特開 2024-17952 モータ制御方法及びモータ制御装置

(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】P2024017952

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】モータ制御方法及びモータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/185 20160101AFI20240201BHJP

   H02P 21/18 20160101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

H02P6/185

H02P21/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022120941

(22)【出願日】2022-07-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 憲一

【テーマコード（参考）】

5H505

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE48

5H505EE49

5H505EE55

5H505GG02

5H505GG04

5H505GG06

5H505GG07

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ09

5H505JJ17

5H505JJ24

5H505JJ25

5H505JJ26

5H505LL14

5H505LL22

5H505LL24

5H505LL39

5H505LL41

5H505MM19

5H560AA08

5H560BB04

5H560BB12

5H560DA12

5H560DB20

5H560DC01

5H560DC12

5H560DC13

5H560EB01

5H560RR03

5H560SS02

5H560TT08

5H560TT11

5H560TT15

5H560XA02

5H560XA04

5H560XA06

5H560XA08

5H560XA12

5H560XA13

(57)【要約】

【課題】モータ回転数の変化に依らず磁極位置の推定精度を確保する。
【解決手段】
所定のトルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊及び推定したモータ２００の磁極位置θ′に基づいてモータに供給する電力を制御し、モータの回転数Ｎを示唆する回転数パラメータＮ′，Ｎ^＊を取得する回転数パラメータ取得工程と、モータの電力を示唆する電力パラメータｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔに基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出工程と、を含むモータ制御方法を提供する。特に、磁極位置算出工程では、回転数パラメータから回転数Ｎの変化ｄＮ／ｄｔを推定し、回転数の変化に基づいて磁極位置を補正する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定のトルク指令値及び推定したモータの磁極位置に基づいて前記モータに供給する電力を制御するモータ制御方法であって、
前記モータの回転数を示唆する回転数パラメータを取得する回転数パラメータ取得工程と、
前記モータの電力を示唆する電力パラメータに基づいて前記磁極位置を算出する磁極位置算出工程と、を含み、
前記磁極位置算出工程では、
前記回転数パラメータから前記回転数の変化を推定し、
前記回転数の変化に基づいて前記磁極位置を補正する、
モータ制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ制御方法であって、
前記回転数パラメータ取得工程では、
前記磁極位置を推定するための推定信号を生成し、
前記モータに供給すべき電力を規定する電力指令値に前記推定信号を重畳し、
前記電力パラメータに基づいて、前記推定信号を重畳した前記電力指令値に応じた応答電力値を算出し、
前記応答電力値に基づいて、前記回転数パラメータを演算する、
モータ制御方法。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ制御方法であって、
前記電力指令値は、ｄｑ軸電圧指令値を含み、
前記推定信号は、ｄｑ軸高周波電圧を含み、
前記応答電力値は、ｄｑ軸応答高周波電流を含み、
前記電力パラメータは、ｄｑ軸電流を含み、
前記回転数パラメータ取得工程では、
前記ｄｑ軸電流の検出値に対してフィルタ処理を行うことで前記ｄｑ軸応答高周波電流を演算し、
前記ｄｑ軸応答高周波電流に基づいて、ｄｑ軸座標系と予め設定した２軸制御座標系との位相差として定まる位相誤差推定値を演算し、
前記位相誤差推定値を所定の誤差補正値により補正して補正位相誤差推定値を演算し、
前記補正位相誤差推定値に基づいて、前記回転数パラメータとしての電気角速度推定値及び回転数推定値を演算し、
前記磁極位置算出工程では、
前記電気角速度推定値に基づいて、前記磁極位置を示唆する前記モータの位相推定値を演算し、
前記回転数の変化として前記回転数推定値の変化を演算し、
前記誤差補正値を前記回転数推定値の変化に応じて増減させる、
モータ制御方法。

【請求項4】

請求項３に記載のモータ制御方法であって、
前記磁極位置算出工程では、
前記回転数推定値の変化とｑ軸電流とに基づいて、前記誤差補正値を調節する、
モータ制御方法。

【請求項5】

請求項４に記載のモータ制御方法であって、
前記磁極位置算出工程では、
前記ｑ軸電流の絶対値が大きいほど、前記誤差補正値を大きくする、
モータ制御方法。

【請求項6】

請求項３に記載のモータ制御方法であって、
前記磁極位置算出工程では、
前記回転数推定値の変化方向に応じて、前記誤差補正値の正負を切り替える、
モータ制御方法。

【請求項7】

請求項３に記載のモータ制御方法であって、
前記磁極位置算出工程では、
前記回転数推定値の変化量が大きいほど、前記誤差補正値を大きくする、
モータ制御方法。

【請求項8】

請求項３に記載のモータ制御方法であって、
前記磁極位置算出工程では、
前記回転数推定値の変化と、ｄ軸高周波電圧に対するｑ軸高周波電圧の振幅比と、に基づいて前記誤差補正値を調節し、
前記振幅比が小さいほど、前記誤差補正値を大きくする、
モータ制御方法。

【請求項9】

請求項３～８の何れか１項に記載のモータ制御方法であって、
所定の制御モード信号に応じて、回転数制御モード及びトルク制御モードの何れかを選択するモード選択工程をさらに含み、
前記回転数制御モードは、前記モータが出力すべき前記回転数としての回転数指令値から定まる第１トルク指令値を前記トルク指令値として定め、前記第１トルク指令値及び前記回転数推定値に基づいて前記電力指令値を算出する制御モードであり、
前記トルク制御モードは、前記モータが出力すべきトルクとして定まる第２トルク指令値を前記トルク指令値として定め、前記第２トルク指令値及び前記回転数推定値に基づいて前記電力指令値を算出する制御モードであり、
前記回転数制御モードを選択した場合には、
前記回転数パラメータ取得工程において、前記回転数指令値を前記回転数パラメータとして演算し、
前記トルク制御モードを選択した場合には、前記回転数推定値を前記回転数パラメータとして演算する、
モータ制御方法。

【請求項10】

所定のトルク指令値及び推定したモータの磁極位置に基づいて前記モータに供給する電力を制御するモータ制御装置であって、
前記モータの回転数を示唆する回転数パラメータを取得する回転数パラメータ取得部と、
前記モータの電力を示唆する電力パラメータに基づいて前記磁極位置を算出する磁極位置算出部と、を有し、
前記磁極位置算出部は、
前記回転数パラメータから前記回転数の変化を推定し、
前記回転数の変化に基づいて前記磁極位置を補正する、
モータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御方法及びモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、モータの磁極位置を参照して直交する２軸座標系（ｄ軸／ｑ軸座標系）の指令値を求め、当該指令値を用いてモータの駆動制御を行う制御方法が開示されている。この制御方法では、モータに流れる電流の検出値からモータの磁極位置を推定する。

【0003】

より具体的には、磁極位置を推定するための交流信号を上記指令値のｄ軸成分（ｄ軸指令値）に重畳してモータを駆動させ、その状態で取得される電流検出値のｑ軸成分（ｑ軸電流検出値）に基づいて磁極位置を推定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０－３２３０９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、制御状態によってはモータ回転数が変化して、電流検出値の変化量が想定よりも大きくなることがある。このようなシーンにおいては、当該電流検出値から得られる磁極位置の推定誤差が大きくなるという問題がある。

【0006】

したがって、本発明の目的は、モータ回転数の変化に依らず磁極位置の推定精度を確保することのできるモータ制御方法及びモータ制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様によれば、所定のトルク指令値及び推定したモータの磁極位置に基づいてモータに供給する電力を制御するモータ制御方法が提供される。このモータ制御方法は、モータの回転数を示唆する回転数パラメータを取得する回転数パラメータ取得工程と、モータの電力を示唆する電力パラメータに基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出工程と、を含む。特に、磁極位置算出工程では、回転数パラメータから回転数の変化を推定し、回転数の変化に基づいて磁極位置を補正する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、モータ回転数の変化に依らず磁極位置の推定精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、回転状態推定部の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、回転数変化速度及びｑ軸電流に応じた位相誤差補正値の定め方の一例を説明するグラフである。

【図4】図４は、電圧振幅比に応じた位相誤差補正値の定め方の一例を説明するグラフである。

【図5】図５は、モータ回転数及び磁極位置の推定の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0011】

図１は、モータ制御装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、モータ制御装置１００としては、モータ２００の磁極位置（回転子位置）や回転数（以下、「モータ回転数Ｎ」と称する）をレゾルバやエンコーダ等のセンサ類で計測する構成に代えて、後述する推定アルゴリズムに基づいて演算し、演算した推定値を用いてインバータ１８を操作しモータ２００に供給する電力を制御する装置を想定する。すなわち、本実施形態のモータ制御装置１００、インバータ１８、及びモータ２００を要素とするモータ制御システムは、位置センサレスのシステムとして構成することができる。特に、制御対象であるモータ２００としては、車載の走行駆動用モータ又は発電用モータを想定する。また、モータ２００は、例えば、三相交流ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータであり、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑとｄ軸インダクタンスＬ_ｄが相互に異なる値を示す突極性モータとして構成される。

【0012】

モータ制御装置１００は、回転数制御部８、トルク指令値選択部９、電流指令生成部１１、第１電圧指令生成部１２、第２電圧指令生成部１３、最終電圧指令生成部１４、制御モード信号生成部１５、座標変換部１６、ＰＷＭ変換部１７、回転状態推定部１９、及び座標変換部２３を備える。そして、モータ制御装置１００は、各部の機能を実現するようにプログラムを備えたコンピュータ（コントローラ）によって構成される。また、当該コンピュータを構成するハードウェアは、一台又は複数台で構成されていても良い。

【0013】

回転数制御部８は、上位制御装置から入力される回転数指令値Ｎ^＊及び回転状態推定部１９から入力される回転数推定値Ｎ′に基づいて、第１トルク指令値Ｔ_ｒｅｖ ^＊を算出して出力する。

【0014】

ここで、回転数指令値Ｎ^＊は、例えばモータ２００を所定の駆動源（エンジンなど）により回生させて発電を行う発電機として用いる際に、所望の要求発電電力（エンジントルク×エンジン回転数）から定められるモータ２００の回転数（以下、「モータ回転数Ｎ」とも称する）として定められる。すなわち、回転数指令値Ｎ^＊は、上位制御装置により定められるモータ２００が出力すべき回転数の目標値である。また、回転数推定値Ｎ′は、モータ２００の制御状態に応じて演算されるモータ回転数Ｎの推定値である。回転数推定値Ｎ′は、回転状態推定部１９により、後述する推定アルゴリズム（高周波電圧印加法）にしたがって演算（推定）される。さらに、第１トルク指令値Ｔ_ｒｅｖ ^＊は、上記回転数指令値Ｎ^＊を実現するために目指すべきモータ２００の出力トルクの目標値である。

【0015】

より具体的に、回転数制御部８は、例えば、回転数指令値Ｎ^＊及び回転数推定値Ｎ′の偏差に基づいてＰＩ（Proportional-Integral）制御を実行して第１トルク指令値Ｔ_ｒｅｖ ^＊を算出する。

【0016】

トルク指令値選択部９は、上位制御装置から入力される制御モード信号Ｍ_ｓｗ１、上位制御装置から入力される第２トルク指令値Ｔ_ｄｒｖ ^＊、及び上述の第１トルク指令値Ｔ_ｒｅｖ ^＊に基づいて、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊を算出して出力する。

【0017】

ここで、制御モード信号Ｍ_ｓｗ１は、制御モードとしてトルク制御モード及び回転数制御モードのいずれを選択すべきかに関する上位制御装置の指令情報を含む信号である。また、第２トルク指令値Ｔ_ｄｒｖ ^＊は、例えばモータ２００を車両の走行駆動源として用いる際に、要求駆動力（アクセルペダルに対する操作量など）に応じたモータ２００の出力トルクの目標値である。

【0018】

より具体的に、トルク指令値選択部９は、制御モード信号Ｍ_ｓｗ１を参照して、トルク制御モードの実行が指令されていると判断すると、第２トルク指令値Ｔ_ｄｒｖ ^＊を最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊として演算する。一方、トルク指令値選択部９は、制御モード信号Ｍ_ｓｗ１を参照して、回転数制御モードの実行が指令されていると判断すると、第１トルク指令値Ｔ_ｒｅｖ ^＊を最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊として出力する。

【0019】

電流指令生成部１１は、直流電圧Ｖ_ｄｃ、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊、及び、回転数推定値Ｎ′に基づいて、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を生成（算出）して出力する。

【0020】

ここで、直流電圧Ｖ_ｄｃは、モータ２００の駆動電力を供給するためのバッテリ２１の出力電圧である。直流電圧Ｖ_ｄｃは、電圧センサ２２によって検出される。なお、直流電圧Ｖ_ｄｃを、電圧センサ２２による検出値に代えて、バッテリコントローラ（図示しない）等で得られる推定値として取得しても良い。

【0021】

ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊は、モータ２００のｄ軸電流ｉ_ｄについての指令値である。ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊は、モータ２００のｑ軸電流ｉ_ｑについての指令値である。なお、以下では、表記の簡略化のため、ｄ軸電流ｉ_ｄ及びｑ軸電流ｉ_ｑを包括してｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑとも称し、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を包括してｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊とも称する。

【0022】

第１電圧指令生成部１２は、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、回転数推定値Ｎ′、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊、及びｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑの検出値に基づいて、第１のｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊及び第１のｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ１ ^＊（以下、「第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊」とも称する）を生成（算出）して出力する。

【0023】

第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊は、いわゆる電流ベクトル制御によってモータ２００を制御するための電圧指令値である。すなわち、第１電圧指令生成部１２は、例えば下記の式（１）にしたがって、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑとｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊の偏差（ｉ_ｄ－ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ－ｉ_ｑ ^＊）に基づくＰＩ制御と、ｄｑ軸の非干渉化により、第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊を演算する。

【0024】

【数1】

【0025】

なお、式（１）における「ｓ」は微分演算子である。また、「Ｋ_ｐ１」は比例ゲインであり、「Ｋ_ｉ１」は積分ゲインである。さらに、「Ｖ_{ｄ－ｄｃｐｌ} ^＊」はｄ軸干渉電圧であり、「Ｖ_{ｑ－ｄｃｐｌ} ^＊」はｑ軸干渉電圧である。本実施形態では、第１電圧指令生成部１２は、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′と、ｄ軸干渉電圧Ｖ_{ｄ－ｄｃｐｌ} ^＊及びｑ軸干渉電圧Ｖ_{ｑ－ｄｃｐｌ} ^＊と、を対応付ける干渉電圧テーブル（図示せず）を有する。このため、第１電圧指令生成部１２は、この干渉電圧テーブルを参照することにより、トルク指令値Ｔ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′に対応するｄ軸干渉電圧Ｖ_{ｄ－ｄｃｐｌ} ^＊及びｑ軸干渉電圧Ｖ_{ｑ－ｄｃｐｌ} ^＊を演算する。干渉電圧テーブルは、実験またはシミュレーション等によって予め設定される。

【0026】

なお、第１電圧指令生成部１２が第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊の演算に用いるｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑは、モータ２００に流れる電流の検出値であって、座標変換部２３から取得される。座標変換部２３は、例えば回転状態推定部１９が出力する位相推定値θ′を用いた座標変換により、電流センサ２４が検出するモータ２００の各相の電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗからｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを演算する。具体的には、座標変換部２３は、下記の式（２）にしたがって、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを演算する。

【0027】

【数2】

【0028】

また、本実施形態では、電流センサ２４は、モータ２００のＵ相電流ｉ_ｕとＶ相電流ｉ_ｖを検出し、座標変換部２３は、Ｗ相電流ｉ_ｗを下記の式（３）にしたがって演算により求める。

【0029】

【数3】

【0030】

なお、以下では、上記式（２）及び式（３）に基づいて演算されるｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑの値をｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑの検出値とみなし、特に検出値であることを明示する場合には「ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ」、「ｄ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ」、或いは「ｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔ」と表記する。

【0031】

第２電圧指令生成部１３は、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、回転数推定値Ｎ′、及びｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑに基づいて、第２ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊及び第２ｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ２ ^＊を生成（演算）する。なお、以下では、第２ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊及び第２ｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ２ ^＊を、「第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊」とも称する。

【0032】

第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊は、いわゆる電圧位相制御によってモータ２００を制御するための電圧指令値である。すなわち、第２電圧指令生成部１３は、電圧ノルムＶ_ａに対する指令値である電圧ノルム指令値Ｖ_ａ ^＊と、電圧位相αに対する指令値である電圧位相指令値α^＊と、を演算し、これらを用いて第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊を演算する。

【0033】

具体的には、第２電圧指令生成部１３は、例えば下記の式（４）にしたがって、直流電圧Ｖ_ｄｃと、変調率についての指令値である変調率指令値ＭＦ^＊と、に基づき、電圧ノルム指令値Ｖ_ａ ^＊を演算する。

【0034】

【数4】

【0035】

さらに、第２電圧指令生成部１３は、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′に基づいて、電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊を演算する。電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊は、フィードフォワード制御による電圧位相αの目標値である。本実施形態では、第２電圧指令生成部１３は、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′と、電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊と、を対応付ける電圧位相目標値テーブル（図示しない）を有する。したがって、第２電圧指令生成部１３は、この電圧位相目標値テーブルを参照することにより、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′に対応する電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊を演算する。電圧位相目標値テーブルは、実験またはシミュレーション等によって予め設定される。

【0036】

また、第２電圧指令生成部１３は、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔと回転数推定値Ｎ′に基づいて、出力トルクの推定値であるトルク推定値Ｔ_ｅｓｔを演算する。本実施形態では、第２電圧指令生成部１３は、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び回転数推定値Ｎ′と、トルク推定値Ｔ_ｅｓｔと、を対応付けるトルク推定値テーブル（図示しない）を有する。したがって、第２電圧指令生成部１３は、このトルク推定値テーブルを参照することにより、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ及び回転数推定値Ｎ′に対応するトルク推定値Ｔ_ｅｓｔを演算する。トルク推定値テーブルは、実験またはシミュレーション等によって予め設定される。

【0037】

さらに、第２電圧指令生成部１３は、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊及びトルク推定値Ｔ_ｅｓｔに基づいて、電圧位相補正値α_ｆｂ ^＊を演算する。電圧位相補正値α_ｆｂ ^＊は、電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊に対する補正値であり、フィードバック制御によって演算される。例えば、第２電圧指令生成部１３は、下記の式（５）にしたがって、トルク指令値Ｔ^＊とトルク推定値Ｔ_ｅｓｔとの偏差（Ｔ_ｆｉｎ ^＊－Ｔ_ｅｓｔ）に基づくＰＩ制御により、電圧位相補正値α_ｆｂ ^＊を演算する。

【0038】

【数5】

【0039】

式（５）における「Ｋ_ｐ２」は比例ゲインであり、「Ｋ_ｉ２」は積分ゲインである。

【0040】

そして、第２電圧指令生成部１３は、上記のように演算する電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊に電圧位相補正値α_ｆｂ ^＊を加算することで、電圧位相指令値α^＊を演算する。

【0041】

さらに、第２電圧指令生成部１３は、下記の式（６）に示すように、電圧ノルム指令値Ｖ_ａ ^＊と電圧位相指令値α^＊に基づくベクトル変換により、第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊を演算する。

【0042】

【数6】

【0043】

最終電圧指令生成部１４は、制御モード信号生成部１５から入力される制御モード信号Ｍ_ｓｗ２に基づき、第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊及び第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊の一方を選択し、最終的な電圧指令値である最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊として出力する。すなわち、最終電圧指令生成部１４は、制御モード信号Ｍ_ｓｗ２にしたがって、制御モードを、第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊を用いる電流ベクトル制御モードと、第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊を用いる電圧位相制御モードと、の間で選択的に切り替える。

【0044】

そして、本実施形態では、最終電圧指令生成部１４は、制御モード信号Ｍ_ｓｗ２に基づいて選択した第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊又は第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊に、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を重畳させて（加算して）出力する。なお、これは、後述するように、回転状態推定部１９により、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を重畳させた最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊に対する応答電力値（応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈ）から回転数推定値Ｎ′及び位相推定値θ′を演算するためである。

【0045】

なお、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊は、下記の式（７）で表される。

【0046】

【数7】

【0047】

ここで、式（７）における「Ｖ_ｈ」は、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊の振幅であり、「ω_ｈ」は周波数である。また、「Ｋ_ｈ」（０≦Ｋ_ｈ≦１）は、ｄｑ軸座標系に対して所定の位相差（後述の位相誤差θ_γ）を持つ２軸制御座標系（γδ軸座標系）における高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊の軌跡を定める係数である。特に、Ｋ_ｈ＝０である場合には高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊の軌跡はγ軸に沿う直線となり、０＜Ｋ_ｈ＜１である場合の軌跡はγδ軸の原点（ｄｑ軸の原点）を中心とする楕円形状となる。さらに、Ｋ_ｈ＝１である場合の軌跡はγδ軸の原点を中心とする真円形状となる。また、式（７）からわかるように、「Ｋ_ｈ」はｄ軸高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊の振幅に対するｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊の振幅の比を規定する。したがって、以下では説明の便宜のため、当該振幅の比を「電圧振幅比Ｋ_ｈ」とも称する。なお、振幅Ｖ_ｈ、周波数ω_ｈ、及び電圧振幅比Ｋ_ｈは、適合により予め設定される。

【0048】

制御モード信号生成部１５は、直流電圧Ｖ_ｄｃ及び最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊に基づいて、制御モード信号Ｍ_ｓｗ２を生成する。

【0049】

具体的には、制御モード信号生成部１５は、下記の式（８）にしたがって、直流電圧Ｖ_ｄｃ及び最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊に基づき、変調率ＭＦを演算する。

【0050】

【数8】

【0051】

また、制御モード信号生成部１５は、演算した変調率ＭＦを、予め定められた所定の閾値（変調率閾値ＴＨ_ＭＦ）と比較する。そして、制御モード信号生成部１５は、例えば変調率ＭＦが変調率閾値ＴＨ_ＭＦ未満であるときに、第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊（電流ベクトル制御モード）を選択させる制御モード信号Ｍ_ｓｗを生成して出力する。一方、制御モード信号生成部１５は、例えば変調率ＭＦが変調率閾値ＴＨ_ＭＦ以上であるときに、第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊（電圧位相制御モード）を選択させる制御モード信号Ｍ_ｓｗ２を生成して出力する。

【0052】

なお、電流ベクトル制御モードから電圧位相制御モードへの切り替え判定に用いる変調率閾値ＴＨ_ＭＦと、電圧位相制御モードから電流ベクトル制御モードへの切り替え判定に用いる変調率閾値ＴＨ_ＭＦと、を異なる値に設定しても良い。この場合、電流ベクトル制御モードと電圧位相制御モードの切り替えにヒステリシスを持たせることができるので、各モード間の頻繁な切り替わり（いわゆるチャタリング）が抑制される。

【0053】

座標変換部１６は、例えば回転状態推定部１９が出力する位相推定値θ′を用いた座標変換により、最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊から、三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊を演算する。具体的には、座標変換部１６は、下記の式（９）にしたがって、三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊を演算する。

【0054】

【数9】

【0055】

ＰＷＭ変換部１７は、直流電圧Ｖ_ｄｃ及び三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊に基づいて、インバータ１８のパワー素子を駆動するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する。具体的には、ＰＷＭ変換部１７は、三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊に対応するパワー素子駆動信号Ｄ_ｕｕ ^＊，Ｄ_ｕｌ ^＊，Ｄ_ｖｕ ^＊，Ｄ_ｖｌ ^＊，Ｄ_ｗｕ ^＊，Ｄ_ｗｌ ^＊を生成し、これをインバータ１８に入力する。なお、ＰＷＭ変換部１７は、ＰＷＭ信号を生成するときに、いわゆるデッドタイム補償処理や電圧利用率向上処理を行うことができる。

【0056】

インバータ１８は、ＰＷＭ信号にしたがってパワー素子をスイッチングすることにより、バッテリ２１の直流電圧Ｖ_ｄｃを擬似交流電圧Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗに変換し、モータ２００のＵＶＷ各相に入力する。これにより、モータ２００は、最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊に応じたトルクを出力するように制御される。

【0057】

回転状態推定部１９は、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ、最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊、回転数指令値Ｎ^＊、及び制御モード信号Ｍ_ｓｗ１に基づいて、モータ２００の回転状態を推定する。ここで、モータ２００の回転状態とは、モータ２００が有する回転子の動作状態を特定するパラメータをいい、例えば、回転子位置を規定する位相θ、並びに回転子の回転速度を規定する機械角速度、電気角速度ω、及びモータ回転数Ｎ等である。本実施形態では、回転状態推定部１９は、モータ２００の回転状態として、位相θの推定値である位相推定値θ′、及び上述の回転数推定値Ｎ′を演算して出力する。以下、回転状態推定部１９の詳細について説明する。

【0058】

図２は、回転状態推定部１９の構成を示すブロック図である。本実施形態の回転状態推定部１９は、モータ２００のｑ軸インダクタンスＬ_ｑとｄ軸インダクタンスＬ_ｄに違いがあることを利用した磁気位置の推定アルゴリズムである高周波電圧印加法（鏡相推定法）によって、位相推定値θ′及び回転数推定値Ｎ′を演算する。

【0059】

具体的に、回転状態推定部１９は、位相誤差推定部３１、位相推定値演算部３２、回転数推定値演算部３３、位相補正値演算部３４、及び位相誤差補正部３５を備える。

【0060】

位相誤差推定部３１は、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ、及び最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊を入力として、位相誤差推定値θ_γ′を演算して出力する。ここで、位相誤差推定値θ_γ′は、ｄｑ軸座標系と予め定めた２軸制御座標系（γδ軸座標系）との間の位相誤差θ_γの推定値である。

【0061】

まず、前提として、上述のように第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊又は第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊に重畳される高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊は、式（７）に示すように、γ軸及びδ軸のそれぞれと一致する方向の長軸及び短軸を有する楕円軌道を描く。そして、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊に対する応答電力値である応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈも同様にγδ軸座標系上で楕円軌道を描く。ここで、応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈの長軸はｄ軸に対して所定の位相差（以下、「長軸位相θ_γｅ」と称する）の分ずれを生じる。一方で、上述したｄｑ軸座標系とγδ軸座標系の間の位相誤差θ_γ及び長軸位相θ_γｅがともに微小であるときには、これらが相互に一致するものとみなすことができる。このため、長軸位相θ_γｅを求めれば、これを位相誤差θ_γの推定値（以下、「位相誤差推定値θ_γ′」とも称する）とすることができる。

【0062】

したがって、位相誤差推定部３１は、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ及び最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊から長軸位相θ_γｅを定める下記の演算ロジックを実行して、位相誤差推定値θ_γ′を演算する。

【0063】

具体的に、位相誤差推定部３１は、例えばバンドパスフィルタ等によるフィルタリング処理によって、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔから応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈを抽出する。バンドパスフィルタは、例えば、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊の周波数ω_ｈに応じて、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔから直流成分を除去又は低減するように構成される。次いで、位相誤差推定部３１は、下記の式（１０）及び式（１１）にしたがって、応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈの正相成分（同相成分）である［ｃ_ｐ，ｓ_ｐ］と、逆相成分（鏡相成分）である［ｃ_ｎ，ｓ_ｎ］と、を演算する。

【0064】

【数10】

【0065】

そして、回転状態推定部１９は、さらにローパスフィルタ等を用いて、式（１０）及び式（１１）の正相成分［ｃ_ｐ，ｓ_ｐ］及び逆相成分［ｃ_ｎ，ｓ_ｎ］から、周波数２ω_ｈ等の高調波成分を除去又は低減するフィルタリング処理を行う。当該フィルタリング処理後の正相成分［ｃ_ｐ，ｓ_ｐ］と逆相成分［ｃ_ｎ，ｓ_ｎ］は、γδ軸座標系上において長軸位相θ_ｒｅ（位相誤差推定値θ_γ′）に対して対称（鏡相関係）をとる。このため、位相誤差推定部３１は、次式（１２）にしたがって、正相成分［ｃ_ｐ，ｓ_ｐ］及び逆相成分［ｃ_ｎ，ｓ_ｎ］から位相誤差推定値θ_γ′を演算する。

【0066】

【数11】

【0067】

位相推定値演算部３２は、位相誤差補正部３５で演算される補正位相誤差推定値θ_γｃ′に基づいて、次式（１３）のＰＩ制御により、電気角速度ωの推定値である電気角速度推定値ω′を演算して出力する。

【0068】

【数12】

【0069】

さらに、位相推定値演算部３２は、次式（１４）にしたがって、電気角速度推定値ω′を積分することにより、位相推定値θ′を演算して出力する。

【0070】

【数13】

【0071】

回転数推定値演算部３３は、位相推定値演算部３２で演算された電気角速度推定値ω′［ｒａｄ／ｓｅｃ］を単位変換することで回転数推定値Ｎ′［ｒａｄ］を演算して出力する。

【0072】

位相補正値演算部３４は、制御モード信号Ｍ_ｓｗ１、ｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔ、回転数指令値Ｎ^＊、及び回転数推定値Ｎ′（特に回転数推定値Ｎ′の前回値）を入力として、位相誤差推定値θ_γ′を補正するための補正値である位相誤差補正値Δθ_γを算出して出力する。

【0073】

より具体的に、位相補正値演算部３４は、制御モード信号Ｍ_ｓｗ１がトルク制御モードを示す場合には、位相推定値演算部３２からフィードバックされる回転数推定値Ｎ′に対してハイパスフィルタ処理等を行うことで回転数変化速度ｄＮ／ｄｔを算出する。一方、位相補正値演算部３４は、制御モード信号Ｍ_ｓｗ１が回転数制御モードを示す場合には、回転数指令値Ｎ^＊に対してハイパスフィルタ処理等を行うことで回転数変化速度ｄＮ／ｄｔを算出する。

【0074】

また、位相補正値演算部３４は、求めた回転数変化速度ｄＮ／ｄｔの符号に応じて位相誤差補正値Δθ_γの符号を定める。より具体的に位相補正値演算部３４は、回転数変化速度ｄＮ／ｄｔの符号が正である場合（モータ回転数Ｎが増加している場合）には、位相誤差補正値Δθ_γの符号を正に定める（位相誤差推定値θ_γ′に対して増大補正を行う）。また、位相補正値演算部３４は、回転数変化速度ｄＮ／ｄｔの符号が負である場合（モータ回転数Ｎが減少する場合）には、位相誤差補正値Δθ_γの符号を負に定める（位相誤差推定値θ_γ′に対して減少補正を行う）。

【0075】

さらに、位相補正値演算部３４は、回転数変化速度ｄＮ／ｄｔの大きさ及びｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔの絶対値に基づいて、位相誤差補正値Δθ_γの大きさを定める。特に、位相補正値演算部３４は、回転数変化速度ｄＮ／ｄｔの大きさに応じて暫定位相誤差補正値Δθ_γｐｒｅを定める。当該暫定位相誤差補正値Δθ_γｐｒｅに、ｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔの絶対値の大きさに応じた補正値調節量Δθ_γａｄｊを加算することで最終的な位相誤差補正値Δθ_γを求める。

【0076】

図３は、位相誤差補正値Δθ_γの定め方の一例を説明するグラフである。特に、図３（ａ）は、回転数変化速度ｄＮ／ｄｔの大きさと、暫定位相誤差補正値Δθ_γｐｒｅと、の関係の一例を示す。また、図３（ｂ）は、ｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔの絶対値と、補正値調節量Δθ_γａｄｊと、の関係を示す。

【0077】

先ず、図３（ａ）に示すように、位相補正値演算部３４は、所定の基本位相誤差補正値Δθ_γｂを基準として回転数変化速度ｄＮ／ｄｔの大きさの増大に比例して大きい値をとるように補正した暫定位相誤差補正値Δθ_γｐｒｅを定める。なお、基本位相誤差補正値Δθ_γｂは、制御系の特性に応じて適切な可変値又は固定値（０を含む）に定めることができる。

【0078】

一方、図３（ｂ）に示すように、位相補正値演算部３４は、補正値調節量Δθ_γａｄｊを、ｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔの絶対値が大きいほど大きい値をとるように定める。

【0079】

上記の暫定位相誤差補正値Δθ_γｐｒｅ及び補正値調節量Δθ_γａｄｊの和として得られる位相誤差補正値Δθ_γは、モータ回転数Ｎの変化、及びｑ軸電流ｉ_ｑの大きさと位相誤差推定値θ_γ′の間の正の相関が適切に加味された値として定まることとなる。

【0080】

なお、本実施形態では、磁気位置の推定アルゴリズムとして高周波電圧印加法を採用している。そして、当該推定アルゴリズムにおいて、最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊に重畳する高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊に関しては、ｄ軸高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊の振幅に対するｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊の振幅の比（すなわち、電圧振幅比Ｋ_ｈ）が小さくなるほど位相誤差補正値Δθ_γが大きくなる傾向を示すことがある。したがって、当該傾向を考慮して、補正値調節量Δθ_γａｄｊを、ｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔの絶対値に代えて、上述した電圧振幅比Ｋ_ｈに応じて定める構成を採用しても良い。

【0081】

より具体的には、図４に示すように、位相誤差補正値Δθ_γを、電圧振幅比Ｋ_ｈが小さいほど大きい値をとるように定める。これにより、上記傾向を示すシーンにおいても、当該位相誤差推定値θ_γ′の精度を確保することができる。

【0082】

また、補正値調節量Δθ_γａｄｊをｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔの絶対値に応じて定める構成に代え、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊から演算されるｑ軸電流推定値ｉ_ｑｅｓｔの絶対値に応じて定める構成を採用しても良い。この場合、ｑ軸電流推定値ｉ_ｑｅｓｔは、例えば、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊に対して、当該ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊から実ｑ軸電流までの応答特性を考慮して定めたフィルタにより処理するなどの方法で演算することができる。

【0083】

図２に戻り、位相誤差補正部３５は、位相誤差推定値θ_γ′及び位相誤差補正値Δθ_γに基づいて、補正位相誤差推定値θ_γｃ′を演算する。位相誤差補正部３５は、例えば加算器によって構成される。このため、本実施形態では、位相誤差補正部３５は、位相誤差推定値θ_γ′に位相誤差補正値Δθ_γを加算することにより、補正位相誤差推定値θ_γｃ′を求める。

【0084】

そして、位相誤差補正部３５で演算された補正位相誤差推定値θ_γｃ′は、位相推定値演算部３２に入力される。これにより、位相推定値演算部３２で演算される位相推定値θ′及び電気角速度推定値ω′は、回転数変化速度ｄＮ／ｄｔ及びｑ軸電流ｉ_ｑに応じて調節された位相誤差補正値Δθ_γに基づいて補正された値となる。また、回転数推定値演算部３３において、この電気角速度推定値ω′から演算される回転数推定値Ｎ′も同様である。

【0085】

次に、本実施形態のモータ制御方法におけるモータ２００の磁極位置を推定する（位相推定値θ′を求める）ための演算ロジックを、フローチャートを参照して説明する。

【0086】

図５は、モータ２００の磁極位置の推定ロジックの一例を示すフローチャートである。なお、以下の各処理は、モータ制御装置１００により所定の演算周期で繰り返し実行される。

【0087】

図示のように、先ずステップＳ１０において、最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊、ｄ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ、ｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔ、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊、回転数指令値Ｎ^＊、回転数推定値Ｎ′、及び制御モード信号Ｍ_ｓｗ２を取得する。

【0088】

ステップＳ２０において、上述した位相誤差推定部３１の演算ロジックにしたがい、位相誤差推定値θ_γ′を演算する。

【0089】

ステップＳ３０において、上述した位相補正値演算部３４の演算ロジックにしたがい、回転数変化速度ｄＮ／ｄｔを算出する。特に、制御モード信号Ｍ_ｓｗ２を参照して現在の制御モードがトルク制御モードと判断される場合には、回転数推定値Ｎ′から回転数変化速度ｄＮ／ｄｔを算出する。一方、現在の制御モードが回転数制御モードと判断される場合には、回転数指令値Ｎ^＊から回転数変化速度ｄＮ／ｄｔを求める。

【0090】

ステップＳ４０において、ｑ軸電流ｉ_ｑの絶対値（ｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔ又はｑ軸電流推定値ｉ_{ｑ_ｅｓｔ}の絶対値）を演算する。

【0091】

ステップＳ５０において、上述した位相補正値演算部３４の演算ロジックにしたがい、位相誤差補正値Δθ_γを演算する。特に、回転数変化速度ｄＮ／ｄｔ及びｑ軸電流ｉ_ｑの絶対値に基づいて、図３で説明した演算ロジックにより最終的な位相誤差補正値Δθ_γを求める。

【0092】

ステップＳ６０において、上述した位相誤差補正部３５の演算ロジックにしたがい、補正位相誤差推定値θ_γｃ′を演算する。特に、ステップＳ２０で求めた位相誤差推定値θ_γ′に、ステップＳ５０で求めた位相誤差補正値Δθ_γを加算することで補正位相誤差推定値θ_γｃ′を求める。

【0093】

ステップＳ７０において、上述した位相推定値演算部３２の演算ロジックにしたがい、位相誤差補正値Δθ_γから位相推定値θ′及び電気角速度推定値ω′を演算する。また、上述した回転数推定値演算部３３の演算ロジックにしたがい、電気角速度推定値ω′から回転数推定値Ｎ′を演算する。

【0094】

以上説明した本実施形態のモータ制御方法による作用効果をまとめて説明する。

【0095】

本実施形態によれば、所定のトルク指令値（最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊）及び推定したモータ２００の磁極位置（位相推定値θ′）に基づいてモータ２００に供給する電力を制御するモータ制御方法が提供される。

【0096】

このモータ制御方法は、モータ２００の回転数（モータ回転数Ｎ）を示唆する回転数パラメータ（回転数推定値Ｎ′、回転数指令値Ｎ^＊、電気角速度推定値ω′）を取得する回転数パラメータ取得工程と、モータ２００の電力を示唆する電力パラメータ（ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔなど）に基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出工程（位相誤差推定部３１、位相推定値演算部３２、位相補正値演算部３４、位相誤差補正部３５）と、を含む。

【0097】

そして、磁極位置算出工程（位相補正値演算部３４）では、回転数パラメータからモータ回転数Ｎの変化を推定し、モータ回転数Ｎの変化に基づいて磁極位置を補正する。

【0098】

これにより、モータ回転数Ｎの変化を加味した上で適切に調節された磁極位置の推定値を定めることができる。このため、モータ回転数Ｎが変化するシーンにおいても、モータ２００の磁気位置の推定精度を維持することができ、これに起因するトルク制御における脱調等の発生を抑制することができる。結果として、磁気位置センサを用いずに実行し得るモータ制御のトルク範囲をより拡大することができる。

【0099】

特に、回転数パラメータ取得工程では、磁極位置を推定するための推定信号を生成し、モータ２００に供給すべき電力を規定する電力指令値に推定信号を重畳し、電力パラメータに基づいて、推定信号を重畳した電力指令値に応じた応答電力値を算出し、応答電力値に基づいて回転数パラメータを演算する。

【0100】

これにより、磁極位置の補正演算のために用いる回転数パラメータを、現実のモータ２００の回転数の変化が好適に反映された値として定めるための演算ロジックが実現される。

【0101】

より詳細に、本実施形態のモータ制御方法では、上記電圧指令値はｄｑ軸電圧指令値（第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊又は第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊）を含み、推定信号はｄｑ軸高周波電圧（高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊）を含み、応答電力値はｄｑ軸応答高周波電流（応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈ）を含み、電力パラメータはｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを含む。

【0102】

そして、回転数パラメータ取得工程では、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑの検出値（ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ）に対してフィルタ処理を行うことで応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈを演算し、応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈに基づいて、ｄｑ軸座標系と予め設定した２軸制御座標系（γδ座標系）との位相差として定まる位相誤差推定値θ_γ′を演算し、位相誤差推定値θ_γ′を所定の誤差補正値（位相誤差補正値Δθ_γ）により補正して補正位相誤差推定値θ_γｃ′を演算し、補正位相誤差推定値θ_γｃ′に基づいて、回転数パラメータとしての電気角速度推定値ω′及び回転数推定値Ｎ′を演算する。

【0103】

そして、磁極位置算出工程では、電気角速度推定値ω′に基づいて、上記磁極位置を示唆するモータ２００の位相推定値θ′を演算し、モータ回転数Ｎの変化として回転数推定値Ｎ′の変化を演算し、位相誤差補正値Δθ_γを回転数推定値Ｎ′の変化に応じて増減させる（図３（ａ）参照）。

【0104】

これにより、電圧指令値に高周波電圧信号を重畳させることでモータ２００の磁極位置を推定する推定アルゴリズム（高周波電圧印加法）の採用を前提とした場合に、モータ回転数Ｎの変化を加味して磁極位置の演算値を適切に補正するためのより具体的な制御ロジックが実現される。

【0105】

特に、この場合、磁極位置算出工程では、回転数推定値Ｎ′の変化とｑ軸電流ｉ_ｑとに基づいて、位相誤差補正値Δθ_γを調節する。

【0106】

これにより、モータ回転数Ｎの変化に加え、ｑ軸電流ｉ_ｑと位相誤差補正値Δθ_γの相関が考慮されたより適切な磁極位置の推定値を定めることができる。

【0107】

また、磁極位置算出工程では、ｑ軸電流ｉ_ｑの絶対値が大きいほど、位相誤差補正値Δθ_γを大きくする（図３（ｂ）参照）。

【0108】

これにより、ｑ軸電流ｉ_ｑの絶対値が大きくなるほど位相誤差補正値Δθ_γが大きくなる傾向が考慮されたより適切な磁極位置の推定値を定めることができる。

【0109】

さらに、磁極位置算出工程では、回転数推定値Ｎ′の変化方向（回転数変化速度ｄＮ／ｄｔの正負）に応じて、位相誤差補正値Δθ_γの正負を切り替える。

【0110】

これにより、モータ回転数Ｎの増減方向に応じて位相誤差補正値Δθ_γが異なる符号をとる傾向が考慮されたより適切な磁極位置の推定値を定めることができる。

【0111】

また、磁極位置算出工程では、回転数推定値Ｎ′の変化量（回転数変化速度ｄＮ／ｄｔの大きさ）が大きいほど、位相誤差補正値Δθ_γを大きくする。

【0112】

これにより、モータ回転数Ｎの増減量が大きくなるにつれて増大する位相誤差補正値Δθ_γの傾向が考慮されたより適切な磁極位置の推定値を定めることができる。

【0113】

さらに、磁極位置算出工程において、回転数推定値Ｎ′の変化と、ｄ軸高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊に対するｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊の振幅比（電圧振幅比Ｋ_ｈ）と、に基づいて位相誤差補正値Δθ_γを調節する構成を採用することもできる。特に、この場合、電圧振幅比Ｋ_ｈが小さいほど、位相誤差補正値Δθ_γを大きくする（図４参照）。

【0114】

これにより、電圧振幅比Ｋ_ｈの減少に応じて増大する位相誤差補正値Δθ_γの傾向が考慮されたより適切な磁極位置の推定値を定めることができる。

【0115】

さらに、本実施形態のモータ制御方法は、所定の制御モード信号Ｍ_ｓｗ１に応じて、回転数制御モード及びトルク制御モードの何れかを選択するモード選択工程（トルク指令値選択部９）をさらに含む。

【0116】

特に、回転数制御モードは、モータ２００が出力すべき回転数としての回転数指令値Ｎ^＊から定まる第１トルク指令値Ｔ_ｒｅｖ ^＊を最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊として定め、第１トルク指令値Ｔ_ｒｅｖ ^＊及び回転数推定値Ｎ′に基づいて電力指令値を算出する制御モードである。また、トルク制御モードは、モータ２００が出力すべきトルクとして定まる第２トルク指令値Ｔ_ｄｒｖ ^＊を最終トルク指令値Ｔ_ｆｉｎ ^＊として定め、第２トルク指令値Ｔ_ｄｒｖ ^＊及び回転数推定値Ｎ′に基づいて電力指令値を算出する制御モードである。

【0117】

そして、回転数制御モードを選択した場合には、上記回転数パラメータ取得工程において、回転数指令値Ｎ^＊を上記回転数パラメータとして演算する。一方、トルク制御モードを選択した場合には、回転数推定値Ｎ′を上記回転数パラメータとして演算する。

【0118】

これにより、モータ２００を車両の走行駆動源として主に力行作動させることを想定したトルク制御モード、及びモータ２００を車載の発電機として主に回生作動させることを想定した回転数制御モードの双方を選択的に実行し得る制御系において、モータ回転数Ｎの変化を加味して適切に磁極位置を推定するための具体的な制御ロジックが実現される。

【0119】

特に、回転数制御モードでは、上位制御装置などにより定められたモータ回転数Ｎの目標値に相当する回転数指令値Ｎ^＊の変化を参照して位相誤差補正値Δθ_γが演算されることとなる。このため、当該演算結果である位相誤差補正値Δθ_γのチャタリング（振動）が抑制される。より具体的には、現在の制御系内の状態量に応じて定まる回転数推定値Ｎ′は、制御状態によってはその変化方向（増減方向）が短時間の間に頻繁に切り替わることが想定される。このため、回転数推定値Ｎ′の変化を直接参照すると、当該変化方向の頻繁な切り替わりに起因して演算結果である位相誤差補正値Δθ_γも振動することが想定される。これに対して、回転数推定値Ｎ′に比べて変化方向の切り替わりの少ない回転数指令値Ｎ^＊の変化を参照することで、演算結果である位相誤差補正値Δθ_γの振動が抑制され、最終的な磁極位置（位相推定値θ′）に対する補正演算におけるチャタリング（頻繁な増減補正の切り替わり）を抑制することができる。

【0120】

さらに、本実施形態では、上記モータ制御方法の実行に適したモータ制御装置１００が提供される。

【0121】

このモータ制御装置１００は、モータ２００の回転数（モータ回転数Ｎ）を示唆する回転数パラメータ（回転数推定値Ｎ′、回転数指令値Ｎ^＊、電気角速度推定値ω′）を取得する回転数パラメータ取得部と、モータ２００の電力を示唆する電力パラメータ（ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔなど）に基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出部（位相誤差推定部３１、位相推定値演算部３２、位相補正値演算部３４、位相誤差補正部３５）と、を有する。

【0122】

そして、磁極位置算出部（位相補正値演算部３４）は、回転数パラメータからモータ回転数Ｎの変化を推定し、モータ回転数Ｎの変化に基づいて磁極位置を補正する。

【0123】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態及び各変形例で説明した構成は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。

【0124】

例えば、上記実施形態では、ｄｑ軸間のインダクタンス差を利用した高周波電圧印加法（鏡相推定法）を前提として、モータ回転数Ｎの変化を参照して位相推定値θ′を補正する例を説明した。しかしながら、これに限られず、他の推定アルゴリズムを前提として、モータ回転数Ｎの変化に基づいて位相推定値θ′を補正する例を採用しても良い。例えば、モータ２００の磁束或いは誘起電圧のオブザーバを定め、当該オブザーバを用いて各種制御値から回転数推定値Ｎ′及び位相推定値θ′を求める推定アルゴリズムを前提とし、モータ回転数Ｎの変化を参照して位相推定値θ′を補正する構成を採用することも可能である。

【符号の説明】

【0125】

８ 回転数制御部
９ トルク指令値選択部
１１ 電流指令生成部
１２ 第１電圧指令生成部
１３ 第２電圧指令生成部
１４ 最終電圧指令生成部
１８ インバータ
１９ 回転状態推定部
３１ 位相誤差推定部
３２ 位相推定値演算部
３３ 回転数推定値演算部
３４ 位相補正値演算部
３５ 位相誤差補正部
１００ モータ制御装置
２００ モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】