モータ制御装置、モータ制御方法
【課題】モータを精度良く制御することを可能にするモータ制御装置、及びモータ制御方法を提供する。
【解決手段】電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置であって、前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいてモータの速度制御を行う速度ＰＩ制御部３０３と、モータが一定速度で回転し、一定電流量のｄ軸電流が流れているときの速度制御部の出力に基づく電流指令値を測定する電流測定部４０２と、測定された電流指令値に基づき、モータの回転位置に対する補正値を算出するオフセット算出部４０３と、を備える。
【解決手段】電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置であって、前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいてモータの速度制御を行う速度ＰＩ制御部３０３と、モータが一定速度で回転し、一定電流量のｄ軸電流が流れているときの速度制御部の出力に基づく電流指令値を測定する電流測定部４０２と、測定された電流指令値に基づき、モータの回転位置に対する補正値を算出するオフセット算出部４０３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置、モータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相ブラシレスモータを制御する際には、ＵＶＷの３相にて制御するのではなく、ＵＶＷの３相をｄ軸ｑ軸の２軸座標へと座標変換し、ｄ軸ｑ軸の２相にて制御するのが一般的である。
ここで、ｄ軸とｑ軸の２軸座標へ座標変換したｄｑベクトル制御の概略を説明する。ｄｑベクトル制御は、回転子の界磁方向をｄ軸、これと直交する方向をｑ軸とするｄｑ座標系上の等価回路でモータの制御処理を行う。このようなモータを制御するモータ制御装置は、例えば、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ；比例積分）制御を用いてｄ軸の検出電流Ｉｄ及びｑ軸の検出電流Ｉｑが、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊に追従するように、フィードバック制御によりｄ軸指令電圧Ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を制御している。
【０００３】
このようなモータが有するロータの回転角度位置を検出する角度検出器として、レゾルバと角度検出回路とを組み合わせて回転角度を検出する角度検出器が用いられている。レゾルバは、ロータコイルとステータコイルとの位相差によりロータの回転角度を検出する回転検出装置である。レゾルバは、ロータコイルに正弦波信号（Ｅｓｉｎ（ωｔ）（Ｅは正弦波の振幅、ωは励磁周波数））を印加することで、磁界を生じる。この磁界中に、互いに直角に置かれた２つのステータコイルに、それぞれのコイルに位相差のある電圧（ＫＥｓｉｎ（ωｔ）×ｓｉｎ（θ）、ＫＥｓｉｎ（ωｔ）×ｃｏｓ（θ））が発生する。レゾルバは、このステータコイルの出力を用いて回転角度θを検出している。そして、モータ制御装置は、検出した回転角度θに基づいて、モータの電流を制御している。
【０００４】
しかしながら、このような角度検出器が組み付けられたモータでは、角度検出器と同期モータの回転位置との間にレゾルバの製造精度により誤差、及びレゾルバの組み付けによる誤差などが生じることがある。
このため、特許文献１に記載のモータ制御装置は、ｄ軸及びｑ軸の各電流指令値を０にして、外部からモータを回転させる。この場合、モータには、誘起電圧が発生するが、モータ制御装置が、電流が０になるようにモータを制御している。このため、モータ制御装置は、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑを０にするように制御することになり、角度検出器と同期モータの回転位置との間の位相がずれていない場合、ｑ軸電圧Ｖｑのみが発生し、ｄ軸電圧Ｖｄは０となる。
しかしながら、角度検出器と同期モータの回転位置との間の位相がずれている場合、ｄ軸電圧Ｖｄが発生する。特許文献１に記載のモータ制御装置は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを０にするｄ軸指令電圧Ｖｄ＊とｑ軸指令電圧Ｖｑ＊とを求め、求めたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊が０になるオフセット量Δθを算出している。そして、特許文献１に記載のモータ制御装置では、算出したオフセット量を用いて、角度検出器と同期モータの回転位置との間に生じるずれを補正していた。
【０００５】
また、特許文献２に記載のモータ制御装置は、ｑ軸電流Ｉｑを０に制御し、ｄ軸電流Ｉｄを流してモータを回転させる。この場合、ｑ軸電流Ｉｑは、トルクを発生する電流であり、ｄ軸電流Ｉｄは、励磁電流である。このため、角度検出器と同期モータの回転位置との間にずれが生じていない場合、ｑ軸電流Ｉｑを０にして、ｄ軸電流Ｉｄを流しても、トルクは発生しない。しかしながら、角度検出器と同期モータの回転位置との間にずれが生じている場合、ｑ軸電流Ｉｑを０にして、ｄ軸電流Ｉｄを流すと、トルクが発生する。このため、特許文献２に記載のモータ制御装置では、ｑ軸電流Ｉｑを０に制御し、ｄ軸電流Ｉｄを流してモータを回転させたとき、トルクが０になるように調整することで、角度検出器と同期モータの回転位置との組み込みの位置ズレや製造誤差等により発生するずれを補正していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７８９８９５号公報
【特許文献２】特開２００２−３７４６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１に記載の技術では、検出信号を２相から３相への変換器を用いてｄ軸とｑ軸の２軸座標へ座標変換を行っている。一方、特許文献１に記載の技術では、生成された指令値に基づいて、モータを駆動するＰＷＭ（パルス幅変調）変換器においても、遅れが生じる。このため、角度検出器とＰＷＭ出力との間に遅れが生じる場合がある。この結果、特許文献１に記載の技術では、これらの遅れ分がオフセット調整の精度に影響を与えるため、モータを精度良く制御できないという問題点があった。また、特許文献１に記載の技術では、オフセット調整量を、指令電圧値から算出しているが、指令電圧がノイズや高周波の影響を受けやすいため、モータを精度良く制御できないという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、トルクを利用して補正しているので、モータ及びモータに接続されている負荷に摩擦があると、この摩擦がトルクに影響して補正値に誤差が生じ、モータを精度良く制御できないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、モータを精度良く制御することを可能にするモータ制御装置、及びモータ制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のモータ制御装置は、電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置であって、前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う速度制御部と、前記モータが一定速度で回転し、前記一定電流量のｄ軸電流が流れているときの前記速度制御部の出力に基づく前記電流指令値を測定する電流測定部と、前記測定された電流指令値に基づき、前記モータの回転位置に対する補正値を算出する補正値算出部と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明において、前記補正値算出部は、前記算出した補正値を前記モータの回転位置に対応した検出値に加算して回転位置を示す値を生成し、前記速度制御部は、前記生成された回転位置を示す値に基づき前記モータを制御するようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明において、前記速度制御部は、前記電流測定部が前記電流指令値を測定するとき、弱め界磁制御領域で、前記モータに前記一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行うようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明において、前記速度制御部は、前記電流測定部が前記電流指令値を測定するとき、前記モータの速度が弱め界磁領域に属していない制御領域で、前記電流指令値に前記一定電流量のｄ軸電流を加算した電流指令値に基づいて前記モータの速度制御を行うようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明において、前記電流指令値は、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値であり、前記電流測定部は、前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているとき、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値を測定し、前記補正値算出部は、前記モータが正回転しているときの前記測定された前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との位相に基づいて第１補正値を前記補正値として算出するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明において、前記補正値算出部は、前記モータが負回転しているときの前記測定された前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との位相に基づいて算出した第２補正値を前記補正値として算出するようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明において、前記速度制御部は、前記モータの正回転における前記速度指令値と、前記モータの負回転における前記速度指令値の絶対値とが等しくなるように制御し、前記補正値算出部は、前記算出した第１補正値と第２補正値の平均を算出して前記補正値を算出するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明において、前記補正値算出部は、前記補正値、前記第１補正値、及び前記第２補正値を、下式を用いて算出するようにしてもよい。
【数１】
【００１８】
また、本発明において、前記電流測定部は、前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているときのｑ軸電流指令値を測定し、前記補正値算出部は、前記測定されたｑ軸電流指令値を零にするように比例積分制御して前記補正値を繰り返し算出し、前記算出した複数の補正値に基づいて前記モータの回転位置に対する検出値と加算するようにしてもよい。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明は、電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置のモータ制御方法であって、速度制御部が、前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う速度制御手順と、電流測定部が、前記モータが一定速度で回転し、前記一定電流量のｄ軸電流が流れているときの前記速度制御手段の出力に基づく前記電流指令値を測定する電流測定手順と、補正値算出部が、前記測定された電流指令値に基づき、前記モータの回転位置に対する補正値を算出する補正値算出手順と、を含むことを特徴としている。
【００２０】
また、本発明のモータ制御方法において、前記電流測定手順は、前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているときの前記ｑ軸電流指令値を測定し、前記補正値算出手順は、前記測定されたｑ軸電流指令値を零にするように比例積分制御して前記補正値を繰り返し算出し、前記算出した補正値に基づいて前記モータの回転位置に対する検出値と加算するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、モータを一定電流量のｄ軸電流を流して一定速度で回転させているときの電流指令値を測定し、測定した電流指令値に基づいてモータの回転位置に対する補正値を算出し、算出した補正値を用いてモータの回転を制御するようにした。この結果、検出された回転位置にずれがあっても、モータを精度良く制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態のモータ制御装置を示す制御ブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るレゾルバの概略構成を示す図である。
【図３】弱め界磁制御領域について説明する図である。
【図４】第１実施形態に係るｄｑ座標系と制御系ｄｃｑｃ座標系とによる制御ブロック図である。
【図５】ｄｑ座標系における電流と電圧のベクトル図である。
【図６】第１実施形態に係る角速度が正の場合の実座標における電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図７】第１実施形態に係る角速度が正の場合の電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図８】第１実施形態に係る角速度が正の場合の電流ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図９】第１実施形態に係る角速度が負の場合の電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図１０】第１実施形態に係る角速度が負の場合の電流ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図１１】第１実施形態に係る弱め界磁制御領域でモータを回転させている場合のオフセット誤差補正値の算出方法を説明する図である。
【図１２】第１実施形態に係るオフセット誤差補正値の算出手順のフローチャートである。
【図１３】第２実施形態に係るｄｑ座標系と制御系ｄｃｑｃ座標系とによる制御ブロック図である。
【図１４】第２実施形態に係る実機を用いてオフセット誤差を算出した結果の一例を説明する図である。
【図１５】第３実施形態に係るモータ制御装置を示す制御ブロック図である。
【図１６】第３実施形態に係るオフセット誤差補正値の調整手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は係る実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。
【００２４】
まず、モータ制御装置の概略動作について説明する。
モータ制御装置は、例えば産業車両や電気自動車、ハイブリッド自動車、電車、船舶、飛行機、発電システム等において、電池セルから電力の供給を受けてモータを制御する装置である。
電気モータを動力とする電気自動車や、内燃機関と電気モータを併用して動力とするハイブリッド自動車（以下、「電気自動車等」という）では、電力利用効率を高めるため、モータ制御装置が、３相の駆動電流を制御する際にパルス幅を変調させるパルス幅変調制御（ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御）を用いている。
電気自動車等では主に永久磁石同期モータが用いられ、そのモータには、回転に同期した３相電流が流される。その３相電流をＰＷＭ制御するために、キャリア信号と呼ばれる一定の周波数の電気パルスが用いられる。この場合、駆動電流は、キャリア信号のタイミングに合わせてパルス幅が変調された矩形波としてモータに供給され、モータのインダクタンスによって正弦波の３相電流となる。
そして、このようなモータ制御装置では、モータに流れる電流が、入力されたトルク指令のトルクになるようにフィードバックを用いたＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ；比例積分）制御により制御している。また、ＰＩ制御では、モータへ供給するｕｖｗの３相をｄ軸ｑ軸の２軸座標へと座標変換し、ｄ軸ｑ軸の２相にて制御する。また、このようなモータ制御装置では、モータの回転角度を検出する角度検出装置であるレゾルバが組み付けられている。そして、電流のＰＩ制御では、検出したモータの回転角度と、入力されたトルク指令に基づいて電流指令値を生成し、生成した電流の指令値と、モータに流れる電流の測定値とを合わせるように制御することで、モータを制御している。
【００２５】
ｄ軸ｑ軸の２軸座標（以下、ｄｑ座標系という）は、回転座標系であり、回転子を構成する永久磁石が作る磁束の方向のｄ軸、ｄ軸から位相が９０度進んだｑ軸からなるｄｑ座標系で表される。なお、ｄｑ座標系は回転しており、その回転速度が、角速度ωである。このｄｑ座標系において、モータの電圧Ｖのｄ軸成分をＶｄで表し、ｑ軸成分をＶｑで表す。また、ｄｑ座標系において、モータの電流Ｉのｄ軸成分をＩｄで表し、ｑ軸成分をＩｑで表す。
【００２６】
次に、本発明の概要を説明する。
モータ制御システムでは、レゾルバの組み付け精度による誤差や、レゾルバの製造による誤差、レゾルバによる検出信号の処理の遅れによる誤差などが生じる（以下、レゾルバによる誤差という）。このような誤差を補正するために、本発明のモータ制御システムでは、無負荷状態のモータを、一定の電流指令値により速度制御して定速回転させる。
そして、本発明のモータ制御システムは、モータを定速回転させている場合、一定のｄ軸電流指令値を与えることで、ｄ軸電流を流す。モータが無負荷で一定回転している状態では、実動作におけるｑ軸電流はわずかしか流れていない。しかしながら、レゾルバによる誤差が生じ、実動作における座標とモータ制御装置内の座標とでｄｑ座標系の角度ずれが発生する。このように実動作とモータ制御装置内とでｄｑ座標系の角度がずれている場合、モータ制御装置内では、見かけ上、多くのｑ軸電流が流れている。
このような原理に基づき、本発明のモータ制御システムでは、無負荷状態のモータを、一定の電流指令値により速度制御して定速回転させているとき、ｄ軸及びｑ軸の各電流指令値を測定する。そして、本発明のモータ制御システムでは、測定したｄ軸及びｑ軸の各電流指令値からオフセット誤差（補正値）を算出し、算出したオフセット誤差補正値をレゾルバによる検出信号に加算してモータ制御を行う。
【００２７】
［第１実施形態］
第１実施形態では、弱め界磁制御領域（弱め界磁領域ともいう）で、モータを無負荷状態で回転させる。モータを弱め界磁制御領域において、高速で回転させると誘起電圧が増えるため、モータに電流が流れなくなる。本実施形態のモータ制御装置は、モータを弱め界磁制御領域において高速で定速回転させることで、一定電流量のｄ軸電流を流し、このときのｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値を測定して、オフセット誤差補正値を算出する。以下、第１実施形態について、詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態のモータ制御装置を示す制御ブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係るモータ制御システム１は、レゾルバ２０、モータ制御装置３０、及びオフセット補正装置４０を備えている。
モータ制御装置３０は、速度計算部（速度制御部）３０２、速度ＰＩ（比例積分）制御部（速度制御部）３０３、電流指令部（速度制御部）３０４、電流検出器３０５、３相／２相変換部３０６、電流ＰＩ制御部３０７、２相／３相変換部３０８、デューティ計算部３０９、及び電力変換部３１０を備えている。
オフセット補正装置４０は、制御部４０１、電流測定部４０２及びオフセット算出部（補正値算出部）４０３を備えている。
また、モータ制御装置３０は、モータ１０及びオフセット補正装置４０と接続されている。
【００２９】
モータ１０は、３相モータであり、電力変換部３１０から出力される駆動電流により駆動される。モータ１０には、レゾルバ２０が組み付けられている。
【００３０】
レゾルバ２０は、モータ１０に組み付けられている。レゾルバ２０は、各瞬間におけるモータ１０の回転角度をサンプリング時刻毎に検出し（以下、検出した回転角度を検出角度という）、検出した検出角度を速度計算部３０２、３相／２相変換部３０６、及び２相／３相変換部３０８に出力する。なお、サンプリング周波数は、例えば、５［ＫＨｚ］である。
【００３１】
速度計算部３０２は、レゾルバ２０が検出した検出角度θから、モータ１０の回転子の角速度ωを計算し、計算した角速度ωを速度ＰＩ制御部３０３、電流指令部３０４、及びオフセット補正装置４０に出力する。
【００３２】
速度ＰＩ制御部３０３は、モータ１０の回転速度が外部から入力された速度指令値になるように、モータ１０に対する回転速度を制御する。速度ＰＩ制御部３０３は、外部から入力された速度指令ω＊と、速度計算部３０２が出力する角速度ωとの偏差基づいて、モータ１０の回転速度が速度指令値ω＊になるトルク指令値τ＊を算出し、算出したトルク指令値τ＊を電流指令部３０４に出力する。トルク指令値τ＊は、モータ１０に発生させるトルクを指令するものである。なお、本明細書では、指令値や指令信号には「＊」を右上に付した変数によって表す。
また、速度ＰＩ制御部３０３は、オフセット補正装置４０の制御部４０１が出力する電流指令値ω＊に基づきモータ１０に対するトルク指令値τ＊を算出し、算出したトルク指令値τ＊を電流指令部３０４に出力する。
【００３３】
電流指令部３０４には、速度計算部３０２から出力される角速度ωと、速度ＰＩ制御部３０３が出力するトルク指令値τ＊とが入力される。電流指令部３０４は、このトルク指令値τ＊と角速度ωから、ｄ軸成分およびｑ軸成分を持つ２相の指令電流であるｄ軸の電流指令値Ｉｄ＊、及びｑ軸の電流指令値Ｉｑ＊（以下、ｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値という）を生成する。電流指令部３０４は、生成したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を、電流ＰＩ制御部３０７に出力する。
【００３４】
電流検出器３０５は、モータ１０に対する３相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出し、検出した３相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを３相／２相変換部３０６に出力する。
【００３５】
３相／２相変換部３０６は、電流検出器３０５が出力する３相の電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを、２相のｄ軸成分Ｉｄおよびｑ軸成分Ｉｑ（以下、検出電流という）に変換する。３相／２相変換部３０６は、変換した検出電流ＩｄおよびＩｑを電流ＰＩ制御部３０７に出力する。なお、ｄ軸成分の電流（ｄ軸電流）とは、d軸を磁束の向きにとった場合、流れている電流のうち、モータ１０に磁束を発生させるのに使われている成分（励磁電流成分）である。また、ｑ軸成分の電流（ｑ軸電流）とは、流れている電流のうち負荷のトルクに対応した成分である。
【００３６】
電流ＰＩ制御部３０７には、電流指令部３０４が出力するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、３相／２相変換部３０６が出力する検出電流ＩｄおよびＩｑとが入力される。電流ＰＩ制御部３０７は、制御変数である検出電流ＩｄおよびＩｑが、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に応じた値になるように、モータ１０に流れる電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを制御する。
電流ＰＩ制御部３０７は、入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊から、それぞれ検出電流ＩｄおよびＩｑを減算して、偏差ΔＩｄおよびΔＩｑを算出する。電流ＰＩ制御部３０７は、算出した偏差ΔＩｄおよびΔＩｑ用いて、次式（１）及び（２）により、指令電圧であるｄ軸の電圧指令値Ｖｄ＊、ｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊（以下、ｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値という）を算出する。なお、本実施形態では、電流ＰＩ制御しているため、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊は、電圧Ｖｄに等しく、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊は、電圧Ｖｑに等しい。このため、本実施形態では、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊をｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊をｑ軸電圧指令値Ｖｑとして表す。
電流ＰＩ制御部３０７は、算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを、２相／３相変換部３０８に出力する。
【００３７】
Ｖｄ＊＝Ｋｐ×ΔＩｄ＋Ｋｉ×∫（ΔＩｄ）ｄｔ ・・・（１）
【００３８】
Ｖｑ＊＝Ｋｐ×ΔＩｑ＋Ｋｉ×∫（ΔＩｑ）ｄｔ ・・・（２）
【００３９】
なお、式（１）、（２）において、係数Ｋｐ、Ｋｉは、予め設定されている係数である。
【００４０】
２相／３相変換部３０８は、レゾルバ２０が検出した検出角度θを用いて、電流ＰＩ制御部３０７が出力するｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを座標変換し、３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を算出する。電流ＰＩ制御部３０７と同様に、電流ＰＩ制御されているため、電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊は、各々電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに等しいため、各電圧指令値を各々Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして表す。
２相／３相変換部３０８は、算出した３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをデューティ計算部３０９に出力する。
【００４１】
デューティ計算部３０９には、２相／３相変換部３０８が出力する３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが入力される。デューティ計算部３０９は、キャリア周波数ｆｃによって定まるタイミングで、３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから、モータに与える駆動電流信号を表すデューティ信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを計算する。デューティ計算部３０９は、計算したデューティ信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを電力変換部３１０に出力する。
【００４２】
電力変換部３１０には、デューティ信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗから駆動電流を生成するためのスイッチングを行う例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子などの電力制御素子（パワー素子）が備えられている。電力変換部３１０は、デューティ計算部３０９が出力するデューティ信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗに対応する３相の駆動電流を生成し、生成した３相の駆動電流をモータ１０にそれぞれ供給する。
【００４３】
オフセット補正装置４０の制御部４０１は、モータ１０が無負荷状態で回転するように、例えば、モータ制御システム１が車両に取り付けられている場合、車両のクラッチを制御する。制御部４０１は、無負荷状態のモータ１０を、高速域で回転させることで磁界を減少させる弱め界磁制御領域で回転させる速度指令値ω＊を速度ＰＩ制御部３０３に出力する。
【００４４】
電流測定部４０２は、電流指令部３０４が出力するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を測定する。電流測定部４０２は、速度計算部３０２が出力する角速度ωを取得し、取得した角速度ωに基づきモータ１０の回転方向を検出する。電流測定部４０２は、測定したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、検出した回転方向をオフセット算出部４０３に出力する。
【００４５】
オフセット算出部４０３には、電流測定部４０２が出力するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、回転方向が入力される。
また、オフセット算出部４０３には、モータ１０の各相の巻線抵抗値Ｒａ、各相におけるｄ軸のインダクタンス成分Ｌｄ、ｑ軸のインダクタンス成分Ｌｑ、モータ１０の鎖交磁束Φａが予め記憶されている。
オフセット算出部４０３は、記憶されている各値、電流測定部４０２が出力する回転方向、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に基づき、後述するようにオフセット誤差補正値Δθ’を算出する。
なお、算出されたオフセット誤差補正値Δθ’は、モータ制御装置３０またはオフセット補正装置４０の記憶部（不図示）に記憶させておいてもよい。
【００４６】
図２は、本実施形態に係るレゾルバ２０の概略構成を示す図である。
図２に示すように、レゾルバ２０は、モータ１０の貫通シャフトにマウントされ、ブラシレスモータのロータ磁界に合わせて調整されている。レゾルバ２０は、レゾルバ・ロータ２２、１次側コイル（ロータ）２４、１次側コイル２４と互いに９０度離れたふたつの２次側コイル（ステータ）２６とで構成されている。１次側に交流電圧を加えると２次側コイルにも電圧が発生する。２次側に出力される電圧の振幅は、θをロータ角度とするとｓｉｎθとｃｏｓθになる。
レゾルバ２０は、これらの２次側コイル２６の信号に基づき、モータ１０の検出角度を算出する。この算出された検出角度は、モータ１０の電気角の回転基準角度（０度）から１回転（３６０度）の間、電気自動車などでは慣性が大きく、サンプリングタイムに比べて加速度が無視されるので、単調に且つほぼ線形に増加する値となる。したがって、モータ１０の複数の回転にわたる算出値は、例えば、のこぎりの歯状の波形となる。レゾルバ２０は、この算出値によりモータ１０の電気角の検出角度を検出できる。
【００４７】
図３は、弱め界磁制御領域について説明する図である。
図３において、横軸は速度を表し、縦軸は電圧、界磁、出力及びトルクを表している。また、図３において、Ｎｂは基底速度であり、Ｎｔは最高速度である。なお、基底速度Ｎｂとは、電圧制御領域における最高速度である。また、最高速度Ｎｔとは、最弱界磁における最高速度である。
曲線ｇ１０１は、電圧対速度の関係を表し、曲線ｇ１０２は、出力対速度の関係を表している。曲線ｇ１０３は、界磁対速度の関係を表し、曲線ｇ１０４は、トルク対速度の関係を表している。
【００４８】
図３に示すように、所定の回転速度（例えば基底速度Ｎｂ）まで、曲線ｇ１０３のように界磁を一定に保ちながら、例えばモータに対して電圧制御を行う。このように、界磁を一定に保ちながら電圧制御される領域が電圧制御領域である。また、図３に示した電圧制御領域では、ｄ軸電流はほとんど流れない。
そして、所定の回転速度以上の領域では、曲線ｇ１０１のように電圧を一定に保ちながら界磁を曲線ｇ１０３のように弱めることで、回転速度を上昇させる。このような制御が弱め界磁制御であり、このように電圧が一定且つ回転速度が速くなる領域が弱め界磁制御領域（界磁制御領域）である。
【００４９】
図４は、本実施形態に係るｄｑ座標系と制御系ｄｃｑｃ座標系とによる制御ブロック図である。
制御系ｄｃｑｃ座標系とは、モータ制御装置３０ａ内のｄ軸をｄｃ軸、ｑ軸をｑｃ軸に置き換えて表した座標系である。
図４に示すように、モータ制御装置３０ａは、速度計算部３０２、速度ＰＩ制御部３０３、電流指令部３０４ａ、電流ＰＩ制御部３０７ａから構成される。モータ１０とレゾルバ２０を実座標のｄ軸ｑ軸で表した制御対象６０は、第１位相変換部６００、第２位相変換部６０１、モータ電圧方程式部６０２、トルク方程式部６０３、（１／Ｊｓ）６０４、（１／ｓ）６０５、加算部７０から構成される。
オフセット補正装置４０ａは、制御部４０１、電流測定部４０２ａ及びオフセット算出部４０３ａを備えている。
図１と同じ動作部は、同じ符号を用いて説明を省略する。
【００５０】
モータ制御装置３０ａの電流指令部３０４ａは、速度計算部３０２から出力される角速度ωと、速度ＰＩ制御部３０３が出力するトルク指令値τ＊とが入力される。電流指令部３０４ａは、このトルク指令値τ＊と角速度ωから、ｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊及びｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊を生成する。電流指令部３０４ａは、生成したｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊およびｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊を、電流ＰＩ制御部３０７ａに出力する。
【００５１】
電流ＰＩ制御部３０７ａは、入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄｃ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑｃ＊から、それぞれｄｃ軸電流Ｉｄｃおよびｑｃ軸電流Ｉｑｃに基づき、ｄｃ軸電圧指令値Ｖｄｃ、ｑｃ軸電圧指令値Ｖｑｃを算出する。
【００５２】
制御対象６０の第１位相変換部６００は、ｄ軸ｑ軸の電流からｄｃ軸ｑｃ軸の電流への変換部である。第１位相変換部６００は、実際のオフセット誤差Δθ分、座標変換され、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑから、各々ｄｃ軸電流Ｉｄｃ、ｑｃ軸電流Ｉｑｃに変換する。第１位相変換部６００は、変換したｄｃ軸電流Ｉｄｃ、ｑｃ軸電流Ｉｑｃを電流ＰＩ制御部３０７ａに出力する。
ここで、遅れ分｜ω｜Δｔを省略すると、第１位相変換部６００は、次式（３）のように表される。
【００５３】
【数２】
【００５４】
第２位相変換部６０１は、ｄｃ軸ｑｃ軸の電圧からｄ軸ｑ軸の電圧への変換部である。第２位相変換部６０１は、オフセット誤差Δθ分、座標変換され、ｄｃ軸電圧Ｖｄｃ、ｑｃ軸電圧Ｖｑｃから、各々ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑに変換する。第２位相変換部６０１は、変換したｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑをモータ電圧方程式部６０２に出力する。
ここで、遅れ分｜ω｜Δｔを省略すると、第２位相変換部６０１は、式（３）の逆行列で次式（４）のように表される。
【００５５】
【数３】
【００５６】
モータ電圧方程式部６０２には、第２位相変換部６０１が出力するｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑ、トルク方程式部６０３及び（１／Ｊｓ）６０４により算出された角速度ωが入力される。
【００５７】
モータ電圧方程式部６０２が有するモータ１０の電圧方程式は、次式（５）のように表される（例えば、参考文献１ 新中新二、永久磁石同期モータのベクトル制御技術 上巻、電波新聞社、２００８年、ｐ９８参照）。
【００５８】
【数４】
【００５９】
式（５）において、ωは、角速度、Φａは、モータ１０の鎖交磁束、ωΦａは、誘起電圧である。Ｌｄは、ｄ軸のインダクタンス、Ｌｑは、ｑ軸のインダクタンスである。Ｒａは、モータ１０の巻線１相あたりの抵抗である。
また、式（５）において、ｐは微分演算子である。このため、定常状態において、式（５）は、次式（６）のように表される。
【００６０】
【数５】
【００６１】
モータ電圧方程式部６０２は、式（５）または（６）を用いて、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出し、算出したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを第１位相変換部６００及びトルク方程式部６０３に出力する。
【００６２】
トルク方程式部６０３は、トルク方程式部６０３が有する次式（７）のトルク方程式（参考文献２ 森本、武田、PMモータの出力範囲に関する一般的な解析と定出力運転に適した機器定数の検討、電学論D，Vol.117，No.6 pp.751-757 (1997-6)参照）、モータ電圧方程式部６０２が出力するｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを用いて、トルクを算出し、算出したトルク値を（１／Ｊｓ）６０４に出力する。また、トルク方程式部６０３には、ｄ軸及びｑ軸の各インダクタンス成分Ｌｄ及びＬｑ、鎖交磁束Φａが記憶されている。
【００６３】
【数６】
【００６４】
式（７）において、Ｐｎは、モータ１０もしくはステータのマグネットの磁極の対の数である極対数である
【００６５】
（１／Ｊｓ）６０４は、トルク方程式部６０３が算出したトルクから、角速度ωを出力し、出力した角速度ωをモータ電圧方程式部６０２及び（１／ｓ）６０５に出力する。なお、Ｊは、無負荷時のモータ１０のイナーシャ（慣性モーメント）である。
【００６６】
（１／ｓ）６０５は、（１／Ｊｓ）６０４が出力する角速度ωから実角度θ０を加算部７０に出力する。加算部７０は、（１／ｓ）６０５が出力した実角度θ０にオフセット誤差Δθを加算し、加算した検出信号θをモータ制御装置３０ａの速度計算部３０２に出力する。
【００６７】
オフセット補正装置４０ａの電流測定部４０２ａは、電流指令部３０４ａが出力するｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊を測定する。電流測定部４０２ａは、速度計算部３０２が出力する角速度ωを取得し、取得した角速度ωに基づきモータ１０の回転方向を検出する。電流測定部４０２ａは、測定したｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊、検出したモータ１０の回転方向を示す情報をオフセット算出部４０３ａに出力する。
【００６８】
オフセット算出部４０３ａには、電流測定部４０２ａが出力するｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊、モータ１０の回転方向を示す情報が入力される。
オフセット算出部４０３ａは、記憶されている各値、電流測定部４０２ａが出力するモータ１０の回転方向を示す情報、ｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊に基づき、オフセット誤差補正値Δθ’を算出する。
【００６９】
次に、ｄｑ座標系における電流と電圧とのベクトルの関係を説明する。
ｄ軸電圧及びｑ軸電圧は、式（６）より、次式（８）及び次式（９）のように表される。
【００７０】
Ｖｄ＝ＲａＩｄ−ωＬｑＩｑ ・・・（８）
【００７１】
Ｖｑ＝ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ＋ωΦａ ・・・（９）
【００７２】
図５は、ｄｑ座標系における電流と電圧のベクトル図である。
図５において、角度δは、内部相差角（負荷角）であり、ｑ軸と電圧Ｖのベクトル（以下、電圧ベクトルＶという）とのなす角である。図５において、反時計回りが正回転方向であり、ｄ軸に対してｑ軸が９０度進んでいる。
図５に示すように、モータ１０に印加される電圧ベクトルＶは、ｄ軸電圧Ｖｄ（＝−Ｖｓｉｎδ）のベクトル（以下、ベクトルＶｄという）とｑ軸電圧Ｖｑ（＝Ｖｃｏｓδ）のベクトル（以下、ベクトルＶｑという）とに分解できる。
モータ１０に流れる電流ベクトルＩは、ｄ軸電流Ｉｄのベクトル（以下、ベクトルＩｄという）とｑ軸電流Ｉｑのベクトル（以下、ベクトルＩｑという）とに分解できる。
【００７３】
式（８）に示したベクトルＶｄ（＝−Ｖｓｉｎδ）は、図５に示すように、ベクトルＲａＩｄとベクトル（−ωＬｑＩｑ）との和で表される。また、式（９）に示したベクトルＶｑ（＝Ｖｃｏｓδ）は、ベクトルωＬｄＩｄ、ベクトルＲａＩｑ、及びベクトルωΦａの和で表される。
レゾルバ２０の組み付けによる誤差、製造による誤差、モータ制御装置３０ａの遅れにより発生する誤差等が無い場合、図５に示したｄ軸及びｑ軸は、モータ制御装置３０ａのｄｃ軸及びｑｃ軸と一致している。
【００７４】
図５では、レゾルバ２０にオフセット誤差が無く、ｄ軸及びｑ軸と制御系座標のｄｃ軸及びｑｃ軸とが一致している場合におけるベクトルの関係を説明した。
次に、レゾルバ２０にオフセット誤差が有り、ｄ軸及びｑ軸と制御系座標のｄｃ軸及びｑｃ軸とが一致していない場合におけるベクトルの関係を、図６〜図１０を用いて説明する。
図６は、本実施形態に係る角速度が正の場合の実座標における電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。図７は、本実施形態に係る角速度が正の場合の電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。図８は、本実施形態に係る角速度が正の場合の電流ベクトルの関係の一例を説明する図である。
図９は、本実施形態に係る角速度が負の場合の電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。図１０は、本実施形態に係る角速度が負の場合の電流ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【００７５】
図６〜図１０において、ｄ−ｑ座標は回転子の実際の界磁方向をｄ軸とするｄｑ座標（以下、実座標ｄ−ｑという）を示し、ｄｃ−ｑｃ座標はレゾルバ２０により検出される磁極位置（以下、レゾルバ検出位置という）により定まるｄｑ座標（以下、制御系座標ｄｃ−ｑｃといい、また制御系座標ｄｃ−ｑｃにおけるｄ軸及びｑ軸をｄｃ軸及びｑｃ軸という）を示している。また、角速度ωが正の場合（正回転）の制御系座標ｄｃ−ｑｃを制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１、角速度ωが負の場合（負回転）の制御系座標ｄｃ−ｑｃを制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２として示している。
【００７６】
まず、角速度ωが正の場合、すなわちモータ１０を正回転させた場合について、図６〜図８を用いて説明する。
図６〜図８に示す状態は、弱め界磁制御領域で、無負荷状態としたモータ１０を、角速度が正になるように、図４のモータ制御装置３０ａによりモータ１０を回転させている状態である。
図６に示すように、実座標ｄ−ｑにおいて、無負荷状態のモータ１０が弱め界磁制御領域で高速で正回転している場合、誘起電圧ベクトルωΦａがｑ軸の正方向に発生する。また、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑによる電圧成分は、弱め界磁制御で負のｄ軸電流Ｉｄ＊が指令として生成されているので、誘起電圧ベクトルωΦａを抑えるように電圧ベクトル（ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ）がｑ軸の負方向に発生する。このため、ｑ軸電圧ベクトルＶｑは、電圧ベクトル（ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ）と誘起電圧ベクトルωΦａとの合成ベクトルである。また、ｄ軸電圧ベクトルＶｄ（＝−ωＬｑＩｑ＋ＲａＩｄ）は、ｄ軸の負方向に発生している。また、図６において、電圧ベクトルＶ１は、モータ１０の電圧である。
図６に示したように、弱め界磁制御領域で、無負荷状態としたモータ１０を、角速度を正回転させている場合、実座標ｄ−ｑにおいては、ｄ軸電圧は、微小しか発生していない。
【００７７】
一方、図７に示す例では、実座標ｄ−ｑと制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１とがオフセット誤差Δθに加え遅れ分｜ω｜Δｔ進んでいるとして説明する。
図７に示したように、（Ｖ１−ωΦａ）ベクトルは、実座標ｄ−ｑと制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１とで、異なる成分となる。実座標ｄ−ｑでのｄ軸成分の−ωＬｑＩｑ＋ＲａＩｄは、制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１でのｄｃ１軸成分の−ωＬｑＩｑｃ１＋ＲａＩｄｃ１になり、実座標ｄ−ｑでのｑ軸成分のωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑは、制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１でのｄｃ１軸成分のωＬｄＩｄｃ１＋ＲａＩｑｃ１になる。
【００７８】
図８では、図７の制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１における電圧ベクトル（Ｖ１−ωΦａ）において、各相の巻線抵抗値Ｒａが、ωＬｄ及びωＬｑに比べて十分に小さく、ｄ軸のインダクタンスＬｄとｑ軸のインダクタンスＬｑとがほぼ同じ場合の電流ベクトルを示している。
図８に示すように、制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１においては、実座標のｄ軸に対して角度α遅れている電流ベクトルＩ１が流れる。このαは、無負荷運転の摩擦などの微小トルクに対応するｑ軸電流による遅れである。この電流ベクトルＩ１は、ｄｃ１軸の正方向の電流ベクトルＩｄｃ１と、ｄｃ１軸の負方向の電流ベクトルＩｄｃ１とに分解できる。
また、図８に示すように、電流ベクトルＩ１と電流ベクトルＩｄｃ１とのなす角は、（オフセット誤差Δθ＋遅れ分｜ω｜Δｔ）と（実座標ｄ−ｑのｄ軸と電流ベクトルＩ１とのなす角α）との和である。
【００７９】
次に、角速度ωが負の場合、すなわちモータ１０を負回転（逆回転）させた場合について、図９及び図１０を用いて説明する。
図９及び図１０に示す状態は、弱め界磁制御領域で、無負荷状態としたモータ１０を、角速度が負になるように、図４のモータ制御装置３０ａによりモータ１０を回転させている状態である。
図９に示すように、実座標ｄ−ｑにおいて、無負荷状態のモータ１０が弱め界磁制御領域で高速で負回転している場合、誘起電圧ベクトルωΦａがｑ軸の負方向に発生する。また、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑによる電圧成分は、弱め界磁制御で負のｄ軸電流Ｉｄ＊が指令として生成されているので、誘起電圧ベクトルωΦａを抑えるように電圧ベクトル（ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ）がｑ軸の正方向に発生する。このため、ｑ軸電圧ベクトルＶｑは、電圧ベクトル（ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ）と誘起電圧ベクトルωΦａとの合成ベクトルである。また、ｄ軸電圧Ｖｄベクトル（＝−ωＬｑＩｑ＋ＲａＩｄ）は、ｄ軸の負方向に発生している。また、図９において、電圧ベクトルＶ２は、モータ１０の電圧である。
図９に示したように、弱め界磁制御領域で、無負荷状態としたモータ１０を負回転させている場合、実座標ｄ−ｑにおいては、ｄ軸電圧は、モータ１０の正回転時と同様に微小しか発生していない。
【００８０】
次に、制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２の電圧ベクトルについて説明する。実座標ｄ−ｑと制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２とがオフセット誤差Δθから遅れ分｜ω｜Δｔを減じた分、進んでいるとして説明する。
（Ｖ２−ωΦａ）ベクトルは、実座標ｄ−ｑと制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２とで、異なる成分となる。実座標ｄ−ｑでのｄ軸成分の−ωＬｑＩｑ＋ＲａＩｄは、制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２でのｄｃ２軸成分の−ωＬｑＩｑｃ２＋ＲａＩｄｃ２になる。また、実座標ｄ−ｑでのｑ軸成分のωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑは、制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２でのｄｃ２軸成分のωＬｄＩｄｃ２＋ＲａＩｑｃ２になる。
【００８１】
図１０では、図９の制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２における電圧ベクトル（Ｖ２−ωΦａ）において、各相の巻線抵抗値Ｒａが、ωＬｄ及びωＬｑに比べて十分に小さく、ｄ軸のインダクタンスＬｄとｑ軸のインダクタンスＬｑとがほぼ同じ場合の電流ベクトルを示している。
図１０に示すように、制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２においては、実座標のｄ軸に対して角度α進んでいる電流ベクトルＩ２が流れる。この電流ベクトルＩ２は、ｄｃ２軸の正方向の電流ベクトルＩｄｃ２と、ｄｃ２軸の負方向の電流ベクトルＩｄｃ２とに分解できる。
また、図１０に示すように、電流ベクトルＩ２と電流ベクトルＩｄｃ２とのなす角は、（オフセット誤差Δθ−遅れ分｜ω｜Δｔ）と（実座標ｄ−ｑのｄ軸と電流ベクトルＩ２とのなす角α）との差である。
【００８２】
次に、図８及び図１０に示したモータ１０の正回転及び負回転時の電流ベクトルから、オフセット誤差補正値Δθ’を算出する方法について、図１１を用いて説明する。
図１１は、本実施形態に係る弱め界磁制御領域でモータを回転させている場合のオフセット誤差補正値の算出方法を説明する図である。
【００８３】
図１１に示すように、モータ１０が正回転（ω＞０）の場合、ｄｃ１軸電流ベクトルＩｄｃ１とｑｃ１軸電流ベクトルＩｑｃ１とのなす角は、図８で説明したように（オフセット誤差Δθ＋遅れ分｜ω｜Δｔ）と（実座標ｄ−ｑのｄ軸と電流ベクトルＩ１とのなす角α）との和である。このため、このなす角とｄｃ１軸電流ベクトルＩｄｃ１とｑｃ１軸電流ベクトルＩｑｃ１との関係は、次式（１０）及び次式（１１）のように表される。
【００８４】
ｔａｎ（Δθ＋｜ω｜Δｔ＋α）＝Ｉｑｃ１／（−Ｉｄｃ１） ・・・（１０）
【００８５】
Δθ＋｜ω｜Δｔ＋α＝ｔａｎ−１（Ｉｑｃ１／（−Ｉｄｃ１）） ・・・（１１）
【００８６】
一方、図１１に示すように、モータ１０が負回転（ω＜０）の場合、ｄｃ２軸電流ベクトルＩｄｃ２とｑｃ２軸電流ベクトルＩｑｃ２とのなす角は、図１０で説明したように（オフセット誤差Δθ−遅れ分｜ω｜Δｔ）と（実座標ｄ−ｑのｄ軸と電流ベクトルＩ２とのなす角α）との差である。このため、このなす角とｄｃ２軸電流ベクトルＩｄｃ２とｑｃ２軸電流ベクトルＩｑｃ２との関係は、次式（１２）及び次式（１３）のように表される。
【００８７】
ｔａｎ（Δθ−｜ω｜Δｔ−α）＝Ｉｑｃ２／（−Ｉｄｃ２） ・・・（１２）
【００８８】
Δθ−｜ω｜Δｔ−α＝ｔａｎ−１（Ｉｑｃ２／（−Ｉｄｃ２）） ・・・（１３）
【００８９】
式（１１）及び式（１３）より、オフセット誤差Δθの補正値Δθ’は、次式（１４）により算出できる。
【００９０】
【数７】
【００９１】
式（１４）は、モータ１０を正回転させたときの電流指令値、負回転させたときの電流指令を測定すれば、オフセット誤差補正値Δθ’を算出することを表している。
すなわち、オフセット算出部４０３ａは、無負荷状態としたモータ１０を、正回転させた場合のｄｃ１軸電流指令値Ｉｄｃ１、ｑｃ１軸電流指令値Ｉｑｃ１を測定する。次に、オフセット算出部４０３ａは、無負荷状態としたモータ１０を、負回転させた場合のｄｃ２軸電流指令値Ｉｄｃ２、ｑｃ２軸電流指令値Ｉｑｃ２を測定する。次に、オフセット算出部４０３ａは、式（１４）に各測定した電流指令値を代入して、オフセット誤差補正値Δθ’を算出する。
なお、式（１４）を用いて、遅れ分｜ω｜Δｔ及び角度αの影響を除去するために、本実施形態では、モータ１０の正回転及び負回転において、例えば速度指令値の絶対値を等しくして、各電圧指令値を測定する。
【００９２】
なお、式（１４）では、各相の巻線抵抗値Ｒａが、ωＬｄ及びωＬｑに比べて十分に小さく、ｄ軸のインダクタンスＬｄとｑ軸のインダクタンスＬｑとがほぼ同じ場合を説明したが、抵抗値Ｒａ、ｄ軸のインダクタンスＬｄ及びｑ軸のインダクタンスＬｑを考慮した場合、オフセット誤差補正値Δθ’は、次式（１５）のように表される。
【００９３】
【数８】
【００９４】
次に、オフセット誤差補正値Δθ’の算出手順について、図４、図８、図１０及び図１２を用いて説明する。
なお、以下のようなオフセット誤差補正値Δθ’の算出は、モータ制御システム１が車両に搭載されている場合、例えば車両の組み立て時、車両の点検時、モータ１０もしくはモータ制御装置３０の交換時等に行うようにしてもよい。
図１２は、本実施形態に係るオフセット誤差補正値の算出手順のフローチャートである。
【００９５】
（ステップＳ１）制御部４０１は、モータ１０を正回転させ、弱め界磁制御領域でｄ軸電流Ｉｄが流れるように速度指令値を生成し、生成した速度指令値をモータ制御装置３０ａに出力する。ステップＳ１終了後、ステップＳ２に進む。
（ステップＳ２）電流測定部４０２ａは、ｄｃ１軸電流指令値Ｉｄｃ１及びｑｃ１軸電流指令値Ｉｑｃ１を測定し、測定したｄｃ１軸電流指令値Ｉｄｃ１及びｑｃ１軸電流指令値Ｉｑｃ１をオフセット算出部４０３ａに出力する。
次に、電流測定部４０２ａは、速度計算部３０２が出力する角速度ωを取得し、取得した角速度ωに基づいて回転方向を検出する。ステップＳ２において、電流測定部４０２ａは、回転方向を正方向（正回転）であると検出する。次に、電流測定部４０２ａは、検出した回転方向をオフセット算出部４０３ａに出力する。ステップＳ２終了後、ステップＳ３に進む。
【００９６】
（ステップＳ３）制御部４０１は、モータ１０を負回転させ、弱め界磁制御領域でｄ軸電流Ｉｄが流れるように速度指令値を生成し、生成した速度指令値をモータ制御装置３０ａに出力する。ステップＳ３終了後、ステップＳ４に進む。
（ステップＳ４）電流測定部４０２ａは、ｄｃ２軸電流指令値Ｉｄｃ２及びｑｃ２軸電流指令値Ｉｑｃ２を測定し、測定したｄｃ２軸電流指令値Ｉｄｃ２及びｑｃ２軸電流指令値Ｉｑｃ２をオフセット算出部４０３ａに出力する。
次に、電流測定部４０２ａは、速度計算部３０２が出力する角速度ωを取得し、取得した角速度ωに基づいて回転方向を検出する。ステップＳ４において、電流測定部４０２ａは、回転方向を負方向（負回転）であると検出する。次に、電流測定部４０２ａは、検出した回転方向をオフセット算出部４０３ａに出力する。ステップＳ４終了後、ステップＳ５に進む。
【００９７】
（ステップＳ５）オフセット算出部４０３ａは、測定した各電流指令値、検出した回転方向に基づき、式（１４）または式（１５）を用いて、オフセット誤差補正値Δθ’を算出する。
以上で、オフセット誤差補正値算出処理を終了する。
【００９８】
なお、式（１４）及び式（１５）においては、モータ１０の正回転のときと負回転のときのｄ軸電圧及びｑ軸電圧の大きさが異なる例を説明したが、これに限られない。実座標ｄ−ｑにおけるｑ軸電流Ｉｑ＝０とみなせて、レゾルバ２０による検出信号から電力変換部３１０までの信号遅れが十分に補正されている場合、α＝０、｜ω｜Δｔ＝０とみなせるため、例えば、オフセット算出部４０３ａは、モータ１０を正回転させた場合のｄｃ１軸電流指令値Ｉｄｃ１及びｑｃ１軸電流指令値Ｉｑｃ１のみを測定し、オフセット誤差補正値Δθ’（第１補正値）を次式（１６）により算出するようにしてもよい。
【００９９】
【数９】
【０１００】
または、オフセット算出部４０３ａは、モータ１０を負回転させた場合のｄｃ２軸電流指令値Ｉｄｃ２及びｑｃ２軸電流指令値Ｉｑｃ２のみを測定し、オフセット誤差補正値Δθ’（第２補正値）を算出するようにしてもよい。
【０１０１】
以上のように、オフセット算出部４０３ａは、無負荷状態のモータ１０を弱め界磁制御領域において、一定速度で高速に正回転及び負回転させてｄ軸電流を流すようにする。そして、オフセット算出部４０３ａは、このような高速回転時の電流指令値を測定する。そして、オフセット算出部４０３ａは、測定した電流指令値を式（１４）または式（１５）を用いて各回転方向について−ｔａｎ−１（Ｉｑ／Ｉｄ）の平均を取ることで、オフセット誤差を含む電流ベクトルのなす角から遅れ要素である｜ω｜Δｔや無負荷モータの摩擦等のトルクの影響をキャンセルしてオフセット誤差補正値を算出するようにした。
この結果、本実施形態のモータ制御システム１では、無負荷状態のモータ１０を、正方向及び逆方向に回転させているので、正方向しか回転させていない従来技術と比較して精度良くオフセット誤差を補正することができる。本実施形態のモータ制御システム１では、オフセット補正装置４０の速度指令値により、モータ１０の回転を制御しているため、例えばガソリンと電気を用いるハイブリッドカーでなく電気のみでモータ１０を駆動する場合においても、モータ１０を正回転及び負回転させて、電流指令値を測定してオフセット制御値を算出することができる。
従来技術では、電圧指令値からオフセット誤差補正値を算出していたため、電圧への電力変換部３１０によるＰＷＭ駆動等による高周波ノイズの影響が大きかった。一方、本実施形態のモータ制御システム１では、オフセット誤差補正値を算出するために電流指令値を用いたため、このような高周波ノイズの影響を受けにくいため、高精度にオフセット誤差の制御を行える。
【０１０２】
［第２実施形態］
第２実施形態では、モータをｄ軸電流が発生せず、弱め界磁制御領域に属していない制御領域、例えば界磁一定で制御されている電圧制御領域（図３）で低速回転させているとき、ｄ軸電流指令値を加算することで、ｄ軸電流を流す。
以下、第２実施形態について、詳細に説明する。
【０１０３】
図１３は、本実施形態に係るｄｑ座標系と制御系ｄｃｑｃ座標系とによる制御ブロック図である。
図１３に示したように、モータ制御装置３０ｂは、速度計算部３０２、速度ＰＩ制御部３０３、電流指令部３０４ａ、電流ＰＩ制御部３０７ｂ、加算部３３１から構成される。制御対象６０は、第１位相変換部６００、第２位相変換部６０１、モータ電圧方程式部６０２、トルク方程式部６０３、（１／Ｊｓ）６０４、（１／ｓ）６０５から構成される。
オフセット補正装置４０ｂは、制御部４０１ｂ、電流測定部４０２ａ、オフセット算出部４０３ａ、及び加算部７０を備えている。
図１及び図３と同じ動作部は、同じ符号を用いて説明を省略する。
【０１０４】
モータ制御装置３０ｂの加算部３３１は、電流指令部３０４ａが出力するｄｃ軸への加算前の電流指令値Ｉｄｃ＊’’にオフセット補正装置４０ｂの制御部４０１ｂが出力するｄｃ軸への加算電流指令値Ｉｄｃ＊’を加算し、加算した電流指令値Ｉｄｃ＊を電流ＰＩ制御部３０７ｂに出力する。
オフセット補正装置４０ｂの制御部４０１ｂは、モータ１０をｄ軸電流が流れない回転数で、一定速度で回転するように速度指令値を生成し、生成した速度指令値を速度ＰＩ制御部３０３に出力する。また、制御部４０１ｂは、モータ１０が低速領域で回転している場合、ｄ軸電流を流すようにｄ軸への加算電流指令値Ｉｄｃ＊’を生成し、生成した電流指令値Ｉｄｃ＊’を加算部３３１に出力する。
【０１０５】
第２実施形態において、オフセット補正装置４０ｂは、モータ１０をｄ軸電流が流れない範囲の回転数で回転させるように制御する。この場合、モータ１０にはｄ軸電流Ｉｄが流れていない。
次に、制御部４０１ｂは、強制的にｄ軸電流を流すために、一定のｄ軸への加算電流指令値Ｉｄｃ＊’を加算部３３１に出力する。モータ１０の回転数が低い場合、このようにｄ軸へ加算電流を流してもトルクに対する影響はほとんど無い。
モータ１０がｄ軸電流の流れない低速回転しているときに、強制的に加算電流指令値ｄｃ＊’によりｄ軸電流を流し、第１実施形態と同様に、モータ１０を正回転及び負回転させたときのｄｃ軸の各電流指令値Ｉｄｃ１＊及びＩｄｃ２＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ１＊及び電流指令値Ｉｑｃ２＊を測定することで、オフセット誤差補正値を式（１４）及び（１５）を用いて算出できる。なお、正回転及び負回転における速度指令値の大きさの絶対値は等しいことが望ましい。
【０１０６】
次に、実測結果について図１４を用いて説明する。
図１４は、本実施形態に係る実機を用いてオフセット誤差を算出した結果の一例を説明する図である。
≪実測方法≫
手順１ 無負荷状態のモータに対して、＋１０００［ｒｐｍ］の速度指令値で回転させ、ｄ軸電流を加算した時のモータ制御装置３０ｂの内部データを測定する。
手順２ 無負荷状態のモータに対して、−１０００［ｒｐｍ］の速度指令値で回転させ、ｄ軸電流を加算した時のモータ制御装置３０ｂの内部データを測定する。
手順３ 手順１及び手順２で測定したｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値からオフセット誤差補正値を算出する
手順４ 手順１〜３について、オフセット誤差に＋３０［ｄｅｇ］を追加して測定する。
手順５ 手順１〜３について、オフセット誤差に−３０［ｄｅｇ］を追加して測定する。
【０１０７】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、手順１〜３の実測結果である。すなわち、実機が有しているオフセット誤差に対して、本実施形態の効果を測定した結果である。測定の結果、実機のオフセット誤差は、＋１．７［ｄｅｇ］であった。
図１４（ｃ）及び図１４（ｄ）は、手順４の実測結果である。すなわち、実機が有しているオフセット誤差に加えて、オフセット誤差を＋３０［ｄｅｇ］加算した場合の効果を測定した結果である。
【０１０８】
図１４（ａ）及び図１４（ｃ）において、第１行目は測定項目を示し、第２行目は回転数が＋１０００［ｒｐｍ］の場合のモータ制御装置３０ｂの内部データの実測値を示し、第３行目は回転数が−１０００［ｒｐｍ］の場合のモータ制御装置３０ｂの内部データの実測値を示している。
図１４（ｂ）及び図１４（ｄ）において、第１行目は項目を示し、第２行目は回転数が＋１０００［ｒｐｍ］の場合のオフセット誤差補正値の計算値を示し、第３行目は回転数が−１０００［ｒｐｍ］の場合のモータ制御装置３０ｂのオフセット誤差補正値の計算値を示している。なお、図１４（ａ）及び図１４（ｃ）の計算値は、図１４（ａ）及び図１４（ｃ）に示した測定値を、−ｔａｎ−１（Ｉｑ＊／Ｉｄ＊）に代入して算出した値である。
【０１０９】
図１４（ｂ）に示したように、オフセット誤差を１．７［ｄｅｇ］有する場合、正回転のみによるオフセット誤差補正値は＋５．２［ｄｅｇ］であり、負回転のみによるオフセット誤差補正値は−２．１［ｄｅｇ］であった。次に、式（１４）で説明したように、正回転と負回転とのオフセット誤差補正値の平均を算出すると、図１４（ｂ）に示したように＋１．５［ｄｅｇ］である。すなわち、実機にオフセット誤差が合計＋１．７［ｄｅｇ］あっても、本実施形態によれば、（オフセット誤差−オフセット誤差補正値）の補正精度を＋０．２［ｄｅｇ］に抑えることができる。
図１４（ｄ）に示したように、オフセット誤差を１．７［ｄｅｇ］に＋３０［ｄｅｇ］を加算した場合、正回転のみによるオフセット誤差補正値は＋３４．５［ｄｅｇ］であり、負回転のみによるオフセット誤差補正値は＋２８．１［ｄｅｇ］であった。次に、正回転と負回転とのオフセット誤差補正値の平均を算出すると、図１４（ｄ）に示したように＋３１．３［ｄｅｇ］である。すなわち、実機にオフセット誤差が合計＋３１．７（＝１．７＋３０）［ｄｅｇ］あっても、本実施形態によれば、（オフセット誤差−オフセット誤差補正値）の補正精度を＋０．４［ｄｅｇ］に抑えることができる。
【０１１０】
同様に、実機が有しているオフセット誤差に加えて、オフセット誤差を−３０［ｄｅｇ］加算した場合（手順５）、正回転のみによるオフセット誤差補正値は−２４．９［ｄｅｇ］であり、負回転のみによるオフセット誤差補正値は−３１．４［ｄｅｇ］であり、平均値は−２８．１［ｄｅｇ］であった。すなわち、実機にオフセット誤差が合計−２８．３（＝１．７−３０）［ｄｅｇ］あっても、本実施形態によれば、（オフセット誤差−オフセット誤差補正値）の補正精度を＋０．４［ｄｅｇ］に抑えることができる。
正回転または負回転のみの場合と比較して、オフセット誤差の補正精度が抑えられている理由は、正回転と負回転とのオフセット誤差補正値の平均を算出することで、モータ制御装置３０ｂの遅れ要素や無負荷モータの摩擦トルクなどによる影響がキャンセルされているためである。このように、本実施形態によれば、オフセット誤差の補正精度を高精度に抑えることができる。
【０１１１】
以上のように、第２実施形態では、モータ１０をｄ軸電流が流れない領域で低速回転させて、このとき加算電流指令値ｄｃ＊’によりｄ軸電流を流して、ｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃを測定してオフセット誤差補正値を算出するようにした。このため、第１実施形態のようにモータ１０を高速で回転させずにオフセット誤差補正値を求めることができる。この結果、オフセット誤差補正値を算出している期間、第１実施形態より省電力化及び静音化できる。
【０１１２】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態では、算出したオフセット誤差補正値を自動的に調整する例について説明する。
まず、本実施形態の概要について説明する。
無負荷状態のモータが回転している場合、レゾルバの組み付け誤差やモータ制御装置による信号処理の遅れ要素や、摩擦などの外部トルクが無視できれば、ｑ軸電流Ｉｑは流れていないので、ｄ軸電流指令値Ｉｑ＊は０である。しかしながら、レゾルバの組み付け誤差やモータ制御装置による信号処理の遅れ要素があると、ｑ軸電流が流れているため、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は０ではない。
このため、本実施形態では、無負荷状態のモータが回転している場合のｑ軸電流指令値を測定し、測定したｑ軸電流指令値が０になるようにＰＩ制御を行って生成した補正値をモータ制御装置にフィードバックする。そして、モータ制御装置は、生成された補正値をレゾルバが検出した回転角度θに補正してモータ制御を行う。
【０１１３】
図１５は、本実施形態に係るモータ制御装置１ｃを示す制御ブロック図である。図１と同じ機能部は、同じ符号を用いて説明を省略する。
【０１１４】
第１実施形態及び第２実施形態との差異は、オフセット補正装置４０ｃである。オフセット補正装置４０ｃは、制御部４１１、電流測定部４１２、ＰＩ制御部４１３、加算部４１４を備えている。
制御部４１１は、弱め界磁制御領域でｄ軸電流が流れる速度指令値を生成し、生成した速度指令値をモータ制御装置３０ｃに出力する。また、制御部４１１は、モータ１０を無負荷状態で回転するように制御する。
電流測定部４１２は、無負荷状態のモータ１０が、弱め界磁制御領域で回転しているとき、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を測定し、測定したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をＰＩ制御部４１３に出力する。
ＰＩ制御部４１３は、電流測定部４１２が出力したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と０との偏差に比例積分制御を行って補正値であるオフセット誤差補正値Δθ’を生成し、生成したオフセット誤差補正値Δθ’を加算部４１４に出力する。
加算部４１４は、レゾルバ２０が出力する検出信号θに、ＰＩ制御部４１３が出力するオフセット誤差補正値Δθ’を補正し、補正した信号を角度測定信号θ’として速度計算部３０２、３相／２相変換部３０６、及び２相／３相変換部３０８に出力する。
【０１１５】
次に、調整手順について、図１６を用いて説明する。
図１６は、本実施形態に係るオフセット誤差補正値の調整手順のフローチャートである。
≪調整手順≫
（ステップＳ１０１）制御部４１１は、弱め界磁制御領域でｄ軸電流が流れる速度指令値を生成し、生成した速度指令値をモータ制御装置３０ｃに出力する。ステップＳ１０１終了後、ステップＳ１０２に進む。
（ステップＳ１０２）無負荷状態のモータ１０が回転しているとき、電流測定部４１２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を測定し、測定したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をＰＩ制御部４１３に出力する。ステップＳ１０２終了後、ステップＳ１０３に進む。
（ステップＳ１０３）ＰＩ制御部４１３は、電流測定部４１２が出力したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と０との偏差に比例積分制御を行って補正値であるオフセット誤差補正値Δθ’を生成し、生成したオフセット誤差補正値Δθ’をレゾルバ２０が検出した回転角度θに補正した角度測定信号θ’をモータ制御装置３０ｃに出力する。ステップＳ１０３終了後、ステップＳ１０４に進む。
（ステップＳ１０４）モータ制御装置３０ｃは、オフセット補正装置４０ｃが出力する角度測定信号θ’でモータ制御を行う。ステップＳ１０４終了後、ステップＳ１０５に進む。
（ステップＳ１０５）オフセット補正装置４０ｃは、角度測定信号θ’により補正された後のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を測定し、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と０との偏差に比例積分制御を行って補正値であるオフセット誤差補正値Δθ’を生成し、検出信号θに補正した角度測定信号θ’をモータ制御装置３０ｃに出力する。
以後、ステップＳ１０４及びＳ１０５を繰り返して行うことで、オフセット補正装置４０ｃ及びモータ制御装置３０ｃは、オフセット誤差補正値を自動的に調整する。または、オフセット補正装置４０ｃは、例えば、繰り返し算出したオフセット誤差補正値の変化が予め定められている値より小さくなった場合、すなわち収束したときのオフセット誤差補正値を固定してＰＩ制御を中止するようにしてもよい。
【０１１６】
以上のように、本実施形態のモータ制御システム１ｃは、モータ１０を無負荷状態で回転させて、弱め界磁制御領域またはモータの速度が弱め界磁制御領域に属していない制御領域においてｄ軸電流が流れるように制御する。そして、本実施形態のモータ制御システム１ｃは、このように無負荷状態でモータ１０が回転しているときに、ｑ軸電流指令値を測定し、測定したｑ軸電流指令値と０との偏差に基づいてＰＩ制御することでオフセット誤差補正値を生成し、生成したオフセット誤差補正値を用いてモータ制御を行う。この結果、オフセット誤差補正値を自動調整することができる。
【０１１７】
なお、本実施形態では、第１実施形態と同様に、弱め界磁制御領域において、ｄ軸電流を与える例を説明したが、第２実施形態と同様に、ｄ軸電流が発生しない電圧制御領域において、制御部４１１がｄ軸電流を加算するように制御するようにしてもよい。この場合においても、オフセット補正装置４０ｃは、ｑ軸電流指令を測定し、測定したｄ軸電流指令値と０との偏差に基づいてＰＩ制御することでオフセット誤差補正値を生成し、生成したオフセット誤差補正値を用いてモータ制御を行う。この結果、オフセット誤差補正値を自動調整することができる。ただし、ｑ軸電流指令値をフィードバックするため、加算するｄ軸電流は負である必要がある。
【０１１８】
または、正回転と負回転の速度指令で上記ステップを繰り返した後、オフセット補正装置４０ｃは、例えば、正回転と負回転の速度指令で算出したオフセット誤差補正値の平均を算出して補正値であるオフセット誤差補正値を算出するようにしてもよい。また、第１〜第３実施形態で生成したオフセット誤差補正値を、モータ制御装置３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）またはオフセット補正装置４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の記憶部（不図示）に記憶させておくようにしてもよい。
【０１１９】
また、オフセット誤差が大きい場合、モータ制御装置における制御系が不安定になる。このようにオフセット誤差が大きい場合は、レゾルバの組み付け不良や配線ミス等もある。このため、第１実施形態〜第３実施形態において、オフセット誤差が予め定められている値より大きい（例えば３０度）か否かを公知の技術で検出して、このようなモータ及びレゾルバを事前に検出して除去するようにしてもよい。
また、第１実施形態〜第３実施形態において、オフセット補正装置４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の入力を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊でなく、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを用いるようにしてもよい。
なお、本実施形態においては、モータ１０を無負荷状態で定速回転させてオフセット誤差を算出して、算出したオフセット誤差補正値をレゾルバによる検出信号に加算してモータ制御を行う例を説明したが、これに限られない。モータ１０を無負荷状態でなく、正負で逆の一定の負荷トルクがある状態で回転させることで、モータ制御システム１は、図８、図１０で説明した角度αをキャンセルすることができる。
【０１２０】
なお、実施形態の図１、図４、図１４及び図１６の各部の機能を実現するため、コンピュータシステムのＣＰＵに接続されたＲＯＭ、ＨＤＤも等に保存されているプログラムにより実行することも可能である。あるいは、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）や回路でハードウェアにより実現することも可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１、１ｃ・・・モータ制御装置、１０・・・モータ、２０・・・レゾルバ、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ・・・モータ制御装置、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ・・・オフセット補正装置、６０・・・制御対象、７０・・・加算部、３０１・・・加算部、３０２・・・速度計算部、３０３・・・速度ＰＩ制御部、３０４・・・電流指令部、３０５・・・電流検出器、３０６・・・３相／２相変換部、３０７、３０７ａ、３０７ｂ・・・電流ＰＩ制御部、３０８・・・２相／３相変換部、３０９・・・デューティ計算部、３１０・・・電力変換部、３３１・・・加算部、４０１、４１１・・・制御部、４０２、４０２ａ、４１２・・・電流測定部、４０３、４０３ａ、４１３・・・オフセット算出部、４１４・・・加算部、６００・・・第１位相変換部、６０１・・・第２位相変換部、６０２・・・モータ電圧方程式部、６０３・・・トルク方程式部、６０４・・・（１／Ｊｓ）、６０５・・・（１／ｓ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置、モータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相ブラシレスモータを制御する際には、ＵＶＷの３相にて制御するのではなく、ＵＶＷの３相をｄ軸ｑ軸の２軸座標へと座標変換し、ｄ軸ｑ軸の２相にて制御するのが一般的である。
ここで、ｄ軸とｑ軸の２軸座標へ座標変換したｄｑベクトル制御の概略を説明する。ｄｑベクトル制御は、回転子の界磁方向をｄ軸、これと直交する方向をｑ軸とするｄｑ座標系上の等価回路でモータの制御処理を行う。このようなモータを制御するモータ制御装置は、例えば、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ；比例積分）制御を用いてｄ軸の検出電流Ｉｄ及びｑ軸の検出電流Ｉｑが、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊に追従するように、フィードバック制御によりｄ軸指令電圧Ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を制御している。
【０００３】
このようなモータが有するロータの回転角度位置を検出する角度検出器として、レゾルバと角度検出回路とを組み合わせて回転角度を検出する角度検出器が用いられている。レゾルバは、ロータコイルとステータコイルとの位相差によりロータの回転角度を検出する回転検出装置である。レゾルバは、ロータコイルに正弦波信号（Ｅｓｉｎ（ωｔ）（Ｅは正弦波の振幅、ωは励磁周波数））を印加することで、磁界を生じる。この磁界中に、互いに直角に置かれた２つのステータコイルに、それぞれのコイルに位相差のある電圧（ＫＥｓｉｎ（ωｔ）×ｓｉｎ（θ）、ＫＥｓｉｎ（ωｔ）×ｃｏｓ（θ））が発生する。レゾルバは、このステータコイルの出力を用いて回転角度θを検出している。そして、モータ制御装置は、検出した回転角度θに基づいて、モータの電流を制御している。
【０００４】
しかしながら、このような角度検出器が組み付けられたモータでは、角度検出器と同期モータの回転位置との間にレゾルバの製造精度により誤差、及びレゾルバの組み付けによる誤差などが生じることがある。
このため、特許文献１に記載のモータ制御装置は、ｄ軸及びｑ軸の各電流指令値を０にして、外部からモータを回転させる。この場合、モータには、誘起電圧が発生するが、モータ制御装置が、電流が０になるようにモータを制御している。このため、モータ制御装置は、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑを０にするように制御することになり、角度検出器と同期モータの回転位置との間の位相がずれていない場合、ｑ軸電圧Ｖｑのみが発生し、ｄ軸電圧Ｖｄは０となる。
しかしながら、角度検出器と同期モータの回転位置との間の位相がずれている場合、ｄ軸電圧Ｖｄが発生する。特許文献１に記載のモータ制御装置は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを０にするｄ軸指令電圧Ｖｄ＊とｑ軸指令電圧Ｖｑ＊とを求め、求めたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊が０になるオフセット量Δθを算出している。そして、特許文献１に記載のモータ制御装置では、算出したオフセット量を用いて、角度検出器と同期モータの回転位置との間に生じるずれを補正していた。
【０００５】
また、特許文献２に記載のモータ制御装置は、ｑ軸電流Ｉｑを０に制御し、ｄ軸電流Ｉｄを流してモータを回転させる。この場合、ｑ軸電流Ｉｑは、トルクを発生する電流であり、ｄ軸電流Ｉｄは、励磁電流である。このため、角度検出器と同期モータの回転位置との間にずれが生じていない場合、ｑ軸電流Ｉｑを０にして、ｄ軸電流Ｉｄを流しても、トルクは発生しない。しかしながら、角度検出器と同期モータの回転位置との間にずれが生じている場合、ｑ軸電流Ｉｑを０にして、ｄ軸電流Ｉｄを流すと、トルクが発生する。このため、特許文献２に記載のモータ制御装置では、ｑ軸電流Ｉｑを０に制御し、ｄ軸電流Ｉｄを流してモータを回転させたとき、トルクが０になるように調整することで、角度検出器と同期モータの回転位置との組み込みの位置ズレや製造誤差等により発生するずれを補正していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７８９８９５号公報
【特許文献２】特開２００２−３７４６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１に記載の技術では、検出信号を２相から３相への変換器を用いてｄ軸とｑ軸の２軸座標へ座標変換を行っている。一方、特許文献１に記載の技術では、生成された指令値に基づいて、モータを駆動するＰＷＭ（パルス幅変調）変換器においても、遅れが生じる。このため、角度検出器とＰＷＭ出力との間に遅れが生じる場合がある。この結果、特許文献１に記載の技術では、これらの遅れ分がオフセット調整の精度に影響を与えるため、モータを精度良く制御できないという問題点があった。また、特許文献１に記載の技術では、オフセット調整量を、指令電圧値から算出しているが、指令電圧がノイズや高周波の影響を受けやすいため、モータを精度良く制御できないという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、トルクを利用して補正しているので、モータ及びモータに接続されている負荷に摩擦があると、この摩擦がトルクに影響して補正値に誤差が生じ、モータを精度良く制御できないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、モータを精度良く制御することを可能にするモータ制御装置、及びモータ制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のモータ制御装置は、電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置であって、前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う速度制御部と、前記モータが一定速度で回転し、前記一定電流量のｄ軸電流が流れているときの前記速度制御部の出力に基づく前記電流指令値を測定する電流測定部と、前記測定された電流指令値に基づき、前記モータの回転位置に対する補正値を算出する補正値算出部と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明において、前記補正値算出部は、前記算出した補正値を前記モータの回転位置に対応した検出値に加算して回転位置を示す値を生成し、前記速度制御部は、前記生成された回転位置を示す値に基づき前記モータを制御するようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明において、前記速度制御部は、前記電流測定部が前記電流指令値を測定するとき、弱め界磁制御領域で、前記モータに前記一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行うようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明において、前記速度制御部は、前記電流測定部が前記電流指令値を測定するとき、前記モータの速度が弱め界磁領域に属していない制御領域で、前記電流指令値に前記一定電流量のｄ軸電流を加算した電流指令値に基づいて前記モータの速度制御を行うようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明において、前記電流指令値は、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値であり、前記電流測定部は、前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているとき、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値を測定し、前記補正値算出部は、前記モータが正回転しているときの前記測定された前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との位相に基づいて第１補正値を前記補正値として算出するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明において、前記補正値算出部は、前記モータが負回転しているときの前記測定された前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との位相に基づいて算出した第２補正値を前記補正値として算出するようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明において、前記速度制御部は、前記モータの正回転における前記速度指令値と、前記モータの負回転における前記速度指令値の絶対値とが等しくなるように制御し、前記補正値算出部は、前記算出した第１補正値と第２補正値の平均を算出して前記補正値を算出するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明において、前記補正値算出部は、前記補正値、前記第１補正値、及び前記第２補正値を、下式を用いて算出するようにしてもよい。
【数１】
【００１８】
また、本発明において、前記電流測定部は、前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているときのｑ軸電流指令値を測定し、前記補正値算出部は、前記測定されたｑ軸電流指令値を零にするように比例積分制御して前記補正値を繰り返し算出し、前記算出した複数の補正値に基づいて前記モータの回転位置に対する検出値と加算するようにしてもよい。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明は、電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置のモータ制御方法であって、速度制御部が、前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う速度制御手順と、電流測定部が、前記モータが一定速度で回転し、前記一定電流量のｄ軸電流が流れているときの前記速度制御手段の出力に基づく前記電流指令値を測定する電流測定手順と、補正値算出部が、前記測定された電流指令値に基づき、前記モータの回転位置に対する補正値を算出する補正値算出手順と、を含むことを特徴としている。
【００２０】
また、本発明のモータ制御方法において、前記電流測定手順は、前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているときの前記ｑ軸電流指令値を測定し、前記補正値算出手順は、前記測定されたｑ軸電流指令値を零にするように比例積分制御して前記補正値を繰り返し算出し、前記算出した補正値に基づいて前記モータの回転位置に対する検出値と加算するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、モータを一定電流量のｄ軸電流を流して一定速度で回転させているときの電流指令値を測定し、測定した電流指令値に基づいてモータの回転位置に対する補正値を算出し、算出した補正値を用いてモータの回転を制御するようにした。この結果、検出された回転位置にずれがあっても、モータを精度良く制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態のモータ制御装置を示す制御ブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るレゾルバの概略構成を示す図である。
【図３】弱め界磁制御領域について説明する図である。
【図４】第１実施形態に係るｄｑ座標系と制御系ｄｃｑｃ座標系とによる制御ブロック図である。
【図５】ｄｑ座標系における電流と電圧のベクトル図である。
【図６】第１実施形態に係る角速度が正の場合の実座標における電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図７】第１実施形態に係る角速度が正の場合の電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図８】第１実施形態に係る角速度が正の場合の電流ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図９】第１実施形態に係る角速度が負の場合の電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図１０】第１実施形態に係る角速度が負の場合の電流ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【図１１】第１実施形態に係る弱め界磁制御領域でモータを回転させている場合のオフセット誤差補正値の算出方法を説明する図である。
【図１２】第１実施形態に係るオフセット誤差補正値の算出手順のフローチャートである。
【図１３】第２実施形態に係るｄｑ座標系と制御系ｄｃｑｃ座標系とによる制御ブロック図である。
【図１４】第２実施形態に係る実機を用いてオフセット誤差を算出した結果の一例を説明する図である。
【図１５】第３実施形態に係るモータ制御装置を示す制御ブロック図である。
【図１６】第３実施形態に係るオフセット誤差補正値の調整手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は係る実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。
【００２４】
まず、モータ制御装置の概略動作について説明する。
モータ制御装置は、例えば産業車両や電気自動車、ハイブリッド自動車、電車、船舶、飛行機、発電システム等において、電池セルから電力の供給を受けてモータを制御する装置である。
電気モータを動力とする電気自動車や、内燃機関と電気モータを併用して動力とするハイブリッド自動車（以下、「電気自動車等」という）では、電力利用効率を高めるため、モータ制御装置が、３相の駆動電流を制御する際にパルス幅を変調させるパルス幅変調制御（ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御）を用いている。
電気自動車等では主に永久磁石同期モータが用いられ、そのモータには、回転に同期した３相電流が流される。その３相電流をＰＷＭ制御するために、キャリア信号と呼ばれる一定の周波数の電気パルスが用いられる。この場合、駆動電流は、キャリア信号のタイミングに合わせてパルス幅が変調された矩形波としてモータに供給され、モータのインダクタンスによって正弦波の３相電流となる。
そして、このようなモータ制御装置では、モータに流れる電流が、入力されたトルク指令のトルクになるようにフィードバックを用いたＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ；比例積分）制御により制御している。また、ＰＩ制御では、モータへ供給するｕｖｗの３相をｄ軸ｑ軸の２軸座標へと座標変換し、ｄ軸ｑ軸の２相にて制御する。また、このようなモータ制御装置では、モータの回転角度を検出する角度検出装置であるレゾルバが組み付けられている。そして、電流のＰＩ制御では、検出したモータの回転角度と、入力されたトルク指令に基づいて電流指令値を生成し、生成した電流の指令値と、モータに流れる電流の測定値とを合わせるように制御することで、モータを制御している。
【００２５】
ｄ軸ｑ軸の２軸座標（以下、ｄｑ座標系という）は、回転座標系であり、回転子を構成する永久磁石が作る磁束の方向のｄ軸、ｄ軸から位相が９０度進んだｑ軸からなるｄｑ座標系で表される。なお、ｄｑ座標系は回転しており、その回転速度が、角速度ωである。このｄｑ座標系において、モータの電圧Ｖのｄ軸成分をＶｄで表し、ｑ軸成分をＶｑで表す。また、ｄｑ座標系において、モータの電流Ｉのｄ軸成分をＩｄで表し、ｑ軸成分をＩｑで表す。
【００２６】
次に、本発明の概要を説明する。
モータ制御システムでは、レゾルバの組み付け精度による誤差や、レゾルバの製造による誤差、レゾルバによる検出信号の処理の遅れによる誤差などが生じる（以下、レゾルバによる誤差という）。このような誤差を補正するために、本発明のモータ制御システムでは、無負荷状態のモータを、一定の電流指令値により速度制御して定速回転させる。
そして、本発明のモータ制御システムは、モータを定速回転させている場合、一定のｄ軸電流指令値を与えることで、ｄ軸電流を流す。モータが無負荷で一定回転している状態では、実動作におけるｑ軸電流はわずかしか流れていない。しかしながら、レゾルバによる誤差が生じ、実動作における座標とモータ制御装置内の座標とでｄｑ座標系の角度ずれが発生する。このように実動作とモータ制御装置内とでｄｑ座標系の角度がずれている場合、モータ制御装置内では、見かけ上、多くのｑ軸電流が流れている。
このような原理に基づき、本発明のモータ制御システムでは、無負荷状態のモータを、一定の電流指令値により速度制御して定速回転させているとき、ｄ軸及びｑ軸の各電流指令値を測定する。そして、本発明のモータ制御システムでは、測定したｄ軸及びｑ軸の各電流指令値からオフセット誤差（補正値）を算出し、算出したオフセット誤差補正値をレゾルバによる検出信号に加算してモータ制御を行う。
【００２７】
［第１実施形態］
第１実施形態では、弱め界磁制御領域（弱め界磁領域ともいう）で、モータを無負荷状態で回転させる。モータを弱め界磁制御領域において、高速で回転させると誘起電圧が増えるため、モータに電流が流れなくなる。本実施形態のモータ制御装置は、モータを弱め界磁制御領域において高速で定速回転させることで、一定電流量のｄ軸電流を流し、このときのｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値を測定して、オフセット誤差補正値を算出する。以下、第１実施形態について、詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態のモータ制御装置を示す制御ブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係るモータ制御システム１は、レゾルバ２０、モータ制御装置３０、及びオフセット補正装置４０を備えている。
モータ制御装置３０は、速度計算部（速度制御部）３０２、速度ＰＩ（比例積分）制御部（速度制御部）３０３、電流指令部（速度制御部）３０４、電流検出器３０５、３相／２相変換部３０６、電流ＰＩ制御部３０７、２相／３相変換部３０８、デューティ計算部３０９、及び電力変換部３１０を備えている。
オフセット補正装置４０は、制御部４０１、電流測定部４０２及びオフセット算出部（補正値算出部）４０３を備えている。
また、モータ制御装置３０は、モータ１０及びオフセット補正装置４０と接続されている。
【００２９】
モータ１０は、３相モータであり、電力変換部３１０から出力される駆動電流により駆動される。モータ１０には、レゾルバ２０が組み付けられている。
【００３０】
レゾルバ２０は、モータ１０に組み付けられている。レゾルバ２０は、各瞬間におけるモータ１０の回転角度をサンプリング時刻毎に検出し（以下、検出した回転角度を検出角度という）、検出した検出角度を速度計算部３０２、３相／２相変換部３０６、及び２相／３相変換部３０８に出力する。なお、サンプリング周波数は、例えば、５［ＫＨｚ］である。
【００３１】
速度計算部３０２は、レゾルバ２０が検出した検出角度θから、モータ１０の回転子の角速度ωを計算し、計算した角速度ωを速度ＰＩ制御部３０３、電流指令部３０４、及びオフセット補正装置４０に出力する。
【００３２】
速度ＰＩ制御部３０３は、モータ１０の回転速度が外部から入力された速度指令値になるように、モータ１０に対する回転速度を制御する。速度ＰＩ制御部３０３は、外部から入力された速度指令ω＊と、速度計算部３０２が出力する角速度ωとの偏差基づいて、モータ１０の回転速度が速度指令値ω＊になるトルク指令値τ＊を算出し、算出したトルク指令値τ＊を電流指令部３０４に出力する。トルク指令値τ＊は、モータ１０に発生させるトルクを指令するものである。なお、本明細書では、指令値や指令信号には「＊」を右上に付した変数によって表す。
また、速度ＰＩ制御部３０３は、オフセット補正装置４０の制御部４０１が出力する電流指令値ω＊に基づきモータ１０に対するトルク指令値τ＊を算出し、算出したトルク指令値τ＊を電流指令部３０４に出力する。
【００３３】
電流指令部３０４には、速度計算部３０２から出力される角速度ωと、速度ＰＩ制御部３０３が出力するトルク指令値τ＊とが入力される。電流指令部３０４は、このトルク指令値τ＊と角速度ωから、ｄ軸成分およびｑ軸成分を持つ２相の指令電流であるｄ軸の電流指令値Ｉｄ＊、及びｑ軸の電流指令値Ｉｑ＊（以下、ｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値という）を生成する。電流指令部３０４は、生成したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を、電流ＰＩ制御部３０７に出力する。
【００３４】
電流検出器３０５は、モータ１０に対する３相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出し、検出した３相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを３相／２相変換部３０６に出力する。
【００３５】
３相／２相変換部３０６は、電流検出器３０５が出力する３相の電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを、２相のｄ軸成分Ｉｄおよびｑ軸成分Ｉｑ（以下、検出電流という）に変換する。３相／２相変換部３０６は、変換した検出電流ＩｄおよびＩｑを電流ＰＩ制御部３０７に出力する。なお、ｄ軸成分の電流（ｄ軸電流）とは、d軸を磁束の向きにとった場合、流れている電流のうち、モータ１０に磁束を発生させるのに使われている成分（励磁電流成分）である。また、ｑ軸成分の電流（ｑ軸電流）とは、流れている電流のうち負荷のトルクに対応した成分である。
【００３６】
電流ＰＩ制御部３０７には、電流指令部３０４が出力するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、３相／２相変換部３０６が出力する検出電流ＩｄおよびＩｑとが入力される。電流ＰＩ制御部３０７は、制御変数である検出電流ＩｄおよびＩｑが、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に応じた値になるように、モータ１０に流れる電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを制御する。
電流ＰＩ制御部３０７は、入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊から、それぞれ検出電流ＩｄおよびＩｑを減算して、偏差ΔＩｄおよびΔＩｑを算出する。電流ＰＩ制御部３０７は、算出した偏差ΔＩｄおよびΔＩｑ用いて、次式（１）及び（２）により、指令電圧であるｄ軸の電圧指令値Ｖｄ＊、ｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊（以下、ｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値という）を算出する。なお、本実施形態では、電流ＰＩ制御しているため、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊は、電圧Ｖｄに等しく、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊は、電圧Ｖｑに等しい。このため、本実施形態では、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊をｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊をｑ軸電圧指令値Ｖｑとして表す。
電流ＰＩ制御部３０７は、算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを、２相／３相変換部３０８に出力する。
【００３７】
Ｖｄ＊＝Ｋｐ×ΔＩｄ＋Ｋｉ×∫（ΔＩｄ）ｄｔ ・・・（１）
【００３８】
Ｖｑ＊＝Ｋｐ×ΔＩｑ＋Ｋｉ×∫（ΔＩｑ）ｄｔ ・・・（２）
【００３９】
なお、式（１）、（２）において、係数Ｋｐ、Ｋｉは、予め設定されている係数である。
【００４０】
２相／３相変換部３０８は、レゾルバ２０が検出した検出角度θを用いて、電流ＰＩ制御部３０７が出力するｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを座標変換し、３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を算出する。電流ＰＩ制御部３０７と同様に、電流ＰＩ制御されているため、電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊は、各々電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに等しいため、各電圧指令値を各々Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして表す。
２相／３相変換部３０８は、算出した３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをデューティ計算部３０９に出力する。
【００４１】
デューティ計算部３０９には、２相／３相変換部３０８が出力する３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが入力される。デューティ計算部３０９は、キャリア周波数ｆｃによって定まるタイミングで、３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから、モータに与える駆動電流信号を表すデューティ信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを計算する。デューティ計算部３０９は、計算したデューティ信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを電力変換部３１０に出力する。
【００４２】
電力変換部３１０には、デューティ信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗから駆動電流を生成するためのスイッチングを行う例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子などの電力制御素子（パワー素子）が備えられている。電力変換部３１０は、デューティ計算部３０９が出力するデューティ信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗに対応する３相の駆動電流を生成し、生成した３相の駆動電流をモータ１０にそれぞれ供給する。
【００４３】
オフセット補正装置４０の制御部４０１は、モータ１０が無負荷状態で回転するように、例えば、モータ制御システム１が車両に取り付けられている場合、車両のクラッチを制御する。制御部４０１は、無負荷状態のモータ１０を、高速域で回転させることで磁界を減少させる弱め界磁制御領域で回転させる速度指令値ω＊を速度ＰＩ制御部３０３に出力する。
【００４４】
電流測定部４０２は、電流指令部３０４が出力するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を測定する。電流測定部４０２は、速度計算部３０２が出力する角速度ωを取得し、取得した角速度ωに基づきモータ１０の回転方向を検出する。電流測定部４０２は、測定したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、検出した回転方向をオフセット算出部４０３に出力する。
【００４５】
オフセット算出部４０３には、電流測定部４０２が出力するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、回転方向が入力される。
また、オフセット算出部４０３には、モータ１０の各相の巻線抵抗値Ｒａ、各相におけるｄ軸のインダクタンス成分Ｌｄ、ｑ軸のインダクタンス成分Ｌｑ、モータ１０の鎖交磁束Φａが予め記憶されている。
オフセット算出部４０３は、記憶されている各値、電流測定部４０２が出力する回転方向、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に基づき、後述するようにオフセット誤差補正値Δθ’を算出する。
なお、算出されたオフセット誤差補正値Δθ’は、モータ制御装置３０またはオフセット補正装置４０の記憶部（不図示）に記憶させておいてもよい。
【００４６】
図２は、本実施形態に係るレゾルバ２０の概略構成を示す図である。
図２に示すように、レゾルバ２０は、モータ１０の貫通シャフトにマウントされ、ブラシレスモータのロータ磁界に合わせて調整されている。レゾルバ２０は、レゾルバ・ロータ２２、１次側コイル（ロータ）２４、１次側コイル２４と互いに９０度離れたふたつの２次側コイル（ステータ）２６とで構成されている。１次側に交流電圧を加えると２次側コイルにも電圧が発生する。２次側に出力される電圧の振幅は、θをロータ角度とするとｓｉｎθとｃｏｓθになる。
レゾルバ２０は、これらの２次側コイル２６の信号に基づき、モータ１０の検出角度を算出する。この算出された検出角度は、モータ１０の電気角の回転基準角度（０度）から１回転（３６０度）の間、電気自動車などでは慣性が大きく、サンプリングタイムに比べて加速度が無視されるので、単調に且つほぼ線形に増加する値となる。したがって、モータ１０の複数の回転にわたる算出値は、例えば、のこぎりの歯状の波形となる。レゾルバ２０は、この算出値によりモータ１０の電気角の検出角度を検出できる。
【００４７】
図３は、弱め界磁制御領域について説明する図である。
図３において、横軸は速度を表し、縦軸は電圧、界磁、出力及びトルクを表している。また、図３において、Ｎｂは基底速度であり、Ｎｔは最高速度である。なお、基底速度Ｎｂとは、電圧制御領域における最高速度である。また、最高速度Ｎｔとは、最弱界磁における最高速度である。
曲線ｇ１０１は、電圧対速度の関係を表し、曲線ｇ１０２は、出力対速度の関係を表している。曲線ｇ１０３は、界磁対速度の関係を表し、曲線ｇ１０４は、トルク対速度の関係を表している。
【００４８】
図３に示すように、所定の回転速度（例えば基底速度Ｎｂ）まで、曲線ｇ１０３のように界磁を一定に保ちながら、例えばモータに対して電圧制御を行う。このように、界磁を一定に保ちながら電圧制御される領域が電圧制御領域である。また、図３に示した電圧制御領域では、ｄ軸電流はほとんど流れない。
そして、所定の回転速度以上の領域では、曲線ｇ１０１のように電圧を一定に保ちながら界磁を曲線ｇ１０３のように弱めることで、回転速度を上昇させる。このような制御が弱め界磁制御であり、このように電圧が一定且つ回転速度が速くなる領域が弱め界磁制御領域（界磁制御領域）である。
【００４９】
図４は、本実施形態に係るｄｑ座標系と制御系ｄｃｑｃ座標系とによる制御ブロック図である。
制御系ｄｃｑｃ座標系とは、モータ制御装置３０ａ内のｄ軸をｄｃ軸、ｑ軸をｑｃ軸に置き換えて表した座標系である。
図４に示すように、モータ制御装置３０ａは、速度計算部３０２、速度ＰＩ制御部３０３、電流指令部３０４ａ、電流ＰＩ制御部３０７ａから構成される。モータ１０とレゾルバ２０を実座標のｄ軸ｑ軸で表した制御対象６０は、第１位相変換部６００、第２位相変換部６０１、モータ電圧方程式部６０２、トルク方程式部６０３、（１／Ｊｓ）６０４、（１／ｓ）６０５、加算部７０から構成される。
オフセット補正装置４０ａは、制御部４０１、電流測定部４０２ａ及びオフセット算出部４０３ａを備えている。
図１と同じ動作部は、同じ符号を用いて説明を省略する。
【００５０】
モータ制御装置３０ａの電流指令部３０４ａは、速度計算部３０２から出力される角速度ωと、速度ＰＩ制御部３０３が出力するトルク指令値τ＊とが入力される。電流指令部３０４ａは、このトルク指令値τ＊と角速度ωから、ｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊及びｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊を生成する。電流指令部３０４ａは、生成したｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊およびｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊を、電流ＰＩ制御部３０７ａに出力する。
【００５１】
電流ＰＩ制御部３０７ａは、入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄｃ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑｃ＊から、それぞれｄｃ軸電流Ｉｄｃおよびｑｃ軸電流Ｉｑｃに基づき、ｄｃ軸電圧指令値Ｖｄｃ、ｑｃ軸電圧指令値Ｖｑｃを算出する。
【００５２】
制御対象６０の第１位相変換部６００は、ｄ軸ｑ軸の電流からｄｃ軸ｑｃ軸の電流への変換部である。第１位相変換部６００は、実際のオフセット誤差Δθ分、座標変換され、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑから、各々ｄｃ軸電流Ｉｄｃ、ｑｃ軸電流Ｉｑｃに変換する。第１位相変換部６００は、変換したｄｃ軸電流Ｉｄｃ、ｑｃ軸電流Ｉｑｃを電流ＰＩ制御部３０７ａに出力する。
ここで、遅れ分｜ω｜Δｔを省略すると、第１位相変換部６００は、次式（３）のように表される。
【００５３】
【数２】
【００５４】
第２位相変換部６０１は、ｄｃ軸ｑｃ軸の電圧からｄ軸ｑ軸の電圧への変換部である。第２位相変換部６０１は、オフセット誤差Δθ分、座標変換され、ｄｃ軸電圧Ｖｄｃ、ｑｃ軸電圧Ｖｑｃから、各々ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑに変換する。第２位相変換部６０１は、変換したｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑをモータ電圧方程式部６０２に出力する。
ここで、遅れ分｜ω｜Δｔを省略すると、第２位相変換部６０１は、式（３）の逆行列で次式（４）のように表される。
【００５５】
【数３】
【００５６】
モータ電圧方程式部６０２には、第２位相変換部６０１が出力するｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑ、トルク方程式部６０３及び（１／Ｊｓ）６０４により算出された角速度ωが入力される。
【００５７】
モータ電圧方程式部６０２が有するモータ１０の電圧方程式は、次式（５）のように表される（例えば、参考文献１ 新中新二、永久磁石同期モータのベクトル制御技術 上巻、電波新聞社、２００８年、ｐ９８参照）。
【００５８】
【数４】
【００５９】
式（５）において、ωは、角速度、Φａは、モータ１０の鎖交磁束、ωΦａは、誘起電圧である。Ｌｄは、ｄ軸のインダクタンス、Ｌｑは、ｑ軸のインダクタンスである。Ｒａは、モータ１０の巻線１相あたりの抵抗である。
また、式（５）において、ｐは微分演算子である。このため、定常状態において、式（５）は、次式（６）のように表される。
【００６０】
【数５】
【００６１】
モータ電圧方程式部６０２は、式（５）または（６）を用いて、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出し、算出したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを第１位相変換部６００及びトルク方程式部６０３に出力する。
【００６２】
トルク方程式部６０３は、トルク方程式部６０３が有する次式（７）のトルク方程式（参考文献２ 森本、武田、PMモータの出力範囲に関する一般的な解析と定出力運転に適した機器定数の検討、電学論D，Vol.117，No.6 pp.751-757 (1997-6)参照）、モータ電圧方程式部６０２が出力するｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを用いて、トルクを算出し、算出したトルク値を（１／Ｊｓ）６０４に出力する。また、トルク方程式部６０３には、ｄ軸及びｑ軸の各インダクタンス成分Ｌｄ及びＬｑ、鎖交磁束Φａが記憶されている。
【００６３】
【数６】
【００６４】
式（７）において、Ｐｎは、モータ１０もしくはステータのマグネットの磁極の対の数である極対数である
【００６５】
（１／Ｊｓ）６０４は、トルク方程式部６０３が算出したトルクから、角速度ωを出力し、出力した角速度ωをモータ電圧方程式部６０２及び（１／ｓ）６０５に出力する。なお、Ｊは、無負荷時のモータ１０のイナーシャ（慣性モーメント）である。
【００６６】
（１／ｓ）６０５は、（１／Ｊｓ）６０４が出力する角速度ωから実角度θ０を加算部７０に出力する。加算部７０は、（１／ｓ）６０５が出力した実角度θ０にオフセット誤差Δθを加算し、加算した検出信号θをモータ制御装置３０ａの速度計算部３０２に出力する。
【００６７】
オフセット補正装置４０ａの電流測定部４０２ａは、電流指令部３０４ａが出力するｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊を測定する。電流測定部４０２ａは、速度計算部３０２が出力する角速度ωを取得し、取得した角速度ωに基づきモータ１０の回転方向を検出する。電流測定部４０２ａは、測定したｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊、検出したモータ１０の回転方向を示す情報をオフセット算出部４０３ａに出力する。
【００６８】
オフセット算出部４０３ａには、電流測定部４０２ａが出力するｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊、モータ１０の回転方向を示す情報が入力される。
オフセット算出部４０３ａは、記憶されている各値、電流測定部４０２ａが出力するモータ１０の回転方向を示す情報、ｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ＊に基づき、オフセット誤差補正値Δθ’を算出する。
【００６９】
次に、ｄｑ座標系における電流と電圧とのベクトルの関係を説明する。
ｄ軸電圧及びｑ軸電圧は、式（６）より、次式（８）及び次式（９）のように表される。
【００７０】
Ｖｄ＝ＲａＩｄ−ωＬｑＩｑ ・・・（８）
【００７１】
Ｖｑ＝ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ＋ωΦａ ・・・（９）
【００７２】
図５は、ｄｑ座標系における電流と電圧のベクトル図である。
図５において、角度δは、内部相差角（負荷角）であり、ｑ軸と電圧Ｖのベクトル（以下、電圧ベクトルＶという）とのなす角である。図５において、反時計回りが正回転方向であり、ｄ軸に対してｑ軸が９０度進んでいる。
図５に示すように、モータ１０に印加される電圧ベクトルＶは、ｄ軸電圧Ｖｄ（＝−Ｖｓｉｎδ）のベクトル（以下、ベクトルＶｄという）とｑ軸電圧Ｖｑ（＝Ｖｃｏｓδ）のベクトル（以下、ベクトルＶｑという）とに分解できる。
モータ１０に流れる電流ベクトルＩは、ｄ軸電流Ｉｄのベクトル（以下、ベクトルＩｄという）とｑ軸電流Ｉｑのベクトル（以下、ベクトルＩｑという）とに分解できる。
【００７３】
式（８）に示したベクトルＶｄ（＝−Ｖｓｉｎδ）は、図５に示すように、ベクトルＲａＩｄとベクトル（−ωＬｑＩｑ）との和で表される。また、式（９）に示したベクトルＶｑ（＝Ｖｃｏｓδ）は、ベクトルωＬｄＩｄ、ベクトルＲａＩｑ、及びベクトルωΦａの和で表される。
レゾルバ２０の組み付けによる誤差、製造による誤差、モータ制御装置３０ａの遅れにより発生する誤差等が無い場合、図５に示したｄ軸及びｑ軸は、モータ制御装置３０ａのｄｃ軸及びｑｃ軸と一致している。
【００７４】
図５では、レゾルバ２０にオフセット誤差が無く、ｄ軸及びｑ軸と制御系座標のｄｃ軸及びｑｃ軸とが一致している場合におけるベクトルの関係を説明した。
次に、レゾルバ２０にオフセット誤差が有り、ｄ軸及びｑ軸と制御系座標のｄｃ軸及びｑｃ軸とが一致していない場合におけるベクトルの関係を、図６〜図１０を用いて説明する。
図６は、本実施形態に係る角速度が正の場合の実座標における電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。図７は、本実施形態に係る角速度が正の場合の電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。図８は、本実施形態に係る角速度が正の場合の電流ベクトルの関係の一例を説明する図である。
図９は、本実施形態に係る角速度が負の場合の電圧ベクトルの関係の一例を説明する図である。図１０は、本実施形態に係る角速度が負の場合の電流ベクトルの関係の一例を説明する図である。
【００７５】
図６〜図１０において、ｄ−ｑ座標は回転子の実際の界磁方向をｄ軸とするｄｑ座標（以下、実座標ｄ−ｑという）を示し、ｄｃ−ｑｃ座標はレゾルバ２０により検出される磁極位置（以下、レゾルバ検出位置という）により定まるｄｑ座標（以下、制御系座標ｄｃ−ｑｃといい、また制御系座標ｄｃ−ｑｃにおけるｄ軸及びｑ軸をｄｃ軸及びｑｃ軸という）を示している。また、角速度ωが正の場合（正回転）の制御系座標ｄｃ−ｑｃを制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１、角速度ωが負の場合（負回転）の制御系座標ｄｃ−ｑｃを制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２として示している。
【００７６】
まず、角速度ωが正の場合、すなわちモータ１０を正回転させた場合について、図６〜図８を用いて説明する。
図６〜図８に示す状態は、弱め界磁制御領域で、無負荷状態としたモータ１０を、角速度が正になるように、図４のモータ制御装置３０ａによりモータ１０を回転させている状態である。
図６に示すように、実座標ｄ−ｑにおいて、無負荷状態のモータ１０が弱め界磁制御領域で高速で正回転している場合、誘起電圧ベクトルωΦａがｑ軸の正方向に発生する。また、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑによる電圧成分は、弱め界磁制御で負のｄ軸電流Ｉｄ＊が指令として生成されているので、誘起電圧ベクトルωΦａを抑えるように電圧ベクトル（ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ）がｑ軸の負方向に発生する。このため、ｑ軸電圧ベクトルＶｑは、電圧ベクトル（ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ）と誘起電圧ベクトルωΦａとの合成ベクトルである。また、ｄ軸電圧ベクトルＶｄ（＝−ωＬｑＩｑ＋ＲａＩｄ）は、ｄ軸の負方向に発生している。また、図６において、電圧ベクトルＶ１は、モータ１０の電圧である。
図６に示したように、弱め界磁制御領域で、無負荷状態としたモータ１０を、角速度を正回転させている場合、実座標ｄ−ｑにおいては、ｄ軸電圧は、微小しか発生していない。
【００７７】
一方、図７に示す例では、実座標ｄ−ｑと制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１とがオフセット誤差Δθに加え遅れ分｜ω｜Δｔ進んでいるとして説明する。
図７に示したように、（Ｖ１−ωΦａ）ベクトルは、実座標ｄ−ｑと制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１とで、異なる成分となる。実座標ｄ−ｑでのｄ軸成分の−ωＬｑＩｑ＋ＲａＩｄは、制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１でのｄｃ１軸成分の−ωＬｑＩｑｃ１＋ＲａＩｄｃ１になり、実座標ｄ−ｑでのｑ軸成分のωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑは、制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１でのｄｃ１軸成分のωＬｄＩｄｃ１＋ＲａＩｑｃ１になる。
【００７８】
図８では、図７の制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１における電圧ベクトル（Ｖ１−ωΦａ）において、各相の巻線抵抗値Ｒａが、ωＬｄ及びωＬｑに比べて十分に小さく、ｄ軸のインダクタンスＬｄとｑ軸のインダクタンスＬｑとがほぼ同じ場合の電流ベクトルを示している。
図８に示すように、制御系座標ｄｃ１−ｑｃ１においては、実座標のｄ軸に対して角度α遅れている電流ベクトルＩ１が流れる。このαは、無負荷運転の摩擦などの微小トルクに対応するｑ軸電流による遅れである。この電流ベクトルＩ１は、ｄｃ１軸の正方向の電流ベクトルＩｄｃ１と、ｄｃ１軸の負方向の電流ベクトルＩｄｃ１とに分解できる。
また、図８に示すように、電流ベクトルＩ１と電流ベクトルＩｄｃ１とのなす角は、（オフセット誤差Δθ＋遅れ分｜ω｜Δｔ）と（実座標ｄ−ｑのｄ軸と電流ベクトルＩ１とのなす角α）との和である。
【００７９】
次に、角速度ωが負の場合、すなわちモータ１０を負回転（逆回転）させた場合について、図９及び図１０を用いて説明する。
図９及び図１０に示す状態は、弱め界磁制御領域で、無負荷状態としたモータ１０を、角速度が負になるように、図４のモータ制御装置３０ａによりモータ１０を回転させている状態である。
図９に示すように、実座標ｄ−ｑにおいて、無負荷状態のモータ１０が弱め界磁制御領域で高速で負回転している場合、誘起電圧ベクトルωΦａがｑ軸の負方向に発生する。また、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑによる電圧成分は、弱め界磁制御で負のｄ軸電流Ｉｄ＊が指令として生成されているので、誘起電圧ベクトルωΦａを抑えるように電圧ベクトル（ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ）がｑ軸の正方向に発生する。このため、ｑ軸電圧ベクトルＶｑは、電圧ベクトル（ωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑ）と誘起電圧ベクトルωΦａとの合成ベクトルである。また、ｄ軸電圧Ｖｄベクトル（＝−ωＬｑＩｑ＋ＲａＩｄ）は、ｄ軸の負方向に発生している。また、図９において、電圧ベクトルＶ２は、モータ１０の電圧である。
図９に示したように、弱め界磁制御領域で、無負荷状態としたモータ１０を負回転させている場合、実座標ｄ−ｑにおいては、ｄ軸電圧は、モータ１０の正回転時と同様に微小しか発生していない。
【００８０】
次に、制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２の電圧ベクトルについて説明する。実座標ｄ−ｑと制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２とがオフセット誤差Δθから遅れ分｜ω｜Δｔを減じた分、進んでいるとして説明する。
（Ｖ２−ωΦａ）ベクトルは、実座標ｄ−ｑと制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２とで、異なる成分となる。実座標ｄ−ｑでのｄ軸成分の−ωＬｑＩｑ＋ＲａＩｄは、制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２でのｄｃ２軸成分の−ωＬｑＩｑｃ２＋ＲａＩｄｃ２になる。また、実座標ｄ−ｑでのｑ軸成分のωＬｄＩｄ＋ＲａＩｑは、制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２でのｄｃ２軸成分のωＬｄＩｄｃ２＋ＲａＩｑｃ２になる。
【００８１】
図１０では、図９の制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２における電圧ベクトル（Ｖ２−ωΦａ）において、各相の巻線抵抗値Ｒａが、ωＬｄ及びωＬｑに比べて十分に小さく、ｄ軸のインダクタンスＬｄとｑ軸のインダクタンスＬｑとがほぼ同じ場合の電流ベクトルを示している。
図１０に示すように、制御系座標ｄｃ２−ｑｃ２においては、実座標のｄ軸に対して角度α進んでいる電流ベクトルＩ２が流れる。この電流ベクトルＩ２は、ｄｃ２軸の正方向の電流ベクトルＩｄｃ２と、ｄｃ２軸の負方向の電流ベクトルＩｄｃ２とに分解できる。
また、図１０に示すように、電流ベクトルＩ２と電流ベクトルＩｄｃ２とのなす角は、（オフセット誤差Δθ−遅れ分｜ω｜Δｔ）と（実座標ｄ−ｑのｄ軸と電流ベクトルＩ２とのなす角α）との差である。
【００８２】
次に、図８及び図１０に示したモータ１０の正回転及び負回転時の電流ベクトルから、オフセット誤差補正値Δθ’を算出する方法について、図１１を用いて説明する。
図１１は、本実施形態に係る弱め界磁制御領域でモータを回転させている場合のオフセット誤差補正値の算出方法を説明する図である。
【００８３】
図１１に示すように、モータ１０が正回転（ω＞０）の場合、ｄｃ１軸電流ベクトルＩｄｃ１とｑｃ１軸電流ベクトルＩｑｃ１とのなす角は、図８で説明したように（オフセット誤差Δθ＋遅れ分｜ω｜Δｔ）と（実座標ｄ−ｑのｄ軸と電流ベクトルＩ１とのなす角α）との和である。このため、このなす角とｄｃ１軸電流ベクトルＩｄｃ１とｑｃ１軸電流ベクトルＩｑｃ１との関係は、次式（１０）及び次式（１１）のように表される。
【００８４】
ｔａｎ（Δθ＋｜ω｜Δｔ＋α）＝Ｉｑｃ１／（−Ｉｄｃ１） ・・・（１０）
【００８５】
Δθ＋｜ω｜Δｔ＋α＝ｔａｎ−１（Ｉｑｃ１／（−Ｉｄｃ１）） ・・・（１１）
【００８６】
一方、図１１に示すように、モータ１０が負回転（ω＜０）の場合、ｄｃ２軸電流ベクトルＩｄｃ２とｑｃ２軸電流ベクトルＩｑｃ２とのなす角は、図１０で説明したように（オフセット誤差Δθ−遅れ分｜ω｜Δｔ）と（実座標ｄ−ｑのｄ軸と電流ベクトルＩ２とのなす角α）との差である。このため、このなす角とｄｃ２軸電流ベクトルＩｄｃ２とｑｃ２軸電流ベクトルＩｑｃ２との関係は、次式（１２）及び次式（１３）のように表される。
【００８７】
ｔａｎ（Δθ−｜ω｜Δｔ−α）＝Ｉｑｃ２／（−Ｉｄｃ２） ・・・（１２）
【００８８】
Δθ−｜ω｜Δｔ−α＝ｔａｎ−１（Ｉｑｃ２／（−Ｉｄｃ２）） ・・・（１３）
【００８９】
式（１１）及び式（１３）より、オフセット誤差Δθの補正値Δθ’は、次式（１４）により算出できる。
【００９０】
【数７】
【００９１】
式（１４）は、モータ１０を正回転させたときの電流指令値、負回転させたときの電流指令を測定すれば、オフセット誤差補正値Δθ’を算出することを表している。
すなわち、オフセット算出部４０３ａは、無負荷状態としたモータ１０を、正回転させた場合のｄｃ１軸電流指令値Ｉｄｃ１、ｑｃ１軸電流指令値Ｉｑｃ１を測定する。次に、オフセット算出部４０３ａは、無負荷状態としたモータ１０を、負回転させた場合のｄｃ２軸電流指令値Ｉｄｃ２、ｑｃ２軸電流指令値Ｉｑｃ２を測定する。次に、オフセット算出部４０３ａは、式（１４）に各測定した電流指令値を代入して、オフセット誤差補正値Δθ’を算出する。
なお、式（１４）を用いて、遅れ分｜ω｜Δｔ及び角度αの影響を除去するために、本実施形態では、モータ１０の正回転及び負回転において、例えば速度指令値の絶対値を等しくして、各電圧指令値を測定する。
【００９２】
なお、式（１４）では、各相の巻線抵抗値Ｒａが、ωＬｄ及びωＬｑに比べて十分に小さく、ｄ軸のインダクタンスＬｄとｑ軸のインダクタンスＬｑとがほぼ同じ場合を説明したが、抵抗値Ｒａ、ｄ軸のインダクタンスＬｄ及びｑ軸のインダクタンスＬｑを考慮した場合、オフセット誤差補正値Δθ’は、次式（１５）のように表される。
【００９３】
【数８】
【００９４】
次に、オフセット誤差補正値Δθ’の算出手順について、図４、図８、図１０及び図１２を用いて説明する。
なお、以下のようなオフセット誤差補正値Δθ’の算出は、モータ制御システム１が車両に搭載されている場合、例えば車両の組み立て時、車両の点検時、モータ１０もしくはモータ制御装置３０の交換時等に行うようにしてもよい。
図１２は、本実施形態に係るオフセット誤差補正値の算出手順のフローチャートである。
【００９５】
（ステップＳ１）制御部４０１は、モータ１０を正回転させ、弱め界磁制御領域でｄ軸電流Ｉｄが流れるように速度指令値を生成し、生成した速度指令値をモータ制御装置３０ａに出力する。ステップＳ１終了後、ステップＳ２に進む。
（ステップＳ２）電流測定部４０２ａは、ｄｃ１軸電流指令値Ｉｄｃ１及びｑｃ１軸電流指令値Ｉｑｃ１を測定し、測定したｄｃ１軸電流指令値Ｉｄｃ１及びｑｃ１軸電流指令値Ｉｑｃ１をオフセット算出部４０３ａに出力する。
次に、電流測定部４０２ａは、速度計算部３０２が出力する角速度ωを取得し、取得した角速度ωに基づいて回転方向を検出する。ステップＳ２において、電流測定部４０２ａは、回転方向を正方向（正回転）であると検出する。次に、電流測定部４０２ａは、検出した回転方向をオフセット算出部４０３ａに出力する。ステップＳ２終了後、ステップＳ３に進む。
【００９６】
（ステップＳ３）制御部４０１は、モータ１０を負回転させ、弱め界磁制御領域でｄ軸電流Ｉｄが流れるように速度指令値を生成し、生成した速度指令値をモータ制御装置３０ａに出力する。ステップＳ３終了後、ステップＳ４に進む。
（ステップＳ４）電流測定部４０２ａは、ｄｃ２軸電流指令値Ｉｄｃ２及びｑｃ２軸電流指令値Ｉｑｃ２を測定し、測定したｄｃ２軸電流指令値Ｉｄｃ２及びｑｃ２軸電流指令値Ｉｑｃ２をオフセット算出部４０３ａに出力する。
次に、電流測定部４０２ａは、速度計算部３０２が出力する角速度ωを取得し、取得した角速度ωに基づいて回転方向を検出する。ステップＳ４において、電流測定部４０２ａは、回転方向を負方向（負回転）であると検出する。次に、電流測定部４０２ａは、検出した回転方向をオフセット算出部４０３ａに出力する。ステップＳ４終了後、ステップＳ５に進む。
【００９７】
（ステップＳ５）オフセット算出部４０３ａは、測定した各電流指令値、検出した回転方向に基づき、式（１４）または式（１５）を用いて、オフセット誤差補正値Δθ’を算出する。
以上で、オフセット誤差補正値算出処理を終了する。
【００９８】
なお、式（１４）及び式（１５）においては、モータ１０の正回転のときと負回転のときのｄ軸電圧及びｑ軸電圧の大きさが異なる例を説明したが、これに限られない。実座標ｄ−ｑにおけるｑ軸電流Ｉｑ＝０とみなせて、レゾルバ２０による検出信号から電力変換部３１０までの信号遅れが十分に補正されている場合、α＝０、｜ω｜Δｔ＝０とみなせるため、例えば、オフセット算出部４０３ａは、モータ１０を正回転させた場合のｄｃ１軸電流指令値Ｉｄｃ１及びｑｃ１軸電流指令値Ｉｑｃ１のみを測定し、オフセット誤差補正値Δθ’（第１補正値）を次式（１６）により算出するようにしてもよい。
【００９９】
【数９】
【０１００】
または、オフセット算出部４０３ａは、モータ１０を負回転させた場合のｄｃ２軸電流指令値Ｉｄｃ２及びｑｃ２軸電流指令値Ｉｑｃ２のみを測定し、オフセット誤差補正値Δθ’（第２補正値）を算出するようにしてもよい。
【０１０１】
以上のように、オフセット算出部４０３ａは、無負荷状態のモータ１０を弱め界磁制御領域において、一定速度で高速に正回転及び負回転させてｄ軸電流を流すようにする。そして、オフセット算出部４０３ａは、このような高速回転時の電流指令値を測定する。そして、オフセット算出部４０３ａは、測定した電流指令値を式（１４）または式（１５）を用いて各回転方向について−ｔａｎ−１（Ｉｑ／Ｉｄ）の平均を取ることで、オフセット誤差を含む電流ベクトルのなす角から遅れ要素である｜ω｜Δｔや無負荷モータの摩擦等のトルクの影響をキャンセルしてオフセット誤差補正値を算出するようにした。
この結果、本実施形態のモータ制御システム１では、無負荷状態のモータ１０を、正方向及び逆方向に回転させているので、正方向しか回転させていない従来技術と比較して精度良くオフセット誤差を補正することができる。本実施形態のモータ制御システム１では、オフセット補正装置４０の速度指令値により、モータ１０の回転を制御しているため、例えばガソリンと電気を用いるハイブリッドカーでなく電気のみでモータ１０を駆動する場合においても、モータ１０を正回転及び負回転させて、電流指令値を測定してオフセット制御値を算出することができる。
従来技術では、電圧指令値からオフセット誤差補正値を算出していたため、電圧への電力変換部３１０によるＰＷＭ駆動等による高周波ノイズの影響が大きかった。一方、本実施形態のモータ制御システム１では、オフセット誤差補正値を算出するために電流指令値を用いたため、このような高周波ノイズの影響を受けにくいため、高精度にオフセット誤差の制御を行える。
【０１０２】
［第２実施形態］
第２実施形態では、モータをｄ軸電流が発生せず、弱め界磁制御領域に属していない制御領域、例えば界磁一定で制御されている電圧制御領域（図３）で低速回転させているとき、ｄ軸電流指令値を加算することで、ｄ軸電流を流す。
以下、第２実施形態について、詳細に説明する。
【０１０３】
図１３は、本実施形態に係るｄｑ座標系と制御系ｄｃｑｃ座標系とによる制御ブロック図である。
図１３に示したように、モータ制御装置３０ｂは、速度計算部３０２、速度ＰＩ制御部３０３、電流指令部３０４ａ、電流ＰＩ制御部３０７ｂ、加算部３３１から構成される。制御対象６０は、第１位相変換部６００、第２位相変換部６０１、モータ電圧方程式部６０２、トルク方程式部６０３、（１／Ｊｓ）６０４、（１／ｓ）６０５から構成される。
オフセット補正装置４０ｂは、制御部４０１ｂ、電流測定部４０２ａ、オフセット算出部４０３ａ、及び加算部７０を備えている。
図１及び図３と同じ動作部は、同じ符号を用いて説明を省略する。
【０１０４】
モータ制御装置３０ｂの加算部３３１は、電流指令部３０４ａが出力するｄｃ軸への加算前の電流指令値Ｉｄｃ＊’’にオフセット補正装置４０ｂの制御部４０１ｂが出力するｄｃ軸への加算電流指令値Ｉｄｃ＊’を加算し、加算した電流指令値Ｉｄｃ＊を電流ＰＩ制御部３０７ｂに出力する。
オフセット補正装置４０ｂの制御部４０１ｂは、モータ１０をｄ軸電流が流れない回転数で、一定速度で回転するように速度指令値を生成し、生成した速度指令値を速度ＰＩ制御部３０３に出力する。また、制御部４０１ｂは、モータ１０が低速領域で回転している場合、ｄ軸電流を流すようにｄ軸への加算電流指令値Ｉｄｃ＊’を生成し、生成した電流指令値Ｉｄｃ＊’を加算部３３１に出力する。
【０１０５】
第２実施形態において、オフセット補正装置４０ｂは、モータ１０をｄ軸電流が流れない範囲の回転数で回転させるように制御する。この場合、モータ１０にはｄ軸電流Ｉｄが流れていない。
次に、制御部４０１ｂは、強制的にｄ軸電流を流すために、一定のｄ軸への加算電流指令値Ｉｄｃ＊’を加算部３３１に出力する。モータ１０の回転数が低い場合、このようにｄ軸へ加算電流を流してもトルクに対する影響はほとんど無い。
モータ１０がｄ軸電流の流れない低速回転しているときに、強制的に加算電流指令値ｄｃ＊’によりｄ軸電流を流し、第１実施形態と同様に、モータ１０を正回転及び負回転させたときのｄｃ軸の各電流指令値Ｉｄｃ１＊及びＩｄｃ２＊、ｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃ１＊及び電流指令値Ｉｑｃ２＊を測定することで、オフセット誤差補正値を式（１４）及び（１５）を用いて算出できる。なお、正回転及び負回転における速度指令値の大きさの絶対値は等しいことが望ましい。
【０１０６】
次に、実測結果について図１４を用いて説明する。
図１４は、本実施形態に係る実機を用いてオフセット誤差を算出した結果の一例を説明する図である。
≪実測方法≫
手順１ 無負荷状態のモータに対して、＋１０００［ｒｐｍ］の速度指令値で回転させ、ｄ軸電流を加算した時のモータ制御装置３０ｂの内部データを測定する。
手順２ 無負荷状態のモータに対して、−１０００［ｒｐｍ］の速度指令値で回転させ、ｄ軸電流を加算した時のモータ制御装置３０ｂの内部データを測定する。
手順３ 手順１及び手順２で測定したｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値からオフセット誤差補正値を算出する
手順４ 手順１〜３について、オフセット誤差に＋３０［ｄｅｇ］を追加して測定する。
手順５ 手順１〜３について、オフセット誤差に−３０［ｄｅｇ］を追加して測定する。
【０１０７】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、手順１〜３の実測結果である。すなわち、実機が有しているオフセット誤差に対して、本実施形態の効果を測定した結果である。測定の結果、実機のオフセット誤差は、＋１．７［ｄｅｇ］であった。
図１４（ｃ）及び図１４（ｄ）は、手順４の実測結果である。すなわち、実機が有しているオフセット誤差に加えて、オフセット誤差を＋３０［ｄｅｇ］加算した場合の効果を測定した結果である。
【０１０８】
図１４（ａ）及び図１４（ｃ）において、第１行目は測定項目を示し、第２行目は回転数が＋１０００［ｒｐｍ］の場合のモータ制御装置３０ｂの内部データの実測値を示し、第３行目は回転数が−１０００［ｒｐｍ］の場合のモータ制御装置３０ｂの内部データの実測値を示している。
図１４（ｂ）及び図１４（ｄ）において、第１行目は項目を示し、第２行目は回転数が＋１０００［ｒｐｍ］の場合のオフセット誤差補正値の計算値を示し、第３行目は回転数が−１０００［ｒｐｍ］の場合のモータ制御装置３０ｂのオフセット誤差補正値の計算値を示している。なお、図１４（ａ）及び図１４（ｃ）の計算値は、図１４（ａ）及び図１４（ｃ）に示した測定値を、−ｔａｎ−１（Ｉｑ＊／Ｉｄ＊）に代入して算出した値である。
【０１０９】
図１４（ｂ）に示したように、オフセット誤差を１．７［ｄｅｇ］有する場合、正回転のみによるオフセット誤差補正値は＋５．２［ｄｅｇ］であり、負回転のみによるオフセット誤差補正値は−２．１［ｄｅｇ］であった。次に、式（１４）で説明したように、正回転と負回転とのオフセット誤差補正値の平均を算出すると、図１４（ｂ）に示したように＋１．５［ｄｅｇ］である。すなわち、実機にオフセット誤差が合計＋１．７［ｄｅｇ］あっても、本実施形態によれば、（オフセット誤差−オフセット誤差補正値）の補正精度を＋０．２［ｄｅｇ］に抑えることができる。
図１４（ｄ）に示したように、オフセット誤差を１．７［ｄｅｇ］に＋３０［ｄｅｇ］を加算した場合、正回転のみによるオフセット誤差補正値は＋３４．５［ｄｅｇ］であり、負回転のみによるオフセット誤差補正値は＋２８．１［ｄｅｇ］であった。次に、正回転と負回転とのオフセット誤差補正値の平均を算出すると、図１４（ｄ）に示したように＋３１．３［ｄｅｇ］である。すなわち、実機にオフセット誤差が合計＋３１．７（＝１．７＋３０）［ｄｅｇ］あっても、本実施形態によれば、（オフセット誤差−オフセット誤差補正値）の補正精度を＋０．４［ｄｅｇ］に抑えることができる。
【０１１０】
同様に、実機が有しているオフセット誤差に加えて、オフセット誤差を−３０［ｄｅｇ］加算した場合（手順５）、正回転のみによるオフセット誤差補正値は−２４．９［ｄｅｇ］であり、負回転のみによるオフセット誤差補正値は−３１．４［ｄｅｇ］であり、平均値は−２８．１［ｄｅｇ］であった。すなわち、実機にオフセット誤差が合計−２８．３（＝１．７−３０）［ｄｅｇ］あっても、本実施形態によれば、（オフセット誤差−オフセット誤差補正値）の補正精度を＋０．４［ｄｅｇ］に抑えることができる。
正回転または負回転のみの場合と比較して、オフセット誤差の補正精度が抑えられている理由は、正回転と負回転とのオフセット誤差補正値の平均を算出することで、モータ制御装置３０ｂの遅れ要素や無負荷モータの摩擦トルクなどによる影響がキャンセルされているためである。このように、本実施形態によれば、オフセット誤差の補正精度を高精度に抑えることができる。
【０１１１】
以上のように、第２実施形態では、モータ１０をｄ軸電流が流れない領域で低速回転させて、このとき加算電流指令値ｄｃ＊’によりｄ軸電流を流して、ｄｃ軸電流指令値Ｉｄｃ及びｑｃ軸電流指令値Ｉｑｃを測定してオフセット誤差補正値を算出するようにした。このため、第１実施形態のようにモータ１０を高速で回転させずにオフセット誤差補正値を求めることができる。この結果、オフセット誤差補正値を算出している期間、第１実施形態より省電力化及び静音化できる。
【０１１２】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態では、算出したオフセット誤差補正値を自動的に調整する例について説明する。
まず、本実施形態の概要について説明する。
無負荷状態のモータが回転している場合、レゾルバの組み付け誤差やモータ制御装置による信号処理の遅れ要素や、摩擦などの外部トルクが無視できれば、ｑ軸電流Ｉｑは流れていないので、ｄ軸電流指令値Ｉｑ＊は０である。しかしながら、レゾルバの組み付け誤差やモータ制御装置による信号処理の遅れ要素があると、ｑ軸電流が流れているため、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は０ではない。
このため、本実施形態では、無負荷状態のモータが回転している場合のｑ軸電流指令値を測定し、測定したｑ軸電流指令値が０になるようにＰＩ制御を行って生成した補正値をモータ制御装置にフィードバックする。そして、モータ制御装置は、生成された補正値をレゾルバが検出した回転角度θに補正してモータ制御を行う。
【０１１３】
図１５は、本実施形態に係るモータ制御装置１ｃを示す制御ブロック図である。図１と同じ機能部は、同じ符号を用いて説明を省略する。
【０１１４】
第１実施形態及び第２実施形態との差異は、オフセット補正装置４０ｃである。オフセット補正装置４０ｃは、制御部４１１、電流測定部４１２、ＰＩ制御部４１３、加算部４１４を備えている。
制御部４１１は、弱め界磁制御領域でｄ軸電流が流れる速度指令値を生成し、生成した速度指令値をモータ制御装置３０ｃに出力する。また、制御部４１１は、モータ１０を無負荷状態で回転するように制御する。
電流測定部４１２は、無負荷状態のモータ１０が、弱め界磁制御領域で回転しているとき、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を測定し、測定したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をＰＩ制御部４１３に出力する。
ＰＩ制御部４１３は、電流測定部４１２が出力したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と０との偏差に比例積分制御を行って補正値であるオフセット誤差補正値Δθ’を生成し、生成したオフセット誤差補正値Δθ’を加算部４１４に出力する。
加算部４１４は、レゾルバ２０が出力する検出信号θに、ＰＩ制御部４１３が出力するオフセット誤差補正値Δθ’を補正し、補正した信号を角度測定信号θ’として速度計算部３０２、３相／２相変換部３０６、及び２相／３相変換部３０８に出力する。
【０１１５】
次に、調整手順について、図１６を用いて説明する。
図１６は、本実施形態に係るオフセット誤差補正値の調整手順のフローチャートである。
≪調整手順≫
（ステップＳ１０１）制御部４１１は、弱め界磁制御領域でｄ軸電流が流れる速度指令値を生成し、生成した速度指令値をモータ制御装置３０ｃに出力する。ステップＳ１０１終了後、ステップＳ１０２に進む。
（ステップＳ１０２）無負荷状態のモータ１０が回転しているとき、電流測定部４１２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を測定し、測定したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をＰＩ制御部４１３に出力する。ステップＳ１０２終了後、ステップＳ１０３に進む。
（ステップＳ１０３）ＰＩ制御部４１３は、電流測定部４１２が出力したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と０との偏差に比例積分制御を行って補正値であるオフセット誤差補正値Δθ’を生成し、生成したオフセット誤差補正値Δθ’をレゾルバ２０が検出した回転角度θに補正した角度測定信号θ’をモータ制御装置３０ｃに出力する。ステップＳ１０３終了後、ステップＳ１０４に進む。
（ステップＳ１０４）モータ制御装置３０ｃは、オフセット補正装置４０ｃが出力する角度測定信号θ’でモータ制御を行う。ステップＳ１０４終了後、ステップＳ１０５に進む。
（ステップＳ１０５）オフセット補正装置４０ｃは、角度測定信号θ’により補正された後のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を測定し、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と０との偏差に比例積分制御を行って補正値であるオフセット誤差補正値Δθ’を生成し、検出信号θに補正した角度測定信号θ’をモータ制御装置３０ｃに出力する。
以後、ステップＳ１０４及びＳ１０５を繰り返して行うことで、オフセット補正装置４０ｃ及びモータ制御装置３０ｃは、オフセット誤差補正値を自動的に調整する。または、オフセット補正装置４０ｃは、例えば、繰り返し算出したオフセット誤差補正値の変化が予め定められている値より小さくなった場合、すなわち収束したときのオフセット誤差補正値を固定してＰＩ制御を中止するようにしてもよい。
【０１１６】
以上のように、本実施形態のモータ制御システム１ｃは、モータ１０を無負荷状態で回転させて、弱め界磁制御領域またはモータの速度が弱め界磁制御領域に属していない制御領域においてｄ軸電流が流れるように制御する。そして、本実施形態のモータ制御システム１ｃは、このように無負荷状態でモータ１０が回転しているときに、ｑ軸電流指令値を測定し、測定したｑ軸電流指令値と０との偏差に基づいてＰＩ制御することでオフセット誤差補正値を生成し、生成したオフセット誤差補正値を用いてモータ制御を行う。この結果、オフセット誤差補正値を自動調整することができる。
【０１１７】
なお、本実施形態では、第１実施形態と同様に、弱め界磁制御領域において、ｄ軸電流を与える例を説明したが、第２実施形態と同様に、ｄ軸電流が発生しない電圧制御領域において、制御部４１１がｄ軸電流を加算するように制御するようにしてもよい。この場合においても、オフセット補正装置４０ｃは、ｑ軸電流指令を測定し、測定したｄ軸電流指令値と０との偏差に基づいてＰＩ制御することでオフセット誤差補正値を生成し、生成したオフセット誤差補正値を用いてモータ制御を行う。この結果、オフセット誤差補正値を自動調整することができる。ただし、ｑ軸電流指令値をフィードバックするため、加算するｄ軸電流は負である必要がある。
【０１１８】
または、正回転と負回転の速度指令で上記ステップを繰り返した後、オフセット補正装置４０ｃは、例えば、正回転と負回転の速度指令で算出したオフセット誤差補正値の平均を算出して補正値であるオフセット誤差補正値を算出するようにしてもよい。また、第１〜第３実施形態で生成したオフセット誤差補正値を、モータ制御装置３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）またはオフセット補正装置４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の記憶部（不図示）に記憶させておくようにしてもよい。
【０１１９】
また、オフセット誤差が大きい場合、モータ制御装置における制御系が不安定になる。このようにオフセット誤差が大きい場合は、レゾルバの組み付け不良や配線ミス等もある。このため、第１実施形態〜第３実施形態において、オフセット誤差が予め定められている値より大きい（例えば３０度）か否かを公知の技術で検出して、このようなモータ及びレゾルバを事前に検出して除去するようにしてもよい。
また、第１実施形態〜第３実施形態において、オフセット補正装置４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の入力を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊でなく、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを用いるようにしてもよい。
なお、本実施形態においては、モータ１０を無負荷状態で定速回転させてオフセット誤差を算出して、算出したオフセット誤差補正値をレゾルバによる検出信号に加算してモータ制御を行う例を説明したが、これに限られない。モータ１０を無負荷状態でなく、正負で逆の一定の負荷トルクがある状態で回転させることで、モータ制御システム１は、図８、図１０で説明した角度αをキャンセルすることができる。
【０１２０】
なお、実施形態の図１、図４、図１４及び図１６の各部の機能を実現するため、コンピュータシステムのＣＰＵに接続されたＲＯＭ、ＨＤＤも等に保存されているプログラムにより実行することも可能である。あるいは、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）や回路でハードウェアにより実現することも可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１、１ｃ・・・モータ制御装置、１０・・・モータ、２０・・・レゾルバ、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ・・・モータ制御装置、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ・・・オフセット補正装置、６０・・・制御対象、７０・・・加算部、３０１・・・加算部、３０２・・・速度計算部、３０３・・・速度ＰＩ制御部、３０４・・・電流指令部、３０５・・・電流検出器、３０６・・・３相／２相変換部、３０７、３０７ａ、３０７ｂ・・・電流ＰＩ制御部、３０８・・・２相／３相変換部、３０９・・・デューティ計算部、３１０・・・電力変換部、３３１・・・加算部、４０１、４１１・・・制御部、４０２、４０２ａ、４１２・・・電流測定部、４０３、４０３ａ、４１３・・・オフセット算出部、４１４・・・加算部、６００・・・第１位相変換部、６０１・・・第２位相変換部、６０２・・・モータ電圧方程式部、６０３・・・トルク方程式部、６０４・・・（１／Ｊｓ）、６０５・・・（１／ｓ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置であって、
前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う速度制御部と、
前記モータが一定速度で回転し、前記一定電流量のｄ軸電流が流れているときの前記速度制御部の出力に基づく前記電流指令値を測定する電流測定部と、
前記測定された電流指令値に基づき、前記モータの回転位置に対する補正値を算出する補正値算出部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記補正値算出部は、
前記算出した補正値を前記モータの回転位置に対応した検出値に加算して回転位置を示す値を生成し、
前記速度制御部は、
前記生成された回転位置を示す値に基づき前記モータを制御する
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】
前記速度制御部は、
前記電流測定部が前記電流指令値を測定するとき、弱め界磁制御領域で、前記モータに前記一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記速度制御部は、
前記電流測定部が前記電流指令値を測定するとき、前記モータの速度が弱め界磁領域に属していない制御領域で、前記電流指令値に前記一定電流量のｄ軸電流を加算した電流指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記電流指令値は、
ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値であり、
前記電流測定部は、
前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているとき、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値を測定し、
前記補正値算出部は、
前記モータが正回転しているときの前記測定された前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との位相に基づいて第１補正値を前記補正値として算出する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記補正値算出部は、
前記モータが負回転しているときの前記測定された前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との位相に基づいて算出した第２補正値を前記補正値として算出する
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記速度制御部は、
前記モータの正回転における前記速度指令値と、前記モータの負回転における前記速度指令値の絶対値とが等しくなるように制御し、
前記補正値算出部は、
前記算出した第１補正値と第２補正値の平均を算出して前記補正値を算出する
ことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記補正値算出部は、
前記補正値、前記第１補正値、及び前記第２補正値を、下式を用いて算出する
【数１】
ことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記電流測定部は、
前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているときのｑ軸電流指令値を測定し、
前記補正値算出部は、
前記測定されたｑ軸電流指令値を零にするように比例積分制御して前記補正値を繰り返し算出し、前記算出した補正値に基づいて前記モータの回転位置に対する検出値と加算する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置のモータ制御方法であって、
速度制御部が、前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う速度制御手順と、
電流測定部が、前記モータが一定速度で回転し、前記一定電流量のｄ軸電流が流れているときの前記速度制御手段の出力に基づく前記電流指令値を測定する電流測定手順と、
補正値算出部が、前記測定された電流指令値に基づき、前記モータの回転位置に対する補正値を算出する補正値算出手順と、
を含むことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１１】
前記電流測定手順は、
前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているときの前記ｑ軸電流指令値を測定し、
前記補正値算出手順は、
前記測定されたｑ軸電流指令値を零にするように比例積分制御して前記補正値を繰り返し算出し、前記算出した補正値に基づいて前記モータの回転位置に対する検出値と加算する
ことを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御方法。
【請求項１】
電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置であって、
前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う速度制御部と、
前記モータが一定速度で回転し、前記一定電流量のｄ軸電流が流れているときの前記速度制御部の出力に基づく前記電流指令値を測定する電流測定部と、
前記測定された電流指令値に基づき、前記モータの回転位置に対する補正値を算出する補正値算出部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記補正値算出部は、
前記算出した補正値を前記モータの回転位置に対応した検出値に加算して回転位置を示す値を生成し、
前記速度制御部は、
前記生成された回転位置を示す値に基づき前記モータを制御する
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】
前記速度制御部は、
前記電流測定部が前記電流指令値を測定するとき、弱め界磁制御領域で、前記モータに前記一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記速度制御部は、
前記電流測定部が前記電流指令値を測定するとき、前記モータの速度が弱め界磁領域に属していない制御領域で、前記電流指令値に前記一定電流量のｄ軸電流を加算した電流指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記電流指令値は、
ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値であり、
前記電流測定部は、
前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているとき、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値を測定し、
前記補正値算出部は、
前記モータが正回転しているときの前記測定された前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との位相に基づいて第１補正値を前記補正値として算出する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記補正値算出部は、
前記モータが負回転しているときの前記測定された前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との位相に基づいて算出した第２補正値を前記補正値として算出する
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記速度制御部は、
前記モータの正回転における前記速度指令値と、前記モータの負回転における前記速度指令値の絶対値とが等しくなるように制御し、
前記補正値算出部は、
前記算出した第１補正値と第２補正値の平均を算出して前記補正値を算出する
ことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記補正値算出部は、
前記補正値、前記第１補正値、及び前記第２補正値を、下式を用いて算出する
【数１】
ことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記電流測定部は、
前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているときのｑ軸電流指令値を測定し、
前記補正値算出部は、
前記測定されたｑ軸電流指令値を零にするように比例積分制御して前記補正値を繰り返し算出し、前記算出した補正値に基づいて前記モータの回転位置に対する検出値と加算する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
電流指令値から、電圧指令値を生成し、モータに流れる検出電流によりフィードバック制御するモータ制御装置のモータ制御方法であって、
速度制御部が、前記モータを一定速度で回転させ、一定電流量のｄ軸電流を流す速度指令値に基づいて前記モータの速度制御を行う速度制御手順と、
電流測定部が、前記モータが一定速度で回転し、前記一定電流量のｄ軸電流が流れているときの前記速度制御手段の出力に基づく前記電流指令値を測定する電流測定手順と、
補正値算出部が、前記測定された電流指令値に基づき、前記モータの回転位置に対する補正値を算出する補正値算出手順と、
を含むことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１１】
前記電流測定手順は、
前記モータが前記速度指令値に基づいて回転しているときの前記ｑ軸電流指令値を測定し、
前記補正値算出手順は、
前記測定されたｑ軸電流指令値を零にするように比例積分制御して前記補正値を繰り返し算出し、前記算出した補正値に基づいて前記モータの回転位置に対する検出値と加算する
ことを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御方法。
【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】
【公開番号】特開２０１３−９０５４５（Ｐ２０１３−９０５４５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１８８２（Ｐ２０１１−２３１８８２）
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]