CN110915126A - 马达控制装置 - Google Patents

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Abstract

马达控制装置包含：表格，存储了相对于电枢电流指令值与在该电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从利用磁阻转矩的马达产生的马达转矩；第一设定部，设定应该使利用磁阻转矩的马达产生的马达转矩的指令值亦即马达转矩指令值；以及第二设定部，基于表格设定用于从利用磁阻转矩的马达产生与由第一设定部设定的马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值。

Description

马达控制装置
技术领域
该发明涉及控制利用磁阻转矩使转子旋转的马达(以下，有时称为“利用磁阻转矩的马达”)的马达控制装置。在利用磁阻转矩的马达中除了仅利用磁阻转矩使转子旋转的磁阻马达之外，也包含有利用磁阻转矩和磁铁转矩使转子旋转的马达。
背景技术
已知有仅利用磁阻转矩使转子旋转的磁阻马达。磁阻马达有定子以及转子具有突极部的开关磁阻马达(SRM：Switched Reluctance Motor)、和定子为与无刷马达相同的结构的同步磁阻马达(SynRM：Synchronous Reluctance Motor)。
同步磁阻马达仅在定子以及转子中的转子具有突极部。在同步磁阻马达中，由于转子的突极部，有容易流过磁通的突极部的方向(以下，称为“d轴方向”)和不容易流过磁通的非突极部的方向(以下，称为“q轴方向”)。因此，由于d轴方向的电感(以下，称为“d轴电感Ld”)与q轴方向的电感(以下，称为“q轴电感Lq”)之差(Ld－Lq)而产生磁阻转矩，通过该磁阻转矩，转子旋转。
在专利文献1的图9公开有通过与无刷马达相同的向量控制来控制同步磁阻马达的方法。具体而言，设定与应该使同步磁阻马达产生的马达转矩对应的电枢电流指令值、和与电枢电流指令值对应的电流相角指令值。基于所设定的电枢电流指令值以及电流相角指令值，对d轴电流指令值以及q轴电流指令值进行运算。然后，基于d轴电流指令值以及q轴电流指令值，对同步磁阻马达进行电流反馈控制。
专利文献1：日本特开2015-23635号公报
非专利文献1：长谷川胜(中部大学)，道木慎二(名古屋大学)，佐竹明善(OKUMA)，王道洪(岐阜大学)，“永磁铁电动机·磁阻马达的驱动电路技术与驱动器控制技术－6.磁阻马达控制技术－”，平成16年电气学会产业应用部门大会论文集，I－119～I－124(2004)
在同步磁阻马达中，即使电枢电流指令值以及电流相角指令值被保持为规定值，若d轴电感Ld与q轴电感Lq之差(Ld－Lq)变化，则马达转矩也变化(参照后述的式(4))。在同步磁阻马达中，根据电枢电流值、转子旋转角，而d轴电感Ld与q轴电感Lq之差(Ld－Lq)变化。因此，在专利文献1所记载的同步磁阻马达的控制方法中，存在难以高效地进行转矩控制这样的问题。
发明内容
该发明的目的在于提供能够高效率地控制利用磁阻转矩的马达的马达控制装置。
该发明的一实施方式所涉及的马达控制装置是控制利用磁阻转矩的马达(18)的控制装置(31)，包含：表格(61、62)，存储了相对于电枢电流指令值与在该电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩；第一设定部(41)，设定应该使上述马达产生的马达转矩的指令值亦即马达转矩指令值；以及第二设定部(42)，基于上述表格设定用于从上述马达产生与由上述第一设定部设定的马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值。此外，括号内的字母数字表示后述的实施方式中的对应构成要素等，当然，该发明的范围并不限定于该实施方式。以下，在本节中相同。
在该构成中，马达转矩相对于电枢电流之比增大，所以能够高效率地驱动同步磁阻马达。
在该发明的一实施方式中，还包含检测上述马达的转子旋转角的旋转角检测单元(25、53)，上述表格按转子旋转角存储相对于电枢电流指令值与在该电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩，上述第二设定部基于上述表格设定用于在由上述旋转角检测单元检测出的检测转子旋转角处，从上述马达产生与由上述第一设定部设定的马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值。
在该构成中，设定用于在由旋转角检测单元检测出的检测转子旋转角处，从电动马达产生与马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值。由此，能够抑制由转子旋转角引起的转矩变动。
在该发明的一实施方式中，上述表格(61、62)包含：第一表格(61)，按转子旋转角存储了在上述马达向第一旋转方向旋转时，相对于电枢电流指令值与在该电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩；以及第二表格(62)，按转子旋转角存储了在上述马达向与上述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转时，相对于电枢电流指令值与在该电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩。而且，上述第二设定部构成为在上述马达转矩指令值的转矩方向为上述第一旋转方向的情况下，基于上述第一表格设定用于在上述检测转子旋转角处从上述马达产生与上述马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值，在上述马达转矩指令值的转矩方向为上述第二旋转方向的情况下，基于上述第二表格设定用于在上述检测转子旋转角处从上述马达产生与上述马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值。
根据该构成，具备在电动马达向第一旋转方向旋转的情况下应用的第一表格(61)、和在电动马达向与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转的情况下应用的第二表格(62)。由此，即使在电动马达向第一旋转方向旋转的情况、和电动马达向第二旋转方向旋转的情况下，相对于转子旋转角的马达转矩的特性不同的情况下，也能够在各旋转方向上适当地抑制起因于转子旋转角的转矩变动。
在该发明的一实施方式中，包含：由上述表格构成的转矩变动降低用表格(60)；以及高输出表格(70)，按上述马达的旋转速度存储了能够得到最大马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值的组合，上述第二设定部构成为根据上述马达的旋转速度，从上述转矩变动降低用表格以及上述高输出表格中选择一方，并使用选择的表格设定电枢电流指令值以及电流相角指令值。
在该发明的一实施方式中，上述马达是具备两个系统的定子线圈(18A、18B)的利用磁阻转矩的马达。上述表格存储相对于综合了上述两个系统的综合电枢电流指令值与在该综合电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩。上述第二设定部构成为将基于上述表格设定的综合电枢电流指令值分配给上述各系统。然后，基于被分配的各系统的上述电枢电流指令值、和由上述第二设定部设定的电流相角指令值，控制供给至各系统的定子线圈的电流。
在该发明的一实施方式中，上述控制装置是控制具备两个系统的定子线圈的利用磁阻转矩的马达的控制装置，还包含转矩指令值分配部，该转矩指令值分配部将由上述第一设定部设定的马达转矩指令值分配为第一系统用的马达转矩指令值和第二系统用的马达转矩指令值。上述表格包含第一系统用的表格以及第二系统用的表格。上述第二设定部包含：第一系统用指令值设定部，使用上述第一系统用的表格以及上述第一系统用的马达转矩指令值，设定第一系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值；以及第二系统用指令值设定部，使用上述第二系统用的表格以及上述第二系统用的马达转矩指令值，设定第二系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值。然后，基于上述第一系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值，控制供给至第一系统的定子线圈的电流，并基于上述第二系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值，控制供给至第二系统的定子线圈的电流。
在该发明的一实施方式中，上述第一系统用指令值设定部构成为在上述第二系统异常的情况下，使用与上述第一系统用的表格不同的第二系统异常时用表格，设定上述第一系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值，上述第二系统用指令值设定部构成为在上述第一系统异常的情况下，使用与上述第二系统用的表格不同的第一系统异常时用表格，设定上述第二系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值。
通过参照附图下述的实施方式的说明，本发明中的上述的或者其它的目的、特征以及效果更清楚。
附图说明
图1是表示应用了本发明的一实施方式所涉及的马达控制装置的电动助力转向装置的概略结构的模式图。
图2是用于说明电动马达的构成的图解图。
图3是表示图1的ECU的电气构成的示意图。
图4是表示相对于检测转向操纵转矩Th的马达转矩指令值Tm ＊的设定例的图表。
图5是表示对某一同步磁阻马达，对多个电枢电流Ia的每一个获取的相对于电流相角β的马达转矩Tm的特性数据的一个例子的图表。
图6是表示正转用表格的内容例的一部分的模式图。
图7是表示ECU的第一变形例的电气构成的示意图。
图8是表示高输出表格所包含的正转用表格的内容例的一部分的模式图。
图9是用于说明电流指令值设定部的动作的流程图。
图10是表示ECU的第二变形例的电气构成的示意图。
图11是表示各系统的电流反馈控制部的构成的示意图。
图12是表示综合指令值设定表格所包含的正转用表格的内容例的一部分的模式图。
图13是表示ECU的第三变形例的电气构成的示意图。
图14A是表示第一系统用的正常时用表格所包含的正转用表格的内容例的一部分的模式图。
图14B是表示第二系统用的正常时用表格所包含的正转用表格的内容例的一部分的模式图。
具体实施方式
图1是表示应用了本发明的第一实施方式所涉及的马达控制装置的电动助力转向装置的概略结构的模式图。
电动助力转向装置1具备作为用于对车辆进行方向操纵的转向操纵部件的方向盘2、与该方向盘2的旋转联动地将转向轮3转向的转向机构4、以及用于辅助驾驶员的转向操纵的转向操纵辅助机构5。方向盘2与转向机构4经由转向轴6以及中间轴7机械连结。
转向轴6包含与方向盘2连结的输入轴8、和与中间轴7连结的输出轴9。输入轴8与输出轴9经由扭杆10以能够相对旋转的方式连结。
在转向轴6的周围设置有转矩传感器11。转矩传感器11基于输入轴8以及输出轴9的相对旋转位移量，检测对方向盘2赋予的转向操纵转矩Th。由转矩传感器11检测出的转向操纵转矩Th输入到ECU(电子控制单元：Electronic Control Unit)12。
转向机构4由包含小齿轮轴13和作为转舵轴的齿条轴14的齿条小齿轮机构构成。在齿条轴14的各端部经由转向横拉杆15以及转向节臂(图示省略)连结有转向轮3。小齿轮轴13与中间轴7连结。在小齿轮轴13的前端连结有小齿轮16。
齿条轴14沿着车辆的左右方向直线状地延伸。在齿条轴14的轴方向的中间部形成有与小齿轮16啮合的齿条17。通过该小齿轮16以及齿条17，小齿轮轴13的旋转转换为齿条轴14的轴方向移动。通过使齿条轴14沿轴方向移动，能够使转向轮3转向。
若对方向盘2进行转向操纵(旋转)，则该旋转经由转向轴6以及中间轴7传递到小齿轮轴13。然后，小齿轮轴13的旋转通过小齿轮16以及齿条17转换为齿条轴14的轴方向移动。由此，转向轮3被转向。
转向操纵辅助机构5包含转向操纵辅助用的电动马达18、和用于将电动马达18的输出转矩传递到转向机构4的减速机19。在该实施方式中，电动马达18由同步磁阻马达构成。减速机19由包含蜗轮蜗杆20、和与该蜗轮蜗杆20啮合的蜗轮21的蜗轮蜗杆机构构成。减速机19收容在齿轮壳体22内。
蜗轮蜗杆20被电动马达18旋转驱动。蜗轮21以能够一体旋转的方式与转向轴6连结。蜗轮21被蜗轮蜗杆20旋转驱动。
若蜗轮蜗杆20被电动马达18旋转驱动，则蜗轮21被旋转驱动，而转向轴6旋转。然后，转向轴6的旋转经由中间轴7传递到小齿轮轴13。小齿轮轴13的旋转通过齿条小齿轮机构，转换为齿条轴14的轴方向移动。由此，转向轮3被转向。即，通过利用电动马达18旋转驱动蜗轮蜗杆20，能够进行基于电动马达18的转向操纵辅助。
电动马达18的转子的旋转角(以下，称为“转子旋转角”)被分解器等旋转角传感器25检测。旋转角传感器25的输出信号被输入到ECU12。通过作为马达控制装置的ECU12控制电动马达18。
图2是用于说明电动马达18的构成的图解图。
电动马达18如上所述为同步磁阻马达，如图2概略性所示，具备具有在周方向隔开间隔配置的多个突极部的转子100、和具有电枢绕组的定子105。电枢绕组通过U相的定子线圈101、V相的定子线圈102以及W相的定子线圈103被星形结线而构成。
定义在各相的定子线圈101、102、103的方向上取U轴、V轴以及W轴的三相固定坐标(UVW坐标系)。另外，定义在磁通容易从转子100的旋转中心侧向外周部流动的突极部的方向上取d轴方向，并在磁通不容易从转子100的旋转中心侧向外周部流动的非突极部的方向上取q轴方向的二相旋转坐标系(dq坐标系。实际旋转坐标系)。dq坐标系是跟随转子100的旋转角(转子旋转角)θ的实际旋转坐标系。
在该实施方式中，转子旋转角(电角度)θ被定义为从U轴到相邻的两个突极部(d轴)中的成为基准的一方的突极部(d轴)的逆时针的旋转角。将成为基准的上述一方的突极部的方向称为+d轴方向，并将与其相邻的另一方的突极部的方向称为－d轴方向。将相对于+d轴在电角度旋转了+90度后的轴称为+q轴，并将相对于+d轴在电角度旋转了－90度后的轴称为－q轴。根据dq坐标系上的电流向量Ia的方向决定在转子100(突极部)产生的磁极(N极以及S极)。在该实施方式中，电动马达18的正转方向与图2中的转子100的逆时针方向(CCW)对应，电动马达18的反转方向与图2中的转子100的顺时针方向(CW)对应。
通过使用转子旋转角θ，进行UVW坐标系与dq坐标系之间的坐标转换(例如，参照日本特开2009－137323号公报的式(1)、(2))。
在该说明书中，将在电枢绕组流过的电流称为“电枢电流”或者“马达电流”。dq坐标系上的电流向量Ia是在电枢绕组流过的电流的向量(电枢电流向量)。β是电流相角，是电枢电流向量Ia与d轴的相位差。id是d轴电流，由id＝Ia·cosβ表示。iq是q轴电流，由iq＝Ia·sinβ表示。
图3是表示图1的ECU12的电气构成的示意图。
ECU12具备微型计算机31、被该微型计算机31控制且对电动马达18供给电力的驱动电路(逆变器电路)32、以及用于检测在电动马达18流过的U相电流、V相电流以及W相电流的电流传感器33、34、35。
微型计算机31具备CPU以及存储器，通过执行规定的程序来作为多个功能处理部发挥作用。存储器包含ROM、RAM、非易失性存储器40等。在多个功能处理部包含有转矩指令值设定部41、电流指令值设定部42、电流向量运算部43、d轴电流偏差运算部44、q轴电流偏差运算部45、d轴PI(比例积分)控制部46、q轴PI(比例积分)控制部47、电压限制部48、二相/三相坐标转换部49、PWM控制部50、电流检测部51、三相/二相坐标转换部52、以及旋转角运算部53。
旋转角运算部53基于旋转角传感器25的输出信号对电动马达18的转子的旋转角(转子旋转角θ)进行运算。由旋转角运算部53运算出的转子旋转角θ被给予电流指令值设定部42以及坐标转换部49、52。
电流检测部51基于电流传感器33、34、35的输出信号，检测U相、V相以及W相的相电流iU、iV、iW(以下，在进行总称时称为“三相检测电流iU、iV、iW”)。
转矩指令值设定部41设定应该使电动马达18产生的马达转矩的指令值亦即马达转矩指令值Tm ＊。具体而言，转矩指令值设定部41基于由转矩传感器11检测出的转向操纵转矩(检测转向操纵转矩Th)设定马达转矩指令值Tm ＊。针对检测转向操纵转矩Th的马达转矩指令值Tm ＊的设定例如图4所示。对于检测转向操纵转矩Th来说，例如用于向左方向转向操纵的转矩取为正的值，用于向右方向转向操纵的转矩取为负的值。电动马达18的用于辅助向左方向的转向操纵的马达转矩的方向与电动马达18的正转方向对应，用于辅助向右方向的转向操纵的马达转矩的方向与电动马达18的反转方向对应。马达转矩指令值Tm ＊在应该从电动马达18产生用于左方向转向操纵的转向操纵辅助力时为正的值，在应该从电动马达18产生用于右方向转向操纵的转向操纵辅助力时为负的值。
马达转矩指令值Tm ＊相对于检测转向操纵转矩Th的正的值取为正，相对于检测转向操纵转矩Th的负的值取为负的值。在检测转向操纵转矩Th为零时，马达转矩指令值Tm ＊为零。而且，检测转向操纵转矩Th的绝对值越大，马达转矩指令值Tm ＊的绝对值为越大的值。由此，检测转向操纵转矩Th的绝对值越大，越能够增大转向操纵辅助力。
转矩指令值设定部41例如使用存储了图4所示那样的转向操纵转矩Th与马达转矩指令值Tm ＊的关系的映射或者表示它们的关系的运算式，设定与转向操纵转矩Th对应的马达转矩指令值Tm ＊。由转矩指令值设定部41设定的马达转矩指令值Tm ＊被给予电流指令值设定部42以及电流向量运算部43。
在非易失性存储器40存储有正转(CCW)用的电枢电流·电流相角设定表格(以下，称为“正转用表格61”)、和反转(CW)用的电枢电流·电流相角设定表格(以下，称为“反转用表格62”)。将在后面描述这些表格61、62的详细。
电流指令值设定部42基于从转矩指令值设定部41给予的马达转矩指令值Tm ＊、从旋转角运算部53给予的转子旋转角θ、以及正转用以及反转用表格61、62中与马达转矩指令值Tm ＊的转矩方向(符号)对应的表格，设定电枢电流指令值Ia ＊(Ia ＊＞0)以及电流相角指令值β＊(β＊＞0)。将在后面描述电流指令值设定部42的详细。
电流向量运算部43基于由电流指令值设定部42设定的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊、和从转矩指令值设定部41给予的马达转矩指令值Tm ＊的符号，对d轴电流指令值id ＊以及q轴电流指令值iq ＊进行运算。具体而言，电流向量运算部43基于下式(1)对d轴电流指令值id ＊进行运算。
id ＊＝Ia ＊·cosβ＊ …(1)
另外，电流向量运算部43基于下式(2a)或者(2b)对q轴电流指令值iq ＊进行运算。
在Tm ＊≥0的情况下，iq ＊＝Ia ＊·sinβ＊ …(2a)
在Tm ＊＜0的情况下，iq ＊＝Ia ＊·sin(－β＊) …(2b)
存在对d轴电流指令值id ＊以及q轴电流指令值iq ＊进行总称，称为“二相指示电流id ＊、iq ＊”的情况。
由电流检测部51检测出的三相检测电流iU、iV、iW被给予三相/二相坐标转换部52。三相/二相坐标转换部52使用由旋转角运算部53运算出的转子旋转角θ，将三相检测电流iU、iV、iW转换为dq坐标上的d轴电流id以及q轴电流iq(以下，在进行总称时称为“二相检测电流id、iq”)。通过三相/二相坐标转换部52得到的d轴电流id被给予d轴电流偏差运算部44。通过三相/二相坐标转换部52得到的q轴电流iq被给予q轴电流偏差运算部45。
d轴电流偏差运算部44对d轴电流id相对于d轴电流指令值id ＊的偏差Δid(＝id ＊－id)进行运算。d轴PI控制部46通过对由d轴电流偏差运算部44运算出的电流偏差Δid进行PI(比例积分)运算，来对d轴指示电压vd’＊进行运算。该d轴指示电压vd’＊被给予电压限制部48。
q轴电流偏差运算部45对q轴电流iq相对于q轴电流指令值iq ＊的偏差Δiq(＝iq ＊－iq)进行运算。q轴PI控制部47通过对由q轴电流偏差运算部45运算出的电流偏差Δiq进行PI(比例积分)运算，来对q轴指示电压vq’＊进行运算。该q轴指示电压vq’＊被给予电压限制部48。
为了避免在电动马达18产生的感应电压比电源电压高，而成为不使电流流向电动马达18的状态(电压饱和状态)而设置电压限制部48。电压限制部48例如将d轴指示电压vd’＊限制在预先设定的d轴电压指令最大值以下，并且将q轴指示电压vq’＊限制在预先设定的q轴电压指令最大值以下。由电压限制部48进行限制处理后的d轴指示电压vd ＊以及q轴指示电压vq ＊被给予二相/三相坐标转换部49。
二相/三相坐标转换部49使用由旋转角运算部53运算出的转子旋转角θ，将d轴指示电压vd ＊以及q轴指示电压vq ＊转换为U相、V相以及W相的指示电压vU ＊、vV ＊、vW ＊。在对U相、V相以及W相的指示电压vU ＊、vV ＊、vW ＊进行总称时称为“三相指示电压vU ＊、vV ＊、vW ＊”。
PWM控制部50生成分别与U相指示电压vU ＊、V相指示电压vV ＊以及W相指示电压vW ＊对应的占空比的U相PWM控制信号、V相PWM控制信号以及W相PWM控制信号，并供给至驱动电路32。
驱动电路32由与U相、V相以及W相对应的三相逆变器电路构成。通过根据从PWM控制部50给予的PWM控制信号控制构成该逆变器电路的功率元件，来对电动马达18的各相的定子线圈施加相当于三相指示电压vU ＊、vV ＊、vW ＊的电压。
电流偏差运算部44、45以及PI控制部46、47构成电流反馈控制单元。通过该电流反馈控制单元的动作，控制在电动马达18流过的马达电流(电枢电流)接近由电流向量运算部43运算出的二相指示电流id ＊、iq ＊。
以下，对正转用表格61以及反转用表格62、和电流指令值设定部42进行详细说明。
为了高效率地驱动电动马达18，控制电动马达18增大相对于电枢电流的马达转矩之比即可。
由下式(3)表示极对数为Pn的同步磁阻马达中的马达转矩Tm。
Tm＝Pn·(Ld－Lq)·id·iq …(3)
Ld是d轴电感[H]，Lq是q轴电感[H]。另外，id是d轴电流[A]，iq是q轴电流[A]。
若将电枢电流的大小设为Ia，并将电流相角设为β，则iq＝Ia·sinβ，id＝Ia·cosβ，所以由下式(4)表示马达转矩Tm。此外，电流相角β是电枢电流向量与d轴的相位差。
Tm＝(1/2)·Pn·(Ld－Lq)·Ia 2sin2β …(4)
因此，若d轴电感Ld以及q轴电感Lq不变动，则在电流相角β为45度时马达转矩Tm成为最大。然而，在同步磁阻马达中，d轴电感Ld以及q轴电感Lq受到转子铁芯以及定子铁芯的磁饱和的影响而变动，所以马达转矩Tm在电流相角β为45度时不一定最大。
图5是表示在某一同步磁阻马达中，对多个电枢电流Ia的每一个获取的相对于电流相角β的马达转矩Tm的特性数据的图。图5的特性数据挪用了上述非专利文献1所刊载的数据。另外，在图5中取电流相角β为横轴，取马达转矩Tm为纵轴，并分别以曲线表示各电枢电流Ia的相对于电流相角β的马达转矩Tm的特性。
如图5所示，根据电枢电流Ia的大小，而马达转矩Tm成为最大的电流相角β不同。在图5的例子中，随着电枢电流Ia增大，马达转矩Tm成为最大的电流相角β增大。为了高效率地驱动电动马达18，优选将相对于电枢电流指令值Ia ＊马达转矩Tm成为最大的电流相角β设定为电流相角β。
图6是表示正转用表格61的内容例的一部分的模式图。
在正转用表格61按转子旋转角θ存储有电动马达18向正转方向旋转时的、相对于电枢电流指令值Ia ＊与在电枢电流指令值Ia ＊下马达转矩Tm成为最大的电流相角指令值β＊的组合从电动马达18产生的马达转矩Tm[Nm]。
在该例子中，N个电枢电流指令值Ia ＊具有Ia ＊ 1＜Ia ＊ 2＜…Ia ＊ N的关系。M个转子旋转角θ被设定为从0deg到360deg为规定的角度增量，以成为足以示出马达转矩Tm的变化的分辨率。马达转矩Tm被设定为电枢电流指令值Ia ＊越大，其值越大。
这样的正转用表格61例如如以下那样制成。若对图3所示那样的马达控制电路的电流向量运算部43给予规定的电枢电流指令值Ia ＊以及规定的电流相角指令值β＊，并且给予表示正转方向的符号，则基于与该电枢电流指令值Ia ＊、该电流相角指令值β＊以及该符号对应的二相指示电流id ＊、iq ＊，正转驱动电动马达18。在电动马达18被正转驱动的状态下，获取从电动马达18产生的马达转矩Tm和转子旋转角θ。由此，得到相对于上述规定的电枢电流指令值Ia ＊与上述规定的电流相角指令值β＊的组合的每个转子旋转角θ的马达转矩Tm。此外，能够使用未图示的测定装置测定马达转矩Tm。
通过对多个电流相角指令值β＊的每一个进行这样的实验，来获取相对于上述规定的电枢电流指令值Ia ＊与多个电流相角指令值β＊的各组合的每个转子旋转角θ的马达转矩Tm的数据。基于这样获取的数据，确定相对于上述规定的电枢电流指令值Ia ＊马达转矩Tm成为最大的电流相角指令值β＊。
通过对多个电枢电流指令值Ia ＊的每一个进行以上那样的实验，来对多个电枢电流指令值Ia ＊的每一个，获取相对于该电枢电流指令值Ia ＊与相对于该电枢电流指令值马达转矩Tm成为最大的电流相角指令值β＊的组合的每个转子旋转角θ的马达转矩Tm的数据。由此，得到用于制成正转用表格61的数据。
虽然未图示，但在反转用表格62按转子旋转角θ存储有电动马达18向反转方向旋转时的、相对于电枢电流指令值Ia ＊与在电枢电流指令值Ia ＊下马达转矩Tm成为最大的电流相角指令值β＊的组合从电动马达18产生的马达转矩Tm[Nm]。
通过进行与为了制成正转用表格61而进行的实验相同的实验制成反转用表格62。但是，在制成反转用表格62的情况下，与制成正转用表格61的情况不同，在实验时，对电流向量运算部43给予表示反转方向的符号。由此，在实验时，向反转方向旋转驱动电动马达18。
接下来，对电流指令值设定部42的动作进行详细说明。在以下的说明中，将由旋转角运算部53运算出的最新的转子旋转角θ称为“当前转子旋转角θ”。
电流指令值设定部42首先选择正转用表格61以及反转用表格62中与马达转矩指令值Tm ＊的符号对应的旋转方向的表格61、62。然后，电流指令值设定部42基于选择的表格61、62，设定用于在当前转子旋转角θ处，从电动马达18产生与马达转矩指令值Tm ＊对应的马达转矩的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊。
具体而言，电流指令值设定部42从选择的表格61、62内的与当前转子旋转角θ对应的多个马达转矩Tm中，检索与马达转矩指令值Tm ＊相同的大小的马达转矩Tm。电流指令值设定部42在检索出与马达转矩指令值Tm ＊相同的大小的马达转矩Tm的情况下，从该表格61、62读出与该马达转矩Tm对应的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊，并设定至电流向量运算部43。
另一方面，在未能够检索到与马达转矩指令值Tm ＊相同的大小的马达转矩Tm的情况下，电流指令值设定部42进行以下那样的处理。电流指令值设定部42从选择的表格61、62内的与当前转子旋转角θ对应的多个马达转矩Tm中，读出与比马达转矩指令值Tm ＊小且最接近的大小的马达转矩Tm(以下，称为“第一马达转矩Tm1”)对应的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊。另外，电流指令值设定部42从上述表格61、62内的与当前转子旋转角θ对应的多个马达转矩Tm中，读出与比马达转矩指令值Tm ＊大且最接近的大小的马达转矩Tm(以下，称为“第二马达转矩Tm2”)对应的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊。然后，电流指令值设定部42通过对读出的两组的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊进行线性插值，来对与马达转矩指令值Tm ＊对应的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊进行运算。
对该线性插值进行具体说明。将与第一马达转矩Tm1对应的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊分别设为Ia ＊1以及β＊1，将与第二马达转矩Tm2对应的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊分别设为Ia ＊2以及β＊2。另外，设为Tm2－Tm1＝ΔTm，Ia ＊2－Ia ＊1＝ΔIa ＊，β＊2－β＊1＝Δβ＊。
电流指令值设定部42基于下式(5)以及(6)对与马达转矩指令值Tm ＊对应的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊进行运算。然后，电流指令值设定部42将得到的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊设定至电流向量运算部43。
Ia ＊＝(ΔIa ＊/ΔTm)·(Tm ＊－Tm1)+Ia ＊1 …(5)
β＊＝(Δβ＊/ΔTm)·(Tm ＊－Tm1)+β＊1 …(6)
在上述的实施方式中，能够设定最佳的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊，以便在从旋转角运算部53给予的转子旋转角θ处，从电动马达18产生与马达转矩指令值Tm ＊对应的马达转矩。由此，能够抑制起因于转子旋转角θ的转矩变动。
另外，根据上述的实施方式，具备在电动马达18向正转方向旋转的情况下应用的正转用表格61、和在电动马达18向反转方向旋转的情况下应用的反转用表格62。由此，即使在电动马达18向正转方向旋转的情况、和电动马达18向反转方向旋转的情况下，相对于转子旋转角θ的马达转矩Tm的特性不同的情况下，也能够在各旋转方向上适当地抑制起因于转子旋转角θ的转矩变动。
[第一变形例]
以下，对ECU的第一变形例进行说明。
图7是表示ECU的第一变形例的电气构成的示意图。在图7中，对与上述的图3的各部对应的部分标注与图3相同的附图标记进行示出。
在图7的ECU12中，与图3的ECU12相比，追加了旋转速度运算部54。另外，在图7的ECU12中，在非易失性存储器40，除了上述的电枢电流·电流相角设定表格61、62以外还存储高输出表格71、72。另外，在图7的ECU12中，代替图3的电流指令值设定部42，而使用电流指令值设定部142。图7的ECU12的除此以外的构成与图3的ECU12的构成相同。
旋转速度运算部54通过对由旋转角运算部53运算出的转子旋转角θ进行时间微分，来对电动马达18的旋转速度ω[rpm]进行运算。
在基于上述的正转用表格61以及反转用表格62控制电动马达18的情况下，能够进行转矩变动较小的控制(转矩变动降低控制)，所以存在对这些表格61、62进行总称而称为转矩变动降低表格60的情况。
在非易失性存储器40，除了转矩变动降低表格60之外，还存储有高输出表格70。高输出表格70有正转用表格71和反转用表格72。如图8所示，在正转用表格71按电动马达18的旋转速度存储有在电动马达18向正转方向旋转的情况下，马达转矩成为最大的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊的组合。在反转用表格72按电动马达18的旋转速度存储有在电动马达18向反转方向旋转的情况下，马达转矩成为最大的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊的组合。
图9是用于说明电流指令值设定部142的动作的流程图。按规定的运算周期反复执行图9的处理。在以下的说明中，将由旋转速度运算部54运算出的最新的旋转速度ω称为“当前旋转速度ω”。
电流指令值设定部142辨别当前旋转速度ω是否为规定旋转速度ωth以下(步骤S1)。规定旋转速度ωth例如被设定为在电动马达18的速度－转矩特性中，转矩几乎恒定的恒转矩区域(低速度区域)与旋转速度比恒转矩区域大的恒输出区域的边界点附近的旋转速度。
若当前旋转速度ω为规定旋转速度ωth以下(步骤S1：是)，则电流指令值设定部42A基于转矩变动降低表格60，设定用于在当前转子旋转角θ处，从电动马达18产生与马达转矩指令值Tm ＊对应的马达转矩的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊(步骤S2：是)。此时，基于马达转矩指令值Tm ＊的符号辨别使用正转用表格61以及反转用表格62的哪一个。然后，结束当前运算周期的处理。
在步骤S1中，辨别为当前旋转速度ω比规定旋转速度ωth大的情况下，电流指令值设定部142基于高输出表格70设定在当前旋转速度ω下马达转矩成为最大的电枢电流指令值Ia ＊以及电流相角指令值β＊(步骤S3：是)。此时，基于转矩指令值Tm ＊的符号辨别使用正转用表格71以及反转用表格72的哪一个。然后，结束当前运算周期的处理。
在该实施方式中，在电动马达18的旋转速度ω为规定旋转速度ωth以下的情况下，能够进行优先了转矩变动的降低的控制。另一方面，在电动马达18的旋转速度ω比规定旋转速度ωth大的情况下，能够进行优先了输出提高的控制。由此，能够在电动马达18的高速域得到较高的输出。
[第二变形例]
对ECU12的第二变形例进行说明。第二变形例所涉及的ECU12是用于控制具备两个系统的定子线圈的同步磁阻马达的控制单元。
对具备两个系统的定子线圈的同步磁阻马达产生的转矩进行说明。
由上述的式(3)表示同步磁阻马达的基本转矩式。
Tm＝Pn·(Ld－Lq)·id·iq …(3)
因此，在独立地驱动第一系统以及第二系统的情况下分别产生的转矩Tm1、Tm2如下式(7)以及(8)那样。其中，id1以及iq1分别表示第一系统的d轴电流以及q轴电流，id2以及iq2分别表示第二系统的d轴电流以及q轴电流。
Tm1＝Pn·(Ld－Lq)·id1·iq1 …(7)
Tm2＝Pn·(Ld－Lq)·id2·iq2 …(8)
若第一系统以及第二系统不相互给予影响，则同时驱动第一系统以及第二系统时的转矩Tm如下式(9)那样。若以相同的d轴电流id(＝id1＝id2)以及相同的q轴电流iq(＝iq1＝iq2)驱动两个系统，则如下式(10)那样。
Tm＝Tm1+Tm2＝Pn{(Ld－Lq)·id1·iq1}+Pn{(Ld－Lq)·id2·iq2} …(9)
Tm＝Tm1+Tm2＝2Pn·(Ld－Lq)·id·iq …(10)
但是，根据第一系统的定子线圈与第二系统的定子线圈的配置方法，各系统相互受到其它的系统的定子线圈对转子给予的磁通的影响。在这样的情况下，例如由下式(11)以及(12)表示第一系统产生的转矩Tm1以及第二系统产生的转矩Tm2。
Tm1＝Pn{(Ld－Lq)·id1·iq1+(Ld－Lq)·id2·iq1} …(11)
Tm2＝Pn{(Ld－Lq)·id2·iq2+(Ld－Lq)·id1·iq2} …(12)
式(11)的第二项表示由于与第二系统对转子给予的磁通(Ld－Lq)·id2的互连而产生的转矩。同样地，式(12)的第二项表示由于与第一系统对转子给予的磁通(Ld－Lq)·id1的互连而产生的转矩。
因此，通过同时驱动第一系统以及第二系统得到的转矩Tm如下式(13)那样，在以相同的输入驱动两个系统的情况下，由于id1＝id2＝id、iq1＝iq2＝iq，所以能够得到下式(14)。
Tm＝Tm1+Tm2
＝Pn{(Ld－Lq)·id1·iq1+(Ld－Lq)·id2·iq1}+Pn{(Ld－Lq)·id2·iq2+(Ld－Lq)·id1·iq2} …(13)
Tm＝Tm1+Tm2＝4Pn·(Ld－Lq)·id·iq …(14)
即，理论上，能够得到式(10)的情况下的两倍的转矩。
如以上那样，在具备两个系统的定子线圈的同步磁阻马达中，同时驱动两系统的情况下的马达转矩不成为单独驱动各系统的情况下的马达转矩的总和。因此，即使通过在单独驱动各系统的状态下进行实验对每个系统制成电枢电流·电流相角设定表格，并使用这些表格设定各系统的电枢电流指令值以及电流相角指令值，也不能够使与马达转矩指令值Tm ＊对应的马达转矩输出。
因此，第二变形例所涉及的ECU12提供能够使具备两个系统的定子线圈的同步磁阻马达输出与马达转矩指令值Tm ＊对应的马达转矩的马达控制方法。
图10是表示ECU的第二变形例的电气构成的示意图。
电动马达18是具备第一系统的定子线圈18A和第二系统的定子线圈18B的同步磁阻马达。各系统的定子线圈18A、18B分别具有U相、V相以及W相的定子线圈。
ECU12包含微型计算机81、第一系统驱动电路82、第二系统驱动电路83、第一系统电流传感器84、85、86、以及第二系统电流传感器87、88、89。第一系统驱动电路82以及第二系统驱动电路83例如是三相逆变器电路。第一系统电流传感器84、85、86包含检测第一系统的UVW各相的电流的三个电流传感器。第二系统电流传感器87、88、89包含检测第二系统的UVW各相的电流的三个电流传感器。在电动马达18附属有用于检测转子的旋转角度的旋转角传感器25。
微型计算机81具备CPU以及存储器，通过执行规定的程序，作为多个功能处理部发挥作用。存储器包含ROM、RAM、非易失性存储器40等。在多个功能处理部包含有转矩指令值设定部91、综合指令值设定部92、第一系统控制部93A、以及第二系统控制部93B。
转矩指令值设定部91与图3的转矩指令值设定部41相同，设定应该使电动马达18产生的马达转矩的指令值亦即马达转矩指令值Tm ＊。由转矩指令值设定部91设定的马达转矩指令值Tm ＊被给予综合指令值设定部92以及后述的电流向量运算部43A、43B(参照图10)。
在非易失性存储器40存储有用于设定针对包括了两个系统的系统整体的综合指令值的综合指令值设定表格111。综合指令值由针对包括了两个系统的系统整体的电枢电流指令值(以下，称为“综合电流指令值Ia，total ＊”。Ia，total ＊＞0)以及电流相角指令值(以下，称为“综合相角指令值βtotal ＊”。βtotal ＊＞0)构成。
综合指令值设定表格111包含正转(CCW)用的表格(以下，称为“正转用表格111a”)、和反转(CW)用的表格(以下，称为“反转用表格111b”)。将在后面描述这些表格111a、111b的详细。
综合指令值设定部92基于马达转矩指令值Tm ＊、从后述的旋转角运算部53A(参照图11)给予的转子旋转角θ、以及表格111a、111b中与马达转矩指令值Tm ＊的符号对应的表格，设定综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊。将在后面描述综合指令值设定部92的详细。
第一系统控制部93A基于综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊控制第一系统驱动电路82，控制供给至第一系统的定子线圈18A的电流。第二系统控制部93B基于综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊控制第二系统驱动电路83，控制供给至第二系统的定子线圈18B的电流。
第一系统控制部85A以及第二系统控制部85B包含电流指令值设定部42A、42B、电流向量运算部43A、43B、以及电流反馈控制部94A、94B。
如图11所示，电流反馈控制部94A、94B包含d轴电流偏差运算部44A、44B、q轴电流偏差运算部45A、45B、d轴PI控制部46A、46B、q轴PI控制部47A、47B、电压限制部48A、48B、二相/三相坐标转换部49A、49B、PWM控制部50A、50B、电流检测部51A、51B、三相/二相坐标转换部52A、52B、以及旋转角运算部53A、53B。
返回到图10，电流指令值设定部42A、42B基于综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊，使用下式(15)、(16)，对用于第一系统以及第二系统的电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊以及电流相角指令值β1 ＊、β2 ＊进行运算。
Ia1 ＊＝Ia，total ＊/2，β1 ＊＝βtotal ＊ …(15)
Ia2 ＊＝Ia，total ＊/2，β2 ＊＝βtotal ＊ …(16)
电流向量运算部43A、43B对用于第一系统以及第二系统的d轴电流指令值id1 ＊、id2 ＊以及q轴电流指令值iq1 ＊、iq2 ＊进行运算。具体而言，电流向量运算部43A、43B基于下式(17)、(18)对d轴电流指令值id1 ＊、id2 ＊进行运算。
id1 ＊＝Ia1 ＊·cosβ1 ＊ …(17)
id2 ＊＝Ia2 ＊·cosβ2 ＊ …(18)
另外，电流向量运算部43A基于下式(19a)、(19b)对q轴电流指令值iq1 ＊进行运算，电流向量运算部43B基于下式(20a)、(20b)对q轴电流指令值iq2 ＊进行运算。
在Tm ＊≥0的情况下，iq1 ＊＝Ia1 ＊·sinβ1 ＊ …(19a)
Tm ＊＜0的情况下，iq1 ＊＝Ia1 ＊·sin(－β1 ＊) …(19b)
Tm ＊≥0的情况下，iq2 ＊＝Ia2 ＊·sinβ2 ＊ …(20a)
Tm ＊＜0的情况下，iq2 ＊＝Ia2 ＊·sin(－β2 ＊) …(20b)
参照图11，旋转角运算部53A、53B基于旋转角传感器25的输出信号对电动马达18的转子的旋转角(转子旋转角θ)进行运算。
电流检测部51A、51B基于电流传感器84、85、86、87、88、89的输出信号，对U相、V相以及W相的相电流iU1、iV1、iW1；iU2、iV2、iW2进行运算。三相/二相坐标转换部52A、52B使用由旋转角运算部53A、53B运算出的转子旋转角θ，将三相的相电流iU1、iV1、iW1；iU2、iV2、iW2转换为d轴电流id1、id2以及q轴电流iq1、iq2。
d轴电流偏差运算部44A、44B对d轴电流指令值id1 ＊、id2 ＊与在自己系统的定子线圈流过的d轴电流id1、id2的偏差Δid1(＝id1 ＊－id1)、Δid2(＝id2 ＊－id2)进行运算。q轴电流偏差运算部45A、45B对q轴电流指令值iq1 ＊、iq2 ＊与在自己系统的定子线圈流过的q轴电流iq1、iq2的偏差Δiq1(＝iq1 ＊－iq1)、Δiq2(＝iq2 ＊－iq2)进行运算。
d轴PI控制部46A、46B通过对d轴电流偏差Δid1、Δid2进行PI(比例积分)运算，来对用于第一系统以及第二系统的d轴指示电压vd1’＊、vd2’＊进行运算。q轴PI控制部47A、47B通过对q轴电流偏差Δiq1、Δiq2进行PI运算，来对用于第一系统以及第二系统的q轴指示电压vq1’＊、vq2’＊进行运算。
电压限制部48A、48B例如将d轴指示电压vd1’＊、vd2’＊限制在预先设定的d轴电压指令最大值以下，并且将q轴指示电压vq1’＊、vq2’＊限制在预先设定的q轴电压指令最大值以下。由电压限制部48A、48B进行限制处理后的d轴指示电压vd1 ＊、vd2 ＊以及q轴指示电压vq1 ＊、vq2 ＊被给予自己系统的二相/三相坐标转换部49A、49B。
二相/三相坐标转换部49A、49B使用由旋转角运算部53A、53B运算出的转子旋转角θ，将d轴指示电压vd1 ＊、vd2 ＊以及q轴指示电压vq1 ＊、vq2 ＊转换为U相、V相以及W相的指示电压vU1 ＊、vV1 ＊、vW1 ＊；vU2 ＊、vV2 *、vW2 ＊。
PWM控制部50A、50B生成分别与指示电压vU1 ＊、vV1 ＊、vW1 ＊；vU2 ＊、vV2 ＊、vW2 ＊对应的占空比的U相PWM控制信号、V相PWM控制信号以及W相PWM控制信号。构成各系统的驱动电路82、83的功率元件被这些PWM控制信号控制。由此，各系统的各相的定子线圈根据指示电压vU1 ＊、vV1 ＊、vW1 ＊；vU2 ＊、vV2 ＊、vW2 ＊通电。
以下，对图10所示的正转用表格111a以及反转用表格111b及综合指令值设定部92进行详细说明。
图12是表示正转用表格111a的内容例的一部分的模式图。
在正转用表格111a按转子旋转角θ存储有电动马达18向正转方向旋转时的、相对于综合电流指令值Ia，total ＊与在该综合电流指令值Ia，total ＊下马达转矩Tm成为最大的综合相角指令值βtotal ＊的组合从电动马达18产生的马达转矩Tm[Nm]。另外，以电流指令值设定部42A、42B基于综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊，并使用上述式(15)、(16)，对电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊以及电流相角指令值β1 ＊、β2 ＊进行运算为前提来制成正转用表格111a。
在图12的例子中，N个综合电流指令值Ia，total ＊具有Ia，total ＊ 1＜Ia，total ＊ 2＜…Ia，total ＊ N的关系。M个转子旋转角θ设定为从0deg到360deg为规定的角度增量，以成为足以表示出马达转矩Tm的变化的分辨率。
例如如以下那样制成这样的正转用表格111a。对图10所示那样的马达控制电路的电流指令值设定部42A、42B给予规定的综合电流指令值Ia，total ＊以及规定的综合相角指令值βtotal ＊，并且对电流向量运算部43A、43B给予表示正转方向的符号。由此，基于与该综合电流指令值Ia，total ＊、该综合相角指令值βtotal ＊以及该符号对应的d轴以及q轴电流指令值id1 ＊、iq1 ＊；id2 ＊、iq2 ＊，正转驱动电动马达18。在电动马达18被正转驱动的状态下，获取从电动马达18产生的马达转矩Tm和转子旋转角θ。由此，能够得到相对于上述规定的综合电流指令值Ia，total ＊与上述规定的综合相角指令值βtotal ＊的组合的每个转子旋转角θ的马达转矩Tm。此外，能够使用未图示的测定装置测定马达转矩Tm。
通过对多个综合相角指令值βtotal ＊的每一个进行这样的实验，来获取相对于上述规定的综合电流指令值Ia，total ＊与多个综合相角指令值βtotal ＊的各组合的每个转子旋转角θ的马达转矩Tm的数据。基于像这样获取的数据，确定相对于上述规定的综合电流指令值Ia，total ＊马达转矩Tm成为最大的综合相角指令值βtotal ＊。
通过对多个综合电流指令值Ia，total ＊的每一个进行以上那样的实验，来对多个综合电流指令值Ia，total ＊的每一个，获取相对于该综合电流指令值Ia，total ＊与相对于该综合电流指令值马达转矩Tm成为最大的综合相角指令值βtotal ＊的组合的每个转子旋转角θ的马达转矩Tm的数据。由此，能够得到用于制成正转用表格111a的数据。
虽然未图示，但在反转用表格111b中按转子旋转角θ存储有电动马达18向反转方向旋转时的、相对于综合电流指令值Ia，total ＊与在该综合电流指令值Ia，total ＊下马达转矩Tm成为最大的综合相角指令值βtotal ＊的组合从电动马达18产生的马达转矩Tm[Nm]。
通过进行与为了制成正转用表格111a而进行的实验相同的实验制成反转用表格111b。但是，在制成反转用表格111b的情况下，与制成正转用表格111a的情况不同，在实验时，对电流向量运算部43A、43B给予表示反转方向的符号。由此，在实验时，向反转方向旋转驱动电动马达18。
接下来，对综合指令值设定部92的动作进行详细说明。在以下的说明中，将由旋转角运算部53A运算出的最新的转子旋转角θ称为“当前转子旋转角θ”。
综合指令值设定部92首先选择正转用表格111a以及反转用表格111b中与马达转矩指令值Tm ＊的符号对应的旋转方向的表格111a、111b。然后，综合指令值设定部92基于选择的表格111a、111b，设定用于在当前转子旋转角θ处从电动马达18产生与马达转矩指令值Tm ＊对应的马达转矩的综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊。
具体而言，综合指令值设定部92从选择的表格111a、111b内的与当前转子旋转角θ对应的多个马达转矩Tm中，检索与马达转矩指令值Tm ＊相同的大小的马达转矩Tm。在综合指令值设定部92能够检索到与马达转矩指令值Tm ＊相同的大小的马达转矩Tm的情况下，从该表格111a、111b读出与该马达转矩Tm对应的综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊，并设定至电流指令值设定部42A、42B。
另一方面，在未能够检索到与马达转矩指令值Tm ＊相同的大小的马达转矩Tm的情况下，综合指令值设定部92进行以下那样的处理。综合指令值设定部92从选择的表格111a、111b内的与当前转子旋转角θ对应的多个马达转矩Tm中，读出与比马达转矩指令值Tm ＊小且最接近的大小的马达转矩Tm(以下，称为“第一马达转矩Tm1”)对应的综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊。
另外，综合指令值设定部92从表格111a、111b内的与当前转子旋转角θ对应的多个马达转矩Tm中，读出与比马达转矩指令值Tm ＊大且最接近的大小的马达转矩Tm(以下，称为“第二马达转矩Tm2”)对应的综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊。然后，综合指令值设定部92通过对读出的两组的综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊进行线性插值，来对与马达转矩指令值Tm ＊对应的综合电流指令值Ia，total ＊以及综合相角指令值βtotal ＊进行运算。作为该情况下的线性插值，能够使用与图3的实施方式中说明的线性插值相同的方法。
在该第二变形例中，能够考虑另一个系统的定子线圈对转子给予的磁通的影响，控制同步磁阻马达。因此，能够高效率地控制具备两个系统的定子线圈的同步磁阻马达。
[第三变形例]
以下，对ECU12的第三变形例进行说明。第三变形例所涉及的ECU12与第二变形例所涉及的ECU12相同，是控制具备两个系统的定子线圈的同步磁阻马达的控制单元。
图13是表示ECU的第三变形例的电气构成的示意图。在图13中，对与上述的图10的各部对应的部分标注与图10相同的附图标记进行示出。
电动马达18是具备第一系统的定子线圈18A和第二系统的定子线圈18B的同步磁阻马达。
ECU12内的微型计算机81包含转矩指令值设定部91、转矩指令值分配部192、第一系统控制部93A、以及第二系统控制部93B。第一系统控制部93A以及第二系统控制部93B包含电流指令值设定部142A、142B、电流向量运算部43A、43B、以及电流反馈控制部94A、94B。
在图13的ECU12中代替图10的ECU12内的综合指令值设定部92，而设置有转矩指令值分配部192。另外，在图13的ECU12中代替图10的ECU12的电流指令值设定部42A、42B，而设置有电流指令值设定部142A、142B。并且，在图13的ECU12中，非易失性存储器40包含存储了第一系统的电流指令值设定部142A所使用的表格的第一存储器40A、和存储了第二系统的电流指令值设定部142B所使用的表格的第二存储器40B。第一存储器40A以及第二存储器40B既可以形成在一个非易失性存储器40内，也可以分别由在物理上不同的非易失性存储器构成。图13的ECU12的除此以外的构成与图10的ECU12的构成相同。
以下，对转矩指令值分配部192、电流指令值设定部142A、142B以及存储于存储器40A、40B的表格进行说明。
转矩指令值分配部192将由转矩指令值设定部91设定的马达转矩指令值Tm ＊分配给用于第一系统以及第二系统的电流指令值设定部142A、142B。在该实施方式中，转矩指令值分配部192对电流指令值设定部142A、142B各分配马达转矩指令值Tm ＊的二分之一。因此，若将对电流指令值设定部142A以及电流指令值设定部142B给予的转矩指令值分别设为Tm1 ＊以及Tm2 ＊，则Tm1 ＊＝Tm2 ＊＝Tm ＊/2。
在第一存储器40A存储有在第一系统以及第二系统正常的情况下第一系统的电流指令值设定部142A所使用的正常时用表格121、和在第二系统异常的情况下第一系统的电流指令值设定部142A所使用的异常时用表格122。这些各表格121、122包含正转用表格121a、122a以及反转用表格121b、122b。
在第二存储器40B存储有在第一系统以及第二系统正常的情况下第二系统的电流指令值设定部142B所使用的正常时用表格131、和在第一系统异常的情况下第二系统的电流指令值设定部142B所使用的异常时用表格132。这些各表格131、132包含正转用表格131a、132a以及反转用表格131b、132b。
图14A是表示第一系统用的正常时用表格121所包含的正转用表格121a的内容例的一部分的模式图，图14B是表示第二系统用的正常时用表格131所包含的正转用表格131a的内容例的一部分的模式图。
第一系统以及第二系统用的正转用表格121a、131a是用于在同时驱动各系统并且电动马达18向正转方向旋转的正常·正转状态下，设定自己系统用的电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊以及电流相角指令值β1 ＊、β2 ＊的表格。在正转用表格121a、131a按转子旋转角θ存储有相对于正常·正转状态下的电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊与在该电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊下马达转矩Tm成为最大的电流相角指令值β1 ＊、β2 ＊的组合从电动马达18产生的马达转矩Tm[Nm]。另外，以在正常·正转状态下，对电流指令值设定部142A、142B各分配马达转矩指令值Tm ＊的二分之一为前提制成正转用表格121a、131a。
例如基于第二变形例的正转用表格111a(参照图12)制成正转用表格121a、131a。具体而言，设定图12的正转用表格111a内的对应的Ia，total ＊ i(i＝1、2、3、…、N)的值的1/2，作为图14A的正转用表格121a内的
Figure BDA0002369779950000231
(i＝1、2、3、…、N)以及图14B的正转用表格131a内的
Figure BDA0002369779950000232
(i＝1、2、3、…、N)。
另外，直接设定图12的正转用表格111a内的对应的
Figure BDA0002369779950000233
(i＝1、2、3、…、N)的值，作为图14A的正转用表格121a内的
Figure BDA0002369779950000234
(i＝1、2、3、…、N)以及图14B的正转用表格131a内的
Figure BDA0002369779950000235
(i＝1、2、3、…、N)。
并且，设定图12的正转用表格111a内的对应的Ti，k(i＝1、2、3、…、N；k＝1、2、3、…、M)的值的1/2，作为图14A以及图14B的正转用表格121a、131a内的Ti，k(i＝1、2、3、…、N；k＝1、2、3、…、M)。由此，得到正转用表格121a、131a。
也能够基于第二变形例的反转用表格111b，通过相同的方法制成正常时用表格121、131所包含的反转用表格121b、131b。
第一系统以及第二系统用的异常时用表格122、132所包含的正转用表格122a、132a是用于在仅驱动两个系统中自己系统并且电动马达18向正转方向旋转的异常·正转状态下，设定电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊以及电流相角指令值β1 ＊、β2 ＊的表格。
另外，异常时用表格122、132所包含的反转用表格122b、132b是用于在仅驱动自己系统并且电动马达18向反方向旋转的异常·反转状态下，设定电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊以及电流相角指令值β1 ＊、β2 ＊的表格。
异常时用表格122a、122b、132a、132b是与正常时用表格121a、121b、131a、131b相同的结构，但表格内的值
Figure BDA0002369779950000241
Ti，k与正常时用表格121a、121b、131a、131b不同。换句话说，在异常时用表格122a、122b、132a、132b按转子旋转角θ存储有相对于仅驱动两个系统中一个系统的异常状态下的电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊与在该电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊下马达转矩Tm成为最大的电流相角指令值β1 ＊、β2 ＊的组合从电动马达18产生的马达转矩Tm[Nm]。
能够通过使另一方的系统成为驱动停止状态，并进行与制成图6的正转用表格61、反转用表格62的情况相同的实验，来制成异常时用表格122、132。
由转矩指令值分配部192分配的马达转矩指令值Tm1 ＊、Tm2 ＊、从旋转角运算部53A、53B给予的转子旋转角θ、以及另一方的系统是否异常的异常判定信号被给予电流指令值设定部142A、142B。
电流指令值设定部142A、142B在所输入的异常判定信号表示另一方的系统不是异常的情况下(正常时)，如以下那样设定指令值。即，电流指令值设定部142A、142B基于与马达转矩指令值Tm1 ＊、Tm2 ＊、转子旋转角θ、以及马达转矩指令值Tm1 ＊、Tm2 ＊的符号对应的正常时用表格121(121a、121b)、131(131a、131b)，设定电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊以及电流相角指令值β1 ＊、β2 ＊。
另一方面，在所输入的异常判定信号表示另一方的系统异常的情况下(异常时)，电流指令值设定部142A、142B如以下那样设定指令值。即，电流指令值设定部142A、142B基于与马达转矩指令值Tm1 ＊、Tm2 ＊、转子旋转角θ、以及马达转矩指令值Tm1 ＊、Tm2 ＊的符号对应的异常时用表格122(122a、122b)、132(132a、132b)，设定电枢电流指令值Ia1 ＊、Ia2 ＊以及电流相角指令值β1 ＊、β2 ＊。
在该第三变形例中，在两个系统正常的正常时，能够考虑另一方的系统的定子线圈对转子给予的磁通的影响，控制同步磁阻马达。因此，能够高效率地控制具备两个系统的定子线圈的同步磁阻马达。另外，在该第三变形例中，在另一方的系统异常的异常时，能够不考虑另一方的系统的定子线圈对转子给予的磁通的影响，控制同步磁阻马达。因此，即使在异常时，也能够进行适当的马达控制。
以上，对该发明的一实施方式进行了说明，但该发明也能够以其它的方式实施。在上述的实施方式中，微型计算机31(81)具备电压限制部48(48A、48B)，但也可以不具备电压限制部48(48A、48B)。
另外，在上述的实施方式中，对能够向正转方向以及反转方向两个方向旋转的同步磁阻马达进行了说明，但该发明也能够应用于仅向一个方向旋转驱动的电动同步磁阻马达。
另外，在上述的实施方式中，电动马达18为同步磁阻马达，但若电动马达18是利用磁阻转矩使转子旋转的马达，则也可以是同步磁阻马达以外的马达(开关磁阻马达、IPM马达等)。
另外，在上述的实施方式以及第一变形例中，在电枢电流·电流相角设定表格61、62(参照图3、图7)按转子旋转角θ存储有相对于电枢电流指令值Ia ＊与电流相角指令值β＊的组合从电动马达18产生的马达转矩Tm。但是，也可以在电枢电流·电流相角设定表格61、62与转子旋转角θ无关地存储有相对于电枢电流指令值Ia ＊与电流相角指令值β＊的组合从电动马达18产生的马达转矩Tm。对于第二以及第三变形例所使用的表格111、121、122、131、132也相同。
另外，在上述中，对将该发明应用于电动助力转向装置用的电动马达的控制装置的情况下的实施方式进行了说明。但是，若是被基于马达转矩指令值控制的马达的控制装置，则该发明能够应用于电动助力转向装置用的电动马达的控制装置以外的马达控制装置。
对本发明的实施方式进行了详细说明，但这些实施方式仅是为了明确本发明的技术内容而使用的具体例，并不应该解释为本发明限定于这些具体例，本发明的范围仅由附加的权利要求书限定。
该申请主张于2017年7月19日在日本国专利厅提出的日本特愿2017－140127号的优先权，并在此引用其全部内容。
附图标记说明
12…ECU，18…电动马达，25…旋转角传感器，31、81…微型计算机，40…非易失性存储器，41、91…转矩指令值设定部，42、142、142A、142B…电流指令值设定部，43、43A、43B…电流向量运算部，53、53A、53B…旋转角运算部，54…旋转速度运算部，61、71、111a、121a、122a、131a、132a…正转用表格，62、72、111b、121b、122b、131b、132b…反转用表格，92…综合指令值设定部，192…转矩指令值分配部

Claims (7)

1.一种马达控制装置，是控制利用磁阻转矩的马达的控制装置，包含：
表格，存储了相对于电枢电流指令值与在该电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩；
第一设定部，设定应该使上述马达产生的马达转矩的指令值亦即马达转矩指令值；以及
第二设定部，基于上述表格设定用于从上述马达产生与由上述第一设定部设定的马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值。
2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其中，
还包含检测上述马达的转子旋转角的旋转角检测单元，
上述表格按转子旋转角存储相对于电枢电流指令值与在该电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩，
上述第二设定部基于上述表格设定用于在由上述旋转角检测单元检测出的检测转子旋转角处，从上述马达产生与由上述第一设定部设定的马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值。
3.根据权利要求2所述的马达控制装置，其中，
上述表格包含：
第一表格，按转子旋转角存储了在上述马达向第一旋转方向旋转时，相对于电枢电流指令值与在该电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩；以及
第二表格，按转子旋转角存储了在上述马达向与上述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转时，相对于电枢电流指令值与在该电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩，
上述第二设定部构成为：
在上述马达转矩指令值的转矩方向为上述第一旋转方向的情况下，基于上述第一表格设定用于在上述检测转子旋转角处从上述马达产生与上述马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值，
在上述马达转矩指令值的转矩方向为上述第二旋转方向的情况下，基于上述第二表格设定用于在上述检测转子旋转角处从上述马达产生与上述马达转矩指令值对应的马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的马达控制装置，其中，包含：
由上述表格构成的转矩变动降低用表格；以及
高输出表格，按上述马达的旋转速度存储了能够得到最大马达转矩的电枢电流指令值以及电流相角指令值的组合，
上述第二设定部构成为根据上述马达的旋转速度，从上述转矩变动降低用表格以及上述高输出表格中选择一方，并使用选择的表格设定电枢电流指令值以及电流相角指令值。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的马达控制装置，其中，
上述马达是具备两个系统的定子线圈的利用磁阻转矩的马达，
上述表格存储相对于综合了上述两个系统的综合电枢电流指令值与在该综合电枢电流指令值下马达转矩成为最大的电流相角指令值的组合从上述马达产生的马达转矩，
上述第二设定部构成为将基于上述表格设定的综合电枢电流指令值分配给上述各系统，
基于被分配的各系统的上述电枢电流指令值和由上述第二设定部设定的电流相角指令值，控制供给至各系统的定子线圈的电流。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的马达控制装置，其中，
上述控制装置是控制具备两个系统的定子线圈的利用磁阻转矩的马达的控制装置，
上述控制装置还包含转矩指令值分配部，该转矩指令值分配部将由上述第一设定部设定的马达转矩指令值分配为第一系统用的马达转矩指令值和第二系统用的马达转矩指令值，
上述表格包含第一系统用的表格以及第二系统用的表格，
上述第二设定部包含：第一系统用指令值设定部，使用上述第一系统用的表格以及上述第一系统用的马达转矩指令值，设定第一系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值；以及第二系统用指令值设定部，使用上述第二系统用的表格以及上述第二系统用的马达转矩指令值，设定第二系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值，
基于上述第一系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值，控制供给至第一系统的定子线圈的电流，并基于上述第二系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值，控制供给至第二系统的定子线圈的电流。
7.根据权利要求6所述的马达控制装置，其中，
上述第一系统用指令值设定部构成为在上述第二系统异常的情况下，使用与上述第一系统用的表格不同的第二系统异常时用表格，设定上述第一系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值，
上述第二系统用指令值设定部构成为在上述第一系统异常的情况下，使用与上述第二系统用的表格不同的第一系统异常时用表格，设定上述第二系统用的电枢电流指令值以及电流相角指令值。
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