JP2006042590A - 三相電動機の検出電流値補正装置及び補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電流検出器の相対精度を高める補正を行うことにより、特別な装置を用いずに、三相電動機の電流検出値を補正する装置及び方法を提供する。
【解決手段】 三相の各相の電流を検出する電流検出器を有し、三相電動機の動作時に、前記三相のうちのある一相の電流のゼロクロス時における他の二相に設けられた前記電流検出器の検出値の相関関係に基いて相対的補正を行う検出電流値補正手段を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、三相電動機を円滑に回転させるための電流検出器の検出電流値補正装置及び補正方法に関する。

従来の三相電動機の制御装置においては、各相の電流検出器の抵抗、増幅器等にバラツキがあるため、電流検出器の出力にそれぞれオフセット誤差やゲイン誤差が含まれており、これらの誤差のために電流設定値および実際に三相電動機に供給される電流値が一致せず、三相電流に不平衡が生じ、トルクリップルが発生する原因となっていた。このような問題を解決するため、１つの方法として以下のように電流検出値を補正する方法が開示されている（特許文献１）。

まず、三相電動機の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち１相を基準の相（Ｕ）とし、補正時には三相電動機のいずれの相にも電流が流れない状態で各相の電流検出器のオフセット誤差（Δu、Δv、Δw）をそれぞれ求める。次に、前記基準の相（Ｕ）および他の１相（Ｖ）にのみ所定の電流が流れるようにし、このときのＵ相およびＶ相の電流検出器の出力から前記他の１相（Ｖ）の電流検出器のゲイン誤差（ΔＧv）を求める。また、前記基準の相（Ｕ）および別の他の１相（Ｗ）にのみ所定の電流が流れるようにし、このときのＵ相およびＷ相の電流検出器の出力から前記他の１相（Ｗ）の電流検出器のゲイン誤差（ΔＧw）を求める。そして、三相電動機の運転時には、前記求めた各相の電流検出器のオフセット誤差（Δu、Δv、Δw）およびゲイン誤差（ΔＧv、ΔＧw）を用いて各相の電流検出器の検出値（Ｉu、Ｉv、Ｉw）をそれぞれ補正し、補正した電流検出器の検出値（Ｉcu、Ｉcv、Ｉcw）に応じた電流を三相電動機に供給している。

図１は上記従来の補正方法を説明するための回路の概略図である。トランジスタＴru1、Ｔru2、Ｔrv1、Ｔrv2、Ｔrw1、Ｔrw2はＵ、Ｖ、Ｗの各相に設けられインバータ回路を構成しており、直流電源Ｖ＋の出力をスイッチングして得た可変電圧、可変デューティの出力により三相電動機Ｍを駆動する。Ｒu、Ｒv、Ｒwは各相の電流検出器を構成する抵抗であり、図１は基準の相（Ｕ）および他の１相（Ｖ）にのみ所定の電流ｉが流れるようにし、このときのＵ相およびＶ相の電流検出器の出力を求める場合を示している。

図２は電流検出器の電流検出値を補正するため、各相の電流検出値を求める別の構成を示した図であり、三相のうちＵ相の電流検出値を求める場合を示している。トランジスタＴ_ru1、Ｔ_ru2はインバータ回路のＵ相に設けられたトランジスタであり、定電流源から所定の電流を流し、電流検出器を構成する抵抗Ｒ_uでこれを検出し、増幅器Ａmpで増幅してマイコンに出力し、ここでＡ／Ｄ変換し、変換された検出電流値に基いて補正を行う。
即ち、これらの従来技術においては、電流検出値の補正時に、ある任意の相にのみ所定の電流を流す等、特有の状態を発生させることにより補正を行っている。

特開平５−９１７８０号公報

電流検出器は、抵抗、増幅器等より構成されるが、それぞれの素子にバラツキがあるため、同じ電流値であっても検出器で検出される電流値は異なってくる場合がある。
三相電動機の制御精度を上げるため、各相の電流検出器の出力に含まれているオフセット誤差等を検出し補正を行っているが、そのために電流の値を正確に検出する必要があり、そのための装置が必要となる。

一方、三相電動機を円滑に回転駆動させるためには、ある時点で電動機の複数の相に同じ値の電流が流れている場合には、検出電流値も同じ値になるようにすればよく、各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の電流の絶対精度ではなく相対精度を高めればよい。
従って、本発明は、電流検出器の相対精度を高める補正を行うことにより、特別な装置を用いずに、三相電動機の電流検出値を補正する方法を提供することを目的とするものである。

本発明による三相電動機の検出電流値補正装置によれば、三相の各相の電流を検出する電流検出器を有し、三相電動機の動作時に、三相のうちのある一相の電流のゼロクロス時における他の二相に設けられた電流検出器の検出値の相関関係に基いて相対的補正を行う検出電流値補正手段を備える。

また、前記検出電流値補正手段は、前記一相の電流が立ち上がる場合のゼロクロス時及び立下がる場合のゼロクロス時における前記他の二相に設けられた前記電流検出器の検出値の相関関係に基いて相対的補正を行う。

また、前記検出電流補正手段は、前記一相の電流のゼロクロス時における前記他の二相に設けられた前記電流検出器の検出値を、前記三相電動機の電流が相対的に大、中、小であるときに検出する。

また、前記三相電動機の電流が０〔Ａ〕の場合に、前記三相の各相の前記電流検出器の検出値を記憶する記憶手段をさらに備え、前記三相のうちのある一相の電流のゼロクロス時の判定は、前記三相のうちのある一相に設けられた前記電流検出器の検出値と前記記憶手段に記憶された該一相の検出値とが一致したことにより行う。

本発明による三相電動機の検出電流値補正方法によれば、三相の各相の電流を検出する電流検出器を有し、前記三相電動機の動作時に、前記三相のうちのある一相の電流のゼロクロス時における他の二相に設けられた前記電流検出器の検出値の相関関係に基いて相対的補正を行う。
また、三相電動機の動作時に、三相のうちある一相を基準相とし、他の二相のうち一相の電流値のゼロクロス時に、その他の一相の電流値を検出し、前記その他の一相の電流検出値を前記基準相の電流の検出値と等しくなるように補正する。

本発明によれば、三相電動機の検出電流値を相対的に補正することにより、特別な装置を用いずに電流検出器のバラツキによる検出電流値を補正できるので、簡単に補正を行うことができる。

また、ある任意の相にのみ所定の電流を流す等、電流検出値を補正するための特有の状態を発生させる必要がない。そのため、例えば、電動パワーステアリング等の三相電動機を有した製品の出荷後においても、その製品が使用中であれば随時電流検出値の補正が可能となるため、製品の出荷前検査における補正工程をなくすことができる。

また、製品の使用状況・環境等によって生じる劣化によって各相の電流検出器の抵抗、増幅器等にさらなるバラツキが生じたとしても、その製品が使用中であれば随時電流検出値の補正が可能となるため、製品の出荷後もそのバラツキに応じた適切な電流検出値の補正が可能となる。

また、三相電動機を有した製品の使用中においては、多種の電流パターンが存在するため、その補正精度を向上させることができる。

図３は本発明による補正方法が適用される三相電動機用制御回路の構成の概要を示した図である。トランジスタＴ_ru1、Ｔ_ru2、Ｔ_rv1、Ｔ_rv2、Ｔ_rw1、Ｔ_rw2はＵ、Ｖ、Ｗの各相に設けられインバータ回路を構成しており、直流電源Ｖ＋の出力をスイッチングして得た可変電圧、可変デューティの出力により三相電動機Ｍを駆動する。なお、これらの駆動制御はマイコン１により制御されるインバータ駆動部３により行われる。Ｒ_u、Ｒ_v、Ｒ_wは各相の電流検出器を構成する抵抗であり、各相に流れる電流をこれら抵抗によって検出し、各相の増幅器Ａ_u、Ａ_v、Ａ_wで増幅してマイコン１に出力し、検出された電流値はここでＡ／Ｄ変換されて記憶装置２に記憶される。図３は、三相電動機で車両の操舵操作をアシストする電動パワーステアリング装置に適用した例を示しているので、トルクセンサ４から操舵トルク信号及び車速センサ５から車速信号がマイコン１に入力している。図４は回転子の構成の一例を示したもので、回転子位置検出センサ７により検出された回転子６の位置がマイコン１に送られる。

図５は本発明による第１の補正方法を説明するための三相交流の波形図である。図５は電動機の電流値のレベルが相対的に小の場合の波形を示している。図からわかるように、三相交流の波形では、１相の電流値が０の時には他の２相の電流の絶対値は同じとなる。例えば、Ｗ相の電流値が０のときのＵ相の電流の絶対値｜ｉ_us(t1)｜とＶ相の電流の絶対値｜ｉ_vs(t1)｜、およびＵ相の電流の絶対値｜ｉ_us(t2)｜とＶ相の電流の絶対値｜ｉ_vs(t2)｜は等しくなる。
｜ｉ_us(t1)｜＝｜ｉ_vs(t1)｜
｜ｉ_us(t2)｜＝｜ｉ_vs(t2)｜
なお、ｉ_us(t1)とｉ_vs(t1)は、Ｗ相の電流が立ち上がるときのゼロクロス時の電流値であり、ｉ_us(t2)とｉ_vs(t2)は、Ｗ相の電流が立ち下がるときのゼロクロス時の電流値である。Ｕ相およびＶ相の電流値がそれぞれ０の場合も、他の２相の電流の絶対値は同様に等しくなる。
また、後述する三相電動機の電流が０〔Ａ〕のときにＷ相で検出され記憶された電流値の記憶値（ＤＩ_w）とＷ相の検出電流値が一致した時がＷ相のゼロクロス時である。Ｕ相、Ｖ相の場合も、Ｕ相、Ｖ相の検出電流値が記憶値ＤＩ_u、ＤＩ_vと一致したときがＵ相、Ｖ相のゼロクロス時である。

図６は電動機の電流値のレベルが相対的に中の場合の波形を示している。図５の場合と同様、三相交流の波形では、１相の電流値が０の時には他の２相の電流の絶対値は同じとなる。Ｗ相の電流値が０のときのＵ相の電流の絶対値｜ｉ_um(t1)｜とＶ相の電流の絶対値｜ｉ_vm(t1)｜、およびＵ相の電流の絶対値｜ｉ_um(t2)｜とＶ相の電流の絶対値｜ｉ_vm(t2)｜は等しくなる。
｜ｉ_um(t1)｜＝｜ｉ_vm(t1)｜
｜ｉ_um(t2)｜＝｜ｉ_vm(t2)｜
なお、ｉ_um(t1)とｉ_vm(t1)は、Ｗ相の電流が立ち上がるときのゼロクロス時の電流値であり、ｉ_um(t2)とｉ_vm(t2)は、Ｗ相の電流が立ち下がるときのゼロクロス時の電流値である。
また、後述する三相電動機の電流が０〔Ａ〕のときにＷ相で検出され記憶された電流値の記憶値（ＤＩ_w）とＷ相の検出電流値が一致した時がＷ相のゼロクロス時である。Ｕ相、Ｖ相の場合も、Ｕ相、Ｖ相の検出電流値が記憶値ＤＩ_u、ＤＩ_vと一致したときがＵ相、Ｖ相のゼロクロス時である。

図７は電動機の電流値のレベルが相対的に大の場合の波形を示している。図５の場合と同様、三相交流の波形では、１相の電流値が０の時には他の２相の電流の絶対値は同じとなる。Ｗ相の電流値が０のときのＵ相の電流の絶対値｜ｉ_ub(t1)｜とＶ相の電流の絶対値｜ｉ_vb(t1)｜、およびＵ相の電流の絶対値｜ｉ_ub(t2)｜とＶ相の電流の絶対値｜ｉ_vb(t2)｜は等しくなる。
｜ｉ_ub(t1)｜＝｜ｉ_vb(t1)｜
｜ｉ_ub(t2)｜＝｜ｉ_vb(t2)｜
なお、ｉ_ub(t1)とｉ_vb(t1)は、Ｗ相の電流が立ち上がるときのゼロクロス時の電流値であり、ｉ_ub(t2)とｉ_vb(t2)は、Ｗ相の電流が立ち下がるときのゼロクロス時の電流値である。
また、後述する三相電動機の電流が０〔Ａ〕のときにＷ相で検出され記憶された電流値の記憶値（ＤＩ_w）とＷ相の検出電流値が一致した時がＷ相のゼロクロス時である。Ｕ相、Ｖ相の場合も、Ｕ相、Ｖ相の検出電流値が記憶値ＤＩ_u、ＤＩ_vと一致したときがＵ相、Ｖ相のゼロクロス時である。

〔実施例１〕
図８は本発明の第１の補正方法を説明するためのフローチャートである。このフローチャートにおいて行われている制御は、図３のマイコン１によって行われている。以下、図３を参照してフローチャートの説明をする。
〔電動機電流が０〔Ａ〕のときの各相の電流検出器の検出電流値〕
（１）まず、電動機電流が０〔Ａ〕のとき、即ち、電動機に通電していないときの各相の電流検出器の出力をオフセット誤差として求める。このときの電流値は電流検出器を構成する抵抗Ｒ_u、Ｒ_v、Ｒ_wを介して検出され、各相の増幅器（Ａmp）Ａ_u、Ａ_v、Ａ_wで増幅された検出電流値Ｉ_u、Ｉ_v、Ｉ_wをマイコン１に出力する。マイコン１で検出電流値Ｉ_u、Ｉ_v、Ｉ_wをＡ／Ｄ変換し、各相の電流検出器のオフセット誤差を示すディジタル信号ＤＩ_u、ＤＩ_v、ＤＩ_wを取得する。そして、取得したディジタル信号ＤＩ_u、ＤＩ_v、ＤＩ_wを記憶装置２に保存する（Ｓ１）。記憶装置は、例えばＥＥ−ＰＲＯＭで構成される。

〔Ｗ相の電流がゼロクロス時のＵ相及びＶ相の電流検出器の検出電流値〕
（２）次に、電動機を駆動し、図５に示すように電流値のレベルが相対的に小のときにおいて、Ｗ相の電流がゼロクロス時のＵ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_us(t1)、Ｉ_us(t2)、およびＶ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_vs(t1)、Ｉ_vs(t2)をマイコン１に出力する。マイコン１で検出電流値Ｉ_us(t1)、Ｉ_us(t2)、Ｉ_vs(t1)、Ｉ_vs(t2)をＡ／Ｄ変換し、ディジタル信号値ＤＩ_us(t1)、ＤＩ_us(t2)、ＤＩ_vs(t1)、ＤＩ_vs(t2)を取得し、記憶装置に保存する。

同様に、図６に示すように電流値のレベルが相対的に中のときのディジタル信号値ＤＩ_um(t1)、ＤＩ_um(t2)、ＤＩ_vm(t1)、ＤＩ_vm(t2)を取得し、記憶装置に保存する。
さらに、図７に示すように電流値のレベルが相対的に大のときのディジタル信号値ＤＩ_ub(t1)、ＤＩ_ub(t2)、ＤＩ_vb(t1)、ＤＩ_vb(t2)を取得し、記憶装置に保存する（Ｓ２）。
（３）次に、取得した上記検出電流値の相関関係を求める。具体的には図９に示すように、横軸が電動機の実際の電流値であり、縦軸が検出器によって検出された電流値である座標に、上記検出された電流値をＡ／Ｄ変換したディジタル信号値の絶対値をプロットする。

図９に示すように、電動機の実際の電流値のレベルが０〔Ａ〕、及び予め取得した小、中、大のときのＵ相およびＶ相の検出電流のディジタル信号値の絶対値をそれぞれプロットする。なお、横軸の電動機の実際の電流値は当該電動機において相対的に大、中、小の値を選択すればよく、具体的に正確な値を選択する必要はない。

次に、プロットしたＵ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線（ＤＩ_u＝Ａ_u・ｉ＋Ｂ_u）を求め（Ｂ_uはＵ相が０〔Ａ〕の時の検出値）、同様に、プロットしたＶ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線（ＤＩ_v＝Ａ_v・ｉ＋Ｂ_v）を求める（Ｂ_vはＶ相が０〔Ａ〕の時の検出値）。

上記２式より「ｉ」を消去することにより、以下の式が導かれる。
ＤＩ_u＝（Ａ_u／Ａ_v）ＤＩ_v＋Ｂ_u−（Ａ_u／Ａ_v）Ｂ_V または
ＤＩ_v＝（Ａ_v／Ａ_u）ＤＩ_u＋Ｂ_v−（Ａ_v／Ａ_u）Ｂ_u
上記式は、Ｕ相の検出電流とＶ相の検出電流の相関関係を表している（Ｓ３）。

なお、プロットした検出電流値の分布が直線とならず、例えば、二次曲線となった場合には、Ｕ相の検出電流に係る二次曲線とＶ相の検出電流に係る二次曲線との相関関係を求める。以下に記載するＵ相、Ｖ相の電流がゼロクロス時の場合も同様である。

〔Ｕ相の電流がゼロクロス時のＶ相及びＷ相の電流検出器の検出電流値〕
（４）同様に、電動機を駆動し、図５に示すように電流値のレベルが相対的に小のときにおいて、Ｕ相の電流がゼロクロス時のＶ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_vs(t1)、Ｉ_vs(t2)、およびＷ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_ws(t1)、Ｉ_ws(t2)）をマイコン１に出力する。マイコン１で検出電流値Ｉ_vs(t1)、Ｉ_vs(t2)、Ｉ_ws(t1)、Ｉ_ws(t2)をＡ／Ｄ変換し、ディジタル信号値ＤＩ_vs(t1)、ＤＩ_vs(t2)、ＤＩ_ws(t1)、ＤＩ_ws(t2)を取得し、記憶装置に保存する。

同様に、図６に示すように電流値のレベルが相対的に中のときのディジタル信号値ＤＩ_vm(t1)、ＤＩ_vm(t2)、ＤＩ_wm(t1)、ＤＩ_wm(t2)を取得し、記憶装置に保存する。
さらに、図７に示すように電流値のレベルが相対的に大のときのディジタル信号値ＤＩ_vb(t1)、ＤＩ_vb(t2)、ＤＩ_wb(t1)、ＤＩ_wb(t2)を取得し、記憶装置に保存する（Ｓ４）。

（５）次に、取得した上記検出電流値の相関関係を求める。具体的には図１０に示すように、横軸が電動機の実際の電流値であり、縦軸が検出器によって検出された電流値である座標に、上記検出された電流値をＡ／Ｄ変換したディジタル信号値の絶対値をプロットする。

図１０に示すように、電動機の実際の電流値のレベルが０〔Ａ〕、及び予め取得した小、中、大のときのＶ相およびＷ相の検出電流のディジタル信号値の絶対値をそれぞれプロットする。なお、横軸の電動機の実際の電流値は当該電動機において相対的に大、中、小の値を選択すればよく、具体的に正確な値を選択する必要はない。

次に、プロットしたＶ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線（ＤＩ_v＝Ａ_v・ｉ＋Ｂ_v）を求め（Ｂ_vはＶ相が０〔Ａ〕の時の検出値）、同様に、プロットしたＷ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線（ＤＩ_w＝Ａ_w・ｉ＋Ｂ_w）を求める（Ｂ_wはＷ相が０〔Ａ〕の時の検出値）。

上記２式より「ｉ」を消去することにより、以下の式が導かれる。
ＤＩ_v＝（Ａ_v／Ａ_w）ＤＩ_w＋Ｂ_v−（Ａ_v／Ａ_w）Ｂ_w または
ＤＩ_w＝（Ａ_w／Ａ_v）ＤＩ_v＋Ｂ_w−（Ａ_w／Ａ_v）Ｂ_v
上記式は、Ｖ相の検出電流とＷ相の検出電流の相関関係を表している（Ｓ５）。

〔Ｖ相の電流がゼロクロス時のＷ相及びＵ相の電流検出器の検出電流値〕
（６）同様に、電動機を駆動し、図５に示すように電流値のレベルが相対的に小のときにおいて、Ｖ相の電流がゼロクロス時のＷ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_ws(t1)、Ｉ_ws(t2)、およびＵ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_us(t1)、Ｉ_us(t2)）をマイコン１に出力する。マイコン１で検出電流値値Ｉ_ws(t1)、Ｉ_ws(t2)、Ｉ_us(t1)、Ｉ_us(t2)をＡ／Ｄ変換し、ディジタル信号値ＤＩ_ws(t1)、ＤＩ_ws(t2)、ＤＩ_us(t1)、ＤＩ_us(t2)を取得し、記憶装置に保存する。

同様に、図６に示すように電流値のレベルが相対的に中のときのディジタル信号値ＤＩ_wm(t1)、ＤＩ_wm(t2)、ＤＩ_um(t1)、ＤＩ_um(t2)を取得し、記憶装置に保存する。
さらに、図７に示すように電流値のレベルが相対的に大のときのディジタル信号値ＤＩ_wb(t1)、ＤＩ_wb(t2)、ＤＩ_ub(t1)、ＤＩ_ub(t2)を取得し、記憶装置に保存する（Ｓ６）。

（７）次に、取得した上記検出電流値の関係を求める。具体的には図１１に示すように、横軸が電動機の実際の電流値であり、縦軸が検出器によって検出された電流値である座標に、上記検出された電流値をＡ／Ｄ変換したディジタル信号値の絶対値をプロットする。
図１１に示すように、電動機の実際の電流値のレベルが０〔Ａ〕、及び予め取得した小、中、大のときのＷ相およびＵ相の検出電流のディジタル信号値の絶対値をそれぞれプロットする。なお、横軸の電動機の実際の電流値は当該電動機において相対的に大、中、小の値を選択すればよく、具体的に正確な値を選択する必要はない。

次に、プロットしたＷ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線（ＤＩ_w＝Ａ_w・ｉ＋Ｂ_w）を求め（Ｂ_wはＷ相が０〔Ａ〕の時の検出値）、同様に、プロットしたＷ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線（ＤＩ_u＝Ａ_u・ｉ＋Ｂ_u）を求める（Ｂ_uはＵ相が０〔Ａ〕の時の検出値）。

上記２式より「ｉ」を消去することにより、以下の式が導かれる。
ＤＩ_w＝（Ａ_w／Ａ_u）ＤＩ_u＋Ｂ_w−（Ａ_w／Ａ_u）Ｂ_u または
ＤＩ_u＝（Ａ_u／Ａ_w）ＤＩ_w＋Ｂ_u−（Ａ_u／Ａ_w）Ｂ_w
上記式は、Ｗ相の検出電流とＵ相の検出電流の相関関係を表している（Ｓ７）。

〔各相間の相関関係に基き補正を行う〕
（８）上記（Ｓ３）、（Ｓ５）、（Ｓ７）で求めた相関関係の式を用いて以下のように変換することができる。
（１）Ｖ相とＷ相をＵ相の値に変換する場合には以下の式を用いることができる。
ＤＩ_v(u)＝（Ａ_u／Ａ_v）ＤＩ_v＋Ｂ_u−（Ａ_u／Ａ_v）Ｂ_v
ＤＩ_w(u)＝（Ａ_u／Ａ_w）ＤＩ_w＋Ｂ_u−（Ａ_u／Ａ_w）Ｂ_w
（２）Ｕ相とＷ相をＶ相の値に変換する場合には以下の式を用いることができる。
ＤＩ_u(v)＝（Ａ_v／Ａ_u）ＤＩ_u＋Ｂ_v−（Ａ_v／Ａ_u）Ｂ_u
ＤＩ_w(v)＝（Ａ_v／Ａ_w）ＤＩ_w＋Ｂ_v−（Ａ_v／Ａ_w）Ｂ_w
（３）Ｕ相とＶ相をＷ相の値に変換する場合には以下の式を用いることができる。
ＤＩ_u(w)＝（Ａ_w／Ａ_u）ＤＩ_u＋Ｂ_w−（Ａ_w／Ａ_u）Ｂ_u
ＤＩ_v(w)＝（Ａ_w／Ａ_v）ＤＩ_v＋Ｂ_w−（Ａ_w／Ａ_v）Ｂ_v

〔実施例２〕
本発明の第２の補正方法は、三相のうちのある一相を基準相とし、他の二相のうち、一相の電流値のゼロクロス時に、その他の一相の電流の検出値が基準相の電流の検出値と等しくなるよう補正するものである。さらに、当該他の二相のうち、別の一相の電流値のゼロクロス時に、一方の相の電流検出値が基準相の電流検出値と等しくなるよう補正するものである。これにより、二つの相の電流検出値が基準相の電流検出値と等しくなるよう補正でき、オフセット誤差を解消することができる。
なお、本実施例においては、Ｕ相を基準とした実施例を示すが、その他の相を基準相としても同様の検出電流値の補正を行うことができる。

図１２は本発明の第２の補正方法を説明するためのフローチャートである。このフローチャートにおける制御は、図３のマイコン１によって行われている。以下、図３を参照してフローチャートの説明をする。
まず、電動機電流が０〔Ａ〕のときの各相の電流検出器の検出電流値を取得する（Ｓ１１）。
電動機電流が０〔Ａ〕のとき、即ち、電動機に通電していないときの各相の電流検出器の出力をオフセット誤差として求める。このときの電流値は電流検出器を構成する抵抗Ｒ_u、Ｒ_v、Ｒ_wを介して検出され、各相の増幅器（Ａmp）Ａ_u、Ａ_v、Ａ_wで増幅された検出電流値Ｉ_u、Ｉ_v、Ｉ_wをマイコン１に出力する。マイコン１で検出電流値Ｉ_u、Ｉ_v、Ｉ_wをＡ／Ｄ変換し、ディジタル信号ＤＩ_u、ＤＩ_v、ＤＩ_wを取得する。そして、取得したディジタル信号ＤＩ_u、ＤＩ_v、ＤＩ_wを各相の電流検出器のオフセット誤差を示すＢ_u、Ｂ_v、Ｂ_wとして記憶装置２に保存する。記憶装置は、例えばＥＥ−ＰＲＯＭで構成される。

次に、Ｗ相の電流がゼロクロス時のＵ相及びＶ相の電流検出器の検出電流値を取得する（Ｓ１２）。
電動機を駆動し、図５に示すように電流値のレベルが相対的に小のときにおいて、Ｗ相の電流がゼロクロス時のＵ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_us(t1)、Ｉ_us(t2)、およびＶ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_vs(t1)、Ｉ_vs(t2)をマイコン１に出力する。マイコン１で検出電流値Ｉ_us(t1)、Ｉ_us(t2)、Ｉ_vs(t1)、Ｉ_vs(t2)をＡ／Ｄ変換し、ディジタル信号値ＤＩ_us(t1)、ＤＩ_us(t2)、ＤＩ_vs(t1)、ＤＩ_vs(t2)を取得し、記憶装置に保存する。
同様に、図６に示すように電流値のレベルが相対的に中のときのディジタル信号値ＤＩ_um(t1)、ＤＩ_um(t2)、ＤＩ_vm(t1)、ＤＩ_vm(t2)を取得し、記憶装置に保存する。
さらに、図７に示すように電流値のベレルが相対的に大のときのディジタル信号値ＤＩ_ub(t1)、ＤＩ_ub(t2)、ＤＩ_vb(t1)、ＤＩ_vb(t2)を取得し、記憶装置に保存する。

そして、取得した上記検出電流値の相関関係を求める（Ｓ１３）。具体的には図９に示すように、横軸が電動機の実際の電流値であり、縦軸が検出器によって検出された電流値である座標に、上記検出された電流値をＡ／Ｄ変換したディジタル信号値の絶対値をプロットする。

図９に示すように、電動機の実際の電流値のレベルが０〔Ａ〕、及び予め取得した小、中、大のときのＵ相およびＶ相の検出電流のディジタル信号値の絶対値をそれぞれプロットする。なお、横軸の電動機の実際の電流値は当該電動機において相対的に大、中、小の値を選択すればよく、具体的に正確な値を選択する必要はない。

次に、プロットしたＵ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線
ＤＩ_u＝Ａ_u・ｉ＋Ｂ_u・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
を求める。ここで、Ｂ_uはＵ相が０〔Ａ〕の時のＵ相の検出値でありオフセット誤差に相当する値である。同様に、プロットしたＶ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線
ＤＩ_v＝Ａ_v・ｉ＋Ｂ_v・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
を求める。ここで、Ｂ_vはＶ相が０〔Ａ〕の時のＶ相の検出値でありオフセット誤差に相当する値である。

上記（１）（２）式より、Ｕ相の（１）式から「ｉ」を消去すると、
ＤＩ_u＝（Ａ_u／Ａ_v）ＤＩ_v＋Ｂ_u−（Ａ_u／Ａ_v）Ｂ_v・・・・・・・・・（３）
が導かれ、これをＵ相の値を基準に補正されたＶ相電流の式として表すと、
ＤＩ_v(u)＝（Ａ_u／Ａ_v）ＤＩ_v＋Ｂ_u−（Ａ_u／Ａ_v）Ｂ_v ・・・・・・・（４）
となる。
（４）式のＤＩ_vに電流検出器により検出されたＶ相の電流値を代入することにより、Ｖ相の検出値を基準相のＵ相の検出電流値と同値に補正することができる。
これにより、Ｕ相とＶ相において、両相の直線の隔たり、つまりオフセット誤差が解消される。

次に、Ｖ相の電流がゼロクロス時のＵ相及びＷ相の電流検出器の検出電流値を取得する（Ｓ１４）。
電動機を駆動し、図５に示すように電流値のレベルが相対的に小のときにおいて、Ｖ相の電流がゼロクロス時のＵ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_us(t1)、Ｉ_us(t2)、およびＷ相の電流検出器の検出電流値Ｉ_ws(t1)、Ｉ_ws(t2)をマイコン１に出力する。マイコン１で検出電流値Ｉ_us(t1)、Ｉ_us(t2)、Ｉ_ws(t1)、Ｉ_ws(t2)をＡ／Ｄ変換し、ディジタル信号値ＤＩ_us(t1)、ＤＩ_us(t2)、ＤＩ_ws(t1)、ＤＩ_ws(t2)を取得し、記憶装置に保存する。
同様に、図６に示すように電流値のレベルが相対的に中のときのディジタル信号値ＤＩ_um(t1)、ＤＩ_um(t2)、ＤＩ_wm(t1)、ＤＩ_wm(t2)を取得し、記憶装置に保存する。
さらに、図７に示すように電流値のレベルが相対的に大のときのディジタル信号値ＤＩ_ub(t1)、ＤＩ_ub(t2)、ＤＩ_wb(t1)、ＤＩ_wb(t2)を取得し、記憶装置に保存する。

そして、取得した上記検出電流値の相関関係を求める（Ｓ１５）。具体的には図１１に示すように、横軸が電動機の実際の電流値であり、縦軸が検出器によって検出された電流値である座標に、上記検出された電流値をＡ／Ｄ変換したディジタル信号値の絶対値をプロットする。

図１１に示すように、電動機の実際の電流値のレベルが０〔Ａ〕、及び予め取得した小、中、大のときのＵ相およびＷ相の検出電流のディジタル信号値の絶対値をそれぞれプロットする。なお、横軸の電動機の実際の電流値は当該電動機において相対的に大、中、小の値を選択すればよく、具体的に正確な値を選択する必要はない。

次に、プロットしたＵ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線
ＤＩ_u＝Ａ_u・ｉ＋Ｂ_u・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
を求め、同様に、プロットしたＷ相の検出電流の絶対値の分布から、該分布に沿った直線
ＤＩ_w＝Ａ_w・ｉ＋Ｂ_w・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
を求める。ここで、Ｂ_wはＷ相が０〔Ａ〕の時のＷ相の検出値でありオフセット誤差に相当する値である。

上記（１）（５）式より、Ｕ相の（１）式から「ｉ」を消去すると、
ＤＩ_u＝（Ａ_u／Ａ_w）ＤＩ_w＋Ｂ_u−（Ａ_u／Ａ_w）Ｂ_w・・・・・・・・・（６）
が導かれ、これをＵ相の値を基準に補正されたＷ相電流の式として表すと、
ＤＩ_w(u)＝（Ａ_u／Ａ_w）ＤＩ_w＋Ｂ_u−（Ａ_u／Ａ_w）Ｂ_w ・・・・・・・（７）
となる。
（７）式のＤＩ_wに電流検出器により検出されたＷ相の電流値を代入することにより、Ｗ相の検出値を基準相のＵ相の検出電流値と同値に補正することができる。
これにより、Ｕ相とＷ相において、両相の直線の隔たり、つまりオフセット誤差が解消される。

そして、上記（１）式、（４）式、（７）式により取得した検出電流値を用いて電動機制御を行う（Ｓ１６）。

電動機の実際の電流値がある値、例えば、小レベルのある値の電流値（ｉ_s）であった場合、３相のうちの１相の電流がゼロクロス時の他の二相の検出された電流の絶対値は等しくなけらばならない。しかしながら、検出器のバラツキのために図９、図１０、図１１に示されているように必ずしも等しくならない場合がある。
本発明では、上記式に基き検出された電流値を補正し、補正された他の二相の電流値の絶対値が等しくなるように制御すれば、電流検出値の相対精度を高めることができる。

なお、本発明は三相電動機を有する装置であれば適用可能である。好適には三相電動機で車両の操舵操作をアシストする電動パワーステアリング装置に適用することにより、トルクリップルの無いスムーズな操舵操作をユーザに提供することができる。

従来の補正方法を説明するための回路の概略図。 従来の補正方法を説明するための回路の概略図。 本発明による補正方法が適用される三相電動機用制御回路の構成の概要を示した図。 回転子の構成の一例を示す図。 本発明による補正方法を説明するための三相交流の波形図（電流値のレベルが相対的に小の場合）。 本発明による補正方法を説明するための三相交流の波形図（電流値のレベルが相対的に中の場合）。 本発明による補正方法を説明するための三相交流の波形図（電流値のレベルが相対的に大の場合）。 本発明の第１の補正方法を説明するためのフローチャート。 座標上に、電動機の実際の電流値レベルが小、中、大のときにおいて、Ｗ相の電流値が０〔Ａ〕のときのＵ相およびＶ相の検出電流のディジタル信号値の絶対値をそれぞれプロットした図。 座標上に、電動機の実際の電流値レベルが小、中、大のときにおいて、Ｕ相の電流値が０〔Ａ〕のときのＶ相およびＷ相の検出電流のディジタル信号値の絶対値をそれぞれプロットした図。 座標上に、電動機の実際の電流値レベルが小、中、大のときにおいて、Ｖ相の電流値が０〔Ａ〕のときのＷ相およびＵ相の検出電流のディジタル信号値の絶対値をそれぞれプロットした図。 本発明の第２の補正方法を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１ マイコン
２ 記憶装置
３ インバータ駆動部
４ トルクセンサ
５ 車速センサ
６ 回転子
７ 回転子位置検出センサ
Ｍ 電動機
Ｔ_ru1、Ｔ_ru2、Ｔ_rv1、Ｔ_rv2、Ｔ_rw1、Ｔ_rw2 インバータ回路を構成するトランジスタ
Ｒ_u、Ｒ_v、Ｒ_w 電流検出用抵抗
Ａmp 増幅器

Claims (8)

1. 三相の各相の電流を検出する電流検出器を有した三相電動機の検出電流値補正装置であって、
   前記三相電動機の動作時に、前記三相のうちのある一相の電流のゼロクロス時における他の二相に設けられた前記電流検出器の検出値の相関関係に基いて相対的補正を行う検出電流値補正手段を備えることを特徴とする検出電流値補正装置。
2. 前記検出電流値補正手段は、前記一相の電流が立ち上がる場合のゼロクロス時及び又は立下がる場合のゼロクロス時における前記他の二相に設けられた前記電流検出器の検出値の相関関係に基いて相対的補正を行うことを特徴とする、請求項１に記載の検出電流値補正装置。
3. 前記検出電流補正手段は、前記一相の電流のゼロクロス時における前記他の二相に設けられた前記電流検出器の検出値を、前記三相電動機の電流が相対的に大、中、小であるときに検出することを特徴とする、請求項１に記載の検出電流値補正装置。
4. 前記三相電動機の電流が０〔Ａ〕の場合に、前記三相の各相の前記電流検出器の検出値を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記三相のうちのある一相の電流のゼロクロス時の判定は、前記三相のうちのある一相に設けられた前記電流検出器の検出値と前記記憶手段に記憶された該一相の検出値とが一致したことにより行うことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の検出電流値補正装置。
5. 三相の各相の電流を検出する電流検出器を有した三相電動機の検出電流値補正方法であって、
   前記三相電動機の動作時に、前記三相のうちのある一相の電流のゼロクロス時における他の二相に設けられた前記電流検出器の検出値の相関関係に基いて相対的補正を行うことを特徴とする、検出電流値補正方法。
6. 三相の各相の電流を検出する電流検出器を有した三相電動機の電流値補正を行う電動パワーステアリング制御装置であって、
   前記三相電動機の動作時に、前記三相のうちのある一相の電流のゼロクロス時における他の二相に設けられた前記電流検出器の検出値の相関関係に基いて、前記他の二相の電流値の相対的補正を行う電流値補正手段を備えることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
7. 三相の各相の電流を検出する電流検出器を有した三相電動機の制御装置であって、前記三相電動機の動作時に、三相のうちのある一相を基準相とし、
   他の二相のうち、一相の電流値のゼロクロス時に、その他の一相の電流値を検出する電流値検出手段と、
   前記その他の一相の電流の検出値を前記基準相の電流の検出値と等しくなるよう補正する検出電流値補正手段と、
   を備えたことを特徴とする三相電動機の制御装置。
8. 三相の各相の電流を検出する電流検出器を有した三相電動機の検出電流値補正方法であって、
   前記三相電動機の動作時に、三相のうちのある一相を基準相とし、
   他の二相のうち一相の電流値のゼロクロス時に、その他の一相の電流値を検出し、
   前記その他の一相の電流の検出値を前記基準相の電流の検出値と等しくなるように補正する、
   検出電流値補正方法。

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