電流検出装置
【課題】回路に流れる電流をより適正に検出できるようにする。
【解決手段】電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｗ＊に対する電流センサからの実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗとセンサ温度Ｔｗとに基づいてＷ相検出ずれマップのヒストグラムを更新し（Ｓ１２０）、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれに基づいて補正値αｗを設定し（Ｓ１３０）、設定した補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えて求めた補正後出力電圧Ｖｗｍｏを電流値に変換することによってＷ相の相電流Ｉｗを算出する（Ｓ１４０，Ｓ１５０）。
【解決手段】電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｗ＊に対する電流センサからの実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗとセンサ温度Ｔｗとに基づいてＷ相検出ずれマップのヒストグラムを更新し（Ｓ１２０）、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれに基づいて補正値αｗを設定し（Ｓ１３０）、設定した補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えて求めた補正後出力電圧Ｖｗｍｏを電流値に変換することによってＷ相の相電流Ｉｗを算出する（Ｓ１４０，Ｓ１５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電流検出装置としては、ステアリングに印加された操舵トルクに基づいてモータから操舵補助トルクを発生させる電動ステアリング装置おけるモータの駆動電流を電流検出回路によって検出し、検出値に対して補正テーブルを用いてオフセット補正を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、モータに駆動電流が流れない状態のときに、電流検出回路からの検出値をオフセット補正値として算出すると共に算出したオフセット補正値と温度センサによって検出された装置温度とを用いて補正テーブルを更新することにより、温度変化や経年変化によらず最適な補正テーブルを用いることができ、正確なオフセット補正が可能となる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８２５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした電流検出装置では、電流検出回路からの検出値に対してより適正なオフセット補正値を用いてオフセット補正を行なうことによって、モータの駆動電流をより適正に算出（検出）できるようにすることが望まれている。このため、補正テーブルを更新する機会をより多くすることが好ましい。一方、モータに駆動電流が流れている場合には、駆動電流が流れていない場合に比して指令値に対する検出値のズレ量がバラツキやすいため、ズレ量を取得する毎にそのズレ量をそのままオフセット補正値として更新していくものとすると、オフセット補正値がバラついてしまい、電流検出回路からの検出値に対して適正なオフセット補正を行なうことができず、モータの駆動電流を適正に算出できない可能性がある。
【０００５】
本発明の電流検出装置は、回路に流れる電流をより適正に検出できるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電流検出装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電流検出装置は、
電動機を含む回路に流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサを備え、前記電流センサからの出力電圧である実出力電圧に基づく電圧を電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記電流センサの温度であるセンサ温度毎の、前記電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧に対する前記実出力電圧のズレ量のヒストグラムを記憶する記憶手段と、
前記実出力電圧と前記想定出力電圧と前記センサ温度とを取得したとき、前記取得した想定出力電圧に対する前記取得した実出力電圧のズレ量と前記取得したセンサ温度とに基づいて該取得したセンサ温度に対応するヒストグラムを更新すると共に、該更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づいて前記実出力電圧を補正すべき値としての補正値を設定し、該設定した補正値を用いて前記実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を算出する電流算出手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電流検出装置では、電流センサの温度であるセンサ温度毎の、電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧に対する電流センサからの出力電圧である実出力電圧のズレ量のヒストグラムを記憶しておき、実出力電圧と想定出力電圧とセンサ温度とを取得したときには、想定出力電圧に対する実出力電圧のズレ量とセンサ温度とに基づいてセンサ温度に対応するヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づいて実出力電圧を補正すべき値としての補正値を設定し、設定した補正値を用いて実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって回路に流れる電流を算出する。したがって、実出力電圧と想定出力電圧とセンサ温度とを取得する毎に、センサ温度に対応するヒストグラムを更新すると共に更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づく補正値を用いて実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって回路に流れる電流を算出するから、ヒストグラムを補正する機会をより多くすることができ、補正値や回路に流れる電流をより適正に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての電流検出装置２０を備える駆動装置１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】Ｗ相検出ずれマップにおけるある温度の検出ずれΔＶｗのヒストグラムの一例を示す説明図である。
【図３】電子制御ユニットにより実行される電流検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】Ｗ相検出ずれマップの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての電流検出装置２０を備える駆動装置１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置１０は、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載され、図示するように、例えば同期発電電動機として構成されて車両の走行用の動力を出力するモータ１２と、モータ１２を駆動するためのインバータ１４と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ１４を介してモータ１２と電力をやりとりするバッテリ１６と、モータ１２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの信号や、モータ１２のＶ相，Ｗ相に流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサ２２Ｖ，２２Ｗからの電圧（以下、実出力電圧という）Ｖｖ，Ｖｗ，電流センサ２２Ｖ，２２Ｗの温度を検出する温度センサ２４Ｖ，２４Ｗからのセンサ温度Ｔｖ，Ｔｗを入力したりモータ１２のＶ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｖ，Ｉｗを演算したりインバータ１４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ１２を駆動制御したりする電子制御ユニット３０と、を備える。ここで、主として、電流センサ２２Ｖ，２２Ｗや温度センサ２４Ｖ，２４，電子制御ユニット３０が本発明の電流検出装置２０に相当する。
【００１２】
電流センサ２２Ｖ，２２Ｗは、モータ１２の各相に電流が流れることによって生じる磁界をホール素子によって検出して電圧に変換して出力するタイプの電流センサとして構成されている。なお、この電流センサ２２Ｖ，２２Ｗは、電流検出用の抵抗（シャント抵抗）の両端の電圧を出力するタイプの電流センサを用いるものとしてもよい。
【００１３】
電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ３２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ３２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ３４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ３６と、格納したデータを保持する不揮発性のフラッシュメモリ３８と、図示しない入出力ポートとを備える。ここで、フラッシュメモリ３８には、センサ温度Ｔｖ（電流センサ２２Ｖの温度）毎の、電流センサ２２Ｖから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｖ＊に対する電流センサ２２Ｖからの実出力電圧Ｖｖのズレ量としての検出ずれΔＶｖのヒストグラムとして定められたＶ相検出ずれマップや、センサ温度Ｔｗ（電流センサ２２Ｗの温度）毎の、電流センサ２２Ｗから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｗ＊に対する電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗのヒストグラムとして定められたＷ相検出ずれマップなどが記憶されている。図２は、Ｗ相検出ずれマップにおけるある温度の検出ずれΔＶｗのヒストグラムの一例を示す説明図である。図２の例では、最大頻度の検出ずれΔＶｗが正の範囲となるの場合、即ち、想定出力電圧Ｖｗ＊に対して実出力電圧Ｖｗが大きくなりやすい場合を示している。これらのＶ相検出ずれマップやＷ相検出ずれマップは、後述の処理によって更新される。なお、想定出力電圧Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、モータ１２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊に基づいてインバータ１４のスイッチング素子をスイッチング制御したときに電流センサ２２Ｖ，２２Ｗから出力されるべき電圧であり、例えば、モータ１２の回転子の回転位置やインバータ１４の各スイッチング素子のオンオフ状態などに基づいて設定することができる。
【００１４】
こうして構成された実施例の駆動装置１０では、電子制御ユニット３０により、モータ１２から出力すべきトルク指令Ｔｍ＊に応じたトルクがモータ１２から出力されるようインバータ１４の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御される。具体的には、電子制御ユニット３０は、回転位置検出センサからの信号に基づいて演算されたモータ１２の回転子の電気角θｅを用いて、電流センサ２４Ｖ，２４Ｗからの実出力電圧Ｖｖ，Ｖｗに基づいて演算されるモータ１２のＶ相，Ｗ相の相電流Ｉｖ，Ｉｗを座標変換（三相−二相変換）することによってｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑを計算し、モータ１２のトルク指令Ｔｍ＊に応じてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定し、設定したｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と電流Ｉｄ，Ｉｑとを用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を計算し、電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を座標変換（二相−三相変換）することによってＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を計算し、計算した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換してインバータ１４のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００１５】
次に、こうして構成された実施例の電流検出装置２０の動作について説明する。実施例では、モータ１２の各相のうちＷ相の相電流Ｉｗを検出する際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニットにより実行される電流検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００１６】
電流検出処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット３０は、まず、想定出力電圧Ｖｗ＊や、電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗ，温度センサ２４Ｗからのセンサ温度Ｔｗなどを入力する処理を実行し（ステップＳ１００）、入力した実出力電圧Ｖｗから想定出力電圧Ｖｗ＊を減じることによって検出ずれΔＶｗを計算する（ステップＳ１１０）。ここで、想定出力電圧Ｖｗ＊は、上述したように、トルク指令Ｔｍ＊に基づいてインバータ１４のスイッチング素子をスイッチング制御したときに電流センサ２２Ｗから出力されるべき電圧である。
【００１７】
続いて、計算した検出ずれΔＶｗとセンサ温度Ｔｗとに基づいてＷ相検出ずれマップにおけるセンサ温度Ｔｗに対応するヒストグラムを更新し（ステップＳ１２０）、センサ温度ＴｗとＷ相検出ずれマップのヒストグラムとに基づいて、電流センサ２４Ｗからの実出力電圧Ｖｗに対して補正すべき値としての補正値αｗを設定し（ステップ１４０）、設定した補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えたものを補正後出力電圧Ｖｗｍｏに設定し（ステップＳ１５０）、設定した補正後出力電圧Ｖｗｍｏを周知の変換方法によって電流値（Ｗ相の相電流Ｉｗ）に変換して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。図４は、Ｗ相検出ずれマップの一例を示す説明図である。図４では、センサ温度Ｔｗ毎の検出ずれΔＶｗ（以下、検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）と称することがある）のヒストグラムを模式的にまとめて示した。また、図４中、実線の直線は、各センサ温度Ｔｗにおける最大頻度の検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）である最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）を次式（１）の一次関数（直線）によって近似したものであり、破線は、検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）の標準偏差をσ（Ｔｗ）としたときに検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）の平均値プラスマイナス２σ（Ｔｗ）となる値（以下、実際公差という）の温度特性を示したものであり、一点鎖線は、検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）の製造公差（規格値）の温度特性を示したものである。式（１）中、「ａ」，「ｂ」は定数である。また、補正値αｗは、式（１）にセンサ温度Ｔｗを適用して得られる値の符号を反転させたものを設定するものとしたり、Ｗ相検出ずれマップのセンサ温度Ｔｗに対応するヒストグラムにおける最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）の値の符号を反転させたものを設定するものとしたりすることができる。なお、図４において、実際公差の範囲が製造公差（規格値）の範囲より狭くなるのは、通常、製造公差がある程度の余裕をもって設定されることに基づく。実施例では、このようにＷ相検出ずれマップを更新していくことにより、各センサ温度Ｔｗにおける検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）の傾向をより適正に把握することができる。しかも、モータ１２の各相に電流が流れているか否かに拘わらず、想定出力電圧Ｖｗ＊や実出力電圧Ｖｗ，センサ温度Ｔｗを入力する毎にＷ相検出ずれマップを更新するから、Ｗ相検出ずれマップの更新頻度をより多くすることができる。これらの結果、ヒストグラムの最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）に基づく補正値αをより適正なものとすることができ、相電流Ｉｗをより適正に算出（検出）することができる。
【００１８】
ΔVwqf(Tw)=a・Tw+b (1)
【００１９】
なお、実施例では、電流検出装置２０を用いたモータ１２のＷ相の相電流Ｉｗの算出（検出）について説明したが、モータ１２のＶ相の相電流Ｉｖの算出（検出）についても同様に行なうことができる。
【００２０】
以上説明した実施例の電流検出装置２０によれば、想定出力電圧Ｖｗ＊や実出力電圧Ｖｗ，センサ温度Ｔｗを取得したときに、電流センサ２２Ｗから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｗ＊に対する電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗとセンサ温度Ｔｗとに基づいてＷ相検出ずれマップのヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）に基づいて補正値αｗを設定し、設定した補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えてさらに電流値に変換することによってＷ相の相電流Ｉｗを算出（検出）するから、Ｗ相検出ずれマップのヒストグラムの更新機会をより多くすることによって最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）に基づく補正値αｗをより適正なものとすることができ、Ｗ相の相電流Ｉｗをより適正に算出（検出）することができる。
【００２１】
実施例の電流検出装置２０では、電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗに拘わらず補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えてさらに電流値に変換することによってＷ相の相電流Ｉｗを算出（検出）するものとしたが、実出力電圧Ｖｗが所定範囲から外れているときには、その値は不適であると判断し、Ｗ相の相電流Ｉｗの算出に用いないものとしてもよい。ここで、所定範囲としては、例えば、上述の実際公差（図４の破線参照）を境界とする範囲などとすることができる。
【００２２】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電流センサ２２Ｖ，２２Ｗが「電流センサ」に相当し、センサ温度Ｔｖ（電流センサ２２Ｖの温度）毎の、電流センサ２２Ｖから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｖ＊に対する電流センサ２２Ｖからの実出力電圧Ｖｖのズレ量としての検出ずれΔＶｖのヒストグラムとして定められたＶ相検出ずれマップや、センサ温度Ｔｗ（電流センサ２２Ｗの温度）毎の、電流センサ２２Ｗから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｗ＊に対する電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗのヒストグラムとして定められたＷ相検出ずれマップを記憶するフラッシュメモリ３８が「記憶手段」に相当し、想定出力電圧Ｖｗ＊や実出力電圧Ｖｗ，センサ温度Ｔｗを取得したときに、想定出力電圧Ｖｗ＊に対する実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗとセンサ温度Ｔｗとに基づいてＷ相検出ずれマップのヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）に基づいて補正値αｗを設定し、設定した補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えてさらに電流値に変換することによってＷ相の相電流Ｉｗを算出したり、想定出力電圧Ｖｖ＊や実出力電圧Ｖｖ，センサ温度Ｔｖを取得したときに、想定出力電圧Ｖｖ＊に対する実出力電圧Ｖｖのズレ量としての検出ずれΔＶｖとセンサ温度Ｔｖとに基づいてＶ相検出ずれマップのヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれΔＶｖｑｆ（Ｔｖ）に基づいて補正値αｖを設定し、設定した補正値αｖを実出力電圧Ｖｖに加えてさらに電流値に変換することによってＶ相の相電流Ｉｖを算出したりする電子制御ユニット３０が「電流算出手段」に相当する。
【００２３】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２４】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、電流検出装置の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１０ 駆動装置、１２ モータ、１４ インバータ、１６ バッテリ、２０ 電流検出装置、２２Ｖ，２２Ｗ 電流センサ、２４Ｖ，２４Ｗ 温度センサ、３０ 電子制御ユニット、３２ ＣＰＵ、３４ ＲＯＭ、３６ ＲＡＭ、３８ フラッシュメモリ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電流検出装置としては、ステアリングに印加された操舵トルクに基づいてモータから操舵補助トルクを発生させる電動ステアリング装置おけるモータの駆動電流を電流検出回路によって検出し、検出値に対して補正テーブルを用いてオフセット補正を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、モータに駆動電流が流れない状態のときに、電流検出回路からの検出値をオフセット補正値として算出すると共に算出したオフセット補正値と温度センサによって検出された装置温度とを用いて補正テーブルを更新することにより、温度変化や経年変化によらず最適な補正テーブルを用いることができ、正確なオフセット補正が可能となる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８２５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした電流検出装置では、電流検出回路からの検出値に対してより適正なオフセット補正値を用いてオフセット補正を行なうことによって、モータの駆動電流をより適正に算出（検出）できるようにすることが望まれている。このため、補正テーブルを更新する機会をより多くすることが好ましい。一方、モータに駆動電流が流れている場合には、駆動電流が流れていない場合に比して指令値に対する検出値のズレ量がバラツキやすいため、ズレ量を取得する毎にそのズレ量をそのままオフセット補正値として更新していくものとすると、オフセット補正値がバラついてしまい、電流検出回路からの検出値に対して適正なオフセット補正を行なうことができず、モータの駆動電流を適正に算出できない可能性がある。
【０００５】
本発明の電流検出装置は、回路に流れる電流をより適正に検出できるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電流検出装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電流検出装置は、
電動機を含む回路に流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサを備え、前記電流センサからの出力電圧である実出力電圧に基づく電圧を電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記電流センサの温度であるセンサ温度毎の、前記電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧に対する前記実出力電圧のズレ量のヒストグラムを記憶する記憶手段と、
前記実出力電圧と前記想定出力電圧と前記センサ温度とを取得したとき、前記取得した想定出力電圧に対する前記取得した実出力電圧のズレ量と前記取得したセンサ温度とに基づいて該取得したセンサ温度に対応するヒストグラムを更新すると共に、該更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づいて前記実出力電圧を補正すべき値としての補正値を設定し、該設定した補正値を用いて前記実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を算出する電流算出手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電流検出装置では、電流センサの温度であるセンサ温度毎の、電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧に対する電流センサからの出力電圧である実出力電圧のズレ量のヒストグラムを記憶しておき、実出力電圧と想定出力電圧とセンサ温度とを取得したときには、想定出力電圧に対する実出力電圧のズレ量とセンサ温度とに基づいてセンサ温度に対応するヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づいて実出力電圧を補正すべき値としての補正値を設定し、設定した補正値を用いて実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって回路に流れる電流を算出する。したがって、実出力電圧と想定出力電圧とセンサ温度とを取得する毎に、センサ温度に対応するヒストグラムを更新すると共に更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づく補正値を用いて実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって回路に流れる電流を算出するから、ヒストグラムを補正する機会をより多くすることができ、補正値や回路に流れる電流をより適正に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての電流検出装置２０を備える駆動装置１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】Ｗ相検出ずれマップにおけるある温度の検出ずれΔＶｗのヒストグラムの一例を示す説明図である。
【図３】電子制御ユニットにより実行される電流検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】Ｗ相検出ずれマップの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての電流検出装置２０を備える駆動装置１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置１０は、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載され、図示するように、例えば同期発電電動機として構成されて車両の走行用の動力を出力するモータ１２と、モータ１２を駆動するためのインバータ１４と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ１４を介してモータ１２と電力をやりとりするバッテリ１６と、モータ１２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの信号や、モータ１２のＶ相，Ｗ相に流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサ２２Ｖ，２２Ｗからの電圧（以下、実出力電圧という）Ｖｖ，Ｖｗ，電流センサ２２Ｖ，２２Ｗの温度を検出する温度センサ２４Ｖ，２４Ｗからのセンサ温度Ｔｖ，Ｔｗを入力したりモータ１２のＶ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｖ，Ｉｗを演算したりインバータ１４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ１２を駆動制御したりする電子制御ユニット３０と、を備える。ここで、主として、電流センサ２２Ｖ，２２Ｗや温度センサ２４Ｖ，２４，電子制御ユニット３０が本発明の電流検出装置２０に相当する。
【００１２】
電流センサ２２Ｖ，２２Ｗは、モータ１２の各相に電流が流れることによって生じる磁界をホール素子によって検出して電圧に変換して出力するタイプの電流センサとして構成されている。なお、この電流センサ２２Ｖ，２２Ｗは、電流検出用の抵抗（シャント抵抗）の両端の電圧を出力するタイプの電流センサを用いるものとしてもよい。
【００１３】
電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ３２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ３２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ３４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ３６と、格納したデータを保持する不揮発性のフラッシュメモリ３８と、図示しない入出力ポートとを備える。ここで、フラッシュメモリ３８には、センサ温度Ｔｖ（電流センサ２２Ｖの温度）毎の、電流センサ２２Ｖから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｖ＊に対する電流センサ２２Ｖからの実出力電圧Ｖｖのズレ量としての検出ずれΔＶｖのヒストグラムとして定められたＶ相検出ずれマップや、センサ温度Ｔｗ（電流センサ２２Ｗの温度）毎の、電流センサ２２Ｗから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｗ＊に対する電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗのヒストグラムとして定められたＷ相検出ずれマップなどが記憶されている。図２は、Ｗ相検出ずれマップにおけるある温度の検出ずれΔＶｗのヒストグラムの一例を示す説明図である。図２の例では、最大頻度の検出ずれΔＶｗが正の範囲となるの場合、即ち、想定出力電圧Ｖｗ＊に対して実出力電圧Ｖｗが大きくなりやすい場合を示している。これらのＶ相検出ずれマップやＷ相検出ずれマップは、後述の処理によって更新される。なお、想定出力電圧Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、モータ１２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊に基づいてインバータ１４のスイッチング素子をスイッチング制御したときに電流センサ２２Ｖ，２２Ｗから出力されるべき電圧であり、例えば、モータ１２の回転子の回転位置やインバータ１４の各スイッチング素子のオンオフ状態などに基づいて設定することができる。
【００１４】
こうして構成された実施例の駆動装置１０では、電子制御ユニット３０により、モータ１２から出力すべきトルク指令Ｔｍ＊に応じたトルクがモータ１２から出力されるようインバータ１４の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御される。具体的には、電子制御ユニット３０は、回転位置検出センサからの信号に基づいて演算されたモータ１２の回転子の電気角θｅを用いて、電流センサ２４Ｖ，２４Ｗからの実出力電圧Ｖｖ，Ｖｗに基づいて演算されるモータ１２のＶ相，Ｗ相の相電流Ｉｖ，Ｉｗを座標変換（三相−二相変換）することによってｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑを計算し、モータ１２のトルク指令Ｔｍ＊に応じてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定し、設定したｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と電流Ｉｄ，Ｉｑとを用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を計算し、電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を座標変換（二相−三相変換）することによってＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を計算し、計算した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換してインバータ１４のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００１５】
次に、こうして構成された実施例の電流検出装置２０の動作について説明する。実施例では、モータ１２の各相のうちＷ相の相電流Ｉｗを検出する際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニットにより実行される電流検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００１６】
電流検出処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット３０は、まず、想定出力電圧Ｖｗ＊や、電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗ，温度センサ２４Ｗからのセンサ温度Ｔｗなどを入力する処理を実行し（ステップＳ１００）、入力した実出力電圧Ｖｗから想定出力電圧Ｖｗ＊を減じることによって検出ずれΔＶｗを計算する（ステップＳ１１０）。ここで、想定出力電圧Ｖｗ＊は、上述したように、トルク指令Ｔｍ＊に基づいてインバータ１４のスイッチング素子をスイッチング制御したときに電流センサ２２Ｗから出力されるべき電圧である。
【００１７】
続いて、計算した検出ずれΔＶｗとセンサ温度Ｔｗとに基づいてＷ相検出ずれマップにおけるセンサ温度Ｔｗに対応するヒストグラムを更新し（ステップＳ１２０）、センサ温度ＴｗとＷ相検出ずれマップのヒストグラムとに基づいて、電流センサ２４Ｗからの実出力電圧Ｖｗに対して補正すべき値としての補正値αｗを設定し（ステップ１４０）、設定した補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えたものを補正後出力電圧Ｖｗｍｏに設定し（ステップＳ１５０）、設定した補正後出力電圧Ｖｗｍｏを周知の変換方法によって電流値（Ｗ相の相電流Ｉｗ）に変換して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。図４は、Ｗ相検出ずれマップの一例を示す説明図である。図４では、センサ温度Ｔｗ毎の検出ずれΔＶｗ（以下、検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）と称することがある）のヒストグラムを模式的にまとめて示した。また、図４中、実線の直線は、各センサ温度Ｔｗにおける最大頻度の検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）である最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）を次式（１）の一次関数（直線）によって近似したものであり、破線は、検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）の標準偏差をσ（Ｔｗ）としたときに検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）の平均値プラスマイナス２σ（Ｔｗ）となる値（以下、実際公差という）の温度特性を示したものであり、一点鎖線は、検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）の製造公差（規格値）の温度特性を示したものである。式（１）中、「ａ」，「ｂ」は定数である。また、補正値αｗは、式（１）にセンサ温度Ｔｗを適用して得られる値の符号を反転させたものを設定するものとしたり、Ｗ相検出ずれマップのセンサ温度Ｔｗに対応するヒストグラムにおける最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）の値の符号を反転させたものを設定するものとしたりすることができる。なお、図４において、実際公差の範囲が製造公差（規格値）の範囲より狭くなるのは、通常、製造公差がある程度の余裕をもって設定されることに基づく。実施例では、このようにＷ相検出ずれマップを更新していくことにより、各センサ温度Ｔｗにおける検出ずれΔＶｗ（Ｔｗ）の傾向をより適正に把握することができる。しかも、モータ１２の各相に電流が流れているか否かに拘わらず、想定出力電圧Ｖｗ＊や実出力電圧Ｖｗ，センサ温度Ｔｗを入力する毎にＷ相検出ずれマップを更新するから、Ｗ相検出ずれマップの更新頻度をより多くすることができる。これらの結果、ヒストグラムの最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）に基づく補正値αをより適正なものとすることができ、相電流Ｉｗをより適正に算出（検出）することができる。
【００１８】
ΔVwqf(Tw)=a・Tw+b (1)
【００１９】
なお、実施例では、電流検出装置２０を用いたモータ１２のＷ相の相電流Ｉｗの算出（検出）について説明したが、モータ１２のＶ相の相電流Ｉｖの算出（検出）についても同様に行なうことができる。
【００２０】
以上説明した実施例の電流検出装置２０によれば、想定出力電圧Ｖｗ＊や実出力電圧Ｖｗ，センサ温度Ｔｗを取得したときに、電流センサ２２Ｗから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｗ＊に対する電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗとセンサ温度Ｔｗとに基づいてＷ相検出ずれマップのヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）に基づいて補正値αｗを設定し、設定した補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えてさらに電流値に変換することによってＷ相の相電流Ｉｗを算出（検出）するから、Ｗ相検出ずれマップのヒストグラムの更新機会をより多くすることによって最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）に基づく補正値αｗをより適正なものとすることができ、Ｗ相の相電流Ｉｗをより適正に算出（検出）することができる。
【００２１】
実施例の電流検出装置２０では、電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗに拘わらず補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えてさらに電流値に変換することによってＷ相の相電流Ｉｗを算出（検出）するものとしたが、実出力電圧Ｖｗが所定範囲から外れているときには、その値は不適であると判断し、Ｗ相の相電流Ｉｗの算出に用いないものとしてもよい。ここで、所定範囲としては、例えば、上述の実際公差（図４の破線参照）を境界とする範囲などとすることができる。
【００２２】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電流センサ２２Ｖ，２２Ｗが「電流センサ」に相当し、センサ温度Ｔｖ（電流センサ２２Ｖの温度）毎の、電流センサ２２Ｖから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｖ＊に対する電流センサ２２Ｖからの実出力電圧Ｖｖのズレ量としての検出ずれΔＶｖのヒストグラムとして定められたＶ相検出ずれマップや、センサ温度Ｔｗ（電流センサ２２Ｗの温度）毎の、電流センサ２２Ｗから出力されるべき電圧としての想定出力電圧Ｖｗ＊に対する電流センサ２２Ｗからの実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗのヒストグラムとして定められたＷ相検出ずれマップを記憶するフラッシュメモリ３８が「記憶手段」に相当し、想定出力電圧Ｖｗ＊や実出力電圧Ｖｗ，センサ温度Ｔｗを取得したときに、想定出力電圧Ｖｗ＊に対する実出力電圧Ｖｗのズレ量としての検出ずれΔＶｗとセンサ温度Ｔｗとに基づいてＷ相検出ずれマップのヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれΔＶｗｑｆ（Ｔｗ）に基づいて補正値αｗを設定し、設定した補正値αｗを実出力電圧Ｖｗに加えてさらに電流値に変換することによってＷ相の相電流Ｉｗを算出したり、想定出力電圧Ｖｖ＊や実出力電圧Ｖｖ，センサ温度Ｔｖを取得したときに、想定出力電圧Ｖｖ＊に対する実出力電圧Ｖｖのズレ量としての検出ずれΔＶｖとセンサ温度Ｔｖとに基づいてＶ相検出ずれマップのヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムでの最大頻度検出ずれΔＶｖｑｆ（Ｔｖ）に基づいて補正値αｖを設定し、設定した補正値αｖを実出力電圧Ｖｖに加えてさらに電流値に変換することによってＶ相の相電流Ｉｖを算出したりする電子制御ユニット３０が「電流算出手段」に相当する。
【００２３】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２４】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、電流検出装置の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１０ 駆動装置、１２ モータ、１４ インバータ、１６ バッテリ、２０ 電流検出装置、２２Ｖ，２２Ｗ 電流センサ、２４Ｖ，２４Ｗ 温度センサ、３０ 電子制御ユニット、３２ ＣＰＵ、３４ ＲＯＭ、３６ ＲＡＭ、３８ フラッシュメモリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を含む回路に流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサを備え、前記電流センサからの出力電圧である実出力電圧に基づく電圧を電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記電流センサの温度であるセンサ温度毎の、前記電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧に対する前記実出力電圧のズレ量のヒストグラムを記憶する記憶手段と、
前記実出力電圧と前記想定出力電圧と前記センサ温度とを取得したとき、前記取得した想定出力電圧に対する前記取得した実出力電圧のズレ量と前記取得したセンサ温度とに基づいて該取得したセンサ温度に対応するヒストグラムを更新すると共に、該更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づいて前記実出力電圧を補正すべき値としての補正値を設定し、該設定した補正値を用いて前記実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を算出する電流算出手段と、
を備える電流検出装置。
【請求項１】
電動機を含む回路に流れる電流に応じた電圧を出力する電流センサを備え、前記電流センサからの出力電圧である実出力電圧に基づく電圧を電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記電流センサの温度であるセンサ温度毎の、前記電流センサから出力されるべき電圧としての想定出力電圧に対する前記実出力電圧のズレ量のヒストグラムを記憶する記憶手段と、
前記実出力電圧と前記想定出力電圧と前記センサ温度とを取得したとき、前記取得した想定出力電圧に対する前記取得した実出力電圧のズレ量と前記取得したセンサ温度とに基づいて該取得したセンサ温度に対応するヒストグラムを更新すると共に、該更新したヒストグラムで最大頻度となるズレ量に基づいて前記実出力電圧を補正すべき値としての補正値を設定し、該設定した補正値を用いて前記実出力電圧を補正して更に電流値に変換することによって前記回路に流れる電流を算出する電流算出手段と、
を備える電流検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２０００５８（Ｐ２０１２−２０００５８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１３４６（Ｐ２０１１−６１３４６）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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