JP2009044821A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの振動を抑制しつつ、出力の増加を図ることができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】舵取り機構２に操舵補助力を与える電動モータ３は、モータ制御装置５によって制御される。モータ制御装置５は、ｄｑ座標上のｄ軸電流およびｑ軸電流を制御することにより電動モータ３を制御する。ｄｑ軸電流指令値演算部２６は、操舵トルクおよび車速に基づいてｑ軸電流指令値ｉ_qa ^*を設定する。また、ｄｑ軸電流指令値演算部２６は、ｑ軸電流指令値ｉ_qa ^*に対応するｑ軸電圧指令値とｑ軸電圧上限値との差に所定の加算電圧を加算し、その加算結果をモータ回転速度およびｄ軸インダクタンスで除することにより、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*を設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータのｄｑ座標における二相電流の指令値を定め、この指令値に基づいてモータを制御するためのモータ制御装置に関する。

モータが発生する駆動力を舵取り機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置が知られている。電動パワーステアリング装置は、具体的には、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、このトルクセンサによって検出される操舵トルクに基づいてモータを駆動するモータ制御装置とを備えている。
モータには、たとえば、三相ＤＣブラシレスモータが適用される。モータ制御装置は、ロータの電気角に基づいて、ステータの各相に正弦波状に変化する電圧を印加する正弦波駆動を行う。より具体的には、たとえば、モータ制御装置は、トルクセンサによって検出される操舵トルクに基づいて、ｄｑ座標における二相電流の指令値、すなわち、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を設定する。さらに、モータ制御装置は、モータに実際に流れているｄ軸電流およびｑ軸電流を検出し、各指令値に対するｄ軸電流およびｑ軸電流の偏差を求め、それらの偏差に対応したｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を演算する。そして、モータ制御装置は、ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の電圧値に変換し、これらの値の電圧をモータの各相に印加する。
ＷＯ２００６／１０９８０９

低中速回転域では、ｄ軸電流指令値を零とする一方で、ｑ軸電流指令値を操舵トルクに応じた値に設定することにより、モータから必要なトルクを発生させることができる。しかし、高速回転域では、モータの逆起電力のために出力（トルク）が不足する。そこで、モータの出力を増加させるために、ｄ軸電流指令値を零以外の有意値とし、界磁を弱める方向に電流を流す弱め磁束制御が行われる。

一方、各相の電圧が正弦波となるようにするためには、各相電圧の振幅を電源電圧Ｅ_dの１／２以下とする必要があり、ｄ軸電圧Ｖ_dおよびｑ軸電圧Ｖ_qに関して、次式（Ｐ１）が成立する必要がある（特許文献１）。
√（Ｖ_d ²＋Ｖ_q ²）≦Ｅ_d√３／２√２ …… (Ｐ１)
したがって、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値によっては、ｄ軸電圧Ｖ_dおよびｑ軸電圧Ｖ_qが前記式（Ｐ１）の条件を満たさず、正弦波駆動ができなくなる。そのため、モータに振動が生じ、この振動が舵取り機構を介してステアリングホイールに伝達され、操舵フィーリングの悪化を招く。

特許文献１の先行技術は、前記式（Ｐ１）の条件が成立するようにｑ軸電圧指令値を制限している。しかし、ｑ軸電圧指令値が制限される状況では、ｑ軸電流ｉ_qが変動的になり、モータが発生するトルクが変動して、モータの振動を生じ、ひいてはステアリングホイールを振動させてしまう。
すなわち、ｑ軸電圧指令値に制限がかかるほどの高電流高速回転域では、ｑ軸電圧指令値を制限すると、ｑ軸電流ｉ_qが狙い値よりも強制的に小さくされる。一方、ｄ軸電圧には、ｄ軸電流ｉ_dを含む項とともにｑ軸電流ｉ_qを含む項（後記式（５）参照）も含まれているため、ｑ軸電流ｉ_qが少なくなることによって、ｄ軸電流ｉ_d（≦０）が狙い値よりも大きな絶対値をとることになる。そして、ｄ軸電流ｉ_qの絶対値が大きくなることにより、ｑ軸電圧に余裕ができ（後記式（６）参照）、ｑ軸電流ｉ_qを大きくできる要素が発生する。したがって、モータ制御装置は、ｑ軸電流ｉ_qを大きくしようとする。

このように、ｑ軸電圧指令値に制限がかかる状況では、ｄｑ軸上で干渉し合いながらｄ軸電流ｉ_dおよびｑ軸電流ｉ_qが決まる。そして、ＰＩ（比例積分）制御部等を含むフィードバックループは、その成り行きで決まったｄ軸電流ｉ_dおよびｑ軸電流ｉ_qをｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に修正するための電圧指令値を設定することになる。このようにしてｑ軸電流ｉ_qが変動的になり、モータに微振動が生じて、操舵違和感を生じることになる。

そこで、この発明の目的は、モータの振動を抑制しつつ、出力の増加を図ることができるモータ制御装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ｄｑ座標上のｄ軸電流およびｑ軸電流を制御することによりモータを制御するためのモータ制御装置であって、ｑ軸電流指令値を設定するｑ軸電流指令値設定手段（Ｓ１）と、このｑ軸電流指令値設定手段によって設定されるｑ軸電流指令値に基づいてｑ軸電圧指令値を設定するｑ軸電圧指令値設定手段（Ｓ２）と、前記ｑ軸電圧指令値設定手段によって設定されるｑ軸電圧指令値とｑ軸電圧上限値との差に所定の加算電圧を加算し、その加算結果をモータ回転速度およびｄ軸インダクタンスで除することにより、ｄ軸電流指令値を設定するｄ軸電流指令値設定手段（Ｓ６）とを含む、モータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。

この構成によれば、ｑ軸電圧指令値とｑ軸電圧上限値（具体的には、正弦波駆動のための上限値）との差に所定の加算電圧を予め加算し、その加算結果をモータ回転速度およびｄ軸インダクタンスで除することによって、ｄ軸電流指令値が設定される。これにより、加算電圧を適切に定めておけば、ｄ軸電流指令値が零以外の有意値に設定されることでｄ軸電圧が増加したときにも、ｄｑ座標上での制限電圧（より具体的には、正弦波駆動のための制限電圧）の範囲内にｄ軸電圧およびｑ軸電圧を収めることができる。これにより、モータに振動が生じることを抑制または防止しつつ、ｄ軸電流による弱め磁束制御を行って、とくに高速回転域における出力の増加を図ることができる。

請求項２記載の発明は、前記ｑ軸電圧指令値設定手段によって設定されたｑ軸電圧指令値を、前記ｑ軸電圧上限値以下に制限する制限処理手段（Ｓ８）をさらに含む、請求項１記載のモータ制御装置である。これにより、ｑ軸電圧指令値をｑ軸電圧上限値に制限できる。しかも、ｄ軸電流指令値は、ｄ軸電圧の増加を予め見越して設定されているので、制限処理に起因してｑ軸電流が変動的になることもない。これにより、モータに振動が生じることを抑制または防止できる。

前記モータ制御装置は、前記ｄ軸電流指令値設定手段によって設定されるｄ軸電流指令値に基づいてｄ軸電圧指令値を演算する手段（Ｓ７）をさらに含むものであってもよい。この場合に、前記制限処理手段は、次の（Ａ）式に従ってｑ軸電圧指令値を制限するものであってもよい。この場合、ｑ軸電圧上限値は、（Ａ）式の右辺の値としてもよい。

ただし、Ｖ_da ^*はｄ軸電圧指令値、Ｖ_qa ^*はｑ軸電圧指令値、Ｅ_dは電源電圧である。

請求項３記載の発明は、前記加算電圧を、ｑ軸電圧、ｑ軸電圧指令値、ｑ軸電流、ｑ軸電流指令値、モータ回転速度、およびｑ軸電圧指令値とｑ軸電圧上限値との差のうちの一つ以上に応じて可変設定する加算電圧設定手段（Ｓ５）をさらに含む、請求項１または２記載のモータ制御装置である。この構成により、加算電圧を適切に設定することができるので、モータの振動を抑制しながら、モータの出力を効率的に増加させることができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両のステアリングホイールに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ１と、車両の舵取り機構２に操舵補助力を与える電動モータ３と、この電動モータ３を駆動制御するモータ制御装置（ＥＣＵ：電子制御ユニット）５とを備えている。モータ制御装置５は、トルクセンサ１が検出する操舵トルクと車内ＬＡＮ（ＣＡＮバス）を通じて与えられる車速情報とに応じて電動モータ３を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。電動モータ３は、この実施形態では、三相ブラシレスＤＣモータである。

モータ制御装置５は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含むマイクロコンピュータ６と、電動モータ３に流れるＵ相電流ｉ_uaおよびＶ相電流ｉ_vaをそれぞれ検出するモータ電流検出回路７Ｕおよび７Ｖと、電動モータ３に付設されたロータ位置センサとしてのレゾルバ４の出力信号を増幅するレゾルバアンプ８と、電動モータ３に電力を供給するモータドライバ９とを備えている。レゾルバアンプ８は、レゾルバ４とともに信号出力手段を構成しており、レゾルバ４からの信号を処理して、電動モータ３のロータ回転角度θに関する正弦信号sinθおよび余弦信号cosθを出力する。ロータ回転角度θは、電動モータ３のＵ相電機子巻線の位置を基準とするロータ（界磁）の角度（電気角）である。

マイクロコンピュータ６は、トルクセンサ１の出力信号をＡ／Ｄ変換ポート１１を介してディジタルデータで表された操舵トルクとして取り込み、また、車内ＬＡＮからの車速情報を通信ポート１２を介して取り込む。そして、マイクロコンピュータ６は、操舵トルクおよび車速に基づいて電動モータ３の電流指令値を設定し、さらに、この電流指令値とモータ電流検出回路７Ｕ，７Ｖの出力信号とに基づいて電圧指令値を設定し、この電圧指令値をモータドライバ９に与える。これにより、モータドライバ９から電動モータ３に適切な電圧が印加され、電動モータ３から操舵補助に必要十分なトルクが発生する。

マイクロコンピュータ６は、所定のプログラムを実行することによって実現される複数の機能処理手段を備えている。この複数の機能処理手段には、操舵トルクおよび車速に基づいて目標電流値を演算する目標電流演算部２１が含まれている。この目標電流演算部２１が出力する目標電流値は、加算部２２に入力されるようになっている。この加算部２２には、各種の補償制御を行う補償制御部２３からの補正値が与えられ、この補正値が目標電流値に加算されて、補正後の目標電流値が求められるようになっている。

補償制御部２３は、たとえば、ステアリングホイールの収斂性を向上させるための収斂性補正値を演算する収斂性補正部などを含み、通信ポート１２からの車速および電動モータ３のロータの回転角速度ωに基づいて、目標電流値を補正するための補正値を演算するようになっている。
マイクロコンピュータ６は、電動モータ３のロータの回転角速度ω（電気角における回転角速度）を演算するための角速度演算部２５を備えている。この角速度演算部２５には、レゾルバアンプ８の出力信号をディジタルデータに変換して取り込むＡ／Ｄ変換ポート１３からのデータが与えられている。Ａ／Ｄ変換ポート１３は、所定のサンプリング周期でレゾルバアンプ８の出力信号をサンプリングしてディジタルデータに変換し、ディジタル化された正弦信号sinθおよび余弦信号cosθを生成する。

角速度演算部２５は、たとえば、次式に従って、回転角速度ωを求めるように構成されていてもよい。
ω＝Δθ≒sinΔθ＝sinθ_icosθ_i-1−cosθ_isinθ_i-1
ただし、θ_iは今サンプリング周期でのロータ回転角度、
θ_i-1は前サンプリング周期でのロータ回転角度
Δθ＝θ_i−θ_i-1である。

マイクロコンピュータ６は、さらに、ｄｑ軸電流指令値演算部２６を備えている。このｄｑ軸電流指令値演算部２６は、前述の補正後の目標電流値に基づいて、ｄｑ座標系におけるｄ軸電流指令値ｉ_da ^*およびｑ軸電流指令値ｉ_qa ^*を求める。ｄｑ座標系は、電動モータ３のロータと同期して回転するｄ軸およびｑ軸からなる回転直交座標系である。ｄ軸は、ロータが形成する磁束の方向に沿った軸であり、ｑ軸は、ｄ軸に対してπ／２進んだ位相にある軸である。ただし、この実施形態では、界磁（ロータ）のＳ極からＮ極に向かう方向をｄ軸の正方向にとることにする。

ｄｑ軸電流指令値演算部２６は、高速回転域（たとえば、８００rpmを超える回転速度域）では、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*≠０に設定して、いわゆる弱め磁束制御を行って出力を増加させる。
ｄｑ軸電流指令値演算部２６によって算出されたｑ軸電流指令値ｉ_qa ^*は、減算部２７ｑに入力されるようになっている。この減算部２７ｑには、Ｕ相モータ電流検出回路７ＵおよびＶ相モータ電流検出回路７Ｖがそれぞれ検出するＵ相電流ｉ_uaおよびＶ相電流ｉ_vaを三相交流／ｄｑ座標変換して求められるｑ軸電流ｉ_qaが入力されている。Ｕ相モータ電流検出回路７ＵおよびＶ相モータ電流検出回路７Ｖの出力信号は、Ａ／Ｄ変換ポート１４，１５によってディジタルデータに変換されてマイクロコンピュータ６に取り込まれ、電流検波部１６，１７で検波された後、三相交流／ｄｑ座標変換部２８に入力されるようになっている。三相交流／ｄｑ座標変換部２８は、下記（１）式に従って、Ｕ相電流ｉ_uaおよびＶ相電流ｉ_vaをｄｑ座標系の値に変換する。

三相交流／ｄｑ座標変換部２８には、Ａ／Ｄ変換ポート１３からの正弦信号sinθおよび余弦信号cosθが与えられており、これらを用いて前記（１）式に従う演算が行われるようになっている。

三相交流／ｄｑ座標変換部２８は、三相交流／ｄｑ座標変換により得られたｑ軸電流ｉ_qaを減算部２７ｑに与える。したがって、減算部２７ｑからは、ｑ軸電流指令値ｉ_qa ^*に対するｑ軸電流ｉ_qaの偏差が出力されることになる。
一方、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*は、減算部２７ｄに入力されるようになっている。そして、減算部２７ｄには、三相交流／ｄｑ座標変換部２８において前記（１）式に従い、Ｕ相電流ｉ_uaおよびＶ相電流ｉ_vaを三相交流／ｄｑ座標変換して得られるｄ軸電流ｉ_daが入力されている。これにより、減算部２７ｄは、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*に対するｄ軸電流ｉ_daの偏差を出力することになる。

減算部２７ｄ，２７ｑから出力される偏差は、それぞれｄ軸電流ＰＩ（比例積分）制御部２９ｄおよびｑ軸電流ＰＩ制御部２９ｑに与えられる。ＰＩ制御部２９ｄ，２９ｑは、それぞれ、減算部２７ｄ，２７ｑから入力される偏差に基づいてＰＩ演算を行い、これによりｄ軸電圧指令値Ｖ_da ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*を求める。
ｄ軸電圧指令値Ｖ_da ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*は、制限処理部３０による制限処理を受けた後に、ｄｑ／三相交流座標変換部３１に入力されるようになっている。

制限処理部３０は、モータドライバ９に接続された電源（車載バッテリ）からの電源電圧Ｅ_dに基づいて、下記（２）式に従って、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*に制限を加える。この制限を加えることによって、電動モータ３の各相の電圧指令値を正弦波とすることができる（特許文献１参照）。

ｄｑ／三相交流座標変換部３１には、レゾルバアンプ８からＡ／Ｄ変換ポート１３を介して取り込まれた正弦信号sinθおよび余弦信号cosθが入力されている。ｄｑ／三相交流座標変換部３１は、これらを用い、下記（３）式に従って、ｄ軸電圧指令値Ｖ_da ^*および前記制限処理後のｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*を三相交流座標系の指令値Ｖ_ua ^*，Ｖ_va ^*，Ｖ_wa ^*に変換する。そして、その得られたＵ相電圧指令値Ｖ_ua ^*、Ｖ相電圧指令値Ｖ_va ^*およびＷ相電圧指令値Ｖ_wa ^*を、三相ＰＷＭ形成部３２に入力する。

なお、Ｗ相電圧指令値Ｖ_wa ^*は、上記（３）式の演算によるのではなく、零からＵ相電圧指令値Ｖ_ua ^*およびＶ相電圧指令値Ｖ_va ^*を減算することにより求めることができる。このようにすれば、ＣＰＵへの負担を軽減できる。むろん、ＣＰＵの演算速度が十分である場合には、上記（３）式に従う演算によってＷ相電圧指令値Ｖ_wa ^*を算出するようにしてもよい。

三相ＰＷＭ形成部３２は、Ｕ相電圧指令値Ｖ_ua ^*、Ｖ相電圧指令値Ｖ_va ^*およびＷ相電圧指令値Ｖ_wa ^*にそれぞれ対応したＰＷＭ信号Ｓ_u，Ｓ_v，Ｓ_wを作成し、その作成したＰＷＭ信号Ｓ_u，Ｓ_v，Ｓ_wをモータドライバ９に向けて出力する。これにより、モータドライバ９から、電動モータ３のＵ相、Ｖ相およびＷ相に、それぞれＰＷＭ信号Ｓ_u，Ｓ_v，Ｓ_wに応じた電圧Ｖ_ua，Ｖ_va，Ｖ_waが印加され、電動モータ３から、操舵補助に必要なトルクが発生される。

図２は、正弦波駆動のためにｄ軸電圧指令値Ｖ_da ^*とｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*とに課される条件を示す図である。電動モータ３の各相の電圧が正弦波となるようにするためには、各相電圧の振幅を電源電圧Ｅ_dの１／２以下とする必要があり、ｄ軸電圧Ｖ_dおよびｑ軸電圧Ｖ_qに関して、次の（４）式が成立する必要がある（特許文献１）。
√（Ｖ_d ²＋Ｖ_q ²）≦Ｅ_d√３／２√２＝Ｖ_lim …… （４）
ただし、Ｖ_limは正弦波駆動が可能なｄｑ座標での制限電圧である。

一方、定常状態でのｑ軸電圧Ｖ_qおよびｄ軸電圧Ｖ_dは、次のように、表される。

これらを前記（４）式に代入すると、次の（７）式が得られる。

弱め磁束制御をしないとき、すなわち、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*＝０で前記（７）式が満たされる条件は、次の（８）式である。

これを変形すると、弱め磁束制御をしないときに正弦波駆動を行うための条件は、次の（９）式で与えられることがわかる。

この条件が満たされないとき、すなわち、下記（１０）式の条件のときには、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*＜０とすることにより前記（７）式を満たす必要がある。

この場合、ｑ軸電圧Ｖ_qは、ωＬ_dｉ_da ^*だけ減少する。この減少分がｄ軸電圧Ｖ_dの増加分Ｒｉ_da ^*で補われる。

一方、制限処理部３０は、前記（４）式の条件を満たすべく、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*を、前記（２）式に従って制限する。すなわち、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*が前記（２）式の右辺を超えるときには、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*が当該（２）式の右辺の値に修正される。これにより、ｑ軸電圧Ｖ_qに不足分電圧ΔＶ_q ^*が生じるが、この不足分電圧ΔＶ_q ^*がｄ軸電圧Ｖ_dの増加によって補われることになる。

ところが、図２から理解されるように、ｑ軸電圧Ｖ_qの不足分電圧ΔＶ_q ^*にそのまま対応するようにｄ軸電流指令値ｉ_da ^*（弱め磁束量）を定めると、ｄ軸電圧Ｖ_dが大きくなりすぎて、正弦波駆動が可能な制限電圧Ｖ_limの範囲を超えてしまう。そのため、制限処理部３０は、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*をさらに制限するように動作する。このような動作の結果、ｑ軸電流ｉ_qが変動的になり、電動モータ３の振動が引き起こされるおそれがある。

そこで、この実施形態では、不足分電圧ΔＶ_q ^*に対して所定の加算電圧Ｖ_addを加算し、その加算結果をモータ回転角速度ωおよびｄ軸インダクタンスＬ_dで除することにより、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*が求められる。
すなわち、まず、ｑ軸電流指令値ｉ_qa ^*に基づいてｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*が設定され、このｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*と前記（２）式の右辺で表されるｑ軸電圧上限値Ｖ_{q_lim}（ただしｉ_da ^*＝０のときの値）との差が不足分電圧ΔＶ_q ^*（＝Ｖ_{q_lim}−Ｖ_qa ^*）として求められる。

この不足分電圧ΔＶ_q ^*に対して加算電圧Ｖ_addが加算される。この加算結果の電圧分（ΔＶ_q ^*＋Ｖ_add）がｄ軸電圧Ｖ_dの増加分Ｒｉ_da ^*で補われるように、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*が定められる。すなわち、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*は、次の（１１）式によって求められる。
ｉ_da ^*＝（ΔＶ_q ^*＋Ｖ_add）／（ω・Ｌ_d） ……（１１）
これにより、ｄ軸電圧指令値Ｖ_da ^*と制限処理部３０で制限処理を受けたｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*とは、前記（４）式で表される半径Ｖ_limの円内にとどまる。そのため、ｑ軸電流ｉ_qが変動的になることを抑制または防止できる。これにより、電動モータ３の振動を抑制して、操舵フィーリングを向上することができる。

図３は、加算電圧Ｖ_addの設定例を説明するための図である。
図３(a)の例では、加算電圧Ｖ_addは、制限処理部３０での制限処理前のｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*に応じて可変設定されるようになっている。加算電圧Ｖ_addは、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*の増加に伴って単調に減少するようになっている。より具体的には、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*が正の値のとき（たとえば、右回り方向のトルクを発生するとき）には加算電圧Ｖ_addは負の値をとり、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*が負の値のとき（たとえば、左回り方向のトルクを発生するとき）には加算電圧Ｖ_addは正の値をとる。そして、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*の絶対値の増加に伴って、加算電圧Ｖ_addの絶対値が単調に増加する。ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*の絶対値が比較的小さな領域では加算電圧Ｖ_addの絶対値の変化率は比較的小さく、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*の絶対値が比較的大きな領域では加算電圧Ｖ_addの絶対値の変化率が比較的大きくなっている。このように、この例では、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*に対して非線形に変化するように加算電圧Ｖ_addが定められるようになっている。

また、図３(b)の例では、加算電圧Ｖ_addは、モータ回転角速度ω応じて可変設定されるようになっている。加算電圧Ｖ_addは、モータ回転角速度ωの増加に伴って単調に減少するようになっている。より具体的には、モータ回転角速度ωが正の値のとき（たとえば右回り方向のとき）には加算電圧Ｖ_addは負の値をとり、モータ回転角速度ωが負の値のとき（たとえば左まわり方向のとき）には加算電圧Ｖ_addは正の値をとる。そして、モータ回転角速度ωの絶対値の増加に伴って、加算電圧Ｖ_addの絶対値が単調に増加する。モータ回転角速度ωの絶対値が比較的小さな領域では加算電圧Ｖ_addの絶対値の変化率は比較的小さく、モータ回転角速度ωの絶対値が比較的大きな領域では加算電圧Ｖ_addの絶対値の変化率が比較的大きくなっている。このように、この例では、モータ回転角速度ωに対して非線形に変化するように加算電圧Ｖ_addが定められるようになっている。

加算電圧Ｖ_addは、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*やモータ回転角速度ωに限らず、ｑ軸電圧Ｖ_qに応じて可変設定するようにしてもよいし、不足分電圧ΔＶ_q ^*に応じて可変設定するようにしてもよいし、ｑ軸電流指令値ｉ_qa ^*に応じて可変設定してもよいし、ｑ軸電流ｉ_q（検出値）に応じて可変設定してもよい。さらには、これらの２つ以上の組み合わせに基づいて加算電圧Ｖ_addを可変設定する構成とすることもできる。

図４は、ｄｑ軸電流指令値およびｄｑ軸電圧指令値の設定動作を説明するためのフローチャートである。ｄｑ軸電流指令値演算部２６は、車速および操舵速度等に基づいてｑ軸電流指令値ｉ_qa ^*を設定する（ステップＳ１）。このｑ軸電流指令値ｉ_qa ^*とｑ軸電流ｉ_qとの偏差に対応するｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*がｑ軸電流ＰＩ制御部２９ｑによって設定される（ステップＳ２）。

次に、ｄｑ軸電流指令値演算部２６は、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*の絶対値と前述の上限値Ｖ_{q_lim}の絶対値とを比較する（ステップＳ３）。
ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*の絶対値が上限値Ｖ_{q_lim}の絶対値よりも大きければ（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ｄｑ軸電流指令値演算部２６は、上限値Ｖ_{q_lim}とｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*との差を、前記不足分電圧ΔＶ_q ^*として演算する（ステップＳ４）。さらに、ｄｑ軸電流指令値演算部２６は、さらに、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*などに基づいて前述の加算電圧Ｖ_addを演算する（ステップＳ５）。

次いで、ｄｑ軸電流指令値演算部２６は、前記（１１）式に従って、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*を求める（ステップＳ６）。このｄ軸電流指令値ｉ_da ^*と実際のｄ軸電流ｉ_dとの偏差に基づき、ｄ軸ＰＩ制御部２９ｄによって、ｄ軸電圧指令値Ｖ_da ^*が設定される（ステップＳ７）。そして、制限処理部３０によって、前記（２）式による制限が加えられる（ステップＳ８）。こうして、ステップＳ７で設定されたｄ軸電圧指令値Ｖ_da ^*と前記制限後のｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*とに基づいて、電動モータ３が制御されることになる。

一方、ｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*の絶対値が上限値Ｖ_{q_lim}の絶対値以下であれば（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ２で設定されたｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*を用いて電動モータ３が駆動される。すなわち、ｄｑ軸電流指令値演算部２６は、ｄ軸電流指令値ｉ_da ^*を零とし（ステップＳ９）、弱め磁束制御を行わない。このｄ軸電流指令値ｉ_da ^*（＝０）と実際のｄ軸電流ｉ_dとの偏差に基づき、ｄ軸電流ＰＩ制御部２９ｄによって、ｄ軸電圧指令値Ｖ_da ^*が設定される（ステップＳ７）。そして、制限処理部３０によって、前記（２）式による制限がｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*に加えられる（ステップＳ８）が、この場合には、制限処理は働かずに、ｑ軸電流ＰＩ制御部２９ｑによって求められたｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*がそのまま用いられることになる。

以上のように、この実施形態によれば、制限処理部３０によるｑ軸電圧指令値Ｖ_da ^*の制限を補うためのｄ軸電圧Ｖ_dの増加を予め見越してｄ軸電流指令値ｉ_da ^*が設定されている。これにより、ｄ軸電圧Ｖ_dおよびｑ軸電圧Ｖ_qを制限電圧Ｖ_limの範囲内に抑制できるので、制限処理部３０によるｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*の制限に起因するｑ軸電流ｉ_qの変動を抑制できる。その結果、電動モータ３の振動を抑制しつつ、弱め磁束制御による出力の増加を図ることができる。これにより、操舵フィーリングを向上できる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、この発明が電動パワーステアリング装置に適用される例について説明したが、この発明は、電動パワーステアリング装置の駆動源としてのモータの制御に限らず、他の任意の用途のモータの制御にも容易に拡張して適用することができる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 正弦波駆動のためにｄ軸電圧指令値Ｖ_da ^*とｑ軸電圧指令値Ｖ_qa ^*とに課される条件を示す図である。 加算電圧の設定例を説明するための図である。 ｄｑ軸電流指令値およびｄｑ軸電圧指令値の設定動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

３…電動モータ、４…レゾルバ、５…モータ制御装置、６…マイクロコンピュータ

Claims (3)

1. ｄｑ座標上のｄ軸電流およびｑ軸電流を制御することによりモータを制御するためのモータ制御装置であって、
   ｑ軸電流指令値を設定するｑ軸電流指令値設定手段と、
   このｑ軸電流指令値設定手段によって設定されるｑ軸電流指令値に基づいてｑ軸電圧指令値を設定するｑ軸電圧指令値設定手段と、
   前記ｑ軸電圧指令値設定手段によって設定されるｑ軸電圧指令値とｑ軸電圧上限値との差に所定の加算電圧を加算し、その加算結果をモータ回転速度およびｄ軸インダクタンスで除することにより、ｄ軸電流指令値を設定するｄ軸電流指令値設定手段とを含む、モータ制御装置。
2. 前記ｑ軸電圧指令値設定手段によって設定されたｑ軸電圧指令値を、前記ｑ軸電圧上限値以下に制限する制限処理手段をさらに含む、請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記加算電圧を、ｑ軸電圧、ｑ軸電圧指令値、ｑ軸電流、ｑ軸電流指令値、モータ回転速度、およびｑ軸電圧指令値とｑ軸電圧上限値との差のうちの一つ以上に応じて可変設定する加算電圧設定手段をさらに含む、請求項１または２記載のモータ制御装置。

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