特開 2024-176219 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】P2024176219

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/24 20160101AFI20241212BHJP

   H02P 21/22 20160101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02P21/24

H02P21/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094604

(22)【出願日】2023-06-08

(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

(71)【出願人】

【識別番号】500433225

【氏名又は名称】学校法人中部大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(74)【代理人】

【識別番号】100171583

【弁理士】

【氏名又は名称】梅景 篤

(72)【発明者】

【氏名】古田 大地

(72)【発明者】

【氏名】井手 徹

(72)【発明者】

【氏名】朝比奈 和希

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 昭義

(72)【発明者】

【氏名】上辻 清

(72)【発明者】

【氏名】松本 純

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA02

5H505AA19

5H505BB06

5H505CC02

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505GG02

5H505GG04

5H505HA01

5H505HA05

5H505HA10

5H505HB02

5H505JJ03

5H505JJ17

5H505JJ29

5H505KK06

5H505LL14

5H505LL22

5H505LL41

5H505MM10

(57)【要約】

【課題】位置センサレス制御において、脱調の検出精度を向上させること。
【解決手段】制御装置は、γ軸電流値Ｉ_γとγ軸電流指令値Ｉ^＊ _γとに基づいて算出されたγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１及びδ軸電流値Ｉ_δとδ軸電流指令値Ｉ^＊ _δとに基づいて算出されたδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１と、所定の電圧値のγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びゼロボルトのδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２と、を選択的にγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δとして出力するγ－δ電圧指令値算出部５３と、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２がγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δとして出力されている場合に、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に基づいて推定位置誤差Δθ＾_ｒｅを算出し、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅに基づいてモータの脱調を検出する検出部５６と、を備える。
【選択図】図２

【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駆動信号を生成する制御装置であって、
前記モータに流れる電流を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軸電流指令値とに基づいて算出された第１γ軸電圧指令値及び前記δ軸電流値と前記δ軸電流指令値とに基づいて算出された第１δ軸電圧指令値と、所定の電圧値の第２γ軸電圧指令値及びゼロボルトの第２δ軸電圧指令値と、を選択的にγ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値として出力する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駆動信号に変換する駆動信号出力部と、
前記第２γ軸電圧指令値及び前記第２δ軸電圧指令値が前記γ軸電圧指令値及び前記δ軸電圧指令値として出力されている場合に、前記γ軸電流値、前記δ軸電流値、前記γ軸電圧指令値及び前記δ軸電圧指令値に基づいて、γ－δ座標系のγ軸とｄ－ｑ座標系のｄ軸との位置誤差の推定値である推定位置誤差を算出し、前記推定位置誤差に基づいて前記モータの脱調を検出する検出部と、
を備える、制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

位置センサを用いないでモータを制御する位置センサレス制御が知られている。位置センサレス制御では、ｄ－ｑ座標系のｄ軸とγ－δ座標系のγ軸との電気角誤差が大きくなると、モータを制御できなくなる脱調が生じる。特許文献１には、モータに流れる電流値、モータパラメータ、及びモータの回転数指令値に基づいて、モータの磁束を演算し、演算値が閾値を下回った場合にモータが脱調を起こしたと判断する駆動装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－９２７８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

低回転数領域においては逆起電力が小さいので、印加電圧が小さくなり、電圧誤差の影響が相対的に大きくなる。つまり、ＳＮ比（signal-to-noise ratio）が低下する。したがって、引用文献１に記載されているような、モータの電圧方程式を用いて脱調を検出する手法では、低回転数領域において、脱調の検出精度が低下するおそれがある。

【0005】

本開示は、位置センサレス制御において、脱調の検出精度を向上可能な制御装置を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面に係る制御装置は、モータを駆動させるインバータを制御する駆動信号を生成する装置である。この制御装置は、モータに流れる電流を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、γ軸電流値とγ軸電流指令値とに基づいて算出された第１γ軸電圧指令値及びδ軸電流値とδ軸電流指令値とに基づいて算出された第１δ軸電圧指令値と、所定の電圧値の第２γ軸電圧指令値及びゼロボルトの第２δ軸電圧指令値と、を選択的にγ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値として出力するγ－δ電圧指令値算出部と、γ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値を駆動信号に変換する駆動信号出力部と、第２γ軸電圧指令値及び第２δ軸電圧指令値がγ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値として出力されている場合に、γ軸電流値、δ軸電流値、γ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値に基づいて、γ－δ座標系のγ軸とｄ－ｑ座標系のｄ軸との位置誤差の推定値である推定位置誤差を算出し、推定位置誤差に基づいてモータの脱調を検出する検出部と、を備える。

【0007】

上記制御装置においては、第２γ軸電圧指令値及び第２δ軸電圧指令値がγ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値として出力されている場合に、γ軸電流値、δ軸電流値、γ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値に基づいて推定位置誤差が算出される。第２γ軸電圧指令値は、所定の電圧値の電圧指令値であり、第２δ軸電圧指令値は、ゼロボルトの電圧指令値である。したがって、第２γ軸電圧指令値及び第２δ軸電圧指令値がγ軸電圧指令値及びδ軸電圧指令値として出力されると、γ軸電圧値は所定の電圧値に収束し、δ軸電圧値はゼロボルトに収束する。γ軸電圧値が所定の電圧値となることにより、モータのトルクの増加を抑制しつつ、推定位置誤差の算出における電圧誤差の影響を低減することができる。上述のように算出された推定位置誤差に基づいてモータの脱調が検出されることにより、脱調の検出精度が向上し得る。以上により、位置センサレス制御において、脱調の検出精度を向上させることが可能となる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、位置センサレス制御において、脱調の検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態に係る制御装置を含む制御システムの概略構成図である。

【図2】図２は、図１に示される演算器の機能構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、ｄ軸とγ軸との関係を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら一実施形態に係る制御装置を詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

【0011】

図１を参照しながら、一実施形態に係る制御装置を含む制御システムの概略構成を説明する。図１は、一実施形態に係る制御装置を含む制御システムの概略構成図である。図１に示される制御システム１は、モータ（電動機）Ｍの位置センサレス制御を行うシステムである。モータＭは、位置センサレスのモータであり、例えば、突極比を有する埋込磁石型同期モータ（ＩＰＭＳＭ：Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）である。モータＭは、例えば、電動フォークリフト及びプラグインハイブリッド車などの車両に搭載される。制御システム１は、インバータ回路２（インバータ）と、制御装置３と、電流センサＳｅ１，Ｓｅ２，Ｓｅ３と、を含む。

【0012】

インバータ回路２は、直流電源ＰＳから供給される直流電力によりモータＭを駆動する。インバータ回路２は、コンデンサＣと、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６と、を含む。

【0013】

コンデンサＣは、直流電源ＰＳから出力され、インバータ回路２へ入力される電圧を平滑化する。

【0014】

スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。スイッチング素子ＳＷ１は、Ｕ相の上アームのスイッチング素子である。スイッチング素子ＳＷ２は、Ｕ相の下アームのスイッチング素子である。スイッチング素子ＳＷ３は、Ｖ相の上アームのスイッチング素子である。スイッチング素子ＳＷ４は、Ｖ相の下アームのスイッチング素子である。スイッチング素子ＳＷ５は、Ｗ相の上アームのスイッチング素子である。スイッチング素子ＳＷ６は、Ｗ相の下アームのスイッチング素子である。コンデンサＣの一方の端子は、直流電源ＰＳの正極端子及びスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５のそれぞれのコレクタ端子に接続されている。コンデンサＣの他方の端子は、直流電源ＰＳの負極端子及びスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６のそれぞれのエミッタ端子に接続されている。

【0015】

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。

【0016】

スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のそれぞれのゲートには、制御装置３から駆動信号が供給される。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のそれぞれは、ゲートに供給される駆動信号に基づいて、オン又はオフする。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がそれぞれオン又はオフすることで、直流電源ＰＳから出力される直流電力が、互いに位相が１２０度ずつ異なる３つの交流電力に変換され、それらの交流電力がモータＭの３つの相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）の入力端子に入力されてモータＭの回転子が回転する。

【0017】

電流センサＳｅ１～Ｓｅ３は、ホール素子又はシャント抵抗などによって構成される。電流センサＳｅ１は、モータＭのＵ相に流れる交流電流の電流値であるＵ相電流値Ｉ_ｕを検出して制御装置３に出力する。電流センサＳｅ２は、モータＭのＶ相に流れる交流電流の電流値であるＶ相電流値Ｉ_ｖを検出して制御装置３に出力する。電流センサＳｅ３は、モータＭのＷ相に流れる交流電流の電流値である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、制御システム１は、３つの電流センサ（電流センサＳｅ１～Ｓｅ３）を含んでいるが、２つの電流センサを含んでもよい。

【0018】

制御装置３は、モータＭの位置センサレス制御を行う装置である。制御装置３は、インバータ回路２を制御することによって、モータＭを駆動させる。制御装置３は、インバータ回路２を制御する駆動信号を生成する。制御装置３は、ドライブ回路４と、演算器５と、を含む。

【0019】

ドライブ回路４は、ＩＣ（Integrated Circuit）などによって構成さる。ドライブ回路４は、演算器５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と搬送波（三角波、ノコギリ波、又は逆ノコギリ波など）とを比較し、その比較結果に応じた駆動信号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。

【0020】

演算器５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成される電子制御ユニットである。例えばＲＯＭに格納されているプログラムがＲＡＭ上にロードされてＣＰＵで実行されることにより、図２に示される演算器５の各種機能が実現される。

【0021】

次に、図２及び図３を参照しながら、演算器５の機能構成を説明する。図２は、図１に示される演算器の機能構成を示すブロック図である。図３は、ｄ軸とγ軸との関係を説明するための図である。図２に示されるように、演算器５は、機能的な構成要素として、座標変換部５１と、γ－δ電流指令値出力部５２と、γ－δ電圧指令値算出部５３と、座標変換部５４と、推定部５５と、検出部５６と、を含む。

【0022】

座標変換部５１は、推定部５５から出力される推定位置θ＾_ｒｅに基づいて、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。すなわち、座標変換部５１は、モータＭに流れる電流を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として機能する。推定位置θ＾_ｒｅは、モータＭの回転子の位置θ_ｒｅの推定値である。位置θ_ｒｅは、電気角とも称される。この変換方法は公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

【0023】

座標変換部５１は、γ軸電流値Ｉ_γ及びδ軸電流値Ｉ_δをγ－δ電圧指令値算出部５３及び推定部５５に出力する。座標変換部５１には、Ｕ相電流値Ｉ_ｕ、Ｖ相電流値Ｉ_ｖ及びＷ相電流値Ｉ_ｗのうち、二相の電流値が入力され、残りの一相の電流値は、入力された二相の電流値から算出されてもよい。

【0024】

なお、「θ＾_ｒｅ」の表記では「＾」が「θ」の右上に位置しているが、「θ＾_ｒｅ」と図２の推定部５５から座標変換部５１に向かう矢印に記載されている記号とは同じ意味である。他の「＾」の表記についても同様とする。本明細書において記号「＾」は、推定値を意味する。

【0025】

図３に示されるように、位置θ_ｒｅは、α－β座標系のα軸とｄ－ｑ座標系のｄ軸とが成す角度である。推定位置θ＾_ｒｅは、α－β座標系のα軸とγ－δ座標系のγ軸とが成す角度である。α－β座標系は、固定座標系である。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。γ－δ座標系は、位置センサレス制御における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。γ－δ座標系のγ軸とｄ－ｑ座標系のｄ軸とは、位置誤差Δθ_ｒｅだけずれている。

【0026】

すなわち、位置誤差Δθ_ｒｅは、γ－δ座標系のγ軸とｄ－ｑ座標系のｄ軸とが成す角度（又はγ－δ座標系のδ軸とｄ－ｑ座標系のｑ軸とが成す角度）の真値である。位置誤差Δθ_ｒｅは、電気角誤差とも称される。位置誤差Δθ_ｒｅがゼロである場合、γ軸はｄ軸と一致し、δ軸はｑ軸に一致する。

【0027】

γ－δ電流指令値出力部５２は、外部から入力される角速度指令値ω^＊と推定部５５から出力される推定角速度ω＾_ｒｅとの角速度差Δωを算出し、角速度差Δωを用いてトルク指令値Ｔ^＊を算出する。推定角速度ω＾_ｒｅは、モータＭの回転子の角速度ω_ｒｅの推定値である。γ－δ電流指令値出力部５２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を算出する。なお、γ軸電流指令値Ｉ^＊ _γ及びδ軸電流指令値Ｉ^＊ _δの算出方法は公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。γ－δ電流指令値出力部５２は、γ軸電流指令値Ｉ^＊ _γ及びδ軸電流指令値Ｉ^＊ _δをγ－δ電圧指令値算出部５３に出力する。

【0028】

γ－δ電圧指令値算出部５３は、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１（第１γ軸電圧指令値）及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１（第１δ軸電圧指令値）と、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２（第２γ軸電圧指令値）及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２（第２δ軸電圧指令値）と、を選択的にγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δとして出力する。γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１は、γ軸電流指令値Ｉ^＊ _γとγ軸電流値Ｉ_γとに基づいて算出される電圧指令値である。δ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１は、δ軸電流指令値Ｉ^＊ _δとδ軸電流値Ｉ_δとに基づいて算出される電圧指令値である。γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２は、所定の電圧値Ｖ_ａの電圧指令値である。電圧値Ｖ_ａは、後述の推定位置誤差Δθ＾_ｒｅの算出における電圧誤差の影響を低減可能な程度の大きい値であり、予め設定されている。δ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２は、ゼロボルトの電圧指令値である。

【0029】

γ－δ電圧指令値算出部５３は、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δを座標変換部５４、推定部５５及び検出部５６に出力する。γ－δ電圧指令値算出部５３は、電圧指令値生成部５３ａと、電圧指令値生成部５３ｂと、切替部５３ｃと、を含む。

【0030】

電圧指令値生成部５３ａは、例えば、γ軸電流指令値Ｉ^＊ _γとγ軸電流値Ｉ_γとの差である差分γ軸電流指令値ΔＩ^＊ _γを算出するとともに、δ軸電流指令値Ｉ^＊ _δとδ軸電流値Ｉ_δとの差である差分δ軸電流指令値ΔＩ^＊ _δを算出し、差分γ軸電流指令値ΔＩ^＊ _γ及び差分δ軸電流指令値ΔＩ^＊ _δをγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１に変換する。すなわち、電圧指令値生成部５３ａは、γ軸電流指令値Ｉ^＊ _γとγ軸電流値Ｉ_γとに基づいてγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１を算出するとともに、δ軸電流指令値Ｉ^＊ _δとδ軸電流値Ｉ_δとに基づいてδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１を算出する。γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１の算出方法は公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。電圧指令値生成部５３ａは、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１を切替部５３ｃに出力する。

【0031】

電圧指令値生成部５３ｂは、電圧値Ｖ_ａのγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２とゼロボルトのδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２とを生成し、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２を切替部５３ｃに出力する。

【0032】

切替部５３ｃは、電圧指令値生成部５３ａから出力されたγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１と、電圧指令値生成部５３ｂから出力されたγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２と、のいずれかの組を選択し、選択した組をγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δとして出力する。切替部５３ｃは、例えば、検出指令を受けている間、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２を選択し、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２をγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δとして出力する。切替部５３ｃは、検出指令を受けていない間、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１を選択し、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ１及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ１をγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δとして出力する。

【0033】

検出指令は、任意のタイミングで所定の期間出力される。検出指令は、予め定められた周期で出力されてもよい。所定の期間は、例えば、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２が出力されてからγ軸電圧値が電圧値Ｖ_ａに収束し、δ軸電圧値がゼロボルトに収束するまでの収束時間よりも長い時間に設定される。つまり、電圧値Ｖ_ａのγ軸電圧がパルス状に印加される。

【0034】

座標変換部５４は、推定部５５から出力される推定位置θ＾_ｒｅに基づいて、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。この変換方法は公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。座標変換部５４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４に出力する。すなわち、座標変換部５４とドライブ回路４とは、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δを駆動信号に変換する駆動信号出力部として機能するといえる。

【0035】

推定部５５は、推定角速度ω＾_ｒｅ及び推定位置θ＾_ｒｅを算出する。推定部５５は、γ軸電流値Ｉ_γ、δ軸電流値Ｉ_δ及び予め推定可能な推定モータパラメータに基づいて、モータＭにおいて生じる拡張誘起電圧（ＥＥＭＦ：Extended ElectroMotive Force）ｅの推定値である推定拡張誘起電圧ｅ＾を算出し、推定拡張誘起電圧ｅ＾に基づいて推定位置θ＾_ｒｅを算出する。

【0036】

例えば、推定部５５は、推定拡張誘起電圧ｅ＾から推定位置誤差Δθ＾_ｒｅを算出し、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅと所定の伝達関数とを乗算して推定角速度ω＾_ｒｅを求める。推定位置誤差Δθ＾_ｒｅは、位置誤差Δθ_ｒｅの推定値である。そして、推定部５５は、推定角速度ω＾_ｒｅと推定位置誤差Δθ＾_ｒｅとに基づいて推定位置θ＾_ｒｅを算出する。推定部５５は、推定位置θ＾_ｒｅを座標変換部５１及び座標変換部５４に出力し、推定角速度ω＾_ｒｅをγ－δ電流指令値出力部５２に出力する。

【0037】

検出部５６は、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅに基づいて、モータＭの脱調を検出する。検出部５６は、モータＭの低回転数領域における脱調を検出する。ここで、γ－δ座標系上のγ軸電圧値Ｖ_γ及びδ軸電圧値Ｖ_δは、式（１）及び式（２）でそれぞれ表される。なお、ｐは、時間微分演算子ｄ／ｄｔを表す。巻線抵抗Ｒ及び誘起電圧定数Ｋ_Ｅは、制御対象のモータＭのモータパラメータである。

【数1】

【数2】

【0038】

γ軸自己インダクタンスＬ_γ、δ軸自己インダクタンスＬ_δ、及びγ軸とδ軸との間の相互インダクタンスＬ_γδは、式（３）、式（４）及び式（５）でそれぞれ表される。

【数3】

【数4】

【数5】

【0039】

インダクタンスＬ_０及びインダクタンスＬ_１は、式（６）及び式（７）でそれぞれ表される。なお、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である。

【数6】

【数7】

【0040】

検出部５６は、モータＭの低回転数領域における脱調を検出するので、角速度ω_ｒｅはゼロとみなされ得る。この場合、電圧降下が十分に小さいので、巻線抵抗Ｒはゼロとみなされ得る。したがって、式（１）にω_ｒｅ＝０及びＲ＝０を代入することによって、式（８）が得られ、式（２）にω_ｒｅ＝０及びＲ＝０を代入することによって、式（９）が得られる。

【数8】

【数9】

【0041】

γ軸電圧値Ｖ_γが電圧値Ｖ_ａに収束している場合には、式（８）にＶ_γ＝Ｖ_ａを代入することによって、式（１０）が得られる。式（１０）においては、位置誤差Δθ_ｒｅに代えて推定位置誤差Δθ＾_ｒｅが用いられる。

【数10】

【0042】

同様に、δ軸電圧値Ｖ_δがゼロに収束している場合には、式（９）にＶ_δ＝０を代入することによって、式（１１）が得られる。式（１１）においては、位置誤差Δθ_ｒｅに代えて推定位置誤差Δθ＾_ｒｅが用いられる。

【数11】

【0043】

式（１０）及び式（１１）を電流微分値ｐＩ_γについて解くことによって、式（１２）が得られ、式（１０）及び式（１１）を電流微分値ｐＩ_δについて解くことによって、式（１３）が得られる。

【数12】

【数13】

【0044】

式（１２）を余弦ｃｏｓ（２Δθ＾_ｒｅ）について解くことによって式（１４）が得られ、式（１３）を正弦ｓｉｎ（２Δθ＾_ｒｅ）について解くことによって式（１５）が得られる。

【数14】

【数15】

【0045】

式（１４）及び式（１５）から式（１６）が導出される。

【数16】

【0046】

式（１６）を推定位置誤差Δθ＾_ｒｅについて解くことによって、式（１７）が得られる。なお、式（１７）においては、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅは、－π／２（ｒａｄ）からπ／２（ｒａｄ）までの範囲で算出可能である。

【数17】

【0047】

検出部５６は、式（１７）を用いて、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅを算出する。すなわち、検出部５６は、γ－δ電圧指令値算出部５３において、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２がγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δとして出力されている場合に、γ軸電流値Ｉ_γ、δ軸電流値Ｉ_δ、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ（＝Ｖ_ａ）及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ（＝０）に基づいて、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅを算出する。検出部５６は、例えば、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２が出力されてから、上記収束時間が経過したことに応じて、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅを算出する。

【0048】

そして、検出部５６は、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅに基づいて、モータＭの脱調を検出する。具体的には、検出部５６は、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅと予め定められた閾値とを比較し、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅが閾値よりも大きい場合にモータＭの脱調が生じたと判定し、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅが閾値以下である場合にモータＭの脱調が生じていないと判定する。閾値としては、例えば、π／２（ｒａｄ）よりも小さい値が用いられる。なお、モータＭの脱調が生じたと判定された場合、モータＭが停止されてもよい。

【0049】

以上説明した制御装置３においては、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２がγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δとして出力されている場合に、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に基づいて、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅが算出される。γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２は、所定の電圧値Ｖ_ａの電圧指令値であり、δ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２は、ゼロボルトの電圧指令値である。したがって、γ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ２及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δ２がγ軸電圧指令値Ｖ^＊ _γ及びδ軸電圧指令値Ｖ^＊ _δとして出力されると、γ軸電圧値Ｖ_γは電圧値Ｖ_ａに収束し、δ軸電圧値Ｖ_δはゼロボルトに収束する。

【0050】

電圧値Ｖ_ａは推定位置誤差Δθ＾_ｒｅの算出における電圧誤差の影響を低減可能な程度に大きい値であるので、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅの算出における電圧誤差の影響が低減される。例えば、δ軸電圧値Ｖ_δが電圧値Ｖ_ａに設定されたとすると、δ軸電流値Ｉ_δが増加し得る。この場合、モータＭのトルクが大きく増加するので、モータＭの制御が乱れるおそれがある。これに対し、制御装置３においては、γ軸電圧値Ｖ_γを電圧値Ｖ_ａとすることにより、モータＭのトルクの増加を抑制しつつ、推定位置誤差Δθ＾_ｒｅの算出における電圧誤差の影響を低減することができる。上述のように算出された推定位置誤差Δθ＾_ｒｅに基づいてモータＭの脱調が検出されることにより、脱調の検出精度が向上し得る。以上により、位置センサレス制御において、モータＭの脱調の検出精度を向上させることが可能となる。

【0051】

以上、本開示の一実施形態について詳細に説明されたが、本開示に係る制御装置は上記実施形態に限定されない。

【符号の説明】

【0052】

２…インバータ回路（インバータ）、３…制御装置、４…ドライブ回路（駆動信号出力部）、５１…座標変換部（電流値変換部）、５２…γ－δ電流指令値出力部、５３…γ－δ電圧指令値算出部、５４…座標変換部（駆動信号出力部）、５５…推定部、５６…検出部、Ｍ…モータ。

【図1】

【図2】

【図3】