JP6433656B2

JP6433656B2 - 電流値検出装置及び電流値検出方法

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Publication number: JP6433656B2
Application number: JP2013261611A
Authority: JP
Inventors: 竜也河西; 敦之角谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: JP2015118006A

Description

本発明は、電流値検出装置及び電流値検出方法に関するものである。

コンバータ回路とインバータ回路によってモータを制御するようなモータ制御装置において、インバータ回路の直流部に１つのシャント抵抗を挿入して電流検出が行われている（特許文献１）。
このような電流検出では、検出した電流波形からノイズを除去するためにフィルタ回路が設けられる場合がある。フィルタ回路は、抵抗とコンデンサとで形成され、これらによる時定数を長くすることで、ノイズ除去の効果を高くできる。

特開２０１３−６６３４０号公報

しかしながら、時定数が長い場合、電流検出のタイミングでも電流波形が時定数の影響を受け、電流波形が歪む可能性がある。特にパルス幅の狭い電流波形において、検出される電流値の精度が低くなる可能性がある。その結果、電流値を誤って判定し、装置に電流振動が発生したり、過電流が生じる可能性がある。このような状態となると、モータ等の制御対象が停止される場合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、一つのシャント抵抗を用いて検出された電流波形のノイズを除去すると共に、ノイズ除去の影響による精度の低下を抑制して電流値を検出できる、電流値検出装置及び電流値検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電流値検出装置及び電流値検出方法は以下の手段を採用する。

本発明の第一態様に係る電流値検出装置は、一つのシャント抵抗によって、ＰＷＭ制御されたインバータから出力される電流を検出する電流検出手段と、各々異なる時定数とされた複数のフィルタが並列に接続され、前記電流検出手段により検出された電流が複数の前記フィルタを通過し、複数の前記フィルタ毎に電流波形を出力するフィルタ手段と、前記フィルタ手段から出力された複数の前記電流波形のうち、前記ＰＷＭ制御の制御信号に基づいて決定される一相のみの電流を検出可能な電流検出幅の立ち上がりから前記電流検出幅の中央近辺に設定された電流値の検出タイミングまでの時間と、前記時定数との比較結果に基づいて選択した前記電流波形から電流値を判定する電流値判定手段と、を備える。

本構成によれば、電流検出手段は、一つのシャント抵抗によって電流を検出する。電流検出手段は、例えば、コンバータとインバータを備えるモータの制御装置に備えられ、モータに流れる電流を検出する。

フィルタ手段は、各々異なる時定数とされた複数のフィルタが並列に接続されて形成される。フィルタは、電流波形のノイズを除去するために設けられる。電流検出手段によって検出された電流は、複数のフィルタを通過し、複数のフィルタ毎に電流波形が出力される。時定数が長いフィルタほど、電流波形からノイズを除去し易い。しかし、時定数が長いフィルタを通過した電流波形から得られる電流値の精度が良くない場合がある。
そこで、電流値判定手段によって、フィルタ手段から出力された複数の電流のうち、電流値の検出タイミングと時定数との比較結果に基づいて選択した電流波形から電流値が判定される。すなわち、ノイズが除去され、電流値の検出に適した電流波形が、電流波形の幅とフィルタの時定数との関係から選択される。このため、電流値の検出に影響を及ぼし難い時定数のフィルタを通過した電流波形が選択される。従って、本構成は、より精度良く電流値を検出できる。

従って、本構成は、一つのシャント抵抗を用いて検出された電流波形のノイズを除去すると共に、ノイズ除去の影響による精度の低下を抑制して電流値を検出できる。

上記第一態様では、前記電流値判定手段は、最も長い前記時定数よりも前記時間が長い場合、最も長い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形から電流値を判定することとしてもよい。

最も長い時定数のフィルタを通過した電流波形は、ノイズ除去の効果が高い。このため、本構成によれば、最も長い時定数よりも検出タイミングが長い場合、検出タイミングにおけるノイズ除去による電流波形の歪みの影響は小さい。そこで、最も長い時定数のフィルタを通過した電流波形から電流値が判定される。
従って、本構成は、より精度良く電流値を検出できる。

上記第一態様では、前記電流値判定手段は、前記時間よりも長い前記時定数がある場合、前記時間よりも長い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形の電流値と、前記時間よりも短い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形の電流値との差分を算出し、前記差分がノイズの発生を示す所定値よりも小さい場合、前記時間よりも短い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形から電流値を判定し、前記差分が前記所定値よりも大きい場合、前記時間よりも長い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形から電流値を判定することとしてもよい。

短い時定数のフィルタを通過した電流波形は、ノイズが十分に除去されていない可能性がある。
そこで、本構成によれば、電流波形の立ち上がりから電流波形の幅の中央近辺に設定された電流値の検出タイミングまでの時間よりも長い時定数のフィルタを通過した電流波形の電流値と、該時間よりも短い時定数のフィルタを通過した電流波形の電流値との差分が算出される。

そして、差分がノイズの発生を示す所定値よりも小さい場合、電流値の検出タイミングよりも短い時定数のフィルタを通過した電流波形から電流値が判定される。差分が所定値よりも小さい場合とは、電流波形からノイズが除去されている場合である。この場合、長い時定数のフィルタを通過した電流波形では、電流検出の精度が低い可能性があるため、短い時定数のフィルタを通過した電流波形から電流値が判定される。
一方、差分が所定値よりも大きい場合、電流値の検出タイミングよりも長い時定数のフィルタを通過した電流波形が選択される。差分が所定値よりも大きい場合とは、短い時定数のフィルタを通過した電流波形のノイズが除去されていない場合である。そこで、長い時定数のフィルタを通過した電流波形から電流値が判定される。

従って、本構成は、より精度良く電流値を検出できる。

本発明の第二態様に係る電流値検出方法は、一つのシャント抵抗によって、ＰＷＭ制御されたインバータから出力される電流を検出する電流検出手段と、各々異なる時定数とされた複数のフィルタが並列に接続され、前記電流検出手段により検出された電流が複数の前記フィルタを通過するフィルタ手段と、を備える電流値検出装置の電流値検出方法であって、前記電流検出手段によって電流を検出し、前記フィルタ手段から複数の前記フィルタ毎に電流波形を出力し、出力された複数の前記電流波形のうち、前記ＰＷＭ制御の信号に基づいて決定される一相のみの電流を検出可能な電流検出幅の立ち上がりから前記電流検出幅の中央近辺に設定された電流値の検出タイミングまでの時間と、前記時定数との比較結果に基づいて選択した前記電流波形から電流値を判定する。

本発明によれば、一つのシャント抵抗を用いて検出された電流波形のノイズを除去すると共に、ノイズ除去の影響による精度の低下を抑制して電流値を検出できる、という優れた効果を有する。

本発明の第１実施形態に係る電源装置の構成図である。本発明の第１実施形態に係るフィルタ部の構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態に係るＰＷＭ波形のパルス幅を示した模式図である。本発明の第１実施形態に係る電流値判定処理の流れを示すフローチャートである。本発明の第１実施形態に係る実電流波形における電流検出タイミングとフィルタを通過した電流波形を示した模式図である。本発明の第１実施形態に係る実電流波形における電流検出タイミングとフィルタを通過した電流波形を示した模式図である。本発明の第１実施形態に係る実電流波形における電流検出タイミングとフィルタを通過した電流波形を示した模式図である。本発明の第２実施形態に係るフィルタ部の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る電流値判定処理の流れを示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る実電流波形における電流検出タイミングとフィルタを通過した電流波形を示した模式図である。本発明の第２実施形態に係る実電流波形における電流検出タイミングとフィルタを通過した電流波形を示した模式図である。本発明の第２実施形態に係る実電流波形における電流検出タイミングとフィルタを通過した電流波形を示した模式図である。

以下に、本発明に係る電流値検出装置及び電流値検出方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１を参照して、モータ１０へ電力を供給するための電源装置１２について説明する。
モータ１０は、例えば、空気調和機の圧縮機の駆動源として用いられる永久磁石型同期モータである。

電源装置１２は、コンバータ１４、インバータ１６、インバータ制御装置１８、モータ電流検出部２０、及びフィルタ部２２を備える。

コンバータ１４は、一端が交流電源２４に接続され、他端がインバータ１６に接続される。そして、コンバータ１４は、交流電源２４から供給される交流電力（３相交流電力）を直流電力に変換し、インバータ１６へ送る。

インバータ１６は、一端がコンバータ１４に接続され、他端にモータ１０が接続される、そして、インバータ１６は、コンバータ１４から出力される直流電力を三相交流電力に変換して、モータ１０へ供給する。インバータ１６とコンバータ１４との間には、直流電圧を平滑化するコンデンサ３０が設けられる。

インバータ１６は、スイッチング素子３２Ａ〜３２Ｆを備える。
スイッチング素子３２Ａ，３２Ｂは、直列接続され、スイッチング素子３２Ａのエミッタとスイッチング素子３２Ｂのコレクタがモータ１０に接続され、モータ１０にモータ電流Ｉｕを流す。スイッチング素子３２Ｃ，３２Ｄは、直列接続され、スイッチング素子３２Ｃのエミッタとスイッチング素子３２Ｄのコレクタがモータ１０に接続され、モータ１０にモータ電流Ｉｖを流す。スイッチング素子３２Ｅ，３２Ｆは、直列接続され、スイッチング素子３２Ｅのエミッタとスイッチング素子３２Ｆのコレクタがモータ１０に接続され、モータ１０にモータ電流Ｉｗを流す。さらに、コンデンサ３０、直列接続されるスイッチング素子３２Ａ，３２Ｂ、直列接続されるスイッチング素子３２Ｃ，３２Ｄ、及び直列接続されるスイッチング素子３２Ｅ，３２Ｆが並列接続される。

インバータ制御装置１８は、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」ともいう。）であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成される。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

インバータ制御装置１８は、モータ１０の回転数を上位の制御装置（図示略）から与えられるモータ回転数指令に一致させるようなゲート駆動信号（ＰＷＭ信号）を相毎に生成する。そして、ゲート駆動信号が、インバータ１６の各相に対応するスイッチング素子３２Ａ〜３２Ｆに与えられることで、インバータ１６が制御され、所望の３相交流電圧がモータ１０に供給される。

具体的には、インバータ制御装置１８は、検出した３相（ｕ，ｖ，ｗ）のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗをＡ／Ｄ変換し、３相のモータ電流を２相電流、すなわちｑ軸電流及びｄ軸電流に変換する。そして、インバータ制御装置１８は、モータ回転数指令と２相電流とに基づいて、ｑ軸電圧指令及びｄ軸電圧指令を生成し、これらを３相電圧指令ｖｕ，ｖｖ，ｖｗに変換し、ＰＷＭ制御に用いる。
ＰＷＭ制御は、所定のキャリア周波数の三角波を生成し、この三角波と３相電圧指令ｖｕ，ｖｖ，ｖｗとをそれぞれ比較し、さらに入力直流電圧Ｖｄｃを用いて、ＰＷＭパルスのデューティ幅を補正することで、各相に対応するゲート駆動信号を生成し、インバータ１６に出力する。

モータ電流検出部２０は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出するために、一つのシャント抵抗３６及び非反転増幅回路３８を備える。
シャント抵抗３６は、スイッチング素子３２Ｂとコンデンサ３０との間に接続される。
非反転増幅回路３８は、シャント抵抗３６における電圧降下として現れる電圧を増幅してフィルタ部２２へ出力する。

フィルタ部２２は、モータ電流検出部２０で検出された電流波形のノイズを除去するために設けられる。
図２は、フィルタ部２２の構成図である。
本第１実施形態に係るフィルタ部２２は、各々異なる時定数τ_Ａ，τ_Ｂとされたフィルタ４０Ａ，４０Ｂが並列に接続される。フィルタ４０Ａ，４０Ｂは、抵抗４２及びコンデンサ４４によって時定数τ_Ａ，τ_Ｂが決定される。なお、フィルタ４０Ａの時定数τ_Ａが、フィルタ４０Ｂの時定数τ_Ｂよりも長い。
フィルタ部２２は、フィルタ４０Ａ，４０Ｂ毎に電流波形を、インバータ制御装置１８が備える電流値判定部５０へ出力する。なお、フィルタ４０Ａ，４０Ｂを通過した電流波形は、Ａ／Ｄ変換されたのちにインバータ制御装置１８へ入力される。

電流値判定部５０は、フィルタ部２２から出力された複数の電流波形のうち、電流波形の幅とフィルタ４０Ａ，４０Ｂの時定数に基づいて選択した電流波形から電流値を判定する。

図３は、ＰＷＭ波形の３相（ｕ，ｖ，ｗ）の各パルス幅を示した模式図である。
図３に示されるように、キャリア周波数の三角波において、三角波とタイマ値ｔｕとが交差する範囲がＵ相のパルス幅ｐｕである。三角波とタイマ値ｔｖとが交差する範囲がｖ相のパルス幅ｐｖである。三角波とタイマ値ｔｗとが交差する範囲がｗ相のパルス幅ｐｗである。
タイマ値の大小関係はｔｕ＞ｔｖ＞ｔｗであり、パルス幅の大小関係はｐｗ＞ｐｖ＞ｐｕである。このように、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗはパルス幅が各々異なる。

モータ電流検出部２０で検出可能なモータ電流は、上記に示したタイマ値及びパルス幅の大小関係の場合において、モータ電流Ｉｕ及びモータ電流−Ｉｗである。モータ電流Ｉｖはモータ電流Ｉｕ及びモータ電流Ｉｗから算出される。
そして、タイマ値の大小関係に基づいて、モードの割り付けがされ、表１に示されるように、モータ電流は、割り付けられたモードに応じて検出される。

表１に示される関係から、モータ電流Ｉｕ及びモータ電流−Ｉｗを検出可能なパルス幅は、図３に示されるパルス幅ｐｕ’，ｐｖ’となる。本第１実施形態では、一例として、パルス幅ｐｕ’，ｐｖ’の略中央近辺でモータ電流Ｉｕ及びモータ電流−Ｉｗが検出される。

モータ電流Ｉｕ，−Ｉｗを検出可能なパルス幅ｐｕ’，ｐｖ’は各々異なる。また、フィルタ４０Ａ，４０Ｂは、電流波形のノイズを除去するために設けられる。ノイズは、スイッチング素子３２のオン、オフに伴い生じやすく、時定数が長いフィルタ４０ほど、電流波形からノイズを除去し易い。しかし、時定数が長いフィルタ４０を通過するほど電力波形は歪みやすい。このため、時定数が長いフィルタ４０を通過した電流波形から得られる電流値の精度が良くない場合がある。特に、パルス幅ｐｕ’，ｐｖ’が短い電流波形は、電流値の検出タイミングにおいて、電流波形が歪んでいる可能性がある。
そこで、電流値判定部５０で実行される電流値判定処理は、ノイズが除去され、電流値の検出に適した電流波形を、電流波形の幅とフィルタ４０の時定数との関係から選択し、選択した電流波形から電流値を判定（検出）する。

図４は、電流値判定部５０によって実行される電流値判定処理の流れを示すフローチャートである。電流値判定処理に関するプログラムはインバータ制御装置１８の所定領域に予め記憶される。電流値判定処理は、インバータ制御装置１８がゲート駆動信号を生成する毎に実行される。

まず、ステップ１００では、電流値の検出タイミング（以下「電流検出タイミングＴ」という。）がフィルタ４０Ａの時定数τ_Ａよりも長いか否かを判定する。肯定判定の場合はステップ１０２へ移行し、否定判定の場合はステップ１０４へ移行する。

ステップ１０２では、時定数の長いフィルタ４０Ａを通過した電流波形を選択して、該電流波形から電流値を判定（検出）する。

ステップ１０４では、電流波形にノイズが有るか否かを判定する。肯定判定の場合はステップ１０２へ移行し、否定判定の場合はステップ１０６へ移行する。

ステップ１０６では、時定数の短いフィルタ４０Ｂを通過した電流波形を選択して、該電流波形から電流値を判定（検出）する。

電流値判定処理を図５〜７を参照して説明する。

図５〜７は、実際の電流波形（以下「実電流波形」という。）における電流検出タイミングＴと時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形、時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形を示した模式図である。実電流波形は、一例として方形である。図５〜７における電流検出タイミングＴは、一例として電流波形の幅の中央近辺とする。

図５は、実電流波形のパルス幅が長い場合を示す。図６は、実電流波形のパルス幅が短い場合を示す。フィルタ４０Ａ，４０Ｂを通過した電流波形は、ノイズが除去されるために、時定数τ_Ａ，τ_Ｂに応じた応答時間で立ち上がる。

電流値は、ノイズが除去されると共にフィルタ４０Ａ，４０Ｂの影響がないタイミングで電流波形から検出されることが望ましい。
このため、電流値判定処理は、電流波形の幅に応じた電流検出タイミングＴと時定数τ_Ａ，τ_Ｂに基づいて、一つの電流波形を選択する。すなわち、電流値の検出に影響を及ぼし難い時定数のフィルタ４０を通過した電流波形が選択される。
なお、時定数τ_Ａ，τ_Ｂに所定の定数βを乗算した値と、電流検出タイミングＴとに基づいて、電流波形が選択されてもよい。また、定数βは、各時定数τ_Ａ，τ_Ｂ毎に応じて異なる定数β_Ａ，β_Ｂとされてもよい。

図５に示されるように時定数τ_Ａよりも電流検出タイミングＴが長い場合、電流検出タイミングＴにおいて、ノイズ除去による電流波形の歪みの影響は小さい。このため、よりノイズ除去の効果が高い時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形がステップ１００において選択され、ステップ１０２においてこの電流波形から電流値が検出される。

図６に示されるように時定数τ_Ａよりも電流検出タイミングＴが短い場合、電流検出タイミングＴで検出される電流値は、時定数τ_Ａの影響を受ける。このため、電流値判定処理は、電流検出タイミングＴよりも長い時定数τ_Ａがある場合、ステップ１０４へ移行する。

ここで、電流検出タイミングＴよりも長い時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形は、波形が歪み、電流検出の精度が低くなる可能性がある。一方、短い時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形は、ノイズが十分に除去されていない可能性がある。
図７は、短い時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂでは、電流検出タイミングＴにおいて、ノイズが除去できていない状態を示す。

そこで、ステップ１０４において、時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形の電流値と、時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形の電流値との差分（以下「電流差分」という。）が算出される。
そして、ノイズの発生を示す所定値（以下「ノイズ値」という。）αと電流差分ｄとが比較される。ノイズ値は、予め定められる値である。
電流差分ｄがノイズ値αよりも小さい場合、電流検出タイミングＴよりも短い時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形から電流値が判定される。電流差分ｄがノイズ値αよりも小さい場合とは、電流波形からノイズが除去されている場合である。
一方、時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形では、電流検出タイミングＴにおいて電流波形が歪み、電流検出の精度が低い可能性がある。

電流差分ｄがノイズ値αよりも大きい場合、電流検出タイミングＴよりも長い時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形が選択される。差分がノイズ値αよりも大きい場合とは、短い時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形からノイズが除去されていない場合である。そこで、長い時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形から電流値が判定される。

このような電流値判定処理によって、より精度良く電流値が検出される。

なお、本第１実施形態に係る電流値判定処理によって判定（検出）された電流値は、３相のモータ電流Ｉｕ，−Ｉｗであり、インバータ制御装置１８に入力され、ＰＷＭ制御に用いられる。

以上説明したように、本第１実施形態に係る電源装置１２は、一つのシャント抵抗３６によって電流を検出するモータ電流検出部２０と、各々異なる時定数τ_Ａ，τ_Ｂとされたフィルタ４０Ａ，４０Ｂが並列に接続され、モータ電流検出部２０により検出された電流が複数のフィルタ４０Ａ，４０Ｂを通過し、複数のフィルタ４０Ａ，４０Ｂ毎に電流波形を出力するフィルタ部２２とを備える。そして、電源装置１２は、フィルタ部２２から出力された複数の電流波形のうち、電流波形のパルス幅ｐｕ’，ｐｖ’と時定数τ_Ａ，τ_Ｂに基づいて選択した電流波形から電流値を判定する。
従って、本第１実施形態に係る電源装置１２は、一つのシャント抵抗３６を用いて検出された電流波形のノイズを除去すると共に、ノイズ除去の影響による精度の低下を抑制して電流値を検出できる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。

本第２実施形態に係る電源装置１２の構成は、図１に示す第１実施形態に係る電源装置１２の構成と同様であるので説明を省略する。

図８は、本第２実施形態に係るフィルタ部２２の構成を示す。なお、図８における図２と同一の構成部分については図８と同一の符号を付して、その説明を省略する。
本第２実施形態に係るフィルタ部２２は、時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａ、時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂ、時定数τ_Ｃのフィルタ４０Ｃを備える。
各フィルタ４０の時定数の長さ関係は、時定数τ_Ａ＞時定数τ_Ｂ＞時定数τ_Ｃである。

図９は、本第２実施形態に係る電流値判定処理の流れを示すフローチャートである。

まず、ステップ２００では、パルス幅の長さを判定する。すなわち、電流検出タイミングＴがフィルタ４０Ａの時定数τ_Ａ、フィルタ４０Ｂの時定数τ_Ｂ、及びフィルタ４０Ｃの時定数τ_Ｃよりも長いか否かを判定する。電流検出タイミングＴが時定数τ_Ａよりも長い場合（Ｔ＞τ_Ａ）は、ステップ２０２へ移行する。電流検出タイミングＴが時定数τ_Ｂよりも長く時定数τ_Ａ以下の場合（τ_Ｂ＜Ｔ≦τ_Ａ）は、ステップ２０４へ移行する。電流検出タイミングＴが時定数τ_Ｂ以下の場合（Ｔ≦τ_Ｂ）は、ステップ２０８へ移行する。

ステップ２０２では、時定数の最も長いフィルタ４０Ａを通過した電流波形を選択して、該電流波形から電流値を判定（検出）する。

ステップ２０４では、電流波形にノイズが有るか否かを判定する。肯定判定の場合はステップ２０２へ移行し、否定判定の場合はステップ２０６へ移行する。

ステップ２０６では、フィルタ４０Ｂを通過した電流波形を選択して、該電流波形から電流値を判定（検出）する。

ステップ２０８では、電流波形にノイズが有るか否かを判定する。肯定判定の場合はステップ２０６へ移行し、否定判定の場合はステップ２１０へ移行する。

ステップ２１０では、時定数の最も短いフィルタ４０Ｃを通過した電流波形を選択して、該電流波形から電流値を判定（検出）する。

電流値判定処理を図１０〜１２を参照して説明する。

図１０〜１２は、実際の電流波形（以下「実電流波形」という。）における電流検出タイミングＴと時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形、τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形、時定数τ_ｃのフィルタ４０Ｃを通過した電流波形を示した模式図である。実電流波形は、一例として方形である。図１０〜１２における電流検出タイミングＴは、一例として電流波形の幅の中央近辺とする。

図１０は、実電流波形のパルス幅が長く、電流検出タイミングＴが時定数τ_Ａよりも長い場合（Ｔ＞τ_Ａ）を示す。図１０で示される場合に、ステップ２００からステップ２０２へ移行する。
図１１は、電流検出タイミングＴが時定数τ_Ｂよりも長く時定数τ_Ａ以下の場合（τ_Ｂ＜Ｔ≦τ_Ａ）を示す。図１１で示される場合に、ステップ２００からステップ２０４へ移行する。
図１２は、電流検出タイミングＴが時定数τ_Ｂ以下の場合（Ｔ≦τ_Ｂ）を示す。図１１で示される場合に、ステップ２００からステップ２０８へ移行する。

なお、時定数τ_Ａ，τ_Ｂ，τ_Ｃに所定の定数βを乗算した値と、電流検出タイミングＴとに基づいて、電流波形が選択されてもよい。また、定数βは、各時定数τ_Ａ，τ_Ｂ，τ_Ｃ毎に異なる定数β_Ａ，β_Ｂ，β_Ｃとされてもよい。

図１０に示されるように電流検出タイミングＴが時定数τ_Ａよりも長い場合、電流検出タイミングＴにおけるノイズ除去による電流波形の歪みの影響は小さい。このため、よりノイズ除去の効果が高い時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形が選択され、ステップ１０２においてこの電流波形から電流値が検出される。

図１１に示されるように電流検出タイミングＴが時定数τ_Ｂよりも長く時定数τ_Ａ以下の場合、電流検出タイミングＴで検出される電流値は、時定数τ_Ａの影響を受ける。このため、電流値判定処理は、ステップ２０４へ移行する。

図１２に示されるように電流検出タイミングＴが時定数τ_Ｂ以下の場合、電流検出タイミングＴで検出される電流値は、時定数τ_Ａ，τ_Ｂの影響を受ける。このため、電流値判定処理は、ステップ２０８へ移行する。

ステップ２０４では、時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形と、時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形と電流差分ｄ_ＡＢを算出する。そして、電流差分ｄ_ＡＢとノイズ値α_ＡＢとが比較される。
電流差分ｄ_ＡＢがノイズ値α_ＡＢ以上の場合（ｄ_ＡＢ≧α_ＡＢ）、ステップ２０２において時定数τ_Ａのフィルタ４０Ａを通過した電流波形から電流値が判定される。
一方、電流差分ｄ_ＡＢがノイズ値α_ＡＢよりも小さい場合（ｄ_ＡＢ＜α_ＡＢ）、ステップ２０６において時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形から電流値が判定される。

ステップ２０８では、時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形と、時定数τ_Ｃのフィルタ４０Ｃを通過した電流波形と電流差分ｄ_ＢＣを算出する。そして、電流差分ｄ_ＢＣとノイズ値α_ＢＣとが比較される。なお、ノイズ値α_ＡＢとノイズ値α_ＢＣとは同じ値であっても、異なる値であっても良い。
電流差分ｄ_ＢＣがノイズ値α_ＢＣ以上の場合（ｄ_ＢＣ≧α_ＢＣ）、ステップ２０６において時定数τ_Ｂのフィルタ４０Ｂを通過した電流波形から電流値が判定される。
一方、電流差分ｄ_ＢＣがノイズ値α_ＢＣよりも小さい場合（ｄ_ＢＣ＜α_ＢＣ）、ステップ２１０において時定数τ_Ｃのフィルタ４０Ｃを通過した電流波形から電流値が判定される。

以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上記各実施形態では、フィルタ部２２が２つ又は３つのフィルタ４０を備える形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、フィルタ部２２が４つのフィルタ４０を備える形態としてもよい。

また、上記各実施形態で説明した電流値判定処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

１２電源装置
１８インバータ制御装置
２０モータ電流検出部
３６シャント抵抗
４０フィルタ
５０電流値判定部

Claims

一つのシャント抵抗によって、ＰＷＭ制御されたインバータから出力される電流を検出する電流検出手段と、
各々異なる時定数とされた複数のフィルタが並列に接続され、前記電流検出手段により検出された電流が複数の前記フィルタを通過し、複数の前記フィルタ毎に電流波形を出力するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段から出力された複数の前記電流波形のうち、前記ＰＷＭ制御の制御信号に基づいて決定される一相のみの電流を検出可能な電流検出幅の立ち上がりから前記電流検出幅の中央近辺に設定された電流値の検出タイミングまでの時間と、前記時定数との比較結果に基づいて選択した前記電流波形から電流値を判定する電流値判定手段と、
を備える電流値検出装置。
前記電流値判定手段は、最も長い前記時定数よりも前記時間が長い場合、最も長い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形から電流値を判定する請求項１記載の電流値検出装置。
前記電流値判定手段は、
前記時間よりも長い前記時定数がある場合、前記時間よりも長い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形の電流値と、前記時間よりも短い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形の電流値との差分を算出し、
前記差分がノイズの発生を示す所定値よりも小さい場合、前記時間よりも短い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形から電流値を判定し、
前記差分が前記所定値よりも大きい場合、前記時間よりも長い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形から電流値を判定する請求項１又は請求項２記載の電流値検出装置。
一つのシャント抵抗によって、ＰＷＭ制御されたインバータから出力される電流を検出する電流検出手段と、各々異なる時定数とされた複数のフィルタが並列に接続され、前記電流検出手段により検出された電流が複数の前記フィルタを通過するフィルタ手段と、を備える電流値検出装置の電流値検出方法であって、
前記電流検出手段によって電流を検出し、
前記フィルタ手段から複数の前記フィルタ毎に電流波形を出力し、
出力された複数の前記電流波形のうち、前記ＰＷＭ制御の信号に基づいて決定される一相のみの電流を検出可能な電流検出幅の立ち上がりから前記電流検出幅の中央近辺に設定された電流値の検出タイミングまでの時間と、前記時定数との比較結果に基づいて選択した前記電流波形から電流値を判定する電流値検出方法。