JP2004312930A - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004312930A JP2004312930A JP2003105507A JP2003105507A JP2004312930A JP 2004312930 A JP2004312930 A JP 2004312930A JP 2003105507 A JP2003105507 A JP 2003105507A JP 2003105507 A JP2003105507 A JP 2003105507A JP 2004312930 A JP2004312930 A JP 2004312930A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- motor
- amount
- detected
- detecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、モータ制御装置に関し、モータ駆動中にオフセット変動が生じても、モータのトルクリップルを低減することが可能なモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ２４へ供給される電流量を検出する電流検出回路４０〜４２を備え、電流検出回路４０〜４２で検出される電流量を用いて駆動回路３２を駆動してモータ２４を制御するモータ制御装置において、駆動回路３２のデッドタイムに起因するモータ２４に供給される電流量の不変領域を検出する不変領域検出手段と、不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される電流量をオフセット量として検出するオフセット量検出手段と、オフセット量に基づいて電流検出回路４０〜４２で検出される電流量を補正する補正手段と、を有してなる。
【選択図】 図１
【解決手段】モータ２４へ供給される電流量を検出する電流検出回路４０〜４２を備え、電流検出回路４０〜４２で検出される電流量を用いて駆動回路３２を駆動してモータ２４を制御するモータ制御装置において、駆動回路３２のデッドタイムに起因するモータ２４に供給される電流量の不変領域を検出する不変領域検出手段と、不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される電流量をオフセット量として検出するオフセット量検出手段と、オフセット量に基づいて電流検出回路４０〜４２で検出される電流量を補正する補正手段と、を有してなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、電流検出手段で検出される電流量を用いてインバータ回路を駆動して交流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、モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、電流検出手段で検出される電流量を用いて駆動回路を駆動してモータを制御するモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このモータ制御装置は、イグニションスイッチがＯＮ動作された車両の始動時等のモータに流れる電流量が“０”であるモータ非駆動時において、電流検出手段を用いてモータに流れる電流量を検出し、その検出電流量に基づいて補正値を決定する。そして、電流検出手段に基づく検出電流量をその補正値分だけ補正する。かかる装置によれば、モータに電流が流れない状態で電流検出手段に基づく検出電流量が“０”である状態を実現することができるため、精度の高いモータ制御を実現することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１１９１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術は、モータ非駆動時において電流検出手段で検出される電流量を補正値として決定するように構成されているため、モータ駆動時に電流検出手段で検出される電流量にオフセット変動が生じた場合は、その直後のモータ駆動中にそのオフセット変動分を補正することができない。このため、かかる構成では、モータ駆動中、オフセットを含んだ検出電流量がフィードバックされて駆動回路が駆動される事態が生じ、モータのトルクリップルを抑制することができない不都合が生ずる。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、モータ駆動中にオフセット変動が生じても、モータのトルクリップルを低減することが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明に係るモータ制御装置は、次のような手段を採用する。
【０００７】
即ち、請求項１記載の発明は、交流モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、前記電流検出手段で検出される電流量を用いてインバータ回路を駆動して前記交流モータを制御するモータ制御装置において、前記インバータ回路のデッドタイムに起因する前記交流モータに供給される電流量の不変領域を検出する不変領域検出手段と、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量をオフセット量として検出するオフセット量検出手段と、前記オフセット量に基づいて前記電流検出手段で検出される電流量を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、インバータ回路のデッドタイムに起因する交流モータに供給される電流量の不変領域が検出され、不変領域において電流検出手段で検出される電流量がオフセット量として検出され、オフセット量に基づいて電流検出手段で検出される電流量が補正される。インバータ回路にデッドタイムが設けられていると、そのデッドタイムに起因して交流モータに流れる電流量が“０”に維持される不変領域が現れる。かかる不変領域に電流検出手段を用いて電流量を検出することとすれば、検出電流量のオフセット量を検出することができる。従って、本発明によれば、交流モータの駆動中に検出電流量を補正することができ、交流モータのトルクリップルを低減することができる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記不変領域検出手段は、前記交流モータの回転角が所定角度内である場合に前記電流検出手段で検出される電流量の変化に基づいて前記不変領域を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、不変領域の誤検出を防止することができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のモータ制御装置において、前記補正手段は、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量の平均値に基づいて補正することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、不変領域において電流検出手段で検出される電流量にノイズが重畳した場合にも、検出電流量を適正に補正することができる。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、交流モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、前記電流検出手段で検出される電流量を用いてインバータ回路を駆動して前記交流モータを制御するモータ制御装置において、前記インバータ回路のデッドタイムに起因する前記交流モータに供給される電流量の不変領域を検出する不変領域検出手段と、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量に基づいて前記電流検出手段の異常を検知する異常検知手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、インバータ回路にデッドタイムが設けられていると、そのデッドタイムに対応して交流モータに流れる電流量が“０”となる不変領域が現れる。かかる不変領域に電流検出手段を用いて電流量を検出することとすれば、電流検出手段の異常を検知することができる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のモータ制御装置において、前記異常検知手段は、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量の平均値又は分散に基づいて前記電流検出手段の異常を検知することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、不変領域における検出電流量にノイズが重畳した場合にも、電流検出手段の異常を適切に検知することができる。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一項記載のモータ制御装置において、前記交流モータは、車両のステアリング操舵力をアシストするモータであることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモータ制御装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態であるモータ制御装置を備えるシステムの構成図である。本実施形態のシステムは、車両に搭載される電動パワーステアリング装置（以下、単にステアリング装置と称す）１０のシステムである。ステアリング装置１０は、ラック＆ピニオン式のステアリング装置であり、運転者が車両を操舵させるために操作するステアリングホイール（図示せず）に接続するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に設けられたピニオン１４と、ピニオン１４に係合するラック１６と、を備えている。ラック１６の両端には、ボールジョイント、タイロッド、及びナックルアームを介して操舵用車輪（図示せず）が連結されている。
【００２１】
上記の構成において、ステアリングホイールが操作されると、それに伴ってピニオン１４が回転し、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。ラック１６が車幅方向に沿って変位すると、タイロッド及びナックルアームが動作し、車輪が転舵される。即ち、ステアリング装置１０は、ピニオン１４の回転運動をラック１６の長手方向の直進運動に変換することで、運転者によるステアリング操作により車輪を転舵させる機能を有している。
【００２２】
本実施形態において、ステアリング装置１０は、後述するモータを用いて運転者によるステアリング操作の負担を軽減させるべく、運転者が車輪を転舵させる際に必要な操舵トルクをアシストするパワーステアリング装置である。ステアリングシャフト１２には、トルクセンサ２０が配設されている。トルクセンサ２０は、運転者によるステアリング操作によりステアリングホイールに加わる操舵トルクＴに応じた信号を出力する。トルクセンサ２０の出力信号は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）２２に供給されている。ＥＣＵ２２は、トルクセンサ２０の出力信号に基づいてステアリングホイールに加わる操舵トルクＴを検出する。
【００２３】
ステアリング装置１０は、また、ラック１６に係合する三相交流ブラシレスモータ（以下、単にモータと称す）２４を備えている。モータ２４は、ラック１６を覆う車体側のハウジングに固定されたステータ２６と、ラック１６に係合しそのラック１６を囲む筒状の部材であり、ハウジングにベアリングを介して回転可能に支持されたロータ２８と、を有している。ステータ２６は、コイルとコアとにより構成されている。ロータ２８には、マグネットが取り付けられている。ステータ２６の励磁によりロータ２８が回転すると、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。即ち、ステアリング装置１０において、モータ２４は、その回転駆動によりラック１６を車幅方向に沿って変位させるトルクを発生する。
【００２４】
モータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相にはそれぞれ、ＥＣＵ２２が接続されている。ＥＣＵ２２は、バッテリ３０を電源としてモータ２４の各相にそれぞれ電力を供給する駆動回路３２を有している。駆動回路３２は、各相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子を有している。駆動回路３２の各パワースイッチング素子は、ＥＣＵ２２によりＰＷＭ駆動され、モータ２４に電圧を印加する。
【００２５】
図２は、本実施形態の駆動回路３２の構成図を示す。また、図３は、駆動回路３２への指令動作を説明するための図を示す。
【００２６】
駆動回路３２は、図２に示すように、モータ２４の各相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子ＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗを有するインバータ回路である。各パワースイッチング素子は、例えば、ＭＯＳ型のトランジスタである。各相のインバータ回路において、電源側のパワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１がＯＮ動作されると共に接地側のパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２がＯＦＦ動作されると、モータ２４側へ電流が流れる。また、接地側のパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２がＯＮ動作されると共に電源側のパワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１がＯＦＦ動作されると、モータ２４側から電流が流れる。
【００２７】
駆動回路３２は、モータ２４の各相に流れる電流量がそれぞれモータ回転角に対して正弦波状となるようにＯＮ・ＯＦＦ駆動される。また、各インバータ回路の駆動には、図３に示すように、パワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１とパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２が同時にＯＮすることにより生ずる貫通電流を防止するために、デッドタイムが設けられている。デッドタイムとは、各インバータ回路のパワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１とパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２とを共にＯＦＦ駆動する期間のことである。
【００２８】
ＥＣＵ２２は、アシスト電流演算部３６を有し、アシスト電流演算部３６を用いて、トルクセンサ２０による操舵トルクＴに基づいてラック１６に付与すべきアシスト力を演算し、そのアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４を駆動するために必要な目標アシスト電流量を演算する。
【００２９】
ＥＣＵ２２は、駆動回路３２とモータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相との間の各電流経路に対応して設けられた電流検出回路４０〜４２を有している。電流検出回路４０〜４２はそれぞれ、自己に対応する電流経路を流れる電流量、即ち、駆動回路３２からモータ２４の各相に流れる電流量ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに応じた信号を出力する。尚、本実施形態において、駆動回路３２からモータ２４へ流れる電流を＋の電流とし、逆方向に流れる電流を−の電流とする。
【００３０】
具体的には、電流検出回路４０はＵ相に流れる−側から＋側までのアナログの電流量ｉｕを、電流検出回路４１はＶ相に流れる−側から＋側までのアナログの電流量ｉｖを、また、電流検出回路４２はＷ相に流れる−側から＋側までのアナログの電流量ｉｗを、例えば“０”Ｖ〜“５”Ｖのレンジの電圧にそれぞれＡ／Ｄ変換し出力する。電流検出回路４０〜４２はそれぞれ、モータ２４に流れ得る最大の電流量を検出することができる程度の分解能を有しており、＋側の最大値から−側の最大値までの電流量に対応してＡ／Ｄ変換処理を行うことができるように構成されている。
【００３１】
電流検出回路４０〜４２のそれぞれには、電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量を、実際にモータ２４に流れる電流量に対するオフセット量だけ補正するための補正処理部４４が接続されている。補正処理部４４は、電流検出回路４０〜４２から供給される検出電流量に基づいて後に詳述する補正処理を実行して、モータ２４の各相に流れる電流量に応じた信号を出力する。
【００３２】
補正処理部４４には、モータ２４の制御方式の簡素化を図るべく、三相交流の電流，電圧を２軸直流で表すｄｑ変換を行う三相−二相変換回路４６が接続されている。ステアリング装置１０は、モータ２４に配設された回転角センサ４８を備えている。回転角センサ４８は、モータ２４におけるロータ２８のステータ２６に対する回転角度位置δに応じた信号を出力する。回転角センサ４８の出力信号は、ＥＣＵ２２に供給されている。ＥＣＵ２２は、回転角センサ４８の出力信号に基づいてモータ２４の回転角度位置δを検出する。上記した補正処理部４４の出力信号及び回転角センサ４８の出力信号は共に、三相−二相変換回路４６に供給されている。三相−二相変換回路４６は、補正処理部４４の出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δに従ったｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄに応じた信号を出力する。
【００３３】
アシスト電流演算部３６及び三相−二相変換回路４６には、電流フィードバック演算部５０が接続されている。アシスト電流演算部３６の出力信号及び三相−二相変換回路４６の出力信号は共に、電流フィードバック演算部５０に供給されている。ＥＣＵ２２は、モータ２４の各相に流れる電流量が目標アシスト電流量に一致するようにモータ２４をフィードバック制御する。電流フィードバック演算部５０は、三相−二相変換回路４６によるｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄをアシスト電流演算部３６による目標のｑ軸電流及びｄ軸電流と比較することにより、それらの偏差に基づいて２軸の電流指令値を演算する。
【００３４】
電流フィードバック演算部５０には、２軸直流を三相の交流電圧，電流で表すｄｑ逆変換を行う二相−三相変換回路５２が接続されている。電流フィードバック演算部５０による２軸の電流指令値及び上記の回転角センサ４８の出力信号は共に、二相−三相変換回路５２に供給されている。二相−三相変換回路５２は、電流フィードバック演算部５０の出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δに従った三相交流電流に応じた信号を出力する。
【００３５】
二相−三相変換回路５２には、ＰＷＭ指令部５４が接続されている。二相−三相変換回路５２の出力信号は、ＰＷＭ指令部５４に供給されている。ＰＷＭ指令部５４は、二相−三相変換回路５２の出力信号に基づいて駆動回路３２の各パワースイッチング素子をＰＷＭ駆動し、モータ２４の各相に目標のアシスト電流が流れるようにモータ２４への電圧印加を指令する。
【００３６】
上記の構成において、運転者によりステアリングホイールが操作されると、その操舵トルクＴに応じたアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４が駆動される。具体的には、モータ２４の駆動は、操舵トルクＴが大きいほど大きなアシスト力が発生するように行われる。従って、本実施形態のステアリング装置１０によれば、モータ２４を用いて運転者によるステアリング操作の負担を軽減することができる。
【００３７】
ところで、電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量には、電流検出回路４０〜４２自体の温度変化や経年変化等に起因して実際にモータ２４に流れる電流量に対してオフセットが含まれる。この場合にオフセット分を含んだ状態で検出電流量に基づいてモータ制御が継続されるものとすると、モータ２４の電流フィードバックの制御性が悪化し、モータ２４のトルクリップルや軸の振動が生じ、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングが低下する不都合が生ずる。
【００３８】
そこで、本実施形態のシステムは、電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量を、実際にモータ２４に流れる電流量に対するオフセット分だけ補正する点に第１の特徴を有している。以下、図４を参照して、その特徴部について説明する。
【００３９】
図４（ａ）は、電流検出回路４０〜４２で検出されるモータ２４の各相に流れる電流量とモータ電気角の関係を表した図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の相電流量変化率とモータ電気角の関係を表した図である。上述の如く、駆動回路３２のインバータ回路の駆動には、デッドタイムが設けられている。デッドタイムが設けられていると、各相ごとにパワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１とパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２とが共にＯＦＦする時期が現れる。この場合には、そのデッドタイムに起因して、モータ各相に流れる電流量が“０”近傍にあるモータ電気角領域において、正弦波状の電流波形が不連続となる現象、具体的には、その波形の電流量変化が“０”に維持される現象が生ずる（以下、この領域を不変領域（Ｄ）と称す）。
【００４０】
従って、かかる不変領域においてその電流検出回路４０〜４２で検出される電流量は“０”であるべきであるが、“０”以外の値にオフセットしている場合には、その値が検出電流量のモータ２４に実際に流れる電流量に対するオフセット量（Ｅ）となる。この点、各相ごとにデッドタイムに起因する不変領域においてその電流検出回路４０〜４２で検出される電流量をオフセット量として検出し、そのオフセット量に基づいて当該電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量を補正することとすれば、電流検出回路４０〜４２による検出電流量をモータ２４に実際に流れる電流量にほぼ一致させることができ、モータ制御を適切に行うことができる。
【００４１】
尚、上記した不変領域では、モータ２４に流れる電流量は変化しない。即ち、その電流量の変化率は“０”である。一方、電流量変化率が“０”となるのは、不変領域以外に正弦波電流波形の極大値近傍及び極小値近傍にも存在する。従って、電流量変化率に基づいて上記した不変領域を検出するうえでは、正弦波電流波形の極近傍を含まないモータ電気角範囲（Ｆ）内でその検出を行うことが適切である。
【００４２】
図５は、上記の機能を実現すべく、本実施形態において補正処理部４４が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。図５に示すルーチンは、モータ２４の各相においてそれぞれ所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図５に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４３】
ステップ１００では、モータ２４の回転角が、モータ２４の各相に流れる正弦波電流波形の極近傍を含まない、且つ、デッドタイムに起因するモータ２４の各相に流れる電流量の不変領域を含む所定回転角範囲内であるか否かが判別される。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１０２の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。尚、モータ２４の回転角は、回転角センサ４８の出力信号に基づいてＥＣＵ２２が検出している値を用いる。
【００４４】
ステップ１０２では、モータ２４の回転角速度が、デッドタイムに起因するモータ２４の各相に流れる電流量の不変領域を検出することができる所定回転角速度範囲内であるか否か、即ち、モータ２４が過渡状態にあるか否かが判別される。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１０４の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。尚、モータ２４の回転角速度は、回転角センサ４８の出力信号に基づいてＥＣＵ２２が検しているモータ２４の回転角を時間微分した値を用いる。
【００４５】
ステップ１０４では、電流検出回路４０〜４２から供給される検出電流量の変化率（ｄＩ／ｄθ）を算出する処理が実行される。
【００４６】
ステップ１０６では、ステップ１０４で算出した変化率（ｄＩ／ｄθ）が所定値（Ｃ１）未満であるか否かが判別される。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１０８の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。
【００４７】
ステップ１０８では、電流検出回路４０〜４２から供給される検出電流量の“０”電流からの偏差を検出する。
【００４８】
ステップ１１０では、ステップ１０８で検出した偏差を電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量のモータ２４の各相に実際に流れる電流量に対するオフセット量と設定することにより、検出電流量を補正するオフセット補正値を演算する処理が実行される。
【００４９】
ステップ１１２では、ステップ１１０で演算したオフセット補正値によって電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量を補正する処理が実行される。ステップ１１０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５０】
上記図５に示すルーチンによれば、モータ２４を駆動させるインバータ回路のデッドタイムに起因するモータ２４に供給される電流量の不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量をオフセット量として検出し、そのオフセット量に基づいて電流検出回路４０〜４２で検出される電流量を補正できる。かかる構成においては、モータ２４の駆動中に電流検出回路４０〜４２による検出電流量が補正される。
【００５１】
このため、モータ駆動中に電流検出回路４０〜４２の有する温度変化特性及び経年変化特性により電流検出回路４０〜４２で検出される電流量にオフセット変動が生じた場合にも、そのモータ駆動中に電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量をそのオフセット分だけ補正することができ、オフセットを含まない検出電流値に基づいてモータ制御を続行することができる。
【００５２】
また、モータ２４の回転角速度が所定範囲を超えて大きい場合には、モータ２４が過渡状態にあるため、正確なオフセット量の検出は困難である。本実施形態において、ステアリング装置１０は、図５に示すルーチンに従って、モータ２４の回転角速度が所定範囲を超えて大きい場合は、検出電流量の補正処理を行わない。このため、検出電流量の適正な補正が確保されている。
【００５３】
従って、本実施形態のステアリング装置１０によれば、モータ駆動中にモータ２４のトルクリップルや軸振動の発生を低減することができ、電流フィードバックの制御性を高く維持することができ、これにより、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングの低下を防止することが可能となる。
【００５４】
尚、不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される電流量に基づいて検出電流量をオフセット分だけ補正することとしているが、その電流量の平均値に基づいて補正することとしてもよい。かかる構成によれば、不変領域において電流検出手段で検出される電流量にノイズが重畳した場合にも、検出電流量を適正に補正することができる。
【００５５】
ところで、上記の如く、モータ２４の各相には、電流検出回路４０〜４２で検出されるモータ２４の各相に流れる電流量を補正する補正処理部４４が設けられている。補正処理部４４は、電流量が“０”となるべき不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量に基づいて電流検出回路４０〜４２による検出電流量のオフセット量を検出する。かかるオフセット量が過大でない場合には検出電流量に温度変化等に起因するオフセットが生じていると判断できる一方、オフセット量が過大である場合には電流検出回路４０〜４２に検出異常が生じていると判断できる。従って、電流検出回路４０〜４２に生ずる検出異常を検知できる。
【００５６】
そこで、本実施形態のシステムは、補正処理部４４で検出されるオフセット量に基づいて電流検出回路４０〜４２の検出異常を検知する点に第２の特徴を有している。以下、図６を参照して、その特徴部について説明する。
【００５７】
図６は、電流検出回路４０〜４２の検出異常を検知すべく、本実施形態においてＥＣＵ２２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図６に示すルーチンは、モータ２４の各相においてそれぞれ所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図６に示すルーチンが起動されると、まずステップ２００の処理が実行される。
【００５８】
ステップ２００では、不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量のオフセット量（偏差）データを取り込む処理が実行される。
【００５９】
ステップ２０２では、ステップ２００で取り込んだ偏差データの平均値及び／又は分散を算出する処理が実行される。
【００６０】
ステップ２０４では、ステップ２０２で算出した偏差データの平均値及び／又は分散が所定値を超える異常データであるか否かが判別される。尚、所定値は、検出電流量に温度変化等に起因するオフセットが生じていると判断できる最大のオフセット量である。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ２０６の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、今回のルーチンは終了する。
【００６１】
ステップ２０６では、電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じたとして、モータ２４の電流フィードバック制御を中止し、ステアリング操作をアシストするアシスト制御を中止すると共に、その旨を運転者にスピーカや音声案内で知らせる異常（フェール）確定処理が実行される。本ステップ２１０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００６２】
上記図６に示すルーチンによれば、補正処理部で算出される検出電流量のオフセットが所定値範囲内である場合には、電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じていないとして、通常どおりそれらの検出値を補正処理部で補正した後の信号に基づいてモータ２４の電流フィードバック制御を実行し、一方、補正処理部で算出される検出電流量のオフセットが所定値範囲外である場合には、その相の電流検出回路４０〜４２に検出異常が生じたとして、その異常確定処理を実行することができる。
【００６３】
また、異常検出は、不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される電流量の平均値又は分散に基づいて検知されるため、不変領域における検出電流量にノイズが重畳した場合にも、電流検出回路４０〜４２の異常を適切に検知することができる。
【００６４】
また、上記の手法により電流検出回路４０〜４２の検出異常が検知された場合には、異常確定処理として、モータ２４の電流フィードバック制御が中止され、ステアリング操作をアシストするアシスト制御が中止されると共に、その旨が運転者にスピーカや音声案内で知らされる。このため、本実施例においては、電流検出回路４０〜４２の検出異常に起因してアシスト制御が誤制御されるのを回避することができると共に、運転者にアシスト制御が行われなくなったことを認識させることができ、これにより、電流検出回路４０〜４２の検出異常に対する処置を速やかに行うことが可能となっている。
【００６５】
尚、上記の実施形態においては、駆動回路３２が特許請求の範囲に記載した「インバータ回路」に、モータ２４が特許請求の範囲に記載した「交流モータ」に、電流検出回路４０〜４２が特許請求の範囲に記載した「電流検出手段」に、それぞれ相当している。
【００６６】
また、上記の実施形態においては、補正処理部４４が、上記図５に示すルーチン中ステップ１００〜１０６の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「不変領域検出手段」が、ステップ１０８の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「オフセット量検出手段」が、ステップ１１０及び１１２の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「補正手段」が、上記図６に示すルーチン中ステップ２００〜２０６の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「異常検知手段」が、それぞれ実現されている。
【００６７】
尚、上記の実施形態においては、電流検出を行うモータ２４を三相のブラシレスモータとしているが、三相に限らず、二相および四相以上の多相のモータに適用することも可能であり、また、ブラシレスに限らず、ブラシ付きのモータに適用することも可能である。
【００６８】
また、上記の実施形態においては、車両の搭載する電動パワーステアリング装置１０に用いるモータ２４の電流検出を行うこととしているが、電動パワーステアリング装置１０に限定されるものではなく、他の用途のモータに適用することも可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、交流モータの駆動中に検出電流量を補正することができ、交流モータのトルクリップルを低減することができる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、不変領域の誤検出を防止することができる。
【００７１】
請求項３記載の発明によれば、不変領域において電流検出手段で検出される電流量にノイズが重畳した場合にも、検出電流量を適正に補正することができる。
【００７２】
請求項４記載の発明によれば、不変領域において電流検出手段で検出される電流量に基づいて電流検出手段の異常を検知することができる。
【００７３】
請求項５記載の発明によれば、不変領域における検出電流量にノイズが重畳した場合にも、電流検出手段の異常を適切に検知することができる。
【００７４】
また、請求項６記載の発明によれば、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるモータ制御装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】駆動回路の構成を示す図である。
【図３】駆動回路への指令動作を説明するための図である。
【図４】（ａ）電流検出回路で検出される相電流量とモータ電気角の関係を表した図である。
（ｂ）（ａ）の相電流量変化率とモータ電気角の関係を表した図である。
【図５】本実施形態において、電流検出回路で検出される電流量を補正すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】本実施形態において、電流検出回路の検出異常を検知すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電動パワーステアリング装置
２２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２４ 三相交流ブラシレスモータ（モータ）
４０〜４２ 電流検出回路
４４ 補正処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、電流検出手段で検出される電流量を用いてインバータ回路を駆動して交流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、モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、電流検出手段で検出される電流量を用いて駆動回路を駆動してモータを制御するモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このモータ制御装置は、イグニションスイッチがＯＮ動作された車両の始動時等のモータに流れる電流量が“０”であるモータ非駆動時において、電流検出手段を用いてモータに流れる電流量を検出し、その検出電流量に基づいて補正値を決定する。そして、電流検出手段に基づく検出電流量をその補正値分だけ補正する。かかる装置によれば、モータに電流が流れない状態で電流検出手段に基づく検出電流量が“０”である状態を実現することができるため、精度の高いモータ制御を実現することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１１９１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術は、モータ非駆動時において電流検出手段で検出される電流量を補正値として決定するように構成されているため、モータ駆動時に電流検出手段で検出される電流量にオフセット変動が生じた場合は、その直後のモータ駆動中にそのオフセット変動分を補正することができない。このため、かかる構成では、モータ駆動中、オフセットを含んだ検出電流量がフィードバックされて駆動回路が駆動される事態が生じ、モータのトルクリップルを抑制することができない不都合が生ずる。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、モータ駆動中にオフセット変動が生じても、モータのトルクリップルを低減することが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明に係るモータ制御装置は、次のような手段を採用する。
【０００７】
即ち、請求項１記載の発明は、交流モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、前記電流検出手段で検出される電流量を用いてインバータ回路を駆動して前記交流モータを制御するモータ制御装置において、前記インバータ回路のデッドタイムに起因する前記交流モータに供給される電流量の不変領域を検出する不変領域検出手段と、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量をオフセット量として検出するオフセット量検出手段と、前記オフセット量に基づいて前記電流検出手段で検出される電流量を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、インバータ回路のデッドタイムに起因する交流モータに供給される電流量の不変領域が検出され、不変領域において電流検出手段で検出される電流量がオフセット量として検出され、オフセット量に基づいて電流検出手段で検出される電流量が補正される。インバータ回路にデッドタイムが設けられていると、そのデッドタイムに起因して交流モータに流れる電流量が“０”に維持される不変領域が現れる。かかる不変領域に電流検出手段を用いて電流量を検出することとすれば、検出電流量のオフセット量を検出することができる。従って、本発明によれば、交流モータの駆動中に検出電流量を補正することができ、交流モータのトルクリップルを低減することができる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記不変領域検出手段は、前記交流モータの回転角が所定角度内である場合に前記電流検出手段で検出される電流量の変化に基づいて前記不変領域を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、不変領域の誤検出を防止することができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のモータ制御装置において、前記補正手段は、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量の平均値に基づいて補正することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、不変領域において電流検出手段で検出される電流量にノイズが重畳した場合にも、検出電流量を適正に補正することができる。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、交流モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、前記電流検出手段で検出される電流量を用いてインバータ回路を駆動して前記交流モータを制御するモータ制御装置において、前記インバータ回路のデッドタイムに起因する前記交流モータに供給される電流量の不変領域を検出する不変領域検出手段と、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量に基づいて前記電流検出手段の異常を検知する異常検知手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、インバータ回路にデッドタイムが設けられていると、そのデッドタイムに対応して交流モータに流れる電流量が“０”となる不変領域が現れる。かかる不変領域に電流検出手段を用いて電流量を検出することとすれば、電流検出手段の異常を検知することができる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のモータ制御装置において、前記異常検知手段は、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量の平均値又は分散に基づいて前記電流検出手段の異常を検知することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、不変領域における検出電流量にノイズが重畳した場合にも、電流検出手段の異常を適切に検知することができる。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一項記載のモータ制御装置において、前記交流モータは、車両のステアリング操舵力をアシストするモータであることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモータ制御装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態であるモータ制御装置を備えるシステムの構成図である。本実施形態のシステムは、車両に搭載される電動パワーステアリング装置（以下、単にステアリング装置と称す）１０のシステムである。ステアリング装置１０は、ラック＆ピニオン式のステアリング装置であり、運転者が車両を操舵させるために操作するステアリングホイール（図示せず）に接続するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に設けられたピニオン１４と、ピニオン１４に係合するラック１６と、を備えている。ラック１６の両端には、ボールジョイント、タイロッド、及びナックルアームを介して操舵用車輪（図示せず）が連結されている。
【００２１】
上記の構成において、ステアリングホイールが操作されると、それに伴ってピニオン１４が回転し、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。ラック１６が車幅方向に沿って変位すると、タイロッド及びナックルアームが動作し、車輪が転舵される。即ち、ステアリング装置１０は、ピニオン１４の回転運動をラック１６の長手方向の直進運動に変換することで、運転者によるステアリング操作により車輪を転舵させる機能を有している。
【００２２】
本実施形態において、ステアリング装置１０は、後述するモータを用いて運転者によるステアリング操作の負担を軽減させるべく、運転者が車輪を転舵させる際に必要な操舵トルクをアシストするパワーステアリング装置である。ステアリングシャフト１２には、トルクセンサ２０が配設されている。トルクセンサ２０は、運転者によるステアリング操作によりステアリングホイールに加わる操舵トルクＴに応じた信号を出力する。トルクセンサ２０の出力信号は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）２２に供給されている。ＥＣＵ２２は、トルクセンサ２０の出力信号に基づいてステアリングホイールに加わる操舵トルクＴを検出する。
【００２３】
ステアリング装置１０は、また、ラック１６に係合する三相交流ブラシレスモータ（以下、単にモータと称す）２４を備えている。モータ２４は、ラック１６を覆う車体側のハウジングに固定されたステータ２６と、ラック１６に係合しそのラック１６を囲む筒状の部材であり、ハウジングにベアリングを介して回転可能に支持されたロータ２８と、を有している。ステータ２６は、コイルとコアとにより構成されている。ロータ２８には、マグネットが取り付けられている。ステータ２６の励磁によりロータ２８が回転すると、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。即ち、ステアリング装置１０において、モータ２４は、その回転駆動によりラック１６を車幅方向に沿って変位させるトルクを発生する。
【００２４】
モータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相にはそれぞれ、ＥＣＵ２２が接続されている。ＥＣＵ２２は、バッテリ３０を電源としてモータ２４の各相にそれぞれ電力を供給する駆動回路３２を有している。駆動回路３２は、各相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子を有している。駆動回路３２の各パワースイッチング素子は、ＥＣＵ２２によりＰＷＭ駆動され、モータ２４に電圧を印加する。
【００２５】
図２は、本実施形態の駆動回路３２の構成図を示す。また、図３は、駆動回路３２への指令動作を説明するための図を示す。
【００２６】
駆動回路３２は、図２に示すように、モータ２４の各相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子ＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗを有するインバータ回路である。各パワースイッチング素子は、例えば、ＭＯＳ型のトランジスタである。各相のインバータ回路において、電源側のパワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１がＯＮ動作されると共に接地側のパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２がＯＦＦ動作されると、モータ２４側へ電流が流れる。また、接地側のパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２がＯＮ動作されると共に電源側のパワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１がＯＦＦ動作されると、モータ２４側から電流が流れる。
【００２７】
駆動回路３２は、モータ２４の各相に流れる電流量がそれぞれモータ回転角に対して正弦波状となるようにＯＮ・ＯＦＦ駆動される。また、各インバータ回路の駆動には、図３に示すように、パワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１とパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２が同時にＯＮすることにより生ずる貫通電流を防止するために、デッドタイムが設けられている。デッドタイムとは、各インバータ回路のパワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１とパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２とを共にＯＦＦ駆動する期間のことである。
【００２８】
ＥＣＵ２２は、アシスト電流演算部３６を有し、アシスト電流演算部３６を用いて、トルクセンサ２０による操舵トルクＴに基づいてラック１６に付与すべきアシスト力を演算し、そのアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４を駆動するために必要な目標アシスト電流量を演算する。
【００２９】
ＥＣＵ２２は、駆動回路３２とモータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相との間の各電流経路に対応して設けられた電流検出回路４０〜４２を有している。電流検出回路４０〜４２はそれぞれ、自己に対応する電流経路を流れる電流量、即ち、駆動回路３２からモータ２４の各相に流れる電流量ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに応じた信号を出力する。尚、本実施形態において、駆動回路３２からモータ２４へ流れる電流を＋の電流とし、逆方向に流れる電流を−の電流とする。
【００３０】
具体的には、電流検出回路４０はＵ相に流れる−側から＋側までのアナログの電流量ｉｕを、電流検出回路４１はＶ相に流れる−側から＋側までのアナログの電流量ｉｖを、また、電流検出回路４２はＷ相に流れる−側から＋側までのアナログの電流量ｉｗを、例えば“０”Ｖ〜“５”Ｖのレンジの電圧にそれぞれＡ／Ｄ変換し出力する。電流検出回路４０〜４２はそれぞれ、モータ２４に流れ得る最大の電流量を検出することができる程度の分解能を有しており、＋側の最大値から−側の最大値までの電流量に対応してＡ／Ｄ変換処理を行うことができるように構成されている。
【００３１】
電流検出回路４０〜４２のそれぞれには、電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量を、実際にモータ２４に流れる電流量に対するオフセット量だけ補正するための補正処理部４４が接続されている。補正処理部４４は、電流検出回路４０〜４２から供給される検出電流量に基づいて後に詳述する補正処理を実行して、モータ２４の各相に流れる電流量に応じた信号を出力する。
【００３２】
補正処理部４４には、モータ２４の制御方式の簡素化を図るべく、三相交流の電流，電圧を２軸直流で表すｄｑ変換を行う三相−二相変換回路４６が接続されている。ステアリング装置１０は、モータ２４に配設された回転角センサ４８を備えている。回転角センサ４８は、モータ２４におけるロータ２８のステータ２６に対する回転角度位置δに応じた信号を出力する。回転角センサ４８の出力信号は、ＥＣＵ２２に供給されている。ＥＣＵ２２は、回転角センサ４８の出力信号に基づいてモータ２４の回転角度位置δを検出する。上記した補正処理部４４の出力信号及び回転角センサ４８の出力信号は共に、三相−二相変換回路４６に供給されている。三相−二相変換回路４６は、補正処理部４４の出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δに従ったｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄに応じた信号を出力する。
【００３３】
アシスト電流演算部３６及び三相−二相変換回路４６には、電流フィードバック演算部５０が接続されている。アシスト電流演算部３６の出力信号及び三相−二相変換回路４６の出力信号は共に、電流フィードバック演算部５０に供給されている。ＥＣＵ２２は、モータ２４の各相に流れる電流量が目標アシスト電流量に一致するようにモータ２４をフィードバック制御する。電流フィードバック演算部５０は、三相−二相変換回路４６によるｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄをアシスト電流演算部３６による目標のｑ軸電流及びｄ軸電流と比較することにより、それらの偏差に基づいて２軸の電流指令値を演算する。
【００３４】
電流フィードバック演算部５０には、２軸直流を三相の交流電圧，電流で表すｄｑ逆変換を行う二相−三相変換回路５２が接続されている。電流フィードバック演算部５０による２軸の電流指令値及び上記の回転角センサ４８の出力信号は共に、二相−三相変換回路５２に供給されている。二相−三相変換回路５２は、電流フィードバック演算部５０の出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δに従った三相交流電流に応じた信号を出力する。
【００３５】
二相−三相変換回路５２には、ＰＷＭ指令部５４が接続されている。二相−三相変換回路５２の出力信号は、ＰＷＭ指令部５４に供給されている。ＰＷＭ指令部５４は、二相−三相変換回路５２の出力信号に基づいて駆動回路３２の各パワースイッチング素子をＰＷＭ駆動し、モータ２４の各相に目標のアシスト電流が流れるようにモータ２４への電圧印加を指令する。
【００３６】
上記の構成において、運転者によりステアリングホイールが操作されると、その操舵トルクＴに応じたアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４が駆動される。具体的には、モータ２４の駆動は、操舵トルクＴが大きいほど大きなアシスト力が発生するように行われる。従って、本実施形態のステアリング装置１０によれば、モータ２４を用いて運転者によるステアリング操作の負担を軽減することができる。
【００３７】
ところで、電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量には、電流検出回路４０〜４２自体の温度変化や経年変化等に起因して実際にモータ２４に流れる電流量に対してオフセットが含まれる。この場合にオフセット分を含んだ状態で検出電流量に基づいてモータ制御が継続されるものとすると、モータ２４の電流フィードバックの制御性が悪化し、モータ２４のトルクリップルや軸の振動が生じ、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングが低下する不都合が生ずる。
【００３８】
そこで、本実施形態のシステムは、電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量を、実際にモータ２４に流れる電流量に対するオフセット分だけ補正する点に第１の特徴を有している。以下、図４を参照して、その特徴部について説明する。
【００３９】
図４（ａ）は、電流検出回路４０〜４２で検出されるモータ２４の各相に流れる電流量とモータ電気角の関係を表した図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の相電流量変化率とモータ電気角の関係を表した図である。上述の如く、駆動回路３２のインバータ回路の駆動には、デッドタイムが設けられている。デッドタイムが設けられていると、各相ごとにパワースイッチング素子ＳＷｕ１，ＳＷｖ１，ＳＷｗ１とパワースイッチング素子ＳＷｕ２，ＳＷｖ２，ＳＷｗ２とが共にＯＦＦする時期が現れる。この場合には、そのデッドタイムに起因して、モータ各相に流れる電流量が“０”近傍にあるモータ電気角領域において、正弦波状の電流波形が不連続となる現象、具体的には、その波形の電流量変化が“０”に維持される現象が生ずる（以下、この領域を不変領域（Ｄ）と称す）。
【００４０】
従って、かかる不変領域においてその電流検出回路４０〜４２で検出される電流量は“０”であるべきであるが、“０”以外の値にオフセットしている場合には、その値が検出電流量のモータ２４に実際に流れる電流量に対するオフセット量（Ｅ）となる。この点、各相ごとにデッドタイムに起因する不変領域においてその電流検出回路４０〜４２で検出される電流量をオフセット量として検出し、そのオフセット量に基づいて当該電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量を補正することとすれば、電流検出回路４０〜４２による検出電流量をモータ２４に実際に流れる電流量にほぼ一致させることができ、モータ制御を適切に行うことができる。
【００４１】
尚、上記した不変領域では、モータ２４に流れる電流量は変化しない。即ち、その電流量の変化率は“０”である。一方、電流量変化率が“０”となるのは、不変領域以外に正弦波電流波形の極大値近傍及び極小値近傍にも存在する。従って、電流量変化率に基づいて上記した不変領域を検出するうえでは、正弦波電流波形の極近傍を含まないモータ電気角範囲（Ｆ）内でその検出を行うことが適切である。
【００４２】
図５は、上記の機能を実現すべく、本実施形態において補正処理部４４が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。図５に示すルーチンは、モータ２４の各相においてそれぞれ所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図５に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４３】
ステップ１００では、モータ２４の回転角が、モータ２４の各相に流れる正弦波電流波形の極近傍を含まない、且つ、デッドタイムに起因するモータ２４の各相に流れる電流量の不変領域を含む所定回転角範囲内であるか否かが判別される。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１０２の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。尚、モータ２４の回転角は、回転角センサ４８の出力信号に基づいてＥＣＵ２２が検出している値を用いる。
【００４４】
ステップ１０２では、モータ２４の回転角速度が、デッドタイムに起因するモータ２４の各相に流れる電流量の不変領域を検出することができる所定回転角速度範囲内であるか否か、即ち、モータ２４が過渡状態にあるか否かが判別される。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１０４の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。尚、モータ２４の回転角速度は、回転角センサ４８の出力信号に基づいてＥＣＵ２２が検しているモータ２４の回転角を時間微分した値を用いる。
【００４５】
ステップ１０４では、電流検出回路４０〜４２から供給される検出電流量の変化率（ｄＩ／ｄθ）を算出する処理が実行される。
【００４６】
ステップ１０６では、ステップ１０４で算出した変化率（ｄＩ／ｄθ）が所定値（Ｃ１）未満であるか否かが判別される。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１０８の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。
【００４７】
ステップ１０８では、電流検出回路４０〜４２から供給される検出電流量の“０”電流からの偏差を検出する。
【００４８】
ステップ１１０では、ステップ１０８で検出した偏差を電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量のモータ２４の各相に実際に流れる電流量に対するオフセット量と設定することにより、検出電流量を補正するオフセット補正値を演算する処理が実行される。
【００４９】
ステップ１１２では、ステップ１１０で演算したオフセット補正値によって電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量を補正する処理が実行される。ステップ１１０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５０】
上記図５に示すルーチンによれば、モータ２４を駆動させるインバータ回路のデッドタイムに起因するモータ２４に供給される電流量の不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量をオフセット量として検出し、そのオフセット量に基づいて電流検出回路４０〜４２で検出される電流量を補正できる。かかる構成においては、モータ２４の駆動中に電流検出回路４０〜４２による検出電流量が補正される。
【００５１】
このため、モータ駆動中に電流検出回路４０〜４２の有する温度変化特性及び経年変化特性により電流検出回路４０〜４２で検出される電流量にオフセット変動が生じた場合にも、そのモータ駆動中に電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量をそのオフセット分だけ補正することができ、オフセットを含まない検出電流値に基づいてモータ制御を続行することができる。
【００５２】
また、モータ２４の回転角速度が所定範囲を超えて大きい場合には、モータ２４が過渡状態にあるため、正確なオフセット量の検出は困難である。本実施形態において、ステアリング装置１０は、図５に示すルーチンに従って、モータ２４の回転角速度が所定範囲を超えて大きい場合は、検出電流量の補正処理を行わない。このため、検出電流量の適正な補正が確保されている。
【００５３】
従って、本実施形態のステアリング装置１０によれば、モータ駆動中にモータ２４のトルクリップルや軸振動の発生を低減することができ、電流フィードバックの制御性を高く維持することができ、これにより、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングの低下を防止することが可能となる。
【００５４】
尚、不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される電流量に基づいて検出電流量をオフセット分だけ補正することとしているが、その電流量の平均値に基づいて補正することとしてもよい。かかる構成によれば、不変領域において電流検出手段で検出される電流量にノイズが重畳した場合にも、検出電流量を適正に補正することができる。
【００５５】
ところで、上記の如く、モータ２４の各相には、電流検出回路４０〜４２で検出されるモータ２４の各相に流れる電流量を補正する補正処理部４４が設けられている。補正処理部４４は、電流量が“０”となるべき不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量に基づいて電流検出回路４０〜４２による検出電流量のオフセット量を検出する。かかるオフセット量が過大でない場合には検出電流量に温度変化等に起因するオフセットが生じていると判断できる一方、オフセット量が過大である場合には電流検出回路４０〜４２に検出異常が生じていると判断できる。従って、電流検出回路４０〜４２に生ずる検出異常を検知できる。
【００５６】
そこで、本実施形態のシステムは、補正処理部４４で検出されるオフセット量に基づいて電流検出回路４０〜４２の検出異常を検知する点に第２の特徴を有している。以下、図６を参照して、その特徴部について説明する。
【００５７】
図６は、電流検出回路４０〜４２の検出異常を検知すべく、本実施形態においてＥＣＵ２２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図６に示すルーチンは、モータ２４の各相においてそれぞれ所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図６に示すルーチンが起動されると、まずステップ２００の処理が実行される。
【００５８】
ステップ２００では、不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される検出電流量のオフセット量（偏差）データを取り込む処理が実行される。
【００５９】
ステップ２０２では、ステップ２００で取り込んだ偏差データの平均値及び／又は分散を算出する処理が実行される。
【００６０】
ステップ２０４では、ステップ２０２で算出した偏差データの平均値及び／又は分散が所定値を超える異常データであるか否かが判別される。尚、所定値は、検出電流量に温度変化等に起因するオフセットが生じていると判断できる最大のオフセット量である。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ２０６の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、今回のルーチンは終了する。
【００６１】
ステップ２０６では、電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じたとして、モータ２４の電流フィードバック制御を中止し、ステアリング操作をアシストするアシスト制御を中止すると共に、その旨を運転者にスピーカや音声案内で知らせる異常（フェール）確定処理が実行される。本ステップ２１０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００６２】
上記図６に示すルーチンによれば、補正処理部で算出される検出電流量のオフセットが所定値範囲内である場合には、電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じていないとして、通常どおりそれらの検出値を補正処理部で補正した後の信号に基づいてモータ２４の電流フィードバック制御を実行し、一方、補正処理部で算出される検出電流量のオフセットが所定値範囲外である場合には、その相の電流検出回路４０〜４２に検出異常が生じたとして、その異常確定処理を実行することができる。
【００６３】
また、異常検出は、不変領域において電流検出回路４０〜４２で検出される電流量の平均値又は分散に基づいて検知されるため、不変領域における検出電流量にノイズが重畳した場合にも、電流検出回路４０〜４２の異常を適切に検知することができる。
【００６４】
また、上記の手法により電流検出回路４０〜４２の検出異常が検知された場合には、異常確定処理として、モータ２４の電流フィードバック制御が中止され、ステアリング操作をアシストするアシスト制御が中止されると共に、その旨が運転者にスピーカや音声案内で知らされる。このため、本実施例においては、電流検出回路４０〜４２の検出異常に起因してアシスト制御が誤制御されるのを回避することができると共に、運転者にアシスト制御が行われなくなったことを認識させることができ、これにより、電流検出回路４０〜４２の検出異常に対する処置を速やかに行うことが可能となっている。
【００６５】
尚、上記の実施形態においては、駆動回路３２が特許請求の範囲に記載した「インバータ回路」に、モータ２４が特許請求の範囲に記載した「交流モータ」に、電流検出回路４０〜４２が特許請求の範囲に記載した「電流検出手段」に、それぞれ相当している。
【００６６】
また、上記の実施形態においては、補正処理部４４が、上記図５に示すルーチン中ステップ１００〜１０６の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「不変領域検出手段」が、ステップ１０８の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「オフセット量検出手段」が、ステップ１１０及び１１２の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「補正手段」が、上記図６に示すルーチン中ステップ２００〜２０６の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「異常検知手段」が、それぞれ実現されている。
【００６７】
尚、上記の実施形態においては、電流検出を行うモータ２４を三相のブラシレスモータとしているが、三相に限らず、二相および四相以上の多相のモータに適用することも可能であり、また、ブラシレスに限らず、ブラシ付きのモータに適用することも可能である。
【００６８】
また、上記の実施形態においては、車両の搭載する電動パワーステアリング装置１０に用いるモータ２４の電流検出を行うこととしているが、電動パワーステアリング装置１０に限定されるものではなく、他の用途のモータに適用することも可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、交流モータの駆動中に検出電流量を補正することができ、交流モータのトルクリップルを低減することができる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、不変領域の誤検出を防止することができる。
【００７１】
請求項３記載の発明によれば、不変領域において電流検出手段で検出される電流量にノイズが重畳した場合にも、検出電流量を適正に補正することができる。
【００７２】
請求項４記載の発明によれば、不変領域において電流検出手段で検出される電流量に基づいて電流検出手段の異常を検知することができる。
【００７３】
請求項５記載の発明によれば、不変領域における検出電流量にノイズが重畳した場合にも、電流検出手段の異常を適切に検知することができる。
【００７４】
また、請求項６記載の発明によれば、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるモータ制御装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】駆動回路の構成を示す図である。
【図３】駆動回路への指令動作を説明するための図である。
【図４】（ａ）電流検出回路で検出される相電流量とモータ電気角の関係を表した図である。
（ｂ）（ａ）の相電流量変化率とモータ電気角の関係を表した図である。
【図５】本実施形態において、電流検出回路で検出される電流量を補正すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】本実施形態において、電流検出回路の検出異常を検知すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電動パワーステアリング装置
２２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２４ 三相交流ブラシレスモータ（モータ）
４０〜４２ 電流検出回路
４４ 補正処理部
Claims (6)
- 交流モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、前記電流検出手段で検出される電流量を用いてインバータ回路を駆動して前記交流モータを制御するモータ制御装置において、
前記インバータ回路のデッドタイムに起因する前記交流モータに供給される電流量の不変領域を検出する不変領域検出手段と、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量をオフセット量として検出するオフセット量検出手段と、前記オフセット量に基づいて前記電流検出手段で検出される電流量を補正する補正手段と、を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記不変領域検出手段は、前記交流モータの回転角が所定角度内である場合に前記電流検出手段で検出される電流量の変化に基づいて前記不変領域を検出することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
- 前記補正手段は、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量の平均値に基づいて補正することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ制御装置。
- 交流モータへ供給される電流量を検出する電流検出手段を備え、前記電流検出手段で検出される電流量を用いてインバータ回路を駆動して前記交流モータを制御するモータ制御装置において、
前記インバータ回路のデッドタイムに起因する前記交流モータに供給される電流量の不変領域を検出する不変領域検出手段と、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量に基づいて前記電流検出手段の異常を検知する異常検知手段と、を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記異常検知手段は、前記不変領域において前記電流検出手段で検出される電流量の平均値又は分散に基づいて前記電流検出手段の異常を検知することを特徴とする請求項４記載のモータ制御装置。
- 前記交流モータは、車両のステアリング操舵力をアシストするモータであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載のモータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003105507A JP2004312930A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003105507A JP2004312930A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | モータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004312930A true JP2004312930A (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=33468001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003105507A Pending JP2004312930A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004312930A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006131059A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2006304478A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Nsk Ltd | モータ駆動制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置 |
| WO2006132268A1 (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Jtekt Corporation | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2007069836A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Honda Motor Co Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2009001055A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Jtekt Corp | 電動パワーステアリング装置及び異常検出方法 |
| JP5132848B1 (ja) * | 2012-04-11 | 2013-01-30 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| CN102916641A (zh) * | 2011-08-01 | 2013-02-06 | 株式会社电装 | 多相回转机械控制设备及使用其的电动助力转向系统 |
| KR20150046831A (ko) * | 2013-10-23 | 2015-05-04 | 현대모비스 주식회사 | 전동식 조향 장치의 모터 제어 방법 및 이를 위한 장치 |
-
2003
- 2003-04-09 JP JP2003105507A patent/JP2004312930A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006131059A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
| JP4561318B2 (ja) * | 2004-11-05 | 2010-10-13 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2006304478A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Nsk Ltd | モータ駆動制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置 |
| WO2006132268A1 (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Jtekt Corporation | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2007069836A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Honda Motor Co Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
| JP4504893B2 (ja) * | 2005-09-09 | 2010-07-14 | 本田技研工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2009001055A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Jtekt Corp | 電動パワーステアリング装置及び異常検出方法 |
| CN102916641A (zh) * | 2011-08-01 | 2013-02-06 | 株式会社电装 | 多相回转机械控制设备及使用其的电动助力转向系统 |
| JP2013034281A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Denso Corp | 多相回転機の制御装置、及びこれを用いた電動パワーステアリング装置 |
| US8796963B2 (en) | 2011-08-01 | 2014-08-05 | Denso Corporation | Multi-phase rotary machine control apparatus and electric power steering system using the same |
| CN102916641B (zh) * | 2011-08-01 | 2015-08-19 | 株式会社电装 | 多相回转机械控制设备及使用其的电动助力转向系统 |
| JP5132848B1 (ja) * | 2012-04-11 | 2013-01-30 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| US8514600B1 (en) | 2012-04-11 | 2013-08-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion apparatus with zero current crossing direction correction |
| WO2013153638A1 (ja) * | 2012-04-11 | 2013-10-17 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| CN103597731A (zh) * | 2012-04-11 | 2014-02-19 | 三菱电机株式会社 | 功率转换装置 |
| KR20150046831A (ko) * | 2013-10-23 | 2015-05-04 | 현대모비스 주식회사 | 전동식 조향 장치의 모터 제어 방법 및 이를 위한 장치 |
| KR102108578B1 (ko) | 2013-10-23 | 2020-05-07 | 현대모비스 주식회사 | 전동식 조향 장치의 모터 제어 방법 및 이를 위한 장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5365701B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| US8680798B2 (en) | Motor control device and electric power steering device | |
| US7889978B2 (en) | Motor controller and electric power steering system | |
| JP5453714B2 (ja) | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 | |
| WO2009087991A1 (ja) | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 | |
| US10333440B2 (en) | Motor control apparatus and electric power steering system | |
| US7567055B2 (en) | Controller for brushless motor | |
| JP2009247181A (ja) | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 | |
| JP5092760B2 (ja) | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 | |
| JP5406226B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP2006158126A (ja) | モータ制御装置、および操舵装置 | |
| JP5719177B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP2007283953A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP6764564B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| JP2004312930A (ja) | モータ制御装置 | |
| JP5136839B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| JP3915595B2 (ja) | レゾルバを用いた回転角度検出装置およびこの装置を用いた制御装置 | |
| JP4123827B2 (ja) | 電流検出装置を用いた制御装置 | |
| JP2010029027A (ja) | モータ制御装置 | |
| JP4348897B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置のモータ制御装置 | |
| JP2003333882A (ja) | 多相モータ用制御装置 | |
| JP5446411B2 (ja) | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 | |
| JP2019119417A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP5444697B2 (ja) | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 | |
| JP5434216B2 (ja) | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 |