JP7391561B2

JP7391561B2 - モータ駆動装置及びモータ駆動方法

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Publication number: JP7391561B2
Application number: JP2019140460A
Authority: JP
Inventors: 伸夫平山; 拓佐々木
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2023-12-05
Anticipated expiration: 2039-07-31
Also published as: JP2021027593A

Description

この発明は、モータに駆動電流を供給することで前記モータを駆動するモータ駆動装置及びモータ駆動方法に関する。

例えば、産業用ロボット内のモータを駆動するモータ駆動装置においては、駆動軸毎に設けられたモータの速度、トルク又は位置を指令して前記産業用ロボットを制御する（特許文献１の［０００２］）。

このようなモータ駆動装置では、電力変換部（例えば、インバータ）からモータに供給される駆動電流を電流センサにより精度よく検出することが重要である。電流センサにより検出されたモータの駆動電流（検出電流）は、フィードバックされてモータ電流制御に用いられる。

電流センサとして、例えば、環状の磁性体のコアを貫通させた導体に流れる駆動電流により発生する磁束を前記コアで集め、該コアに設けられたギャップ部分に配置されたホール素子等の磁気センサによって磁束を電圧に変換し測定する磁気センサ方式の電流センサがある。

実際上、磁気センサ方式の電流センサでは、ホール素子等の磁気センサにより変換された小さな電圧を増幅器により、処理に適した電圧まで増幅して使用に供する。

特開２０１９－９７２６４号公報

前記電流センサに用いられる磁性体としてのコアは、ヒステリシス特性を有する。このため、モータへ駆動電流を流してコアが磁化された状態から前記駆動電流を遮断してもコアの磁化が消えない。この残留磁気の影響及び前記増幅器のオフセット等の影響により、磁気センサ方式の電流センサでは、実際には駆動電流が流れていないときにも電圧が発生し、電流センサによる検出結果としていくらかの電流（オフセット電流）が流れているように見えてしまう。

すなわち、磁気ヒステリシス等の影響で検出電流にオフセット電流（誤差）が現れてしまい、電流の検出精度を悪化させてしまう。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであって、モータへ供給される駆動電流の検出精度を向上させ、正確な駆動電流によりモータを駆動制御することの可能なモータ駆動装置及びモータ駆動方法を提供することを目的とする。

この発明の一態様に係るモータ駆動装置は、モータへの駆動電流が指令電流になるようにフィードバック制御する電流制御部と、磁性体のコアと磁気センサを有して前記駆動電流を検出する電流センサと、前記電流センサの出力に基づき、前記コアのヒステリシス特性上で前記駆動電流を連続的に推定し、推定駆動電流を出力する駆動電流推定部を備える。

この発明の他の態様は、モータへの駆動電流が指令電流となるようにフィードバック信号を生成して前記モータを駆動するモータ駆動方法であって、磁性体のコアと磁気センサを有する電流センサにより前記駆動電流を検出する検出電流取得ステップと、前記電流センサの出力に基づき、前記コアのヒステリシス特性上で前記駆動電流を連続的に推定し、推定駆動電流を出力する駆動電流推定ステップを備える。

この発明によれば、モータへの駆動電流を、磁性体のコアと磁気センサを有する電流センサにより検出した出力に基づき、前記コアのヒステリシス特性上で、モータへの駆動電流を連続的に推定するようにしたので、前記駆動電流の検出精度が向上し、正確な駆動電流でモータを駆動制御することができる。

図１は、実施形態に係るモータ駆動装置を備えるモータ駆動システムの構成例を示す回路ブロック図である。図２は、前記モータ駆動装置を構成する電流センサ説明用の回路ブロック図である。図３は、ヒステリシス特性記憶部に予め記憶されている、コアのヒステリシス特性図である。図４は、実施形態に係るモータ駆動装置及びモータ駆動方法の動作説明に供されるフローチャートである。図５は、図４中、フィードバック制御のサブルーチンを示すフローチャートである。図６は、変形例に係るモータ駆動装置を備えるモータ駆動システムの構成を示す回路ブロック図である。図７は、変形例に係るモータ駆動装置及びモータ駆動方法の動作説明に供されるフローチャートである。

この発明に係るモータ駆動装置及びモータ駆動方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

［構成及び基本的な動作］
図１は、実施形態に係るモータ駆動方法を実施すると共に、実施形態に係るモータ駆動装置１０を備えるモータ駆動システム１２の構成例を示す回路ブロック図である。

このモータ駆動システム１２は、基本的には、ＡＣサーボモータ等のモータ１４を駆動するモータ駆動装置１０と、このモータ駆動装置１０に電力を供給する電源部１６と、モータ駆動装置１０を指揮・命令する指令部２０とから構成される。

指令部２０は、電源部１６をＯＮ・ＯＦＦして、電源部１６からモータ駆動装置１０への電力の供給・遮断を切り替えると共に、モータ駆動装置１０に指令電流（デジタル信号）Ｉｃｏｍを供給する。

モータ駆動装置１０は、電力変換部としてのインバータ部２２と、一端がインバータ部２２に接続され他端がモータ１４に接続される導体２４と、導体２４に流れる駆動電流（アナログ電流）Ｉｄを検出し、検出電圧（アナログ電圧）Ｖｔとして出力する電流センサ２６と、電圧・電流変換部２７と、初期オフセット電流記憶部３０を有する。

電流センサ２６による検出電圧Ｖｔは、電圧・電流変換部２７により検出電流（デジタル信号）Ｉｔに変換される。電圧・電流変換部２７は、電流センサ２６が消磁されたとき、該消磁されたときの検出電流Ｉｔを初期オフセット電流Ｉｏｆｆとして初期オフセット電流記憶部３０に記憶する。

インバータ部２２は、電源部１６から供給される電力の直流電圧（アナログ電圧）を交流の駆動電流（アナログ電流）Ｉｄに変換し、導体２４を通じてモータ１４に供給する。

モータ駆動装置１０は、さらに、ヒステリシス特性記憶部２８ｍを有する駆動電流推定部２８を備える。

駆動電流推定部２８は、ヒステリシス特性記憶部２８ｍに記憶されているヒステリシス特性１５０を参照して、導体２４に流れている駆動電流Ｉｄを前記検出電流Ｉｔから「連続的に」推定し、推定駆動電流Ｉｄ＊（デジタル信号）として出力する。なお、「連続的に」とは、モータ駆動装置１０を構成する複数のＣＰＵが同期してフィードバック制御を繰り返し実行する際の例えばｍｓ（ミリ秒）オーダーの所定周期毎にという意味である。

モータ駆動装置１０は、さらに、オフセット電流補正部３２と電流制御部３４を備える。

オフセット電流補正部３２は、駆動電流推定部２８から入力される推定駆動電流Ｉｄ＊を初期オフセット電流記憶部３０から読み出した初期オフセット電流Ｉｏｆｆにより補正してフィードバック信号（デジタル信号）Ｉｆを生成し電流制御部３４に出力する。

電流制御部３４は、フィードバック信号Ｉｆと指令部２０から供給されている指令電流Ｉｃｏｍとに基づき、インバータ部２２からモータ１４に供給される駆動電流Ｉｄが指令電流Ｉｃｏｍとなるような駆動信号（ＰＷＭ信号等のスイッチング信号）をインバータ部２２のスイッチング素子のドライブ回路に供給してフィードバック制御を行う。フィードバック制御中、電流制御部３４は、指令電流Ｉｃｏｍに応じて電源部１６からインバータ部２２に印加される直流電圧を必要に応じて設定（可変）する。

インバータ部２２は、前記スイッチング素子が、例えばＨブリッジ型に接続された３相のフルブリッジ回路と、該フルブリッジ回路の各スイッチング素子のゲート電圧信号あるいはベース駆動信号を生成するための前記ドライブ回路とから構成される。なお、スイッチング素子としては、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、トランジスタの他、サイリスタ等を利用することができる。

［電流センサ２６の説明］
図２は、電流センサ２６の模式的な詳細構成を示すと共に動作を説明するための回路ブロック図である。

電流センサ２６は、磁性体からなる環状のコア（磁気コア）４０、コア４０のギャップに挿入配置されたホール素子等の磁気センサ４２、及び入力側が磁気センサ４２に接続され、出力側が電圧・電流変換部２７に接続されるオペアンプ４４とから構成される。

コア４０は、導体２４に流れる駆動電流Ｉｄに応じて発生した磁束をコア４０内の一方向に及びこの一方向と逆方向に交互に環流させる。この場合、磁束の大きさ（磁束密度）Ｂは、磁界の大きさＨに比例する駆動電流Ｉｄの大きさに応じて、コア４０の材料及び形状で決定されるＨＢ（磁界の強さ、磁束密度）軸上のヒステリシス特性（非線形である磁気ヒステリシス特性）５０に基づき決定される。

そして、コア４０を環流している磁束が、ホール素子等の磁気センサ４２を通過することで、磁気センサ４２の出力側に特性（線形の特性）５２で示す磁束の大きさ（磁束密度）Ｂに比例する微小のホール電圧Ｖｈが現れ、オペアンプ４４に供給される。

オペアンプ４４は、特性（線形の特性）５４、５４´に応じてホール電圧Ｖｈを増幅した検出電圧Ｖｔを出力として電圧・電流変換部２７に供給する。オペアンプ４４の特性５４は、誤差電圧であるオフセット電圧Ｖｏｆｆを持つ線形の特性を示し、特性５４´は、オフセット電圧Ｖｏｆｆがゼロ値のときの特性を示す。

実際上、図２に示すオペアンプ４４（電流センサ２６）の出力端子に現れる特性５４で示しているオフセット電圧Ｖｏｆｆには、オペアンプ４４自身のオフセット電圧の他に、特性５２で示すホール電圧Ｖｈに含まれるオフセット等、コア４０の磁気ヒステリシス特性に基づくオフセット以外の電流センサ２６が発生する全てのオフセットが含まれる。

電圧・電流変換部２７は、Ａ／Ｄ変換器と、線形の電圧・電流変換特性５６を備える。Ａ／Ｄ変換器は、アナログ信号の検出電圧Ｖｔをデジタル信号の検出電圧Ｖｔに変換する。電圧・電流変換部２７は、デジタル信号の検出電圧Ｖｔを電圧・電流変換特性５６に基づきホール電圧Ｖｈに比例した検出電流（デジタル信号）Ｉｔに変換する。

図２のコア４０のヒステリシス特性５０に示すように、コア４０に環流する磁束の密度Ｂ（駆動電流Ｉｄとコア４０のヒステリシス特性５０で定まる物理量）から、該磁束密度Ｂに比例して発生する磁気センサ４２の出力電圧であるホール電圧Ｖｈを経由してオペアンプ４４の出力電圧である検出電圧Ｖｔまでの信号伝達特性は既知の線形特性になる。よって、電圧・電流変換部２７に設定される電圧・電流変換特性５６は、検出電流Ｉｔからホール電圧Ｖｈまで逆に戻る既知の線形の特性になる。

したがって、変数値としての検出電流Ｉｔは、駆動電流Ｉｄを、コア４０の非線形の関数である磁気ヒステリシス特性５０を通じて変換した関数値に比例することが分かる。

［駆動電流推定部２８の説明］
駆動電流推定部２８は、コア４０を貫通する導体２４を流れる駆動電流Ｉｄの変化に応じて時々刻々と連続的に変化している検出電流Ｉｔから次に説明するヒステリシス特性１５０を用いて駆動電流Ｉｄの値を連続的に（リアルタイムに）推定し、推定駆動電流Ｉｄ＊として出力する。

図３は、駆動電流推定部２８のヒステリシス特性記憶部２８ｍに予め記憶されているコア４０のヒステリシス特性１５０を示す。

該ヒステリシス特性１５０の横軸は、ホール電圧Ｖｈ（磁束密度Ｂ）に比例する検出電流Ｉｔである。縦軸は、コア４０内部を通じる磁束による磁界の大きさＨに比例する（換言すれば、コア４０を貫通して流れる駆動電流Ｉｄに比例する）推定駆動電流Ｉｄ＊である。

ヒステリシス特性１５０は、図２に示したコア４０のヒステリシス特性５０の逆関数の特性であり、図２に示したヒステリシス特性５０から直線Ｂ＝Ｈの線対称の特性として求められる。逆関数の特性であるという意味からヒステリシス特性１５０は、ヒステリシス特性５０の逆ヒステリシス特性といってもよい。

この場合、ヒステリシス特性１５０は、飽和磁気（飽和磁束密度）Ｂｓと残留磁気Ｂｒと保持力Ｈｃ（図２のヒステリシス特性５０も参照）とを含んで規定されるループ（ヒステリシスループ又はメジャーループという。）ＪＬと、ヒステリシスループ（メジャーループ）ＪＬ内に囲繞される２以上の多数のループ（飽和磁束密度Ｂｓが無いマイナーループ）ＮＬと、から構成される。ヒステリシス特性１５０は、コア４０に対してＢＨ曲線を測定する要領で予め測定し、予めヒステリシス特性記憶部２８ｍに記憶しておく。

駆動電流推定部２８は、ヒステリシス特性１５０を参照して、電流センサ２６の検出電流Ｉｔから連続的（リアルタイム）に推定駆動電流Ｉｄ＊を生成して出力する。

［初期オフセット電流記憶部３０の説明］
初期オフセット電流Ｉｏｆｆは、電流制御部３４でモータ１４へ供給される駆動電流Ｉｄを、交流の大きな電流値から徐々にゼロ値まで減少（減衰振動）させてコア４０を消磁させたときの検出電流Ｉｔである。

すなわち、初期オフセット電流Ｉｏｆｆは、コア４０の消磁時（消磁直後）の検出電流Ｉｔ（指令電流Ｉｃｏｍがゼロ値となったときの駆動電流Ｉｄの検出電流Ｉｔ）の値であり、初期オフセット電流記憶部３０に記憶（更新記憶、上書き記憶）される。初期オフセット電流Ｉｏｆｆは、コア４０の磁気ヒステリシスによるオフセット誤差を消磁により除去して残った電流センサ２６の誤差分に相当する。

［動作］
基本的には以上のように構成される実施形態に係るモータ駆動装置１０を備えるモータ駆動システム１２の動作について、図４、図５のフローチャートを参照して以下に説明する。なお、フローチャートに係るプログラムの実行主体は、指令部２０のＣＰＵ又はモータ駆動装置１０を構成する電流制御部３４のＣＰＵ等である。

ステップＳ１にて、指令部２０は、モータ駆動装置１０に対する駆動制御指令がＯＦＦ状態からＯＮ状態に遷移したか否かを検出する。

遷移したことを検出する（ステップＳ１：ＹＥＳ）と、ステップＳ２にて、指令部２０は、電源部１６からモータ駆動装置１０に対して電力の供給を開始させる。

次いで、ステップＳ３にて、次のステップＳ４で説明するフィードバック制御の開始前の始動時に、初期オフセット電流Ｉｏｆｆを取得し、初期オフセット電流記憶部３０に記憶する。

この場合、電流制御部３４は、インバータ部２２を通じて、指令電流Ｉｃｏｍに対応する減衰振動電流（初期値は大きな値、終了値はゼロ値を採る交流電流）の駆動電流Ｉｄがコア４０を貫通する導体２４中を流れるように制御する。

そして、電圧・電流変換部２７は、駆動電流Ｉｄが減衰振動してＩｄ＝０値となった時点（コア４０が消磁された時点）の検出電流Ｉｔを初期オフセット電流Ｉｏｆｆとして取得し、取得した初期オフセット電流Ｉｏｆｆを初期オフセット電流記憶部３０に記憶する。この初期オフセット電流Ｉｏｆｆは、オペアンプ４４を含む電流センサ２６のオフセット電圧Ｖｏｆｆを相殺するための補償電流である。

［電流フィードバック制御の説明］
次いで、ステップＳ４にて、指令部２０は、予め自身の記憶部あるいは他の連携装置（不図示）の記憶部に記憶されているモータ１４の速度指令、トルク指令及び／又は位置指令に応じたプロファイルを担持した指令電流Ｉｃｏｍを読み出して電流制御部３４に供給する（図５の指令電流供給ステップＳ４ａ）。

図５は、ステップＳ４のフィードバック制御を詳細に説明するサブルーチンである。この場合、電流制御部３４は、前記した所定周期毎に、指令電流Ｉｃｏｍに応じたモータ１４への駆動電流Ｉｄをインバータ部２２から導体２４を通じてモータ１４に供給する（指令電流Ｉｃｏｍに基づく駆動電流Ｉｄの供給ステップＳ４ａ）。次いで、電圧・電流変換部２７は、電流センサ２６が駆動電流Ｉｄから連続的に検出している出力である検出電圧Ｖｔを検出電流Ｉｔに変換して駆動電流推定部２８に出力する（検出電流取得ステップＳ４ｂ）。

次に、駆動電流推定部２８は、入力されている検出電流Ｉｔから、図３に示すコア４０のヒステリシス特性１５０上で駆動電流Ｉｄを連続的に推定し、推定駆動電流Ｉｄ＊としてオフセット電流補正部３２に出力する（駆動電流推定ステップＳ４ｃ）。

この場合、オフセット電流補正部３２は、入力された推定駆動電流Ｉｄ＊から初期オフセット電流記憶部３０から読み出した初期オフセット電流Ｉｏｆｆ（図３の横軸上の値）を差し引いた（相殺した）次の（１）式に示すフィードバック電流としてのフィードバック信号Ｉｆを連続的に生成して電流制御部３４に供給する（オフセット補正ステップＳ４ｄ）。
Ｉｆ＝Ｉｄ＊－Ｉｏｆｆ …（１）

最後に、電流制御部３４は、指令電流Ｉｃｏｍとフィードバック信号（フィードバック電流）Ｉｆとの偏差（Ｉｃｏｍ－Ｉｆ）がゼロ値となるようにインバータ部２２及び／又は電源部１６を連続的に制御する（フィードバック制御ステップＳ４ｅ）。

以上のようにしてステップＳ４（Ｓ４ａ～Ｓ４ｅ）のフィードバック制御が、ステップＳ５にて指令電流Ｉｃｏｍによる制御が終了する（ステップＳ５：ＹＥＳ）まで継続実行される。

制御終了時に、指令部２０は待機状態に入り、ステップＳ６にて、モータ駆動装置１０に対する駆動制御指令のＯＮ状態からＯＦＦ状態への遷移を検出した（ステップＳ６：ＹＥＳ）とき、ステップＳ７にて、指令部２０は、電源部１６からモータ駆動装置１０への電力の供給を遮断し、処理を終了する。

［変形例］
上記実施形態は、以下のような変形も可能である。

なお、以下に参照する図面において、上記図１、図４に示したものと対応する部分には同一の符号を付け、重複した説明を省略する。

図６は、変形例に係るモータ駆動方法を実施する変形例に係るモータ駆動装置１０Ａを備えるモータ駆動システム１２Ａの構成を示す回路ブロック図である。

図７は、変形例に係るモータ駆動装置１０Ａを備えるモータ駆動システム１２Ａの動作説明に供されるフローチャートである。

図６に示す変形例に係るモータ駆動装置１０Ａでは、図１に示した実施形態に係るモータ駆動装置１０に対し、駆動電流推定部２８により読み書き制御される終了時オフセット電流記憶部３６を余分に設けている。

終了時オフセット電流記憶部３６には、終了時オフセット電流Ｉｅｏｆｆが記憶される。

終了時オフセット電流Ｉｅｏｆｆは、図７に示すように、ステップＳ５Ａにて、ステップＳ４のフィードバック制御の終了時であるモータ１４への駆動電流Ｉｄの供給の終了時における電流センサ２６の出力（検出電圧Ｖｔ）に基づき電圧・電流変換部２７により変換された最後の検出電流Ｉｔが記憶される。

この場合、ステップＳ３にて処理をした場合の終了時オフセット電流Ｉｅｏｆｆの座標点（Ｉｔ，０）は、図３に示したヒステリシス特性１５０において、次の（２）式に示すように表すことができる。
（Ｉｔ，Ｉｄ＊）＝（Ｉｔ，０）＝（最後の検出電流Ｉｔ，０）
＝（Ｉｅｏｆｆ，０） …（２）

ステップＳ５Ａにて終了時オフセット電流Ｉｅｏｆｆを取得している場合には、次のステップＳ４でのフィードバック制御処理時、詳しくは、ステップＳ６でＯＦＦ状態に遷移していない（ステップＳ６：ＮＯ）ときのモータ１４の駆動再開時あるいはステップＳ１からのモータ１４の駆動再開時には、仮に、ステップＳ３での消磁処理で、初期オフセット電流Ｉｏｆｆの取得処理が実行されていなかったときでも、駆動電流推定部２８は、終了時オフセット電流記憶部３６から終了時オフセット電流Ｉｅｏｆｆを読み出して、図３に示すコア４０のヒステリシス特性１５０上の推定駆動電流Ｉｄ＊の開始点｛初期位置：（Ｉｅｏｆｆ，０）｝とする。この場合、オフセット電流補正部３２は、次の（３）式に示す、終了時オフセット電流Ｉｅｏｆｆが開始点とされた推定駆動電流Ｉｄ＊をフィードバック信号（フィードバック電流）Ｉｆとして連続的に生成して電流制御部３４に供給する。
Ｉｆ＝Ｉｄ＊ …（３）

これにより、電流制御部３４は、指令電流Ｉｃｏｍとフィードバック信号（フィードバック電流）Ｉｆとの偏差がゼロ値となるようにインバータ部２２及び／又は電源部１６を連続的に制御するフィードバック制御を継続することができる。

［実施形態及び変形例から把握し得る発明］
ここで、上記実施形態及び変形例から把握し得る発明について、以下に記載する。なお、理解の便宜のために構成要素には上記実施形態及び変形例で用いた符号をかっこ書きで付けているが、該構成要素は、その符号を付けたものに限定されない。

この発明に係るモータ駆動装置１０、１０Ａは、モータ１４への駆動電流Ｉｄが指令電流Ｉｃｏｍになるようにフィードバック制御する電流制御部３４と、磁性体のコア４０と磁気センサ４２を有して前記駆動電流Ｉｄを検出する電流センサ２６と、前記電流センサ２６の出力に基づき、前記コア４０のヒステリシス特性１５０上で前記駆動電流Ｉｄを連続的に推定し、推定駆動電流Ｉｄ＊を出力する駆動電流推定部２８を備える。

これによれば、モータ１４への駆動電流Ｉｄを、磁性体のコア４０と磁気センサ４２を有する電流センサ２６により検出した出力に基づき、コア４０のヒステリシス特性１５０上で、モータ１４への駆動電流Ｉｄを連続的に推定するようにしたので、駆動電流Ｉｄの検出精度が向上し、正確な駆動電流Ｉｄでモータ１４を駆動制御することができる。この結果、モータ１４を、指令部２０からの例えば、速度指令、トルク指令及び／又は位置指令に従うように精度よく駆動制御することができる。

この場合、前記ヒステリシス特性１５０は、前記電流センサ２６の出力に基づく検出電流Ｉｔ（変数）に対する前記推定駆動電流Ｉｄ＊（関数）の特性であって、前記コア４０のヒステリシスループＪＬ及び該ヒステリシスループＪＬの複数のマイナーループＮＬに基づき構成されている。

これによれば、コア４０のヒステリシス特性５０に応じたヒステリシス特性１５０を予め測定して取得し、ヒステリシス特性記憶部２８ｍに記憶しておくことで、以降、該コア４０を備える電流センサ２６の検出電流Ｉｔに基づき、正確な駆動電流Ｉｄでモータ１４を駆動制御することができる。

また、前記電流制御部３４は、前記モータ１４の前記駆動電流Ｉｄを交流で徐々に減少させて前記コア４０を消磁した後、前記フィードバック制御を開始することが好ましい。

これによれば、コア４０の残留磁気を原因とする誤差のない正確な駆動電流Ｉｄによりモータ１４を駆動制御（フィードバック制御）することが可能になる。

さらに、前記コア４０を消磁したときの前記電流センサ２６の出力に基づく前記検出電流Ｉｔを、初期オフセット電流Ｉｏｆｆとして記憶する初期オフセット電流記憶部３０と、前記推定駆動電流Ｉｄ＊から前記初期オフセット電流Ｉｏｆｆを差し引いた信号をフィードバック信号Ｉｆとして前記電流制御部３４へ出力するオフセット電流補正部３２を備えるようにすることがより好ましい。

これによれば、電流センサ２６の残留磁気を原因とする誤差以外の誤差（オペアンプ４４のオフセット電圧Ｖｏｆｆ等）を駆動電流Ｉｄから除去（相殺）することができ、一層正確な駆動電流Ｉｄでモータ１４を駆動制御することができる。

さらに、前記モータ１４の駆動終了時に、前記電流センサ２６の出力に基づく最後の検出電流Ｉｔを、終了時オフセット電流Ｉｅｏｆｆとして記憶する終了時オフセット電流記憶部３６を備え、前記駆動電流推定部２８は、前記モータ１４の駆動再開時に、前記終了時オフセット電流Ｉｅｏｆｆを、前記駆動電流Ｉｄを推定するための前記コア４０のヒステリシス特性１５０上の開始点とするようにしてもよい。

これによれば、初期オフセット電流記憶部３０を備えない場合、コア４０を消磁しなかった場合であっても、コア４０の残留磁気による検出電流Ｉｔの誤差及びコア４０の残留磁気による前記誤差以外の電流センサ２６の誤差を相殺した正確な駆動電流Ｉｄによりモータ１４を駆動制御することができる。なお、この場合においても、初期オフセット電流記憶部３０を備えてコア４０を消磁した後、モータ１４を駆動制御することで、コア４０の磁気飽和を原因とする漏洩磁束が少なくなりより好ましい。

この発明に係るモータ駆動方法は、モータ１４への駆動電流Ｉｄが指令電流Ｉｃｏｍとなるようにフィードバック信号Ｉｆを生成して前記モータ１４を駆動するモータ駆動方法であって、磁性体のコア４０と磁気センサ４２を有する電流センサ２６により前記駆動電流Ｉｄを検出する検出電流取得ステップＳ４ｂと、前記電流センサ２６の出力に基づき、前記コア４０のヒステリシス特性１５０上で前記駆動電流Ｉｄを連続的に推定し、推定駆動電流Ｉｄ＊を出力する駆動電流推定ステップＳ４ｃを備える。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、１０Ａ…モータ駆動装置１２、１２Ａ…モータ駆動システム
１４…モータ１６…電源部
２０…指令部２２…インバータ部
２４…導体２６…電流センサ
２７…電圧・電流変換部２８…駆動電流推定部
２８ｍ…ヒステリシス特性記憶部３０…初期オフセット電流記憶部
３２…オフセット電流補正部３４…電流制御部
３６…終了時オフセット電流記憶部４０…コア
４２…磁気センサ４４…オペアンプ
５０、１５０…ヒステリシス特性Ｉｃｏｍ…指令電流
Ｉｄ…駆動電流Ｉｄ＊…推定駆動電流
Ｉｏｆｆ…初期オフセット電流Ｉｅｏｆｆ…終了時オフセット電流
Ｉｆ…フィードバック信号Ｉｔ…検出電流
ＪＬ…メジャーループ（ヒステリシスループ）
ＮＬ…マイナーループＶｈ…ホール電圧
Ｖｏｆｆ…オフセット電圧Ｖｔ…検出電圧

Claims

モータへの駆動電流が指令電流になるようにフィードバック制御する電流制御部と、
磁性体のコアと磁気センサを有して前記駆動電流を検出する電流センサと、
前記電流センサの出力に基づく検出電流に対する推定駆動電流を、前記コアのヒステリシス特性の逆関数の特性であって、前記コアのヒステリシスループ及び該ヒステリシスループの複数のマイナーループに基づき構成される前記コアのヒステリシス特性上で連続的に推定し出力する駆動電流推定部
を備えるモータ駆動装置。
請求項１に記載のモータ駆動装置であって、
前記電流制御部は、
前記モータの前記駆動電流を交流で徐々に減少させて前記コアを消磁した後、前記フィードバック制御を開始する、モータ駆動装置。
請求項２に記載のモータ駆動装置であって、
さらに、前記コアを消磁したときの前記電流センサの出力に基づく前記検出電流を、初期オフセット電流として記憶する初期オフセット電流記憶部と、
前記推定駆動電流から前記初期オフセット電流を差し引いた信号をフィードバック信号として前記電流制御部へ出力するオフセット電流補正部を備える、モータ駆動装置。
請求項１～３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置であって、
さらに、前記モータの駆動終了時に、前記電流センサの出力に基づく最後の前記検出電流を、終了時オフセット電流として記憶する終了時オフセット電流記憶部を備え、
前記駆動電流推定部は、
前記モータの駆動再開時に、前記終了時オフセット電流を、前記駆動電流を推定する前記コアのヒステリシス特性上の開始点とする、モータ駆動装置。
モータへの駆動電流が指令電流となるようにフィードバック信号を生成して前記モータを駆動するモータ駆動方法であって、
磁性体のコアと磁気センサを有する電流センサにより前記駆動電流を検出する検出電流取得ステップと、
前記電流センサの出力に基づく検出電流に対する推定駆動電流を、前記コアのヒステリシス特性の逆関数の特性であって、前記コアのヒステリシスループ及び該ヒステリシスループの複数のマイナーループに基づき構成される前記コアのヒステリシス特性上で連続的に推定し出力する駆動電流推定ステップ
を備えるモータ駆動方法。
モータへの駆動電流が指令電流となるようにフィードバック信号を生成して前記モータを駆動するモータ駆動方法であって、
磁性体のコアと磁気センサを有する電流センサにより前記駆動電流を検出する検出電流取得ステップと、
前記電流センサの出力に基づく検出電流に対する推定駆動電流を、前記コアのヒステリシス特性の逆関数の特性であって、前記コアのヒステリシスループ及び該ヒステリシスループの複数のマイナーループに基づき構成される前記コアのヒステリシス特性上で連続的に推定し出力する駆動電流推定ステップを備え、
前記フィードバック信号を生成するにあたり、前記モータへの前記駆動電流を交流で徐々に減少させて前記コアを消磁し、前記コアを消磁したときの前記電流センサの出力に基づく前記検出電流を、初期オフセット電流として記憶し、前記推定駆動電流から前記初期オフセット電流を差し引いた信号を前記フィードバック信号とする一方、
前記モータの駆動終了時に、前記電流センサの出力に基づく最後の前記検出電流を、終了時オフセット電流として記憶し、前記モータの駆動再開時に、前記終了時オフセット電流を、前記駆動電流を推定する前記コアの前記ヒステリシスループ上又は前記ヒステリシスループの複数の前記マイナーループ上の開始点とする、
モータ駆動方法。