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公開番号2025094992
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023210734
出願日2023-12-14
発明の名称モータ制御装置
出願人サンデン株式会社
代理人個人
主分類H02P 6/182 20160101AFI20250619BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】部品バラツキに左右されること無く、センサレス制御により正確なロータ位置検出を行うことができるようにしたモータ制御装置を提供する。
【解決手段】PWM信号生成部が算出したデューティON時間から求められるインバータ出力電圧値に基づいて算出された誘起電圧値と相電流値により、ロータ位置を検出するロータ位置検出部12と、デューティON時間に対する相電流値の関係から、相電流値が0となるデューティON時間を求めて原点を推定する原点推定部32と、推定された原点に基づいてインバータ出力電圧値を補正するための補正値を算出する補正値演算部33と、補正値により補正されたインバータ出力電圧値に基づいて算出された誘起電圧値と相電流値に基づいてロータ位置を算出するロータ位置演算部を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
永久磁石同期モータのロータ位置をセンサレス制御により検出し、インバータにより前記モータを駆動するモータ制御装置において、
前記モータのコイルに流れる相電流値を検出する電流検出部と、
前記インバータを構成する複数のスイッチング素子のデューティＯＮ時間を算出し、算出されたデューティＯＮ時間からＰＷＭ信号を生成して前記インバータに出力するＰＷＭ信号生成部と、
該ＰＷＭ信号生成部が算出した前記デューティＯＮ時間から求められるインバータ出力電圧値に基づいて算出された誘起電圧値と、前記電流検出部が検出した前記相電流値により、前記ロータ位置を検出するロータ位置検出部と、
前記ＰＷＭ信号生成部が算出した前記デューティＯＮ時間に対する前記電流検出部が検出した前記相電流値の関係から、当該相電流値が０となる前記デューティＯＮ時間を求めて原点を推定する原点推定部と、
該原点推定部が推定した前記原点に基づいて、前記インバータ出力電圧値を補正するための補正値を算出する補正値演算部を備え、
前記ロータ位置検出部は、
前記補正値演算部が算出した前記補正値により前記インバータ出力電圧値を補正し、当該補正されたインバータ出力電圧値に基づいて算出された前記誘起電圧値と、前記相電流値に基づいて前記ロータ位置を算出するロータ位置演算部を有することを特徴とするモータ制御装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記原点推定部は、前記各スイッチング素子に対してそれぞれ前記原点を推定し、
前記補正値演算部は、前記各スイッチング素子に対してそれぞれ前記補正値を算出すると共に、
前記ロータ位置演算部は、算出された前記各補正値を前記各スイッチング素子の前記インバータ出力電圧値の補正に対してそれぞれ採用することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記原点推定部は、前記各スイッチング素子に対してそれぞれ前記原点を推定し、
前記補正値演算部は、前記各スイッチング素子に対してそれぞれ前記補正値を算出すると共に、
前記ロータ位置演算部は、算出された前記各補正値を平均した値を前記各スイッチング素子の前記インバータ出力電圧値の補正に対して採用することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記原点推定部が前記原点を推定し、前記補正値演算部が前記補正値を算出する対象とする前記スイッチング素子の通電位相に前記ロータを移動させるロータ移動部を備えたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記インバータは、三つの上アームスイッチング素子と、三つの下アームスイッチング素子から構成されており、
前記原点推定部は、
二つの前記下アームスイッチング素子をＯＮ状態に維持し、一つの前記上アームスイッチング素子のデューティＯＮ時間を大きくする方向で変更して行ったときに、変更した前記デューティＯＮ時間と前記相電流値との関係が一次関数に近似する領域から傾きを求め、当該傾きの直線上で前記相電流値が０となる前記デューティＯＮ時間を前記原点とすることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記インバータは、三つの上アームスイッチング素子と、三つの下アームスイッチング素子から構成されており、
前記原点推定部は、
二つの前記上アームスイッチング素子をＯＮ状態に維持し、一つの前記下アームスイッチング素子のデューティＯＮ時間を大きくする方向で変更して行ったときに、変更した前記デューティＯＮ時間と前記相電流値との関係が一次関数に近似する領域から傾きを求め、当該傾きの直線上で前記相電流値が０となる前記デューティＯＮ時間を前記原点とすることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記補正値演算部は、
前記デューティＯＮ時間を変更して行く際の、前記デューティＯＮ時間が０のときを開始点とし、当該開始点と前記原点との差から前記補正値を算出することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記補正値演算部が算出した前記補正値が所定の規定範囲外である場合、前記インバータの故障と判断する故障判定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期モータのロータ位置をセンサレス制御により検出し、インバータを用いて駆動するモータ制御装置に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より永久磁石同期モータ、特にロータに永久磁石を埋め込んだ埋込型永久磁石同期モータは、電気自動車等の電動車両の空気調和装置（車両用空気調和装置）を構成する電動圧縮機のモータ等に広く採用されているが、この種のモータの駆動を制御するモータ制御装置は、モータ、インバータ、直流電源（ＨＶバッテリ）、及び、マイクロコンピュータを内蔵した制御部（コントローラ）から構成される。
【０００３】
また、上記モータ制御装置では、シャント抵抗にて検出される相電流値、インバータ出力電圧値（三相電圧値）、及び、コイル抵抗（巻線抵抗）から求められる誘起電圧値（逆起電圧の値）と、相電流値からロータ位置を検出し、物理的な位置検出センサを用いること無く、モータを制御するセンサレス制御が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５８３８０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ロータ位置を算出するための誘起電圧値は、インバータ出力電圧値が正確に分からないと正確に算出することができない。一方で、インバータを構成するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦによる印加電圧（実際のインバータ出力電圧）の立ち上がり、立ち下がりには遅延（なまり）が生じるため、デューティＯＮ時間とＨＶ電圧との掛け算で求められる計算上のインバータ出力電圧値（三相電圧値）と、実際にモータに印加されるインバータ出力電圧値との間に誤差が生じる。そこで、従来では試作品により上記誤差を予め求め、計算上のインバータ出力電圧値を補正するようにしていた。
【０００６】
しかしながら、計算上のインバータ出力電圧値と、実際にモータに印加されるインバータ出力電圧値との誤差は、スイッチング素子等の部品バラツキにより異なってくるため、誘起電圧値を算出するのに必要なインバータ出力電圧値が最適な値（実際にモータに印加されるインバータ出力電圧値）となるように、計算上のインバータ出力電圧値を補正することができなくなり、正確なロータ位置検出ができなくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、部品バラツキに左右されること無く、センサレス制御により正確なロータ位置検出を行うことができるようにしたモータ制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のモータ制御装置は、永久磁石同期モータのロータ位置をセンサレス制御により検出し、インバータによりモータを駆動するものであって、モータのコイルに流れる相電流値を検出する電流検出部と、インバータを構成する複数のスイッチング素子のデューティＯＮ時間を算出し、算出されたデューティＯＮ時間からＰＷＭ信号を生成してインバータに出力するＰＷＭ信号生成部と、このＰＷＭ信号生成部が算出したデューティＯＮ時間から求められるインバータ出力電圧値に基づいて算出された誘起電圧値と、電流検出部が検出した相電流値により、ロータ位置を検出するロータ位置検出部と、ＰＷＭ信号生成部が算出したデューティＯＮ時間に対する電流検出部が検出した相電流値の関係から、当該相電流値が０となるデューティＯＮ時間を求めて原点を推定する原点推定部と、この原点推定部が推定した原点に基づいて、インバータ出力電圧値を補正するための補正値を算出する補正値演算部を備え、ロータ位置検出部は、補正値演算部が算出した補正値によりインバータ出力電圧値を補正し、当該補正されたインバータ出力電圧値に基づいて算出された誘起電圧値と、相電流値に基づいてロータ位置を算出するロータ位置演算部を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明のモータ制御装置は、上記発明において原点推定部は、各スイッチング素子に対してそれぞれ原点を推定し、補正値演算部は、各スイッチング素子に対してそれぞれ補正値を算出すると共に、ロータ位置演算部は、算出された各補正値を各スイッチング素子のインバータ出力電圧値の補正に対してそれぞれ採用することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明のモータ制御装置は、請求項１の発明において原点推定部は、各スイッチング素子に対してそれぞれ原点を推定し、補正値演算部は、各スイッチング素子に対してそれぞれ補正値を算出すると共に、ロータ位置演算部は、算出された各補正値を平均した値を各スイッチング素子のインバータ出力電圧値の補正に対して採用することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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