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【発明の名称】 電気自動車用制御装置
【発明者】 【氏名】吉原 重之

【氏名】八幡 光一

【氏名】片山 博

【氏名】片田 寛
【要約】 【課題】角度センサの取り付け位置の調整作業が不要な電気自動車用制御装置を提供することにある。

【解決手段】モータ制御装置４０は、インバータ３０を制御して、モータ１０を制御する。記憶回路４２には、レゾルバ５０によって検出されたモータの角度に基づいて求められた角度補正値が記憶されており、角度補正回路４４は、記憶回路４２に記憶された角度補正値を用いて、レゾルバ５０によって検出されたモータの角度を補正する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】同期モータと、このモータの角度を検出する角度センサと、上記同期モータに電流を通電するインバータと、このインバータを制御するモータ制御手段とを有する電気自動車用制御装置において、上記角度センサによって検出されたモータの角度に基づいて求められた角度補正値を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された角度補正値を用いて、上記角度センサによって検出されたモータの角度を補正する角度補正手段とを備えたことを特徴とする電気自動車用制御装置。
【請求項２】請求項１記載の電気自動車用制御装置において、上記制御手段は、モータの角度位置の調整の指令に基づき、上記インバータを用いて、上記モータに直流通電し、上記記憶手段には、このモータへの直流通電時に上記角度センサによって検出されたモータの角度に基づいて求められた角度補正値を記憶するようにしたことを特徴とする電気自動車用制御装置。
【請求項３】請求項２記載の電気自動車用制御装置において、上記制御手段は、上記同期モータの３相の内の２相にのみ直流通電することを特徴とする電気自動車用制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車用制御装置に係り、特に、電気自動車用モータ駆動用制御回路に用いるに好適な電気自動車用制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気自動車の走行用モータの制御装置においては、位相角制御が用いられており、モータの回転数を制御するには、走行用モータに供給する電流のベクトルを走行用モータの回転に応じて正確に回転させる必要がある。そのため、電気自動車においては、電気自動車の走行用モータのロータ位置（角度）を正確に検出する必要がある。回転体の位置を正確に検出するには、回転体の位置（角度）を検出する手段としてレゾルバが用いられる。
【０００３】しかしながら、角度検出装置としてレゾルバ利用の装置を用いたとしても、レゾルバの出力から回転体の角度を求める角度センサが正確に取付けられていないと、正確なモータ制御が困難である。そこで、例えば、特開平２−３１１１４１号公報に記載されているように、磁極位置検出器なる角度センサの取付装置の構造を改良するものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平２−３１１１４１号公報に記載されている方法でも、磁極位置調整が必要なため、調整作業が煩雑になるという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、角度センサの取り付け位置の調整作業が不要な電気自動車用制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成するために、本発明は、同期モータと、このモータの角度を検出する角度センサと、上記同期モータに電流を通電するインバータと、このインバータを制御するモータ制御手段とを有する電気自動車用制御装置において、上記角度センサによって検出されたモータの角度に基づいて求められた角度補正値を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された角度補正値を用いて、上記角度センサによって検出されたモータの角度を補正する角度補正手段とを備えるようにしたものである。かかる構成により、記憶回路に記憶された角度補正値を用いて、電気的に角度センサの出力を補正するようにしているため、角度センサの取り付け位置調整を不要とし得るものとなる。
【０００７】（２）上記（１）において、好ましくは、上記制御手段は、モータの角度位置の調整の指令に基づき、上記インバータを用いて、上記モータに直流通電し、上記記憶手段には、このモータへの直流通電時に上記角度センサによって検出されたモータの角度に基づいて求められた角度補正値を記憶するようにしたものである。
【０００８】（３）上記（２）において、好ましくは、上記制御手段は、上記同期モータの３相の内の２相にのみ直流通電するようにしたものである。かかる構成により、モータは所定の角度に正確に位置付けられるため、角度補正の精度を向上し得るものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態による電気自動車用制御装置の構成について説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態による電気自動車用制御装置の全体構成について説明する。
【００１０】車両走行用のモータ１０は、本例においては、例えば、三相交流ＰＭモータ，すなわち、永久磁石によって励磁される三相交流同期モータを使用している。駆動電力源であるバッテリ２０の放電出力は、インバータ３０により三相交流に変換された上で、モータ１０に供給される。インバータ３０は、直流を三相交流電流に変換するための６個のスイッチング素子Ｑ１，…，Ｑ６を備えている。
【００１１】モータ制御装置（Ｃ／Ｕ）４０は、インバータ３０による電力変換動作を制御する。Ｃ／Ｕ４０には、モータ１０に付設されている角度センサであるレゾルバ５０によって検出されたモータ１０の位相角信号が入力する。また、Ｃ／Ｕ４０には、モータ１０の出力するトルクの指令値であるトルク指令信号が入力する。トルク指令信号は、車両操縦者によるアクセルペダルの踏み込み量を示すアクセル信号等に基づいて、図示しない自動車走行制御装置によって求められる。
【００１２】Ｃ／Ｕ４０の制御回路４８は、入力した位相角信号とトルク指令に基づいて、モータ１０に対する電流指令を生成して、インバータ３０に出力する。制御回路４８は、生成した電流指令及びインバータ３０からフィードバックされるモータ１０の電流の検出値に基づき、インバータ３０を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチングするためのスイッチング信号，例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、インバータ３０に供給する。
【００１３】Ｃ／Ｕ４０は、角度センサ回路４２と、記憶回路４４と、角度補正回路４６と、制御回路４８とを備えている。ここで、図２を用いて、本実施形態による電気自動車用制御装置に用いる角度センサ回路４２とレゾルバ５０の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による電気自動車用制御装置に用いる角度センサ回路とレゾルバの構成の説明図である。
【００１４】レゾルバ５０は、モータ５２の出力軸と同期して回転する回転部５２と、励磁コイル５４と、検出コイル５６，５８とを備えている。角度センサ回路４２は、例えば、Ｒ／Ｄ（レゾルバ／デジタル）変換器であり、レゾルバ５０の励磁コイル５４に励磁電流を供給する。回転部５２がモータ１０の回転に伴って回転すると、その回転数に応じたｓｉｎ信号が検出コイル５６によって検出され、ｃｏｓ信号が検出コイル５８によって検出される。角度センサ回路４２は、検出されたｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号に基づいて、角度出力値θを出力する。
【００１５】ここで、レゾルバ５０の回転部５２は、モータ１０の出力軸に取り付けられるが、回転部５２が正確に取付けられていないと、正確なモータ１０の磁極位置を検出できないため、従来は、レゾルバ５０の調整作業が必要であった。レゾルバ５０の取り付け位置の誤差は、ほぼ±１０度程度存在する。それに対して、本実施形態では、記憶回路４４と角度補正回路４６を設けることにより、調整作業を不要にしているものである。
【００１６】Ｃ／Ｕ４０の制御回路４８には、レゾルバ５０の調整を行なうための調整スイッチからの信号が入力する。制御回路４８は、調整スイッチからの調整信号が入力すると、インバータ３０の中の所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に通電して、モータ１０に直流通電する。
【００１７】ここで、図３を用いて、本実施形態による電気自動車用制御装置におけるモータ１０の直通通電の原理について説明する。図３は、モータに通電する３相電流とモータの角度との関係の説明図である。横軸はモータ角度（位相角）を表し、縦軸は電流を表している。
【００１８】モータ１０に通電される３相電流Ｕ，Ｖ，Ｗは、互いに、位相が１２０度ずれた交流信号である。例えば、Ｕ相電流が０で、Ｖ相に＋Ｉの電流が流れ、Ｗ相に−Ｉの電流を流れたとき、モータ角度（位相角）は、０度である。そして、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各電流が図示するような交流電流として変化することにより、モータ角度も連続的に変化する。換言すると、Ｕ相電流が０で、Ｖ相に＋Ｉの直流電流を流し、Ｗ相に−Ｉの直流電流を流すと、そのときのモータ角度（位相角）は、０度となる。
【００１９】そこで、図１に示した構成において、調整スイッチがオンになると、制御回路４８は、インバータ回路３０のスイッチング素子Ｑ４とスイッチング素子Ｑ５のみをＰＷＭ駆動して電流制御を行なう直流通電を行なうと、Ｕ相は通電されず、Ｖ相とＷ相にのみ通電され、しかも、Ｖ相とＷ相は直列に接続されるため、それぞれを流れる電流Ｉは、絶対値が等しく、正負が反対の電流とすることができ、モータは電気角度０度に正確に位置する。ここで、レゾルバ５０を位置調整すること無く取付けた場合は、レゾルバ５０の出力値は０度を出力しないことになる。そこで、制御回路４８は、調整スイッチがオンとなったときの角度センサ回路４２が出力する角度信号θを取り込み、そのときの本来の角度（この例では、０度）との差（θ−０）を、角度補正値θ０として、記憶回路４４に出力して、記憶する。そして、調整スイッチがオフになると、制御回路４８は、モータ１０の直流通電を停止する。
【００２０】その後、アクセルを踏むなどして、インバータ３０を動作させる場合は、制御回路４８は、通常の交流電流をモータ１０に通電する。このとき、角度センサ回路４２が出力する角度値θは、角度補正回路４６に入力する。角度補正回路４６は、記憶回路４４に記憶されている角度補正値θ０と、角度センサ回路４２が出力する角度値θとに基づいて、θ１＝θ―θ０の演算をおこない、補正された角度値θ１を、制御回路４８に出力する。制御回路４８は、この補正された角度値θ１に基づいて、モータ制御を行なうことにより、レゾルバ５０の位置調整を行うことなく、正確なモータ駆動が実現できる。
【００２１】なお、上述の説明では、Ｕ相電流が０で、Ｖ相に＋Ｉの直流電流を流し、Ｗ相に−Ｉの直流電流を流すことにより、モータ角度（位相角）を０度としているが、他の角度でも補正を行うことができる。例えば、図３に示す例において、モータ角度６０度，１２０度，１８０度，２４０度，３００度を得ることができる。モータ角度を６０度とするためには、Ｕ相電流が＋Ｉの直流電流で、Ｖ相に−Ｉの直流電流で、Ｗ相電流を０にすればよいものである。そのためには、制御回路４８は、インバータ回路３０のスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ４のみをＰＷＭ駆動して電流制御を行なう直流通電を行なうと、モータは電気角度６０度に位置する。
【００２２】同様にして、モータ角度を１２０度とするためには、制御回路４８は、インバータ回路３０のスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ６のみをＰＷＭ駆動して電流制御を行なう直流通電を行なうと、モータは電気角度１２０度に位置する。また、モータ角度を１８０度とするためには、制御回路４８は、インバータ回路３０のスイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ６のみをＰＷＭ駆動して電流制御を行なう直流通電を行なうと、モータは電気角度１８０度に位置する。モータ角度を２４０度とするためには、制御回路４８は、インバータ回路３０のスイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ３のみをＰＷＭ駆動して電流制御を行なう直流通電を行なうと、モータは電気角度２４０度に位置する。モータ角度を３００度とするためには、制御回路４８は、インバータ回路３０のスイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ５のみをＰＷＭ駆動して電流制御を行なう直流通電を行なうと、モータは電気角度３００度に位置する。また、モータ角度が０度のとき、制御回路４８は、θ１＝θ−０の演算を行うものとしたが、このときは、θ１＝θであるため、調整スイッチがオンになったとき、角度センサ回路４２の出力θを、角度補正値θ１として、そのまま記憶回路４４に記憶するようにしてもよいものである。
【００２３】なお、本実施形態による電気自動車用制御装置としては、モータのみを制御する場合だけでなく、モータとエンジンの併用するハイブリッド自動車におけるモータの制御にも用いることができるものである。
【００２４】以上の説明したように、位置調整時には、モータを直流通電し、そのときの角度センサ回路の出力される角度信号に基づいて求められた角度補正値を記憶し、通常のモータ制御時には、角度センサ回路の出力を角度補正値に基づいて補正することにより、機械的な位置調整作業を行うことなく、電気的に位置調整を行える。また、３相の内の２相にのみ直流通電することにより、モータは所定の角度に正確に位置付けられるため、角度補正の精度を向上し得るものとなる。さらに、モータ制御装置に簡単な記憶回路を追加するだけで構成できるため、部品点数が少なく信頼性が高くできる。また、角度センサの調整のために、従来必要とされたモータ駆動装置が不要になる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、電気自動車用制御装置において、角度センサの取り付け位置の調整作業を不要とすることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】０００２３２９９９
【氏名又は名称】株式会社日立カーエンジニアリング
【出願日】 平成１１年６月１６日（１９９９．６．１６）
【代理人】 【識別番号】１０００７７８１６
【弁理士】
【氏名又は名称】春日 讓
【公開番号】 特開２００１−８３０７（Ｐ２００１−８３０７Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【出願番号】 特願平１１−１６９９５３