JP2006025499A

JP2006025499A - モータ制御装置

Info

Publication number: JP2006025499A
Application number: JP2004199837A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suzuki; 浩鈴木
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Favess Co Ltd; Toyoda Koki KK
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Favess Co Ltd; Toyoda Koki KK
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-01-26
Also published as: EP1615331A1; US7102322B2; US20060006834A1; DE602005010512D1; EP1615331B1

Abstract

【課題】遅延なく高精度のデッドタイム補償を行うことができるモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】マイコンは、三角波の周期内に各相の出力電圧が電源電圧となる時間の割合を計測することにより実ＤＵＴＹ値γxを検出する実ＤＵＴＹ値検出部を備え、デッドタイム補償演算部は、その実ＤＵＴＹ値γxを補正前のＤＵＴＹ指示値αxから減算することによりその差分値Δxを演算する（ステップ１０７，１１４）。続いてデッドタイム補償演算部は、この差分値Δxを上記ＤＵＴＹ指示値αxの補正に用いたデッドタイム補償量βxp又はβxmに加算することにより新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´を決定する（ステップ１０８，１１５）。そして、その新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´にてメモリに記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmを更新する（ステップ１０９，１１６）。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置に関するものである。

従来、直流電源から供給される直流電圧をＰＷＭインバータにより三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に変換してブラシレスモータに供給するモータ制御装置がある。
図３に示すように、ＰＷＭインバータは、直列に接続された一対のスイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ等）５１ａ，５１ｂからなるアーム５２を基本単位として、各相に対応する３つのアーム５２を並列接続することにより構成される。そして、モータ制御装置は、各アームの高位側のスイッチング素子５１ａと低位側のスイッチング素子５１ｂとを所定のタイミングで交互にオン／オフすることにより、ブラシレスモータ５３に三相の駆動電力を供給する。

ところで、こうしたモータ制御装置では、通常、高位側のスイッチング素子５１ａと低位側のスイッチング素子５１ｂとの短絡（アーム短絡）を防止するために、そのオン／オフの切替時には、各スイッチング素子５１ａ，５１ｂが共にオフとなる所謂デッドタイムが設けられている。しかし、このデッドタイムの存在により、電圧指令値とＰＷＭインバータの出力電圧との間に誤差が生じ、これによりトルクリップルや振動、異音の原因となる電流歪みが発生するという問題がある。そのため、多くのモータ制御装置では、こうしたデッドタイムに起因する電圧指令値と出力電圧との間の誤差を低減して電流歪みを抑制する所謂デッドタイム補償が行われている（非特許文献１参照）。

例えば、図４に示すように、搬送波である三角波δとの比較により各スイッチング素子５１ａ，５１ｂのオン／オフタイミングを決定するためのＤＵＴＹ指示値αxに、その電流方向に応じて、予め設定されたデッドタイム補償量βを加算又は減算する方法がある。

具体的には、アーム５２に対応するＸ相（Ｘ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ、以下同様）の電流方向が、アーム５２からブラシレスモータ５３に向かう方向、即ち「正」（図３中右方向）である場合にはＤＵＴＹ指示値αxにデッドタイム補償量βを加算する。そして、その電流方向が、ブラシレスモータ５３からアーム５２に向かう方向、即ち「負」（図３中左方向）である場合にはＤＵＴＹ指示値αxからデッドタイム補償量βを減算する。これにより、三角波δの周期Ｔ内にＸ相の出力電圧Ｖxが電源電圧Ｖbとなる時間（ｔ３＋ｔ４又はｔ５＋ｔ６）と、デッドタイムを設けない場合（理想電圧波形）のその時間（ｔ１＋ｔ２）とを等しくすることができ、電圧指令値とＰＷＭインバータの出力電圧とを一致させてデッドタイムに起因する電流歪みを抑制することができるようになる。

また、上記の方法以外にも、ＰＷＭインバータの各出力電圧を検出し、これらの各出力電圧の値が各電圧指令値と一致するようにフィードバック制御を行う方法があり、この方法によってもデッドタイムに起因する電流歪みを抑制することができる。
杉山英彦，「ＡＣサーボモータシステムの理論と設計の実際」，第６版，総合電子出版社，２００２年８月，ｐ．５６−５８

しかし、ＰＷＭインバータを構成する各スイッチング素子には、その応答速度に個体差があり、更には使用状態に依存する温度特性や経時特性等にもバラツキがある。そのため、上記所定のデッドタイム補償量βにてＤＵＴＹ指示値αxを補正する方法では、その使用状態によって各相及び電流方向毎の補償量に過不足が生じ、デッドタイムに起因する電流歪みを精度よく抑制することができないおそれがある一方、上記フィードバック制御による方法では、その補償に際して遅延（delay）が避けられないという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、遅延なく高精度のデッドタイム補償を行うことができるモータ制御装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ＤＵＴＹ指示値と搬送波との比較によりゲートオン／オフ信号を出力するＰＷＭ出力手段と、直列接続された一対のスイッチング素子を並列接続してなり各スイッチング素子が前記ゲートオン／オフ信号に基づきオン／オフすることにより直流電源を三相の駆動電力に変換してブラシレスモータに供給するＰＷＭインバータとを備え、前記ゲートオン／オフ信号には、前記ＰＷＭインバータを構成する各スイッチング素子のアーム短絡を防止するためのデッドタイムが設定されたモータ制御装置であって、各相の電流方向を検出する電流方向検出手段と、前記電流方向が正方向である場合に対応する第１の補償量及び前記電流方向が負方向である場合に対応する第２の補償量を各相毎に記憶する記憶手段と、前記検出された電流方向に応じて前記第１の補償量又は第２の補償量の何れかを前記ＤＵＴＹ指示値に加算することにより各相及びその電流方向毎に前記ＤＵＴＹ指示値を補正するデッドタイム補償手段と、前記搬送波の一周期内に前記ＰＷＭインバータの各相の出力電圧が電源電圧となる時間を計測することにより前記ＤＵＴＹ指示値に対応する実ＤＵＴＹ値を検出する実ＤＵＴＹ値検出手段とを備え、前記デッドタイム補償手段は、前記補正前のＤＵＴＹ指示値と前記実ＤＵＴＹ値との差分値を前記補正に用いた補償量に加算することにより新たな補償量を決定し、該決定した新たな補償量により前記補正に用いた補償量を更新して前記記憶手段に記憶させること、を要旨とする。

上記構成によれば、各相及びその電流方向毎に独立してＤＵＴＹ指示値の補正を行うことにより、ＰＷＭインバータを構成する各スイッチング素子の応答速度に個体差がある場合でも精度良くデッドタイムに起因する電流歪みを補償することができる。

更に、ＤＵＴＹ指示値に対応する実ＤＵＴＹ値を検出し、補正前のＤＵＴＹ指示値と実ＤＵＴＹ値との差分値を演算することで、ＤＵＴＹ指示値の補正に用いた補償量の過不足を求める。そして、この差分値を補正に用いた補償量に加算することにより新たな補償量を決定し、その新たな補償量により前記補正に用いた補償量を更新することにより、次回のデッドタイム補償時には、より精度の良い補償を行うことができる。

また、この新たな補償量の決定、並びにその更新及び記憶手段への記憶を随時行うことにより、各スイッチング素子の応答速度の個体差に加えて、使用状態に依存する温度特性や経時特性等のバラツキをも補償することができる。その結果、使用状態に関わらず、精度よくデッドタイムに起因する電流歪みを抑制して、同電流歪みに伴うトルクリップル、或いは振動や異音の発生を抑えることができるようになる。加えて、基本的に、記憶手段に記憶された補償量をＤＵＴＹ指示値に加算することにより該ＤＵＴＹ指示値を補正する構成であるため、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御を用いた場合のような補償に際する遅延が生ずることもない。

更に、記憶手段に記憶された補償量は、決定された新たな補償量により逐次更新されるため、初期設定時（製品出荷時等）には、特に補償量を設定する必要がない（例えば、各相及び電流方向、全ての補償量を「０」とする）。従って、その設定工程を廃して製造コストを抑えることができるようになる。

請求項２に記載の発明は、前記デッドタイム補償手段は、所定周期にて前記新たな補償量の決定及び前記記憶手段への記憶を行うこと、を要旨とする。
上記構成によれば、モータ制御装置に処理能力のあまり高くないマイコンを使用する場合であっても精度良くデッドタイム補償を行うことできるようになる。

本発明によれば、遅延なく高精度のデッドタイム補償を行うことが可能なモータ制御装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、モータ制御装置１は、ゲートオン／オフ信号を出力するマイコン２と、ゲートオン／オフ信号に基づいてブラシレスモータ３に三相の駆動電力を供給するＰＷＭインバータ４とを備えている。

マイコン２には、ブラシレスモータ３に通電される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出するための電流センサ７ｕ，７ｖ、７ｗ及びブラシレスモータ３の回転角（電気角）θを検出するための回転角センサ８が接続されている。そして、マイコン２は、これら各センサの出力信号に基づいてブラシレスモータ３の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θを検出し、その各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θに基づいてゲートオン／オフ信号を出力する。

詳述すると、各電流センサ７ｕ，７ｖ、７ｗにより検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角センサ８により検出された回転角θは、電流指令値Ｉq*とともに相電圧指令値演算部１１に入力される。そして、相電圧指令値演算部１１は、これら各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、回転角θ、及び電流指令値Ｉq*に基づいて、ブラシレスモータ３の各相に印加する電圧の指令値、即ち相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を演算する。

尚、本実施形態では、相電圧指令値演算部１１は、ｄ−ｑ座標系における電流制御により相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*の演算を行う。即ち、電流指令値Ｉq*は、ｑ軸電流指令値として相電圧指令値演算部１１に入力され、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは、回転角θに基づいてｄ／ｑ変換される。そして、相電圧指令値演算部１１は、ｑ軸電流指令値、及びｄ／ｑ変換により算出されたｄ，ｑ軸電流値に基づいてｄ，ｑ軸電圧指令値を演算し、そのｄ，ｑ軸電圧指令値をｄ／ｑ逆変換することにより各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を算出する。

相電圧指令値演算部１１は、上記演算により算出された各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*をＤＵＴＹ指示値演算部１２に出力し、ＤＵＴＹ指示値演算部１２は、その相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づいて各相のＤＵＴＹ指示値αu，αv，αwを演算する。

本実施形態では、ＤＵＴＹ指示値演算部１２により演算された各ＤＵＴＹ指示値αu，αv，αwは、デッドタイム補償演算部１３に入力される。そして、デッドタイム補償演算部１３は、ゲートオン／オフ信号に設定されたデッドタイムに起因する電流歪みを補償するための補正（デッドタイム補償演算）を実行し、その補正後の各ＤＵＴＹ指示値αu´，αv´，αw´をＰＷＭ出力部１４に出力する。

そして、ＰＷＭ出力部１４は、入力されたＤＵＴＹ指示値αu´，αv´，αw´と搬送波である三角波δとの比較に基づいてゲートオン／オフ信号を生成し（図４参照）、そのゲートオン／オフ信号をＰＷＭインバータ４へと出力する。

一方、ＰＷＭインバータ４は、ブラシレスモータ３の各相に対応する複数（２×３個）のパワーＭＯＳＦＥＴ（以下、単にＦＥＴ）により構成されている。具体的には、それぞれＦＥＴ２１ａ，２１ｄの直列回路、ＦＥＴ２１ｂ，２１ｅの直列回路及びＦＥＴ２１ｃ，２１ｆの直列回路からなる３つのアーム２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを並列接続することにより構成されている。そして、ＦＥＴ２１ａ，２１ｄの接続点２３ｕはブラシレスモータ３のＵ相コイルに、ＦＥＴ２１ｂ，２１ｅの接続点２３ｖはブラシレスモータ３のＶ相コイルに、ＦＥＴ２１ｃ，２１ｆの接続点２３ｗはブラシレスモータ３のＷ相コイルに接続されている。

そして、マイコン２（ＰＷＭ出力部１４）の出力するゲートオン／オフ信号が、各ＦＥＴ２１ａ〜２１ｆのゲート端子に印加され、そのゲートオン／オフ信号に応答して各ＦＥＴ２１ａ〜２１ｆがオン／オフすることにより、直流電源３５から供給される直流電圧が各相の駆動電力に変換されてブラシレスモータ３へと供給されるようになっている。

（デッドタイム補償）
次に、本実施形態のモータ制御装置におけるデッドタイム補償の態様について説明する。

本実施形態では、デッドタイム補償演算部１３には、各電流センサ７ｕ，７ｖ、７ｗにより検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwが入力されるようになっており、デッドタイム補償演算部１３は、入力された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに基づいて各相の電流方向を検出する。そして、デッドタイム補償演算部１３は、ＤＵＴＹ指示値演算部１２から入力された各相のＤＵＴＹ指示値αu，αv，αwに、その電流方向に応じたデッドタイム補償量を加算することにより各相及びその電流方向毎にその補正、即ちデッドタイム補償を行う。

詳述すると、デッドタイム補償演算部１３は、Ｘ相（Ｘ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）の電流方向が正方向（図３右方向）である場合には、そのＤＵＴＹ指示値αxに、正方向に対応するデッドタイム補償量βxpを加算することによりその補正後のＤＵＴＹ指示値αx´を補正前のＤＵＴＹ指示値αxよりも増加させる。また、その電流方向が負方向（同左方向）である場合には、負方向に対応するデッドタイム補償量βxmを加算することによりその補正後のＤＵＴＹ指示値αx´を補正前のＤＵＴＹ指示値αxよりも減少させる。

具体的には、マイコン２は、上記の各デッドタイム補償量βxp（βup，βvp，βwp），βxm（βum、βvm、βwm）を各相毎に記憶するメモリ４１を備えており、デッドタイム補償演算部１３は、同メモリ４１からその電流方向に応じた各デッドタイム補償量βxp又はβxmの何れかを読み出す。そして、デッドタイム補償演算部１３は、そのデッドタイム補償量βxp又はβxmをＤＵＴＹ指示値演算部１２から入力されたＤＵＴＹ指示値αxに加算することにより同ＤＵＴＹ指示値αxを補正し、その補正後のＤＵＴＹ指示値αx´をＰＷＭ出力部１４に出力する。

例えば、Ｕ相の電流方向が正方向、Ｖ相，Ｗ相の電流方向が負方向である場合、デッドタイム補償演算部１３は、Ｕ相の正方向に対応するデッドタイム補償量βup、Ｖ相，Ｗ相の負方向に対応する各デッドタイム補償量βvm，βwmをメモリ４１から読み出す。そして、デッドタイム補償量βupをＵ相のＤＵＴＹ指示値αuに、各デッドタイム補償量βvm，βwmをそれぞれＶ相，Ｗ相のＤＵＴＹ指示値αv，αwに加算することにより各ＤＵＴＹ指示値αu，αv，αwを補正し、その補正後の各ＤＵＴＹ指示値αu´，αv´，αw´をＰＷＭ出力部１４に出力する。

また、本実施形態のマイコン２は、ＰＷＭ制御における搬送波である三角波δの周期Ｔ内に各相の出力電圧が電源電圧Ｖbとなる時間の割合（図４参照）を計測することによりＤＵＴＹ指示値αxに対応する実ＤＵＴＹ値γxを検出する実ＤＵＴＹ値検出部４２を備えている。実ＤＵＴＹ値検出部４２により検出された実ＤＵＴＹ値γxは、デッドタイム補償演算部１３に入力されるようになっており、デッドタイム補償演算部１３は、補正前のＤＵＴＹ指示値αxとその実ＤＵＴＹ値γxとの差分値Δxを演算する。そして、デッドタイム補償演算部１３は、この差分値Δxに基づいて新たなデッドタイム補償量を決定する。

詳述すると、実ＤＵＴＹ値検出部４２は、タイマ計測モジュール４３と、実ＤＵＴＹ値演算部４４とにより構成されている。タイマ計測モジュール４３には、計測可能に整形されたＵ，Ｖ，Ｗ各相の出力電圧波形が入力されるようになっており、タイマ計測モジュール４３は、その立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計測することにより、ＰＷＭインバータ４の各相の出力電圧が電源電圧Ｖbとなるオン時間ｔon_u，ｔon_v，ｔon_wを計測する。そして、実ＤＵＴＹ値演算部４４は、タイマ計測モジュール４３から入力されたオン時間ｔon_u，ｔon_v，ｔon_wを三角波δの周期Ｔで除することにより各相の出力電圧の各実ＤＵＴＹ値γx（γu，γv，γw）を演算する。

デッドタイム補償演算部１３は、実ＤＵＴＹ値演算部４４から入力された各実ＤＵＴＹ値γxを補正前の各ＤＵＴＹ指示値αxから減算することによりその差分値Δxを算出する。続いて、デッドタイム補償演算部１３は、その各差分値Δxを各ＤＵＴＹ指示値αxの補正に用いた各デッドタイム補償量βxp，βxmに加算することにより、新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´を決定する。そして、その新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´をメモリ４１に書き込むことにより該メモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmを更新する。

例えば、上例のごとく、メモリ４１から読み出した各デッドタイム補償量βup，βvm，βwmを用いて各ＤＵＴＹ指示値αu，αv，αwを補正し、その補正後の各ＤＵＴＹ指示値αu´＝（αu＋βup），αv´＝（αv＋βvm），αw´＝（αw＋βwm）をＰＷＭ出力部１４に出力したとする。

デッドタイム補償演算部１３は、その各ＤＵＴＹ指示値αu´，αv´，αw´に対応する各実ＤＵＴＹ値γu，γv，γwを上記補正前の各ＤＵＴＹ指示値αu，αv，αwから減算することによりその差分値Δu＝（αu−γu），Δv＝（αv−γv），Δw＝（αw−γw）を算出する。

続いて、デッドタイム補償演算部１３は、その各差分値Δu，Δv，Δwを上記補正に用いた各デッドタイム補償量βup，βvm，βwmに加算することにより、新たな各デッドタイム補償量βup´＝（βup＋Δu），βvm´＝（βvm＋Δv），βwm´＝（βwm＋Δw）を決定する。そして、この新たなデッドタイム補償量βup´，βvm´，βwm´をメモリ４１に書き込むことにより、新たなデッドタイム補償量βup´，βvm´，βwm´にてメモリ４１に記憶された各デッドタイム補償量βup，βvm，βwmを更新する。

このように、デッドタイム補償演算部１３は、各相及びその電流方向毎に新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´を決定し、メモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmを更新する。

尚、本実施形態では、ＰＷＭ出力部１４がＰＷＭ出力手段を、デッドタイム補償演算部１３が電流方向検出手段及びデッドタイム補償手段を、メモリ４１が記憶手段、そして実ＤＵＴＹ値検出部４２が実ＤＵＴＹ値検出手段を構成する。

次に、本実施形態のデッドタイム補償の処理手順を説明する。
尚、上述のように、「Ｘ相」とは、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相を示すものであり、デッドタイム補償演算部１３は、各相毎に独立して以下のデッドタイム補償処理を実行する。

図２のフローチャートに示すように、デッドタイム補償演算部１３は、ＤＵＴＹ指示値演算部１２からＸ相のＤＵＴＹ指示値αxが入力されると（ステップ１０１）、先ずＸ相の電流方向を検出する（ステップ１０２）。そして、デッドタイム補償演算部１３は、その検出された電流方向に応じて、以下に示すステップ１０３〜ステップ１１７を実行することにより、ＤＵＴＹ指示値αxの補正及び補正後のＤＵＴＹ指示値αx´の出力、並びに新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´の決定及びメモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmの更新を行う。

具体的には、デッドタイム補償演算部１３は、先ず、上記ステップ１０２において検出されたＸ相の電流方向が「正」であるか否かを判定し（ステップ１０３）、その電流方向を「正」と判定した場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）には、メモリ４１から正方向に対応するデッドタイム補償量βxpを読み出す（ステップ１０４）。そして、そのデッドタイム補償量βxpを上記ステップ１０１において入力されたＤＵＴＹ指示値αxに加算することにより同ＤＵＴＹ指示値αxを補正し、その補正後のＤＵＴＹ指示値αx´をＰＷＭ出力部１４に出力する（αx´＝αx＋βxp、ステップ１０５）。

次に、実ＤＵＴＹ値検出部４２において、上記出力したＤＵＴＹ指示値αx´に対応する実ＤＵＴＹ値γxが検出されると（ステップ１０６）、デッドタイム補償演算部１３は、その実ＤＵＴＹ値γxを上記補正前のＤＵＴＹ指示値αxから減算することにより、その差分値Δxを演算する（Δx＝αx−γx、ステップ１０７）。

続いて、デッドタイム補償演算部１３は、上記ステップ１０７において算出された差分値Δxを上記ステップ１０５の補正処理に用いたデッドタイム補償量βxpに加算することにより新たなデッドタイム補償量βxp´を決定する（βxp´＝βxp＋Δx、ステップ１０８）。

そして、デッドタイム補償演算部１３は、この新たなデッドタイム補償量βxp´をメモリ４１に書き込むことにより、該新たなデッドタイム補償量βxp´にてメモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxpを更新する。即ち、新たなデッドタイム補償量βxp´により上記ステップ１０５の補正処理に用いたデッドタイム補償量βxpを更新してメモリ４１に記憶させる（βxp＝βxp´、ステップ１０９）。

一方、上記ステップ１０３において、上記ステップ１０２で検出したＸ相の電流方向が「正」ではないと判定した場合（ステップ１０３：ＮＯ）、デッドタイム補償演算部１３は、続いてその電流方向が「負」であるか否かを判定する（ステップ１１０）。そして、その電流方向を「負」と判定した場合（ステップ１１０：ＹＥＳ）には、メモリ４１から負方向に対応するデッドタイム補償量βxmを読み出す（ステップ１１１）。

次に、デッドタイム補償演算部１３は、そのデッドタイム補償量βxmを上記ステップ１０１において入力されたＤＵＴＹ指示値αxに加算することにより同ＤＵＴＹ指示値αxを補正し、その補正後のＤＵＴＹ指示値αx´をＰＷＭ出力部１４に出力する（αx´＝αx＋βxm、ステップ１１２）。

次に、実ＤＵＴＹ値検出部４２において、上記出力したＤＵＴＹ指示値αx´に対応する実ＤＵＴＹ値γxが検出されると（ステップ１１３）、デッドタイム補償演算部１３は、その実ＤＵＴＹ値γxを上記補正前のＤＵＴＹ指示値αxから減算することにより、その差分値Δxを演算する（Δx＝αx−γx、ステップ１１４）。

続いて、デッドタイム補償演算部１３は、その差分値Δxを上記ステップ１１２の補正処理に用いたデッドタイム補償量βxmに加算することにより新たなデッドタイム補償量βxm´を決定する（βxm´＝βxm＋Δx、ステップ１１５）。

そして、デッドタイム補償演算部１３は、この新たなデッドタイム補償量βxm´をメモリ４１に書き込むことにより、該新たなデッドタイム補償量βxm´にてメモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxmを更新する。即ち、その新たなデッドタイム補償量βxm´により上記ステップ１１２の補正処理に用いたデッドタイム補償量βxmを更新してメモリ４１に記憶させる（βxm＝βxm´、ステップ１１６）。

尚、上記ステップ１１０において、Ｘ相の電流方向を「負」ではないと判定した場合（ステップ１１０：ＮＯ）、即ちＸ相の相電流値が「０」である場合には、デッドタイム補償演算部１３は、ＤＵＴＹ指示値演算部１２から入力されたＤＵＴＹ指示値αxを補正しない（αx´＝αx、ステップ１１７）。

そして、本実施形態では、デッドタイム補償演算部１３は、ＤＵＴＹ指示値演算部１２からＤＵＴＹ指示値αxの入力がある毎に、各相毎に上記ステップ１０１〜ステップ１１７の処理を実行することによりデッドタイム補償を行う。

（作用）
次に、上記のように構成された本実施形態のモータ制御装置の作用について説明する。
上述のように、ＰＷＭインバータ４を構成する各ＦＥＴ２１ａ〜２１ｆの応答速度が全て等しいと仮定すれば、所定のデッドタイム補償量βを各相の電流方向に応じてＤＵＴＹ指示値αxに加算又は減算する従来のデッドタイム補償方法でも、デッドタイムに起因する電流歪みを補償することが可能である。

即ち、図４に示すように、理論的には、デッドタイム補償量βを適切に設定することで、各相の実ＤＵＴＹ値γx（γx＝（ｔ３＋ｔ４）／Ｔ又は（ｔ５＋ｔ６）／Ｔ）は、デッドタイム補償前のＤＵＴＹ指示値αｘ（αx＝（ｔ１＋ｔ２）／Ｔ）と等しくなる。従って、相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*とＰＷＭインバータ４の各相の平均出力電圧との間の誤差を低減してデッドタイムに起因する電流歪みを補償することができる。

しかしながら、現実には、ＰＷＭインバータ４を構成する各ＦＥＴ２１ａ〜２１ｆの応答速度にバラツキがあるため、上記従来のデッドタイム補償方法では、その応答速度差より、ｔ１＋ｔ２＝ｔ３＋ｔ４＝ｔ５＋ｔ６とはならなくなり、その結果、補償量に過不足が生ずることになる。

本実施形態のモータ制御装置１では、この点を踏まえ、各相及びその電流方向毎にデッドタイム補償量βxp，βxmをメモリ４１に記憶し、その電流方向に応じたデッドタイム補償量βxp又はβxmを読み出してＤＵＴＹ指示値αxに加算することにより、各相及びその電流方向毎に同ＤＵＴＹ指示値αxを補正する。従って、各ＦＥＴ２１ａ〜２１ｆの個体差によりその応答速度にバラツキがある場合であっても精度良くデッドタイム補償をすることが可能である。

また、上記デッドタイム補償量の過不足は、補正前のＤＵＴＹ指示値αxと実ＤＵＴＹ値γxとの差分値Δxとして現れる。この点を踏まえ、本実施形態では、三角波δの周期Ｔ内にＰＷＭインバータ４の各相の出力電圧が電源電圧Ｖbとなるオン時間ｔon_u，ｔon_v，ｔon_wを計測することにより各実ＤＵＴＹ値γxを検出し、該各実ＤＵＴＹ値γxを補正前の各ＤＵＴＹ指示値αxから減算することにより上記各差分値Δxを算出する。そして、その各差分値Δxを上記補正に用いたデッドタイム補償量βxp，βxmに加算することにより、新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´を演算し、その新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´にてメモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmを更新する。

従って、次回のデッドタイム補償時には、更に精度の良い補償が可能になるとともに、各ＦＥＴ２１ａ〜２１ｆの応答速度の個体差に加えて、使用状態に依存する温度特性や経時特性等のバラツキをも補償することが可能になる。また、基本的に、メモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmをＤＵＴＹ指示値αxに加算することにより該ＤＵＴＹ指示値αxを補正する構成であるため、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御を用いた場合のような補償に際する遅延が生ずることもない。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）マイコン２は、上記の各デッドタイム補償量βxp，βxmを各相毎に記憶するメモリ４１を備える。そして、デッドタイム補償演算部１３は、各相の電流方向を検出し、その電流方向に応じた各デッドタイム補償量βxp又はβxmの何れかを読み出して、入力されたＤＵＴＹ指示値αxに加算することにより同ＤＵＴＹ指示値αxを補正する。

このような構成とすれば、各相及びその電流方向毎に独立してそのＤＵＴＹ指示値の補正を行うことが可能になる。従って、ＰＷＭインバータ４を構成する各ＦＥＴ２１ａ〜２１ｆの応答速度に個体差がある場合でも精度良くデッドタイムに起因する電流歪みを補償することができる。

（２）マイコン２は、ＰＷＭ制御における搬送波である三角波δの周期Ｔ内に各相の出力電圧が電源電圧Ｖbとなる時間の割合を計測することにより実ＤＵＴＹ値γxを検出する実ＤＵＴＹ値検出部４２を備え、デッドタイム補償演算部１３は、その実ＤＵＴＹ値γxを補正前のＤＵＴＹ指示値αxから減算することによりその差分値Δxを演算する。そして、デッドタイム補償演算部１３は、この差分値Δxを上記ＤＵＴＹ指示値αxの補正に用いたデッドタイム補償量βxp又はβxmに加算することにより新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´を決定し、その新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´にてメモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmを更新する。

このような構成とすれば、次回のデッドタイム補償時には、更に精度の良い補償ができるとともに、各ＦＥＴ２１ａ〜２１ｆの応答速度の個体差に加えて、使用状態に依存する温度特性や経時特性等のバラツキをも補償することができる。その結果、使用状態に関わらず、精度よくデッドタイムに起因する電流歪みを抑制して、同電流歪みに伴うトルクリップル、或いは振動や異音の発生を抑えることができるようになる。従って、電動パワーステアリング装置等、振動や異音の発生が問題となりやすいものに好適である。

加えて、基本的に、メモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmをＤＵＴＹ指示値αxに加算することにより該ＤＵＴＹ指示値αxを補正する構成であるため、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御を用いた場合のような補償に際する遅延が生ずることもない。

また、メモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmが新たなデッドタイム補償量βxp´，βxm´に逐次更新されるため、初期設定時（製品出荷時等）には、特にデッドタイム補償量βxp，βxmを設定する必要がない（例えば、βxp，βxm＝０とする）。従って、その設定工程を廃して製造コストを抑えることができるようになる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、デッドタイム補償演算部１３は、ＤＵＴＹ指示値演算部１２からＤＵＴＹ指示値αxがある毎に、逐次デッドタイム補償を行うこととした。しかし、これに限らず、新たなデッドタイム補償量の決定、及びメモリ４１に記憶されたデッドタイム補償量βxp，βxmの更新（ステップ１０６〜１０９又はステップ１１３〜１１６）については、予め設定された所定周期毎に実行することとしてもよい。これにより、処理能力のあまり高くないマイコンを使用した場合であっても精度良くデッドタイム補償を行うことできるようになる。

次に、以上の実施形態から把握することのできる請求項以外の技術的思想を記載する。
（イ）請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置。

（ロ）ＤＵＴＹ指示値と搬送波との比較によりゲートオン／オフ信号を出力するＰＷＭ出力手段と、直列接続された一対のスイッチング素子を並列接続してなり各スイッチング素子が前記ゲートオン／オフ信号に基づきオン／オフすることにより直流電源を三相の駆動電力に変換してブラシレスモータに供給するＰＷＭインバータとを備え、前記ゲートオン／オフ信号には、前記ＰＷＭインバータを構成する各スイッチング素子のアーム短絡を防止するためのデッドタイムが設定されたモータ制御装置のデッドタイム補償方法であって、各相の電流方向を検出するステップと、前記検出された電流方向に応じて該電流方向が正方向である場合に対応する第１の補償量又は前記電流方向が負方向である場合に対応する第２の補償量の何れかを前記ＤＵＴＹ指示値に加算することにより各相及びその電流方向毎に該ＤＵＴＹ指示値を補正するステップと、前記搬送波の一周期内に前記ＰＷＭインバータの各相の出力電圧が電源電圧となる時間の割合を測定することにより、前記ＤＵＴＹ指示値に対応する実ＤＵＴＹ値を検出するステップと、前記補正前のＤＵＴＹ指示値と前記実ＤＵＴＹ値との差分値を前記補正に用いた補償量に加算することにより新たな補償量を決定するステップと、該決定した新たな補償量により前記補正に用いた補償量を更新して前記記憶手段に記憶させるステップと、を備えたことを特徴とするデッドタイム補償方法。

（ハ）上記（ロ）に記載のデッドタイム補償方法において、前記決定するステップ及び前記記憶させるステップは、所定周期にて実行されること、を特徴とするデッドタイム補償方法。

本実施形態のモータ制御装置の概略構成図。本実施形態のデッドタイム補償の処理手順を示すフローチャート。ＰＷＭインバータを構成するアームの概略図。デッドタイム補償の作用を説明する波形図。

符号の説明

１…モータ制御装置、２…マイコン、３，５３…ブラシレスモータ、４…ＰＷＭインバータ、７u，７v，７w…電流センサ、１１…相電圧指令値演算部、１２…ＤＵＴＹ指示値演算部、１３…デッドタイム補償演算部、１４…ＰＷＭ出力部、２１ａ〜２１ｆ…ＦＥＴ、２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ，５２…アーム、３５…直流電源、４１…メモリ、４２…実ＤＵＴＹ値検出部、４３…タイマ計測モジュール、４４…実ＤＵＴＹ値演算部、５１ａ，５１ｂ…スイッチング素子、Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、αx（αu，αv，αw），αx´（αu´，αv´，αw´）…ＤＵＴＹ指示値、β，βxp（βup，βvp，βwp），βxm（βum，βvm，βwm），βxp´，βxm´…デッドタイム補償量、γx（γu，γv，γw）…実ＤＵＴＹ値、Δx（Δu，Δv，Δw）…差分値、ｔon_u，ｔon_v，ｔon_w…オン時間、δ…三角波、Ｔ…周期、Ｖb…電源電圧。

Claims

ＤＵＴＹ指示値と搬送波との比較によりゲートオン／オフ信号を出力するＰＷＭ出力手段と、直列接続された一対のスイッチング素子を並列接続してなり各スイッチング素子が前記ゲートオン／オフ信号に基づきオン／オフすることにより直流電源を三相の駆動電力に変換してブラシレスモータに供給するＰＷＭインバータとを備え、前記ゲートオン／オフ信号には、前記ＰＷＭインバータを構成する各スイッチング素子のアーム短絡を防止するためのデッドタイムが設定されたモータ制御装置であって、
各相の電流方向を検出する電流方向検出手段と、
前記電流方向が正方向である場合に対応する第１の補償量及び前記電流方向が負方向である場合に対応する第２の補償量を各相毎に記憶する記憶手段と、
前記検出された電流方向に応じて前記第１の補償量又は第２の補償量の何れかを前記ＤＵＴＹ指示値に加算することにより各相及びその電流方向毎に前記ＤＵＴＹ指示値を補正するデッドタイム補償手段と、
前記搬送波の一周期内に前記ＰＷＭインバータの各相の出力電圧が電源電圧となる時間を計測することにより前記ＤＵＴＹ指示値に対応する実ＤＵＴＹ値を検出する実ＤＵＴＹ値検出手段とを備え、
前記デッドタイム補償手段は、前記補正前のＤＵＴＹ指示値と前記実ＤＵＴＹ値との差分値を前記補正に用いた補償量に加算することにより新たな補償量を決定し、該決定した新たな補償量により前記補正に用いた補償量を更新して前記記憶手段に記憶させること、
を特徴とするモータ制御装置。
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記デッドタイム補償手段は、所定周期にて前記新たな補償量の決定及び前記記憶手段への記憶を行うこと、を特徴とするモータ制御装置。