JPH04251592A - 電動車両の車輪駆動用モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動車両に関し、特に駆
動用モータの回転子位置センサなしで電動車両駆動用モ
ータを制御するモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来電動車両の車輪駆動用ホィールモー
タ（以下、単にモータということがある。）としてブラ
シレスＤＣモータを使用する場合、モータの回転子であ
る磁極の絶対位置を検出し、その磁極位置に対してどの
ような電流を流せばよいかという電流指令値と、実際に
流れている電流を比較しアナグロ的に制御している。磁
極位置検出器としてレゾルバやアブソリュートエンコー
ダが用いられている。

【０００３】図２４にレゾルバ回路を用いた電動車両の
モータ制御部の構成図を示す。図２４に示すように前記
モータ制御部は車両制御装置（図示せず）からのモータ
制御指令によりモータに供給する電流波形を制御するモ
ータ駆動電流波形制御手段２３および前記モータ制御に
必要なモータ状態情報を検出する手段２４とから構成さ
れている。ここで、モータ駆動電流波形制御手段２３は
制御回路２３０、ベースドライブ回路２３１、ブリッジ
回路２３２から構成されている。また上記検出手段２４
は電流センサ２４０、レゾルバ２４１、レゾルバ回路２
４２により構成されている。制御回路２３０はモータ制
御指令信号に応じた要求駆動電流と、電流センサ２４０
からのＵＶ相電流との偏差からＵＶＷ相のパルス幅変調
（ＰＷＭ）信号をベースドライブ回路２３１に出力する
。ここで、モータ制御指令信号はアクセル開度に応じた
トルクを発生させるための電流指令、前後進信号に応じ
た回転方向指令、ブレーキ踏込量に応じた回生指令およ
びモータを駆動させる運転指令等である。また、モータ
制御に必要な状態情報として、車両制御装置が必要とす
る情報が制御回路から出力される。例えば、磁極の回転
位置、ブリッジ回路２３２のトランジスタ温度、モータ
制御部の立上がり完了を知らせる運転許可等である。

【０００４】レゾルバ回路２４２は、レゾルバ２４１で
検出されたモータの動作状態を表すレゾルバ信号を処理
し磁極位置信号を制御回路２３０に出力する。すなわち
、レゾルバ２４１はレゾルバ回路２４２から電流を流し
て励磁され、モータ２２の磁極との間の磁気的変化を検
出して電気信号に変換してレゾルバ信号を発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電動車両の駆動用のモ
ータとして、ブラシレスＤＣモータを使用すると、位置
検出器が必要であるが、位置検出器は車輪駆動軸の軸長
を伸ばしモータを小型化することができない。また、前
記レゾルバやアブソリュートエンコーダは高価であり、
振動、温度等の環境因子に影響されやすい欠点もある。 さらに、車両用とするとモータ制御装置とモータ本体は
別々の場所に置かなくてはならず、信号線が長くなり、
ノイズに弱くなったり等の悪い影響がでてくる。電動車
両ではブリッジ回路が高電圧・高周波数で駆動しており
、大きなノイズ源である。また、信号線は断線するおそ
れもある。さらに、上記位置検出器はアナグロ制御なの
で高度な制御ができない欠点もある。

【０００６】そこで、本発明の目的は磁極位置検出器を
用いないブラシレスＤＣモータを用いる電動車両用の車
輪駆動用モータを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成で達成される。すなわち、動力用電源からの直流電
圧を多相電流として各車輪の駆動用モータに出力するブ
ラシレスＤＣモータを使用する電動車両の車輪駆動用モ
ータ制御装置において、各車輪駆動用モータに出力され
る電流に基づきモータの回転速度を求め、該回転速度に
基づいて算出される前記モータの磁極位置と実際の磁極
位置との間に偏差がある場合に生じる電圧偏差を無くす
ように磁極位置の推定を行うことで電動車両の運転指令
に応じた電圧パターンを持つ電流指令値を出力する車輪
駆動用モータ出力制御手段を備えたことを特徴とする電
動車両の車輪駆動用モータ制御装置である。

【０００８】

【作用および発明の効果】本発明によると磁極位置検出
器を用いないで磁極の回転による誘起電圧を測定するこ
とで、磁極位置の推定と車輪駆動用モータの速度調整を
行う。すなわち、始動時のモータの磁極位置を推定して
、その磁極位置推定値にあったパターンの電圧を各相に
出力する。また、モータの回転が始まると、車輪駆動用
モータ出力制御手段を用いて磁極位置の推定値に実際の
磁極があると仮定して、回転中のモータの磁極位置の変
化率（磁極の回転速度）を求め、その磁極位置の推定値
と実位置との偏差で生じる誘起電圧がゼロになるように
、磁極位置の推定値を修正する。その結果得られた磁極
の回転速度と速度指令値との偏差に相当する電流指令値
を出力してモータの制御を行う。その磁極位置は車輪駆
動用モータ出力制御手段のメモリに記憶しておくことが
できる。

【０００９】こうして本発明は電動車両のブラシレスＤ
Ｃモータを使用した駆動用のモータとして、センサレス
制御により、モータを小型化することができ、振動、温
度等の環境要因に対して耐性のあるブラシレスＤＣモー
タの利点を生かすことができる。さらに、センサレス制
御が可能であるので、車輪駆動用モータ制御装置とモー
タ本体との間には動力源のみが介在するだけなので、ノ
イズや信号線の断線あるいはセンサ自体の故障のおそれ
はない。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面と共に説明する。

【００１１】本実施例の電動車両の制御ブロック図を図
１に示す。動力用電源７からの電圧Ｖｄｃによる直流電
流は各車輪駆動用モータ制御回路１を介してＵＶＷ相電
流として出力される。モータ制御回路１は車両制御装置
（メインコンピュータ）２からのモータ制御指令により
、後述するＤＳＰ回路３を経由して出力されるＵＶＷ相
のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に基づき制御される。 なお、モータ制御回路１には図２に示すように周知のベ
ースドライブ回路５とブリッジ回路６とがあり、ベース
ドライブ回路５はＵＶＷ相ＰＷＭ信号を基にブリッジ回
路６の各トランジスタのコレクタ電流、通流時間を制御
するトランジスタ駆動信号を出力する。

【００１２】また、図２に示すようにブリッジ回路５は
ＤＣ動力電源７に直列接続された各相ごとに一対のトラ
ンジスタを設け、各相の一方のトランジスタのエミツタ
と他方のトランジスタのコレクタを接続し、この接続点
から各相の電流を取り出し、この３相電流を例えば定格
ＡＣ４０Ｖ、１２０Ａのホイール用のＤＣブラシレスモ
ータ９に供給する。各トランジスタのベースはベースド
ライブ回路６に接続され、トランジスタ駆動電流がベー
ス電流として供給され、トランジスタの導通が制御され
る。この一対のトランジスタを制御することにより、相
電流の大きさと幅を変化させることができる。図１に示
すようにイグニッションオフ時に各モータで発生するＵ
ＶＷ各相の電圧は誘起電圧測定回路１０で検出される。 この電圧に基づき誘起電圧測定回路１０はモータ９の磁
極（図示せず。）の位置を補正するため、この検出信号
をＤＳＰ回路３に出力する。

【００１３】なお、図１において電流センサ１１による
Ｕ相、Ｖ相電流と車両制御装置２からの要求駆動電流と
の偏差からＤＳＰ回路３はＵＶＷ相のＰＷＭ信号をモー
タ制御回路１に出力する。また、モータ駆動用直流電圧
ＶｄｃはＵＶＷ各相電圧の演算のためにＤＳＰ回路３に
出力される。

【００１４】図２には各車輪のモータ制御部の構成図を
示しているが、図２４に示すモータ制御部におけるモー
タ制御部との相違点は図２４に示すモータ状態情報検出
手段２４の磁極位置検出用のレゾルバ２４１、レゾルバ
回路２４２と制御回路２３０に代えて、誘起電圧測定回
路１０とＤＳＰ回路３が用いられていることである。電
源回路１３では、動力（ＤＣ）電源７から供給される直
流を安定化して定電圧のブリッジ駆動電源と各回路の動
作電流を供給する制御電源が作られる。

【００１５】次に、特に信号処理に向いた高速の演算プ
ロセッサであるＤＳＰ（ディジタルシグナル　　プロセ
ッサ）回路３を用いる位置検出器を持たないブラシレス
ＤＣモータ９のセンサレス制御の概略を述べる。

【００１６】この方法はＤＳＰ回路３内で仮定した磁極
位置が実際の磁極位置と相違する場合の位置誤差と電圧
との関係を導き、それにより位置誤差を零に収束させる
ように磁極位置の推定を繰り返すことで制御を行うもの
である。

【００１７】このとき、計算の簡単化のために図３に示
すブラシレスＤＣモータ９の解析モデルを用いる。ここ
で、永久磁石からなる磁極は永久磁石が発生する磁界と
同じ磁界を仮想的に電磁石で発生させるときに必要とな
る直流電流で励磁（一定直流励磁）される励磁巻線によ
って表現している。また、図中のｄ−ｑ軸は実際の磁極
位置に対応する直交座標軸であり、γ−δ軸は仮定した
磁極の回転軸に対する直交座標軸である（ｄ−ｑ軸は実
際の磁極位置に対応した磁極に固定した座標軸であり、
仮定した磁極位置が実際の磁極位置に一致していれば、
γ−δ軸はｄ−ｑ軸と重なって一致する。）。また、ｄ
θ／ｄｔ、ｄθｃ／ｄｔは数式（５）で与えられるよう
、それぞれｄ−ｑ軸およびγ−δ軸の回転速度を示し、
△θは両座標軸のずれ角、すなわち位置偏差を示す。こ
のモデルの３相上の電圧方程式は、相順等を図３のよう
に定めると数式（１）の形で示される。

【００１８】

【数１】 数式（１）を図３中のγ−δ軸に投影することを考える
。前述したように、γ−δ軸は、ＤＳＰ回路３の持つ位
置角の推定値θｃに対応する座標軸であり、ここでは実
際の位置角θに対し、数式（２）だけ偏差を持つものと
する。

【００１９】

【数２】 また、３相→γ−δ軸変換行列は図３の定義から数式（
３）と数式（４）に示すように与えられる。

【００２０】

【数３】

【数４】 数式（３）と数式（４）式より数式（１）は励磁電流を
ｉｆ＝Ｉｆ＝一定とすることによって、数式（５）の形
に書き改められる。なお、Ｉｆとは永久磁石と同じ磁界
を発生するのに必要な仮想の電磁石の電流である。

【００２１】

【数５】 数式（５）は、実印加電圧Ｖ３＝［Ｖｕ　　Ｖｖ　　Ｖ
ｗ］Ｔのγ−δ軸成分を示しており、各相相電圧を数式
（３）と数式（４）より座標変換して得られる値である
。実際の磁極位置θと推定値θｃとが一致していれば、
γ−δ軸はｄ−ｑ軸と等しくなり、電流ｉγ＝ｉｄ、ｉ
δ＝ｉｑとなる。ｉｑはモータトルクとなる有効電流で
あり、ｉｄはトルクにならない無効電流である。

【００２２】本センサレス制御は、数式（５）を基に次
のａ〜ｃの手順で行われる。ａ．数式（５）を電圧・電
流の検出値を与えて解くことで現時点でのモータ９の推
定回転速度ｄθ／ｄｔを求め、さらに次のｂでの補正を
施してγ−δ軸の回転速度ｄθｃ／ｄｔを得る。ｂ．ａ
で得られた内部速度（ＤＳＰ回路内で推定演算して求め
た速度）ｄθｃ／ｄｔを積分してγ−δ軸の位置角θｃ
を得る。このθｃとθとに偏差がある場合、その影響は
電圧情報に現れてくる。そこで、電圧誤差情報より推定
位置と実位置との偏差を求め、ｄθｃ／ｄｔを調整する
ことで位置誤差を零に収束させる。ｃ．ａ、ｂにより得
られたγ−δ軸の位置角θｃに基づいて、電流指令Ｉｐ
＊を３相電流に座標変換（逆変換）し、各相の電流指令
値を決定する。

【００２３】上記センサレス制御の具体的適用例を次に
説明する。図１、図２で示すブリッジ回路６に出力され
る３相電流の各相における時刻（ｎ−１）から時刻ｎま
での間のアクセルの踏み込み量に応じた電流指令値Ｉｐ
＊（ｎ−１）（図４（ａ））と磁極位置の推定値θｃに
おける実際の出力電流値を比較して、実際の出力電流と
電流指令値との偏差が設定値（ｄｉｍａｘ／２）に達し
ないときは、電圧印加により、実電流が指令値を超えて
逆方向に大きくずれないように０電圧ベクトルを選択し
、偏差が設定値を超えているときは、偏差を縮める最適
電圧出力パターンを選択する。なお、時刻ｎと時刻（ｎ
−１）との時間差は、例えば２００μｓと短いので、こ
の間の電流指令値Ｉｐ＊（ｎ−１）は一定値とする。こ
のときの制御周期Ｔｃ間での電流のサンプリングは図４
（ｂ）に示すＢ〜Ｆの６回の時刻に行う。これを発明者
らは改良型瞬時値比較電流制御法と名付けたが、その概
念図を図５に示す。

【００２４】電流指令値がＩ＊ｓｉｎωｔであるとする
と三角波形状の実電流ＩがＩ＊ｓｉｎωｔに近ずくよう
な出力電圧を選ぶ。このとき選択される電圧出力パター
ンは図６に示す通りであり、この図の出力パターンをベ
クトルで表すと図７に示すようになる。

【００２５】なお、図４（ｂ）において、時刻（ｎ−１
）からＴｄの時間の間は制御演算およびデッドタイムに
よる遅れ時間であり、また、パターン変化によるノイズ
の影響を避けるため、実際は時刻Ｂからしかサンプリン
グができない。

【００２６】また、アナグロ回路による電流制御法と同
様に、前記図５に示す電流瞬時値比較法の他に以下述べ
る三角波比較法を本実施例に適用することもできる。図
８にその概念図を示す。図８（ａ）のアナグロ回路では
電流指令Ｉｐ＊と実電流ｉとの偏差分をＰＩ制御した上
で指令電圧ｅとして三角波キャリア電圧と比較し、出力
電圧を決定する。三角波比較法を本実施例に適用すると
、指令電圧ｅと三角波キャリア電圧の計算をソフトウエ
ア的に行い、演算により図８（ｂ）に示すように指令電
圧が三角波キャリア電圧より大きい値を持つとき出力電
圧をオンする方法である。

【００２７】本実施例では電動車両の車輪駆動用モータ
のモータ駆動制御は、モータ駆動初期設定モードとモー
タ駆動が開始した後のモータ駆動制御モードに分けて制
御を行う。そして、前者は電動車両のイグニッション（
図示せず。）をオフからオンにしたときのあらかじめ得
られている最新の磁極位置θに応じた出力電圧パターン
を設定するモードであり、後者は、電動車両のイグニッ
ションがオンした後に車両制御装置２からの運転指令に
応じた電流指令値に基づいて、電圧パターンを出力しつ
つ、磁極の回転速度ｄθ／ｄｔおよび位置θを調整する
モードである。

【００２８】次に、本発明の磁極位置変動補正の考え方
を説明する。その概略は次の通りである。すなわち、電
動車両のイグニッションオフの時に、外部力により前記
車輪駆動用モータが回転させられると、該モータのコイ
ルに発生する誘起電圧を測定し、その波形から磁極位置
を推定し、車輪駆動用モータ出力制御手段のメモリに記
憶する。但し、電気角にしてπ／２以内の位置変動なら
ば、指令通りの回転にならないにしても、モータ駆動可
能なので、その際は磁極位置の修正はせず、イグニッシ
ョンオン中の制御で磁極位置を修正する。また、イグニ
ッションオフ中に位置変動する可能性がなければ、前記
磁極位置の推定をしないで、メモリ内に磁極位置の記憶
値をイグニッションオン時に用いるというものである。

【００２９】さらに、より詳細に説明すると、車両制御
装置２の電源がオフになったときの磁極位置は、例えば
ＤＳＰ回路３のメモリ中に記憶されているが、その後、
何らかの原因で外力により車輪が回転すると磁極位置の
メモリ中の記憶値と、実際の位置とは相違してしまう。 そこで、磁極の実際の最新位置を判別するために磁極位
置の外力による変動時に生ずる誘起電圧を測定する回路
を用いる。本実施例の磁極位置補正の方法は、図９に示
す外力により変動した磁極位置θおよびその回転速度ｄ
θ／ｄｔにより生ずる誘起電圧を測定して、逆に磁極位
置θを求めるものである。

【００３０】そこで、次に磁極位置θの求め方の説明を
する。車両制御装置２の電源がオフのときに、外力等に
より車輪が回転して、例えば、Ｕ相において図１０のよ
うな波形を持つ磁極位置の変動による誘起電圧が発生し
たと仮定する。例えば、車速１０ｋｍ／ｈでモータ回転
速度は約３００ｒｐｍあるので、誘起電圧は１０Ｖ程度
発生する。このときの誘起電圧の最終極値をＶ０、最終
電圧をＶＥとすると、このＶ０とＶＥは図１１に示すよ
うに同一ｓｉｎ曲線上にあるものと仮定することができ
る。すると、極値ＶＥと最終極値Ｖ０の絶対値との比か
ら磁極変動終了時の角度θＥを算出できるので、磁極の
変動終了位置△αが分かる。

【００３１】なお、図１２（ａ）においてθｓは磁極位
置変動発生時の電気角であり、ＶＳはそのときの誘起電
圧である。この磁極位置補正ではＵ、Ｖ、Ｗ相のいずれ
についても行う。また、図１２（ｂ）で示すようにＵ、
Ｖ、Ｗ相共に極値Ｖ０’が出ない場合は磁極の変動電気
角度はπ／２以下であるので、磁極の位置変動がなかっ
たものとして扱ってもモータ９の逆回転等の不具合を起
こすおそれはない。

【００３２】次に、本実施例のモータ制御の手順を図１
３〜図２２のフローチャートで説明する。

【００３３】まず、図１３にメインルーチンのフローを
説明する。電源オンで車両制御装置２（図１）からの運
転指令を読み込み、運転指令があれば、モータ駆動の初
期設定（ステップ３）およびモータ駆動制御（ステップ
４）を行い、運転指令がなければ磁極位置の変動補正を
行った後、電源をオフにする（ステップ５、６）。

【００３４】モータ駆動初期設定モードフローチャート
を図１４と図１５に示す。まず、イグニッションがオン
されると図１４のステップ１１０における時刻（ｎ−１
）から時刻ｎまでの間における電流検出のための割り込
み処理に備えて、最初のＢ時刻のタイマ設定を行い、次
いでＤＳＰ回路３中のメモリ等に記憶されている最新の
磁極の位置θｃｋを読み込む（ステップ１０２）。ここ
で、ｋは１、２・・・・、Ｍの整数であり、Ｍは全モー
タ数に等しい。従って、以下のフローはすべてのモータ
９について行う。そして、アクセルの踏み込み量に対応
した電流指令Ｉｐ＊ｋと車輪の回転方向Ｒｋのデータを
読み込み、電流指令信号Ｉｐ＊ｋ＝ｓｇｎ（Ｒｋ）Ｉｐ
＊ｋを出力する（ステップ１０４）。なお、ｓｇｎ（Ｒ
ｋ）は車輪の前進駆動時はプラス、後退駆動時はマイナ
スの値を有する。

【００３５】次に、図４のモータ駆動開始時である時刻
（ｎ−１）における（電流＝０）３相電流ｉｕｋ、ｉｖ
ｋ、ｉｗｋを検出し、その結果と前記ステップ１０２で
読み込んだ磁極位置θｃｋとを基に図６に示す電圧パタ
ーンのいずれを選択することが磁極位置θｃｋに最も適
切であるかの判断をする（ステップ１０６）。これを改
良型電流瞬時値比較ということは前記した。ステップ１
０６の結果に基づいて最適電圧パターンを出力する。そ
して、このとき電動車両のバッテリ７の出力電圧の経時
変化を考慮して、その直流電圧Ｖｄｃ（図２、図３）を
検出し、このバッテリ電圧Ｖｄｃを基準として実印加電
圧Ｖｕｋ、Ｖｖｋ、Ｖｗｋを演算する（ステップ１０９
）。この実印加電圧の演算結果は割り込みを行うＢ、Ｃ
、Ｄ、Ｅ、Ｆ時刻のγ−δ軸の２相電圧の演算（ステッ
プ１１３）に用いる。

【００３６】次いで、電流検出周期（△Ｔ）でＢ〜Ｆ時
刻が来る度に時刻ｎから時刻（ｎ＋１）までのモータ駆
動制御モードで必要なデータを取るための割り込み処理
を行いう（ステップ１１０）。すなわち、図４（ｂ）の
示すＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆ時刻毎に３相電流ｉｕｋ、ｉｖｋ、
ｉｗｋを検出し、Ｔｃ時間が経過したら（＝時刻ｎにな
ると）、次のモータ駆動制御モード（ステップ４）に移
る。Ｂ〜Ｆ時刻毎に測定した電流値は図１６〜図１７の
ステップ３０８〜３１４での演算に用いる。各割り込み
処理は３相検出電流をγ−δ軸上の２相電流ｉγｋ、ｉ
δｋに変換する演算を行い、また、ステップ１０９で算
出した実印加電圧よりγ−δ軸上の２相電圧Ｖγｋ、Ｖ
δｋを演算する。２相電圧、２相電圧を演算するときの
磁極の実位置はステップ１０２でメモリから読み込んだ
θｃｋにあるものと仮定している。

【００３７】次に図１６〜図１８に示す時刻ｎから時刻
（ｎ＋１）までのモータ駆動制御モードのフローチャー
トを示す。ここでも、まず時刻（ｎ＋１）〜（ｎ＋２）
間の電流検出のためにＢ時刻のタイマを設定し、時刻ｎ
からのモータ駆動制御に入る。車両制御装置２から車両
運転指令信号を読み込み、車両の運転指令がオフだと誘
起電圧測定回路１０を用いるステップ５の磁極位置変動
補正を行う。前記運転指令がオンだと、アクセル踏み込
み量に対応した電流指令Ｉｐ＊ｋと回転方向Ｒｋを読み
込み、電流指令Ｉｐ＊ｋ＝ｓｇｎ（Ｒｋ）・Ｉｐ＊ｋを
出力する。そして、この電流指令Ｉｐ＊ｋとステップ１
１１で検出した３相電流値をＦ時刻の電流と比較して、
電流瞬時値比較を行い、最適パターンを出力する（ステ
ップ３０７）。そして、ステップ１１２、１１３で演算
したＢ、Ｄ、Ｆ点の２相電流、電圧に基づきＤ点を基準
とし、Ｂ、Ｆ点からの変化率を求め、磁極がθｃｋ位置
にあると仮定して、Ｄ点におけるγ−δ軸上の推定速度
ｄθｋ／ｄｔを演算する。またＤ点の前記推定速度ｄθ
ｋ／ｄｔとＢ、Ｄ、Ｆ点の２相電流、２相電圧より磁極
の実位置がθｃｋに等しくない場合に生じる電圧偏差（
誘起電圧）△Ｖγｋを演算する（ステップ３０９）。次
いで、時刻ｎでの３相電流ｉｕｋ、ｉｖｋ、ｉｗｋを検
出する。 そして、この検出値を２相変換し、この値とＣ、Ｅ点の
２相電流、電圧より磁極の実位置がθｃｋにあると仮定
して、Ｅ点の推定速度ｄθｋ／ｄｔを演算する。また、
Ｅ点の前記推定速度ｄθｋ／ｄｔとＣ、Ｅ点の２相電流
、電圧より磁極の実位置がθｃｋに等しくない場合に生
じるＥ点の電圧偏差△Ｖγｋを演算する（ステップ３１
３）。こうして、Ｄ、Ｅ点におけるｄθｋ／ｄｔと△Ｖ
γｋより磁極回転速度ｄθｃｋ／ｄｔを次の数式（６）
により微調整する（ステップ３１４）。 ｄθｃｋ／ｄｔ＝ｄθｋ／ｄｔ−α×△Ｖγｋ×ｓｇｎ
｛ｄθｋ／ｄｔ｝　　（６）ただし、αは零以上の定数
であり、ｓｇｎ｛Ｘ｝はＸ＞０で１、Ｘ＜０で−１を表
す。

【００３８】次にステップ１０８と１０９と同様にバッ
テリ直流電圧Ｖｄｃと実印加電圧Ｖｕｋ、Ｖｖｋ、Ｖｗ
ｋを演算して、次の時刻ｎ〜（ｎ＋１）間の２相電流、
電圧を演算するためステップ３１９〜３２２でのデータ
とする。

【００３９】そして、ステップ３１４で求めた磁極の速
度ｄθｃｋ／ｄｔを積分して磁極位置θｃｋを推定し、
メモリにこの値を記憶させる（ステップ３１７、３１８
）。次にステップ１０６、３０６での電流瞬時値比較の
フローチャートを図１９に示す。

【００４０】まず、後述の電流差の判定基準ｄｉｍａｘ
／２の誘起電圧による影響を補正するために電流指令Ｉ
ｐ＊ｋの誘導電圧補償と同じくｄｉｍａｘ／２の抵抗降
下による影響を補正するために抵抗降下補正を行う。そ
して、磁極位置がθｃｋにあると仮定して電流指令ｉγ
ｋ＝０（γ−δ軸とｄ−ｑ軸が一致している場合は、ト
ルクに無関係の無効電流として、理想的にｉγ＝ｉｄ＝
０と考える。）、ｉδｋ＝Ｉｐ＊ｋを３相上の電流指令
ｉｕｋ＊、ｉｖｋ＊、ｉｗｋ＊に変換する演算を行う。 各相における実電流（ステップ１０５とステップ１１０
で検出した時刻（ｎ−１）〜時刻ｎの間のＦ時刻で検出
した実電流値を用いる。）と指令電流との電流差を演算
する。そして、電圧を印加することにより、実電流が指
令電流を超えて逆方向に大きくはずれることのないよう
にするために、上記電流差が最大となる相を求め、その
相の電流差がｄｉｍａｘ／２を超えないときは図６の（
０００）、もしくは（１１１）を選択して電圧を出力さ
せないで、惰性で磁極を回転させておく（ステップ４０
８）。また、ｄｉｍａｘ／２を越えると図６の電圧出力
パターンのうち、電流差を縮める方向に働く出力パター
ンを選択する（ステップ４０７）。なお、ここでｄｉｍ
ａｘ／２は電流制御周期Ｔｃ時間に電圧を印加されるこ
とによって、増加する電流量の最大値の１／２を表す。

【００４１】次にステップ５の磁極位置変動補正のフロ
ーチャートを図２０と図２１に示す。イグニッションオ
フ中に誘起電圧測定回路１０が誘起電圧を検出すると、
ＤＳＰ回路３の電源が誘起電圧測定回路によりオンにさ
れ、車両に運転指令が出力されないときは、ＤＳＰ回路
３のメモリ等に記憶されている最新の磁極位置データθ
ｃｋを読み込む。そして、一つのモータ９について、後
述する誘起電圧測定回路１０のメモリから３相の電圧デ
ータを読み込む。この場合、イグニッションオフの後に
外力等で車輪が回転していると、各相において図１０に
示すように、電圧の極大値、極小値が生じている。この
極値がある場合には、その最終の極値をステップ５０７
でのηの計算のために選択する（ステップ５０４）。そ
して、極値を持つ相が一つ以上あれば、その一つの相を
選択し、η＝最終の電圧データ（ＶＥ）／｜最終の電圧
極値（ＶＯ）｜を演算し（ステップ５０７）、図１１で
説明したように変動終了位置△αを演算する。そして、
ステップ５０６で選択した相に応じてステップ５１０〜
５１２の磁極の推定位置の演算を行う。こうして極値を
もっているすべての相について磁極の推定位置の演算を
行い、その平均値を最新の磁極位置θｃｋとして、例え
ばＤＳＰ回路３のメモリ中に記憶させておく。

【００４２】なお、図２２には誘起電圧測定回路１０の
電圧測定値のメモリとして，ＤＳＰ回路３のメモリを利
用するフローチャートを示す。いずれかの相に誘起電圧
が発生するとＤＳＰ回路３の電源がオフであれば、オン
として、各相の電源測定値をＤＳＰ回路３のメモリに書
き込む。当然のことであるが誘起電圧測定回路１０中に
メモリがあればそれを利用しても良い。

【００４３】また、図２３は３相電圧は磁極の位置の変
化が電気角にしてπ／２以上の幅であれば３相のうち１
相はその幅内の誘起電圧波形に極値が現れることを示し
ている。従って、磁極の位置変動のほとんどの場合はそ
の誘起電圧変化の範囲内に極値があることが分かる。

【００４４】前述したように、本実施例によると磁極位
置検出器を用いないで磁極の回転による誘起電圧を測定
することで、車輪駆動用モータ９の磁極位置の推定と速
度推定を行う。すなわち、始動時のモータ９の磁極位置
が分かっていれば、電動車両のイグニッションがオンに
なるとＤＳＰ回路３を用いて回転中のモータ９の磁極位
置が推定できる。また、電動車両のイグニッションオフ
の時に、外部力によりモータ９を回したときにコイルに
発生する誘起電圧を測定し、その波形から磁極位置を推
定し、ＤＳＰ回路３のメモリに記憶する。但し、電気角
にしてπ／２以内の位置変動ならば、指令通りの回転に
ならないにしても、モータ駆動可能なので、その際は位
置修正せず、イグニッションオン中の制御で磁極位置を
修正する。また、イグニッションオフ中に位置変動する
可能性がなければ、特に推定する必要はなく、メモリ内
に磁極位置を記憶しておくだけでよい。

【００４５】以上述べたことをまとめると次の通りとな
る。 ａ．電動車両のイグニッションオン時の磁極位置推定Ｄ
ＳＰ回路３のメモリ内より正しい磁極位置を読み取るこ
とで可能となる。 ｂ．電動車両のイグニッションオン中の磁極位置推定走
行中、停車中にかかわらずソフトウェア的に行うが、そ
の方法は仮定した位置が実位置と異なる場合に生じるは
ずの電圧偏差を、時々刻々の電圧・電流値から演算し、
その電圧偏差が０になる方向に推定値を変更していくこ
とで行う。 ｃ．電動車両のイグニッションオフ中の磁極位置推定イ
グニッションオフ中に磁極位置が変動する場合は次のよ
うな場合である。例えば、人間の腕力等の外力で電動車
両が移動させられたとき、坂道で駐車時、サイドブレー
キを引く前にイグニッションがオフしたため、電動車両
が動いてしまったとき、または、坂道で発進時イグニッ
ションオンする前にサイドブレーキを緩めたため電動車
両が動いてしまったとき、あるいは、走行中にイグニッ
ションオフして惰行したときである。

【００４６】このような場合、イグニッションオフ中の
磁極位置の変動を誘起電圧から推定し、磁極位置のデー
タを補正をする。ただし、本発明は上記実施例に限定さ
れず、磁極位置のセンサレス制御の方法として、次の二
通りの方法がある。

【００４７】（Ａ）車両始動時の磁極位置を推定する方
法 例えば、■イグニッションオフ時になんらかの原因で、
磁極位置がＤＳＰ回路３の最新の記憶位置とは異なって
いても、始動時に一輪のみ磁極位置の不明のまま微小時
間、微小距離駆動を開始させ、残りの車輪の誘起電圧を
測定して、磁極位置データの補正をする方法、■始動時
に誘起電圧波形から磁極位置を推定して、誘起電圧測定
回路１０を用いた磁極位置の補正をせずにセンサレス制
御を行う方法、■クラッチにより車輪とモータ９の接続
を切り、モータ９を空転させて磁極位置をＤＳＰ回路３
を用いて推定する方法、■磁極位置センサを用いて始動
時のみ磁極の位置を推定する方法等が適用できる。

【００４８】（Ｂ）車両始動時の磁極位置を推定しない
方法 例えば■電動車両の停車中にモータ９をメカニカルにロ
ックし、位置の変動を無くす方法等が適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の制御ブロック図である。

【図２】本発明の実施例のモータ制御部の構成図である
。

【図３】前記実施例のブラシレスＤＣモータの解析モデ
ルを示す図である。

【図４】前記実施例の電流検出のサンプリングの定義を
示す図である。

【図５】前記実施例の改良型瞬時値比較電流制御法の概
念図である。

【図６】 前記実施例の電圧出力パターンを示す図である。

【図７】図６で示す電圧出力パターンの電圧ベクトル図
である。

【図８】前記実施例の三角波を用いる改良型瞬時値比較
電流制御法の概念図である。

【図９】前記実施例の磁極の位置と速度を示す概念図で
ある。

【図１０】前記実施例の誘起電圧波形の例である。

【図１１】前記実施例の誘起電圧による磁極位置補正の
原理図である。

【図１２】図１１の詳細図である。

【図１３】前記実施例のモータ制御のメインフローチャ
ートである。

【図１４】前記実施例のモータ駆動初期設定のサブルー
チンのフローチャートである。

【図１５】前記実施例のモータ駆動初期設定のサブルー
チンのフローチャートである。

【図１６】前記実施例のモータ駆動制御のサブルーチン
のフローチャートである。

【図１７】前記実施例のモータ駆動制御のサブルーチン
のフローチャートである。

【図１８】前記実施例のモータ駆動制御のサブルーチン
のフローチャートである。

【図１９】前記実施例の電流瞬時値比較のサブルーチン
のフローチャートである。

【図２０】前記実施例の磁極位置変動補正のサブルーチ
ンのフローチャートである。

【図２１】前記実施例の磁極位置変動補正のサブルーチ
ンのフローチャートである。

【図２２】前記実施例の誘起電圧測定回路のフローチャ
ートである。

【図２３】前記実施例の各相の誘起電圧を示す図である
。

【図２４】従来例のモータ制御部の構成図である。

【符号の説明】

１　　　　モータ制御回路 ２　　　　車両制御装置 ３　　　　ＤＳＰ回路 ５　　　　ベースドライブ回路 ６　　　　ブリッジ回路 ７　　　　動力電源 ９　　　　ブラシレスＤＣモータ １０　　誘起電圧測定回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　動力用電源からの直流電圧を多相電流
   として各車輪の駆動用モータに出力するブラシレスＤＣ
   モータを使用する電動車両の車輪駆動用モータ制御装置
   において、各車輪駆動用モータに出力される電流に基づ
   きモータの回転速度を求め、該回転速度に基づいて算出
   される前記モータの磁極位置と実際の磁極位置との間に
   偏差がある場合に生じる電圧偏差を無くすように磁極位
   置の推定を行うことで電動車両の運転指令に応じた電圧
   パターンを持つ電流指令値を出力する車輪駆動用モータ
   出力制御手段を備えたことを特徴とする電動車両の車輪
   駆動用モータ制御装置。