JP2005229661A - ブラシレスモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストおよび演算負荷の増加を抑えながら、過剰および過少な過熱保護を回避する過熱保護を実現できるブラシレスモータ制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ブラシレスモータに流れる相電流を検出する電流検出手段と、相電流を、ブラシレスモータの磁束と平行な磁束方向成分のｄ軸電流とこれに直交するトルク方向成分のｑ軸電流とを含むベクトル電流に３相２相変換し、ベクトル電流とベクトル電流指令値との偏差値に基づいてベクトル電圧指令値を求め、ベクトル電圧指令値を２相３相変換して相電圧指令値を求め、相電圧指令値に基づいてブラシレスモータの回転制御を行なうモータ制御部とを備えるブラシレスモータ制御装置において、ｑ軸電流に基づいてブラシレスモータが発生する電力量を求める電力量演算手段と、電力量の大きさに基づいてブラシレスモータまたはモータ制御部の保護を行なうモータ保護手段とを有することを特徴とするブラシレスモータ制御装置により提供可能となる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ブラシレスモータ制御装置に関するものであり、特にブラシレスモータの過熱防止方法に関するものである。

モータの巻線には絶縁破壊や過負荷、および強制的な拘束等によって通常時よりも過大な電流が流れる場合がある。このような過大電流が流れると、巻線の温度が上昇し、巻線の絶縁被膜の耐熱温度を超えた時、絶縁破壊が起こり、巻線がショートし、さらにはモータが接続されている機器の異常動作につながる。

このような巻線の過熱を防止するために、サーミスタや温度ヒューズ等の温度保護装置が取り付けられ、巻線の温度に応じて巻線に流れる電流を制限したり、所定温度を超えた時に電流を遮断したりすることにより、温度上昇を抑制していた。しかしながら、サーミスタや温度ヒューズ等を追加することに加え、検出する為の周辺回路も追加しなければならず、コストアップは免れない。

また、直流モータの過熱保護の手法には、巻線温度はモータ電流を２乗した値とモータ抵抗値との積に比例するので、巻線温度をモータ電流２乗値とモータ抵抗値とから推定し、その推定温度に応じて電流を制限する手法等があるが、ブラシレスモータは３相交流電流であるため、電流や電圧等のサンプリング周期および演算周期を高速にしなければ正確な状態を把握できないばかりか、サンプリング周期によっては実際の値とは食い違った演算結果（例：交流波形の低電流側ばかり）となり、過熱保護が働かないことによる絶縁破壊が生じる可能性がある。

例えば、ブラシレスモータが１６極で２０００ｒｐｍで回転しているとすると、モータ電流波形は３．７５ｍｓｅｃ周期の交流波形となる。つまりこの交流波形を正確にサンプリング、演算しようとすると数百μｓｅｃ以下の周期で行わなければならず、マイコンの演算負荷の増加を招く。マイコンの演算負荷が増加しないようにするためには、高速演算処理が可能なマイコンが必要になりコストアップ要因となってしまう。

そこで、ブラシレスモータのトルク成分電流であるｑ軸電流もしくは、ｑ軸電流と励磁成分電流であるｄ軸電流を用いることにより、コストおよび演算負荷の増加を抑えながら、過熱保護を実現できるようにすることを目的とする手法が提案されている。（特許文献１参照）。

特開２００３−１６４１８５号公報

ブラシレスモータは３相交流電流により駆動され、電圧・電流・磁束などは各相の交流によって生じる成分の合成ベクトルとして表される。ブラシレスモータを駆動させるにあたり、このベクトルを扱う３相交流電流を２軸直流電流に変換することにより制御を容易にさせている。この２軸直流変換とは、固定された部分と回転する部分を持っているモータを共に固定された直交座標系あるいは回転する直交座標系に変換することであり、ｄ−ｑ変換と呼ばれる。ｑ軸はｄ軸に対してπ／２進んだ位相にあり、ｄ軸は界磁の作る磁束の方向にとられる。

直流モータの場合、永久磁石や界磁巻線に一定の界磁電流を流すことにより界磁をつくり、それとは独立に外部から回転子導体に電機子電流を流すことにより、電機子電流に比例したトルクを生じることができる。したがって、電機子電流に比例したトルクを生じることができる。

しかし、ブラシレスモータの場合は、回転子は外部とは電気的につながっていない。すなわち固定子側に流す１次電流のみで、回転磁界および電機子電流に相当した誘導電流を発生させる。したがって１次電流は、２次側の回転子と鎖交する２次鎖交磁束を生じる電流（励磁成分電流）と２次側導体に流れる電流（トルク成分電流）を含んでいる。この２つの電流を独立に制御する手法が上記のｄ−ｑ変換であり、これにより励磁成分電流（ｄ軸電流）を一定に制御すれば、トルク成分電流（ｑ軸電流）はトルクに比例することになる。よって、このｑ軸電流を用いることにより、ブラシレスモータにおいても直流モータと同じようなベクトル制御が可能となる。

ここで、図７を用いてベクトル制御の原理について述べる。ブラシレスモータあるいは交流電動機等のトルクは、電流の大きさと位相によって決定される。実際には固定子電流を、電動機内部に確立した主磁束方向に磁束を作る電流成分（磁束電流）と、それとは位相的に９０°進みトルクを直接制御する電流成分（トルク電流）とに分けて独立に制御する。磁束電流はｄ軸の方向に磁界を作る電流成分、トルク電流はｑ軸の方向に磁界を作る電流成分として定義する。電流、電圧、磁束をｄ軸成分とｑ軸成分に分けて制御することがベクトル制御と呼ばれる所以である。これらの電流成分はｄ−ｑ軸座標系の回転角、すなわち主磁束の固定子に対する回転角θを基に周知の３相−２相変換により求めることができる。

また、巻線温度（電力量）の推定演算を行なう場合には、ｑ軸電流に加えて、ｄ軸電流を用いることにより、多少の演算負荷は増加するが、ｑ軸電流のみを用いた場合より、より精度の高い推定が可能となる。

しかし、特許文献１の方法では、ブラシレスモータは３相交流電流であるので、モータが回転しているときとモータは回転していないが所定の電流が流れてトルクを発生している（モータロック）状態では、ｑ軸電流もしくはｄ軸電流が同じでも、各相への印加電流が大きく異なる場合があり、さらにロックする位置（電気角）によっても各相への印加電流が異なる場合がある。

この結果、ｑ軸電流もしくはｄ軸電流のみを用いてモータの巻線温度を推定し過熱保護を実施する場合、推定誤差が生じ、過剰な過熱保護により十分な回転力を発生することができなくなる。もしくは、過少な過熱保護により巻線がショートし、モータが接続されている機器の異常動作につながる。

上記問題点を背景として、本発明の課題は、コストおよび演算負荷の増加を抑えながら、過剰および過少な過熱保護を回避する過熱保護を実現できるブラシレスモータ制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、上記課題を解決するためのブラシレスモータ制御装置を提供するものである。即ち、請求項１では、ブラシレスモータに流れる相電流を検出する電流検出手段と、相電流を、ブラシレスモータの磁束と平行な磁束方向成分のｄ軸電流とこれに直交するトルク方向成分のｑ軸電流とを含むベクトル電流に３相２相変換し、ベクトル電流とベクトル電流指令値との偏差値に基づいてベクトル電圧指令値を求め、ベクトル電圧指令値を２相３相変換して相電圧指令値を求め、相電圧指令値に基づいてブラシレスモータの回転制御を行なうモータ制御部とを備えるブラシレスモータ制御装置において、ｑ軸電流に基づいてブラシレスモータが発生する電力量を求める電力量演算手段と、電力量の大きさに基づいてブラシレスモータまたはモータ制御部の保護を行なうモータ保護手段とを有することを特徴とするブラシレスモータ制御装置として構成される。

ブラシレスモータのｑ軸電流は直流モータの電流検出値と同様に扱うことが可能であるので、これを過熱保護に用いることにより、直流モータの過熱保護の手法を用いることができ、周期的に変化する３つの相電流と異なり殆ど変化しないｑ軸電流を用いることで、サンプリング周期を長くすることができ、これによりマイコンの演算負荷の増加を防ぐとともに、サーミスタ等の部品追加によるコストアップを防止することができる。また、ブラシレスモータの発生する電力量とブラシレスモータの巻線温度は比例関係にあるので、ブラシレスモータが発生する電力量を求めることにより過熱保護を精度よく行なうことができる。

請求項２によれば、本発明のブラシレスモータ制御装置におけるモータ保護手段は、電力量の大きさが所定の閾値を超えた場合にブラシレスモータまたはモータ制御部の保護を行なう構成をとる。ブラシレスモータの発生する電力量とブラシレスモータの巻線温度は比例関係にあるので、本構成によって、所定の閾値を過熱保護が必要な温度に相当する電力量に設定しておけば、過熱保護を精度よく行なうことができる。

請求項３によれば、本発明のブラシレスモータ制御装置におけるモータ保護手段は、電力量の大きさが所定の閾値を超えた場合に所定の制御信号を出力する構成をとる。本構成によって、モータ制御部あるいはその他の機器においてブラシレスモータのこれ以上の温度上昇をもたらさないような制御を行なうことが可能となる。

請求項４によれば、本発明のブラシレスモータ制御装置はブラシレスモータの電気角を検出する電気角検出手段を有し、電力量演算手段は、ブラシレスモータが電気角の一周期分に相当する回転を行なった場合に発生する電力量を求める構成をとる。

図４（ａ）はブラシレスモータのコイルを模式的に表したものである。Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流をそれぞれＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、各相電流のピーク値をＩｍとすると、
Ｉｕ＝Ｉｍ×ｓｉｎωｔ
Ｉｖ＝Ｉｍ×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３）
Ｉｗ＝Ｉｍ×ｓｉｎ（ωｔ−４π／３）
と表される。また、各相の発生する電力量Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃはそれぞれ、
Ｗｕ＝Ｉｕ^２×Ｒ＝Ｉｍ^２×Ｒ×ｓｉｎ^２（ωｔ）
Ｗｖ＝Ｉｖ^２×Ｒ＝Ｉｍ^２×Ｒ×ｓｉｎ^２（ωｔ−２π／３）
Ｗｗ＝Ｉｗ^２×Ｒ＝Ｉｍ^２×Ｒ×ｓｉｎ^２（ωｔ−４π／３）
と表される。なお、ωｔはモータの電気角である。

Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流は交流であるため、ブラシレスモータが電気角一周期分に相当する回転を行なったときに発生する電力量を基準とすることができる。電力量を求めるための電流はｑ軸電流を用いるため、本構成によって、発生する電力量を精度よく求めることができ、演算負荷の増加を防ぐことができる。

請求項５によれば、本発明のブラシレスモータ制御装置は電気角に基づいて所定の係数を設定する係数設定手段を有し、電気角一周期分に相当する回転時に発生する電力量に所定の係数を乗じたものを所定の閾値とする構成をとる。ブラシレスモータあるいはブラシレスモータ制御装置の特性によって定められる所定の係数は予め記憶しておくことが可能であるため、本構成によって、係数設定時における演算負荷の増加を防ぐことができる。

請求項６によれば、本発明のブラシレスモータ制御装置における所定の係数は、ブラシレスモータが通電状態でかつ非回転時と通電状態でかつ回転時とにおいて異なる値を用いる構成をとる。

例えば、ブラシレスモータの位相が全くずれていない理想状態を考えると、ｄ軸電流ｉｄは０で、ｑ軸電流ｉｑは√（３／２）×Ｉｍとなる。ｑ軸電流ｉｑが一定のとき、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のいずれか1相がピーク電流時にロック（通電状態でかつ非回転時）した場合、電気角の１周期の間（ωｔ＝０〜２π）に発生する相電力量は、数式１により２π×Ｉｍ^２×Ｒとなる。これは、図４（ｂ）における電流値０〜Ｉｍによる短辺部と角度０〜３６０°による長辺部とによって形成される長方形部の面積に相当する。また、回転時には、電気角の１周期の間（ωｔ＝０〜２π）に発生する相電力量は、数式２によりπ×Ｉｍ^２×Ｒとなる。これは、図４（ｂ）における斜線部の面積に相当する。Ｉｍの代わりに実際に演算に用いるｑ軸電流ｉｑを用いて表記すると、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のいずれか1相のピーク電流時にロックした場合の相電力量は２π×２／３×ｉｑ^２×Ｒ、回転時の相電力はπ×２／３×ｉｑ^２×Ｒとなる。

これより、ピーク電流時にロックした場合と回転時の1相あたりの電力量は２倍の関係となることが分かる。よって、ピーク電流時にロックした場合の係数を１とすれば、回転時の係数は１／２とすればよい。本構成によって、電力量に乗ずるための所定の係数を予め設定しておけばよいので、過熱保護のための閾値の設定を簡易に行なうことができ、演算負荷の増加を防ぐことができる。

さらに、ロックする位置（電気角）によっても各相への印加電流（電力量）が異なる場合がある。図５のように、各相電流のピーク電流をＩｍとすると、例えば電気角３０ｄｅｇでロックしている場合（点Ａ）、Ｖ相電流はＩｍであるが、Ｕ相，Ｗ相電流は０．５×Ｉｍ（点Ｃ）である。また、６０ｄｅｇでロックしている場合（点Ｂ）、Ｗ相電流は０であるが、Ｕ相，Ｖ相電流は０.８６６×Ｉｍと各相によって異なっている。

ところで、ブラシレスモータのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電流の位相には互いに所定の関係がある。つまり、ｑ軸電流を用いて各相の電力（推定温度）を求める場合は、各相の電気角（ωｔ）に応じた係数（ｓｉｎωｔ）をピーク電流時にロックした場合の電力量に乗ずればよい。

これらより、推定誤差を大幅に低減させ、各相毎の電力量（推定温度）を求めることが可能となり、３相交流電流によるブラシレスモータ巻線温度の推定演算と同等な効果が得られ、各相の推定温度（電力量）の最大値に基づいて適切な過熱保護を実施することが可能となる。

よって、ブラシレスモータのトルク成分電流であるｑ軸電流を用いてモータ巻線温度（電力量）を推定し過熱保護を実現するにあたり、モータの回転状態およびロータの位置情報（電気角）を用いることにより、推定誤差を大幅に低減させ、過剰および過少な過熱保護を回避するとともに、部品を追加することによるコスト増加および相電流を用いることによる演算負荷の増加を防ぐことができる。

請求項７によれば、本発明のブラシレスモータ制御装置は、運転者のステアリング動作に基づいて、ブラシレスモータを通電駆動して、ステアリング機構に操舵補助トルクを与える車両における電動パワーステアリング装置に適用できる。該電動パワーステアリング装置においては、ステアリングを一定の角度に保った状態で走行することがある。これは、前述したモータロック状態に相当する。モータの回転状態はステアリングの操作状態あるいは運転状態によって目まぐるしく変化する。即ち、本発明の本発明のブラシレスモータ制御装置を適用することにより、過剰および過少な過熱保護を回避する過熱保護を実現できる。

本発明のブラシレスモータ制御装置によって、モータ巻線温度を推定するために、従来提案されているブラシレスモータのトルク成分電流であるｑ軸電流もしくは、ｑ軸電流と励磁成分電流であるｄ軸電流を用いながら、更にモータの回転状態およびロータの位置情報（電気角）を用いることにより、推定誤差を大幅に低減させ、相電流によるモータ巻線温度の推定演算を行なう方法と同等な効果が得られ、本発明の構成により３相それぞれの巻線に対し温度（電力量）の推定を行なうことが可能となり、３相のうち最も大きな温度（電力量）を選択し、その温度に応じて過熱保護を行なうことが可能となる。本構成によってコストおよび演算負荷の増加を抑えながら、過剰および過少な過熱保護を回避する過熱保護を実現できる。

ブラシレスモータ制御装置におけるブラシレスモータの過熱保護手段を、既存のセンサ情報に基づいて演算を行うことにより、新たなセンサあるいは部品を追加することなく、実現した。

本発明のブラシレスモータ制御装置を図１に示す。１はブラシレスモータ（以下、単にモータと称することもある）、２は周知のレゾルバ等の回転角センサ（本発明の電気角検出手段）、３はコントローラ（本発明のモータ制御部，モータ保護手段，係数設定手段）、４は電流センサ（本発明の電流検出手段）である。

コントローラ３は、駆動回路３１、ＰＷＭ変換部３２，２相３相変換回路３３、３相２相変換回路３４，周知のＰＩ（Proportional Integral：比例積分）制御を行なうｄ軸ＰＩ制御部３５およびｑ軸ＰＩ制御部３６，減算回路３７，３８，指令値演算部３９，電気角演算部（本発明の電気角検出手段）６１，角速度演算部６４，過熱保護演算部（本発明のモータ保護手段）６５を有しており、過熱保護演算部６５以外の構成は通常のブラシレスモータ制御装置と同じである。コントローラ３はＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器内蔵の周知のマイクロコンピュータで構成されているが、専用のハードウエア回路で構成してもよいことは当然である。

駆動回路３１は、周知のように図２に示すような三相インバータ回路からなる。３１１〜３１６はＭＯＳパワートランジスタ、Ｄはフライホイールダイオードであり、３１１はＵ相上アーム素子、３１２はＵ相下アーム素子、３１３はＶ相上アーム素子、３１４はＶ相下アーム素子、３１５はＷ相上アーム素子、３１６はＷ相下アーム素子であり、各素子３１１〜３１６はフライホイールダイオードＤと個別に逆並列接続されている。低位直流電源線ＬＬと高位直流電源線ＬＨとの間には図示しない平滑回路を通じてバッテリ電圧が印加され、駆動回路３１（すなわち三相インバータ）から出力される三相交流電圧はモータ１のＵ相巻線１１、Ｖ相巻線１２、Ｗ相巻線１３の各一端に個別に印加されている。

電気角演算部６１は、回転角センサから出力されるアナログ回転角信号から回転角信号θを形成して２相３相変換回路３３，３相２相変換回路３４に出力する。コントローラ３は、上記相電流、回転角信号、外部から入力されるトルク指令値に基づいて三相ブラシレスモータ１をＰＷＭ制御する。

３相２相変換回路３４は、入力された三相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを回転角センサ２から出力される回転角信号ωｔに基づいてｑ軸電流とｄ軸電流とに変換する。指令値演算部３９は、外部から入力されるトルク指令値をｑ軸電流指令値に変換する。減算回路３８はｑ軸電流ｉｑとｑ軸電流指令値ｉｑ_ｃとの差Δｉｑをｑ軸ＰＩ制御部３６にてＰＩ変換した後、２相３相変換回路３３に出力する。減算回路３７はｄ軸電流ｉｄとｄ軸電流指令値ｉｄ_ｃとの差Δｉｄをｄ軸ＰＩ制御部３５にてＰＩ変換した後、２相３相変換回路３３に出力する。２相３相変換回路３３は、ｄ軸ＰＩ制御部３５およびｑ軸ＰＩ制御部３６から入力されるΔｉｑ、ΔｉｄのＰＩ制御量を回転角センサ２から出力される回転角信号に基づいて２相３相変換して目標三相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ（本発明の相電圧指令値）に変換してＰＷＭ変換部３２に出力し、ＰＷＭ変換部３２は、入力される目標三相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対応するデューティ比をもつＰＷＭ信号ＰＷＭＵ，ＰＷＭＶ，ＰＷＭＷを駆動回路３１のＭＯＳパワートランジスタ３１１〜３１６へ出力し、駆動回路３１は三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷをモータ１に出力してモータ１を駆動する。

ＰＷＭ信号ＰＷＭＵ，ＰＷＭＶ，ＰＷＭＷはそれぞれ互いにほぼ符号反対の二つのＰＷＭ信号、正確には、ＰＷＭＵ上信号、ＰＷＭＵ下信号、ＰＷＭＶ上信号、ＰＷＭＶ下信号、ＰＷＭＷ上信号、ＰＷＭＷ下信号という６つの信号（ゲート電圧）からなる。ＰＷＭＵ上信号はＵ相上アーム素子３１１へ、ＰＷＭＵ下信号はＵ相下アーム素子３１２へ、ＰＷＭＶ上信号はＶ相上アーム素子３１３へ、ＰＷＭＶ下信号はＶ相下アーム素子３１４へ、ＰＷＭＷ上信号はＷ相上アーム素子３１５へ、ＰＷＭＷ下信号はＷ相下アーム素子３１６へ印加される。

上述したＰＷＭ制御による三相ブラシレスモータの駆動方式自体やその種々のバリエーションは周知であるのでさらなる詳細説明は省略する。

図１および図３のフロー図を用いて、本発明のモータ過熱保護処理について述べる。なお、本処理はコントローラ３において繰り返し実行されるものである。まず、電流センサ４においてモータ１のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の相電流を検出し（Ｓ１）、次いで、回転角センサ２で検出されたモータ１の回転角に基づいて、電気角演算部６１において電気角ωｔを求める（Ｓ２）。そして、３相２相変換部３４において検出した相電流の値に基づいて数式３を用いて周知の３相−２相変換を実施し、ｑ軸電流ｉｑを求める（Ｓ３）。

さらに、回転角センサ２で検出されたモータ１の回転角に基づいて、角速度演算部６４において角速度を求める（Ｓ４）。角速度は単位時間あたりの回転角の変化から求めることができる。

過熱保護演算部６５においては、まず、ｑ軸電流ｉｑの二乗値にあらかじめ記憶するモータ１の各相の巻線の電気抵抗値rを掛けてｑ軸電流ｉｑによる相巻線の今回の基本電力量Ｐ_０を求める（Ｓ５）。

次いで、モータ１がロック状態かどうかを判定する。これは、先に求めた角速度が所定の値を下回っている、もしくは、角速度が所定の値を下回っていて、かつｑ軸電流の値が所定の値を上回っている場合は、モータ１がロック状態であると判定し、それ以外の場合はモータ１が回転していると判定する（Ｓ６）。

モータ１がロック状態であると判定された場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、所定の係数Ｋ_０に各相の電気角ωｔのｓｉｎ成分（ｓｉｎωｔ）を乗じたものを係数Ｋ（本発明の所定の係数）とする（Ｓ７）。

モータ１が回転していると判定された場合（Ｓ６：Ｎｏ）、所定の係数Ｋ_０（例えばＫ_０＝１）を１／２倍したものをＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相共通の係数Ｋ（本発明の所定の係数）とする（Ｓ８）。

上記で求められた係数Ｋを先に演算した今回の基本電力量Ｐ_０に乗じたものを今回の電力量Ｐとする（Ｓ９）。

記憶する電力量の過去の履歴データにこの今回値Ｐを加えるとともに、あらかじめ記憶する算出式にこの履歴データを代入して相巻線の温度Ｔを算出する。（Ｓ１０）

そして、算出した各相の相巻線の温度Ｔのうちのいずれか１つががあらかじめ記憶する所定の閾値温度Ｔｔｈを超えた場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、過熱保護演算部６５から指令値演算部３９へ所定の信号が送出される。該信号を受けた指令値演算部３９は、モータ１に流れる電流を少なくするような値、即ち、トルク指令値に対応して算出されるｑ軸電流指令値よりも小さい値をｑ軸電流指令値として減算回路３８へ送る（Ｓ１２）。この結果、モータ１に流れる電流は減少し、各相の電力量も減少し、発熱量も減少する。

（電動パワーステアリング装置への適用例）
本発明のブラシレスモータ制御装置は、車両の電動パワーステアリング（ＥＰＳ＝Electronic Power Steering）装置にも好適である。図６は本発明のブラシレスモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置１０１の概略構成図である。操舵ハンドル１１０が操舵軸１１２ａに接続されて、この操舵軸１１２ａの下端は運転者の操舵ハンドル１１０の動きを検出するトルクセンサ１１１に接続されており、ピニオンシャフト１１２ｂの上端がトルクセンサ１１１に接続されている。また、ピニオンシャフト１１２ｂの下端には、ピニオン（図示せず）が設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス１１６内においてラックバー１１８に噛合されている。更に、ラックバー１１８の両端には、それぞれタイロッド１２０の一端が接続されると共に各タイロッド１２０の他端にはナックルアーム１２２を介して操舵輪１２４が接続されている。また、ピニオンシャフト１１２ｂには三相ブラシレスモータである電動モータ１１５が歯車（図示せず）を介して取り付けられている。なお、電動モータ１１５はラックバー１１８に同軸的に取り付ける方法を採ってもよい。

操舵制御部１３０は周知のＣＰＵ１３１，ＲＡＭ１３２，ＲＯＭ１３３，入出力インターフェースであるＩ／Ｏ１３４およびこれらの構成を接続するバスライン１３５が備えられている。ＣＰＵ１３１は、ＲＯＭ１３３およびＲＡＭ１３２に記憶されたプログラムおよびデータにより制御を行なう。ＲＯＭ１３３は、プログラム格納領域１３３ａとデータ記憶領域１３３ｂとを有している。プログラム格納領域１３３ａにはＥＰＳ制御プログラム１３３ｐが格納される。データ記憶領域１３３ｂにはＥＰＳ制御プログラム１３３ｐの動作に必要なデータが格納されている。

操舵制御部１３０においてＣＰＵ１３１がＲＯＭ１３３に格納されたＥＰＳ制御プログラムを実行することにより、トルクセンサ１１１で検出されたトルクに対応した電動モータ１１５で発生させるべき駆動トルクを算出し、モータドライバ１１４を介して電動モータ１１５に、算出した駆動トルクを発生させるための電圧を印加する。このとき、レゾルバ１０９によって電動モータ１１５の回転角度を検出し、電流センサ１０８により電動モータ１１５に流れる電流を検出することにより、駆動トルクに対応した回転を行なっているかを調べ、その結果に応じて電動モータ１１５に印加する電圧を求める。

つまり、本電動パワーステアリング装置においては、電流センサ１０８により電動モータ１１５に流れる電流を検出してから電動モータ１１５に印加する電圧を求めて電動モータ１１５を駆動させる制御を図１および図２の構成で行なっている。

本電動パワーステアリング装置においては、操舵ハンドル１１０を一定の角度に保った状態で走行することがある。これは、前述したモータロック状態に相当する。電動モータ１１５の回転状態は操舵ハンドル１１０の操作状態あるいは運転状態によって目まぐるしく変化する。即ち、本発明の本発明のブラシレスモータ制御装置を適用することにより、過剰および過少な過熱保護を回避して操舵ハンドル１１０の操作状態に応じて適切な過熱保護を実現できる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

本発明の三相ブラシレスモータ制御装置を示す回路図。 図１の駆動回路を示す図。 モータ保護の一実施例を示すフロー図。 モータに発生する電力について説明するための図。 相電流の関係を示す図。 電動パワーステアリング制御装置を示す図。 ベクトル制御の原理を示す図。

符号の説明

１ ブラシレスモータ
２ 回転角センサ（電気角検出手段）
３ コントローラ（モータ制御部，モータ保護手段，係数設定手段）
４ 電流センサ（電流検出手段）
３４ ３相２相変換部
６１ 電気角演算部（電気角検出手段）
６５ 過熱保護演算部（モータ保護手段）

Claims (7)

1. ブラシレスモータに流れる相電流を検出する電流検出手段と、前記相電流を、前記ブラシレスモータの磁束と平行な磁束方向成分のｄ軸電流とこれに直交するトルク方向成分のｑ軸電流とを含むベクトル電流に３相２相変換し、前記ベクトル電流とベクトル電流指令値との偏差値に基づいてベクトル電圧指令値を求め、前記ベクトル電圧指令値を２相３相変換して相電圧指令値を求め、前記相電圧指令値に基づいて前記ブラシレスモータの回転制御を行なうモータ制御部とを備えるブラシレスモータ制御装置において、
   前記ｑ軸電流に基づいて前記ブラシレスモータが発生する電力量を求める電力量演算手段と、前記電力量の大きさに基づいて前記ブラシレスモータまたは前記モータ制御部の保護を行なうモータ保護手段とを有することを特徴とするブラシレスモータ制御装置。
2. 前記モータ保護手段は、前記電力量の大きさが所定の閾値を超えた場合に前記ブラシレスモータまたは前記モータ制御部の保護を行なうものである請求項１に記載のブラシレスモータ制御装置。
3. 前記モータ保護手段は、前記電力量の大きさが所定の閾値を超えた場合に所定の制御信号を出力するものである請求項１または２に記載のブラシレスモータ制御装置。
4. 前記ブラシレスモータの電気角を検出する電気角検出手段を有し、前記電力量演算手段は、前記ブラシレスモータが前記電気角の一周期分に相当する回転を行なった場合に発生する電力量を求めるものである請求項１ないし３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ制御装置。
5. 前記電気角に基づいて所定の係数を設定する係数設定手段を有し、前記電気角一周期分に相当する回転時に発生する電力量に前記所定の係数を乗じたものを前記所定の閾値とするものである請求項４に記載のブラシレスモータ制御装置。
6. 前記所定の係数は、前記ブラシレスモータが通電状態でかつ非回転時と通電状態でかつ回転時とにおいて異なる値を用いるものである請求項５に記載のブラシレスモータ制御装置。
7. 運転者のステアリング動作に基づいて、前記ブラシレスモータを通電駆動してステアリング機構に操舵補助トルクを与える車両の電動パワーステアリング装置に適用されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のブラシレスモータ制御装置。

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