特開 2024-122718 制御装置

(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】P2024122718

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/24 20160101AFI20240902BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

H02P21/24

H02P27/06 ZHV

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030412

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】朝比奈 和希

(72)【発明者】

【氏名】井手 徹

(72)【発明者】

【氏名】上辻 清

(72)【発明者】

【氏名】道木 慎二

(72)【発明者】

【氏名】▲ハオ▼ 蓉佼

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505FF01

5H505GG02

5H505GG04

5H505HA06

5H505HA10

5H505JJ03

5H505JJ04

5H505JJ17

5H505JJ22

5H505JJ23

5H505JJ26

5H505LL16

5H505LL22

(57)【要約】

【課題】モータの制御装置の再起動時において、モータの推定角速度の収束の遅れを抑制する。
【解決手段】モータＭの角速度を推定する推定部８と、Ｕ相電流値、Ｖ相電流値、及びＷ相電流値をγ軸電流値及びδ軸電流値に変換する電流値変換部７と、γ軸電流指令値及びδ軸電流指令値を出力するγ－δ電流指令値出力部１１と、γ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値を算出するγ－δ電圧指令値算出部と、γ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値をＵ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値、及びＷ相電圧指令値に変換する電圧指令値変換部とを備えて制御装置１を構成し、推定部８は、モータＭの駆動中、第１フィルタにより高調波が減衰された推定拡張誘起電圧を用いて角速度を推定し、モータＭの再起動要求を受けたとき、第１フィルタより時定数が小さい第２フィルタにより高調波が減衰された推定拡張誘起電圧を用いて角速度を推定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを駆動させるインバータを制御するＵ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値、及びＷ相電圧指令値を生成する制御装置であって、
前記モータにおいて生じる拡張誘起電圧の推定値である推定拡張誘起電圧を推定し、前記推定拡張誘起電圧に基づいて前記モータの角速度を推定する推定部と、
前記モータのＵ相に流れるＵ相電流値、Ｖ相に流れるＶ相電流値、及びＷ相に流れるＷ相電流値を、γ軸電流値及びδ軸電流値に変換する電流値変換部と、
γ軸電流指令値及びδ軸電流指令値を出力するγ－δ電流指令値出力部と、
前記γ軸電流値と前記γ軸電流指令値に基づいてγ軸電圧指令値を算出するとともに前記δ軸電流値と前記δ軸電流指令値に基づいてδ軸電圧指令値を算出するγ－δ電圧指令値算出部と、
前記γ軸電圧指令値及び前記δ軸電圧指令値を前記Ｕ相電圧指令値、前記Ｖ相電圧指令値、及び前記Ｗ相電圧指令値に変換する電圧指令値変換部と、
を備え、
前記推定部は、
前記モータの駆動中、第１フィルタにより高調波が減衰された推定拡張誘起電圧を用いて前記角速度を推定し、
前記モータの再起動要求を受けたとき、前記第１フィルタより時定数が小さい第２フィルタにより高調波が減衰された推定拡張誘起電圧を用いて前記角速度を推定する
制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記第１フィルタは、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧の高調波を減衰し、
前記第２フィルタは、三相の推定拡張誘起電圧の高調波を減衰する
制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記第１フィルタ及び第２フィルタは、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧の高調波を減衰する
制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータの制御装置として、モータの再起動時に、ＵＶＷ相拡張誘起電圧の推定値に基づいて推定されるモータの推定角速度によりモータの回転子の位置を推定し、その位置を用いてγδ軸電圧指令値からＵＶＷ相電圧指令値に変換するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

【0003】

ところで、モータの再起動時では、拡張誘起電圧に含まれる高調波が増大するおそれがある。

【0004】

そのため、モータの再起動時において、拡張誘起電圧に含まれる高調波をフィルタにより減衰することが考えられる。

【0005】

しかしながら、フィルタの時定数による推定角速度の収束の遅れによって、回転子の位置の推定精度が低下するおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５－０７０７０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の一側面に係る目的は、モータの制御装置の再起動時において、モータの推定角速度の収束の遅れを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る一つの形態である制御装置は、モータを駆動させるインバータを制御するＵ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値、及びＷ相電圧指令値を生成する制御装置であって、前記モータにおいて生じる拡張誘起電圧の推定値である推定拡張誘起電圧を推定し、前記推定拡張誘起電圧に基づいて前記モータの角速度を推定する推定部と、前記モータのＵ相に流れるＵ相電流値、Ｖ相に流れるＶ相電流値、及びＷ相に流れるＷ相電流値を、γ軸電流値及びδ軸電流値に変換する電流値変換部と、γ軸電流指令値及びδ軸電流指令値を出力するγ－δ電流指令値出力部と、前記γ軸電流値と前記γ軸電流指令値に基づいてγ軸電圧指令値を算出するとともに前記δ軸電流値と前記δ軸電流指令値に基づいてδ軸電圧指令値を算出するγ－δ電圧指令値算出部と、前記γ軸電圧指令値及び前記δ軸電圧指令値を前記Ｕ相電圧指令値、前記Ｖ相電圧指令値、及び前記Ｗ相電圧指令値に変換する電圧指令値変換部とを備える。

【0009】

前記推定部は、前記モータの駆動中、第１フィルタにより高調波が減衰された推定拡張誘起電圧を用いて前記角速度を推定し、前記モータの再起動要求を受けたとき、前記第１フィルタより時定数が小さい第２フィルタにより高調波が減衰された推定拡張誘起電圧を用いて前記角速度を推定する。

【0010】

これにより、モータの再起動時において、モータの推定角速度の収束の遅れを抑制することができるため、モータの回転子の位置の推定精度低下を抑えて電圧指令値を算出することができる。そのため、モータに過電流が流れることでモータを再起動することができなくなることを抑制することができる。

【0011】

また、前記第１フィルタは、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧の高調波を減衰し、前記第２フィルタは、三相の推定拡張誘起電圧の高調波を減衰するように構成してもよい。

【0012】

また、前記第１フィルタ及び第２フィルタは、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧の高調波を減衰するように構成してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、モータの制御装置の再起動時において、モータの推定角速度の収束の遅れを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態における制御システムを示す図である。

【図2】第１実施形態における推定部に対応するブロック線図である。

【図3】第２実施形態における制御システムを示す図である。

【図4】第２実施形態における推定部に対応するブロック線図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

【0016】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における制御システムを示す図である。

【0017】

図１に示す制御システム１は、例えば、電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車などの車両に搭載されるモータＭと、モータＭを駆動するインバータ２と、インバータ２に駆動信号を出力する制御装置３を備える。なお、モータＭは、例えば、表面磁石型同期モータまたは埋め込み磁石型同期モータとする。

【0018】

インバータ２は、電源Ｐから供給される電力によりモータＭを駆動させるものであって、コンデンサＣと、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６（例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor））と、電流センサＳｅ１～Ｓｅ３とを備える。すなわち、コンデンサＣの一方端子が電源Ｐの正極端子及びスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５の各コレクタ端子に接続され、コンデンサＣの他方端子が電源Ｐの負極端子及びスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６の各エミッタ端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ２のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｅ１を介してモータＭのＵ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ４のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｅ２を介してモータＭのＶ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ５のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ６のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｅ３を介してモータＭのＷ相の入力端子に接続されている。

【0019】

コンデンサＣは、電源Ｐから出力されインバータ２へ入力される電圧を平滑する。

【0020】

スイッチング素子ＳＷ１は、制御装置３から出力される駆動信号Ｓ１に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ２は、制御装置３から出力される駆動信号Ｓ２に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ３は、制御装置３から出力される駆動信号Ｓ３に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ４は、制御装置３から出力される駆動信号Ｓ４に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ５は、制御装置３から出力される駆動信号Ｓ５に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ６は、制御装置３から出力される駆動信号Ｓ６に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がそれぞれオンまたはオフすることで、電源Ｐから出力される直流電圧が、互いに位相が１２０度ずつ異なる３つの交流電圧に変換され、それら交流電圧がモータＭのＵ相、Ｖ相、及びＷ相の入力端子に印加されモータＭの回転子が回転する。

【0021】

電流センサＳｅ１は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、モータＭのＵ相に流れるＵ相電流値Ｉ_ｕを検出して制御装置３に出力する。また、電流センサＳｅ２は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、モータＭのＶ相に流れるＶ相電流値Ｉ_ｖを検出して制御装置３に出力する。また、電流センサＳｅ３は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、モータＭのＷ相に流れるＷ相電流値Ｉ_ｗを検出して制御装置３に出力する。なお、本実施形態では、電流センサＳｅ１～Ｓｅ３を３つ備えているが、３つではなく、３つのうちのいずれか２つを備えている構成でもよい。

【0022】

制御装置３は、記憶部４と、ドライブ回路５と、演算部６とを備える。制御装置３は、インバータ２を制御することによって、モータＭを駆動させる。

【0023】

記憶部４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。

【0024】

ドライブ回路５は、ＩＣ（Integrated Circuit）などにより構成され、搬送波（三角波、ノコギリ波、または逆ノコギリ波など）の電圧値と、演算部６から出力されるＵ相電圧指令値Ｖ_ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖ_ｗ＊とを比較し、その比較結果に応じた駆動信号Ｓ１～Ｓ６をスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のそれぞれのゲート端子に出力する。

【0025】

例えば、ドライブ回路５は、Ｕ相電圧指令値Ｖ_ｕ＊が搬送波の電圧値以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともに、ローレベルの駆動信号Ｓ２を出力し、Ｕ相電圧指令値Ｖ_ｕ＊が搬送波の電圧値より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号Ｓ２を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ＊が搬送波の電圧値以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともに、ローレベルの駆動信号Ｓ４を出力し、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ＊が搬送波の電圧値より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号Ｓ４を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗ＊が搬送波の電圧値以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともに、ローレベルの駆動信号Ｓ６を出力し、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗ＊が搬送波の電圧値より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号Ｓ６を出力する。

【0026】

演算部６は、マイクロコンピュータなどにより構成され、電流値変換部７と、推定部８と、減算部９と、トルク指令値算出部１０と、γ－δ電流指令値出力部１１と、減算部１２と、減算部１３と、電圧指令値算出部１４と、電圧指令値変換部１５とを備える。例えば、マイクロコンピュータが記憶部４に記憶されているプログラムを実行することにより、電流値変換部７、推定部８、減算部９、トルク指令値算出部１０、γ－δ電流指令値出力部１１、減算部１２、減算部１３、電圧指令値算出部１４、及び電圧指令値変換部１５が構成される。

【0027】

電流値変換部７は、推定部８から出力される回転子の推定位置（電気角）θ＾を用いて、Ｕ相電流値Ｉ_ｕ、Ｖ相電流値Ｉ_ｖ、及びＷ相電流値Ｉ_ｗをγ軸電流値Ｉ_γ及びδ軸電流値Ｉ_δに変換する。電流値変換部７は、Ｕ相電流値Ｉ_ｕ、Ｖ相電流値Ｉ_ｖ、Ｗ相電流値Ｉ_ｗのうち、二相の電流値を入力し、残りの一相の電流値を、入力した二相の電流値から算出する機能を有していてもよい。

【0028】

なお、γ－δ座標系は、推定回転座標系であり、ｄ－ｑ座標系のｄ軸に相当する軸をγ軸とし、ｑ軸に相当する軸をδ軸とした座標系である。ｄ－ｑ座標系は、モータＭの磁石のＮ極方向をｄ軸とし、ｄ軸に直交する方向をｑ軸とした回転座標系である。また、推定位置θ＾は、モータＭの回転子の位置θの推定値である。

【0029】

例えば、電流値変換部７は、下記式１に示す変換行列Ｃ１を用いて、Ｕ相電流値Ｉ_ｕ、Ｖ相電流値Ｉ_ｖ、Ｗ相電流値Ｉ_ｗを、γ軸電流値Ｉ_γ及びδ軸電流値Ｉ_δに変換する。

【0030】

【数1】

【0031】

減算部９は、推定部８により出力される推定角速度ω＾と外部から入力される角速度指令値ω＊との角速度差Δωを算出する。

【0032】

トルク指令値算出部１０は、減算部９から出力される角速度差Δωを用いて、トルク指令値Ｔ＊を算出する。例えば、トルク指令値算出部１０は、記憶部４に記憶されている、モータＭの角速度とモータＭのトルクとが互いに対応付けられている情報（不図示）を参照して、角速度差Δωに相当する角速度に対応するトルクを、トルク指令値Ｔ＊として求める。

【0033】

γ－δ電流指令値出力部１１は、トルク指令値Ｔ＊を用いて、γ軸電流指令値Ｉ_γ＊及びδ軸電流指令値Ｉ_δ＊を出力する。例えば、γ－δ電流指令値出力部１１は、記憶部４に記憶されている、モータＭのトルクとγ軸電流指令値Ｉ_γ＊及びδ軸電流指令値Ｉ_δ＊とが互いに対応付けられている情報（不図示）を参照して、トルク指令値Ｔ＊に相当するトルクに対応するγ軸電流指令値Ｉ_γ＊及びδ軸電流指令値Ｉ_δ＊を求める。なお、γ－δ電流指令値出力部１１は、外部から入力されるトルク指令値Ｔ＊を用いて、γ軸電流指令値Ｉ_γ＊及びδ軸電流指令値Ｉ_δ＊を出力するように構成してもよい。このように構成する場合、減算部９及びトルク指令値算出部１０は省略される。

【0034】

減算部１２は、γ－δ電流指令値出力部１１から出力されるγ軸電流指令値Ｉ_γ＊と、電流値変換部７から出力されるγ軸電流値Ｉ_γとの差分γ軸電流指令値ΔＩ_γを算出する。

【0035】

減算部１３は、γ－δ電流指令値出力部１１から出力されるδ軸電流指令値Ｉ_δ＊と、電流値変換部７から出力されるδ軸電流値Ｉ_δとの差分δ軸電流指令値ΔＩ_δを算出する。

【0036】

電圧指令値算出部１４は、減算部１２から出力される差分γ軸電流指令値ΔＩ_γ及び減算部１３から出力される差分δ軸電流指令値ΔＩ_δを、γ軸電圧指令値Ｖ_γ＊及びδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊に変換する。例えば、電圧指令値算出部１４は、下記式２を計算することによりγ軸電圧指令値Ｖ_γ＊を算出するとともに、下記式３を計算することによりδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊を算出する。なお、Ｋ_ｐをＰＩ制御の比例項の定数とし、Ｋ_ｉをＰＩ制御の積分項の定数とし、ω＾を推定部８により今回の制御周期で算出された推定角速度とし、ｐは、時間微分演算子ｄ／ｄｔを表す。ｄ軸インダクタンスＬ_ｄ＾及びｑ軸インダクタンスＬ_ｑ＾は、制御対象のモータＭのモータパラメータの推定値であり、モータＭを用いた測定などによって予め推定される。モータＭのモータパラメータの実値ではなく推定値としているのは、モータＭに流れる電流や温度によってモータパラメータは変動するためである。Ｋ_Ｅは、誘起電圧定数である。

【0037】

Ｖ_γ＊＝Ｋ_ｐΔＩ_γ＋∫（Ｋ_ｉΔＩ_γ）－ω＾Ｌ_ｑ＾Ｉ_γ・・・式２
Ｖ_δ＊＝ＫｐΔＩ_δ＋∫（Ｋ_ｉΔＩ_δ）＋ω＾Ｌ_ｄ＾Ｉ_δ＋ω＾Ｋ_Ｅ・・・式３

【0038】

すなわち、減算部１２，１３及び電圧指令値算出部１４は、γ軸電流値Ｉ_γとγ軸電流指令値Ｉ_γ＊に基づいてγ軸電圧指令値Ｖ_γ＊を算出するとともにδ軸電流値Ｉ_δとδ軸電流指令値Ｉ_δ＊に基づいてδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊を算出するγ―δ電圧指令値算出部として機能する。

【0039】

電圧指令値変換部１５は、推定部８から出力される推定位置θ＾を用いて、γ軸電圧指令値Ｖ_γ＊及びδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖ_ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ＊及びＷ相電圧指令値Ｖ_ｗ＊に変換する。例えば、電圧指令値変換部１５は、下記式４に示す変換行列Ｃ２を用いて、γ軸電圧指令値Ｖ_γ＊及びδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖ_ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗ＊に変換する。

【0040】

【数2】

【0041】

電圧指令値変換部１５は、Ｕ相電圧指令値Ｖ_ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ＊及びＷ相電圧指令値Ｖ_ｗ＊をドライブ回路５に出力する。すなわち、電圧指令値変換部１５とドライブ回路５は、γ軸電圧指令値Ｖ_γ＊及びδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊を駆動信号に変換してインバータ２に出力する駆動信号生成部として機能するといえる。

【0042】

推定部８は、拡張誘起電圧を推定するとともに、推定した拡張誘起電圧に基づいて推定角速度ω＾及び推定位置θ＾を算出する機能を備える。

【0043】

推定部８は、モータＭの駆動中と、再起動要求を受けた時とで、異なる拡張誘起電圧から角速度を推定する。

【0044】

図２は、第１実施形態における推定部８に対応するブロック線図である。

【0045】

推定部８は、モータＭの駆動中に角速度を推定する場合、γ軸電流値Ｉ_γ、δ軸電流値Ｉ_δ、γ軸電圧指令値Ｖ_γ＊、δ軸電圧指令値Ｖ_δ＊、記憶部４に記憶された推定角速度ω＾及び予め推定可能なモータＭのモータパラメータを用いて、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾を算出し、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾に基づいて角速度を推定する。具体的には、推定部８は、ブロック８１において、入力されるγ軸電流値Ｉ_γ、δ軸電流値Ｉ_δ、γ軸電圧指令値Ｖ_γ＊及びδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊から、下記式５に示されるオブザーバ（モータモデル）を用いて、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾を算出する。γ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾は、γ軸推定拡張誘起電圧ｅ_γ＾と、δ軸推定拡張誘起電圧ｅ_δ＾と、をベクトル成分として含む。

【0046】

【数3】

【0047】

次に、推定部８は、第１フィルタ８２において、γ軸推定拡張誘起電圧ｅ_γ＾に含まれる高調波を減衰させて補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ_γ＾´を出力するとともに、δ軸推定拡張誘起電圧ｅ_δ＾に含まれる高調波を減衰させて補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ_δ＾´を出力する。すなわち、第１フィルタ８２は、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾の高調波を減衰させるものといえる。また、補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ_γ＾´及び補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ_δ＾´は、第１フィルタ８２により高調波が減衰された推定拡張誘起電圧であるといえる。なお、第１フィルタ８２は、例えば、移動平均を用いたローパスフィルタとする。また、第１フィルタ８２は、実験やシミュレーションなどにより予め求められた高調波のみを減衰させる周波数特性を有しているものとする。

【0048】

次に、推定部８は、ブロック８３において、補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ_γ＾´及び補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ_δ＾´から、下記式６を計算することにより位置誤差Δθ＾を算出する。

【0049】

【数4】

【0050】

そして、推定部８は、位置誤差Δθ＾に基づいて角速度を推定する。具体的には、例えば、ブロック８４において、位置誤差Δθ＾と所定の伝達関数とを乗算して推定角速度ω_γδ＾を出力する。すなわち、推定部８は、第１フィルタ８２により高調波が減衰された推定拡張誘起電圧を用いて角速度を推定するといえる。

【0051】

一方、車両側の制御部などからモータＭの再起動要求を受けたとき、推定部８は、Ｕ相電流値Ｉ_ｕ、Ｖ相電流値Ｉ_ｖ、Ｗ相電流値Ｉ_ｗ、Ｕ相電圧指令値Ｖ_ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗ＊、及びモータＭのモータパラメータを用いて、三相の推定拡張誘起電圧ｅ２＾を算出し、三相の推定拡張誘起電圧ｅ２＾に基づいて角速度を推定する。具体的には、推定部８は、ブロック８５において、下記式７に示されるオブザーバ（モータモデル）を用いて、三相の推定拡張誘起電圧ｅ２＾を算出する。三相の推定拡張誘起電圧ｅ２＾は、Ｕ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾、Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾、Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾をベクトル成分として含む。

【0052】

【数5】

【0053】

なお、巻線抵抗Ｒ＾は、制御対象のモータＭのモータパラメータの推定値であり、モータＭを用いた測定などによって予め推定される。モータＭのモータパラメータの実値ではなく推定値としているのは、モータＭに流れる電流や温度によってモータパラメータは変動するためである。

【0054】

次に、推定部８は、第２フィルタ８６において、Ｕ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾に含まれる高調波を減衰させて補正Ｕ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾´を出力するとともに、Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾に含まれる高調波を減衰させて補正Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾´を出力するとともに、Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾に含まれる高調波を減衰させて補正Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾´を出力する。すなわち、第２フィルタ８６は、三相の推定拡張誘起電圧ｅ２＾の高調波を減衰させるものといえる。また、補正Ｕ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾´、補正Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾´及び補正Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾´は、第２フィルタ８６により高調波が減衰された推定拡張誘起電圧であるといえる。なお、第２フィルタ８６は、例えば、移動平均を用いたローパスフィルタとし、第１フィルタ８２より時定数が小さいものとする。また、第２フィルタ８６は、実験やシミュレーションなどにより予め求められた高調波のみを減衰させる周波数特性を有しているものとする。

【0055】

そして、推定部８は、ブロック８７及びブロック８８において、下記式８を計算することにより推定角速度ω_ｕｖｗ＾を出力する。すなわち、推定部８は、第２フィルタ８６により高調波が減衰された推定拡張誘起電圧を用いて角速度を推定するといえる。

【0056】

【数6】

【0057】

推定部８は、スイッチ８９を備える。

【0058】

スイッチ８９は、ブロック８４もしくはブロック８８と選択的に接続可能となっている。すなわち、スイッチ８９がブロック８４と接続された場合、推定部８は、ブロック８４から出力される推定角速度ω_γδ＾を推定角速度ω＾として出力し、スイッチ８９がブロック８８と接続された場合、推定部８は、ブロック８８から出力される推定角速度ω_ｕｖｗ＾を推定角速度ω＾として出力する。

【0059】

更に詳述すると、モータＭの再起動要求を受けた時、スイッチ８９は、ブロック８８に接続され、モータＭの再起動要求を受けてから所定時間が経過すると、または、モータＭの再起動要求を受けてから推定角速度ω_ｕｖｗ＾が閾値以上になると、スイッチ８９は、ブロック８４に接続される。

【0060】

以上のように、本実施形態の推定部８は、モータＭの駆動中と、再起動要求を受けた時とで、異なる拡張誘起電圧から角速度を推定する。

【0061】

そして、推定部８は、推定角速度ω_γδ＾又は推定角速度ω_ｕｖｗ＾と位置誤差Δθ＾とに基づいて推定位置θ＾を算出する。具体的には、例えば、ブロック９０において、推定角速度ω_γδ＾又は推定角速度ω_ｕｖｗ＾を積分することで得られる仮の推定位置θ１と、ブロック９１において、位置誤差Δθ＾と所定の伝達関数とを乗算することで得られる補正位置誤差Δθとを、加算部９２で加算することで推定位置θ＾を算出する。なお、位置誤差Δθ＾と所定の伝達関数とを乗算しているが、必ずしも所定の伝達関数を乗算する必要はない。

【0062】

その後、推定角速度ω_γδ＾又は推定角速度ω_ｕｖｗ＾並びに推定位置θ＾を記憶部４に記憶するとともに、電流値変換部７及び電圧指令値変換部１５に出力する。

【0063】

このように、第１実施形態の制御装置３では、モータＭの駆動中、第１フィルタ８２により高調波が減衰された補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ_γ＾´及び補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ_δ＾´を用いて推定角速度ω＾としての推定角速度ω_γδ＾を推定し、モータＭの再起動要求を受けたとき、第１フィルタ８２より時定数が小さい第２フィルタ８６により高調波が減衰された補正Ｕ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾´、補正Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾´、及び補正Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾´を用いて推定角速度ω＾としての推定角速度ω_ｕｖｗ＾を推定する構成である。

【0064】

これにより、モータＭの再起動時、第１フィルタ８２により高調波が減衰された補正推定拡張誘起電圧を用いて算出される位置誤差Δθ＾に基づいて推定角速度ω＾を推定する場合に比べて、推定角速度ω＾の収束の遅れを抑制することができる。そのため、推定位置θ＾の推定精度の低下を抑えることができるため、制御装置３の停止中にモータＭが惰性で回転していたためにモータＭの再起動時において実際の拡張誘起電圧が比較的高くなる場合であっても、モータＭに過電流が流れることでモータＭを再起動させることができなくなることを抑制することができる。

【0065】

また、第１実施形態の制御装置３では、モータＭの再起動要求を受けたとき、推定角速度ω＾を用いずにＵ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾、Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾、Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾を推定する構成である。

【0066】

これにより、Ｕ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾、Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾、Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾を推定角速度ω＾を用いて推定する場合に比べて、Ｕ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾、Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾、Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾の推定精度を向上させることができるため、推定角速度ω＾の収束の遅れをさらに抑制することができる。

【0067】

また、第１実施形態の制御装置３では、モータＭの再起動要求を受けたとき、Ｕ相電流値Ｉ_ｕ、Ｖ相電流値Ｉ_ｖ、Ｗ相電流値Ｉ_ｗ、Ｕ相電圧指令値Ｖ_ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖ_ｗ＊を用いてＵ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾、Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾、Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾を推定する構成である。

【0068】

これにより、Ｕ相電流値Ｉ_ｕ、Ｖ相電流値Ｉ_ｖ及びＷ相電流値Ｉ_ｗをγ軸電流値Ｉ_γ及びδ軸電流値Ｉ_δに変換する際にγ軸電流値Ｉ_γ及びδ軸電流値Ｉ_δに含まれる誤差やＵ相電圧指令値Ｖ_ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ＊及びＷ相電圧指令値Ｖ_ｗ＊をγ軸電圧指令値Ｖ_γ＊及びδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊に変換する際にγ軸電圧指令値Ｖ_γ＊及びδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊に含まれる誤差の影響を受けずにＵ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾、Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾、Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾を推定することができるため、Ｕ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｕ＾、Ｖ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｖ＾、Ｗ相推定拡張誘起電圧ｅ_ｗ＾の推定精度を向上させることができ、推定角速度ω＾の収束の遅れをさらに抑制することができる。

【0069】

また、第１実施形態の制御装置３では、上記式８を計算することにより推定角速度ω＾を算出する構成であるため、位置誤差Δθ＾と所定の伝達関数とを乗算して推定角速度ω＾を算出する構成と比較して、推定角速度ω＾の収束の遅れをさらに抑制することができる。

【0070】

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態における制御システムを示す図である。なお、図３に示す制御システム１´において、図１に示す制御システム１と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0071】

図３に示す制御装置３´において、図１に示す制御装置３と異なる点は、推定部８の代わりに推定部８´を備えている点である。

【0072】

図４は、第２実施形態における推定部８´に対応するブロック線図である。なお、図４に示す推定部８´において、図２に示す推定部８と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0073】

推定部８´は、ブロック８１´において、入力されるγ軸電流値Ｉ_γ、δ軸電流値Ｉ_δ、γ軸電圧指令値Ｖ_γ＊及びδ軸電圧指令値Ｖ_δ＊から、下記式９に示されるオブザーバ（モータモデル）を用いて、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾´を算出する。γ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾´は、γ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾と、δ軸推定拡張誘起電圧ｅ２_δ＾と、をベクトル成分として含む。

【0074】

【数7】

【0075】

次に、推定部８´は、第２フィルタ８６´において、γ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾に含まれる高調波を減衰させて補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾´を出力するとともに、δ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_δ＾に含まれる高調波を減衰させて補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_δ＾´を出力する。すなわち、第２フィルタ８６´は、γ―δ軸の推定拡張誘起電圧の高調波を減衰させるものといえる。また、補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾´及び補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_δ＾´は、第２フィルタ８６´により高調波が減衰された推定拡張誘起電圧であるといえる。なお、第２フィルタ８６´は、例えば、移動平均を用いたローパスフィルタとし、第１フィルタ８２より時定数が小さいものとする。また、第２フィルタ８６´は、実験やシミュレーションなどにより予め求められた高調波のみを減衰させる周波数特性を有しているものとする。

【0076】

そして、推定部８´は、ブロック８７´及びブロック８８´において、下記式１０を計算することにより推定角速度ω_γδ＾´を出力する。すなわち、推定部８´は、第２フィルタ８６´により高調波が減衰された推定拡張誘起電圧を用いて角速度を推定するといえる。

【0077】

【数8】

【0078】

このように、第２実施形態の制御装置３´では、モータＭの駆動中、第１フィルタ８２により高調波が減衰された補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ_γ＾´及び補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ_δ＾´を用いて推定角速度ω＾としての推定角速度ω_γδ＾を推定し、モータＭの再起動要求を受けたとき、第１フィルタ８２より時定数が小さい第２フィルタ８６´により高調波が減衰された補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾´及び補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_δ＾´を用いて推定角速度ω＾としての推定角速度ω_γδ＾´を推定する構成である。

【0079】

これにより、第１実施形態と同様に、モータＭの再起動時、第１フィルタ８２により高調波が減衰された補正推定拡張誘起電圧を用いて推定角速度ω＾を推定する場合に比べて、推定角速度ω＾の収束の遅れを抑制することができる。そのため、推定位置θ＾の推定精度の低下を抑えることができるため、制御装置３´の停止中にモータＭが惰性で回転していたためにモータＭの再起動時において実際の拡張誘起電圧が比較的高くなる場合であっても、モータＭに過電流が流れることでモータＭを再起動させることができなくなることを抑制することができる。

【0080】

また、第２実施形態の制御装置３´では、モータＭの再起動要求を受けたとき、推定角速度ω＾を用いずにγ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾及びδ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_δ＾を推定する構成である。

【0081】

これにより、γ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾及びδ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_δ＾を推定角速度ω＾を用いて推定する場合に比べて、γ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾及びδ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_δ＾の推定精度を向上させることができるため、推定角速度ω＾の収束の遅れをさらに抑制することができる。

【0082】

なお、本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

【0083】

第２実施形態では、モータＭの再起動要求を受けた時、ブロック８１´において算出されるγ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾´を第２フィルタ８６´に入力しているが、これに限られず、モータＭの再起動要求を受けた時、ブロック８１において算出されるγ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾を第２フィルタ８６´に入力する構成であってもよい。また、モータの再起動要求を受けた時、ブロック８１において算出されるγ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾を第２フィルタ８６´に入力し、第２フィルタ８６´から出力される補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾´及び補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_δ＾´を用いて算出される位置誤差Δθ＾に基づいて推定角速度ω_γδ＾´を推定してもよいし、ブロック８１´において算出されるγ―δ軸の推定拡張誘起電圧ｅ１＾´を第２フィルタ８６´に入力し、第２フィルタ８６´から出力される補正γ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_γ＾´及び補正δ軸推定拡張誘起電圧ｅ１_δ＾´を用いて算出される位置誤差Δθ＾に基づいて推定角速度ω_γδ＾´を推定してもよい。

【0084】

また、第１フィルタ８２、第２フィルタ８６及び第２フィルタ８６´は、時定数を変更可能な可変フィルタにより構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0085】

１ 制御システム
２ インバータ
３ 制御装置
４ 記憶部
５ ドライブ回路
６ 演算部
７ 電流値変換部
８ 推定部
９ 減算部
１０ トルク指令値算出部
１１ 電流指令値出力部
１２ 減算部
１３ 減算部
１４ 電圧指令値算出部
１５ 電圧指令値変換部
Ｐ 電源
Ｃ コンデンサ
Ｓｅ１ 電流センサ
Ｓｅ２ 電流センサ
Ｓｅ３ 電流センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】