JP2002325493A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】角度検出装置としてレゾルバ利用の装置を用い
たとしても、レゾルバの出力から回転体の角度を求める
角度センサが正確に取付けられていないと、正確なモー
タ制御はおぼつかない。従来知られている装置では、磁
極位置検出器なる角度センサの取付装置の構造を改良し
ているものの、磁極位置調整が必要なため、調整作業が
煩雑になることが考えられる。 【解決手段】モータ制御回路にロータの角度基準信号を
入力し、前記角度基準信号を基に前記角度センサの角度
ずれ量を演算して記憶し、ずれ量を補正した角度でもっ
て、モータ制御を実行する。その時の角度センサの出力
値を前記記憶手段が記憶するように構成した。さらに
は、エンジンとモータが機械的に接続されているハイブ
リッド車の場合は、エンジンを始動させてモータを回転
させて、角度ずれを演算できるので、特別にモータを回
転させる装置が必要ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はモータ角度センサの
信号処理を行うモータ制御装置に係り、特に永久磁石式
同期モータを使用した電気自動車用モータ駆動用制御回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電気自動車の走行用モータの回転
数を制御する際には、走行用モータに供給する電流のベ
クトルを走行用モータの回転に応じて正確に回転させる
必要がある。そのため、電気自動車においては、電気自
動車の走行用モータのロータ位置（角度）を正確に検出
する必要がある。この種の分野を初め、回転体の位置を
正確に検出する分野においては、回転体の位置（電気角
度）を検出する手段としてレゾルバが用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
のロータ角度の検出装置としてレゾルバ利用の装置を用
いたとしても、レゾルバの出力から回転体の角度を求め
る角度センサが正確に取付けられていないと、正確なモ
ータ制御はおぼつかない。特開２０００−１９２８２９
号公報に記載されている装置では、角度センサをクラン
ク角センサと比較しているものの、磁極位置調整が必要
なため、調整作業が煩雑になることが考えられる。

【０００４】従来は、例えば図６に示すように、インバ
ータと接続しないか、あるいはインバータ駆動を停止し
た状態でモータを特別な外力発生器によって回転させて
誘起電圧を発生させ、Ｕ相とＷ相の間の誘起電圧のゼロ
クロス時刻と、角度センサ２２の出力からＲ／Ｄ変換器
２０を介して得られたＷ信号の立ち下がり時刻をあわせ
るように、角度センサの取り付け位置を調整する作業を
行なっていた。インバータを駆動しない理由は、インバ
ータの出力するパルス電圧が、モータと出力する正しい
誘起電圧を歪ませてしまうからである。

【０００５】次に、このＷ信号について図７を基に説明
する。Ｒ／Ｄ変換器２０が出力する信号２１は、図７に
示すようなエンコーダパルスＡ，Ｂ信号と、磁極位置信
号Ｕ，Ｖ，Ｗである。エンコーダパルスは、モータ制御
性能をあげるため、モータの電気角１回転あたり数１０
０パルス程度の高分解能をもち、位置情報はもっていな
い。一方、磁極位置信号はロータの電気角度位置に応じ
て出力するもので、モータの電気角１回転あたり１パル
スの信号である。位相角θはこれらの信号を基に演算し
たもので、Ｗ信号の立ち下がり時刻を電気角３０度と
し、以後Ａ，Ｂパルスを計数して位相角を連続的に演算
する。前述の誘起電圧とＷ信号をあわせる際には、角度
ずれをできるだけ小さくするために、角度センサを精密
に位置をあわせる必要があり、煩雑な作業を伴ってい
た。ここで、角度ずれとは、ロータの磁極埋め込み位置
に応じて誘起される磁極位置信号と、この磁極位置信号
に対応して所定の位置に設置されるべき角度センサの実
際の取り付け位置との間の、電気角度のずれを言う。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、モータ角度センサ
の信号処理を行うモータ制御装置において、角度センサ
の調整作業を無くすことにより、作業時間を短縮するこ
とを目的とする。

【０００７】本発明の他の目的は、角度センサの調整作
業を無くすことにより、調整作業のためのモータ駆動装
置を不要にすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の構成は、モータ制御回路にロータの
角度基準信号を入力し、前記角度基準信号を基に前記角
度センサの角度ずれ量を演算して記憶し、ずれ量を補正
した角度でもって、モータ制御を実行する。その時の角
度センサの出力値を前記記憶手段が記憶するように構成
したことを特徴とする。

【０００９】本発明の他の特徴は、前記モータがエンジ
ンと機械的に接続されており、ずれ量の演算は前記エン
ジンが運転中、かつ前記インバータがモータへの通電を
停止している時に実行されることにある。

【００１０】また、ずれ量を記憶しないまま、モータ制
御を実行すると、本来のトルクを発生する事が出来ず、
満足する車両の特性を得る事が出来ない。そこで、ずれ
量を記憶しないままモータ制御を実行しようとする場合
は、異常と判定するのが望ましい。

【００１１】また、モータ制御装置は、ずれ量を記憶す
る機能と、モータを制御する機能を有するため、これら
を切り替えて実行する必要がある。

【００１２】また、ずれ量を記憶する場合は、インバー
タが動作していると、モータ本来の誘起電圧が正しく測
定できないので、停止させる必要がある。

【００１３】また、図６に示したように、基準信号発生
装置は、モータを回転させたときの誘起電圧が例えば電
圧値ゼロを閾値として、変化する信号であれば良い。

【００１４】さらには、前記基準信号発生装置は、角度
センサのずれを一度記憶すれば必要ないため、ずれ量の
記憶が終了した場合は、装置の脱着作業が必要になる。
この作業は角度センサの調整に比べれば煩雑な作業と言
えないが、前記基準発生装置をモータ制御装置に内蔵し
ておくことで、さらに作業の簡略化を図ることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００１６】図１には、本発明の一実施形態に係るモー
タ制御装置のシステム構成が示されている。この図のシ
ステムにおいては、車両走行用のモータ１０として三相
交流ＰＭモータ、すなわち永久磁石によって励磁される
三相交流同期モータを使用している。モータ１０の駆動
電力源としてはバッテリ１２が設けられており、バッテ
リ１２の放電出力はインバータ１４により三相交流に変
換されたうえでモータ１０に供給される。インバータ１
４は、モータ制御回路（Ｃ／Ｕ）１８により制御され
る。２３は、角度ずれ量等を保持するメモリである。ま
た、２５は、ずれ量の判定のための基準信号を発生する
基準信号発生装置である。

【００１７】モータ制御回路１８は、ロータの角度基準
信号の入力部、角度基準信号を基に角度センサの角度ず
れ量を演算する演算手段、メモリ２３からずれ量を読み
出して、このずれ量を基に角度を補正する補正手段及び
その補正されたロータ角度を基にモータ制御を行うモー
タ制御部を備えている。

【００１８】モータ制御回路１８は、車両操縦者による
アクセルペダルの踏み込み量から得たトルク指令Ｔ*、
角度センサの調整を実行するか否かを判定する調整信号
を入力する一方で、モータ１０に付設されている角度セ
ンサとしてのレゾルバ２２の信号からＲ／Ｄ回路２０を
介して、ロータ角度信号２１が入力されている。レゾル
バ２２を取り付けする際の機械的取り付けの余裕代は、
電気角度のずれが最大でも３０度以内になるように設計
されている。ここで、角度ずれとは、ロータの磁極埋め
込み位置に応じて誘起される磁極位置信号と、この磁極
位置信号に対応して所定の位置に設置されるべき角度セ
ンサの実際の取り付け位置との間の、電気角度のずれを
言う。

【００１９】これらの信号を基に、モータ制御回路１８
はモータ１０に対する電流指令を生成する。すなわち、
モータ制御回路１８は、角度基準信号を基に角度センサ
の角度ずれ量を演算してメモリに保持し、このメモリか
らずれ量を読み出してこのずれ量を基に角度を補正し、
その補正されたロータ角度を利用して生成した電流指令
及び電流センサ１５，１６，１７の検出値に基づき、適
切なＰＷＭ信号１９を生成し、インバータ１４に供給す
る。

【００２０】また、モータ１０はエンジン３０と機械的
に接続されていて、エンジンの始動及びバッテリへ１２
の回生を行なう事が出来るよう構成されている。

【００２１】次に、図２に基準信号発生装置２５の実施
例を示す。図６に示したように誘起電圧Ｅがゼロ電圧を
クロスする時刻に立ち下がる信号Ｗを発生させる。一
方、コンパレータＩＣ１の（−）にＲ１を介してモータ
のＷ相信号を入力する。コンパレータＩＣ１の（＋）は
Ｕ相信号と同じＧＮＤ電位にしてある。コンパレータＩ
Ｃ１の閾値は、Ｒ２，Ｒ３、ダイオードＤ１で設定され
る。モータ１０の誘起電圧ＥがＧＮＤ電位より高いと、
コンパレータＩＣ１はオフするのでトランジスタＴｒ１
もオフとなり、フォトカプラＩＣ２の出力もハイレベル
になる。誘起電圧ＥがＧＮＤ電位より低いと、コンパレ
ータＩＣ１はオンするのでトランジスタＴｒ１もオンと
なり、フォトカプラＩＣ２の出力もロウベルになる。コ
ンパレータＩＣ２の出力が基準信号Ｒｅｆ１１となる。

【００２２】次に、本発明の特徴であるモータ制御回路
１８におけるずれ量の補正方法について、図３を基に説
明する。図２の方法で得た信号Ｒef１１とＲ／Ｄ回路２
０の出力信号２１中のＷ信号との時間差ｔが有ると、換
言すると、角度センサの角度ずれがあると、ずれた時間
ｔ内のＡ，Ｂパルス数をカウントする事が出来る。この
カウント数を位相角に変換すると位相のずれ量を求める
事が出来る。

【００２３】次に、モータ制御回路１８のずれ量の判定
フローについて図４を基に説明する。まず調整信号を判
断し、磁極位置の調整開始か否かを判定する。磁極位置
の開始の場合は、モータ１０の誘起電圧を正しく測定す
るためにインバータ１４を停止する。モータ１０を回転
させる方法は図５で説明することとし、ここではモータ
１０は外力、すなわちエンジン３０で回転させられてい
ると考える。

【００２４】次に、前述の図３に示す考え方によりずれ
量を演算し、所定値の電気角度例えば３０度の範囲に入
っているかを判定する。ＮＧであれば角度センサ２２の
取り付けが大幅にずれたか、基準信号発生装置２５など
の異常が考えられるので、異常フラグをセットし、終了
する。ＯＫであればずれ量をメモリ２３に確保し、調整
が完了した事を意味する調整フラグをセットする。換言
すると、前記ずれ量がメモリ２３に記憶されていない場
合は、異常とみなす事ができる。

【００２５】次に、以上をまとめた通常のモータ制御回
路１８の動作フローを図５に示す。まず、図４で述べた
ずれ量判定を実行する。すなわち、角度センサのずれ量
を演算し、次にずれ量の演算と異常有無を求める。ずれ
量が所定値の電気角度を越えていて角度センサ２２の取
り付け異常と判定した場合は、異常フラグをセットし、
運転者に通知すると共にモータ制御は停止する。

【００２６】なお、モータ制御回路１８において図５の
処理が最初になされるときは、異常フラグがセットされ
ておらず、調整フラグもセットされていないので、調整
信号の状態を検出する。調整信号が停止を示していれ
ば、まだ未調整の旨を運転者に通知するとともに、モー
タ１０を回転させるために、エンジン３０を始動するた
めのトルク指令は受け付ける。この場合、速度指令であ
って車両操作者によるアクセルペダルの踏み込み量とは
無関係に、発生しても問題ない。

【００２７】次に、トルク指令によってモータ１０が回
転し、その後エンジン３０が始動した後に、調整信号が
開始となったとき、インバータ１４を停止する。これは
前述のようにインバータ１４の発生するパルス電圧が、
モータ１０の誘起電圧を歪ませないようにするためであ
る。また、この場合も運転者に調整中を通知する。

【００２８】この後に、図４で示した手順でずれ量が正
規に求められたと判定されると、調整フラグがセットさ
れるので、ずれ量をメモリ２３からロードし、Ｒ／Ｄ回
路２０から得た位相θを補正して、補正した位相角θ’
を求める。その位相角θ’とトルク指令Ｔ*に応じた電
流指令を生成し、これに基づきＰＷＭ信号１９を生成
し、インバータ１４に供給することによりモータ制御を
実行する。

【００２９】以上の作業が終了すれば、基準信号発生装
置２５は不要となるため、装置をはずす必要があるが、
この装置２５をＣ／Ｕ１８に内蔵しておけば、その手間
も省け作業効率をいっそう高めることができる。

【００３０】なお、エンジン３０とモータ１０が機械的
に接続されているハイブリッド車の場合は、このエンジ
ンを利用してモータを回転させる事が出来るので、前述
の例のように特別な外力発生器は必要なく、このときに
本発明のずれ量の記憶を実施する事が出来る。しかし、
角度センサ２２が例えば電気角度が１８０度ずれていた
とすると、エンジンを始動するどころか、逆回転させて
しまう恐れがある。そこで角度センサがある程度のずれ
量、つまりエンジンが始動できるトルクを発生する事が
出来る程度のずれ量になければならない。

【００３１】一般的には、エンジン始動するような低回
転域では、位相角３０度以内のずれであれば、ほぼ正規
トルクを発生する事が出来るので、その範囲のずれに収
まっている事が必要である。したがって、その範囲を越
えていれば、その前提がくずれるため、異常と判定して
も良い。この判定は、角度センサの取り付け異常を検出
するほかに、基準信号発生装置などのモータ制御装置の
異常を見つけることもできる。

【００３２】

【発明の効果】このように、本発明においては、モータ
角度センサの信号処理を行うモータ制御装置において、
角度センサが正しく取り付けられていなくても、位相の
ずれ量を自ら補正する事が出来るので、角度センサの煩
雑な取り付け調整作業を無くすことが出来る。また、調
整作業のためのモータ駆動装置を不要にすることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる電気自動車のシステ
ム構成を示すブロック図。

【図２】図１の実施例における信号調整回路の一実施例
を示す図。

【図３】図１の実施例におけるずれ量の演算方法を示す
図。

【図４】図１の実施例におけるずれ量の判定フロー図。

【図５】図１の実施例におけるモータ制御全体のフロー
図。

【図６】調整作業時のモータ誘起電圧とＷ信号の関係を
示す図。

【図７】従来例によるＲ／Ｄ回路の信号出力と位相角の
図。

【符号の説明】

１０…モータ、１４…インバータ、１８…モータ制御回
路（Ｃ／Ｕ）、２０…Ｒ／Ｄ回路、２２…角度センサ
（レゾルバ）、２３…メモリ、２５…基準信号発生装
置。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G093 AA07 AA16 DA06 DB00 DB19 EB00 FA11 5H115 PC06 PG04 PI16 PI24 PI29 PO02 PO06 PO17 PU10 PU25 PV09 QE01 QE10 QI04 QN03 QN09 RB22 SE04 TO12 TO21 TO30 UI13 5H560 AA08 BB04 BB17 DA10 DA13 EB01 GG04 HA09 SS02 TT07 TT11 TT15 XA05 XA12 XB05 5H576 AA15 CC04 DD02 DD07 EE01 EE11 FF01 FF04 FF07 GG04 HB02 JJ03 JJ12 JJ17 KK06 LL07 LL22 LL39 LL47 MM10 PP03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流モータに給電するインバータを制御す
   ると共に、角度センサから出力された前記交流モータの
   ロータ角度を入力するモータ制御回路を有するモータ制
   御装置であって、 前記モータ制御回路は、前記ロータの角度基準信号の入
   力部を有し、前記角度基準信号を基に前記角度センサの
   角度ずれ量を演算する演算手段と、前記角度ずれ量を記
   憶する手段と、前記記憶手段からずれ量を読み出して、
   前記ずれ量を基に角度を補正する補正手段を有し、その
   補正されたロータ角度を基にモータ制御を行なう事を特
   徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】前記ずれ量が所定の範囲外であれば、異常
   と見なす事を特徴とする請求項１記載のモータ制御装
   置。
3. 【請求項３】前記ずれ量を記憶していない場合は、異常
   とみなす事を特徴とする請求項１記載のモータ制御装
   置。
4. 【請求項４】前記ずれ量の演算を実行するか否かを判断
   する処理部を有する事を特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載のモータ制御装置。
5. 【請求項５】前記永久磁石同期モータはエンジンと機械
   的に接続されており、ずれ量の演算は、前記エンジンが
   運転中で、かつ前記インバータが前記モータへの通電を
   停止している時に実行されることを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれかに記載のモータ制御装置。
6. 【請求項６】前記角度基準信号は、前記モータを回転さ
   せたときの誘起電圧が、所定の電圧値を閾値として、信
   号を反転することを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載のモータ制御装置。
7. 【請求項７】前記モータ制御回路は、前記基準信号発生
   装置を内蔵した事を特徴とする、請求項１ないし３のい
   ずれかに記載のモータ制御装置。
8. 【請求項８】交流モータに給電するインバータを、角度
   センサから出力された前記交流モータのロータ角度を基
   に制御して前記交流モータを制御するにあたり、前記角
   度センサの角度ずれ量を演算すべくロータ角度基準信号
   を入力し、入力した角度基準信号を基に前記角度センサ
   の角度ずれ量を演算して記億し、記億された角度ずれ量
   を基に前記ロータ角度を補正し、この補正されたロータ
   角度に基づいて前記交流モータを制御することを特徴と
   するモータ制御方法。