CN107980203B - 电动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动机的控制装置(10)具备：控制部(11)，该控制部控制对电动机供给电力的驱动电路的动作；以及电流传感器(8)，该电流传感器检测产生于电动机的电流。控制部经由驱动电路将用于推定磁极位置的基本高频电压施加于电动机，从而经由电流传感器检测产生于电动机的基本高频电流，并且基于基本高频电流的检测值来选定与磁极位置的d轴方向对应的第一电角度和第二电角度，经由电流传感器检测第一特定高频电流和第二特定高频电流，该第一特定高频电流是经由驱动电路对第一电角度的位置施加了特定高频电压时产生于电动机的高频电流，该第二特定高频电流是经由驱动电路对第二电角度的位置施加了特定高频电压时产生于电动机的高频电流，通过对第一特定高频电流的检测值与第二特定高频电流的检测值进行比较，从而推定磁极位置的正的d轴方向。

Description

电动机的控制装置
相关申请的相互参照
本申请基于在2015年8月25日申请的日本申请编号2015-165549号，其记载内容援引于此。
技术领域
本发明涉及一种基于转子的磁极位置来控制电动机的驱动的电动机的控制装置。
背景技术
已知一种不使用对转子的磁极位置进行检测的位置传感器来控制电动机的驱动的所谓无位置传感器的控制装置。以往，有如下高频电压推定方式：通过将比电动机的驱动电压的频率高的高频电压施加于电动机，从而对转子的磁极位置进行推定。首先，对该高频电压推定方式进行说明。
在凸极式同步电动机中，电枢线圈的电感在旋转正交座标(dq轴座标)系上的d轴方向成为最小。因此，将一定振幅下的以规定频率旋转的高频电压施加于电枢线圈时，此时的固定正交座标(αβ轴座标)系上的高频电流的轨迹如图11所示。图11是表示αβ轴座标系中的高频电压Vh的轨迹和高频电流Ih的轨迹的图形。如图11所示，高频电流Ih的轨迹呈椭圆形状。以下，将该椭圆也称为电流椭圆轨迹。在图11中，转子的磁极位置被决定为d轴相对于α轴所成的角度θ。在该情况下，将高频电压1周期的电流椭圆轨迹中的高频电流Ih的振幅的最大值Imax的α轴成分及β轴成分分别设为“Imaxα”及“Imaxβ”时，“tanθ＝Imaxβ/Imaxα”的关系成立。通过使用该关系，能够基于“Imaxα”及“Imaxβ”的检测值来运算转子的磁极位置θ。
然而，在电流椭圆轨迹具有如图11所示那样的对称形状的情况下，在高频电压Vh的1周期中，电流椭圆轨迹1周期中的长径轴向存在两个最大振幅值Imax1、Imax2。“Imax1”是长径轴向的正侧的最大值，换言之是朝向长径轴向N极的最大振幅值。“Imax2”是长径轴向的负侧的最大值，换言之是朝向长径轴向S极的最大振幅值。即，从电流椭圆轨迹1周期中提取两个高频电流Ih的最大值。
方便的是，在PM型同步电动机(磁铁转子式同步电动机)中，在磁路相对于高频电流具有磁饱和倾向的情况下，基于高频电流的磁通的方向与转子的磁铁磁通的方向一致的情况与它们的方向为反方向的情况相比，电枢线圈的电感减少。电流椭圆轨迹的长径与电枢线圈的电感减少的量对应地变长。即，如图12所示，电流椭圆轨迹成为朝向长径轴向N极延伸的不规则的形状。因此，若从电流椭圆轨迹1周期中的高频电流Ih的各数据中选择其最大振幅值，则朝向长径轴向S极的最大振幅值Imax2自然地被排除，能够提取朝向长径轴向N极的最大振幅值Imax1。因此，能够基于提取的朝向长径轴向N极的最大振幅值Imax1，根据上述的运算式推定转子的磁极位置θ。
然而，在使用这样的推定方法时，朝向长径轴向N极的最大振幅值Imax1与朝向长径轴向S极的最大振幅值Imax2的差较小时，有可能将“Imax2”误判定为朝向长径轴向N极的最大振幅值。在该情况下，基于“Imax2”运算转子的磁极位置θ的话，有可能将转子的磁极位置误判定为在电角度中偏离180°的位置。
因此，在专利文献1所述的控制装置中，对一方的最大振幅值Imax1与另一方的最大振幅值Imax2的差值ΔI(＝Imax1－Imax2)进行运算，并且调整高频电压的振幅以使该差值ΔI成为适当范围。由此，能够维持一方的最大振幅值Imax1与另一方的最大振幅值Imax2的差为较大的状态。因此，在从电流椭圆轨迹1周期中的高频电流Ih的各数据中选择其最大振幅值时，能够更可靠地提取朝向长径轴向N极的最大振幅值Imax1。因此，能够使转子的磁极位置θ的推定精度提高。
然而，在专利文献1所述的控制装置中为了提高转子的磁极位置的推定精度，需要遍及电角度的全部区域增大高频电压的振幅，由此高频电流的振幅也变大。若高频电流的振幅变大，例如有电动机的驱动电路(逆变器电路)的发热量、电动机自身的发热量增加的担忧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-124835号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高磁极位置的推定精度且抑制发热的电动机的控制装置。
本发明的一方式的控制装置基于转子的磁极位置对电动机的驱动进行控制，该控制装置具备：控制部，该控制部控制对电动机供给电力的驱动电路的动作；以及电流传感器，该电流传感器对产生于电动机的电流进行检测。控制部经由驱动电路将用于推定磁极位置的基本高频电压施加于电动机，从而经由电流传感器对产生于电动机的基本高频电流进行检测，并且基于基本高频电流的检测值来选定与磁极位置的d轴方向对应的第一电角度和第二电角度。另外，控制装置经由电流传感器对第一特定高频电流和第二特定高频电流进行检测，该第一特定高频电流是经由驱动电路对第一电角度的位置施加了特定高频电压时产生于电动机的高频电流，该第二特定高频电流是经由驱动电路对第二电角度的位置施加了特定高频电压时产生于电动机的高品电流。并且，控制装置对第一特定高频电流的检测值与第二特定高频电流的检测值进行比较，从而推定磁极位置的正的d轴方向。
根据该结构，仅通过增大施加于第一电角度的位置的特定高频电压和施加于第二电角度的位置的特定高频电压，就能够提高磁极位置的正的d轴方向的推定精度。因此，与为了提高推定精度而需要遍及电角度的整个区域使高频电压变大的以往的电动机的控制装置相比，能够抑制驱动电路、电动机的发热。
另一方面，若基于基本高频电流的检测值来选定与磁极位置的d轴方向对应的第一电角度和第二电角度，则第一电角度及第二电角度的任一方是磁极位置的正的d轴方向的可能性较高。因此，如上述结构所述，在获取对第一电角度的位置施加了特定高频电压时产生于电动机的第一特定高频电流和对第二电角度的位置施加了特定高频电压时产生于电动机的第二特定高频电流的基础上，若通过它们的比较来推定磁极位置的正的d轴方向，则能够提高磁极位置的推定精度。
附图说明
一边参照下述附图，一边根据以下的详细说明，使本发明的上述或其他目的、结构、优点更清楚。在附图中，
图1是表示一实施方式的电动机的控制装置的结构的框图。
图2是表示由控制装置执行的处理的顺序的流程图。
图3是表示由控制装置执行的初始位置推定处理的顺序的流程图。
图4是表示基本高频电压Vhb的波形的一例的图形。
图5是表示基本高频电流的大小|Ihb|的推移的一例的图形。
图6是表示基本高频电流的大小|Ihb|的推移的一例的图形。
图7(a)是表示第一周期的基本高频电流的大小|Ihb|的推移的图形，图7(b)是表示第二周期的基本高频电流的大小|Ihb|的推移的图形，图7(c)是表示基本高频电流的大小|Ihb|的平均值的推移的图形。
图8是表示固定正交座标系上的高频电流的向量轨迹的图形。
图9(a)是表示特定高频电压Vhs的波形的一例的图形，图9(b)是表示特定高频电流Ihs的推移的一例的图形。
图10是表示由其他实施方式的电动机的控制装置执行的初始位置推定处理的顺序的流程图。
图11是表示固定正交座标系上的高频电压及高频电流的向量轨迹的图形。
图12是表示饱和状态下的固定正交座标系上的高频电压及高频电流的向量轨迹的图形。
具体实施方式
以下，对电动机的控制装置的一实施方式进行说明。首先，对由电动机及控制装置构成的车辆的控制***进行说明。
图1所示的控制***1搭载于车辆。控制***1具备：搭载于车辆的高电压电池BT、继电器电路2、逆变器电路4、电动机5及压缩机6。
高电压电池BT的高电位侧配线LH及低电位侧配线LL经由继电器电路2连接于逆变器电路4。
继电器电路2具备三个继电器20、21、22和预充电电阻R1。继电器20配置于高电压电池BT的高电位侧配线LH。预充电电阻R1与继电器20并联。继电器21与预充电电阻R1串联。继电器22配置于低电位侧配线LL。继电器电路2通过继电器20、21、22的开闭动作，连接及阻断从高电压电池BT向电动机5的电力供给路径。继电器电路2具有在对逆变器电路4施加高电压时抑制突入电流的发生的功能。另外，继电器电路2在控制***1发生异常的情况下，阻断从高电压电池BT向电动机5的电力供给路径。
在继电器电路2与逆变器电路4之间设有平滑电容器C1、C2和线圈L1。平滑电容器C1、C2配置于高电位侧配线LH及低电位侧配线LL之间。平滑电容器C1、C2使从高电压电池BT供给至逆变器电路4的直流电力平滑化。线圈L1及平滑电容器C2构成LC滤波器。
逆变器电路4具有：开关元件40及开关元件41的串联电路、开关元件42及开关元件43的串联电路以及开关元件44及开关元件45的串联电路。逆变器电路4由将这些串联电路并联的结构构成。由开关元件40、42、44构成逆变器电路4的上臂。由开关元件41、43、45构成逆变器电路4的下臂。开关元件40～45由例如IGBT构成。另外，分别与开关元件40～45并联连接的二极管表示环流二极管。逆变器电路4通过各开关元件40～45的接通/断开动作，将从高电压电池BT供给的直流电力转换为三相交流电力。该三相交流电力经由各相的供电线Wu、Wv、Ww供给至电动机5。这样，逆变器电路4具有作为对电动机5供给电力的驱动电路的功能。
电动机5是具有凸极性的使用永磁铁作为磁场的永磁铁同步电动机。永磁铁设置于电动机5的未图示的转子。电动机5基于从逆变器电路4经由供电线Wu、Wv、Ww供给的三相交流电力而驱动。电动机5经由连结轴7机械地连结于压缩机6。电动机5的动力经由连结轴7传递给压缩机6，从而压缩机6动作。
压缩机6是以电动机5为动力源的设备。压缩机6是例如车辆的空调装置所使用的压缩机。该压缩机在空调装置中作为用于压缩制冷剂并使制冷剂循环的泵发挥功能。作为压缩机，使用涡旋式的压缩机、旋转式的压缩机。
控制***1具备电子控制装置(ECU)10。在本实施方式中，ECU10对应于控制装置。ECU10具备电流传感器8和电压传感器9。
电流传感器8对在供电线Wu、Wv、Ww流动的各相电流进行检测，即对在电动机5产生的电流进行检测。作为电流传感器8，能够使用电流互感器(电流变换器)方式的电流传感器、霍尔元件方式的电流传感器、分流电阻方式的电流传感器等。电流传感器8将与检测出的各相电流对应的信号向ECU10输出。
电压传感器9对电容器C2的两端子间电压进行检测，换言之对输入逆变器电路4的直流电压进行检测。作为电压传感器9，能够使用电阻分压方式的电压传感器等。电压传感器9将与检测出的逆变器电路4的输入电压对应的信号向ECU10输出。
在逆变器电路4设有温度传感器46。温度传感器46对逆变器电路4的温度进行检测，并且将与检测出的温度对应的信号向ECU10输出。
ECU10具备微型计算机11、前置驱动器12以及检测电路13。在本实施方式中，微型计算机11对应于控制部。
前置驱动器12生成与从微型计算机11发送的PWM(脉冲宽度调制)信号对应的脉冲状的驱动信号。驱动信号是能够使逆变器电路4的开关元件40～45接通及断开的信号。即，开关元件40～45基于从前置驱动器12发送的驱动信号而接通及断开。
检测电路13接收电流传感器8、电压传感器9、温度传感器46等的输出信号，并且将这些输出信号转换为控制运算所使用的状态量的信息并向微型计算机11输出。检测电路13将例如电流传感器8的输出信号转换为各相电流值Iu、Iv、Iw的信息并向微型计算机11输出。各相电流值Iu、Iv、Iw分别是供给至电动机5的U相、V相、W相的电流值。检测电路13将电压传感器9的输出信号转换为逆变器电路4的输入电压值V的信息并向微型计算机11输出。检测电路13将温度传感器46的输出转换为逆变器电路4的温度T的信息并向微型计算机11输出。
微型计算机11基于来自上位ECU30的指示来控制电动机5的驱动。上位ECU30是例如车辆控制用的ECU、空调控制用的ECU。上位ECU30将转速指令值ω＊向微型计算机11发送。转速指令值ω＊是电动机5的转子的转速的目标值。另外，上位ECU30将动作标志Fb向微型计算机11发送。上位ECU30在允许电动机5的驱动的情况下，将动作标志Fb设定为接通状态。上位ECU30在禁止电动机5的驱动的情况下，将动作标志Fb设定为断开状态。
微型计算机11从检测电路13读取各相电流值Iu、Iv、Iw、逆变器电路4的输入电压值V及逆变器电路4的温度T等各种状态量。微型计算机11除从检测电路13读取的各种状态量以外，基于从上位ECU30发送的转速指令值ω＊及动作标志Fb等生成PWM信号。微型计算机11通过将PWM信号向前置驱动器12发送，从而控制逆变器电路4的动作，对电动机5进行PWM控制。即，本实施方式的微型计算机11不使用对电动机5的转子的位置进行检测的位置传感器，换言之以无位置传感器的方式控制电动机5的驱动。
接着，参照图2，对由微型计算机11执行的电动机5的驱动控制进行说明。微型计算机11基于从上位ECU30发送的启动信号而开始图2所示的处理。启动信号是在使停止状态的电动机5启动时从上位ECU30向ECU10发送的信号。
微型计算机11首先执行初始位置推定处理(S1)。初始位置推定处理是对电动机5的启动时的转子的磁极位置(电角度)进行推定的处理。以下，也将电动机5的启动时的转子的磁极位置称为“转子的初始位置”。具体而言，微型计算机11以对电动机5施加高频电压的方式驱动逆变器电路4。微型计算机11基于对电动机5施加高频电压时在电动机5产生的高频电流来对转子的初始位置进行推定。
微型计算机11在S1的处理之后执行电动机5的启动控制(S2)。具体而言，微型计算机11以在S1中得到的转子的初始位置为基准，生成例如将一定的振幅及动作频率渐渐增加的各相电流值Iu、Iv、Iw供给至电动机5那样的PWM信号，将该PWM信号向前置驱动器12发送从而驱动逆变器电路4。由此，转子被强制整流，开始旋转。微型计算机11在转子的转速上升到规定转速时，转移到S3的处理。
作为S3的处理，微型计算机11执行电动机5的通常控制。具体而言，微型计算机11根据转子旋转时所检测出的各相电流值Iu、Iv、Iw，例如通过使用了扩张感应电压的转子的位置推定法来对转子的磁极位置进行推定，并且运算推定出的磁极位置的微分值从而对转子的实际转速进行推定。微型计算机11通过执行基于推定出的转子的实际转速与从上位ECU30发送的转速指令值ω＊的偏差而引起的反馈控制来生成PWM信号。微型计算机11将生成的PWM信号向前置驱动器12发送从而驱动逆变器电路4。由此，电动机5的转速被控制为追随转速指令值ω＊。
微型计算机11在S3的处理之后从上位ECU30获取动作标志Fb(S4)，并且判断动作标志Fb是否为接通状态(S5)。微型计算机11在动作标志Fb为接通状态的情况下(S5：是)，即在上位ECU30允许电动机5的驱动的情况下，继续电动机5的通常控制(S3)。
微型计算机11在动作标志Fb为断开状态的情况下(S5：否)，即在上位ECU30禁止电动机5的驱动的情况下，通过进行电动机5的停止控制(S6)，从而使电动机5停止。
另外，微型计算机11除图2所示的处理以外，基于逆变器电路4的输入电压值V、温度T等来监视逆变器电路4的动作状态。在微型计算机11基于逆变器电路4的输入电压值V、温度T等而检测到逆变器电路4的异常的情况下，还执行使电动机5的驱动控制停止的处理。
接着，对通过微型计算机11执行的初始位置推定处理的顺序进行具体地说明。
如图3所示，微型计算机11首先将假设的电角度θev设定为“0°”(S10)。电角度θev是到转子的磁极位置的推定结束为止所使用的假设的电角度。电角度θev设定在“0°≤θev＜360°”的范围。电角度θev的“0°”的位置设定为于例如作为固定座标系的αβ座标系上的预定的位置。
微型计算机11在S10之后经由逆变器电路4对电动机5施加基本高频电压Vhb(S11)。作为基本高频电压Vhb，例如能够使用如图4所示的d轴电压Vd1和q轴电压Vq1。d轴电压Vd1表示转子的假设的磁极位置的方向的电压。q轴电压Vq1表示与转子的假设的磁极位置的方向正交的方向的电压。d轴电压Vd1及q轴电压Vq1相对于时间t正弦波状地变化。d轴电压Vd1及q轴电压Vq1能够分别以以下的数学式1及数学式2表示。另外，“ω”表示频率，“Va”表示振幅。
[数学式1]
Vd1＝Va×sin(ω·t+π/2)
＝Va×sin(θev+π/2)
[数学式2]
Vq1＝Va×sin(ω·t)
＝Va×sin(θev)
微型计算机11基于电角度θev，根据数学式1及数学式2运算d轴电压Vd1及q轴电压Vq1。微型计算机11使用电角度θev对运算出的d轴电压Vd1及q轴电压Vq1进行二相/三相转换，从而获取三相电压指令值Vu、Vv、Vw，并且根据该三相电压指令值Vu、Vv、Vw生成PWM信号。微型计算机11将生成的PWM信号向前置驱动器12发送，从而驱动逆变器电路4，将d轴电压Vd1及q轴电压Vq1作为基本高频电压Vhb施加于电动机5。
如图3所示，微型计算机11在S11的处理之后，经由电流传感器8对将基本高频电压Vhb施加于电动机5时在电动机5产生的基本高频电流Ihb进行检测(S12)。具体而言，微型计算机11通过电流传感器8对将基本高频电压Vhb施加于电动机5时的各相电流值Iu、Iv、Iw进行检测，并且使用电角度θev对检测出的各相电流值Iu、Iv、Iw进行三相/二相转换，从而运算d轴电流Id及q轴电流Iq。微型计算机11检测运算出的d轴电流Id及q轴电流Iq来作为基本高频电流Ihb。
微型计算机11在S12的处理之后，根据在S11的处理中得到的基本高频电流Ihb的检测值来运算基本高频电流的大小|Ihb|(S13)。微型计算机11根据例如以下的数学式3来运算基本高频电流的大小|Ihb|。
[数学式3]
|Ihb|＝Id2+Iq2
微型计算机11在S13的处理之后，判断电角度θev的旋转次数是否超过规定次数n(S14)。规定次数n为1以上的整数，设定为预定的值。微型计算机11在电角度θev的值从“0°”增加而再次变成“0°”时判断为电角度θev旋转了一周。
在电角度θev的旋转数为规定次数n以下的情况下(S14：否)，微型计算机11使电角度θev偏离规定角Δθev(＞0)(S15)。具体而言，微型计算机11通过在电角度θev的当前值上加上规定角Δθev从而使电角度θev偏离。
微型计算机11在S15的处理之后回到S11的处理，再次执行S11～S14的处理。由此，使电角度θev依次偏离规定角Δθev，并且使每当电角度θev偏离规定角Δθev时，微型计算机11获取基本高频电流Ihb的检测值及其大小|Ihb|。微型计算机11反复执行S11～S14的处理，直至电角度θev的旋转数到达规定次数n。由此，例如规定次数n设定为1的情况下，微型计算机11能够获取一周期中的在每个规定的电角度Δθev的基本高频电流Ihb的检测值及其大小|Ihb|。图5及图6是表示通过微型计算机11获取的基本高频电流的大小|Ihb|的一例。另外，在图5及图6中，例示了转子的初始位置不同的情况，因此基本高频电流的大小|Ihb|的波形不同。如图5及图6所示，基本高频电流的大小|Ihb|相对于电角度θev的一周期的变化具有两个极大值。另外，在转子的初始位置不同的情况下，基本高频电流的大小|Ihb|表示极大值的电角度θev会偏离。在规定次数n设定为2以上的整数的情况下，微型计算机11能够获取多个周期中的在每个规定的电角度Δθev的基本高频电流Ihb的检测值及其大小|Ihb|。
如图3所示，微型计算机11在电角度θev的旋转数超过规定次数n的情况下(S14：是)，选定基本高频电流的大小|Ihb|成为极大值的两个电角度θev10及电角度θev20(S16)。
具体而言，微型计算机11在获取了如图5所示的基本高频电流的大小|Ihb|的情况下，如图5所示，选定两个电角度θev10及电角度θev20。微型计算机11在获取了如图6所示的基本高频电流的大小|Ihb|的情况下，如图6所示，选定两个电角度θev10及电角度θev20。
另一方面，在规定次数n设定为2以上的整数的情况下，微型计算机11能够在多个周期中对如图5及图6所示的每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|进行检测。在该情况下，微型计算机11根据在多个周期中检测出的每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|来运算每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|的平均值。例如在“n”设定为2的情况下，如图7(a)、图7(b)所示，作为与电角度θev(a)对应的基本高频电流的大小|Ihb|，微型计算机11在第一周期获取了“|Ihb(a1)|”，在第二周期获取了“|Ihb(a2)|”。在该情况下，如图7(c)所示，微型计算机11运算它们的平均值“{|Ihb(a1)|+|Ihb(a2)|}/2”，将该运算值用作为与电角度θev(a)对应的基本高频电流的大小|Ihb(a)|。通过这样的运算，微型计算机11获取每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|的平均值。微型计算机11获得如下两个电角度θev10及电角度θev20，在该两个电角度θev10及电角度θev20中，获取的每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|的平均值成为极大值。
微型计算机11通过执行如图3所示的S16的处理，从而能够在如图8所示的基本高频电流Ihb的椭圆状轨迹中获取表示极大值的两个电角度θev10及电角度θev20。
如图3所示，微型计算机11在S16的处理之后，运算从电角度θev10及电角度θev20偏离180°的电角度θev11及电角度θev21(S17)。具体而言，微型计算机11基于以下的数学式4、数学式5来运算电角度θev11及电角度θev21。
[数学式4]
θev11＝θev10+180°
[数学式5]
θev21＝θev20+180°
由此，微型计算机11能够获取如图8所示的四个电角度θev10、θev11、θev20、θev21。在本实施方式中，四个电角度θev10、θev11、θev20、θev21分别对应于第一电角度、第二电角度、第三电角度及第四电角度。
如图3所示，微型计算机11在S17的处理之后，经由逆变器电路4对电角度θev10、θev11、θev20、θev21的位置施加特定高频电压Vhs(S18)。作为特定高频电压Vhs，例如能够使用如图9(a)所示的相对于时间呈方波状(脉冲状)变化的d轴电压Vd2。具体而言，d轴电压Vd2在从电压的施加开始时t10至经过规定时间T10的时刻t11为止的期间设定为规定的电压值Vd20，并且在时刻t11以后设定为“0”。另外，q轴电压Vq2设定为“0”。微型计算机11使用各电角度θev10、θev11、θev20、θev21对d轴电压Vd2及q轴电压Vq2进行二相/三相转换，从而获取三相电压指令值Vu、Vv、Vw，并且根据该三相电压指令值Vu、Vv、Vw生成PWM信号。微型计算机11通过将生成的PWM信号向前置驱动器12发送，从而驱动逆变器电路4，对电角度θev10、θev11、θev20、θev21的位置施加特定高频电压Vhs。
当对电角度θev10、θev11、θev20、θev21的位置施加特定高频电压Vhs时，如图9(b)所示，电动机5的电流Ihs变化。该电流Ihs对应于特定高频电流。在本实施方式中，特定高频电流Ihs是d轴电流。特定高频电流Ihs在d轴电压Vd2设定于规定的电压值Vd20的期间渐渐增大而表示最大值Ihsmax后，减少到“0”附近。
如图3所示，微型计算机11在S18的处理之后，经由电流传感器8对在各电角度θev10、θev11、θev20、θev21的位置施加了特定高频电压Vhs时的特定高频电流Ihs10、Ihs11、Ihs20、Ihs21进行检测(S19)。在本实施方式中，特定高频电流Ihs10、Ihs11、Ihs20、Ihs21的各自的检测值分别对应于第一特定高频电流的检测值、第二特定高频电流的检测值、第三特定高频电流的检测值、第四特定高频电流的检测值。
微型计算机11在S19的处理之后，运算特定高频电流Ihs10、Ihs11、Ihs20、Ihs21的各自的大小|Ihs10|、|Ihs11|、|Ihs20|、|Ihs21|(S20)。具体而言，在获取了如图9(b)所示地变化的特定高频电流Ihs的检测值的情况下，微型计算机11将其最大值Ihsmax运算为特定高频电流的大小|Ihs|。微型计算机11对各特定高频电流Ihs10，Ihs11、Ihs20、Ihs21的检测值进行这样的运算，从而对每个电角度θev10、θev11、θev20、θev21运算特定高频电流的大小|Ihs10|、|Ihs11|、|Ihs20|、|Ihs21|。
如图3所示，微型计算机11在S20的处理之后，通过对特定高频电流的大小|Ihs10|、|Ihs11|、|Ihs20|、|Ihs21|进行比较，从而对磁极位置的正的d轴方向进行推定(S21)。具体而言，微型计算机11选定特定高频电流的大小|Ihs10|、|Ihs11|、|Ihs20|、|Ihs21|中的最大值。微型计算机11将与选定的特定高频电流的大小对应的电角度的位置推定为磁极位置的正的d轴方向。例如在特定高频电流的大小|Ihs10|为最大值时，微型计算机11将与特定高频电流的大小|Ihs10|对应的电角度θev10的位置推定为磁极位置的正的d轴方向。
微型计算机11在S21的处理之后，基于推定出的磁极位置的正的d轴方向对转子的初始位置进行推定(S22)。例如，微型计算机11根据与推定出的磁极位置的正的d轴方向对应的电角度与电角度θev的“0°”的位置相对于固定座标系所成的电角度，运算转子的初始位置。
根据以上说明的本实施方式的电动机5的ECU10，能够得到以下所示的作用及效果。
在本实施方式的ECU10中，若增大在各电角度θev10、θev11、θev20、θev21的位置施加的特定高频电压Vhs的电压值Vd20，则各特定高频电流的大小|Ihs10|、|Ihs11|、|Ihs20|、|Ihs21|的差变大。因此，能够提高磁极位置的正的d轴方向的推定精度。由此，与需要在电角度的整个区域使高频电压变大的以往的电动机的ECU相比，例如能够抑制逆变器电路4、电动机5的发热。另外，通过抑制发热，能够避免包含散热对策的装置的大型化。即，在本实施方式的ECU10中，与以往的电动机的ECU相比，能够实现装置的小型化、成本降低。另外，与需要在电角度的整个区域使高频电压变大的以往的电动机的ECU相比，能够使消耗电力降低。
微型计算机11获取两个基本高频电流的大小|Ihb|成为极大值的电角度θev10及电角度θev20。另外，微型计算机11运算从两个电角度θev10及电角度θev20偏离180°的电角度θev11及电角度θev21。并且，微型计算机11从四个电角度θev10、θev11、θev20、θev21中推定磁极位置的正的d轴方向。由此，与仅通过从电流椭圆轨迹得到的电角度来推定磁极位置的正的d轴方向的情况相比，由于通过某程度特定的电角度来推定磁极位置的正的d轴方向，因此能够使推定精度提高。另外，四个电角度θev10、θev11、θev20、θev21对应于磁极位置的d轴方向，因此能够施加适当的特定高频电压来比较特定高频电流的大小，因此能够使磁极位置的正的d轴方向的推定精度提高。
在图3的S14的处理中使用的规定次数n设定为2以上的整数的情况下，微型计算机11根据在多个周期中检测出的每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|来运算每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|的平均值。另外，微型计算机11选出每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|的平均值成为极大值的两个电角度θev10及电角度θev20。由此，与规定次数n设定为“1”的情况，即仅获取一周期中每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|的情况相比，能够更加精度良好地选定基本高频电流的大小|Ihb|的两个极大值。其结果是，能够使磁极位置的正的d轴方向的推定精度提高。
另外，上述实施方式还能够以如下方式实施。
图3的S11中使用的基本高频电压Vhb不限于由d轴电压Vd1及q轴电压Vq1表示，能够适当变更。例如，基本高频电压Vhb也可以是例如由作为固定座标系的αβ座标系上的α轴电压Vα及β轴电压Vβ表示。α轴电压Vα及β轴电压Vβ分别能够由以下的数学式6及数学式7表示。
[数学式6]
Vα＝V×sin(θev+π/2)
[数学式7]
Vβ＝V×sin(θev)
图3的S15中使电角度θev偏离的方法不限于在电角度θev上加上规定角Δθev的方法，例如能够采用从电角度θev中减去规定角Δθev的方法等适当的方法。
图3的S13中运算基本高频电流的大小|Ihb|的方法不限于基于数学式3的方法，能够适当变更。例如，微型计算机11也可以基于以下的数学式8来运算基本高频电流的大小|Ihb|。
[数学式8]
|Ihb|＝√(Id2+Iq2)
另外，微型计算机11也可以将d轴电流Id、其平方值Id2用作为基本高频电流的大小|Ihb|。进一步，图3的S13中运算基本高频电流的大小|Ihb|的方法不限于使用d轴电流Id及q轴电流Iq的方法，能够适当变更。例如，微型计算机11也可以使用作为固定座标系的αβ座标系上的α轴电流及β轴电流来运算基本高频电流的大小|Ihb|。另外，微型计算机11也可以使用作为固定座标系的三相座标系(UVW座标系)的各相电流值来运算基本高频电流的大小|Ihb|。同样的，图3的S20的运算特定高频电流的大小|Ihs10|、|Ihs11|、|Ihs20|、|Ihs21|的方法也能够适当变更。
基本高频电压Vhb的频率ω设定为比用于驱动电动机5的驱动电压的频率高的频率是有效的。由此，能够通过频率来分开用于推定转子的初始位置的电压和用于驱动电动机5的电压。由此，微型计算机11在执行图2的S2的启动控制的初始的阶段，能够分开执行初始位置推定处理和电动机5的启动控制，因此能够顺利地进行从初始位置推定处理向启动控制的切换。
微型计算机11也可以进行多次图3所示的S11～S16的处理，并且基于该多次的处理结果来选定基本高频电流的大小|Ihb|成为极大值的两个电角度θev10及电角度θev20。换言之，微型计算机11也可以进行多次磁极位置的d轴方向的推定，并且基于该推定结果来选定对应于磁极位置的d轴方向的两个电角度θev10及电角度θev20。换言之，微型计算机11也可以进行多次的磁极位置的d轴方向的推定，并且基于其推定结果来选定与磁极位置的d轴方向对应的两个电角度θev10及电角度θev20。由此，能够使与磁极位置的d轴方向对应的电角度的推定精度提高。
微型计算机11也可以进行多次图2所示的S1的初始位置推定处理，并且基于该多次处理的推定结果来推定转子的初始位置。由此，能够使转子的初始位置换言之磁极位置的正的d轴方向的推定精度提高。
微型计算机11也可以仅基于每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|表示极大值的两个电角度θev10及电角度θev20中的任一方来判定磁极位置的正的d轴方向。例如，如图10所示，微型计算机11选定每个电角度Δθev的基本高频电流的大小|Ihb|表示极大值的一个电角度θev10(S23)。具体而言，微型计算机11对表示极大值的一方的电角度所对应的基本高频电流的大小与表示极大值的另一方的电角度所对应的基本高频电流的大小进行比较，将与更大的基本高频电流对应的电角度选出作为电角度θev10。即，电角度θev10是与基本高频电流的大小|Ihb|的最大值对应的电角度。微型计算机11在S23的处理之后，执行以图3的S17～S20的处理为基准的S24～S27的处理，之后，对特定高频电流的大小|Ihs10|、|Ihs11|进行比较，从而对磁极位置的正的d轴方向进行推定(S21)。这样的方法也能够对磁极位置的正的d轴方向进行推定。
微型计算机11也可以使用从电角度θev10偏离规定角度θα的电角度作为电角度θev11。规定角度θα是例如从180°稍微偏离的角度。同样的，微型计算机11也可以使用从电角度θev20偏离规定角度θα的电角度作为电角度θev21。
基本高频电压Vhb不限于相对于时间呈正弦波状变化的高频电压，能够使用具有任意的波形的高频电压。总之，基本高频电压Vhb是能够判定与磁极位置的d轴方向对应的电角度的高频电压即可。
特定高频电压Vhs不限于相对于时间成方波状变化的高频电压，能够使用例如具有正弦波状、梯形状等任意波形的高频电压。总之，特定高频电压Vhs是能够从与磁极位置的d轴方向对应的电角度的多个候选中选定与磁极位置的正的d轴方向对应的电角度的高频电压即可。
实施方式的电动机5的ECU10的结构不限于驱动压缩机6的控制***1，能够适用用于驱动任意的设备的控制***。另外，车载用电动压缩机中，为了能够以高效率驱动较广的电压范围，大多是凸极比较小的设计。实施方式的电动机5的ECU10的结构用于这样的凸极比小的同步电动机时尤其有效。
本发明不限定于上述的具体例。即，在上述的具体例中增加了本领域技术人员的适当设计变更的结构也包含于本发明的范围。例如，前述的各具体例所具备的各要素及其配置、条件等不限定于例示而能够适当变更。另外，前述的实施方式所具备的各要素只要技术上可行则能够进行组合，它们的组合也包含于本发明的范围。

Claims (12)

1.一种电动机的控制装置，基于转子的磁极位置对电动机(5)的驱动进行控制，该电动机的控制装置(10)的特征在于，具备：
控制部(11)，该控制部控制对所述电动机供给电力的驱动电路的动作；以及
电流传感器(8)，该电流传感器对产生于所述电动机的电流进行检测，
所述控制部经由所述驱动电路将用于推定所述磁极位置的基本高频电压施加于所述电动机，从而经由所述电流传感器对产生于所述电动机的基本高频电流进行检测，并且基于所述基本高频电流的检测值来选定与所述磁极位置的d轴方向对应的第一电角度和第二电角度，
所述控制部经由所述电流传感器对第一特定高频电流和第二特定高频电流进行检测，该第一特定高频电流是经由所述驱动电路对所述第一电角度的位置施加了特定高频电压时产生于所述电动机的的高频电流，该第二特定高频电流是经由所述驱动电路对所述第二电角度的位置施加了所述特定高频电压时产生于所述电动机的高频电流，
所述控制部对所述第一特定高频电流的检测值与所述第二特定高频电流的检测值进行比较，从而推定所述磁极位置的正的d轴方向。
2.根据权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述控制部经由所述驱动电路将所述基本高频电压施加于所述电动机，从而对于每个规定的电角度，经由所述电流传感器对产生于所述电动机的所述基本高频电流进行检测，
所述控制部基于每个所述电角度的基本高频电流的检测值，对于每个所述规定的电角度，运算所述基本高频电流的大小，
将所述基本高频电流的大小成为极大值的电角度用作所述第一电角度，并且
将从所述第一电角度偏离180°的电角度用作所述第二电角度。
3.根据权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述控制部经由所述驱动电路将所述基本高频电压施加于所述电动机，从而在多个周期中，对于每个规定的电角度，经由所述电流传感器对产生于所述电动机的所述基本高频电流进行检测，
所述控制部基于多个周期中检测出的每个所述电角度的基本高频电流的检测值，对于每个所述规定的电角度，运算所述基本高频电流的大小的平均值，
将所述基本高频电流的大小的平均值成为极大值的电角度用作所述第一电角度，并且
将从所述第一电角度偏离180°的电角度用作所述第二电角度。
4.根据权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述控制部基于所述基本高频电流的检测值，进一步推定与所述磁极位置的d轴方向对应的第三电角度及第四电角度，
所述控制部经由所述电流传感器对第三特定高频电流和第四特定高频电流进行检测，该第三特定高频电流是经由所述驱动电路对所述第三电角度的位置施加了所述特定高频电压时产生于所述电动机的高频电流，该第四特定高频电流是经由所述驱动电路对所述第四电角度的位置施加了所述特定高频电压时产生于所述电动机的高频电流，
所述控制部对所述第一特定高频电流的检测值、所述第二特定高频电流的检测值、所述第三特定高频电流的检测值及所述第四特定高频电流的检测值进行比较，从而推定所述磁极位置的正的d轴方向。
5.根据权利要求4所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述控制部经由所述驱动电路将所述基本高频电压施加于所述电动机，从而对于每个规定的电角度，经由所述电流传感器对产生于所述电动机的所述基本高频电流进行检测，
所述控制部基于每个所述电角度的基本高频电流的检测值，对于每个所述规定的电角度，运算所述基本高频电流的大小，
将所述基本高频电流的大小成为极大值的两个电角度用作所述第一电角度及所述第三电角度，
将从所述第一电角度偏离180°的电角度用作所述第二电角度，并且
将从所述第三电角度偏离180°的电角度用作所述第四电角度。
6.根据权利要求4所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述控制部经由所述驱动电路将所述基本高频电压施加于所述电动机，从而在多个周期中，对于每个规定的电角度，经由所述电流传感器对产生于所述电动机的所述基本高频电流进行检测，
所述控制部基于多个周期中检测出的每个所述电角度的基本高频电流的检测值，对于每个所述规定的电角度，运算所述基本高频电流的大小的平均值，
将所述基本高频电流的大小的平均值成为极大值的两个电角度用作所述第一电角度及所述第三电角度，
将从所述第一电角度偏离180°的电角度用作所述第二电角度，并且
将从所述第三电角度偏离180°的电角度用作所述第四电角度。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述基本高频电压的频率是比用于驱动所述电动机的驱动电压的频率高的频率。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述控制部进行多次的所述磁极位置的d轴方向的推定，并且，基于该多次的推定结果来推定所述磁极位置的d轴方向。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述控制部进行多次的所述磁极位置的正的d轴方向的推定，并且，基于该多次的推定结果来推定所述磁极位置的正的d轴方向。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述基本高频电压相对于时间呈正弦波状变化。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述特定高频电压相对于时间呈方波状变化。
12.根据权利要求1-6中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述电动机被用作为车载用电动压缩机的动力源。
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