JP6341116B2 - Motor control device and offset value calculation method - Google Patents
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Description
本発明は、回転角センサによって検出されたモータの回転角度をオフセット値で補正するモータ制御装置、および、オフセット値の演算方法に関するものである。 The present invention relates to a motor control device that corrects a rotation angle of a motor detected by a rotation angle sensor with an offset value, and an offset value calculation method.
特許文献1に示されるように、回転位置検出器の出力から求まる同期モータの回転位置と実際の同期モータの回転位置との間に生じるずれを補正する同期モータの制御装置が知られている。この同期モータの制御装置は、上記の回転位置検出器の他に、角速度演算器、電流指令発生器、3相2相変換器、電流制御器、位相演算器、電圧変換器、および、インバータを有する。角速度演算器は回転位置検出器によって検出された同期モータの回転位置から回転角速度を求め、電流指令発生器は回転角速度と外部装置から入力されたトルク指令からd軸電流指令およびq軸電流指令を求める。3相2相変換器は同期モータに流れる3相電流をd軸電流およびq軸電流に変換し、電流制御器はd軸電流指令およびq軸電流指令とd軸電流およびq軸電流との差分からd軸電圧指令およびq軸電圧指令を求める。位相演算器は回転位置検出器によって検出された回転位置から回転子位置角度を求め、電圧変換器はd軸電圧指令およびq軸電圧指令を3相電圧指令に変換する。そしてインバータは3相電圧指令が入力されると同期モータに3相電流を流動する。
As shown in
また同期モータの制御装置は上記の構成要素の他に、位相補正量検出器と加算器を有する。位相補正量検出器は位相補正指令が入力されるとd軸電流指令およびq軸電流指令それぞれがゼロの場合にd軸電圧指令をゼロにするためのオフセット量を求める。そして加算器は回転子位置角度にオフセット量を加算した回転子位置角度(以下、補正角度と示す)を3相2相変換器と電圧変換器に出力する。3相2相変換器は3相電流を補正角度に基づいてd軸電流およびq軸電流に変換し、電圧変換器はd軸電圧指令およびq軸電圧指令を補正角度に基づいて3相電圧指令に変換する。 In addition to the above components, the synchronous motor control device has a phase correction amount detector and an adder. When the phase correction command is input, the phase correction amount detector obtains an offset amount for making the d-axis voltage command zero when each of the d-axis current command and the q-axis current command is zero. The adder outputs a rotor position angle (hereinafter referred to as a correction angle) obtained by adding the offset amount to the rotor position angle to the three-phase two-phase converter and the voltage converter. The three-phase two-phase converter converts a three-phase current into a d-axis current and a q-axis current based on the correction angle, and the voltage converter converts the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into a three-phase voltage command based on the correction angle. Convert to
電流指令発生器は外部装置から位相補正指令が入力されるとd軸電流指令およびq軸電流指令それぞれをゼロに固定する。この際、回転位置検出器が求めた回転位置と実際の同期モータの回転位置との間にずれが無い場合、電流制御器の生成するd軸電圧指令はゼロになる。しかしながらずれがある場合、d軸電圧指令は有限となり、同期モータに3相電流が流れる。そこで位相補正量検出器は上記のようにd軸電流指令およびq軸電流指令それぞれがゼロに固定されている際にオフセット量を等差級数列的に変化させることで補正角度を順次更新し、d軸電圧指令を順次ゼロに近づける。位相補正量検出器はd軸電圧指令の符号が反転した際のオフセット量から0.5°差し引いた値を最終的なオフセット量とする。加算器はこの最終的なオフセット量を回転子位置角度に加算して補正角度を生成し、それを3相2相変換器と電圧変換器に出力する。 When a phase correction command is input from an external device, the current command generator fixes each of the d-axis current command and the q-axis current command to zero. At this time, if there is no deviation between the rotational position obtained by the rotational position detector and the actual rotational position of the synchronous motor, the d-axis voltage command generated by the current controller becomes zero. However, if there is a deviation, the d-axis voltage command becomes finite, and a three-phase current flows through the synchronous motor. Therefore, the phase correction amount detector sequentially updates the correction angle by changing the offset amount in an arithmetic series when each of the d-axis current command and the q-axis current command is fixed to zero as described above, The d-axis voltage command is sequentially brought close to zero. The phase correction amount detector uses a value obtained by subtracting 0.5 ° from the offset amount when the sign of the d-axis voltage command is inverted as the final offset amount. The adder adds this final offset amount to the rotor position angle to generate a correction angle, and outputs it to the three-phase two-phase converter and the voltage converter.
上記したように特許文献1に示される同期モータの制御装置では、d軸電流指令およびq軸電流指令それぞれをゼロにしつつ、オフセット量を等差級数列的に変化させる。こうすることで補正角度を順次更新し、d軸電圧指令を順次ゼロに近づけることで最終的なオフセット量を検出する。しかしながらこのオフセット量を求めている際にd軸電圧指令とq軸電圧指令は有限の値をとるために同期モータに3相電流が流れ、これによって同期モータが回転する。同期モータの回転が車両の出力軸に伝達される構成の場合、上記のオフセット値を求めている際に車両が一方向に動くこととなる。
As described above, in the synchronous motor control device disclosed in
そこで本発明は上記問題点に鑑み、車両の一方向への動きを抑制しつつオフセット値を求めることのできるモータ制御装置、および、オフセット値の演算方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a motor control device capable of obtaining an offset value while suppressing movement of the vehicle in one direction, and an offset value calculation method.
上記した目的を達成するための開示された発明の1つは、車両の出力軸に動力を伝達するモータ(300)のモータ制御装置であって、
モータの回転角度に応じた電気信号を生成する回転角センサ(10)と、
回転角センサの電気信号に基づいてモータの回転角度を演算する回転角度演算器(20)と、
外部装置からの指令に応じたd軸電流指令とq軸電流指令を生成する指示部(40)と、
回転角度演算器によって演算された回転角度とモータの実際の回転角度との差異を補正するためのオフセット値に基づいて、回転角度演算器によって演算された回転角度を補正した補正角度を生成する補正部(50)と、
モータの3相のステータコイルに流れる3相電流を補正角度に基づいてd軸電流とq軸電流に変換する3相2相変換器(60)と、
d軸電流指令とd軸電流との差分、および、q軸電流指令とq軸電流との差分それぞれに基づくd軸電圧指令とq軸電圧指令を生成する電流制御器(90)と、
d軸電圧指令とq軸電圧指令を補正角度に基づいて3相電圧指令に変換する2相3相変換器(100)と、
3相電圧指令に基づいて3相のステータコイルと電源との電気的な接続を制御することで、3相電流を3相のステータコイルに流動させるインバータ(110)と、を有し、
指示部は、外部装置から指令として位相補正指令が入力されると、オフセット値を算出するオフセットモードになり、
指示部はオフセットモードにおいて、
d軸電流指令とq軸電流指令それぞれをゼロに設定することで、回転角度演算器によって演算される回転角度とモータの実際の回転角度との差異のために電流制御器から出力されるd軸電圧指令とq軸電圧指令それぞれを有限の値としてモータを一方向に回転させ、モータが一方向に回転している際にオフセット値を順次更新することで補正部にて補正角度を順次更新させる更新処理と、
更新処理においてモータの一方向への回転角度が閾値に達すると、モータを一方向とは逆の逆方向に回転させるd軸電流指令とq軸電流指令とを生成して電流制御器に出力することでモータを逆方向へと回転させる逆回転処理と、を行い、
逆回転処理においてモータの回転角度が、位相補正指令が入力された際のモータの回転角度に達すると、逆回転処理から更新処理へと切り換え、
更新処理においてオフセット値を順次更新した結果、d軸電圧指令がゼロになった時のオフセット値を演算する。
One of the disclosed inventions for achieving the above-described object is a motor control device for a motor (300) for transmitting power to an output shaft of a vehicle,
A rotation angle sensor (10) for generating an electrical signal corresponding to the rotation angle of the motor;
A rotation angle calculator (20) for calculating the rotation angle of the motor based on the electrical signal of the rotation angle sensor;
An instruction unit (40) for generating a d-axis current command and a q-axis current command according to a command from an external device;
Correction that generates a correction angle by correcting the rotation angle calculated by the rotation angle calculator based on the offset value for correcting the difference between the rotation angle calculated by the rotation angle calculator and the actual rotation angle of the motor Part (50);
A three-phase two-phase converter (60) for converting a three-phase current flowing in the three-phase stator coil of the motor into a d-axis current and a q-axis current based on the correction angle;
a current controller (90) for generating a d-axis voltage command and a q-axis voltage command based on the difference between the d-axis current command and the d-axis current, and the difference between the q-axis current command and the q-axis current, respectively;
a two-phase three-phase converter (100) for converting the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into a three-phase voltage command based on the correction angle;
An inverter (110) for flowing a three-phase current to the three-phase stator coil by controlling an electrical connection between the three-phase stator coil and the power source based on the three-phase voltage command;
When a phase correction command is input as a command from an external device, the instruction unit enters an offset mode that calculates an offset value.
The indicator is in offset mode
By setting each of the d-axis current command and the q-axis current command to zero, the d-axis output from the current controller due to the difference between the rotation angle calculated by the rotation angle calculator and the actual rotation angle of the motor Rotate the motor in one direction with each of the voltage command and q-axis voltage command as finite values, and sequentially update the correction angle in the correction unit by sequentially updating the offset value when the motor is rotating in one direction Update process,
When the rotation angle in one direction of the motor reaches a threshold value in the update process, a d-axis current command and a q-axis current command for rotating the motor in the opposite direction opposite to the one direction are generated and output to the current controller. And reverse rotation processing to rotate the motor in the reverse direction,
When the rotation angle of the motor in the reverse rotation process reaches the rotation angle of the motor when the phase correction command is input, the reverse rotation process is switched to the update process,
As a result of sequentially updating the offset value in the update process, the offset value when the d-axis voltage command becomes zero is calculated.
このように本発明によれば、オフセット値を求めている際にモータ(300)が一方向に閾値だけ回転すると、モータ(300)の回転角度が始めに戻るように逆方向に回転することが繰り返される。これによればオフセット値を求めている際のモータ(300)の回転角度が擬似的にゼロになり、車両の動きが擬似的にゼロになる。したがってオフセット値を求めている際に車両が一方向へ動くことが抑制される。 Thus, according to the present invention, when the motor (300) rotates by a threshold value in one direction when the offset value is obtained, the motor (300) can rotate in the reverse direction so that the rotation angle returns to the beginning. Repeated. According to this, the rotation angle of the motor (300) at the time of obtaining the offset value becomes pseudo zero, and the movement of the vehicle becomes pseudo zero. Therefore, the vehicle is suppressed from moving in one direction when the offset value is obtained.
なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。 In addition, the code | symbol with the parenthesis is attached | subjected to the element as described in the claim as described in a claim, and each means for solving a subject. The reference numerals in parentheses are for simply indicating the correspondence with each component described in the embodiment, and do not necessarily indicate the element itself described in the embodiment. The description of the reference numerals with parentheses does not unnecessarily narrow the scope of the claims.
以下、本発明をハイブリッド車両の出力軸に動力を伝達するモータのモータ制御装置に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図5に基づいて本実施形態に係るモータ制御装置、および、オフセット値の演算方法を説明する。なお図1ではモータ制御装置以外にモータも図示している。また図2では車両状態を明示するため、電気信号ではないが動作モードと車両状態を図示している。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a motor control device for a motor that transmits power to an output shaft of a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A motor control device and an offset value calculation method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 also shows a motor in addition to the motor control device. Further, in FIG. 2, in order to clearly show the vehicle state, the operation mode and the vehicle state are illustrated although they are not electric signals.
モータ制御装置200は、車両の出力軸に動力分配機構を介して回転軸の連結されたモータ300の駆動を制御するものである。図示しないがモータ300は回転軸の固定されるロータと、ロータの周囲に設けられた3相のステータコイルを有する。モータ制御装置200はこの3相のステータコイルに3相電流を流動させることでステータコイルから磁束を発生させる。ロータは永久磁石を有しており、この永久磁石にステータコイルで発生した磁束が作用することで、ロータに回転トルクが生じる。この回転トルクによってロータに固定された回転軸が回転し、その回転が動力分配機構を介して上記の出力軸や内燃機関に伝達される。
The
モータ制御装置200には車両に設けられた電子制御装置からトルク指令T*と位相補正指令A*の少なくとも一方が入力される。トルク指令T*が入力された場合、モータ制御装置200はそのトルク指令T*に含まれる目標となる回転トルクがモータ300に発生されるように、モータ300をベクトル制御する。これに対して位相補正指令A*が入力された場合、モータ制御装置200は後述のオフセット値Δθを演算する動作を行う。なお上記の電子制御装置はエンジンECUやハイブリッドECUであり、特許請求の範囲に記載の外部装置に相当する。以下、モータ制御装置100の構成要素について個別に説明する。
At least one of a torque command T * and a phase correction command A * is input to the
図1に示すようにモータ制御装置200は、回転角センサ10、回転角度演算器20、および、回転角速度演算器30を有する。本実施形態に係る回転角センサ10はレゾルバであり、位相の90°異なる2つの電気信号を生成し、それを回転角度演算器20と回転角速度演算器30それぞれに出力する。回転角度演算器20は回転角センサ10の出力信号に基づいてモータ300の回転角度θを演算するものである。回転角度演算器20にて演算された回転角度θが後述の指示部40と加算器50それぞれに入力される。回転角速度演算器30は回転角センサ10の出力信号に基づいてモータ300の回転角速度ωを演算するものである。回転角速度演算器30にて演算された回転角速度ωは指示部40に入力される。
As shown in FIG. 1, the
モータ制御装置200は上記の構成要素の他に、指示部40、加算器50、3相2相変換器60、減算器70,80、電流制御器90、2相3相変換器100、および、インバータ110を有する。指示部40にはトルク指令T*と位相補正指令A*の少なくとも一方が入力される。トルク指令T*のみが入力された場合に指示部40は通常モードになり、回転角速度ωによって生じる回転トルクTをトルク指令T*に含まれる目標とする回転トルクにするためのd軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*を生成し、それを減算器70,80に出力する。これに対して位相補正指令A*が入力された場合に指示部40はオフセットモードになり、トルク指令T*を無視する。オフセットモードとしては取得モードと逆回転モードがある。指示部40は取得モードにおいてd軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*それぞれをゼロにして、これらを減算器70,80に出力する。これとは異なり指示部40は逆回転モードにおいてモータ300を逆方向に回転させるためのd軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*を減算器70,80に出力する。上記の取得モードにおいて指示部40は、モータ300に対する回転角センサ10の設置位置のずれに起因する、モータ300の実際の回転角度と回転角センサ10にて生成される信号の示す回転角度θとのずれを補正するためのオフセット値Δθを演算する。このオフセット値Δθの演算については後で詳説する。
In addition to the above components, the
加算器50は回転角度演算器20にて演算された回転角度θと指示部40にて演算されたオフセット値Δθとを加算するものである。この加算処理により、モータ300の実際の回転角度と回転角センサ10にて生成される信号の示す回転角度θとのずれの補正された補正角度θ+Δθが演算される。加算器50からこの補正角度θ+Δθが3相2相変換器60と2相3相変換器100それぞれに出力される。加算器50が特許請求の範囲に記載の補正部に相当する。
The
3相2相変換器60は、モータ300の3相のステータコイルに流動する3相電流Iu,Iv、Iwを補正角度θ+Δθに基づいてd−q軸電流Id,Iqに変換するものである。d軸電流Idはモータ300の回転によってロータの永久磁石にて発生する磁束を示し、q軸電流Iqはモータ300に生じている回転トルクを示している。このd軸電流Idとq軸電流Iqそれぞれが指示部40と減算器70,80に入力される。なお、指示部40の生成するd軸電流指令Id*はロータの永久磁石にて発生する磁束を打ち消すための値であり、q軸電流指令Iq*は停止状態のモータ300の回転数を目標回転数とするために必要な回転トルクを示している。
The three-phase to two-
減算器70,80は電流指令Id*,Iq*とd−q軸電流Id,Iqを差分するものである。第1減算器70がd軸電流指令Id*とd軸電流Idとを差分し、その値(第1差分値)を電流制御器90に出力する。そして第2減算器80がq軸電流指令Iq*とq軸電流Iqとを差分し、その値(第2差分値)を電流制御器90に出力する。
The
電流制御器90は第1差分値と第2差分値を比例積分制御(PI制御)し、さらに相互に干渉する項を差し引く非干渉制御を行なうことでd軸電圧指令Vd*とq軸電圧指令Vq*を生成する。この電圧指令Vd*,Vq*それぞれはd−q軸電流Id,Iq、回転角速度ω、d−q軸のインダクタンス、および、ステータコイルの抵抗に依存する。そしてq軸電圧指令Vq*はロータの磁束にも依存する。電流指令Id*,Iq*それぞれをゼロに設定することでd−q軸電流Id,Iqそれぞれがゼロになった場合、q軸電圧指令Vq*はゼロにはならないが、d軸電圧指令Vd*はゼロになる。しかしながら上記したようにモータ300に対する回転角センサ10の設置位置にずれがある場合、電流指令Id*,Iq*それぞれをゼロに設定することでd−q軸電流Id,Iqそれぞれをゼロに移行させても、d軸電圧指令Vd*はゼロとはならない。d軸電圧指令Vd*はこのような性質を有するため、上記の設定位置のずれに起因する回転角度θを補正するためのオフセット値Δθを更新した場合、d軸電圧指令Vd*は順次ゼロへと近づく振る舞いを示すことが期待される。後述のオフセット値Δθの演算はこのd軸電圧指令Vd*の振る舞いに基づいて行われる。
The
2相3相変換器100は電圧指令Vd*,Vq*を補正角度θ+Δθに基づいて3相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に変換するものである。この3相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*それぞれがインバータ110を構成する複数のスイッチに入力される。
The two-phase three-
インバータ110は3相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて3相のステータコイルと電源との電気的な接続を制御することで、3相電流Iu,Iv,Iwを3相のステータコイルに流動させるものである。インバータ110は3相のステータコイルに対応するスイッチを複数有し、これらスイッチの制御端子に3相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*が入力される。スイッチが開閉して電源とステータコイルとが接続されることで3相のステータコイルに3相電流Iu,Iv,Iwが流動する。これによりロータに回転トルクが発生し、ロータに固定された回転軸が回転する。以上に示したようにモータ制御装置200はモータ300をベクトル制御する。
The
次に、本実施形態に係るモータ制御装置200に位相補正指令A*の入力された際の動作を図2に基づいて説明する。すなわち、オフセット値Δθの演算を図2に基づいて説明する。なお図2は車両が停止していた状態からオフセット値Δθを算出することを示しており、下記に示すオフセット値Δθの更新は一定周期t0毎に行われる。そして図2に示す進行値は車両の進行度合いを示しており、その進行方向を区別しないために絶対値として示している。
Next, the operation when the phase correction command A * is input to the
図2に示すように車両が停止し、位相補正指令A*が入力されていない場合、指示部40は通常モードになっている。この際、モータ300は回転しておらず、その回転角度θはゼロである。そしてd軸電圧指令Vd*もゼロであり、オフセット値Δθもゼロである。また車両に搭載されたランプ(例えばヘッドランプやルームランプ)は消灯状態となっており、モータ300の進行度合いを示す進行値はゼロである。
As shown in FIG. 2, when the vehicle stops and the phase correction command A * is not input, the
しかしながら時間t1において位相補正指令A*が入力されると指示部40は通常モードからオフセットモードに切り換わる。このオフセットモード時において指示部40は車両に搭載されたランプに点滅を指示する。これによりオフセットモードであることを車両内外の人間に通知する。
However, when the phase correction command A * is input at time t1, the
上記したようにオフセットモードとしてはオフセット値Δθを取得する取得モードと、モータ300を逆回転させる逆回転モードとがある。位相補正指令A*の入力時、図2に示すように指示部40は取得モードになる。この際に指示部40はd軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*それぞれをゼロに固定する。上記したようにモータ300に対する回転角センサ10の設置位置にずれがある場合、d軸電圧指令Vd*はゼロとはならずに有限の値をとる。そのため3相のステータコイルに3相電流Iu,Iv,Iwが流動し、これによってロータに回転トルクが生じる。そのためモータ300は一方向に回転し、回転角度θが上昇する。図2に示すように本実施形態ではモータ300が一方向に回転すると車両は前進することを示しているが、電流指令Id*,Iq*それぞれをゼロに固定した際の電圧指令Vd*,Vq*の値によっては、車両が後退することもある。
As described above, the offset mode includes the acquisition mode for acquiring the offset value Δθ and the reverse rotation mode for rotating the
上記したように電流指令Id*,Iq*それぞれをゼロに固定し、モータ300を一方向に回転させている際に指示部40は、一定周期t0毎にオフセット値Δθを順次更新することで補正角度θ+Δθを更新する。本実施形態において指示部40はオフセット値Δθの値を一定周期t0毎に単位角度(例えば1°)ずつ順次増加若しくは順次減少する。この際に指示部40はd軸電圧指令Vd*の電圧レベルの変動を観測する。オフセット値Δθの更新によって補正角度θ+Δθが順次更新されると、この補正角度θ+Δθとモータ300の実際の回転角度との相違が順次減少される。すると図2に示すようにd軸電圧指令Vd*も順次減少し、順次ゼロへと近づくことが期待される。なお、上記の単位角度は、回転角センサ10によって検出することのできる最小回転角度(分解能)の自然数倍に相当する。この自然数はゼロを除く1以上の値である。
As described above, when the current commands Id * and Iq * are fixed to zero and the
時間t2にいたり、モータ300の進行値(一方向の回転角度)が閾値を超えると、指示部40は取得モードから逆回転モードに切り換わる。すると指示部40はモータ300の回転角度θを始めの位置に戻すためのd軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*を生成し、それを電流制御器90に出力する。これによりモータ300が一方向とは逆の逆方向に回転し、それによって車両が逆向きに移動する(後退する)。これにより車両がオフセット値Δθを求め始めた位置に戻る。なおこの際に生成されるd軸電圧指令Vd*の振る舞いはオフセット値Δθの算出に対して関わりがない。そのため図2では取得モードにおけるd軸電圧指令Vd*の減少を明示するため、逆回転モードにおけるd軸電圧指令Vd*を一定として図示している。
At time t2, or when the progress value (rotation angle in one direction) of the
時間t3にいたり、モータ300の回転角度θが始めの位置に戻ると、指示部40は逆回転モードから取得モードに切り換わる。すると指示部40は再びd軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*それぞれをゼロに固定し、オフセット値Δθを順次更新する。
At time t3 or when the rotation angle θ of the
同様にして時間t4にいたり、モータ300の進行値が閾値を超えると、指示部40は取得モードから逆回転モードに切り換わる。すると指示部40は再びモータ300の回転角度θを始めの位置に戻すためのd軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*を生成する。
Similarly, at time t4 or when the progress value of the
そして時間t5にいたってモータ300の回転角度θが始めの位置に戻ると、指示部40は取得モードに切り換わり、d軸電流指令Id*とq軸電流指令Iq*それぞれをゼロに固定してオフセット値Δθを順次更新する。
When the rotation angle θ of the
最後に時間t6にいたり、d軸電圧指令Vd*の符号が反転すると、その時のオフセット値Δθに単位角度の半分の値(例えば0.5°)を減算若しくは加算した値を、d軸電圧指令Vd*がゼロになった時のオフセット値Δθとして記憶する。そして指示部40はオフセット値Δθの算出が終了したことを電子制御装置に出力する。これにより位相補正指令A*の入力がなくなり、指示部40は通常モードに切り換わる。また指示部40はランプを点滅状態から消灯状態へと切り換える。なお、図2ではオフセット値Δθを更新する際に単位角度を順次加算処理する例を示した。この場合、d軸電圧指令Vd*の符号が反転した際のオフセット値Δθに単位角度の半分の値を減算することで最終的なオフセット値Δθを算出する。これとは異なり、オフセット値Δθを更新する際に単位角度を順次減算処理する場合、d軸電圧指令Vd*の符号が反転した際のオフセット値Δθに単位角度の半分の値を加算することで最終的なオフセット値Δθを算出する。
Finally, at time t6, when the sign of the d-axis voltage command Vd * is inverted, a value obtained by subtracting or adding a half value (for example, 0.5 °) of the unit angle to the offset value Δθ at that time is used as the d-axis voltage command. It is stored as an offset value Δθ when Vd * becomes zero. Then, the
次に、オフセット値Δθの演算処理を図3〜図5に基づいて詳説する。なおモータ制御装置200は図3〜図5に示す一連の処理を一定周期t0毎に行っている。
Next, the calculation process of the offset value Δθ will be described in detail with reference to FIGS. Note that the
図3に示すようにステップS10において指示部40は、位相補正指令A*の入力があるか否かを判定する。位相補正指令A*がある場合、指示部40はオフセットモードになり、ステップS20へと進む。これとは異なり位相補正指令A*がない場合、指示部40は通常モードになり、ステップS30へと進む。なお、位相補正指令A*の入力直後(位相補正指令A*のオフからオンへの切り換わり)において指示部40はオフセットモードとして取得モードになる。位相補正指令A*の入力処理が特許請求の範囲に記載の補正指令ステップに相当する。
As shown in FIG. 3, in step S10, the
ステップS20へ進むと指示部40は、車両に設けられたランプを点滅状態し、ステップS40へと進む。これとは異なりステップS30へ進むと指示部40は、ランプを消灯状態にし、その処理を終了する。位相補正指令A*の入力が無い限り指示部40はステップS30を順次繰り返し、ランプを消灯状態に維持する。
If it progresses to step S20, the instruction |
ステップS40へ進むと指示部40は、回転角度θとd−q軸電流Id,Iqを取得し、ステップS50へと進む。
If it progresses to step S40, the instruction |
ステップS50へ進むと指示部40は、動作モードが取得モードか否かを判定する。換言すれば指示部40は、動作モードが取得モードかそれとも逆回転モードかを判定する。動作モードが取得モードの場合、指示部40はステップS60へと進み、動作モードが逆回転モードの場合、指示部40はステップS80へと進む。上記したように位相補正指令A*の入力直後において指示部40は取得モードになる。そのためオフセット値Δθの演算の始めにおいて指示部40はステップS60へと進む。
In step S50, the
ステップS60へ進むと指示部40は図4に示す取得処理を行い、その処理を終了する。これに対してステップS80へと進むと指示部40は図5に示す逆回転処理を行い、その処理を終了する。取得処理が特許請求の範囲に記載の更新処理と更新ステップ、逆回転処理が特許請求の範囲に記載の逆回転ステップに相当する。
If it progresses to step S60, the instruction |
図4に示すステップS61へ進むと指示部40は、取得処理が2周期目以降であるか否かを判定する。取得処理が2周期目以降である場合、指示部40はステップS62へと進み、取得処理が2周期目以降ではない(1周期目である)場合、指示部40はステップS63へと進む。
When the process proceeds to step S61 illustrated in FIG. 4, the
取得処理が1周期であるためにステップS63へ進むと指示部40は初期位相を現在位相(位相補正指令A*入力時の回転角度)に設定する。そして指示部40はステップS64へと進む。
When the process proceeds to step S63 because the acquisition process is one cycle, the
ステップS64へ進むと指示部40は電流指令Id*,Iq*それぞれをゼロに設定する。そして指示部40はステップS62へと進む。
In step S64, the
ステップS62へ進むと指示部40は現在位相から初期位相を減算した絶対値を進行値として算出する。上記したように取得処理が1周期目の場合、初期位相は現在位相に設定されるため、進行値はゼロになる。この後に指示部40はステップS65へと進む。
In step S62, the
ステップS65へ進むと指示部40は、進行値が閾値よりも大きいか否かを判定する。進行値が閾値よりも大きい場合、指示部40はステップS66へと進む。これとは異なり進行値が閾値よりも低い場合、指示部40はステップS67へと進む。取得処理が1周期目である場合、進行値はゼロなので閾値よりも小さい。そのため指示部40はステップS67へと進む。
If it progresses to step S65, the instruction |
進行値が閾値よりも低いためにステップS67へ進むと指示部40は、d軸電圧指令Vd*の符号が反転したか否かを判定する。d軸電圧指令Vd*の符号が反転した場合、指示部40はステップS68へと進む。これとは異なりd軸電圧指令Vd*の符号が反転していない場合、指示部40はステップS69へと進む。取得処理が1周期目である場合、オフセット値Δθは何ら更新されていないため、指示部40はステップS69へと進む。
When the process proceeds to step S67 because the progress value is lower than the threshold value, the
ステップS69へ進むと指示部40はオフセット値Δθを更新する。より具体的に言えば、オフセット値Δθに単位角度を加算若しくは減算処理する。そしてその処理を終了する。以上に示した取得処理におけるステップS61〜S65,S67,S69は、例えば図2の時間t1にて行われる。以下においては進行値が閾値を超えない限り、ステップS61、S62,S65,S67,S69が順次繰り返され、オフセット値Δθの更新が順次成される。しかしながら例えば図2の時間t2で示されるように進行値が閾値を超えると、指示部40はステップS65においてステップS66へと進む。
In step S69, the
ステップS66へ進むと指示部40は動作モードを取得モードから逆回転モードに切り換える。そして指示部40はステップS71へと進む。
In step S66, the
ステップS71へ進むと指示部40は初期位相を現在位相(位相補正指令A*入力時の回転角度+閾値)に設定する。そして指示部40はステップS72へと進む。
In step S71, the
ステップS72へ進むと指示部40はモータ300の回転角度θを始めの位置に戻すための電流指令Id*,Iq*を生成し、それを電流制御器90に出力してその処理を終了する。この際、ステップS40において取得してd−q軸電流Id,Iqの符号を反転させた値を電流指令Id*,Iq*の算出に活用する。以上に示した取得処理におけるステップS65,S66,S71,S72は例えば図2の時間t2にて行われる。
In step S72, the
フローを遡り、図3のステップS50にて動作モードが逆回転モードであるためにステップS80へと進むと指示部40は、図5に示す逆回転処理を行う。
Going back to the flow, when the operation mode is the reverse rotation mode in step S50 of FIG. 3 and the process proceeds to step S80, the
図5に示すステップS81へ進むと指示部40は、現在位相から初期位相を減算した絶対値を進行値として算出する。初めて逆回転処理を行う場合、初期位相は現在位相に設定されているため、進行値はゼロになる。この後に指示部40はステップS82へと進む。
When the process proceeds to step S81 shown in FIG. 5, the
ステップS82へ進むと指示部40は、進行値は閾値よりも大きいか否かを判定する。進行値が閾値よりも大きい場合、指示部40はステップS83へと進む。これとは異なり進行値が閾値よりも低い場合、指示部40はその処理を終了する。逆回転処理の始めの周期において進行値はゼロなので閾値よりも小さい。そのため指示部40はその処理を終了する。以下においては進行値が閾値を超えない限り、ステップS81,S82が順次繰り返される。しかしながら例えば図2の時間t3で示されるように進行値が閾値を超えると、指示部40はステップS83へと進む。
If it progresses to step S82, the instruction |
なお、本実施形態では取得モード時と逆回転モード時に用いる閾値を同一の値としているが、オフセット値Δθの演算処理時において人間が知覚するほどに車両が一方向に進行しないのであれば、モードによって用いる閾値の値が異なっていてもよい。すなわち、取得モード時の閾値と逆回転モード時の閾値の差が、車両の進行(前進若しくは後退)を人間が知覚し難い値に設定されるのであれば、モードによって用いる閾値の値が異なっていてもよい。なお、閾値の値そのものとしても、オフセット値Δθの演算処理時に車両の前進と後退を人間が知覚し難い値に設定される。例えば閾値としてはモータ300のロータ回りの電気角で15°(機械角で60°)に設定される。
In this embodiment, the threshold value used in the acquisition mode and the reverse rotation mode is set to the same value. However, if the vehicle does not travel in one direction as perceived by humans during the calculation process of the offset value Δθ, the mode is used. The threshold value used may differ. In other words, if the difference between the threshold value in the acquisition mode and the threshold value in the reverse rotation mode is set to a value that makes it difficult for humans to perceive the vehicle's progress (forward or backward), the threshold value used differs depending on the mode. May be. Note that the threshold value itself is also set to a value that is difficult for humans to perceive the forward and backward movement of the vehicle during the calculation process of the offset value Δθ. For example, the threshold value is set to 15 ° (
ステップS83へ進むと指示部40は動作モードを逆回転モードから取得モードに切り換える。そして指示部40はステップS84へと進む。
In step S83, the
ステップS84へ進むと指示部40は初期位相を現在位相(位相補正指令A*入力時の回転角度)に設定する。そして指示部40はステップS85へと進む。
In step S84, the
ステップS85へ進むと指示部40は再びオフセット値Δθの更新を行うべく、電流指令Id*,Iq*それぞれをゼロに設定し、その処理を終了する。以上に示したステップS82〜85は例えば図2の時間t3で行われる。
In step S85, the
そして上記したオフセット値Δθの更新を繰り返した結果、図4に示すステップS67にてd軸電圧指令Vd*の符号が反転したと判定してステップS68へ進むと指示部40は、その時のオフセット値Δθに単位角度の半分の値を減算若しくは加算する。こうすることで指示部40は算出したオフセット値Δθを、d軸電圧指令Vd*がゼロになった時のオフセット値Δθとして決定し、これを記憶する。そして指示部40はステップS70へと進む。なお、ステップS69において単位角度の加算処理をしていた場合、指示部40はステップS68においては単位角度の半分の値の減算処理をする。これとは反対にステップS69において単位角度の減算処理をしていた場合、指示部40はステップS68においては単位角度の半分の値の加算処理をする。
As a result of repeating the updating of the offset value Δθ, it is determined in step S67 shown in FIG. 4 that the sign of the d-axis voltage command Vd * has been reversed, and when the process proceeds to step S68, the
ステップS70へ進むと指示部40は電子制御装置に位相補正完了を示す通知を行い、動作モードを通常モードへと切り換える。以上の処理を行うことでオフセット値Δθの算出(演算)が終了する。
In step S70, the
次に、本実施形態に係るモータ制御装置200、および、オフセット値Δθの演算方法の作用効果を説明する。上記したように、オフセット値Δθを求めている際にモータ300が一方向に閾値だけ回転すると、モータ300の回転角度が始めに戻るように逆方向に回転することが繰り返される。これによればオフセット値Δθを求めている際のモータ300の回転角度が擬似的にゼロになり、車両の動きが擬似的にゼロになる。したがってオフセット値Δθを求めている際に車両が一方向へ動くことが抑制される。
Next, operational effects of the
オフセットモード時において指示部40は車両に搭載されたランプに点滅を指示する。これによればオフセットモードであることを車両内外の人間に通知することができる。
In the offset mode, the
閾値は、オフセット値Δθの演算処理時に車両の前進と後退を人間が知覚し難い値に設定されている。これにより取得処理時および逆回転処理時それぞれにおける車両の動きを人間が知覚することが抑制される。 The threshold value is set to a value that makes it difficult for humans to perceive forward and backward movement of the vehicle during the calculation process of the offset value Δθ. This suppresses human perception of vehicle movement during the acquisition process and the reverse rotation process.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本実施形態では、モータ制御装置200がハイブリッド車両の出力軸に動力を伝達するモータ300の駆動制御に適用された例を示した。しかしながらモータ制御装置200の適用されるモータとしては上記したハイブリッド車両のモータ300には限定されず、車両の出力軸に動力を伝達するモータであれば適宜採用することができる。
In the present embodiment, an example is shown in which the
本実施形態に係る回転角センサ10はレゾルバである例を示した。しかしながら回転角センサ10としては上記例に限定されず、例えばエンコーダなどを採用することもできる。
The
本実施形態では図2に示すようにオフセット値Δθを演算する際に車両が停止状態である例を示した。しかしながらオフセット値Δθを演算する際に車両が進行状態となっていてもよい。ただしこの場合、燃焼機関は燃焼駆動せずにモータ300の動力のみによって車両が進行状態となっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, an example is shown in which the vehicle is stopped when calculating the offset value Δθ. However, the vehicle may be in a traveling state when calculating the offset value Δθ. However, in this case, the combustion engine is not driven to burn, and the vehicle is in a traveling state only by the power of the
本実施形態ではオフセットモードにおいて車両に搭載されたランプが点滅する例を示した。しかしながらオフセットモードにおけるランプの点灯状態としては上記例に限定されず、例えば常時点灯状態としてもよい。 In the present embodiment, an example in which a lamp mounted on a vehicle blinks in the offset mode is shown. However, the lighting state of the lamp in the offset mode is not limited to the above example, and may be a constantly lighting state, for example.
10…回転角センサ
20…回転角度演算器
30…回転角速度演算器
40…指示部
50…加算部
60…3相2相変換器
90…電流制御器
100…2相3相変換器
110…インバータ
200…モータ制御装置
300…モータ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記モータの回転角度に応じた電気信号を生成する回転角センサ(10)と、
前記回転角センサの前記電気信号に基づいて前記モータの前記回転角度を演算する回転角度演算器(20)と、
外部装置からの指令に応じたd軸電流指令とq軸電流指令を生成する指示部(40)と、
前記回転角度演算器によって演算された前記回転角度と前記モータの実際の前記回転角度との差異を補正するためのオフセット値に基づいて、前記回転角度演算器によって演算された前記回転角度を補正した補正角度を生成する補正部(50)と、
前記モータの3相のステータコイルに流れる3相電流を前記補正角度に基づいてd軸電流とq軸電流に変換する3相2相変換器(60)と、
前記d軸電流指令と前記d軸電流との差分、および、前記q軸電流指令と前記q軸電流との差分それぞれに基づくd軸電圧指令とq軸電圧指令を生成する電流制御器(90)と、
前記d軸電圧指令と前記q軸電圧指令を前記補正角度に基づいて3相電圧指令に変換する2相3相変換器(100)と、
前記3相電圧指令に基づいて3相の前記ステータコイルと電源との電気的な接続を制御することで、前記3相電流を3相の前記ステータコイルに流動させるインバータ(110)と、を有し、
前記指示部は、前記外部装置から前記指令として位相補正指令が入力されると、前記オフセット値を算出するオフセットモードになり、
前記指示部は前記オフセットモードにおいて、
前記d軸電流指令と前記q軸電流指令それぞれをゼロに設定することで、前記回転角度演算器によって演算される前記回転角度と前記モータの実際の前記回転角度との差異のために前記電流制御器から出力される前記d軸電圧指令と前記q軸電圧指令それぞれを有限の値として前記モータを一方向に回転させ、前記モータが前記一方向に回転している際に前記オフセット値を順次更新することで前記補正部にて前記補正角度を順次更新させる更新処理と、
前記更新処理において前記モータの前記一方向への前記回転角度が閾値に達すると、前記モータを前記一方向とは逆の逆方向に回転させる前記d軸電流指令と前記q軸電流指令とを生成して前記電流制御器に出力することで前記モータを前記逆方向へと回転させる逆回転処理と、を行い、
前記逆回転処理において前記モータの前記回転角度が、前記位相補正指令が入力された際の前記モータの前記回転角度に達すると、前記逆回転処理から前記更新処理へと切り換え、
前記更新処理において前記オフセット値を順次更新した結果、前記d軸電圧指令がゼロになった時の前記オフセット値を演算するモータ制御装置。 A motor control device for a motor (300) for transmitting power to an output shaft of a vehicle,
A rotation angle sensor (10) for generating an electrical signal corresponding to the rotation angle of the motor;
A rotation angle calculator (20) for calculating the rotation angle of the motor based on the electrical signal of the rotation angle sensor;
An instruction unit (40) for generating a d-axis current command and a q-axis current command according to a command from an external device;
Based on the offset value for correcting the difference between the rotation angle calculated by the rotation angle calculator and the actual rotation angle of the motor, the rotation angle calculated by the rotation angle calculator is corrected. A correction unit (50) for generating a correction angle;
A three-phase two-phase converter (60) for converting a three-phase current flowing in the three-phase stator coil of the motor into a d-axis current and a q-axis current based on the correction angle;
A current controller (90) that generates a d-axis voltage command and a q-axis voltage command based on the difference between the d-axis current command and the d-axis current, and the difference between the q-axis current command and the q-axis current, respectively. When,
A two-phase three-phase converter (100) for converting the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into a three-phase voltage command based on the correction angle;
And an inverter (110) for controlling the electrical connection between the three-phase stator coil and a power source based on the three-phase voltage command to flow the three-phase current to the three-phase stator coil. And
When the phase correction command is input as the command from the external device, the instruction unit is in an offset mode for calculating the offset value,
The instruction unit is in the offset mode,
By setting each of the d-axis current command and the q-axis current command to zero, the current control is performed due to the difference between the rotation angle calculated by the rotation angle calculator and the actual rotation angle of the motor. The d-axis voltage command and q-axis voltage command output from the device are finite values, the motor is rotated in one direction, and the offset value is sequentially updated when the motor is rotating in the one direction. An update process for sequentially updating the correction angle in the correction unit,
When the rotation angle of the motor in the one direction reaches a threshold value in the update process, the d-axis current command and the q-axis current command are generated to rotate the motor in a direction opposite to the one direction. And performing reverse rotation processing to rotate the motor in the reverse direction by outputting to the current controller,
In the reverse rotation process, when the rotation angle of the motor reaches the rotation angle of the motor when the phase correction command is input, the reverse rotation process is switched to the update process,
A motor control device that calculates the offset value when the d-axis voltage command becomes zero as a result of sequentially updating the offset value in the updating process.
前記回転角センサの前記電気信号に基づいて前記モータの前記回転角度を演算する回転角度演算器(20)と、
外部装置からの指令に応じたd軸電流指令とq軸電流指令を生成する指示部(40)と、
前記回転角度演算器によって演算された前記回転角度と前記モータの実際の前記回転角度との差異を補正するためのオフセット値に基づいて、前記回転角度演算器によって演算された前記回転角度を補正した補正角度を生成する補正部(50)と、
前記モータの3相のステータコイルに流れる3相電流を前記補正角度に基づいてd軸電流とq軸電流に変換する3相2相変換器(60)と、
前記d軸電流指令と前記d軸電流との差分、および、前記q軸電流指令と前記q軸電流との差分それぞれに基づくd軸電圧指令とq軸電圧指令を生成する電流制御器(90)と、
前記d軸電圧指令と前記q軸電圧指令を前記補正角度に基づいて3相電圧指令に変換する2相3相変換器(100)と、
前記3相電圧指令に基づいて3相の前記ステータコイルと電源との電気的な接続を制御することで、前記3相電流を3相の前記ステータコイルに流動させるインバータ(110)と、を有するモータ制御装置を用いて前記オフセット値を演算するオフセット値の演算方法であって、
前記指示部に前記指令として位相補正指令を入力することで、前記指示部を前記オフセット値を算出するオフセットモードにする補正指令ステップと、
前記指示部にて生成する前記d軸電流指令と前記q軸電流指令それぞれをゼロに設定することで、前記回転角度演算器によって演算される前記回転角度と前記モータの実際の前記回転角度との差異のために前記電流制御器から出力される前記d軸電圧指令と前記q軸電圧指令それぞれを有限の値として前記モータを一方向に閾値に達するまで回転させ、前記モータが前記一方向に回転している際に前記オフセット値を順次更新することで前記補正部にて前記補正角度を順次更新させる更新ステップと、
前記更新ステップにおいて前記モータの前記一方向への前記回転角度が前記閾値に達した際に、前記モータを前記一方向とは逆の逆方向に回転させる前記d軸電流指令と前記q軸電流指令とを前記指示部にて生成させて、前記モータを前記逆方向へと回転させる逆回転ステップと、を有し、
前記逆回転ステップにおいて前記モータの前記回転角度が、前記位相補正指令が入力された際の前記モータの前記回転角度に達すると、前記更新ステップへと切り換え、
前記オフセット値の更新によって前記d軸電圧指令がゼロになるまで前記更新ステップと前記逆回転ステップを繰り返し、前記d軸電圧指令がゼロになった時の前記オフセット値を演算するオフセット値の演算方法。 A rotation angle sensor (10) for generating an electrical signal corresponding to a rotation angle of a motor for transmitting power to the output shaft of the vehicle;
A rotation angle calculator (20) for calculating the rotation angle of the motor based on the electrical signal of the rotation angle sensor;
An instruction unit (40) for generating a d-axis current command and a q-axis current command according to a command from an external device;
Based on the offset value for correcting the difference between the rotation angle calculated by the rotation angle calculator and the actual rotation angle of the motor, the rotation angle calculated by the rotation angle calculator is corrected. A correction unit (50) for generating a correction angle;
A three-phase two-phase converter (60) for converting a three-phase current flowing in the three-phase stator coil of the motor into a d-axis current and a q-axis current based on the correction angle;
A current controller (90) that generates a d-axis voltage command and a q-axis voltage command based on the difference between the d-axis current command and the d-axis current, and the difference between the q-axis current command and the q-axis current, respectively. When,
A two-phase three-phase converter (100) for converting the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into a three-phase voltage command based on the correction angle;
And an inverter (110) for controlling the electrical connection between the three-phase stator coil and a power source based on the three-phase voltage command, thereby causing the three-phase current to flow into the three-phase stator coil. An offset value calculation method for calculating the offset value using a motor control device,
A correction command step for setting the instruction unit to an offset mode for calculating the offset value by inputting a phase correction command as the command to the instruction unit;
By setting each of the d-axis current command and the q-axis current command generated by the instruction unit to zero, the rotation angle calculated by the rotation angle calculator and the actual rotation angle of the motor Due to the difference, the d-axis voltage command and the q-axis voltage command output from the current controller are set as finite values, the motor is rotated in one direction until the threshold is reached, and the motor rotates in the one direction. An updating step of sequentially updating the correction angle in the correction unit by sequentially updating the offset value when
The d-axis current command and the q-axis current command for rotating the motor in a direction opposite to the one direction when the rotation angle of the motor in the one direction reaches the threshold in the updating step. And a reverse rotation step of rotating the motor in the reverse direction.
In the reverse rotation step, when the rotation angle of the motor reaches the rotation angle of the motor when the phase correction command is input, switching to the update step,
An offset value calculation method for calculating the offset value when the d-axis voltage command becomes zero by repeating the updating step and the reverse rotation step until the d-axis voltage command becomes zero by updating the offset value. .
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