 応じて電流変化量 Δ i uの値が変化する。 電源電圧が高くなるにつれて Δ i u の値も大きくなる。 電流変化量 Δ ί ιιは、 また電気角 0に応じて変化する。 電圧補正テーブルはかかるグラフにおいて、 それぞれの電気角ごとに電源電 圧と電流変化量 Δ i uとの関係を求め、 それをプロッ卜することで得られる。 例えば、 電気角 0 1に対応した電圧補正テーブルを設定する場合を考える。 図 8に示す通り、 電気角 0 1においては、 電源電圧の変化に応じて電流変化量△ i uが 7点得られる。 図 7に示す通り、 電源電圧と電流変化量との関係でこの 7点をプロットすることにより、 電気角 S 1に対応した電圧補正テーブルを得 ることができる。 同様にして、 電気角 6> 2， 0 3など、 それぞれの電気角ごと に電圧補正テーブルを得ることができる。 図 7には、 電圧補正テーブルを概念 的に示しており、 図 8の実験データと対応してはいない。

電気角が θ 1の場合を例にとって、 オフセット補正処理 （図 6のステップ S 1 1 6 ) の内容を説明する。 図 6のステップ S 1 0 6で検出された電源電圧の 検出値が V b dであったものとする。 検出値にオフセット誤差が含まれていな いとすれば、 図 7の電圧補正テーブルのボイント Aに対応する電流変化量が生 じる。 つまり、 Δ ί tの電流変化量が検出されるはずである。 この値が図 7の ステップ S 1 1 4における理想値となる。

一方、 現実に検出された電流変化量が検出値 Δ i dであるとする。 理想値 Δ i tからは誤差 Δ i eが生じていたものとする。 この場合、 実際には、 図 7の 電圧補正テーブルのボイント Bに対応する電圧が印加されていたことになる。 つまり、 電源電圧は V b tであったことになる。 電源電圧の検出値 V b dと現 実の電圧値 V b tとの間には、 図中の V o f f で示すオフセット誤差が含まれ ていたことが特定される。 オフセット補正処理では、 このように電流変化量の 理想値 Δ i tと検出値 Δ i dとに基づいて、 電圧補正テーブルを参照すること により、 電源電圧の検出値に含まれるオフセット誤差を特定し、 その補正を実 行する。

後述する通り、 本実施例では、 モータ 4 0が運転を開始した後も、 電源電圧 の検出を逐次行う。 従って、 オフセット補正処理では、 電源電圧の検出値から 常に引く値として、上述の V o f f を設定する処理を行っている。これに対し、 モー夕 4 0が運転を開始した後は、 電源電圧の検出を行わない場合には、 オフ セッ卜補正処理として、 電源電圧の値として V b tを用いるように設定する処 理を行うものとしてもよい。

図 7では U相に検出用電圧を印加した場合の電圧補正テーブルを示した。 図 6のステップ S 1 0 4で説明した通り、 本実施例では、 電気角に応じて検出用 電圧を印加する相を選択している。 従って、 電圧補正テーブルは、 図 7および 図 8で説明したのと同様の方法および形式で、 V相、 W相の各相についても設 定されている。

ここで、 電気角に応じて検出用電圧を印加する相を使い分ける方法およびそ の理由について説明する。 図 8に示した通り、 U相に生じる電流変化量は、 電 源電圧および電気角に応じて変化する。 図 8から明らかな通り、 電源電圧の変 化が電流変化量に与える影響も電気角に応じて変化する。 例えば、 電気角 1 8 0度近傍では電源電圧の変化による影響が比較的大きく現れる。 一方、 電気角 3 0 0度近傍では電源電圧の変化による影響は比較的小さい。

かかる特性と電気角との対応関係は、相ごとに異なる。図 9は V相について、 検出用電圧の印加に応じた電流変化量を示すグラフである。 図 1 0は W相につ いて、 検出用電圧の印加に応じた電流変化量を示すグラフである。 V相につい ては、電気角 3 0 0度近傍で電源電圧の変化による影響が比較的大きく現れる。 W相については、 電気角 300度近傍で電源電圧の変化による影響が比較的大 きく現れる。 電圧補正テーブルに基づいて電源電圧のオフセット誤差を補正す るためには、 電源電圧の誤差による影響が顕著に現れる相を用いることが望ま しい。 かかる観点から、 本実施例では、 0〜360度の電気角を 3つの区分に 分け、 それぞれ電源電圧の誤差による影響が顕著に現れる相を検出用電圧を印 加する相として選択するものとしている。 具体的な対応関係は、 次の通りであ る。

電気角 0〜120度 → W相に検出用電圧を印加

電気角 1 20〜240度 → U相に検出用電圧を印加

電気角 240〜 360度 → V相に検出用電圧を印加

以上の処理により、 電圧補正処理ルーチンを終了すると、 CPU 1 20はモ 一夕制御処理ルーチン （図 5) に戻り、 モー夕 40の電流制御を実行する。 電 流制御とは、 要求トルクに応じてモータ 40のコイルに流れる電流を制御する 処理をいう。 モータ 40の通常運転を開始するのと同義である。

ここでは、 CPU 1 20は先に説明したベクトル制御によりコイルに流れる 電流の制御を実行する。 ベクトル制御に必要となる d軸、 Q軸の方向を特定す るため、 C PU 120は、 まず電気角の検出を行う （ステップ S 200)。 電気 角は電気角センサ 109により検出される。 次に、 要求トルクに応じて印加す べき電圧を設定する （ステップ S 300)。 この電圧は、 d軸、 q軸のそれぞれ について要求トルクごとに予めテーブルとして設定されている。 ステップ S 3 00では、 このテーブルを参照することで印加すべき電圧を設定する。

こうして電圧を設定すると、 各相に流す電流の制御を実行する （ステップ S 400)。 つまり、 先に説明した 2相 /3相変換を行うとともに、 比例積分制御 によって、 各相に印加すべき電圧を求め、 該電圧に応じてインバー夕 1 30の デューティを設定し、 該デューティが実現されるよう、 インバー夕 1 30のス イッチングを P WM制御するのである。 デューティの設定は、 バッテリ 1 5の 電圧値と印加すべき電圧値に応じて行われる。 この設定には、 電圧補正処理で 特定されたオフセット誤差が反映される。 つまり、 電圧センサ 1 0 8により逐 次検出された電圧値からオフセット誤差 V o f f を引いて、 適正な電源電圧値 を算出した上で、 デューティの設定が行われる。 C P U 1 2 0は、 ステップ S 2 0 0〜S 4 0 0の電流制御処理をモータの運転停止が指示されるまで、 要求 値に応じて繰り返し実行する。 以上で説明した本実施例のモー夕制御装置によれば、 バッテリ 1 5の電圧の 検出結果に含まれるオフセット誤差を補正することができる。 従って、 要求ト ルクに応じた電圧をモー夕 4 0のコイルに適切に印加することができる。 この 結果、 モー夕 4 0から要求トルクを速やかに出力することができ、 高い応答性 で精度良く制御することが可能となる。

上記実施例では、 電源電圧と電流変化量との関係を示す電圧補正テーブルを 用いる場合を例示した。 電圧補正テーブルは、 この他、 種々の態様で設定する ことができる。 例えば、 実際に印加された電圧と電流変化量との対応関係を表 すテーブルを電圧補正テーブルの変形例として用いることもできる。 図 7にお いて印加された電圧値を縦軸にとった形式のテーブルを用いることになる。 上 記実施例では、 予め定められた一定のデューティでィンバ一夕 1 3 0をスィッ チングすることにより、 検出用電圧を印加するものとした。 変形例の電圧補正 テーブルを適用する場合には、 予め設定された一定値の電圧 V dを検出用電 圧として印加する。 電源電圧の検出値に誤差がなければ、 デューティが適正に 設定され、 電流変化量の真値 Δ i tが検出されるはずである。 これに対し、 検 出された電流変化量が Δ i dであれば、 電圧補正テーブルから、 実際に印加さ れた電圧値が V b t、 および誤差 V o f f が特定される。 実際に印加された電 圧値の誤差 Vo f f は電源電圧の誤差と一義的に対応する。 従って、 変形例の 電圧補正テーブルを用いても電源電圧の誤差を特定することができる。 上述の実施例では、 電圧補正処理 （図 6) において、 オフセット補正を 1回 だけ実行するものとした。 これに対し、 オフセット補正処理を繰り返し実行す るものとしてもよい。 かかる場合の電圧補正処理を変形例として説明する。 図 1 1は変形例の電圧補正処理のフローチャートである。 ステップ S 1 06 ス テツプ S 1 1 6の各処理は図 6における処理と同じである。 但し、 ここでは、 先に説明した変形例の電圧補正テーブル、 即ち実際に印加された電圧値と電流 変化量との関係を示すテーブルを用いるものとする。

変形例の電圧補正処理では、 オフセット補正処理 （ステップ S 1 1 6) を実 行した後の処理が実施例 （図 6) と相違する。 変形例では、 オフセット補正処 理を実行した後、 CPU 120は再度、 バッテリ 1 5の電圧の検出を行う （ス テツプ S 1 1 8)。 こうして検出された電圧に対して電圧補正を実行する（ステ ップ S 1 20)。 オフセット補正処理 （ステップ S 1 1 6) において、 検出値の オフセット誤差が特定されているため、 このオフセット誤差を検出された電圧 値から引くのである。

こうして補正された電圧値に基づいて、 CPU 1 20は再度、 検出用電圧の 印加および電流変化量を検出する処理を実行する （ステップ S 108〜S 1 1 2)。変形例の電圧補正テーブルを用いる場合には、電源電圧の値に応じて検出 用電圧のデューティが設定される。 従って、 ステップ S 1 10では、 1回目の 処理時とは異なるデューティで検出用電圧が印加される。 当然、 電流変化量も 異なる値となる。 CPU 120はこうして検出された電流変化量と理想値との 誤差が所定の範囲ひに入っているか否かを判定し（ステップ S 1 14)、所定の 範囲 αよりも大きい場合には、 さらにオフセット補正処理を実行する （ステツ プ S 1 1 6 )。 C P U 1 2 0は、検出された電流変化量と理想値との誤差が所定 の範囲ひ内に収束するまで、 以上の処理を繰り返し実行する。

変形例の電圧補正処理によれば、 オフセット誤差をより正確に補正すること が可能となる。 図 8〜図 1 0に示した電流変化量のグラフに示すように、 電源 電圧の誤差が電流変化量に与える影響は、 非線形性が強い場合がある。 このよ うに非線形性が強い場合には、 1回のオフセット補正処理で、 十分にオフセッ ト誤差を補正し得ない場合もある。 上記変形例の電圧補正処理によれば、 この ような場合でも、 オフセット誤差を適切に補正することが可能となり、 モ一タ の制御を適切に行うことができる。

実施例では、 電気角に応じて u , V， W相のいずれかを選択した上で検出用 電圧を印加した塲合を例示した。 図 8〜図 1 0のグラフから明らかな通り、 い ずれの相も全ての電気角において電源電圧の誤差による影響が現れるから、 例 えば、 U相のみを常に用いるものとしてもオフセット補正を行うことが可能で ある。 検出用電圧の印加は、 U， V , W相に限らず種々の方向で行うことがで きる。 例えば、 口一夕とともに回転する軸、 特に d軸に検出用電圧を印加する ものとしてもよい。

図 1 2は d軸に生じる電圧変化量と電気角との関係を示すグラフである。 こ こでは、 電源電圧の現実の値を種々変更させた条件で一定の検出電圧が d軸方 向に印加されるようにデューティを調整した結果、 生じた電流変化を示した。 電源電圧が誤差なく検出される場合には、 デューティが適切に設定される。 従 つて、 いずれの電圧値に対しても、 d軸電流の変化量 Δ i dは、 図中のハッチ ングで示す範囲で検出された。 なお、 d軸電流は理論的には全ての電気角で一 定となるが、 現実には突極性に基づき、 図示する通り電気角に応じた変動が検 出された。

図 1 3は電源電圧にオフセット誤差がある場合に d軸に生じる電圧変化量を 示すグラフである。 ここでは、 電源電圧を一定に維持したまま、 検出値にオフ セット誤差を与えた場合の結果を示した。 電圧値にオフセット誤差が含まれて いる場合には、 かかる誤差を踏まえてデューティが設定されるため、 コイルに 印加される電圧が変動する。 従って、 オフセット誤差に応じて d軸電流の変化 量が変動する。ここで、図 8〜図 1 0に示したグラフと異なり、 d軸電流には、 電気角全般に亘つて、 ほぼ同程度の変化量が生じる。 従って、 d軸電流は、 電 気角全般に亘つてオフセット誤差の検出に適用可能である。

このように d軸について検出用電圧の印加を行うものとすれば、 電圧補正テ —ブルを U， V , Wの各相に対応して 3種類備える必要がなくなるため、 テ一 ブルの記憶容量を低減することができる。 また、 いずれの相に電圧を印加すベ きかを選択する処理、 テーブルを使い分けて参照する処理などを省略すること ができるため、 処理の簡素化、 高速化を図ることも可能である。 ここでは、 d 軸方向に検出用電圧を印加した場合を例示したが、 Q軸その他、 ロー夕の回転 に伴って回転するいずれの方向に印加するものとしてもよい。 但し、 d軸方向 はモ一夕 4 0が発生するトルクへの影響が最も小さい軸であるため、 d軸方向 を用いれば、 検出用電圧の印加時におけるモータ 4 0のトルク変動を抑制する ことが可能となる利点がある。

C . 第 2実施例：

図 1 4は第 2実施例としてのモータ制御装置 1 0の機能ブロックを示す説明 図である。 電気角検出部 2 0 0 (図 1参照） に代えて、 電気角演算部 2 1 4を 備える点で第 2実施例は第 1実施例と相違する。 つまり、 第 1実施例ではモー 夕 4 0の電気角をセンサにより検出するものとしていた。 これに対し、 第 2実 施例では電気角をセンサレスで検出するのである。 電気角演算部 2 1 4は、 電 圧印加制御部 2 0 4に対して電気角を検出するための電気角検出電圧の印加を 指示するとともに、 該電圧に応じてコイルに流れた電流を電流検出部 2 0 2か ら受け取り、 両者から電気角を算出する機能を果たす。

第 2実施例のハードウェア構成は、 第 1実施例 （図 2参照） とほぼ同様であ る。 但し、 第 2実施例では電気角センサ 1 0 9を備えていない。 電気角演算部 2 1 4には、 制御ュニット 1 0 0が対応する。

第 2実施例におけるモー夕制御処理は、第 1実施例と同様である（図 5参照）。 即ち、 電圧補正処理を実行した後（ステップ S 1 0 0 )、 モータ 4 0の通常運転 に相当する電流制御を実行する （ステップ S 2 0 0〜S 4 0 0 )。電圧補正処理 の内容も第 1実施例と同様である （図 6参照）。 但し、 電気角検出 （ステップ S 1 0 2 ) をセンサレスで行う点で第 2実施例は相違する。

第 2実施例においてセンサレスで電気角を検出する原理について説明する。 センサレスでの電気角の検出には公知の種々の技術を適用することが可能であ る。 所定の電気角検出電圧をモ一夕 4 0のコイルに印加し、 該電圧に応じてコ ィルに流れる電流の挙動に基づいて電気角を演算するのが一般的な方法である。 但し、 電圧補正処理における電気角の検出は電源電圧の検出値に含まれるオフ セット誤差が特定できていない状態で実行される。 このため、 電気角検出電圧 を精度良く印加することができない状況にある。 本実施例では、 かかる状況を 踏まえ、 電気角検出電圧に含まれる誤差の影響が現れない方法により電気角を 検出している。

具体的には、 特開平 7— 1 7 7 7 8 8号に記載の技術を適用している。 この 技術は本願の出願人が先に出願し、 公開された技術である。 ここでは、 当該公 報に記載された種々の技術のうち、 特に第 3実施例による方法を適用した。 以 下にその概要を示す。 なお、 以下に示す電気角の検出は、 モータ 4 0が停止し ている状態で実行されるものである。

図 1 5は所定の検出用電圧を印加した場合の各相の電流値を示すグラフであ る。 突極型の同期モー夕では、 ロータ 50の電気角に応じてロータに貼付され た永久磁石と各相コイルとの位置関係が変化する。 これに伴い、 各相コイルの インダクタンスが変化する。 インダク夕ンスが変化すれば、 検出用電圧に応じ て流れる電流値が変化する。 図 1 5はこうして生じる電流変化の様子を示して いる。図中の実線は U相の電流値 i uを示し、破線は V相の電流値 i Vを示し、 一点鎖線は W相の電流値 i wを示す。 また、 3相の電流の平均値を図中の i a vに示す。

U相電流 i uは余弦波で変化することが知られている。 また、 位相が角度 0 の近傍 （図中の太線で示した部分） では、 電流値が 0 ( t a n 2 Θ) /2とい う近似式が成立することが知られている。 各相の電流は位相が 1 2 0度ずつ、 ずれていることから、上記近似式を各層電流で展開すると、次式（7) を得る。

Θ ( t a n 2 /2

右辺分子 = 3 ( I B - I C)

右辺分母 = 2 { 2 I A- ( I B+ I C)} = 6 I A · · · (7) ； ここで、 I Aは位相が 0度付近で極値をとっている相間電流と、 平均値 i a V との偏差であり、 I B， I Cはその他の相間電流と平均値 i a Vとの偏差であ る。

U, V， Wの各相間電流と平均値 i a Vからの偏差 Δ i u、 Δ i ν, Δ i w は、 電気角に応じて 6つの区分に分けると、 それぞれ以下に示す正負の対応関 係がある。 一つだけ符号の異なる偏差が上述の I Aに相当し、 その他の偏差が 上述の I B、 I Cに相当する。 各相の符号により、 電気角がいずれの区間に属 しているか一義的に決定することができる。

区分 l a (— 1 5度〜 1 5度） Δ ί ιι :正 Δ ί ν :負 A i w :負 区分 2 a ( 1 5度〜 45度） Δ ί ιι :正 Δ ϊ ν :正 Δ ί \ν :負 区分 3 a ( 45度〜 7 5度） A i u :負 Δ ί ν :正 A i w :負 区分 4 a ( 7 5度' 0 5度） Δ ί ιι :負 Δ ί ν :正 A i w :正 区分 5 a ( 1 0 5度' 3 5度） A i u :負 Δ ί ν :負 Δ i w： IE 区分 6 a ( 1 3 5度' 6 5度） Δ ί ιι :正 A i v :負 Δ ί \ν :正 こうして設定された各区分ごとに I A， I B， I Cにそれぞれ Δ ί ιι, Δ i v， A i wを対応させて上式 （7) を演算すれば電気角を得ることができる。 なお、 式 （7) は位相が 0度付近での近似式なの d、 各区分ごとに位相のずれ を考慮する必要がある。 各区分ごとの電気角の検出式は次式 （8) で与えられ る。

区分 1 a （3 AZ6△ i u)

区分 2 a 3 0 +/" (3 B/6 Δ i w)

区分 3 a 6 0 + (3 C/6 Δ i ν)

区分 4 a 9 0 + (3 Α/6 Δ i υ)

区分 5 a L 2 0 +Λ (3 Β/6 Δ i w)

区分 6 a L 8 0 +7" (3 C/6 Δ i v) (8)

ここで、

A= Δ i v - Δ i w；

B = Δ i u - Δ i v ;

C = Δ i w- Δ i u である。

電源電圧の検出値にオフセット誤差が含まれ、 本来の値からずれた検出用電 圧が印加されると、 オフセット誤差に応じて検出される電流値は変化する。 し かし、 上式 （8) によれば、 電気角は各間電流の平均値 i a Vからの偏差を用 いて演算される。 従って、 オフセット誤差による各相間電流の変動は演算結果 に影響を与えない。 かかる原理により、 第 2実施例では、 電源電圧のオフセッ ト誤差が特定されていない状態でも、電気角を精度よく検出することができる。 上述の原理により電気角を検出するための具体的処理について説明する。 図 1 6は電気角検出処理ルーチンのフローチャートである。 この処理が開始され ると、 CPU 1 20はまず U— VW相間に所定の検出用電圧を印加し （ステツ プ S 202)、 U相最大電流を測定する （ステップ S 204)。 最大電流とは、 電圧の印加開始後の時間経過によって電流値が変化していくため、 その最大電 流を意味する。 ここでは予め定めた所定期間経過後の電流値を検出している。 同様にして、 CPU 1 20は V— WU相間に所定の検出用電圧を印加し （ス テツプ S 206)、 V相最大電流を測定する （ステップ S 208)。 また、 W— UV相間に所定の検出用電圧を印加し（ステップ S 2 1 0)、 W相最大電流を測 定する （ステップ S 2 1 2)。 これらの電流値がそれぞれ上式 （7) (8) の i u, i V, i wに相当する。

次に、 C PU 120は電気角の演算を実行する （ステップ S 2 14)。 上述の 原理に基づいて区分 1 a〜6 aのいずれの区分に属しているかを判断した上で、 上式 （8) をそれぞれ計算するのである。 かかる演算により電気角を 0〜 1 8 0度の範囲で特定することができる。

最後に C PU 1 20は区間の特定を行う （ステップ S 2 16)。図 1 5から明 らかな通り、 各相の電流の変化は 180度を周期として現れる。 従って、 ステ ップ S 2 14で演算された電気角は、 0〜 1 80度および 180〜360度の 2通りの解を有することになる。 ステップ S 2 16では CPU 120は得られ た電気角が 0〜 180度および 1 80〜360度のいずれの区間に属している かを特定するのである。 区間の特定方法は、 種々の方法が可能であり、 本実施 例では特開平 7— 1 77788の第 3実施例において、 第 2ステップの構成例 として記載されている方法を適用している。 かかる方法についての詳細な説明 は省略する。 区間の特定は電源電圧の検出値にオフセット誤差が含まれていて も適正に実行可能であることは言うまでもない。

以上の処理により、 電気角が検出されると、 第 1実施例と同様の処理 （図 6 参照） により電圧補正を実行することができる。 また、 電圧補正処理が行われ た後は、 電流制御 （図 5参照） を実行することができる。 第 2実施例では、 電 流制御における電気角検出処理 （図 5のステップ S 2 0 0 ) もセンサレスで実 行する。 この時点ではモー夕 4 0は通常運転を開始しているため、 先に示した 式（1 ) 〜（6 ) により電圧方程式を利用して電気角の検出を実行する。 当然、 この際にコイルに印加される電圧には、 電圧補正処理で特定されたオフセット 誤差が反映される。 第 2実施例のモー夕制御装置によれば、 センサレスでモー夕 4 0の運転を制 御することができる。 特にセンサレスで電圧補正処理を実現したことの意義が 大きい。 電気角検出処理自体をセンサレスで実行する技術は種々提案されてい る。 第 2実施例では式 （1 ) 〜 （6 ) を用いた方法を適用したが、 その他の技 術を適用するものとしても構わない。 但し、 いずれの技術も所定の電気角検出 電圧を精度良くコイルに印加し、 該電圧に応じた電流の変化を精度良く検出す ることが要求される。 電源電圧の検出値にオフセット誤差が含まれている塲合 には、 電気角検出電圧を精度良く印加することができないから、 電気角の検出 精度が低下する。 電源電圧のオフセット誤差を特定するために電気角検出用の センサを設ければ、 センサレスでモー夕 4 0の運転を制御する技術の有用性を 著しく損ねることになる。

第 2実施例のモー夕制御装置によれば、 センサレスで電圧補正処理を実現す ることができる。 この結果、 通常運転においても電気角検出電圧を精度良く印 加することが可能となり、 電気角を精度良く検出することができる。 従って、 第 2実施例のモータ制御装置によれば、 トルクや回転数の不規則な変動を生じ ることなく滑らかにモータ 4 0を運転することが可能となる。 D. モータ制御装置の適用例：

本実施例におけるモー夕制御装置の有用性を示すため、 これらの適用例につ いて図 1 7を用いて説明する。 図 1 7はハイブリツドカーの概略構成を示す説 明図である。 ハイブリッドカーとは、 エンジンとモー夕の双方を動力源として 搭載した車両をいう。 図 1 7に示すハイブリッドカーは以下で説明する通り、 エンジンの動力を直接駆動輪に伝達可能な構成となっている。 かかるハイプリ ッドカーを特にパラレル ·ハイプリッドカーと呼ぶ。

まず、 図 1 7に示したハイブリッドカーの概略構成を説明する。 このハイブ リツドカ一の動力系統は、 エンジン EG、 クラッチモ一夕 CM、 アシストモー 夕 AMから構成されている。 エンジン E Gは通常の車両に用いられているガソ リンエンジンまたはディーゼルエンジンである。 クラッチモー夕 CMとは、 ィ ンナロータ R Iとァゥ夕口一夕 ROとがそれぞれ相対的に回転可能な対口一夕 電動機である。 クラッチモー夕 CMのィンナロータ R Iにはエンジンのクラン クシャフト C Sが結合され、ァゥ夕ロータ ROには車軸 D Sが結合されている。 アシストモー夕 AM、 クラッチモータ CMはバッテリ BTと電力のやりとり を行いながら、 ぞれぞれ駆動回路 I NV 1， I NV 2により駆動される。 これ らの運転は制御ュニット CUにより制御されている。 エンジン E Gの運転は直 接的には E F I E CUにより制御されるが、 制御ユニット CUは、 エンジンを 制御するために必要となる情報を EF I ECUに出力することにより、 間接的 にエンジン EGの運転をも制御している。 制御ユニット CUが図 2における制 御ユニット 1 00に、 駆動回路 I NV 1， I NV 2がそれぞれインバ一タ 1 3 0に、 モー夕 CM, AMがモ一夕 40にそれぞれ対応する。 なお、 各種センサ については図 1 7では図示を省略した。 モー夕制御装置は、 第 1実施例および 第 2実施例のいずれを適用しても構わない。

上記構成によるハイブリッド力一では、 エンジン E Gから出力される動力の 一部はクラッチモータ C Mのィンナロータ R Iとァゥ夕ロータ R〇の電磁的な 結合により車軸 D Sに伝達される。 この際、 両口一夕間の相対的な滑りを制御 することによって、 クランクシャフト C Sの回転数を車軸 D Sに要求された回 転数に変換する。 クラッチモー夕 C Mは、 両口一夕の相対的な滑りにより一部 の動力を電力として回生する。 一方、 アシストモータ AMは電力の供給を受け て車軸 D Sに出力されるトルクが要求トルクに一致するようにトルクを付加す る。 この電力には、 クラッチモー夕 C Mで回生された電力が用いられる。 かか るハイブリッドカーは、 クラッチモー夕 C M、 アシス卜モータ AMを用いるこ とにより、 エンジン E Gから出力された動力を要求回転数、 トルクに変換して 出力可能であるため、 効率の高いポイントを選択してエンジン E Gを運転する ことができる。 なお、 このハイブリッドカーは、 その他、 エンジン E Gの運転 を停止してモータ AMから出力される動力のみを用いて走行するなど、 種々の 運転モードによる走行が可能となっている。

かかるハイブリッドカーにおいて、 車両の乗り心地および運転効率の向上を 図るためには、 クラッチモー夕 C Mおよびアシストモー夕 A Mを適切に制御す ることが要求される。 先に説明したモータ制御装置をハイプリッドカ一に適用 すれば、 クラッチモータ C Mおよびアシストモ一夕 AMを精度良く制御するこ とができるため、 乗り心地および運転効率が良好なハイブリツドカーを提供す ることが可能となる。 このように先に説明したモータ制御装置は、 ハイブリツ ドカーに有効に適用可能である。

以上で説明した通り、 本発明のモー夕制御装置は、 電源電圧の検出値に含ま れるオフセット誤差を補正して、 適切にモー夕を運転することができる点で非 常に有用である。 上記説明では、 一例としてハイブリッドカーを挙げたが、 本 発明のモー夕制御装置の適用例はこれに限定されるものではなく、 鉄道車両や 産業機械など同期モー夕を活用した種々の装置に適用可能である。 また、 以上 の実施例では、同期モータを制御対象として説明したが、本発明は、その他種々 の交流モータおよび直流モー夕に適用可能である。 以上で説明した実施例では、 電源電圧の検出値に関する誤差を反映して、 モ 一夕への印加電圧を制御する態様を例示した。 本発明は、 電圧値に対する誤差 をその他の態様で制御に反映するものとしてもよい。 例えば、 誤差の絶対値が 所定値より大きい場合には、 何らかの異常が生じたものと判断し、 以下に例示 する処理を行うものとしてもよい。 例えば、 電源電圧値のキャリブレーション を行う処理、 異常が生じたことを運転者に報知する処理、 出力トルクを所定範 囲内に抑制した異常時用の制御処理などが挙げられる。 以上、 本発明の種々の実施例について説明してきたが、 本発明はこれらに限 定されるものではなく、 その要旨を逸脱しない範囲で、 種々の形態による実施 が可能である。 例えば、 上記実施例で説明した種々の処理は、 その一部または 全部をハードウェアで実現してもよい。 上記実施例では、 モー夕 4 0の起動時 にのみ電圧補正処理を実行するものとした （図 5参照）。 これに対し、 モータ 4 0の通常運転を開始した後も繰り返し電圧補正処理を実行するものとしても構 わない。 上記実施例では、 電圧の検出値にオフセット誤差が生じている場合を 例にとって説明したが、 本発明はかかる要因に基づく誤差に関わらず適用可能 であることはいうまでもない。 産業上の利用可能性

本発明は、 モー夕を用いた種々の器機において、 該モータに印加される電圧 の精度を向上し、 モー夕の運転制御の精度を向上するために利用することがで きる。

Claims

請求の範囲

1 . 電源からモ一夕のコイルに印加される電圧を制御して、 該モ一夕の運 転を制御するモー夕制御装置であって、

前記電源の電圧値を推定する電圧推定ュニッ卜と、

該推定された電圧値に基づいて所定の検出用電圧を前記コイルに印加する検 出用電圧印加ュニッ卜と、

該検出用電圧に応じて前記コイルに流れる電流値を検出する電流検出ュニッ 卜と、

前記推定された電圧値と、 検出された電流値とに基づいて、 該推定された電 圧値の誤差を特定する誤差特定ュニッ卜と、

前記特定された誤差を反映して、 前記モータの運転を制御する運転制御ュニ ッ卜とを備えるモー夕制御装置。

2 . 請求の範囲 1記載のモー夕制御装置であって、

前記運転制御ユニットは、 前記特定された誤差を反映して、 前記モータの運 転状態に応じた所定の電圧を前記コイルに印加する電圧印加制御ュニットを備 えるモータ制御装置。

3 . 前記電圧推定ユニットは、 前記電源の電圧値の検出結果に基づいて前 記推定を行うュニットである請求の範囲 1記載のモー夕制御装置。

4 . 請求の範囲 1記載のモー夕制御装置であって、

前記誤差特定ュニットは、

前記電圧値と電流値との関係を記憶する記憶ュニットと、

該関係を参照して前記誤差を求める誤差演算ュニットとを備えるモー夕制 御装置。

5 . 前記記憶ユニットは、 前記電圧値に応じた前記電流値を記憶するテー ブルである請求の範囲 4記載のモー夕制御装置。

6 . 請求の範囲 1記載のモータ制御装置であって、

前記モー夕は多相交流によって回転するモー夕であり、

前記モータのロー夕について電気角を検出する電気角検出ュニットを備え、 前記検出用電圧印加ュニットは、 前記電圧値に応じた電流値の変化が顕著に 現れる相として、 前記電気角ごとに予め設定された相に検出用電圧を印加する ュニットであるモー夕制御装置。

7 . 請求の範囲 1記載のモー夕制御装置であって、

前記モータは多相交流によって回転するモータであり、

前記モータの口一夕について電気角を検出する電気角検出ュニットを備え、 前記検出用電圧印加ユニットは、 前記ロータの回転に伴って回転し、 前記電 気角によって特定される所定の方向に検出用電圧を印加するュニットであるモ 一夕制御装置。

8 . 請求の範囲 7記載のモー夕制御装置であって、

前記モータは同期モー夕であり、

前記所定の方向は、 前記ロー夕の回転中心を通り、 該ロ一夕の磁束と一致す る方向であるモー夕制御装置。

9 . 請求の範囲 1記載のモー夕制御装置であって、 前記モー夕が回転を開始する起動時に、 前記電圧推定ユニット、 検出用電圧 印加ユニット、 電流検出ユニット、 および誤差特定ユニットを用いて前記誤差 の特定を行う誤差特定制御ュニットを備えるモータ制御装置。

1 0 . 請求の範囲 1記載のモータ制御装置であって、

前記誤差特定ュニットにより特定された誤差を前記電圧推定ュニッ卜におけ る推定に反映させつつ、 該電圧推定ユニット、 検出用電圧印加ユニット、 電流 検出ユニット、 および誤差特定ユニットを繰り返し用いて、 前記誤差を所定範 囲内に収束させる誤差収束制御ュニットを備えるモー夕制御装置。

1 1 . 請求の範囲 2記載のモー夕制御装置であって、

前記電圧印加制御ュニットは、

該モ一夕が出力すべきトルクに応じて前記コイルに印加されるべきトルク 電圧を設定するトルク電圧設定ュニットと、

前記誤差を反映して、 該トルク電圧を印加するユニットとを備えるモータ 制御装置。

1 2 . 請求の範囲 1記載のモー夕制御装置であって、

前記モー夕は突極型の同期モー夕であり、

前記コイルに印加された所定の電気角検出用電圧と、 該電圧に応じて流れた 電流に基づいて前記コイルの電気角を算出する電気角算出ュニットを備え、 前記運転制御ュニットは、 前記誤差を反映して前記電気角検出用電圧を印加 するュニットを備えるモータ制御装置。

1 3 . 請求の範囲 1 2記載のモータ制御装置であって、 前記電気角検出ユニットは、 前記モー夕の停止時においては、 電気角検出用 電圧に含まれる誤差の影響を受けない物理量をパラメ一夕として電気角を算出 するュニットであるモー夕制御装置。

14. 電源からモー夕のコイルに印加される電圧を制御して、 該モ一夕の 運転を制御するモー夕制御方法であって、

(a) 前記電源の電圧値を推定する工程と、

(b) 該推定された電圧値に基づいて所定の検出用電圧を前記コイルに印加す る工程と、

(c ) 該検出用電圧に応じて前記コイルに流れる電流値を検出する工程と、

(d) 前記検出された電圧値と、 電流値とに基づいて推定された電圧値の誤差 を特定する工程と、

(e) 前記特定された誤差を反映して、 前記モータの運転を制御する工程とを 備えるモー夕制御方法。