JP2006262589A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御処理が複雑化することを防止しつつ、トルク脈動の発生を抑制する。
【解決手段】 位相補正器１８は、磁極位置検出器６の検出誤差を補正する処理として、零電流状態（モータ３の回転角速度ωが略一定となる状態）であると判定した場合に、電圧指令生成器１５から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｃに基づき、磁極補正角θｏｆｓ＝ａｔａｎ（Ｖｄｃ／Ｖｑｃ）を算出し、補正磁極回転角θｃ（＝θａｃｔ−θｏｆｓ）を設定する。位相補正器１８は、角度置換の処理として、予め複数の相電流進角値毎のトルク波形のデータに基づいて設定した角度置換マップを参照して、補正磁極回転角θｃを磁極回転角θへと置換し、電流座標変換器１２及び電圧座標変換器１６へ出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

従来、ブラシレスＤＣモータ等のモータでは、例えばモータの構造等に起因して、ステータ巻線への励磁切換時の励磁電流や磁束密度が不均一となり、ステータ巻線への励磁切換周期毎に出力トルクが変動するトルク脈動が発生することが知られている。
そして、このようなトルク脈動の発生を抑制する方法として、例えば、正弦波状の相電流が台形波状となるようにして、相電流の瞬時値が所定の最大値となる位相の前後での所定角度領域に亘って、相電流が所定の最大値を維持するように設定する制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、例えば、予め設定した所定のトルク脈動と相殺するトルク波形を発生させる波形データを電流指令値等の制御信号に重畳する制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−３３１８８５号公報 特開平１０−１９１６８０号公報

ところで、上記従来技術に係る制御方法および制御装置においては、モータでの合成起磁力の振幅が増幅されることにより、モータの制御処理が煩雑となって応答性や追従性が低下してしまう虞がある。例えば３相のモータに対して、各相電流が正弦波状であって、各相電流間の電流位相差が２π／３であることを前提とする通常のベクトル制御を、台形波状の相電流や、周期や位相が異なる複数の正弦波が合成された相電流を制御することができるように拡張するためには煩雑な手間を要し、制御装置の構成が複雑化するという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、制御処理が複雑化することを防止しつつ、トルク脈動の発生を抑制することが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のモータ制御装置は、電動機（例えば、実施の形態でのブラシレスＤＣモータ３）に電流を供給する主回路（例えば、実施の形態でのＰＷＭインバータ回路８）と、回転子（例えば、実施の形態での回転子（ロータ）４）の磁極位置角度（例えば、実施の形態での磁極回転角θ）を検出する磁極位置検出手段（例えば、実施の形態での磁極位置検出器６）と、前記磁極位置検出手段による前記磁極位置角度の検出値（例えば、実施の形態での磁極検出角θａｃｔ）に、角度毎に応じた角度補正値（例えば、実施の形態での進角値差分）を加算して得た値を、新たに前記磁極位置角度として設定する角度置換手段（例えば、実施の形態での位相補正器１８）と、前記角度置換手段により設定された前記磁極位置角度と、前記電動機の出力（例えば、実施の形態でのトルク、回転数）に対する指令である出力指令（例えば、実施の形態でのトルク指令値Ｔｒｃ）とに基づき、前記電動機に供給する前記電流を制御する電流制御手段（例えば、実施の形態での電流指令生成器９および電流指令切換器１０および相電流検出器１１ｕ，１１ｖおよび電流座標変換器１２および減算処理器１３，１４および電圧指令生成器１５および電圧座標変換器１６）とを備えることを特徴としている。

上記構成のモータ制御装置によれば、磁極位置角度の検出値を、角度毎に応じた角度補正値により補正するだけの単純な処理でトルク脈動の発生を抑制することができ、しかも、電流の波高値を増幅してしまう処理が不要であることから、制御処理が複雑化することを防止することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明のモータ制御装置では、前記角度補正値は、予め角度毎に設定された補正データ（例えば、実施の形態での（進角値Ａ−進角値Ａ）、（進角値Ｂ−進角値Ａ）、（進角値Ｃ−進角値Ａ））により構成されるマップから検索されることを特徴としている。
上記構成のモータ制御装置によれば、予め角度毎に設定された補正データをマップ検索により取得するだけの単純な処理で磁極位置角度の検出値を補正することができ、制御処理が複雑化することを防止しつつ、トルク脈動の発生を抑制することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明のモータ制御装置では、前記角度補正値は、予め角度毎に設定された補正データ（例えば、実施の形態での（進角値Ａ−進角値Ａ）、（進角値Ｂ−進角値Ａ）、（進角値Ｃ−進角値Ａ））に基づき設定される数式から算出されることを特徴としている。
上記構成のモータ制御装置によれば、予め設定された数式を用いて角度補正値を算出するだけの単純な処理で磁極位置角度の検出値を補正することができ、制御処理が複雑化することを防止しつつ、トルク脈動の発生を抑制することができる。

さらに、請求項４に記載の本発明のモータ制御装置では、前記補正データは、前記電動機の平均トルク（例えば、実施の形態での所定トルクＤ）に応じて設定されることを特徴としている。
上記構成のモータ制御装置によれば、例えば電動機に供給する電流の実効値を固定した状態で位相に対する進角値を変化させると、各進角値毎に対して実効値が異なる周期的なトルク変動が生じる。このため、各進角値毎のトルク波形から所定トルクでの磁極位置角度の値を抽出し、抽出した磁極位置角度と進角値とを対応させることで、磁極位置角度の変化に対して所定トルクを維持するために設定すべき進角値のデータを得ることができる。この所定トルクとして電動機の平均トルクを設定することにより、所定トルクを維持するための磁極位置角度と進角値との組み合わせのデータ数を増大させることができる。

さらに、請求項５に記載の本発明のモータ制御装置では、前記角度置換手段により設定された前記磁極位置角度を、前記電動機の回転数に応じた制御ゲインにより補正する補正手段（例えば、実施の形態でのステップＳ１１）を備えることを特徴としている。
上記構成のモータ制御装置によれば、角度置換手段により設定された磁極位置角度を電動機の回転数に応じた制御ゲインにより補正することで、トルク脈動を抑制する処理の作用量を電動機の運転状態に応じて変更することができる。

さらに、請求項６に記載の本発明のモータ制御装置では、前記角度置換手段により設定された前記磁極位置角度を、前記電動機のトルクに応じた制御ゲインにより補正する補正手段（例えば、実施の形態でのステップＳ１１）を備えることを特徴とている。

上記構成のモータ制御装置によれば、角度置換手段により設定された磁極位置角度を電動機の回転数に応じた制御ゲインにより補正することで、トルク脈動を抑制する処理の作用量を電動機の運転状態に応じて変更することができる。

さらに、請求項７に記載の本発明のモータ制御装置では、前記電動機は、永久磁石を有するロータ（例えば、実施の形態でのロータ４）と、複数相のステータ巻線をステータ鉄心に集中的に巻回したステータとを備えることを特徴としている。

上記構成のモータ制御装置によれば、相対的にトルク脈動の発生が増大する所謂集中巻きのステータを備える電動機に対して、制御処理が複雑化することを防止しつつ、トルク脈動の発生を抑制することができる。

さらに、請求項８に記載の本発明のモータ制御装置では、前記電動機は、永久磁石を有するロータ（例えば、実施の形態でのロータ４）と、このロータを回転させる回転磁界を発生する３相のステータ巻線を有するステータとを備え、複数のスイッチング素子からなり、ｄ軸電圧およびｑ軸電圧の２相電圧（例えば、実施の形態でのｄ軸電圧指令値Ｖｄｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｃ）をから変換されてなる３相電圧（例えば、実施の形態での電圧指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃ）に応じて前記ステータ巻線への通電を順次転流させることで前記ロータを回転駆動させる通電切換手段（例えば、実施の形態でのＰＷＭインバータ回路８）を備えることを特徴としている。

上記構成のモータ制御装置によれば、電動機に供給する電流の波高値を増幅する必要無しに、磁極位置角度の検出値を角度毎に応じた角度補正値により補正するだけの単純な処理でトルク脈動の発生を抑制することができることから、例えば３相のモータに対して、各相電流が正弦波であって、各相電流間の電流位相差が２π／３であることを前提とする単純なベクトル制御を用いて電動機を容易に制御することができる。

本発明のモータ制御装置によれば、制御処理が複雑化することを防止しつつ、トルク脈動の発生を抑制することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明のモータ制御装置によれば、電動機の平均トルクに応じて補正データを設定することにより、補正データのデータ数を増大させることができる。
さらに、請求項５または請求項６に記載の本発明のモータ制御装置によれば、トルク脈動を抑制する処理の作用量を電動機の運転状態に応じて変更することができる。

以下、本発明のモータ制御装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態によるモータ制御装置１は、例えば図１に示すように、ハイブリッド車両に内燃機関２と共に駆動源として搭載されるブラシレスＤＣモータ３（以下、単に、モータ３と呼ぶ）を駆動制御するものであって、モータ３は、界磁に利用する永久磁石を有する回転子（ロータ）４と、この回転子４を回転させる回転磁界を発生する３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のステータ（図示略）とを備えて構成され、さらに、３相のステータは、例えば各複数のティース毎に集中巻きされたステータ巻線を備えて構成されている。

そして、モータ３の回転子（ロータ）４は、内燃機関２の出力軸２ａと直列に直結され、モータ３および内燃機関２の出力は変速機等の動力伝達装置（図示略）を介して車両の駆動輪に伝達されるようになっている。
また、モータ３には、回転子４の磁極位置を検出する磁極位置検出器６が組み付けられている。この磁極位置検出器６は、ホール素子やエンコーダを用いて構成され、回転子４の所定の基準回転位置からの磁極の回転角度θａｃｔの検出値を示す信号を磁極位置の検出信号としてモータ制御装置１へ出力する。

モータ制御装置１は、ＰＷＭインバータ回路８と、電流指令生成器９と、電流指令切換器１０と、相電流検出器１１ｕ，１１ｖと、電流座標変換器１２と、減算処理器１３，１４と、電圧指令生成器１５と、電圧座標変換器１６と、位相補正器１８と、速度算出器１９とを備えて構成されている。

このモータ制御装置１において、３相のモータ３の駆動および回生作動はＰＷＭインバータ回路８により行われる。ＰＷＭインバータ回路８は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備え、モータ３と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ７が接続されている。
ＰＷＭインバータ回路８は、例えばモータ３の駆動時に、バッテリ７から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ３のステータ巻線（図示略）への通電を順次転流させることで各相電圧指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃに応じてステータの各Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の印加電圧の大きさ（振幅）及び位相を操作し、Ｕ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗをモータ３の各相へと出力する。

そして、モータ制御装置１は、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて各相電圧指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃを算出し、ＰＷＭインバータ回路８へパルス幅変調信号を入力すると共に、実際にＰＷＭインバータ回路８からモータ３に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄｑ座標上に変換して得たｄ軸検出電流Ｉｄ及びｑ軸検出電流Ｉｑと、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。

なお、回転直交座標をなすｄｑ座標は、例えばロータ４の永久磁石による界磁極の磁束方向をｄ軸（界磁軸）とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸（トルク軸）としており、モータ３のロータ４と共に同期して電気角速度ω（以下、単に、回転角速度ωと呼ぶ）で回転している。これにより、ＰＷＭインバータ回路８からモータ３の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるｄ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃを与えるようになっている。

先ず、電流指令生成器９はモータ３に発生させるトルクの指令値であるトルク指令値Ｔｒｃに応じて、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃを生成する。この電流指令生成器９に入力されるトルク指令値Ｔｒｃは、例えば車両の運転状態（アクセル操作量等）に応じて設定されるものである。そして、電流指令生成器９は、入力されたトルク指令値Ｔｒｃのトルクをモータ３に発生させるために要するｄ軸電流およびｑ軸電流を算出し、これらをｄ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃとして出力する。
そして、電流指令切換器１０は、電流指令生成器９が出力するｄ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃの組（Ｉｄｃ，Ｉｑｃ）と、値「０」のｄ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃの組（０，０）とを、後述する位相補正器１８の指令に応じて選択的に出力する。

相電流検出器１１ｕ，１１ｖにより検出されるモータ３のステータのＵ相、Ｖ相を流れる各相電流Ｉｕ，Ｉｖの検出値は電流座標変換器１２に入力され、電流座標変換器１２は相電流Ｉｕ，Ｉｖの検出値を座標変換することによって指令軸座標ｄｃ−ｄｑでのｄ軸検出電流Ｉｄ及びｑ軸検出電流Ｉｑを算出する。つまり電流座標変換器１２は、ロータ４の磁極の回転角度を示すものとして後述する位相補正器１８により算出される磁極回転角θを用いて、静止座標上における電流である各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、モータ３の回転位相による回転座標である指令軸座標ｄｃ−ｑｃ（つまり磁極回転角θをｄ軸の回転位置として定まるｄｑ座標）上でのｄ軸検出電流Ｉｄ及びｑ軸検出電流Ｉｑに変換する。
なお、ステータは３相であるため、任意の１相を流れる電流は他の２相を流れる電流によって一義的に決まる。例えばＷ相を流れる電流は、−（Ｉｕ＋Ｉｖ）となる。
そして、電流座標変換器１２から出力されるｄ軸検出電流Ｉｄ及びｑ軸検出電流Ｉｑは減算処理器１３，１４に出力されている。

減算処理器１３は電流指令切換器１０から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄｃと電流座標変換器１２により求められるｄ軸検出電流Ｉｄとの偏差を算出し、減算処理器１４は電流指令切換器１０から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑｃと電流座標変換器１２により求められるｑ軸検出電流Ｉｑとの偏差を算出する。そして、各減算処理器１３，１４から出力された偏差（Ｉｄｃ−Ｉｄ）および（Ｉｑｃ−Ｉｑ）は電圧指令生成器１５に入力されている。

電圧指令生成器１５は、例えばＰＩ（比例積分）動作等のフィードバック制御則の処理により、偏差（Ｉｄｃ−Ｉｄ）および（Ｉｑｃ−Ｉｑ）を制御増幅して指令軸座標ｄｃ−ｑｃでの各軸方向の印加電圧の指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖｄｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを算出する。電圧指令生成器１５から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｃは電圧座標変換器１６に入力されている。
また、電圧指令生成器１５は、フィードバック制御則の処理に加えて、例えば、ｄ軸とｑ軸との間で干渉し合う速度起電力成分を相殺してｄ軸及びｑ軸を独立して制御するために、ｄ軸及びｑ軸に対する各干渉成分を相殺するｄ軸補償項及びｑ軸補償項を算出する非干渉制御の処理を行なう。

電圧座標変換器１６は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを座標変換することによってステータの各相の印加電圧の指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃ（以下、相電圧指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃという）を算出する。つまり電圧座標変換器１６は、ロータ４の磁極の回転角度を示すものとして後述する位相補正器１８により算出される磁極回転角θを用いて、モータ３の回転位相による回転座標である指令軸座標ｄｃ−ｑｃ上における電圧指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖｄｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを、静止座標である３相交流座標上での相電圧指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃに変換する。
この電圧座標変換器１６から出力される各相電圧指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃは、ＰＷＭインバータ回路８のスイッチング素子をオン／オフさせるためのスイッチング指令（例えば、パルス幅変調信号）としてＰＷＭインバータ回路８に入力されている。

位相補正器１８は、磁極位置検出器６の検出誤差を補正すると共に、例えばモータ３の構造等に起因して発生するトルクリップル（トルク脈動）を角速度変調により抑制するための角度置換を行う。
先ず、位相補正器１８は、磁極位置検出器６の検出誤差を補正する処理として、イグニッションスイッチがオン状態とされる車両の始動時あるいは車両のアイドル運転状態からの復帰時等での所定タイミング（例えば、内燃機関２の始動完了以後等）において、電流指令切換器１０から値「０」のｄ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃの組（０，０）を出力させるための切換指令を電流指令切換器１０に出力すると共に、磁極位置検出器６の検出誤差を補正するための磁極補正角θｏｆｓ（つまり実際の磁極位置の回転角に対する磁極検出角θａｃｔの誤差角）にゼロを設定する。これにより、磁極検出角θａｃｔから磁極位置誤差角θｏｆｓを減算して得られる補正磁極回転角θｃ（＝θａｃｔ−θｏｆｓ）は、磁極位置検出器８による磁極検出角θａｃｔと同等になる。

この状態で、モータ制御装置１は、ｄ軸検出電流Ｉｄ及びｑ軸検出電流Ｉｑを、これらの指令値である「０」に合致させるように相電圧指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃを設定し、モータ３のステータの印加電圧を操作する。これにより、モータ３の状態は、モータ３の実際の相電流（つまりＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相を流れる電流）がほぼ「０」に制御される零電流状態となる。
ここで、速度算出器１９は、磁極検出角θａｃｔを時間微分することによりモータ３のロータ４の回転角速度ω＝ｄθａｃｔ／ｄｔを算出し、位相補正器１８へ出力している。これにより、位相補正器１８はロータ４の回転角速度ωが略一定の回転角速度であるか否かを判定することで、モータ３が零電流状態であるか否かを判定する。なお、回転角速度ωは適宜の速度センサにより検出されてもよいし、内燃機関２の回転数センサにより検出される回転速度Ｎｅが回転角速度ωとして代用されてもよい。
そして、位相補正器１８は、零電流状態（モータ３の回転角速度ωが略一定となる状態）であると判定した場合に、電圧指令生成器１５から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｃに基づき、磁極補正角θｏｆｓ＝ａｔａｎ（Ｖｄｃ／Ｖｑｃ）を算出する。これにより、これ以降において補正磁極回転角θｃ（＝θａｃｔ−θｏｆｓ）は、磁極位置検出器６の検出誤差が補正された値となる。

さらに、位相補正器１８は、角度置換の処理として、例えば、予め複数の相電流進角値毎のトルク波形のデータに基づいて設定した角度置換マップを参照して、補正磁極回転角θｃを磁極回転角θへと置換し、電流座標変換器１２及び電圧座標変換器１６へ出力する。
例えば図２に示すように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相を流れる相電流の実効値を所定値に固定した状態で相電流の位相に対する進角値を変化させると、例えばモータ３の構造等に起因して、各進角値（例えば、進角値Ａ＜進角値Ｂ＜進角値Ｃ）毎に対し、実際の磁極回転角（実磁極回転角）の変化に応じた周期的なトルク変動が生じる。このため、これらの各進角値毎のトルク波形において、所定トルクＤ（例えば、モータ３の平均トルク等）を維持するためには、実磁極回転角の変化に応じて進角値の設定を順次変化させる（例えば、進角値Ａ→進角値Ｂ→進角値Ｃ→…等へ変化させる）ことになる。

このため、位相補正器１８は、適宜の進角値を基準進角値として、この基準進角値と所定トルクを維持するために実磁極回転角の変化に応じて選択される各進角値との差分（進角値差分）を、さらに実磁極回転角に加算して得た値を磁極回転角θとして設定し、実磁極回転角の変化に応じた磁極回転角θの変化を示すデータを角度置換マップとして設定する。
例えば、図２に示す進角値Ａを基準進角値として設定し、所定トルクＤを維持する場合、先ず、例えば図３に示すように、実磁極回転角＝θ１（＝０°［電気角］）では、進角値差分＝（進角値Ａ−進角値Ａ）＝０°となり、磁極回転角θ＝実磁極回転角θ１となる。
次に、例えば図３に示すように、実磁極回転角＝θ２では、進角値差分＝（進角値Ｂ−進角値Ａ）となり、磁極回転角θ＝実磁極回転角θ２＋（進角値Ｂ−進角値Ａ）となる。
次に、例えば図３に示すように、実磁極回転角＝θ３（例えば、θ３＝３０°［電気角］）では、進角値差分＝（進角値Ｃ−進角値Ａ）となり、磁極回転角θ＝実磁極回転角θ３＋（進角値Ｃ−進角値Ａ）となる。
次に、例えば図３に示すように、実磁極回転角＝θ４では、進角値差分＝（進角値Ｂ−進角値Ａ）となり、磁極回転角θ＝実磁極回転角θ４＋（進角値Ｂ−進角値Ａ）となる。
次に、例えば図３に示すように、実磁極回転角＝θ５（例えば、θ５＝６０°［電気角］）では、進角値差分＝（進角値Ａ−進角値Ａ）となり、磁極回転角θ＝実磁極回転角θ５となる。
そして、位相補正器１８は、補正磁極回転角θｃを実磁極回転角として角度置換マップに基づき、補正磁極回転角θｃを磁極回転角θへと置換する。

上述した実施形態によるモータ制御装置１は上記構成を備えており、次に、このモータ制御装置１の動作、特に、角度置換マップを参照して、補正磁極回転角θｃを磁極回転角θへと置換する処理について添付図面を参照しながら説明する。
先ず、例えば図４に示すステップＳ０１においては、磁極位置検出器６により回転子４の磁極位置を検出し、この検出値である回転角度θａｃｔに対して、磁極位置検出器６の検出誤差を補正する処理を実行し、補正磁極回転角θｃを算出する。
次に、ステップＳ０２においては、適宜の基準進角値での各実磁極回転角に進角値差分が加算されてなる磁極回転角θの変化を示す角度置換マップにおいて、補正磁極回転角θｃを実磁極回転角として、補正磁極回転角θｃを磁極回転角θへと置換する。
次に、ステップＳ０３においては、角度置換マップにより置換された磁極回転角θに基づく相電流制御を実行し、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施形態によるブラシレスＤＣモータの制御装置１０によれば、予め複数の相電流進角値毎のトルク波形のデータに基づいて設定した角度置換マップを参照して、補正磁極回転角θｃを磁極回転角θへと置換するだけの単純な処理でトルク脈動の発生を抑制することができ、例えば相電流の波高値を増幅してしまう処理が不要であることから、制御処理が複雑化することを防止することができる。

なお、上述した実施形態においては、例えば図３に示すように、電気角で３６０°の範囲に亘る実磁極回転角に対して磁極回転角θの変化を示すデータを角度置換マップとして設定したが、これに限定されず、例えばステータ巻線への励磁切換周期（例えば、３相のモータ３では電気角で６０°）に亘る実磁極回転角に対して磁極回転角θの変化を示すデータを角度置換マップとして設定してもよい。
また、上述した実施形態においては、実磁極回転角に対して磁極回転角θの変化を示すデータを角度置換マップとして設定したが、これに限定されず、実磁極回転角に対して磁極回転角θの変化を示すデータを適宜の数式で近似し、この数式に基づき磁極回転角θを算出するように設定してもよい。

なお、上述した実施形態においては、角度置換マップにより置換された磁極回転角θに基づき相電流制御を実行するとしたが、これに限定されず、例えば図５に示すように、さらに、モータ３に対する出力指令に係る各種状態量に応じた適宜の制御ゲインを設定し、角度置換マップにより置換された磁極回転角θを、設定された制御ゲインに基づき補正し、補正後の磁極回転角θにより相電流制御を実行してもよい。
つまり、この変形例では、先ず、図５に示すステップＳ０１において、磁極位置検出器６により回転子４の磁極位置を検出し、この検出値である回転角度θａｃｔに対して、磁極位置検出器６の検出誤差を補正する処理を実行し、補正磁極回転角θｃを算出する。
次に、ステップＳ０２においては、適宜の基準進角値での各実磁極回転角に進角値差分が加算されてなる磁極回転角θの変化を示す角度置換マップにおいて、補正磁極回転角θｃを実磁極回転角として、補正磁極回転角θｃを磁極回転角θへと置換する。
次に、ステップＳ１１においては、モータ３に対する出力指令に係る各種状態量（例えば図６（ａ），（ｂ）に示すモータ３の回転数やトルクあるいは図７に示すモータ３の回転数およびトルク等）に応じて変化する制御ゲインを取得する。
次に、ステップＳ１２においては、角度置換マップにより置換された磁極回転角θを、取得した制御ゲインに基づき補正し、補正後の磁極回転角θにより相電流制御を実行し、一連の処理を終了する。
例えば図６（ａ），（ｂ）に示すように、制御ゲインは、モータ３の回転数の増大に伴い減少傾向に変化し、モータ３のトルクの増大に伴い増大傾向に変化するように設定されている。そして、角度置換マップにより置換された磁極回転角θに、モータ３の回転数あるいはトルクに応じた制御ゲインが作用させられ、磁極回転角θがさらに補正される。そして、制御ゲインにより補正された磁極回転角θは電流座標変換器１２及び電圧座標変換器１６へ出力され、座標変換処理に利用される。

本発明の実施形態に係るモータ制御装置の構成図である。 Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相を流れる相電流の実効値を所定値に固定した状態で相電流の位相に対する進角値を変化させた際の各進角値（進角値Ａ＜進角値Ｂ＜進角値Ｃ）毎に対する実際の磁極回転角（実磁極回転角）の変化に応じた周期的なトルク変動の一例を示すグラフ図である。 図２に示す進角値Ａを基準進角値として所定トルクＤを維持する場合での実磁極回転角と磁極回転角θとの関係の一例を示すグラフ図である。 図１に示すモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係るモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。 モータの回転数またはトルクに応じて変化する制御ゲインの一例を示すグラフ図である。 モータの回転数およびトルクに応じて変化する制御ゲインの一例を示すグラフ図である。

符号の説明

１ モータ制御装置
３ ブラシレスＤＣモータ
４ 回転子（ロータ）
６ 磁極位置検出器（磁極位置検出手段）
８ ＰＷＭインバータ回路（主回路、通電切換手段）
９ 電流指令生成器（電流制御手段）
１０ 電流指令切換器（電流制御手段）
１１ｕ 相電流検出器（電流制御手段）
１１ｖ 相電流検出器（電流制御手段）
１２ 電流座標変換器（電流制御手段）
１３，１４ 減算処理器（電流制御手段）
１５ 電圧指令生成器（電流制御手段）
１６ 電圧座標変換器（電流制御手段）
１８ 位相補正器（角度置換手段）
ステップＳ１１ 補正手段

Claims (8)

1. 電動機に電流を供給する主回路と、回転子の磁極位置角度を検出する磁極位置検出手段と、
   前記磁極位置検出手段による前記磁極位置角度の検出値に、角度毎に応じた角度補正値を加算して得た値を、新たに前記磁極位置角度として設定する角度置換手段と、
   前記角度置換手段により設定された前記磁極位置角度と、前記電動機の出力に対する指令である出力指令とに基づき、前記電動機に供給する前記電流を制御する電流制御手段と
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記角度補正値は、予め角度毎に設定された補正データにより構成されるマップから検索されることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記角度補正値は、予め角度毎に設定された補正データに基づき設定される数式から算出されることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記補正データは、前記電動機の平均トルクに応じて設定されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記角度置換手段により設定された前記磁極位置角度を、前記電動機の回転数に応じた制御ゲインにより補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかひとつに記載のモータ制御装置。
6. 前記角度置換手段により設定された前記磁極位置角度を、前記電動機のトルクに応じた制御ゲインにより補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかひとつに記載のモータ制御装置。
7. 前記電動機は、永久磁石を有するロータと、複数相のステータ巻線をステータ鉄心に集中的に巻回したステータとを備えることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかひとつに記載のモータ制御装置。
8. 前記電動機は、永久磁石を有するロータと、このロータを回転させる回転磁界を発生する３相のステータ巻線を有するステータとを備え、
   複数のスイッチング素子からなり、ｄ軸電圧およびｑ軸電圧の２相電圧から変換されてなる３相電圧に応じて前記ステータ巻線への通電を順次転流させることで前記ロータを回転駆動させる通電切換手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかひとつに記載のモータ制御装置。
   
   

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