特開 2022-183661 制御装置及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022183661

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】制御装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20221206BHJP

   H02P 27/08 20060101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 F

H02P27/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021091098

(22)【出願日】2021-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(74)【代理人】

【識別番号】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100166523

【弁理士】

【氏名又は名称】西河 宏晃

(72)【発明者】

【氏名】日和佐 悠一

【テーマコード（参考）】

5H505

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H505DD03

5H505DD06

5H505EE41

5H505EE52

5H505GG02

5H505GG04

5H505HA09

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ04

5H505JJ08

5H505JJ16

5H505JJ24

5H505JJ25

5H505JJ29

5H505LL07

5H505LL22

5H505LL41

5H505LL58

5H770BA01

5H770DA03

5H770DA41

5H770EA01

5H770EA25

5H770HA02X

5H770JA17Z

(57)【要約】

【課題】２相以上の電流が検出できない場合にも安定した駆動を継続できる制御装置等の提供。
【解決手段】制御装置１０は、多相インバーター８０に流れる電流に基づくＰＷＭ制御値が入力され、ＰＷＭ制御値に基づいて多相インバーター８０の各相のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部５０と、ＰＷＭ信号の補正値を演算して、補正値をＰＷＭ信号生成部５０に出力する補正値演算部４０を含む。補正値演算部４０は、ＰＷＭ制御値に基づいて、多相のうち所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行い、所定相の電流が検出不可であると判定された場合に、所定相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算する。ＰＷＭ信号生成部５０は、補正値により補正されたＰＷＭ信号を多相インバーター８０に出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多相インバーターに流れる電流に基づくＰＷＭ制御値が入力され、前記ＰＷＭ制御値に基づいて前記多相インバーターの各相のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
前記ＰＷＭ信号の補正値を演算して、前記補正値を前記ＰＷＭ信号生成部に出力する補正値演算部と、
を含み、
前記補正値演算部は、
前記ＰＷＭ制御値に基づいて、多相のうち所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行い、前記所定相の電流が検出不可であると判定された場合に、前記所定相の電流が検出可能となるように前記ＰＷＭ信号を補正するための前記補正値を演算し、
前記ＰＷＭ信号生成部は、
前記補正値により補正された前記ＰＷＭ信号を前記多相インバーターに出力することを特徴とする制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の制御装置において、
前記ＰＷＭ制御値は、電圧指令値であり、
前記ＰＷＭ信号生成部は、
前記ＰＷＭ信号のキャリア波を生成するキャリア波生成部と、
前記補正値に基づいて前記キャリア波を補正するキャリア波補正部と、
補正された前記キャリア波と、前記電圧指令値とを比較することで、前記ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部と、
を含むことを特徴とする制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載の制御装置において、
前記ＰＷＭ制御値は、電圧指令値であり、
前記ＰＷＭ信号生成部は、
前記ＰＷＭ信号のキャリア波を生成するキャリア波生成部と、
前記補正値に基づいて前記電圧指令値を補正する電圧指令値補正部と、
前記キャリア波と、補正された前記電圧指令値とを比較することで、前記ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部と、
を含むことを特徴とする制御装置。

【請求項4】

請求項１に記載の制御装置において、
前記ＰＷＭ制御値は、前記多相インバーターにおけるオン時間であり、
前記ＰＷＭ信号生成部は、
前記ＰＷＭ信号のキャリア波を生成するキャリア波生成部と、
前記補正値に基づいて、前記オン時間を補正するオン時間補正部と、
前記キャリア波と、補正された前記オン時間とに基づいて、前記ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部と、
を含むことを特徴とする制御装置。

【請求項5】

請求項１に記載の制御装置において、
前記ＰＷＭ制御値は、前記ＰＷＭ信号のデューティー比であり、
前記ＰＷＭ信号生成部は、
前記ＰＷＭ信号のキャリア波を生成するキャリア波生成部と、
前記補正値に基づいて、前記デューティー比を補正するデューティー比補正部と、
前記キャリア波と、補正された前記デューティー比とに基づいて、前記ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部と、
を含むことを特徴とする制御装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記多相インバーターは、３相インバーターであり、
前記所定相は、前記ＰＷＭ制御値が最大値である最大相と、前記ＰＷＭ制御値が最小値である最小相との間の中間相であることを特徴とする制御装置。

【請求項7】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記所定相は、前記多相インバーターの第１相についての電流検出ができない場合における、前記第１相以外の相であることを特徴とする制御装置。

【請求項8】

多相インバーターに流れる電流に基づくＰＷＭ制御値に基づいて、前記多相インバーターの各相のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成ステップと、
前記ＰＷＭ信号の補正値を演算する補正値演算ステップと、
を含み、
前記補正値演算ステップにおいて、前記ＰＷＭ制御値に基づいて、多相のうち所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行い、前記所定相の電流が検出不可であると判定された場合に、前記所定相の電流が検出可能となるように前記ＰＷＭ信号を補正するための前記補正値を演算し、
前記ＰＷＭ信号生成ステップにおいて、前記補正値により補正された前記ＰＷＭ信号を前記多相インバーターに出力することを特徴とする制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置及び制御方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

３相ブラシレスモーター等の多相のモーターの制御装置の従来技術としては、例えば特許文献１、２、３に開示される技術がある。特許文献１や特許文献２では、下側スイッチング素子のオン時間にしきい値を設定し、このしきい値を用いて電流検出値を採用するかどうかを判定し、不採用の場合はその相以外の相から判断して電流値の推測を行う。また特許文献３では、電流が検出できない状態と判断された場合に、前回に検出した際の電流検出値を用いてモーター駆動を継続する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－１６４１５９号公報

【特許文献2】特開２００５－１５７４号公報

【特許文献3】国際公開第２０１１／１４２０３２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の制御装置では、ｎ相のうちの２つ以上の相において電流が検出できない場合に、正確な電流値の推定ができないという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、多相インバーターに流れる電流に基づくＰＷＭ制御値が入力され、前記ＰＷＭ制御値に基づいて前記多相インバーターの各相のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号の補正値を演算して、前記補正値を前記ＰＷＭ信号生成部に出力する補正値演算部と、を含み、前記補正値演算部は、前記ＰＷＭ制御値に基づいて、多相のうち所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行い、前記所定相の電流が検出不可であると判定された場合に、前記所定相の電流が検出可能となるように前記ＰＷＭ信号を補正するための前記補正値を演算し、前記ＰＷＭ信号生成部は、前記補正値により補正された前記ＰＷＭ信号を前記多相インバーターに出力する制御装置に関係する。

【0006】

本開示の他の態様は、多相インバーターに流れる電流に基づくＰＷＭ制御値に基づいて、前記多相インバーターの各相のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成ステップと、前記ＰＷＭ信号の補正値を演算する補正値演算ステップと、を含み、前記補正値演算ステップにおいて、前記ＰＷＭ制御値に基づいて、多相のうち所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行い、前記所定相の電流が検出不可であると判定された場合に、前記所定相の電流が検出可能となるように前記ＰＷＭ信号を補正するための前記補正値を演算し、前記ＰＷＭ信号生成ステップにおいて、前記補正値により補正された前記ＰＷＭ信号を前記多相インバーターに出力する制御方法に関係する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態の制御装置の構成例。

【図2】本実施形態の動作を説明するフローチャート。

【図3】本実施形態の制御装置の詳細な第１構成例。

【図4】第１構成例の動作を説明するフローチャート。

【図5】本実施形態の制御装置の詳細な第２構成例。

【図6】第２構成例の動作を説明するフローチャート。

【図7】本実施形態の動作を説明する信号波形図。

【図8】本実施形態の動作を説明する信号波形図。

【図9】本実施形態の動作を説明する信号波形図。

【図10】本実施形態の動作を説明する信号波形図。

【図11】ＰＷＭ信号生成部の第１構成例。

【図12】ＰＷＭ信号生成部の第２構成例。

【図13】ＰＷＭ信号生成部の第３構成例。

【図14】ＰＷＭ信号生成部の第４構成例。

【図15】補正値演算部の構成例。

【図16】電流値決定部の構成例。

【図17】モーター制御部の構成例。

【図18】本実施形態の動作の詳細を説明する信号波形図。

【図19】本実施形態の動作の詳細を説明する信号波形図。

【図20】本実施形態の動作の詳細を説明する信号波形図。

【図21】本実施形態の動作の詳細を説明する信号波形図。

【図22】本実施形態の動作の詳細を説明する信号波形図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲の記載内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。

【0009】

１．制御装置
図１に本実施形態の制御装置１０の構成例を示す。制御装置１０は、補正値演算部４０とＰＷＭ信号生成部５０を含む。制御装置１０は、多相インバーター８０にＰＷＭ信号を出力する。そして多相インバーター８０は、多相のＰＷＭ信号に基づき制御されて駆動対象１００を駆動する。ＰＷＭはPulse Width Modulationの略である。駆動対象１００は、例えば結線ノードに結線された複数のコイルにより構成されるデバイスであり、例えば３相ブラシレスモーター等の多相モーターである。多相はｎ相である。

【0010】

制御装置１０は、例えばＩＣである集積回路装置により実現できる。集積回路装置は例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やマイクロコンピューターなどにより実現できる。補正値演算部４０、ＰＷＭ信号生成部５０等は集積回路装置の回路により実現できる。例えば本実施形態の制御装置１０がマイクロコンピューターにより実現される場合には、補正値演算部４０、ＰＷＭ信号生成部５０は、マイクロコンピューターの回路と、マイクロコンピューターのメモリーにロードされて実行されるプログラムとにより実現できる。プログラムはコンピューターにより読み取り可能な情報記憶媒体に記憶できる。

【0011】

ＰＷＭ信号生成部５０は、多相インバーター８０に流れる電流に基づくＰＷＭ制御値が入力される。ＰＷＭ制御値は、例えば電圧指令値や、多相インバーター８０におけるオン時間や、或いはＰＷＭ信号のデューティー比等である。例えば多相インバーター８０の各相に流れる電流が検出され、検出結果に基づき生成されたＰＷＭ制御値がＰＷＭ信号生成部５０に入力される。そしてＰＷＭ信号生成部５０は、ＰＷＭ制御値に基づいて多相インバーター８０の各相のＰＷＭ信号を生成する。例えばＰＷＭ信号生成部５０は、キャリア波とＰＷＭ制御値との比較処理等を行って、ＰＷＭ制御信号を生成する。生成された各相のＰＷＭ信号は、多相インバーター８０の対応する各相のスイッチング素子に入力されて、スイッチング素子のオン、オフが制御される。

【0012】

補正値演算部４０は、ＰＷＭ信号の補正値を演算する。そして補正値演算部４０は、演算された補正値をＰＷＭ信号生成部５０に出力する。具体的には補正値演算部４０は、ＰＷＭ制御値に基づいて、多相のうち所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行う。例えば多相インバーター８０における所定相の電流が検出可能であるか、検出不可であるかを判定する。そして補正値演算部４０は、所定相の電流が検出不可であると判定された場合に、所定相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算する。例えば補正値演算部４０は、ｎ相のうちのｎ－１以上の相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算する。ｎ＝３の場合には、補正値演算部４０は、３相のうちの少なくとも２相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算する。

【0013】

そしてＰＷＭ信号生成部５０は、補正値により補正されたＰＷＭ信号を多相インバーター８０に出力する。例えば多相インバーター８０がｎ相のインバーターである場合には、ｎ相のＰＷＭ信号を多相インバーター８０に出力する。ｎは例えば２以上の整数である。例えばＰＷＭ信号生成部５０は、駆動対象１００の複数のコイルである多相のコイルの合成磁界の方向が変化しないように補正されたＰＷＭ信号を、多相インバーター８０に出力する。合成磁界は合成磁束である。補正値に基づくＰＷＭ信号の補正は、ＰＷＭ信号のキャリア波の補正であってもよいし、電圧指令値、オン時間又はデューティー比等のＰＷＭ制御値の補正であってもよい。例えばＰＷＭ信号生成部５０は、補正値により補正されたキャリア波と、ＰＷＭ制御値との比較処理等を行って、補正後のＰＷＭ信号を生成する。或いは、ＰＷＭ信号生成部５０は、キャリア波と、補正値により補正されたＰＷＭ制御値との比較処理等を行って、補正後のＰＷＭ信号を生成する。

【0014】

図２は本実施形態の制御装置１０の動作を説明するフローチャートである。まず制御装置１０は、多相インバーター８０に流れる電流に基づくＰＷＭ制御値に基づいて、多相のうちの所定相の電流が検出可能か否かを判定する（ステップＳ１）。そして制御装置１０は、所定相の電流が検出可能である場合には、補正処理を行うことなく、ＰＷＭ信号を多相インバーター８０に出力する（ステップＳ２、Ｓ５）。一方、制御装置１０は、所定相の電流が検出不可である場合には、所定相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算し、演算された補正値に基づいてＰＷＭ信号を補正する（ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４）。そして制御装置１０は、補正値により補正されたＰＷＭ信号を多相インバーター８０に出力する（ステップＳ５）。

【0015】

このように本実施形態の制御方法は、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成ステップと、ＰＷＭ信号の補正値を演算する補正値演算ステップを含む。そして補正値演算ステップ（ステップＳ３、Ｓ４）において、所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行い、検出不可であると判定された場合に、所定相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算する。そしてＰＷＭ信号生成ステップ（ステップＳ５）において、補正値により補正されたＰＷＭ信号を多相インバーターに出力する。なお制御装置１０がマイクロコンピューター等により実現される場合には、ＰＷＭ信号生成ステップ及び補正値演算ステップはプログラムにより実行できる。

【0016】

このように本実施形態によれば、多相インバーター８０の所定相の電流が検出不可であると判定されると、当該所定相の電流が検出可能となるように、ＰＷＭ信号が補正され、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーター８０に出力されるようになる。これにより、所定相の電流が検出可能になるように補正されたＰＷＭ信号を、多相インバーター８０に出力して、多相インバーター８０により駆動対象１００を駆動できるようになる。従って、例えばｎ相のうちの２つ以上の相において電流が検出できない場合にも、検出不可であった所定相の電流が検出可能になることで、より正確な電流値の推定が可能になり、駆動対象１００の安定した駆動を継続することが可能になる。

【0017】

２．詳細な構成例
図３に本実施形態の制御装置１０の詳細な第１構成例を示す。図３では、制御装置１０はモーター制御部２０とＰＷＭ制御部３０を含む。また制御装置１０はサンプルホールド回路１１、１２、１３を更に含むことができる。そして図１で説明した補正値演算部４０、ＰＷＭ信号生成部５０はＰＷＭ制御部３０に設けられている。

【0018】

なお、以下では図１の駆動対象１００がモーター１１０であり、多相インバーター８０が３相のインバーターである場合について主に例にとり説明する。即ちｎ相におけるｎが３の場合を例にとり説明する。但し本実施形態はｎ＝３には限定されず、ｎ＝２又はｎ≧４である場合にも適用できる。また以下では、図１、図２で説明した所定相が中間相である場合を主に例にとり説明する。

【0019】

多相インバーター８０は、スイッチング素子８１、８２、８３、８４、８５、８６と、電流検出器８７、８８、８９を含む。スイッチング素子８１、８２、８３は、高電位側の電源であるＶＣＣ側のスイッチング素子であり、上側アーム素子とも呼ばれる。スイッチング素子８４、８５、８６は、低電位側の電源であるＧＮＤ側のスイッチング素子であり、下側アーム素子とも呼ばれる。グランドであるＧＮＤはＶＳＳとも呼ばれる。下側アーム素子であるスイッチング素子８４、８５、８６は、電流検出器８７、８８、８８側のスイッチング素子である。

【0020】

また図１の駆動対象１００に対応するモーター１１０は、Ｕ相のコイル、Ｖ相のコイル、Ｗ相のコイルを有する例えば３相のブラシレスモーターである。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻き線とも呼ばれる。そしてスイッチング素子８１、８４は、Ｕ相の電流を流すためのスイッチング素子である。またスイッチング素子８２、８５は、Ｖ相の電流を流すためのスイッチング素子であり、スイッチング素子８３、８６は、Ｗ相の電流を流すためのスイッチング素子である。また電流検出器８７、８８、８９は、シャント抵抗と呼ばれる電流検出用の抵抗素子を有し、各々、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流を検出する。具体的には電流検出器８７、８８、８９により、下側アーム素子であるＧＮＤ側のスイッチング素子８４、８５、８６がオンしたときのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流が検出される。例えば電流検出器８７、８８、８９は、電流検出用の抵抗素子に電流が流れることによる降下電圧を検出することで電流を検出する。なお電流検出器８７、８８、８９は、オペアンプと呼ばれる演算増幅器を含む構成であってもよい。このように電流検出器８７、８８、８９に演算増幅器を設けることで、微少な検出電流であっても検出可能になる。

【0021】

制御装置１０のサンプルホールド回路１１、１２、１３は、電流検出器８７、８８、８９により検出された電流値のサンプルホールドを行う。サンプルホールドされた電流値は不図示のＡ／Ｄ変換回路によりデジタル値に変換される。そしてモーター制御部２０は、不図示の外部の処理装置からの例えば速度の指令値と、位置センサーの出力値と、電流検出器８７、８８、８９により検出された電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗとに基づいて、電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを求めて、ＰＷＭ制御部３０に出力する。例えばモーター制御部２０は、速度の指令値による目標の速度と、位置センサーにより検出された実際の速度とに基づく速度のフィードバック制御を行って、電流指令値を求め、電流指令値と、電流検出器８７、８８、８９により検出された電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗとに基づく電流のフィードバック制御を行って、電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを求める。なお位置センサーはホール素子等により実現できる。

【0022】

ＰＷＭ制御部３０は、図１のＰＷＭ制御値に対応する電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに基づいて、ＰＷＭ信号を生成して、多相インバーター８０に出力する。具体的にはＰＷＭ制御部３０は、Ｕ相用のＰＷＭ制御信号を、Ｕ相の電流を流すスイッチング素子８１、８４に出力する。同様にＰＷＭ制御部３０は、Ｖ相用のＰＷＭ制御信号を、Ｖ相の電流を流すスイッチング素子８２、８５に出力し、Ｗ相用のＰＷＭ制御信号を、Ｗ相の電流を流すスイッチング素子８３、８６に出力する。

【0023】

そして本実施形態では、例えばＰＷＭ制御部３０が、図１で説明した補正値演算部４０とＰＷＭ信号生成部５０を含む。補正値演算部４０は、ＰＷＭ制御値である電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに基づいて、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相のうちの所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行い、所定相の電流が検出不可であると判定された場合に、所定相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算する。そしてＰＷＭ信号生成部５０は、補正値により補正されたＰＷＭ信号を多相インバーター８０に出力する。

【0024】

図４は図３の第１構成例の動作を説明するフローチャートである。まず制御装置１０は、３相の電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの大小比較を行う（ステップＳ１１）。そしてＵ相、Ｖ相、Ｗ相のうち、電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの値が大きい相から、最大相、中間相、最小相とする。例えばＶｕｃ＞Ｖｖｃ＞Ｖｗｃであれば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が、各々、最大相、中間相、最小相になる。Ｖｖｃ＞Ｖｗｃ＞Ｖｕｃであれば、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相が、各々、最大相、中間相、最小相になる。

【0025】

次に制御装置１０は、中間相の電圧指令値が、電流検出可能判定用のしきい値以下か否かを判定することで、中間相の電圧指令値が電流検出できる値か否かを判定する（ステップＳ１２）。即ち制御装置１０は、図３の電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃのうち、中間相と判断される相の電圧指令値が、電流検出可能判定用のしきい値以下か否かを判定する。そして制御装置１０は、中間相の電圧指令値が、電流検出可能判定用のしきい値以下であり、電流検出できる値である場合には、ＰＷＭ信号の補正は行わず、３相の電圧指令値とキャリア波を比較して、ＰＷＭ信号を生成する（ステップＳ１５）。一方、制御装置１０は、中間相の電圧指令値が、電流検出可能判定用のしきい値より大きく、電流検出できない値である場合には、中間相の電圧指令値から電流検出可能判定用のしきい値を減算し、減算結果をキャリア波に加算する（ステップＳ１３、Ｓ１４）。そして制御装置１０は、３相の電圧指令値と、減算結果が加算されたキャリア波とを比較して、ＰＷＭ信号を生成する（ステップＳ１５）。即ち、制御装置１０は、中間相の電圧指令値が、電流検出できない値である場合には、中間相の電流が検出できるようにＰＷＭ信号を補正する。

【0026】

図５に本実施形態の制御装置１０の詳細な第２構成例を示す。図５の第２構成例では、図３の第１構成例の制御装置１０に対して、電流値決定部１４が更に設けられている。電流値決定部１４は、サンプルホールド回路１１、１２、１３にサンプルホールドされた電流値に基づいて、電流検出ができなかった相の電流値を決定する。

【0027】

図６は図５の第２構成例の動作を説明するフローチャートである。図６のステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５は、図４のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５と同様であるため詳細な説明は省略する。制御装置１０は、図６のステップＳ２５で３相の電圧指令値とキャリア波を比較して、ＰＷＭ信号を生成し、中間相と最小相の電流を検出する（ステップＳ２６）。そして制御装置１０は、中間相と最小相の電流検出値から最大相の電流を推定する（ステップＳ２７）。即ち制御装置１０は、ｉｖ＋ｉｕ＋ｉｗ＝０というキルヒホッフの定理に基づく演算処理により、最大相の電流を推定する。この最大相の電流の推定処理は図５の電流値決定部１４が行う。

【0028】

図７～図１０は本実施形態の動作を説明する信号波形図である。図７において、キャリア波の値が電圧指令値よりも小さくなる期間は、図３、図５の電流検出器８７、８８、８９側のスイッチング素子８４、８５、８６のオフ期間であり、電流検出器８７、８８、８９による電流検出が不可となる期間である。一方、キャリア波の値が電圧指令値よりも大きくなる期間は、電流検出器８７、８８、８９側のスイッチング素子８４、８５、８６のオン期間であり、電流検出器８７、８８、８９による電流検出が可能となる期間である。なお以下では、電流検出器８７、８８、８９側のスイッチング素子８４、８５、８６を、適宜、検出器側のスイッチング素子８４、８５、８６と記載する。

【0029】

そして図８において、キャリア波の値が中間相の電圧指令値より大きくなる期間は、検出器側のスイッチング素子８４、８５、８６のうち、中間相の検出器側のスイッチング素子のオン期間である。例えばキャリア波の値が中間相の電圧指令値よりも大きくなる期間は、Ｕ相が中間相である場合には、Ｕ相の検出器側のスイッチング素子８４のオン期間であり、Ｖ相、Ｗ相が中間相である場合には、各々、Ｖ相、Ｗ相の検出器側のスイッチング素子８５、８６のオン期間である。そして図８では、中間相の検出器側のスイッチング素子のオン期間が、最低検出可能期間よりも短いため、中間相の電流検出が不可になる。スイッチング素子のオン期間が、最低検出可能期間よりも短いと、ノイズ等が原因で適正な電流値を検出できなくなるからである。ここで最低検出可能期間は、キャリア波の値が電流検出可能判定用のしきい値よりも大きくなる期間である。

【0030】

そこで本実施形態では図４のステップＳ１２、図６のステップＳ１２に示すように、中間相の電圧指令値が、電流検出可能判定用のしきい値以下か否かを判定する。そして中間相の電圧指令値がしきい値よりも大きい場合には、図８に示すように、中間相の検出器側のスイッチング素子のオン期間が、最低検出可能期間よりも短くなるため、中間相の電流検出が不可になる。例えばＵ相が中間相である場合には、Ｕ相の電流検出が不可になり、Ｖ相、Ｗ相が中間相である場合には、各々、Ｖ相、Ｗ相の電流検出が不可になる。

【0031】

このように中間相の電流検出が不可と判定されると、図４のステップＳ１３、図６のステップＳ２３に示すように、中間相の電圧指令値から電流検出可能判定用のしきい値を減算することで、図８のＢ１に示す補正値を求める。そして図４のステップＳ１４、図６のステップＳ２４に示すように、中間相の電圧指令値としきい値の減算結果である補正値を、キャリア波に加算する処理を行う。即ち図９のＣ１に示すようにキャリア波に補正値を加算することで、Ｃ２に示す補正後のキャリア波を求める。補正後のキャリア波において、キャリア波の値が中間相の電圧指令値よりも大きくなる図９のＣ３に示すオン期間は、補正前のキャリア波における図８のＢ２に示すオン期間よりも長くなるため、中間相の電流検出が可能になる。即ちオン期間が、電流検出可能期間以上の長さの期間になることで、所定相である中間相の電流検出が可能になる。

【0032】

例えば図１０では、補正値を加算することで求められた補正後のキャリア波と、最大相、中間相、最小相の電圧指令値との比較が行われる。ＰＷＭ信号生成部５０は、このようにキャリア波と各相の電圧指令値の比較を行うことで、各相のＰＷＭ信号を生成する。

【0033】

そして図１０では、補正値を加算した補正後のキャリア波の値が中間相の電圧指令値よりも大きくなる期間が、Ｄ１に示すように中間相の検出器側のスイッチング素子のオン期間になる。この図１０のＤ１に示すオン期間は、図８のＢ２に示すオン期間よりも長く、最低検出可能期間以上の長さになるため、電流検出器８７、８８、８９のうちの中間相の電流検出器により、中間相の電流を検出することが可能になる。また図１０のＤ２に示すように、最小相の検出器側のスイッチング素子のオン期間は十分に長いため、電流検出器８７、８８、８９のうちの最小相の電流検出器により、最小相の電流も検出できる。また図１０のＤ３に示すように、最大相の検出器側のスイッチング素子のオン期間が短く、最大相の電流を検出できなかったとしても、図５の電流値決定部１４が、キルヒホッフの定理にしたがって、最大相の電流の値を推定できる。例えば最小相、中間相、最大相が、各々、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相である場合には、ｉｗ＝－（ｉｕ＋ｉｖ）の式により、最大相であるＷ相の電流の値を推定できる。

【0034】

このように本実施形態によれば、３相のうちの２相の電流が検出不可である場合にも、検出不可である２相のうちの、所定相である中間相の電流が検出可能となるように、ＰＷＭ信号が補正される。例えば図９のＣ１に示すように、ＰＷＭ信号の生成用のキャリア波に補正値を加算する補正が行われ、補正後のＰＷＭ信号が多相インバーター８０に出力されて、多相インバーター８０によりモーター１１０が駆動されるようになる。このように補正されたＰＷＭ信号を用いることで、３相のうち中間相と最大相の電流が検出不可である場合にも、中間相の電流が検出可能になることで、最大相の電流も推定できるようになり、最小相、中間相、最大相の電流によるモーター１１０の適正な駆動を継続できるようになる。

【0035】

３．ＰＷＭ信号生成部
図１１～図１４に、ＰＷＭ信号生成部５０の第１構成例～第４構成例を示す。なお図１１～図１４の第１構成例～第４構成例では、ＰＷＭ制御部３０に電流非検出相判定部３２が設けられている。この電流非検出相判定部３２は、電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに基づいて、電流非検出相を判定する。例えば図１１、図１２では、電流非検出相判定部３２は、電流非検出相として、電圧指令値が最大となる相を判定する。即ち、電流非検出相判定部３２は、電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの比較判定を行い、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうち、電圧指令値が最も大きい相を、最大相として判定して、電流非検出相である最大相を選択するための選択信号ＳＥＬを出力する。

【0036】

図１１の第１構成例のＰＷＭ信号生成部５０は、キャリア波生成部５２と、キャリア波補正部５４と、ＰＷＭ信号出力部６０を含む。キャリア波生成部５２は、ＰＷＭ信号のキャリア波を生成する。例えばキャリア波生成部５２は図７～図１０に示すような三角波のキャリア波を生成する。例えばキャリア波生成部５２は、アップカウンターとダウンカウンターを含むことができる。そしてキャリア波生成部５２は、アップカウンターにより最小値からカウント値のアップカウントを行い、カウント値が最大値になると、ダウンカウンターによりカウント値のダウンカウントを行うという処理を繰り返すことで、キャリア波の値を生成する。

【0037】

キャリア波補正部５４は、補正値演算部４０からの補正値に基づいて、キャリア波生成部５２により生成されたキャリア波を補正する。具体的には補正値演算部４０は、所定相である中間相の電流が検出不可であると判定された場合に、中間相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算する。例えば図８に示すように、補正値演算部４０は、中間相の電圧指令値から電圧検出可能判定用のしきい値を減算した値を、補正値として求める。そして図９～図１１で説明したように、キャリア波補正部５４は、キャリア波生成部５２により生成されたキャリア波の値に補正値を加算する補正を行う。

【0038】

ＰＷＭ信号出力部６０は、キャリア波補正部５４により補正されたキャリア波と、電圧指令値とを比較することで、ＰＷＭ信号を出力する。例えばＰＷＭ信号出力部６０は、補正後のキャリア波の値であるデジタル値と、電圧指令値のデジタル値とを比較することで、ＰＷＭ信号を生成する。具体的にはＰＷＭ信号出力部６０は、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕｃと、キャリア波とを比較することで、Ｕ相のスイッチング素子をオンオフするＰＷＭ信号を出力する。またＰＷＭ信号出力部６０は、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖｃと、キャリア波とを比較することで、Ｖ相のスイッチング素子をオンオフするＰＷＭ信号を出力し、Ｗ相の電圧指令値Ｖｗｃと、キャリア波とを比較することで、Ｗ相のスイッチング素子をオンオフするＰＷＭ信号を出力する。例えば図１０において最小相、中間相、最大相が、各々、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相であったとする。この場合には、最小相の電圧指令値とキャリア波が比較されることで、最小相のスイッチング信号をオンオフするＰＷＭ信号が出力される。また中間相の電圧指令値とキャリア波が比較されることで、中間相のスイッチング信号をオンオフするＰＷＭ信号が出力される。また最大相の電圧指令値とキャリア波が比較されることで、最大相のスイッチング信号をオンオフするＰＷＭ信号が出力される。そして、このようなＰＷＭ信号によるＰＷＭ制御が行われて、中間相と最小相の電流が検出され、最大相の電流は、中間相と最小相の電流から推定される。

【0039】

このように図１１に示す第１構成例のＰＷＭ信号生成部５０では、キャリア波補正部５４が、補正値演算部４０からの補正値に基づいてキャリア波を補正し、ＰＷＭ信号出力部６０が、補正されたキャリア波と、電圧指令値とを比較することで、ＰＷＭ信号を出力する。このようにすれば、所定相の電流が検出不可であると判定されると、所定相の電流が検出可能となるように、補正値に基づきキャリア波が補正されることで、ＰＷＭ信号の補正が行われて、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーター８０に出力されるようになる。これにより多相のうちの２以上の相の電流が検出不可である場合にも、正確な電流値の推定を可能にして、多相インバーター８０による駆動を継続できるようになる。

【0040】

図１２の第２構成例のＰＷＭ信号生成部５０は、キャリア波生成部５２と、電圧指令値補正部５５と、ＰＷＭ信号出力部６０を含む。そしてキャリア波生成部５２は、ＰＷＭ信号のキャリア波を生成し、電圧指令値補正部５５は、補正値に基づいて電圧指令値を補正し、ＰＷＭ信号出力部６０は、キャリア波と、補正された電圧指令値とを比較することで、ＰＷＭ信号を出力する。

【0041】

具体的には補正値演算部４０は、中間相の電圧指令値が、中間相の電流を検出できる値か否かを判定する。そして補正値演算部４０は、中間相の電流検出が不可である場合には、中間相の電流検出を可能にする補正値を演算する。例えば、中間相の電圧指令値から電圧検出可能判定用のしきい値を減算した値が、補正値として求められる。そして電圧指令値補正部５５は、求められた補正値に基づいて電圧指令値を補正する。例えば電圧指令値補正部５５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃから補正値を減算する補正を行う。このように、電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃから補正値を減算することで、図１０のようにキャリア波に補正値を加算した場合と同様に、電流検出が不可であった中間相の電流検出を可能にする補正が実現される。そしてＰＷＭ信号出力部６０は、キャリア波生成部５２からのキャリア波と、電圧指令値補正部５５により補正された電圧指令値とを比較することで、ＰＷＭ信号を出力する。そして、このようなＰＷＭ信号によるＰＷＭ制御が行われて、電圧指令値の中間相と最小相の電流が検出され、最大相の電流については、中間相と最小相の電流から推定される。

【0042】

このように図１２に示す第２構成例のＰＷＭ信号生成部５０では、電圧指令値補正部５５が、補正値演算部４０からの補正値に基づいて電圧指令値を補正し、ＰＷＭ信号出力部６０が、補正されたキャリア波と、補正された電圧指令値とを比較することで、ＰＷＭ信号を出力する。このようにすれば、所定相の電流が検出不可であると判定されると、所定相の電流が検出可能となるように、補正値に基づき電圧指令値が補正されることで、ＰＷＭ信号の補正が行われて、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーター８０に出力されるようになる。これにより多相のうちの２以上の相の電流が検出不可である場合にも、正確な電流値の推定を可能にして、多相インバーター８０による駆動を継続できるようになる。

【0043】

図１３の第３構成例では、ＰＷＭ制御値は、多相インバーター８０におけるオン時間であり、ＰＷＭ信号生成部５０は、キャリア波生成部５２と、オン時間補正部５６と、ＰＷＭ信号出力部６０を含む。そしてキャリア波生成部５２は、ＰＷＭ信号のキャリア波を生成し、オン時間補正部５６は、補正値演算部４０からの補正値に基づいて、オン時間を補正し、ＰＷＭ信号出力部６０は、キャリア波と、補正されたオン時間とに基づいて、ＰＷＭ信号を出力する。オン時間は、例えば多相インバーター８０の検出器側のスイッチング素子のオン時間であり、例えばオン時間を設定するオン時間設定値である。

【0044】

具体的には、３相の検出器側のスイッチング素子のオン時間が長い相から順に、最大相、中間相、最小相とする。この場合に補正値演算部４０は、中間相のオン時間が電流検出できる時間か否かを判定し、中間相の電流検出が不可である場合には、中間相の電流検出を可能にする補正値を演算する。例えば中間相のオン時間と検出判定時間との差分が、補正値として求められる。そしてオン時間補正部５６は、オン時間に補正値を加算する補正を行う。例えば３相の検出器側のスイッチング素子のオン時間ＴＯｕ、ＴＯｖ、ＴＯｗに対して、補正値を加算する補正が行われる。そしてＰＷＭ信号出力部６０は、キャリア波生成部５２からのキャリア波と、補正されたオン時間に基づいて、ＰＷＭ信号を出力する。そして、このようなＰＷＭ信号によるＰＷＭ制御が行われて、オン時間が最大となる最大相の電流と、オン時間が最大と最小の中間となる中間相の電流が検出される。そしてオン時間が最小となる最小相の電流については、中間相と最大相の電流から推定される。即ちこの場合には、電流非検出相は最小相であり、電流非検出相として最小相を選択する選択信号ＳＥＬが、電流非検出相判定部３２から出力される。

【0045】

このようにすれば、所定相の電流が検出不可であると判定されると、所定相の電流が検出可能となるように、多相インバーター８０におけるオン時間が補正値に基づき補正されることで、ＰＷＭ信号の補正が行われて、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーター８０に出力されるようになる。これにより多相のうちの２以上の相の電流が検出不可である場合にも、正確な電流値の推定を可能にして、多相インバーター８０による駆動を継続できるようになる。

【0046】

図１４の第４構成例では、ＰＷＭ制御値は、ＰＷＭ信号のデューティー比であり、ＰＷＭ信号生成部５０は、キャリア波生成部５２と、デューティー比補正部５７と、ＰＷＭ信号出力部６０を含む。そしてキャリア波生成部５２は、ＰＷＭ信号のキャリア波を生成し、デューティー比補正部５７は、補正値演算部４０からの補正値に基づいて、デューティー比を補正し、ＰＷＭ信号出力部６０は、キャリア波と、補正されたデューティー比とに基づいて、ＰＷＭ信号を出力する。ここでのデューティー比は、例えば多相インバーター８０の検出器側のスイッチング素子のＰＷＭ信号のデューティー比であり、例えばＰＷＭ信号のデューティー比を設定するデューティー比設定値である。

【0047】

具体的には、３相の検出器側のスイッチング素子のＰＷＭ信号のデューティー比が長い相から順に、最大相、中間相、最小相とする。この場合に補正値演算部４０は、中間相のデューティー比が電流検出できるデューティー比か否かを判定し、中間相の電流検出が不可である場合には、中間相の電流検出を可能にする補正値を演算する。例えば中間相のデューティー比と検出判定デューティー比との差分が、補正値として求められる。そしてデューティー比補正部５７は、デューティー比に補正値を加算する補正を行う。例えば３相の検出器側のスイッチング素子のＰＷＭ信号のデューティー比ＤＴｕ、ＤＴｖ、ＤＴｗに対して、補正値を加算する補正が行われる。そしてＰＷＭ信号出力部６０は、キャリア波生成部５２からのキャリア波と、補正されたデューティー比に基づいて、ＰＷＭ信号を出力する。そして、このようなＰＷＭ信号によるＰＷＭ制御が行われて、デューティー比が最大となる最大相の電流と、デューティー比が最大と最小の中間となる中間相の電流が検出される。そしてデューティー比が最小となる最小相の電流については、中間相と最大相の電流から推定される。即ち、この場合には、電流非検出相は最小相であり、電流非検出相として最小相を選択する選択信号ＳＥＬが、電流非検出相判定部３２から出力される。

【0048】

このようにすれば、所定相の電流が検出不可であると判定されると、所定相の電流が検出可能となるように、ＰＷＭ信号のデューティー比が補正値に基づき補正されることで、ＰＷＭ信号の補正が行われて、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーター８０に出力されるようになる。これにより多相のうちの２以上の相の電流が検出不可である場合にも、正確な電流値の推定を可能にして、多相インバーター８０による駆動を継続できるようになる。

【0049】

また本実施形態では、多相インバーター８０は３相インバーターである。即ち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のインバーターである。そして所定相は、ＰＷＭ制御値が最大値である最大相と、ＰＷＭ制御値が最小値である最小相との間の中間相である。即ち、中間相は、ＰＷＭ制御値が最大値と最小値の間の中間値となる相である。ＰＷＭ制御値は、電圧指令値、オン時間又はデューティー比等である。このようにすれば、所定相である中間相の電流検出が不可である場合に、中間相の電流検出を可能にする補正値が求められ、求められた補正値により補正されたＰＷＭ信号を多相インバーター８０に出力できるようになる。従って、３相のうちの例えば最大相と中間相の電流検出が不可である場合には、中間相の電流検出が可能になることで、中間相の電流と最小相の電流から、最大相の電流を推定して、ＰＷＭ制御を行えるようになる。また３相のうちの例えば最小相と中間相の電流検出が不可である場合には、中間相の電流検出が可能になることで、中間相の電流と最大相の電流から、最小相の電流を推定して、ＰＷＭ制御を行えるようになる。

【0050】

４．補正値演算部、電流値決定部、モーター制御部
図１５に補正値演算部４０の構成例を示す。補正値演算部４０は、中間相選択部４２と、中間相検出可能判定部４４と、減算器４６と、セレクター４８を含む。

【0051】

中間相選択部４２は、電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの中から中間相の電圧指令値を選択して、中間相検出可能判定部４４及び減算器４６に出力する。具体的には中間相選択部４２は、３相の電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを比較し、これらの電圧指令値を大きい順に最大相、中間相、最小相とした場合に、中間相の電圧指令値を選択して出力する。

【0052】

中間相検出可能判定部４４は、中間相の電圧指令値と電流検出可能判定用のしきい値とに基づいて、中間相の電流が検出可能か否かを判定し、判定信号をセレクター４８に出力する。例えば中間相検出可能判定部４４は、中間相の電圧指令値がしきい値以下である場合には、中間相の電流が検出可能であると判定して、第１電圧レベルの判定信号を出力する。一方、中間相検出可能判定部４４は、中間相の電圧指令値がしきい値よりも大きい場合には、中間相の電流が検出不可であると判定して、第２電圧レベルの判定信号を出力する。第１電圧レベル、第２電圧レベルの一方はハイレベルであり、他方はローレベルである。

【0053】

減算器４６は、中間相の電圧指令値から電流検出可能判定用のしきい値を減算し、これらの値の差分である減算結果をセレクター４８に出力する。セレクター４８は、中間相の電流が検出可能であり、中間相検出可能判定部４４からの判定信号が第１電圧レベルである場合には、端子ＴＡ側を選択し、補正値として０を出力する。一方、セレクター４８は、中間相の電流が検出不可であり、中間相検出可能判定部４４からの判定信号が第２電圧レベルである場合には、端子ＴＢ側を選択し、中間相の電圧指令値と電流検出可能判定用のしきい値の差分を、補正値として出力する。このような構成、動作の補正値演算部４０により、図４のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、図６のステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３の処理が実行される。

【0054】

図１６に図５の電流値決定部１４の構成例を示す。電流値決定部１４は、電流推定部１５と電流選択部１６を含む。電流推定部１５は、図１１～図１４の電流非検出相判定部３２からの選択信号ＳＥＬが入力され、３相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうち、電流が非検出と判定された相の電流を推定する。例えば選択信号ＳＥＬにより、電流ｉｗが例えば最大相の電流であり、非検出であることが選択された場合には、電流推定部１５は、ｉｗ＝－（ｉｕ＋ｉｖ）の演算式により、電流ｉｗの値を推定する。そして電流選択部１６は、電流ｉｕ、ｉｖと、電流推定部１５により推定された電流ｉｗと、を選択して出力する。

【0055】

図１７にモーター制御部２０の構成例を示す。モーター制御部２０は、指令速度演算部２１と、位置＆速度推定部２２と、速度ＰＩ制御部２３と、電流ＰＩ制御部２４と、座標変換部２５、２６と、変調部２７を含む。

【0056】

指令速度演算部２１は、速度の指令値のディーティ比から指令電気角速度ωｅ^＊を計算する。なおＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）などのシリアル通信により直接にωｅ^＊を速度ＰＩ制御部２３に入力するようにしてもよい。位置＆速度推定部２２は、位置センサーの出力値に基づいて実電気角速度ωｅを計算して推定する。速度ＰＩ制御部２３は、指令電気角速度ωｅ^＊と実電気角速度ωｅに基づいて速度ＰＩ制御を行い、ｑ軸電流指令値ｉｑ^＊ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を計算する。なおｄ軸電流指令値ｉｄ^＊については、トルクに影響を与えないｄ軸電流をｉｄ^＊＝０として制御してもよい。以上に説明した指令速度演算部２１、位置＆速度推定部２２、速度ＰＩ制御部２３の処理により速度フィードバックの制御が実現される。

【0057】

また位置＆速度推定部２２は、ホール素子等により実現される位置センサーの出力値に基づいて、電気角θｅを計算して推定する。なお位置センサーとしてエンコーダーやレゾルバを用いる場合には、出力値をデコードして用いればよい。座標変換部２５は、三相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを回転座標系のｉｄ、ｉｑにＤＱ変換する。電流ＰＩ制御部は、電流ＰＩ制御により電圧指令値Ｖｄ^＊、Ｖｑ^＊を計算する。座標変換部２６は、回転座標系を逆ＤＱ変換して、三相の電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊を求める。三相変調を行う場合には、逆ＤＱ変換された三相の正弦波を変調部２７にて変調する。Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊は電圧指令値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに対応する。なおＳＶＰＷＭ（空間ベクトル変調）による制御を行ってもよい。以上に説明した位置＆速度推定部２２、電流ＰＩ制御部２４、座標変換部２５、２６、変調部２７の処理により電流フィードバックの制御が実現される。なお位置フィードバック制御の場合には、速度の指令値ではなく位置の指令値がモーター制御部２０に入力されることになる。また位置センサーを用いないセンサーレス制御の場合には、モーター電流からθｅを推定すればよい。

【0058】

５．詳細な動作
次に図１８～図２２を用いて本実施形態の詳細な動作について説明する。図１８の信号波形図に示すように本実施形態の制御装置１０では、速度の指令値が大きく変化する過渡状態において、変化後の速度指令値の指令速度を目標速度として、モーター１１０の回転の実速度が徐々に目標速度に近づいて行く。この場合に本実施形態では図８、図９で説明したように、中間相の電圧指令値が、電流検出可能判定用のしきい値よりも大きくなる期間において、ＰＷＭ信号の補正が行われる。図１９は、図１８において中間相の電圧指令値がしきい値よりも大きくなるＡ１の期間を拡大して示した信号波形図である。

【0059】

図１９に示すように、中間相の電圧指令値がしきい値よりも大きくなるＡ１に示す期間において、中間相の電圧指令値としきい値の差分である補正値が演算される。そしてこのように演算された補正値が、ＰＷＭ信号のキャリア波に加算され、ＰＷＭ信号の補正が行われる。即ちＡ１に示す期間において、キャリア波に補正値が加算される補正が行われ、補正後のキャリア波と各相の電圧指令値との比較により、各相の補正後のＰＷＭ信号が生成される。なお図１９においてキャリア波の信号と共に示される信号は、最大相、中間相、最小相の電圧指令値の信号である。

【0060】

このように本実施形態のＰＷＭ信号の補正は、速度の指令値が大きく変化する過渡状態において行われる。或いは本実施形態のＰＷＭ信号の補正は、モーター１１０の高速回転の際や、高負荷トルクがかかった場合にも行われる。例えば負荷がかかると実速度が大きく変化するため、実速度と指令速度との差が大きく変化するからである。

【0061】

例えば図２０に、速度の指令値が大きく変化する過渡状態から、速度が一定となる定常状態に移行したときのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のモーター電流を示す。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモーター電流は、過渡状態である図２０の前半期間においては大きく変化するが、定常状態である後半期間においては、中心付近の電流に収束して行く。図２０に示すように、本実施形態によりＰＷＭ信号の補正を行った場合にも、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモーター電流の関係は維持される。即ちモーター１１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻き線である多相のコイルの合成磁界の方向が変化しないように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモーター電流が制御される。

【0062】

ＰＷＭ制御では、ＶＣＣの電源側のスイッチング素子８１、８２、８３のＰＷＭ信号のデューティー比が高いほど、モーター１１０に印加される電源電圧をより長く利用できる。一般的に、正弦波を３相変調すると、電源電圧の利用率が約１．１５倍になると言われている。なお変調は３相変調には限定されず、空間ベクトル変調であってもよい。そして図２１において、正弦波での１００パーセントの制御範囲では、Ｅ１に示すように、３相変調等の変調後においては、上側の範囲において、ＶＣＣの電源電圧を利用する余裕がある。またＥ２に示すように、変調後においては、下側の範囲においても、ＧＮＤを利用する余裕がある。そして図２２に示すように、利用率を約１．１５倍にして、正弦波では１００パーセントを超えた制御範囲であっても、変調後は制御範囲に収まるようになる。従って、変調後の方が、電源電圧の利用率が高くなる。即ち、モーター１１０に、電流をより流すことができ、トルクや速度の性能を向上できる。

【0063】

しかしながら、図２２のＦ１に示す範囲では、電圧指令値がしきい値よりも大きく、最低検出可能期間が短い。従って、３相の電流を検出した場合に、変調により電源電圧の利用率を上げても、正確な電流値を検出できないケースが増えてしまう。

【0064】

この点、図２２のＦ２、Ｆ３、Ｆ４では、中間相の電圧指令値が、過渡状態等において電流検出可能判定用のしきい値よりも大きくなるため、本実施形態では、キャリア波に補正値を加算するなどの補正を行って、３相のうちの２相の電流を必ず検出できるようにする。このようにすれば、変調により電源電圧の利用率を上げながら、過渡状態等においてもより正確な電流値の推定を可能にして、モーター１１０の安定した駆動を継続できるようになる。

【0065】

６．変形例
次に本実施形態の種々の変形例について説明する。本実施形態では多相が３相である場合について例にとり説明したが、多相はｎ相であってもよい。ｎは２以上の整数である。この場合には、本実施形態の第１変形例の制御装置１０は、ｎ相の電圧指令値の大小比較を行う。ここで、値の大きい相から、最大相、第２相、第３相、…、第ｎ－１相、最小相とする。そして制御装置１０は、第２相の電圧指令値が電流検出できる値かを判定し、検出不能な値の場合、第２相の電流が検出できるように補正する。例えば第２相の電圧指令値と判定用のしきい値との差分を、キャリア波に加算する補正を行う。そして制御装置１０は、ｎ相の電圧指令値と補正したキャリア波の比較から、ＰＷＭ信号を生成して、ｎ相の電圧指令値の最大相以外の相の電流を検出する。この場合にｎ相の電圧指令値の最大相の電流値は、最大相以外の電流検出値から推定する。

【0066】

また本実施形態の第２変形例では、３相の電流検出器８７、８８、８９のうちの１つの相の電流検出器が故障した場合に、他の２つの相の電流を検出できるようにして、故障した相の電流を推定してもよい。この場合には、制御装置１０は、故障した相以外の電圧指令値の大小比較を行い、値の大きい相から最大相、最小相とする。そして制御装置１０は、最大相の電圧指令値が電流検出できる値かを判定し、検出不能な値の場合、最大相の電流が検出できるように補正する。具体的には制御装置１０は、最大相の電圧指令値と判定用のしきい値との差分を、３相の電圧指令値から減算したり、或いは、最大相の電圧指令値と判定用のしきい値との差分を、キャリア波に加算する。そして制御装置１０は、３相の電圧指令値とキャリア波の比較から、ＰＷＭ信号を生成して、電流検出器が、故障した相以外の相の電流を検出する。そして電流検出器が故障した相の電流値については、故障していない相の電流検出値から推定する。

【0067】

また本実施形態の第３変形例では、２つの相の電流検出器のみが多相インバーター８０に設けられている場合に、これらの２つ相の電流検出器において電流を必ず検出できるようにして、電流検出器が設けられていない相の電流を推定してもよい。この場合には制御装置１０は、電流検出器が設けられている相の電圧指令値の大小比較を行い、値の大きい相から最大相、最小相とする。そして制御装置１０は、最大相の電圧指令値が電流検出できる値か否かを判定し、検出不能な値の場合、最大相の電流が検出できるように補正する。具体的には制御装置１０は、最大相の電圧指令値と判定用のしきい値との差分を、３相の電圧指令値から減算したり、或いは、最大相の電圧指令値と判定用のしきい値との差分を、キャリア波に加算する補正を行う。そして制御装置１０は、３相の電圧指令値とキャリア波の比較によりＰＷＭ信号を生成して、電流検出器が設けられている相の電流を検出する。電流検出器が設けられていない相の電流値は、電流検出器が設けられている相の電流検出値から推定する。

【0068】

このように本実施形態の所定相は、多相インバーター８０の第１相についての電流検出ができない場合における、第１相以外の相であってもよい。具体的には、所定相は、第１相以外の相のうち、ＰＷＭ制御値が最大値である最大相又はＰＷＭ制御値が最小値である最小相である。例えばＰＷＭ制御値が電圧指令値である場合には、所定相は、第１相以外の相のうちの最大相であり、ＰＷＭ制御値がオン時間やデューティー比である場合には、所定相は、第１相以外の相のうちの最小相である。

【0069】

例えば上述の第２変形例では、多相インバーター８０の第１相は、電流検出器が故障した相である。そして所定相は、電流検出器が故障した相以外の相であり、電流検出器が故障していない相である。具体的には所定相は、電流検出器が故障した相以外の相のうち、電圧指令値が最大となる最大相である。また上述の第３変形例では、多相インバーター８０の第１相は、電流検出器が設けられていない相である。そして所定相は、電流検出器が設けられていない相以外の相であり、電圧検出器が設けられている相である。具体的には所定相は、電流検出器が設けられていない相以外の相のうち、電圧指令値が最大となる最大相である。このようにすれば、第１相についての電流検出ができない場合にも、第１相以外の相である所定相の電流が検出可能になるような補正が行われるようになるため、ＰＷＭ信号による適正な駆動を実現することが可能になる。

【0070】

以上に説明したように本実施形態の制御装置は、多相インバーターに流れる電流に基づくＰＷＭ制御値が入力され、ＰＷＭ制御値に基づいて多相インバーターの各相のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、ＰＷＭ信号の補正値を演算して、補正値をＰＷＭ信号生成部に出力する補正値演算部を含む。そして補正値演算部は、ＰＷＭ制御値に基づいて、多相のうち所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行い、所定相の電流が検出不可であると判定された場合に、所定相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算する。またＰＷＭ信号生成部は、補正値により補正されたＰＷＭ信号を多相インバーターに出力する。

【0071】

本実施形態によれば、所定相の電流が検出不可であると判定されると、当該所定相の電流が検出可能となるように、ＰＷＭ信号が補正され、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーターに出力されるようになる。これにより、所定相の電流が検出可能になるように補正されたＰＷＭ信号を、多相インバーターに出力して、多相インバーターにより駆動対象を駆動できるようになり、駆動対象の安定した駆動を継続することなどが可能になる。

【0072】

また本実施形態では、ＰＷＭ制御値は、電圧指令値であってもよい。そしてＰＷＭ信号生成部は、ＰＷＭ信号のキャリア波を生成するキャリア波生成部と、補正値に基づいてキャリア波を補正するキャリア波補正部と、補正されたキャリア波と、電圧指令値とを比較することで、ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部を含んでもよい。

【0073】

このようにすれば、所定相の電流が検出不可であると判定されると、所定相の電流が検出可能となるように、補正値に基づきキャリア波が補正されることで、ＰＷＭ信号の補正が行われて、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーターに出力されるようになる。

【0074】

また本実施形態では、ＰＷＭ制御値は、電圧指令値であってもよい。そしてＰＷＭ信号生成部は、ＰＷＭ信号のキャリア波を生成するキャリア波生成部と、補正値に基づいて電圧指令値を補正する電圧指令値補正部と、キャリア波と、補正された電圧指令値とを比較することで、ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部を含んでもよい。

【0075】

このようにすれば、所定相の電流が検出不可であると判定されると、所定相の電流が検出可能となるように、補正値に基づき電圧指令値が補正されることで、ＰＷＭ信号の補正が行われて、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーターに出力されるようになる。

【0076】

また本実施形態では、ＰＷＭ制御値は、多相インバーターにおけるオン時間であってもよい。そしてＰＷＭ信号生成部は、ＰＷＭ信号のキャリア波を生成するキャリア波生成部と、補正値に基づいて、オン時間を補正するオン時間補正部と、キャリア波と、補正されたオン時間とに基づいて、ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部を含んでもよい。

【0077】

このようにすれば、所定相の電流が検出不可であると判定されると、所定相の電流が検出可能となるように、多相インバーターにおけるオン時間が補正値に基づき補正されることで、ＰＷＭ信号の補正が行われて、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーターに出力されるようになる。

【0078】

また本実施形態では、ＰＷＭ制御値は、ＰＷＭ信号のデューティー比であってもよい。そしてＰＷＭ信号生成部は、ＰＷＭ信号のキャリア波を生成するキャリア波生成部と、補正値に基づいて、デューティー比を補正するデューティー比補正部と、キャリア波と、補正されたデューティー比とに基づいて、ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部を含んでよい。

【0079】

このようにすれば、所定相の電流が検出不可であると判定されると、所定相の電流が検出可能となるように、ＰＷＭ信号のデューティー比が補正値に基づき補正されることで、ＰＷＭ信号の補正が行われて、補正されたＰＷＭ信号が多相インバーターに出力されるようになる。

【0080】

また本実施形態では、多相インバーターは、３相インバーターであり、所定相は、ＰＷＭ制御値が最大値である最大相と、ＰＷＭ制御値が最小値である最小相との間の中間相であってもよい。

【0081】

このようにすれば、所定相である中間相の電流検出が不可である場合に、中間相の電流検出を可能にする補正値が求められ、求められた補正値により補正されたＰＷＭ信号を多相インバーターに出力できるようになる。

【0082】

また本実施形態では、所定相は、多相インバーターの第１相についての電流検出ができない場合における、第１相以外の相であってもよい。

【0083】

このようにすれば、第１相についての電流検出ができない場合にも、第１相以外の相である所定相の電流が検出可能になるような補正が行われるようになるため、ＰＷＭ信号による適正な駆動を実現することが可能になる。

【0084】

また本実施形態の制御方法は、多相インバーターに流れる電流に基づくＰＷＭ制御値に基づいて、多相インバーターの各相のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成ステップと、ＰＷＭ信号の補正値を演算する補正値演算ステップと、含む。そして補正値演算ステップにおいて、ＰＷＭ制御値に基づいて、多相のうち所定相の電流が検出可能であるか否かの判定を行い、所定相の電流が検出不可であると判定された場合に、所定相の電流が検出可能となるようにＰＷＭ信号を補正するための補正値を演算する。またＰＷＭ信号生成ステップにおいて、補正値により補正されたＰＷＭ信号を多相インバーターに出力する。

【0085】

このようにすれば、所定相の電流が検出可能になるように補正されたＰＷＭ信号を、多相インバーターに出力して、多相インバーターにより駆動対象を駆動できるようになり、駆動対象の安定した駆動を継続することなどが可能になる。

【0086】

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。また制御装置、補正値演算部、ＰＷＭ信号生成部の構成・動作等も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

【符号の説明】

【0087】

１０…制御装置、１１、１２、１３…サンプルホールド回路、１４…電流値決定部、１５…電流推定部、１６…電流選択部、２０…モーター制御部、２１…指令速度演算部、２２…速度推定部、２３…速度ＰＩ制御部、２４…電流ＰＩ制御部、２５、２６…座標変換部、２７…変調部、３０…ＰＷＭ制御部、３２…電流非検出相判定部、４０…補正値演算部、４２…中間相選択部、４４…中間相検出可能判定部、４６…減算器、４８…セレクター、５０…ＰＷＭ信号生成部、５２…キャリア波生成部、５４…キャリア波補正部、５５…電圧指令値補正部、５６…オン時間補正部、５７…デューティー比補正部、６０…ＰＷＭ信号出力部、８０…多相インバーター、８１、８２、８３、８４、８５、８６…スイッチング素子、８７、８８、８９…電流検出器、１００…駆動対象、１１０…モーター、ＤＴｕ、ＤＴｖ、ＤＴｗ…デューティー比、ＳＥＬ…選択信号、ＴＯｕ、ＴＯｖ、ＴＯｗ…オン時間、Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃ…電圧指令値、ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ…電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】