特開 2024-141393 モータ駆動装置、およびモータの制御方法

(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】P2024141393

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】モータ駆動装置、およびモータの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/20 20160101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02P6/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053002

(22)【出願日】2023-03-29

(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】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】津坂 昌功

【テーマコード（参考）】

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H560BB04

5H560BB07

5H560BB12

5H560DA14

5H560DB14

5H560DC12

5H560EB01

5H560HA03

5H560HA09

5H560XA02

5H560XA13

(57)【要約】

【課題】回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間を軽減する。
【解決手段】制御装置３００は、Ｎ極またはＳ極の磁界を指定位置に発生させることにより、ロータ１１０Ａの回転位置を該指定位置に引き寄せる。制御装置３００は、指定位置に磁界を発生させてロータ１１０Ａを引き寄せた後に指定位置を通過したロータ１１０Ａの回転位置を推定位置として推定する。制御装置３００は、推定位置に指定位置を近づける位置制御を実行する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎ極およびＳ極を有する回転子と、コイルが巻回された固定子とを有するモータと、
前記モータを駆動させるインバータと、
前記インバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
Ｎ極またはＳ極の磁界を指定位置に発生させることにより、前記回転子の回転位置を該指定位置に引き寄せ、
前記指定位置に前記磁界を発生させて前記回転子を引き寄せた後に前記指定位置を通過した前記回転子の回転位置を推定位置として推定し、
前記推定位置に前記指定位置を近づける位置制御を実行する、モータ駆動装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記推定位置に前記指定位置を近づけるように、該指定位置を第１角度ずつ変更する第１制御を前記位置制御として実行する、請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

前記制御装置は、
前記磁界を発生させた後に、前記推定位置と前記指定位置との角度差が９０度であると推定した場合、前記推定位置と前記指定位置とが近づくように、該指定位置を前記第１角度よりも大きい第２角度変更する第２制御を前記位置制御として実行し、
前記第２制御の後に前記第１制御を実行する、請求項２に記載のモータ駆動装置。

【請求項4】

前記指定位置は、
初期の前記指定位置の初期位置からプラス９０度以上プラス１８０度以下離れた第１位置と、
前記初期位置である第２位置と、
前記初期位置からマイナス１８０度以上マイナス９０度以下離れた第３位置と、を含み、
前記制御装置は、
前記推定位置が前記第１位置または第３位置である場合に前記第２制御の後に前記第１制御を実行し、
前記推定位置が前記第２位置である場合に前記第２制御を実行せずに前記第１制御を実行する、請求項３に記載のモータ駆動装置。

【請求項5】

前記第２角度は、３０度より大きく９０度以下の範囲の角度である、請求項３に記載のモータ駆動装置。

【請求項6】

前記第２角度は、９０度である、請求項５に記載のモータ駆動装置。

【請求項7】

前記第１角度は、０度より大きく１度以下の範囲の角度である、請求項２に記載のモータ駆動装置。

【請求項8】

前記制御装置は、
前記モータに流れる電流をｄ軸電流およびｑ軸電流に座標変換し、
前記ｄ軸電流の値および前記ｑ軸電流の値に基づいて、前記第１制御を実行する、請求項２に記載のモータ駆動装置。

【請求項9】

前記制御装置は、前記ｄ軸電流の値から所定値を差引いた値の符号、および前記ｑ軸電流の値の符号に基づいて、前記第１制御を実行する、請求項８に記載のモータ駆動装置。

【請求項10】

前記制御装置は、前記モータのｄ軸電流値の変化量が第１閾値未満となり、かつ前記モータのｑ軸電流値の変化量が第２閾値未満となったときに、前記位置制御を終了させる、請求項８に記載のモータ駆動装置。

【請求項11】

前記制御装置は、前記位置制御を開始したときから所定期間が経過したときに、該位置制御を終了させる、請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項12】

前記回転子は、２極磁石により構成される、請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項13】

Ｎ極およびＳ極を有する回転子と、コイルが巻回された固定子とを有するモータの制御方法であって、
前記制御方法は、
Ｎ極またはＳ極の磁界を指定位置に発生させることにより、前記回転子の回転位置を該指定位置に引き寄せることと、
前記指定位置に前記磁界を発生させて前記回転子を引き寄せた後に前記指定位置を通過した前記回転子の回転位置を推定位置として推定することと、
前記推定位置に前記指定位置を近づける位置制御を実行することとを備える、モータの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータ駆動装置、およびモータの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転子を有するモータを制御するモータ駆動装置が知られている。たとえば、特開２００２－３６９５７２号公報（特許文献１）に開示されているモータ駆動装置は、センサレスで回転子の回転位置を推定する。このモータ駆動装置は、モータの制御を開始する場合に、モータ駆動装置が指定する指定位置に回転子の回転位置を合わせる初期動作を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－３６９５７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の初期動作が実行される場合において、回転子の回転位置と、指定位置との角度差が大きい場合がある。この場合には、回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間が多大になるという問題が生じ得る。

【0005】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間を軽減することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１） 本開示のモータ駆動装置は、Ｎ極およびＳ極を有する回転子と、コイルが巻回された固定子とを有するモータと、モータを駆動させるインバータと、インバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、Ｎ極またはＳ極の磁界を指定位置に発生させることにより、回転子の回転位置を該指定位置に引き寄せる。制御装置は、指定位置に磁界を発生させて回転子を引き寄せた後に指定位置を通過した回転子の回転位置を推定位置として推定する。制御装置は、推定位置に指定位置を近づける位置制御を実行する。

【0007】

このような構成によれば、推定位置に指定位置を近づける位置制御を実行することから、回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間を短くできる。

【0008】

（２） 制御装置は、推定位置に指定位置を近づけるように、該指定位置を第１角度ずつ変更する第１制御を位置制御として実行する。

【0009】

このような構成によれば、推定位置と指定位置とが近づくように、該指定位置を第１角度ずつ変更することから、回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間を短くできる。

【0010】

（３） （２）に記載のモータ駆動装置であって、制御装置は、磁界を発生させた後に、推定位置と指定位置との角度差が９０度であると推定した場合、推定位置と指定位置とが近づくように、該指定位置を第１角度よりも大きい第２角度変更する第２制御を実行する。また、制御装置は、第２制御の後に第１制御を実行する。

【0011】

このような構成によれば、推定位置と指定位置との角度差が９０度であると推定したときに推定位置と指定位置とが近づくように、該指定位置を９０度変更することから、推定位置と指定位置との角度差が９０度離れていた場合であっても、回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間を短くできる。

【0012】

（４） （３）のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であって、指定位置は、初期の指定位置の初期位置からプラス９０度以上プラス１８０度以下離れた第１位置と、初期位置である第２位置と、初期位置からマイナス１８０度以上マイナス９０度以下離れた第３位置と、を含む。制御装置は、推定位置が第１位置または第３位置である場合に第２制御の後に第１制御を実行する。制御装置は、推定位置が第２位置である場合に第２制御を実行せずに第１制御を実行する。

【0013】

このような構成によれば、推定位置が第１位置、第２位置、および第３位置のいずれであるかに応じて、第１制御および第２制御を実行することから、適切に回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間を短くできる。

【0014】

（５） （３）または（４）に記載のモータ駆動装置であって、第２角度は、３０度より大きく９０度以下の範囲の角度である。

【0015】

このような構成によれば、推定位置と指定位置との角度差が９０度離れていた場合であっても、回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間を短くできる。

【0016】

（６） （５）に記載のモータ駆動装置であって、第２角度は、９０度である。

【0017】

このような構成によれば、簡易な構成により、第２制御を実行できる。

【0018】

（７） （１）～（６）のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であって、第１角度は、０度より大きく１度以下の範囲の角度である。

【0019】

このような構成によれば、微小な角度で指定位置を変更できる。

【0020】

（８） （１）～（７）のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であって、制御装置は、モータに流れる電流をｄ軸電流およびｑ軸電流に座標変換し、モータのｄ軸電流値およびモータのｑ軸電流値に基づいて、第１制御を実行する。

【0021】

このような構成によれば、簡易な構成により、第１制御を実行できる。

【0022】

（９） （８） に記載のモータ駆動装置であって、制御装置は、ｄ軸電流の値から所定値を差引いた値の符号、およびｑ軸電流値の符号に基づいて、第１制御を実行する。

【0023】

このような構成によれば、簡易な構成により、第１制御を実行できる。

【0024】

（１０） （１）～（９）のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であって、制御装置は、モータのｄ軸電流値の変化量が第１閾値未満となり、かつモータのｑ軸電流値の変化量が第２閾値未満となったときに、位置制御を終了させる。

【0025】

このような構成によれば、簡易な構成により、位置制御の終了の有無を判断できる。

【0026】

（１１） （１）～（９）のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であって、制御装置は、位置制御を開始したときから所定期間が経過したときに、該位置制御を終了させる。

【0027】

このような構成によれば、簡易な構成により、位置制御の終了の有無を判断できる。

【0028】

（１２） （１）～（１１）のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であって、回転子は、２極磁石により構成される。

【0029】

このような構成によれば、回転子が２極磁石により構成されることにより回転子を簡易な構成にできるものの角度差が大きくなる傾向になる。しかしながら、本開示のモータ駆動装置により、角度差を抑制できる。

【0030】

（１３） 本開示の制御方法は、Ｎ極およびＳ極を有する回転子と、コイルが巻回された固定子とを有するモータの制御方法である。制御方法は、Ｎ極またはＳ極の磁界を指定位置に発生させることにより、回転子の回転位置を該指定位置に引き寄せることを備える。制御方法は、指定位置に磁界を発生させて回転子を引き寄せた後に指定位置を通過した回転子の回転位置を推定位置として推定することを備える。制御方法は、推定位置に指定位置を近づける位置制御を実行することを備える。

【発明の効果】

【0031】

本開示においては、回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】電気システムのブロック図である。

【図2】制御装置などの機能ブロック図である。

【図3】初期制御を説明するための図である。

【図4】初期制御を説明するための図である。

【図5】第１制御を説明するための図である。

【図6】第１制御および第２制御を説明するための図である。

【図7】推定の手法の前提を説明するための図である。

【図8】ロータの挙動の種別を説明するための図である。

【図9】制御パターンを説明するための図である。

【図10】初期制御を説明するための図である。

【図11】実験結果を示す図である。

【図12】実験結果を示す図である。

【図13】実験結果を示す図である。

【図14】実験結果を示す図である。

【図15】実験結果を示す図である。

【図16】実験結果を示す図である。

【図17】モータ駆動装置の処理を示すフローチャートの一例である。

【図18】シミュレーション結果の一例を示す図である。

【図19】シミュレーション結果の一例を示す図である。

【図20】シミュレーション結果の一例を示す図である。

【図21】シミュレーション結果の一例を示す図である。

【図22】変形例のモータ駆動装置の処理を示すフローチャートの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0034】

図１は、電気システム５００のブロック図である。電気システム５００は、たとえば、電動車両に搭載される。電気システム５００は、バッテリ１５０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２３０と、インバータ２１０と、モータ１１０と、制御装置３００とを備える。制御装置３００は、演算回路とも称される。

【0035】

モータ１１０は、代表的には、永久磁石モータによって構成された三相交流回転電機である。モータ１１０は、星型結線されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを固定子巻線として有する。各相コイルの一端は、中性点２２で互いに接続される。各相コイルの他端は、インバータ２１０の各相アームのスイッチング素子の接続点（図示せず）とそれぞれ接続される。

【0036】

バッテリ１５０の正極および負極はＳＭＲ２３０に接続されている。また、バッテリ１５０からの電圧は、コンバータ（図示せず）を介して、インバータ２１０に供給される。

【0037】

インバータ２１０は、三相インバータで構成される。インバータ２１０は、電動車両の走行時には、該走行で要求される駆動力（車両駆動トルク、発電トルク等）を発生するために設定される動作指令値（代表的には、後述のトルク値Ｔｒ）に従ってモータ１１０が動作するように、モータ１１０の各相コイルの電流または電圧を制御する。

【0038】

電流センサ２４Ｖは、モータ１１０に流れるＶ相電流Ｉｖを検出する。電流センサ２４Ｗは、モータ１１０に流れるＷ相電流Ｉｗを検出する。Ｖ相電流Ｉｖ、およびＷ相電流Ｉｗは、制御装置３００の座標変換部３２０（図２参照）に入力される。なお、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの瞬時値の和はゼロであるので、図１に示すように、２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。したがって、後述の図２では、Ｕ相電流Ｉｕは記載されていない。

【0039】

制御装置３００は、ＳＭＲ２３０およびインバータ２１０などを制御する。また、制御装置３００は、主たる構成要素として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０２と、メモリ３０４とを有する。メモリ３０４は、たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する。ＲＯＭには、ＣＰＵ３０２が実行するプログラムを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵ３０２におけるプログラムの実行により生成されるデータ（たとえば、後述の電圧特徴量）などを一時的に格納する。また、モータ駆動装置４００は、モータ１１０と、制御装置３００とを備える。本実施形態のモータ駆動装置４００においては、モータ１１０の回転位置を検出するセンサ（レゾルバ）を有さないセンサレス構成が採用される。

【0040】

［制御装置の機能ブロック図］
図２は、制御装置３００などの機能ブロック図である。図２の例では、制御装置３００は、ＰＩ演算部２４０と、座標変換部２５０と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）部２６０と、制御部３１０と、座標変換部３２０と、推定部３３０と、角度演算部３４０と、スイッチ部３５０と、補正演算部３６０とを有する。モータ１１０は、ロータ１１０Ａおよび固定子１１０Ｂを有する。ロータ１１０Ａは、Ｎ極およびＳ極を有する。ロータ１１０Ａは、本開示の「回転子」に対応する。固定子１１０Ｂは、巻回された３相のコイル（図１のＵ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイル）により構成される。

【0041】

制御装置３００は、上位コントローラ（図示せず）と通信可能である。上位コントローラは、電気システム５００を始動するときに制御装置３００に対して開始信号Ｃを送信する。また、上位コントローラは、初期制御が終了したときに制御信号Ｄを送信する。なお、上位コントローラは、制御装置３００とは別の装置としてもよく、制御装置３００と一体化されていてもよい。開始信号Ｃは、制御装置３００に対して初期制御を実行させるための信号である。制御信号Ｄは、制御装置３００に対して通常制御を実行させるための信号である。

【0042】

制御装置３００は、開始信号Ｃを受信すると、初期制御を実行する。初期制御は、モータ１１０（ロータ１１０Ａ）の回転位置を指定位置に一致させるための制御である（後述の図３など参照）。初期制御は、本開示の「位置制御」に対応する。「位置制御」は、後述の推定位置に指定位置４０を近づける制御と表現してもよい。

【0043】

制御装置３００は、制御信号Ｄを受信すると、通常制御を実行する。通常制御は、たとえば、電気システム５００が搭載されている電動車両の駆動中の制御である。また、本実施形態の制御装置３００は、所定周期（後述のサンプリング周期）毎に初期制御を実行する。また、制御装置３００は、該所定周期毎に通常制御を実行する。

【0044】

スイッチ部３５０は、制御部３１０の制御により、第１状態または第２状態に切替可能となっている。第１状態は、加算部３７０から出力された角度θ１が角度θ５として、座標変換部２５０および座標変換部３２０に出力される状態である。第２状態は、推定部３３０から出力された角度θ４が角度θ５として座標変換部２５０および座標変換部３２０に出力される状態である。図２の例では、第１状態が示されている。

【0045】

制御部３１０は、スイッチ部３５０の状態を第１状態にした状態で初期制御を実行する。また、制御部３１０は、スイッチ部３５０の状態を第２状態にした状態で通常制御を実行する。

【0046】

［通常制御］
次に、通常制御を説明する。制御信号Ｄには、たとえば、トルク値Ｔｒが含まれており、制御装置３００は、該トルク値Ｔｒのトルクをモータ１１０に発生させる制御を通常制御を実行する。制御部３１０は、予め作成されたテーブル等に従って、該トルク値Ｔｒに応じたトルクをモータ１１０に発生させるために必要なｄ軸電流指令値Ｉｄｃおよびｑ軸電流指令値Ｉｑｃを生成する。なお、ｄ軸電流は、ロータ１１０Ａによって生じる磁界の方向と平行な方向に磁界が生じる電流である。また、ｑ軸電流は、ｄ軸電流と直交する電流である。

【0047】

座標変換部３２０は、スイッチ部３５０から出力された角度θ５を用いた座標変換式（３相→２相）によって、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを指令軸座標ｄｃ－ｑｃでのｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。座標変換部３２０の座標変換式は、たとえば、式（１）である。なお、式（１）および、後述の式（２）において、電流Ｉｕの“ｕ”、電流Ｉｗの“ｗ”、およびθ５の“５”が添え字で示されている。

【0048】

【数1】

【0049】

Ｖ相電流Ｉｖは、電流センサ２４Ｖにより検出される。また、Ｗ相電流Ｉｗは、電流センサ２４Ｗにより検出される。Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗは、静止座標である３相交流座標上での電流値である。ｄ軸電流Ｉｄ、およびｑ軸電流Ｉｑは、それぞれ、減算部３１１、および減算部３１２に出力される。また、ｄ軸電流Ｉｄ、およびｑ軸電流Ｉｑは、推定部３３０に出力される。

【0050】

推定部３３０は、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに基づいて、所定の演算によりモータの回転角度θ４を推定する。推定された角度θ４は、スイッチ部３５０に出力される。

【0051】

減算部３１１は、ｄ軸電流値とｄ軸電流の指令値との偏差ΔＩｄ（ΔＩｄ＝Ｉｄ－Ｉｄｃ）を算出し、該ΔＩｄをＰＩ演算部２４０および補正演算部３６０に出力する。減算部３１２は、ｑ軸電流値とｑ軸電流の指令値との偏差ΔＩｑ（ΔＩｑ＝Ｉｑ－Ｉｑｃ）を算出し、該ΔＩｑをＰＩ演算部２４０および補正演算部３６０に出力する。

【0052】

ＰＩ演算部２４０は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑについて所定ゲインによるＰＩ（比例積分）演算を行なって制御偏差を求める。ＰＩ演算部２４０は、この制御偏差に応じて、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。ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃは、ｄ軸の指令値である。ｑ軸電圧指令値Ｖｑｃは、ｑ軸の指令値である。このように、ＰＩ演算部２４０はフィードバック制御を実行する。

【0053】

座標変換部２５０は、後述のスイッチ部３５０から出力された角度θ５を用いた座標変換式（２相→３相）によって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよび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Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相電圧指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃに変換する。座標変換部２５０の座標変換式は、たとえば、式（２）である。

【0054】

【数2】

【0055】

ＰＷＭ部２６０は、各相における電圧指令値Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃと所定の搬送波との比較に基づいて、スイッチング制御信号を生成し、インバータ２１０に出力する。インバータ２１０は、該スイッチング制御信号に従ってスイッチング制御を実行する。モータ１１０には、該スイッチング制御により、制御部３１０に入力されたトルク値Ｔｒに従ったトルクを出力するための交流電圧が印加される。

【0056】

このように、通常制御においては、トルク値Ｔｒに応じた電流指令値（Ｉｄｃ，Ｉｑｃ）へモータ電流を制御する閉ループが構成される。この閉ループにより、モータ１１０の出力トルクはトルク値Ｔｒに従って制御される。つまり、制御部３１０は、制御信号（本実施の形態では、電流指令値（Ｉｄｃ，Ｉｑｃ））に基づいて、モータ１１０を駆動する（ロータ１１０Ａを回転させる）。

【0057】

［初期制御について］
次に、初期制御を説明する。初期制御は上述のように、モータ１１０の回転位置を指定位置に一致させるための制御である。図３は、初期制御を説明するための図である。図３（Ａ）の例においては、平面座標として、ｄ軸およびｑ軸が示されている。この平面座標にロータ１１０Ａが記載されている。ロータ１１０Ａは、２極の永久磁石で構成されていることから、本実施形態のモータ１１０は、いわゆる２極モータである。図３などに示されているｄ軸は、モータ駆動装置４００が認識（推定）している、ロータ１１０Ａの回転位置の関する軸である。また、図３などに示されているｑ軸は、ｄ軸に直交する軸である。

【0058】

ｑ軸電流は、モータ１１０のトルクに対応する電流である。したがって、制御部３１０は、Ｉｑｃをゼロとし、Ｉｄｃを所定値とする。これにより、モータ１１０にトルクを発生させないようにし、かつ指定位置４０に磁界（図３の例ではＳ極の磁界）を発生させることができる。このような磁界を発生させることにより、制御部３１０は、該制御部３１０が指定した指定位置４０（指令角度）に、ロータ１１０Ａの基準点Ｃが位置するように該ロータ１１０Ａを回転させる。基準点Ｃは、ロータ１１０Ａの所定の位置である。基準点Ｃは、たとえば、ロータ１１０Ａのｄ軸に対応した位置とされる。

【0059】

指定位置４０は、角度θ１（角度θ５）に対応した位置となる。角度θ１は、指令角度とも称される。つまり、制御部３１０は、ｑ軸電流をゼロとしかつｄ軸電流を所定値とした状態で、角度θ１を変更することにより、該指定位置４０も変更できる。なお、変形例として、指定位置４０に発生させる磁界はＮ極としてもよい。

【0060】

図３（Ａ）では、初期の指定位置４０がｄ軸上の０度である（つまり、角度θ１＝０度）例が示されている。また、図３（Ａ）では、角度差Δθが示されている。角度差Δθは、指定位置４０と、モータ１１０の実際の回転位置とのズレ量である。ロータ１１０ＡのＮ極は、指定位置４０のＳ極に引き寄せられるため、Δθは徐々に小さくなる。

【0061】

図３（Ｂ）は、初期制御が行われたときから経過した時間ｔと角度差Δθとの関係を示す図である。図３（Ｂ）に示すように、時間ｔの経過に応じて、角度差Δθは振動しながら小さくなる。そして、角度差Δθが、予め定められた基準範囲に属した場合に、初期制御が終了することが好ましい。基準範囲は、０±Ｍにより示される範囲である。Ｍは、予め定められたマージン値である。制御部３１０は、角度差Δθが基準範囲に属した後に、通常制御を実行する。したがって、モータ駆動装置４００は、該モータ駆動装置４００が認識しているモータ１１０の回転角度と、モータ１１０の実際の回転角度との角度差を抑制した状態で、通常制御を実行することができる。

【0062】

図４は、初期制御を実行する場合において、角度差Δθが大きい場合が示されている。図４に示すように、角度差Δθが大きい場合には、初期制御が実行されたときから、角度差Δθが基準範囲に属するときまでの必要時間が多大になってしまう。また、角度差Δθが基準範囲に属する前に、初期制御から通常制御に切換わると、モータ１１０の脱調などが生じてしまう。

【0063】

そこで、本実施形態のモータ駆動装置４００は、角度差Δθが大きい場合であってもモータ１１０の回転位置が指定位置となるまでの時間を軽減することが可能な初期制御を実行する。以下に、本実施形態の初期制御の詳細を説明する。

【0064】

説明を図２に戻す。上述のように、初期制御においては、スイッチ部３５０の状態が、加算部３７０からの角度θ１が座標変換部３２０に出力される第１状態となる。初期制御においては、制御部３１０は、角度演算部３４０のロータ１１０Ａの角速度の指令値として、角速度ωｃを角度演算部３４０に出力する。後述するように、制御部３１０は、角速度ωｃを時間経過とともに大きくする。

【0065】

角度演算部３４０は、所定の演算を実行することにより角度θ３を出力する。該所定の演算は、たとえば、角速度ωｃを積分する演算を含む。角度θ３は、加算部３７０に出力される。

【0066】

補正演算部３６０は、角度差Δθに応じた補正値（角度θ２）を算出する。上述のように、角度差Δθは、予め定められた指定位置と、モータ１１０の実際の回転位置とのズレ量である。

【0067】

次に、補正演算部３６０の制御の詳細を説明する。補正演算部３６０の制御は、以下の第１制御および第２制御を含む。図５は、第１制御を説明するための図である。図５および図６の例では、ｄ軸およびｑ軸の平面を４分割する平面として、第１象限、第２象限、第３象限、および第４象限が示されている。図５および図６の例では、時計の針の回転方向と反対方向の順序で、第1象限、第２象限、第３象限、および第４象限が規定されている。以下では、時計の針の回転方向は、「順方向」とも称され、順方向と反対方向は、「逆方向」とも称される。

【0068】

上述のように、モータ駆動装置４００は、レゾルバを有さない。したがって、ロータ１１０Ａの回転位置を直接的に検出しない。その代わりに、補正演算部３６０は、ロータ１１０Ａの回転位置の象限の切替わりを検知する。象限の切替わりの検知の手法については後述する。

【0069】

図５（Ａ）は、初期状態の一例を示す図である。図５（Ａ）の状態においては、指定位置に磁界は発生されていない。次に、図５（Ｂ）に示すように、制御装置３００は、開始信号Ｃを受信し、初期の指定位置４０にＳ極の磁界を発生させる。以下では、指定位置４０に発生される磁界は、「発生磁界」とも称される。

【0070】

図５（Ｃ）に示すように、指定位置４０の発生磁界により、ロータ１１０ＡのＮ極が、該発生磁界に引き寄せられ、ロータ１１０Ａが回転する。その後、ロータ１１０Ａに対する発生磁界による引力によりロータ１１０Ａの回転位置は、発生磁界（初期の指定位置４０）を通過する。補正演算部３６０は、該通過したロータ１１０Ａの回転位置を推定位置として推定する。推定位置は、補正演算部３６０により推定されるロータ１１０Ａの回転位置である。この推定として、具体的には、補正演算部３６０は、ロータ１１０Ａの回転位置の象限の切替わりを検知する。図５（Ｃ）の例では、補正演算部３６０は、ロータ１１０Ａの回転位置が、第１象限から第４象限に切替わったことを検知する。

【0071】

次に、補正演算部３６０は、推定位置に指定位置４０を近づける位置制御を実行する。具体的には、図５（Ｄ）に示すように、補正演算部３６０は、指定位置４０を予め定められた第１角度θＡだけ、順方向（ロータ１１０Ａが回転した方向）に変更する。この変更は、推定位置に指定位置４０を近づける処理である。

【0072】

ここで、第１角度θＡは、微小な角度であり、たとえば、第１角度θＡは、０度より大きく１度以下である予め定められた角度である。本実施形態の第１角度θＡは、１度であるとする。また、図５および図６に示すように、本実施形態においては、指定位置４０の変更に伴って、ｄ軸、ｑ軸、および第１～第４象限、および後述の第１～第８挙動も変更される。なお、図５（Ｄ）などにおいては、第１制御が実行される前の指定位置４０（ｄ軸）の軸がｄ１軸として示されている。

【0073】

次に、図５（Ｅ）に示すように、補正演算部３６０は、さらに、指定位置４０を第１角度θＡだけ、順方向（ロータ１１０Ａの回転方向に近づく方向）に変更する。そして、補正演算部３６０は、さらに、指定位置４０を第１角度θＡだけ変更する制御を繰返す。このように、指定位置４０を第１角度θＡずつ変更する制御が「第１制御」である。

【0074】

次に、図５（Ｆ）に示すように、補正演算部３６０は、所定の終了条件（たとえば、後述の図１７のステップＳ１２参照）が成立したときに、第１制御を終了する。図５（Ｆ）においては、ロータ１１０Ａの回転位置と、指定位置４０とが一致している状態が示されているが、完全に一致していない状態で第１制御が終了されてもよい。

【0075】

このように補正演算部３６０は、ロータ１１０Ａの回転位置（ロータ１１０Ａの基準点Ｃ）に、指定位置４０を近づけるように、該指定位置４０を変更する。したがって、制御装置３００は、初期制御を開始したときから、ロータ１１０Ａの回転位置が指定位置４０（または指定位置４０の近傍位置）となるまでの時間を軽減できる。

【0076】

図６は、第１制御および第２制御が実行される場合を説明するための図である。図６（Ａ）は、初期状態の一例を示す図である。図６（Ａ）の状態においては、指定位置に磁界は発生されていない。次に、図６（Ｂ）に示すように、制御装置３００は、開始信号Ｃを受信し、初期の指定位置４０にＳ極の発生磁界を発生させる。

【0077】

図６（Ｃ）に示すように、指定位置４０の発生磁界により、ロータ１１０ＡのＮ極が、該発生磁界に引き寄せられ、ロータ１１０Ａが回転する。そして、補正演算部３６０は、ロータ１１０Ａの回転位置の象限の切替わりを検知する。図６（Ｃ）の例では、補正演算部３６０は、ロータ１１０Ａの回転位置が、ｑ軸を通過したこと（第２象限から第１象限に切替わったこと）を検知する。

【0078】

ここで、ｑ軸は、初期の指定位置４０から９０度も離れている。したがって、図５のような第１制御のみでは、ロータ１１０Ａの回転位置が指定位置４０となるまでの時間が長くなってしまう可能性がある。そこで、図６（Ｄ）に示すように、補正演算部３６０は、指定位置４０を第２角度θＢだけ、逆方向（ロータ１１０Ａの回転位置に近づく方向）に変更する。第２角度θＢは、第１角度θＡよりも大きい角度である。第２角度θＢは、３０度よりも大きく９０度以下である予め定められた角度である。本実施形態では、第２角度θＢは、９０度である。指定位置４０を第２角度θＢだけ変更する制御が「第２制御」である。このように、補正演算部３６０は、第２角度θＢだけ指定位置４０を変更することにより、ロータ１１０Ａの回転位置を指定位置４０に一気に近づけることができる。

【0079】

その後、ロータ１１０Ａに対する発生磁界による引力によりロータ１１０Ａの回転位置は、発生磁界（９０度変更後の指定位置）を通過する。補正演算部３６０は、該通過したロータ１１０Ａの回転位置を推定位置として推定する。この推定として、具体的には、補正演算部３６０は、ロータ１１０Ａの回転位置の象限の切替わりを検知する。図６（Ｄ）の例では、補正演算部３６０は、ロータ１１０Ａの回転位置が、第１象限から第４象限に切替わったことを検知する。

【0080】

そして、図６（Ｅ）および図６（Ｆ）に示すように、補正演算部３６０は、終了条件が成立するまで第１制御を実行する。また、第２制御を実行せずに第１制御を実行する場合（図５参照）、および第２制御および第１制御を実行する場合のいずれにおいても、該第１制御においては、プラス方向およびマイナス方向のいずれにも指定位置４０を変更され得る。

【0081】

［象限の切替わりの推定］
次に、ロータ１１０Ａの回転位置の象限の切替わりの推定の手法を説明する。図７は、該推定の手法の説明の前提を説明するための図である。図７に示すように、ロータ１１０Ａの回転位置の回転挙動として、第１～第８挙動が示されている。たとえば、第１挙動は、第２象限において、ロータ１１０Ａの回転位置から順方向に回転する挙動である。また、図７に示すように、逆方向は、角度のプラス方向であり、順方向は、角度のマイナス方向である。なお、初期の指定位置４０は、「初期位置」とも称される。また、図７に示すように、初期の指定位置（初期位置）からプラス９０度離れた位置は、「第１位置Ｐ１」とも称される。初期位置は、「第２位置Ｐ２」とも称される。初期位置からマイナス９０度離れた位置は、「第３位置Ｐ３」とも称される。

【0082】

なお、第１位置Ｐ１は、初期位置からプラス９０度以上、プラス１８０度以下離れた位置のいずれかの位置としてもよい。また、第３位置Ｐ３は、マイナス１８０度以上マイナス９０度以下離れた位置のいずれかの位置としてもよい。変更前および変更後の指定位置は、第１位置Ｐ１と、第２位置Ｐ２と、第３位置Ｐ３とを含み得る。

【0083】

発明者は、実験により、ロータ１１０Ａの挙動（第１挙動～第８挙動）と、ΔＩｄの符号およびΔＩｑの符号との間に相関があることを発見した。上述のように、初期制御においては、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃはゼロであり、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃは所定値である。したがって、ΔＩｑは、Ｉｑの値そのものであり、ΔＩｄは、Ｉｄから当該所定値が差引かれた値である。

【0084】

図８は、この相関に基づいたロータ１１０Ａの挙動の種別を示す図である。図８の例では、たとえば、ΔＩｄが正でありΔＩｑが正である場合には、ロータ１１０Ａの挙動は第１挙動または第２挙動であることが示されている。このように、図８に示すように、ΔＩｄおよびΔＩｑの符号では、ロータ１１０Ａの挙動は一意に特定されない。

【0085】

なお、初期の指定位置４０（角度θ２＝０度）に発生磁界が発生した場合には、ロータ１１０Ａは、発生磁界に引き寄せられる。したがって、ロータ１１０Ａの挙動は、第３挙動および第８挙動とはならない、つまり、ロータ１１０Ａの挙動は、第１～第８挙動のうち第３挙動および第８挙動以外の挙動となる。

【0086】

以下では、ΔＩｄの符号およびΔＩｑの符号の組合せの状態は、「符号組合せ状態」とも称される。図９は、符号組合せ状態と、制御パターンと、推定位置と、該制御パターンの制御内容とを示す図である。たとえば、符号組合せ状態の（正、負）は、ΔＩｄの符号が正であり、ΔＩｑの符号が負であることを示す。推定位置は、図７の第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、および第３位置Ｐ３のいずれかで示される。補正演算部３６０は、図９の制御テーブルを有する。

【0087】

補正演算部３６０は、符号組合せの状態が第１状態、第１の状態の後の第２状態、および第２状態の後の第３状態とに分けられる。図８においては、第１状態、および第２状態が示されており、第３状態は示されていない。補正演算部３６０が、（正、正）（第１状態）を検出している状態において、（正、負）（第２状態）を検出した場合には、図８の記載から第１挙動から第５挙動に切替わったことが推定される。また、この場合には、理論的には、第１挙動から第６挙動に切替わる状況、第２挙動から第５挙動に切替わる状況、および第２挙動から第６挙動に切替わる状況も考えられる。しかしながら、現実的にロータ１１０Ａの挙動としてはこのような状況にはならない。以下の説明は、現実的にロータ１１０Ａの挙動としてはなり得ない状況は除外されて説明される。

【0088】

また、（正、正）（第１状態）を検出している状態において、（正、負）（第２状態）を検出した場合には、推定位置は、第１位置Ｐ１となり、象限の切替わりは第２象限から第１象限の切替わりとなる。また、この場合には、補正演算部３６０は、制御パターンＡを実行する。制御パターンＡは、プラス方向（図７参照）の第２制御を含むパターンである。プラス方向の第２制御は、プラス方向に指定位置４０を９０度（第２角度θＢ）だけ変化させる制御である。

【0089】

さらに第２状態の後の第３状態が（負、負）の場合には、ロータ１１０Ａの回転位置は第４挙動となるから、補正演算部３６０は、マイナス方向の第１制御を実行する。マイナス方向の第１制御は、指定位置４０を、マイナス方向（図７参照）に第１角度θＡずつ変化させる制御である。また、第２状態の後の第３状態が（負、正）の場合には、ロータ１１０Ａの回転位置は第７挙動となるから、補正演算部３６０は、プラス方向の第１制御を実行する。プラス方向の第１制御は、指定位置４０をプラス方向（図７参照）に第１角度θＡずつ変化させる制御である。

【0090】

その後、補正演算部３６０は、第３状態の後の第Ｎ状態の符号組合せ状態に応じて、プラス方向の第１制御またはマイナス方向の第１制御を実行する。「Ｎ」とは、３以上の整数である。

【0091】

具体的には、第Ｎ状態において、補正演算部３６０は、第５挙動または第７挙動を検出したときには、プラス方向の第１制御を実行する。また、第Ｎ状態において、補正演算部３６０は、第２挙動または第４挙動を検出したときには、マイナス方向の第１制御を実行する。このように、補正演算部３６０は、第２制御を実行するか否かに関わらず、第５挙動または第７挙動を検出したときには、プラス方向の第１制御を実行し、第２挙動または第４挙動を検出したときには、マイナス方向の第１制御を実行する。

【0092】

補正演算部３６０は、（正、正）から（正、負）に切替わったタイミングで、プラス方向の第２制御を開始し、その後、第１制御を実行する。補正演算部３６０は、このような制御パターンＡを実行することにより、指定位置４０をロータ１１０Ａの回転位置に追従させることができる。

【0093】

補正演算部３６０が、（正、正）を検出している状態において、（負、正）を検出した場合には、挙動の切替わりは第２挙動から第７挙動の切替わりとなり、推定位置は第２位置Ｐ２となり、象限の切替わりは第４象限から第１象限の切替わりとなる。また、この場合には、補正演算部３６０は、制御パターンＢを実行する。制御パターンＢは、第２制御を実行せずに第１制御を実行するパターンである。

【0094】

補正演算部３６０は、（正、正）から（負、正）に切替わったタイミングで、プラス方向の第１制御を開始する。その後、補正演算部３６０は、符号組合せ状態に応じて、プラス方向の第１制御またはマイナス方向の第１制御を実行する。補正演算部３６０は、このような制御パターンＢを実行することにより、指定位置４０をロータ１１０Ａの回転位置に追従させることができる。

【0095】

補正演算部３６０が、（正、負）を検出している状態において、（負、負）を検出した場合には、挙動の切替わりは第５挙動から第４挙動の切替わりとなり、推定位置は第２位置Ｐ２となり、象限の切替わりは第１象限から第４象限の切替わりとなる。また、この場合には、補正演算部３６０は、制御パターンＣを実行する。制御パターンＣは、第２制御を実行せずに第１制御を実行するパターンである。

【0096】

補正演算部３６０は、（正、負）から（負、負）に切替わったタイミングで、マイナス方向の第１制御を開始する。その後、補正演算部３６０は、符号組合せ状態に応じて、プラス方向の第１制御またはマイナス方向の第１制御を実行する。補正演算部３６０は、このような制御パターンＣを実行することにより、指定位置４０をロータ１１０Ａの回転位置に追従させることができる。

【0097】

補正演算部３６０が、（正、負）を検出している状態において、（正、正）を検出した場合には、挙動の切替わりは第６挙動から第２挙動の切替わりとなり、推定位置は第３位置Ｐ３となり、象限の切替わりは第３象限から第４象限の切替わりとなる。また、この場合には、補正演算部３６０は、制御パターンＤを実行する。制御パターンＤは、マイナス方向（図７参照）の第２制御を含むパターンである。

【0098】

補正演算部３６０は、（正、負）から（正、正）に切替わったタイミングで、マイナス方向の第２制御を開始し、その後、第１制御を実行する。補正演算部３６０は、このような制御パターンＤを実行することにより、指定位置４０をロータ１１０Ａの回転位置に追従させることができる。

【0099】

なお、初期の指定位置４０に発生磁界が発生された場合には、ロータ１１０Ａの原点は、発生磁界に引き寄せられる。したがって、図９に示すように、（ΔＩｄ、ΔＩｑ）の符号組合せの第１状態では、（負、負）および（負、正）とはならない。

【0100】

補正演算部３６０は、変更した第１角度θＡおよび第２角度θＢを角度θ２として出力する。

【0101】

図１０は、図３および図４とは異なる状況での初期制御を説明するための図である。図１０（Ａ）では、ロータ１１０Ａの原点と、初期の指定位置４０とが１８０度離れている場合（つまり、Δθが１８０度である場合）が示されている。この場合には、初期の指定位置４０に磁界が発生されたとしても、ロータ１１０Ａは回転しない。したがって、角度差Δθは、変化しない（図１０（Ｂ）参照）。

【0102】

そこで、本実施形態においては、制御部３１０は、図２の角速度ωｃ（つまり、角度θ３）を時間経過とともに徐々に大きくする変化制御を実行する。この変化制御により、指定位置４０を変化させることができ、角度差Δθを１８０度とは異なる角度とすることができる。その結果、ロータ１１０ＡのＮ極を、変化された指定位置４０（Ｓ極）に引き寄せることができる。したがって、角度差Δθが１８０度であっても、制御部３１０がこの変化制御を実行することにより、ロータ１１０Ａを回転させることができる。よって、モータ駆動装置４００は、ロータ１１０Ａの原点を指定位置４０に位置させることができる。

【0103】

［実験結果］
次に、発明者により行われた実験結果を説明する。この実験は、レゾルバを用いて行われた。この実験は、主に、ロータ１１０Ａの回転位置の象限と、ロータ１１０Ａの挙動、ΔＩｄの符号およびΔＩｑの符号との関係が示される。

【0104】

図１１～図１６は、この実験結果を示す図である。なお、図１１～図１６の実験は、補正演算部３６０、角度演算部３４０を有さないモータ駆動装置で行われた。また、図１１～図１６においては、それぞれ、ロータ１１０Ａの回転位置が異なる。

【0105】

図１１～図１６の（Ａ）、（Ｂ）の横軸は、時間ｔを示す。図１１～図１６の（Ａ）は、角度差Δθを示し、図１１～図１６の（Ｂ）は、ΔＩｄの値、およびΔＩｑの値を示す。図１１～図１６の（Ｂ）において、ΔＩｄの値が実線で示され、ΔＩｑの値が破線で示される。図１１～図１６の（Ｃ）は、ロータ１１０Ａの回転位置の象限およびロータ１１０Ａの挙動を示す。図１１～図１６の（Ｄ）は、ΔＩｄの符号、およびΔＩｑの符号を示す。図１１～図１６の（Ｃ）および（Ｄ）の実験結果は、図８と一致する。

【0106】

ここで、図１１（Ｃ）、（Ｄ）の枠内、図１３（Ｃ）、（Ｄ）の枠内および図１５（Ｃ）、（Ｄ）の枠内に示すように、上述の第１状態において（正、正）である場合には、ロータ１１０Ａの挙動が第１挙動である場合と、ロータ１１０Ａの挙動が第２挙動である場合とがある。なお、図１６は、上述の第１状態において（正、正）である例が示されている。

【0107】

また、図１２（Ｃ）、（Ｄ）および図１４（Ｃ）、（Ｄ）の枠内に示すように、上述の第１状態において（正、負）である場合には、ロータ１１０Ａの挙動が第５挙動である場合と、ロータ１１０Ａの挙動が第６挙動である場合とがある。

【0108】

補正演算部３６０は、ΔＩｄおよびΔＩｑに基づいて処理を行うことから簡易な構成とできる。その反面、補正演算部３６０は、符号組合せ状態の第１状態のみでは、ロータ１１０Ａの回転位置を推定できない。そこで、上述したように、本実施形態の補正演算部３６０は、符号組合せ状態の第１状態のみならず符号組合せの第２状態を用いてロータ１１０Ａの回転位置を推定する。

【0109】

［フローチャート］
図１７は、モータ駆動装置４００の処理を示すフローチャートの一例である。図１７の処理は、モータ駆動装置４００が開始信号Ｃを受信したときに開始する。また、後述のステップＳ４およびステップＳ１２では、モータ駆動装置４００は判断処理を実行するが、この判断処理は、モータ駆動装置４００の制御周期毎に実行される。制御周期は、たとえば、ＣＰＵ３０２の制御周期である。該制御周期は、たとえば、電流センサ２４Ｖからの出力値および電流センサ２４Ｗからの出力値のサンプリング周期である。また、図１７の処理においては、上記の変化制御については記載されていないが、モータ駆動装置４００は、該変化制御を制御周期毎に実行する。

【0110】

まず、ステップＳ２において、モータ駆動装置４００は、初期の指定位置４０に磁界（発生磁界）を発生させる。ロータ１１０ＡのＮ極は、発生磁界（Ｓ極）に引寄せられることから、ロータ１１０Ａの回転位置は変化する。

【0111】

そして、ステップＳ４において、モータ駆動装置４００は、符号組合せ状態が切替わったか否かを判断する（図９参照）。モータ駆動装置４００は、符号組合せ状態が切替わるまで待機する（ステップＳ４でＮＯ）。そして、モータ駆動装置４００は、符号組合せ状態が切替わった場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ６において、モータ駆動装置４００は、符号組合せ状態の切替わりを用いて図９の制御テーブルを参照して制御パターンを判別する。制御パターンＡまたは制御パターンＤである場合には、処理は、ステップＳ８に進み、制御パターンＢまたは制御パターンＣである場合には、処理は、ステップＳ１０に進む。

【0112】

ステップＳ８において、モータ駆動装置４００は、指定位置４０を９０度だけ変更する。たとえば、ステップＳ６で判別された制御パターンが、制御パターンＡである場合には、ステップＳ８において指定位置４０はプラス方向に９０度変更される（図９参照）。また、ステップＳ６で判別された制御パターンが、制御パターンＤである場合には、ステップＳ８において指定位置４０はマイナス方向に９０度変更される（図９参照）。ステップＳ８の処理が終了すると、処理は、ステップＳ１０に進む。

【0113】

ステップＳ１０において、モータ駆動装置４００は、ロータ１１０Ａの回転位置に近づく方向に、指定位置４０を第１角度θＡだけ変更する。そして、ステップＳ１２において、ΔＩｄの変化量が第１閾値未満であり、かつΔＩｑの変化量が第２閾値未満であるか否かを判断する。

【0114】

ここで、ΔＩｄの変化量およびΔＩｑの変化量を説明する。ステップＳ１２においては、モータ駆動装置４００の補正演算部３６０は、減算部３１１，３１２からΔＩｄおよびΔＩｑを取得する毎に該取得したΔＩｄおよびΔＩｑを所定の記憶領域（たとえば、上述のＲＡＭ）に記憶する。ステップＳ１２において、モータ駆動装置４００は、今回取得したΔＩｄと、前回取得したΔＩｄ（直近の制御周期で記憶されたΔＩｄ）との差分値を、ΔＩｄの変化量として算出する。同様に、ステップＳ１２において、モータ駆動装置４００は、今回取得したΔＩｑと、前回取得したΔＩｑ（直近の制御周期で記憶されたΔＩｑ）との差分値を、ΔＩｑの変化量として算出する。また、第１閾値および第２閾値は、予め定められた値である。

【0115】

つまり、ステップＳ１２の処理は、ΔＩｄおよびΔＩｑがゼロに収束したか否かを判断する処理である。ステップＳ１２でＮＯの場合（ΔＩｄおよびΔＩｑの双方がゼロに収束していない場合）には、処理は、ステップＳ１０に戻る。ステップＳ１０およびステップＳ１２での繰返し処理が、第１制御に対応する。

【0116】

ステップＳ１２でＹＥＳの場合（ΔＩｄおよびΔＩｑの双方がゼロに収束した場合）には、指定位置４０とロータ１１０Ａの回転位置とは、一致（または略一致）したとして、図１７の初期制御は終了する。

【0117】

なお、ステップＳ２の処理は、「Ｎ極またはＳ極の磁界を指定位置に発生させることにより、ロータ１１０Ａの回転位置を該指定位置に引き寄せる処理」に対応する。ステップＳ４の処理は、「指定位置に磁界を発生させてロータ１１０Ａを引き寄せた後に指定位置を通過したロータ１１０Ａの回転位置を推定位置として推定する」に対応する。ステップＳ８およびステップＳ１０の処理は、位置制御に対応する。

【0118】

［シミュレーション結果］
次に、本実施形態のモータ駆動装置４００のシミュレーション結果を説明する。本実施形態のモータ駆動装置４００は、比較例のモータ駆動装置と比較される。比較例のモータ駆動装置は、上述の変化制御を実行するものの、補正演算部３６０を有さない装置である。このシミュレーションにおいては、ロータ１１０Ａの実際の角度を検出するために、本実施形態のモータ駆動装置４００および比較例のモータ駆動装置にレゾルバが具備された。

【0119】

図１８～図２１は、当該シミュレーション結果の一例を示す図である。図１８～図２１の横軸は時間ｔを示す。図１８～図２１の（Ａ）の縦軸は、角度θ１を示す電気角であり、図１８～図２１の（Ｂ）の縦軸は、Δθを示す図である。図１８～図２１の（Ａ）および（Ｂ）において、実線は本実施形態のモータ駆動装置４００を示し、破線は比較例のモータ駆動装置を示す。図１８～図２１において、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間Ｔにおいて、第１制御または第２制御が実行された。

【0120】

図１８は、初期のロータ１１０Ａの回転位置が第４象限に存在する場合である。図１８の例は、時刻ｔ１において、第１制御が開始された。この第１制御においては、指定位置４０は、プラス方向に第１角度θＡずつ変更されている。

【0121】

図１９、図２０は、初期のロータ１１０Ａの回転位置が第２象限に存在する場合である。図１９および図２０の例では、タイミングｔ１において、第２制御が開始され、その後、第１制御が実行された。図１９および図２０の例では、第１制御において指定位置４０がマイナス方向に第１角度θＡずつ変更されている。なお、図２０の例では、ロータ１１０Ａの回転位置が、初期の指定位置４０よりも約１８０度離れている例が示されている。したがって、図２０の第２制御の開始タイミングｔ２は、図１９の第２制御の開始タイミングｔ２よりも遅いことが示されている。

【0122】

図２１は、初期のロータ１１０Ａの回転位置が第１象限に存在する場合である。図２１においては、第１制御が開始された。この第１制御においては、指定位置４０は、マイナス方向に第１角度ずつ変更されている。

【0123】

以上、図１８（Ｂ）～図２１（Ｂ）に示すように、図１８～図２１のどのような状況においても、本実施形態のモータ駆動装置４００は、比較例のモータ駆動装置よりもΔθの収束時間を短くできる。Δθの収束時間は、初期制御が開始されたときから、Δθがゼロに近づくまでの時間である。

【0124】

［本実施形態のモータ駆動装置の作用・効果］
以上、図５で説明したように、本実施形態のモータ駆動装置４００は、まず、初期の指定位置４０に発生磁界を発生させる（図５（Ｂ））。該発生磁界により、ロータ１１０Ａの回転が自発的に開始して、ロータ１１０Ａの回転位置を指定位置４０に引き寄せられる（図５（Ｂ）、図５（Ｃ）など参照）。モータ駆動装置４００は、指定位置に磁界を発生させてロータ１１０Ａを引き寄せた後に指定位置４０を通過したロータ１１０Ａの回転位置を推定位置として推定する（図７～図９参照）。そして、モータ駆動装置４００は、推定位置に指定位置を近づける位置制御を実行する（図５（Ｄ）、図５（Ｅ）など参照）。

【0125】

したがって、モータ駆動装置４００は、たとえば上記の比較例のモータ駆動装置と比較して、モータ駆動装置４００は、ロータ１１０Ａの回転位置が指定位置４０となるまでの時間（上記の収束時間）を軽減することができる（図１８～図２１など参照）。

【0126】

また、センサレス構成において、ロータの回転位置の推定精度を向上させる手法として、高調波信号重畳を使用する手法がある。しかしながら、ＳＰＭ(surface permanent magnetic)が採用されているモータでは高調波信号重畳が使用できない。本実施形態のモータ駆動装置４００であれば、高調波信号重畳を使用しなくても、初期制御を実行できる。

【0127】

また、モータ駆動装置４００は、推定位置（ロータ１１０Ａの原点）と指定位置４０とが近づくように、該指定位置４０を第１角度θＡずつ変更する第１制御を実行する（図５参照）。

【0128】

したがって、モータ駆動装置４００は、第１角度ずつ変更することから、回転子の回転位置が指定位置となるまでの時間を短くできる。

【0129】

また、本実施形態のモータ駆動装置４００は、角度差Δθが９０度であると推定した場合、推定位置と指定位置とが近づくように、第２角度θＢだけ変更する第２制御を実行する。そして、モータ駆動装置４００は、第２制御の後に第１制御を実行する（図６参照）。したがって、モータ駆動装置４００は、角度差Δθが９０度である場合であっても、ロータ１１０Ａの回転位置が指定位置４０となるまでの時間を短くできる。

【0130】

また、モータ駆動装置４００は、推定位置が図９の第１位置または第３位置である場合に、ロータ１１０Ａの回転位置に指定位置４０が近づくように第２制御の後に第１制御を実行する（図６参照）。モータ駆動装置４００は、推定位置が図９の第２位置である場合に、ロータ１１０Ａの回転位置に指定位置４０が近づくように第２制御を実行せずに第１制御を実行する（図５参照）。したがって、モータ駆動装置４００は、推定位置が第１位置、第２位置、および第３位置のいずれであるかに応じて、第１制御および第２制御を実行することから、適切にロータ１１０Ａの回転位置が指定位置となるまでの時間を短くできる。

【0131】

また、第２角度θＢは、９０度である。したがって、モータ駆動装置４００は、簡易な構成により、第２制御を実行できる。

【0132】

また、第１角度θＡは、０度より大きく１度以下の範囲の角度である。したがって、モータ駆動装置４００は、微小な角度で指定位置４０をロータ１１０Ａの回転位置に追従できる。

【0133】

また、モータ駆動装置４００は、ｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑに基づいて、ロータ１１０Ａの第１制御（または推定位置の特定）を実行する。したがって、モータ駆動装置４００は、簡易な構成により、ロータ１１０Ａの第１制御（または推定位置の特定）を特定できる（図９など参照）。

【0134】

より具体的には、モータ駆動装置４００は、ｄ軸電流値Ｉｄから所定値（Ｉｄｃ）を差引いた値（ΔＩｄ）の符号、およびｑ軸電流値Ｉｑ（ΔＩｑ）の符号に基づいて、第１制御（または推定位置の特定）を実行する。したがって、モータ駆動装置４００は、簡易な構成により、ロータ１１０Ａの第１制御（または推定位置の特定）を特定できる（図９など参照）。なお、該符号については、符号組合せ状態で説明された通りである。

【0135】

また、モータ駆動装置４００は、モータ１１０のｄ軸電流値の変化量が第１閾値未満となり、かつモータ１１０のｑ軸電流値の変化量が第２閾値未満となったときに、初期制御を終了させる（図１７のステップＳ１２）。したがって、モータ駆動装置４００は、簡易な構成により、初期制御の終了の有無を判断できる。

【0136】

また、図３に示すように、ロータ１１０Ａは、２極磁石により構成される。したがって、ロータ１１０Ａの構成を簡易にできる一方、角度差Δθが生じやすくなる傾向がある。しかしながら、本実施形態のモータ駆動装置４００によれば、角度差Δθが大きくなる２極磁石であるロータ１１０Ａが採用されていたとしても、適切に初期制御を実行できる。

【0137】

［その他の実施形態]
（１） 上述の実施形態の初期制御の終了条件は、図１７のステップＳ１２で説明した条件である。しかしながら、終了条件は、他の条件としてもよい。図２２は、終了条件としての他の条件が採用されたモータ駆動装置４００の制御を示すフローチャートである。

【0138】

図２２のフローチャートは、図１７のステップＳ１２がステップＳ１２Ａに代替されたフローチャートである。ステップＳ１２Ａの終了条件は、初期制御が開始されたときから、所定期間が経過したという条件である。ここで、所定期間は、たとえば、１００ｍｓであるとする。

【0139】

本変形例のモータ駆動装置４００は、ステップＳ１０の処理の終了後、ステップＳ１２Ａにおいて、初期制御の開始から所定期間が経過したか否かを判断する。モータ駆動装置４００は、所定期間が経過するまで（ステップＳ１２ＡでＮＯ）、指定位置４０を第１角度だけ変更する処理を繰返す。モータ駆動装置４００は、所定期間が経過した場合には（ステップＳ１２ＡでＹＥＳ）、図２２の初期制御を終了する。

【0140】

このような構成であれば、モータ駆動装置４００は、簡易な構成により、位置制御の終了の有無を判断できる。

【0141】

（２） 上述の実施形態においては、補正演算部３６０が、偏差ΔＩｄおよび偏差ΔＩｑに基づいて、ロータ１１０Ａの推定位置を特定する構成が説明された。しかしながら、補正演算部３６０は、他のパラメータを用いて、ロータ１１０Ａの推定位置を特定してもよい。他のパラメータは、ＰＩ演算部２４０から出力される電圧指令値Ｖｄｃおよび電圧指令値Ｖｑｃである。このような構成であっても、補正演算部３６０は、ロータ１１０Ａの推定位置を特定してもよい。

【0142】

（３） 上述の実施形態の第２角度θＢは、９０度である構成が説明された。しかしながら、第２角度θＢは、他の角度としても良い。たとえば、図６（Ｄ）に示すように、第２角度θＢが９０度である場合には、指定位置４０を９０度変更した時点で、ロータ１１０Ａの回転位置は、指定位置４０の方に引き寄せられている。この点を鑑みて、第２角度θＢは、９０度未満の角度（たとえば、８０度）としてもよい。このような構成であれば、第１制御を実行する期間を短縮できる。

【0143】

（４） 上述のモータ駆動装置４００は、レゾルバを備えない構成が説明された。しかしながら、モータ駆動装置４００は、レゾルバを備えていてもよい。たとえば、モータ駆動装置４００の出荷前において、モータ駆動装置４００がレゾルバを備えていたとしても、角度差Δθが生じている場合がある。このような場合であっても、モータ駆動装置４００の上記の位置制御により、角度差Δθをゼロにすることができる。

【0144】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0145】

２２ 中性点、２４Ｖ，２４Ｗ 電流センサ、４０ 指定位置、１１０ モータ、１１０Ａ ロータ、１５０ バッテリ、２１０ インバータ、２４０ ＰＩ演算部、３００ 制御装置、３０４ メモリ、３１０ 制御部、３１１，３１２ 減算部、３３０ 推定部、３４０ 角度演算部、３５０ スイッチ部、３６０ 補正演算部、３７０ 加算部、４００ モータ駆動装置、５００ 電気システム。

【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】