JP2010130707A - モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時のバラツキなどにより各相毎の電機子巻線抵抗が異なる場合でも、モータのトルクリップルを低減する。
【解決手段】３相電圧補正部２６は、ｄｑ軸上の指令電流ｉ_d ^* ，ｉ_q ^* と電流センサ１４で検出された電流値ｉ_a とに基づき、３相の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w または巻線抵抗の比率Ｇ_u ，Ｇ_v ，Ｇ_w を算出し、算出された抵抗値または比率に基づき３相の巻線抵抗値のバラツキ（違い）による設定値からのずれを補償するための補正を、ｄｑ軸／３相変換部２３で求めた各相の指令電圧Ｖ_u ，Ｖ_v ，Ｖ_w に対して行う。このことにより、製造時における抵抗バラツキや周囲温度による抵抗変化などにより各相毎の巻線抵抗値が異なる場合であっても、その違いによる指令電圧のずれ（誤差）が補正されるので、トルクリップルを低減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置、および、モータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。電動パワーステアリング装置の電動モータには従来からブラシモータが広く使用されているが、信頼性および耐久性の向上や慣性の低減などの観点から、近年ではブラシレスモータも使用されている。

一般にモータ制御装置は、モータで発生するトルクを制御するために、モータに流れる電流を検出し、モータに供給すべき電流と検出した電流との差に基づきＰＩ制御（比例積分制御）を行う。３相ブラシレスモータを駆動するモータ制御装置には、２相以上の電流を検出するために、２個または３個の電流センサが設けられる。また、電流センサをすべて除去し、モータの回路方程式に従いオープンループ制御（フィードフォワード制御）を行うモータ制御装置もある。

なお、本願発明に関連して、特許文献１には、モータの回路方程式を用いてｄ軸指令電圧とｑ軸指令電圧を求めることが開示されている。また、特許文献２には、モータの温度に応じてｄ軸指令電流を補正することが開示されている。
特開２００１−１８７５７８号公報 特開２０００−１８４７７３号公報

ここで、３相ブラシレスモータを駆動するモータ制御装置のうち、モータの回路方程式に従いオープンループ制御を行うモータ制御装置は、モータの回路方程式に含まれるパラメータ、特に製造時における抵抗のバラツキや温度変化などにより電機子巻線抵抗が各相毎に異なるとトルクリップルを生じる。

したがって、各相の電機子巻線抵抗は全て同一であることが好ましいが、製造時における抵抗バラツキを完全になくすことは難しく、また温度変化による影響を均一化することができないこともある。

そこで本発明は、製造時における電機子の抵抗バラツキや周囲温度による抵抗変化などにより各相毎の電機子巻線抵抗が異なる場合であっても、モータのトルクリップルを低減することができるモータ制御装置、およびこれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、ｎ相（ｎは３以上の自然数）のモータを駆動するモータ制御装置であって、
前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求める制御手段と、
前記制御手段で求めたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と
を備え、
前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される各相の検出電流と設計上検出されるべき各相の電流とのずれに基づき、前記モータの各相における抵抗値または各相における抵抗値の前記ずれに対応する比率を算出し、前記モータの各相における抵抗値の違いによる前記ずれが解消されるよう、算出された前記抵抗値または前記比率に基づき前記指令電圧のレベルを補正することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記制御手段は、前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い前記指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段を含むことを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記制御手段は、予め定められまたは前回の補正時に算出された各相における抵抗値に対して、前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値または前記モータに流れていると推定される電流の量を示す推定電流値のいずれかを乗算し、乗算して得られる値を前記検出電流値で除算することにより前記モータの各相における抵抗値を算出することを特徴とする。

第４の発明は、第１または第２の発明において、
前記制御手段は、前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値または前記モータに流れていると推定される電流の量を示す推定電流値のいずれかを前記検出電流値で除算することにより前記比率を算出することを特徴とする。

第５の発明は、第１から第４までのいずれか１つの発明に係るモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置である。

上記第１の発明によれば、各相の検出電流と設計上検出されるべき各相の電流とのずれに基づき、モータの各相における抵抗値または各相における抵抗値の前記ずれに対応する比率を算出し、この各相における抵抗値の違いによるずれが解消されるよう、算出された抵抗値または比率に基づき指令電圧のレベルを補正するので、製造時における抵抗バラツキや周囲温度による抵抗変化などにより各相毎の電機子巻線抵抗が異なる場合であっても、その違いによる指令電圧のレベルのずれ（誤差）が補正され、モータのトルクリップルを低減することができる。

上記第２の発明によれば、モータの回路方程式に従いオープンループ制御を行う場合において検出電流のフィードバックがない場合であっても高い精度でモータが駆動され、各相の電機子巻線抵抗の違いによるモータのトルクリップルを低減することができる。

上記第３の発明によれば、予め定められまたは前回の補正時に算出された各相における抵抗値に対して、指令電流値または推定電流値のいずれかを乗算し、乗算して得られる値を検出電流値で除算することによりモータの各相における抵抗値を算出するので、予め定められまたは前回の補正時に算出された各相における抵抗値と実際の抵抗値との差を正確に算出することができる。

上記第４の発明によれば、指令電流値または推定電流値のいずれかを検出電流値で除算することにより各相における抵抗値の前記ずれに対応する比率を算出するので、前記ずれに対応する抵抗値の比率を正確に算出することができる。

上記第５の発明によれば、高い精度でモータを駆動し、所望のモータ出力を得ることができるので、スムーズな操舵補助が可能となる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
＜１． 電動パワーステアリング装置の全体的な構成＞
図１は、本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構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。図１に示す電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１、減速機２、トルクセンサ３、車速センサ４、位置検出センサ５、および電子制御ユニット（Electronic Control Unit ：以下、ＥＣＵという）１０を備えたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。

図１に示すように、ステアリングシャフト１０２の一端にはハンドル（ステアリングホイール）１０１が固着されており、ステアリングシャフト１０２の他端はラックピニオン機構１０３を介してラック軸１０４に連結されている。ラック軸１０４の両端は、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材１０５を介して車輪１０６に連結されている。運転者がハンドル１０１を回転させると、ステアリングシャフト１０２は回転し、これに伴いラック軸１０４は往復運動を行う。ラック軸１０４の往復運動に伴い、車輪１０６の向きが変わる。

電動パワーステアリング装置は、運転者の負荷を軽減するために、以下に示す操舵補助を行う。トルクセンサ３は、ハンドル１０１の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクＴを検出する。車速センサ４は、車速Ｓを検出する。位置検出センサ５は、ブラシレスモータ１のロータの回転位置Ｐを検出する。位置検出センサ５は、例えばレゾルバで構成される。

ＥＣＵ１０は、車載バッテリ１００から電力の供給を受け、操舵トルクＴ、車速Ｓおよび回転位置Ｐに基づきブラシレスモータ１を駆動する。ブラシレスモータ１は、ＥＣＵ１０によって駆動されると、操舵補助力を発生させる。減速機２は、ブラシレスモータ１とステアリングシャフト１０２との間に設けられる。ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力は、減速機２を介して、ステアリングシャフト１０２を回転させるように作用する。

この結果、ステアリングシャフト１０２は、ハンドル１０１に加えられる操舵トルクと、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力の両方によって回転する。このように電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に与えることにより操舵補助を行う。

＜２． モータ制御装置の全体的な構成＞
本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１を駆動する制御装置（モータ制御装置）に特徴がある。そこで以下では、この電動パワーステアリング装置に含まれるモータ制御装置について説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図２に示すモータ制御装置は、ＥＣＵ１０を用いて構成されており、ｕ相、ｖ相およびｗ相の３相巻線（図示せず）を有するブラシレスモータ１を駆動する。ＥＣＵ１０は、位相補償器１１、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する）２０、３相／ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調器１２、モータ駆動回路１３、および電流センサ１４を備えている。

ＥＣＵ１０には、トルクセンサ３から出力された操舵トルクＴ、車速センサ４から出力された車速Ｓ、および、位置検出センサ５から出力された回転位置Ｐが入力される。位相補償器１１は、操舵トルクＴに対して位相補償を施す。マイコン２０は、ブラシレスモータ１の駆動に用いられる指令電圧のレベルを求める制御手段として機能する。マイコン２０の機能の詳細については、後述する。

３相／ＰＷＭ変調器１２とモータ駆動回路１３とは、ハードウェア（回路）で構成されており、マイコン２０で求めたレベルの電圧を用いてブラシレスモータ１を駆動するモータ駆動手段として機能する。３相／ＰＷＭ変調器１２は、モータを駆動制御するための信号として、マイコン２０で求めた３相の電圧のレベルに応じたデューティ比を有する３種類のＰＷＭ信号（図２に示すＵ、Ｖ、Ｗ）を生成する。モータ駆動回路１３は、スイッチング素子として６個のＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ）を含むＰＷＭ電圧形インバータ回路である。６個のＭＯＳ−ＦＥＴは、３種類のＰＷＭ信号とその否定信号によって制御される。ＰＷＭ信号を用いてＭＯＳ−ＦＥＴの導通状態を制御することにより、ブラシレスモータ１に対して３相の駆動電流（ｕ相電流、ｖ相電流およびｗ相電流）が供給される。このようにモータ駆動回路１３は、複数のスイッチング素子を有し、ブラシレスモータ１に電流を供給するスイッチング回路として機能する。

電流センサ１４は、ブラシレスモータ１に流れる電流を検出する電流検出手段として機能する。電流センサ１４は、シャント抵抗１７を含み、モータ駆動回路１３と電源の間に１個だけ設けられる。図２に示す例では、電流センサ１４はモータ駆動回路１３と電源のマイナス側（接地）との間に設けられているが、電流センサ１４をモータ駆動回路１３と電源のプラス側との間に設けてもよい。

ブラシレスモータ１が回転している間、電流センサ１４で検出される電流値は、ＰＷＭ信号に応じて変化する。ＰＷＭ信号の１周期（以下「ＰＷＭ周期」という）内では、電流センサ１４によって１相の駆動電流が検知されるときと、２相の駆動電流の和が検知されるときとがある。３相の駆動電流の和はゼロになるので、２相の駆動電流の和に基づき、残り１相の駆動電流を求めることができる。したがって、ブラシレスモータ１が回転している間、１個の電流センサ１４を用いて３相の駆動電流を検出することができる。電流センサ１４で検出された電流値ｉ_a は、マイコン２０に入力される。

マイコン２０は、ＥＣＵ１０に内蔵されたメモリ（図示せず）に格納されたプログラムを実行することにより、指令電流算出部２１、オープンループ制御部２２、ｄｑ軸／３相変換部２３、角度算出部２４、角速度算出部２５、および３相電圧補正部２６として機能する。マイコン２０は、以下に示すように、ブラシレスモータ１に供給すべき電流の量を示す指令電流値とブラシレスモータ１のロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、モータ駆動回路１３に与えるべき電圧（以下、指令電圧という）のレベルを求める。

角度算出部２４は、位置検出センサ５で検出した回転位置Ｐに基づき、ブラシレスモータ１のロータの回転角（以下、角度θという）を求める。角速度算出部２５は、角度θに基づき、ブラシレスモータ１のロータの角速度ω_e を求める。なお、図３に示すようにブラシレスモータ１に対してｕ軸、ｖ軸およびｗ軸を設定し、ブラシレスモータ１のロータ６に対してｄ軸およびｑ軸を設定したとき、ｕ軸とｄ軸のなす角が角度θとなる。

指令電流算出部２１は、位相補償後の操舵トルクＴ（位相補償器１１の出力信号）と車速Ｓに基づき、ブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸電流とｑ軸電流を求める（以下、前者をｄ軸指令電流ｉ_d ^*、後者をｑ軸指令電流ｉ_q ^*という）。より詳細には、指令電流算出部２１は、車速Ｓをパラメータとして、操舵トルクＴと指令電流との対応づけを記憶したテーブル（以下、アシストマップという）を内蔵しており、アシストマップを参照して指令電流を求める。アシストマップを用いることにより、ある大きさの操舵トルクが与えられたときに、その大きさに応じた適切な大きさの操舵補助力を発生させるためにブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸指令電流ｉ_d ^*とｑ軸指令電流ｉ_q ^*を求めることができる。

なお、指令電流算出部２１で求めるｑ軸指令電流ｉ_q ^*は符号付きの電流値であり、その符号は操舵補助の方向を示す。例えば、符号がプラスのときには右方向へ曲がるための操舵補助が行われ、符号がマイナスのときには左方向へ曲がるための操舵補助が行われる。また、ｄ軸指令電流ｉ_d ^*は、典型的にはゼロに設定される。

オープンループ制御部２２は、ｄ軸指令電流ｉ_d ^* 、ｑ軸指令電流ｉ_q ^* および角速度ω_e に基づき、ブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸電圧とｑ軸電圧を求める（以下、前者をｄ軸指令電圧ｖ_d 、後者をｑ軸指令電圧ｖ_q という）。ｄ軸指令電圧ｖ_d とｑ軸指令電圧ｖ_q は、次式（１）と（２）に示すモータの回路方程式を用いて算出される。
ｖ_d＝（Ｒ＋ＰＬ_d）ｉ_d ^*−ω_eＬ_qｉ_q ^* …（１）
ｖ_q＝（Ｒ＋ＰＬ_q）ｉ_q ^*＋ω_eＬ_dｉ_d ^*＋ω_eΦ …（２）
ただし、式（１）と（２）において、ｖ_d はｄ軸指令電圧、ｖ_q はｑ軸指令電圧、ｉ_d ^*はｄ軸指令電流、ｉ_q ^*はｑ軸指令電流、ω_e はロータの角速度、Ｒは電機子巻線抵抗を含む回路抵抗、Ｌ_d はｄ軸の自己インダクタンス、Ｌ_q はｑ軸の自己インダクタンス、Φはｕ、ｖ、ｗ相電機子巻線鎖交磁束数の最大値の√（３／２）倍、Ｐは微分演算子である。このうちＲ、Ｌ_d 、Ｌ_q およびΦは、既知のパラメータとして扱われる。なお、上記回路抵抗には、ブラシレスモータ１とＥＣＵ１０との間の配線抵抗やＥＣＵ１０内でのモータ駆動回路１３の抵抗および配線抵抗などが含まれる。

ｄｑ軸／３相変換部２３は、オープンループ制御部２２で求めたｄ軸指令電圧ｖ_d とｑ軸指令電圧ｖ_q を３相交流座標軸上の指令電圧に変換する。より詳細には、ｄｑ軸／３相変換部２３は、ｄ軸指令電圧ｖ_d とｑ軸指令電圧ｖ_q に基づき、次式（３）〜（５）を用いてｕ相指令電圧Ｖ_u 、ｖ相指令電圧Ｖ_v およびｗ相指令電圧Ｖ_w を求める。
Ｖ_u＝√（２／３）×｛ｖ_d×ｃｏｓθ−ｖ_q×ｓｉｎθ｝ …（３）
Ｖ_v＝√（２／３）×｛ｖ_d×ｃｏｓ（θ−２π／３）
−ｖ_q×ｓｉｎ（θ−２π／３）｝ …（４）
Ｖ_w＝−Ｖ_u−Ｖ_v …（５）
なお、式（３）と（４）に含まれる角度θは、角度算出部２４で求めたものである。

３相電圧補正部２６は、ｄｑ軸／３相変換部２３で求めたｕ相指令電圧Ｖ_u 、ｖ相指令電圧Ｖ_v およびｗ相指令電圧Ｖ_w に対して、ｄ軸指令電流ｉ_d ^* およびｑ軸指令電流ｉ_q ^* と電流センサ１４で検出された電流値ｉ_a とに基づき３相の電機子巻線抵抗値または（３相毎の）設定抵抗値（詳しくは後述する初期値または前回補正時における抵抗値）に対する比率を算出し、算出された抵抗値または比率に基づき３相の電機子巻線抵抗値の違いによる設定抵抗値からのずれを補償するための補正を行い、補正された新たなｕ相指令電圧Ｖ_u’ 、ｖ相指令電圧Ｖ_v’ およびｗ相指令電圧Ｖ_w’ を生成し出力する。上記補正の詳しい内容は改めて後述する。

このようにマイコン２０は、ｄｑ座標軸上の指令電流ｉ_d ^* ，ｉ_q ^* を求める処理と、モータの回路方程式に従いｄｑ座標軸上の指令電圧ｖ_d ，ｖ_q を求める処理と、求められた指令電圧ｖ_d ，ｖ_q を３相の指令電圧Ｖ_u ，Ｖ_v ，Ｖ_w に変換し補正する処理とを行う。３相／ＰＷＭ変調器１２は、マイコン２０で求めた３相の指令電圧Ｖ_u ，Ｖ_v ，Ｖ_w を補正した後述する補正指令電圧Ｖ_u’ ，Ｖ_v’ ，Ｖ_w’ に基づき、３種類のＰＷＭ信号を出力する。これにより、ブラシレスモータ１の３相巻線には、各相の指令電圧に応じた正弦波状の電流が流れ、ブラシレスモータ１のロータは回転する。これに伴い、ブラシレスモータ１の回転軸には、ブラシレスモータ１を流れる電流に応じたトルクが発生する。発生したトルクは、操舵補助に用いられる。

以上に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置は、指令電流値とロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従いオープンループ制御の指令電圧を求める。次に、３相電圧補正部２６におけるｕ相指令電圧Ｖ_u 、ｖ相指令電圧Ｖ_v 、およびｗ相指令電圧Ｖ_w に対する補正動作について詳述する。

＜３． ３相電圧補正部の動作＞
上記実施形態において、ｄ軸指令電圧ｖ_d とｑ軸指令電圧ｖ_q を算出するためのモータの回路方程式における電機子巻線抵抗Ｒは、設計上（理想的には）３相とも同一であるものとして、１つの値のみが予め与えられている。しかし、実際には前述したように製造バラツキなどにより各相の電機子巻線抵抗値は異なっていることが多いため、実際に各相の電機子巻線に流れる電流は設計上流れると想定される推定電流から所定のずれ（誤差）を生じることになる。そこで、３相電圧補正部２６は、この誤差を、設計上想定されている各相の電機子巻線抵抗と実際の電機子巻線抵抗との誤差に対応づけて実際の電機子巻線抵抗または（３相同一の）設計上の抵抗値に対する比率を算出し、算出された実際の電機子巻線抵抗値または比率に基づき、これらの抵抗値の違いによる設計値からのずれが補償されるよう各相指令電圧を補正する。また、このような補正後も温度変化などにより各相の電機子巻線抵抗値が変化するため、上記補正を行った後であっても実際に各相の電機子巻線に流れる電流は設計上流れると想定される推定電流から所定のずれ（誤差）を生じることがある。そこで、３相電圧補正部２６は、この誤差を、前回補正時における各相の電機子巻線抵抗と（現時点での）実際の電機子巻線抵抗との誤差に対応づけて実際の電機子巻線抵抗、または前回補正時の抵抗値に対する比率を算出し、算出された実際の電機子巻線抵抗値または比率に基づき、これらの抵抗値の違いによる前回の補正値からのずれが補償されるよう各相指令電圧を補正する。

具体的には、上述したモータの回路方程式における電機子巻線抵抗Ｒに対応する各相における前回補正時の各相における電機子巻線抵抗Ｒ_up，Ｒ_vp，Ｒ_wp（なお最初の補正時におけるこれらの初期値の電機子巻線抵抗Ｒ_up0，Ｒ_vp0，Ｒ_wp0は設計値または実測値として予め定められている）に対して、ｕ相推定電流ｉ_ue、ｖ相推定電流ｉ_ve、およびｗ相推定電流ｉ_weをそれぞれ乗算して得られる各相の電圧値は、各相における（現時点での）実際の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w に対して、電流センサ１４により検出された対応するｕ相電流ｉｕ、ｖ相電流ｉｖ、およびｗ相電流ｉｗを乗算して得られる電圧値に等しくなる。したがって、３相電圧補正部２６は、実際の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w を次式（６）〜（８）を用いて求める。
Ｒ_u ＝Ｒ_up ×ｉ_ue／ｉｕ …（６）
Ｒ_v ＝Ｒ_vp ×ｉ_ve／ｉｖ …（７）
Ｒ_w ＝Ｒ_wp ×ｉ_we／ｉｗ …（８）

また、３相電圧補正部２６は、上記電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w を用いることなく、次式（６）’〜（８）’を用いて（これらの抵抗値の）初期値（の電機子巻線抵抗）Ｒ_up0，Ｒ_vp0，Ｒ_wp0に対する比率Ｇ_u ，Ｇ_v ，Ｇ_w を求めてもよい。
Ｇ_u ＝ｉ_ue／ｉｕ …（６）’
Ｇ_v ＝ｉ_ve／ｉｖ …（７）’
Ｇ_w ＝ｉ_we／ｉｗ …（８）’
ただし上式（６）’〜（８）’において、前回の補正時の上記比率はＧ_up（＝Ｒ_up ／Ｒ_up0），Ｇ_vp（＝Ｒ_up ／Ｒ_up0） ，Ｇ_wp（＝Ｒ_up ／Ｒ_up0）である。

なお、３相電圧補正部２６は、上記ｕ相推定電流ｉ_ue、ｖ相推定電流ｉ_ve、およびｗ相推定電流ｉ_weを、指令電流算出部２１から与えられるｄ軸指令電流ｉ_d ^* およびｑ軸指令電流ｉ_q ^* に対して電流応答に相当するフィルタをかけ、これにより得られるｄｑ軸推定電流値を３相変換することにより求める。したがって、これらの推定電流値を使用することにより上記電機子巻線抵抗値または上記比率が（電流応答が考慮され）正確に算出することができる。ただし、電流応答を考慮しない場合には、電流指令値をそのまま使用することもできる。

また、３相電圧補正部２６は、各相の指令電圧が一回算出される毎に、実際の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w または上記比率Ｇ_u ，Ｇ_v ，Ｇ_w を算出するようここでは記載したが、数回に一度だけ算出してもよいし、所定の時間間隔（例えば数ミリ秒ないし数秒の間隔）を空けて算出してもよいし、装置の起動時に一度だけ算出してもよい。さらに算出された数回分の抵抗値または上記比率の平均値や代表値などが使用されてもよい。

ここで、上記電機子巻線抵抗値または上記比率を正確に算出するためには、モータの回転速度が小さい領域であることが好ましく、また電流値を正確に検出できることから電流値が大きい領域であることが好ましい。よって３相電圧補正部２６は、上記領域内において電機子巻線抵抗値または上記比率を算出することが好ましい。さらに、角度算出部２４により算出されたロータの回転角θに基づき、適宜のタイミング（典型的には各相の電流値のピーク付近となる角度にロータの回転角θが合致するタイミング）で各相毎に抵抗値または上記比率を算出する構成も好適である。

以上のように算出された実際の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w と、前回補正時の各相における電機子巻線抵抗Ｒ_up，Ｒ_vp，Ｒ_wpとの差（または上記比率Ｇ_u ，Ｇ_v ，Ｇ_w ）に対応する（電圧）値を使用して各相毎に補正を行えば、温度変化や製造バラツキなどにより生じる実際の電機子巻線抵抗のバラツキの影響、すなわちこれにより生じるトルクリップルを抑制または解消することができる。

そこで、３相電圧補正部２６は、以上のように算出された実際の電機子巻線抵抗から前回補正時の各相における電機子巻線抵抗Ｒ_up，Ｒ_vp，Ｒ_wpの差を差し引いた値に対して、対応する各相の指令電流を乗算し、この乗算することにより得られる補正用電圧値ｖｃ_u ，ｖｃ_v ，ｖｃ_w を３相指令電圧Ｖ_u ，Ｖ_v ，Ｖ_w に加えた値を３相補正指令電圧Ｖ_u’ ，Ｖ_v’ ，Ｖ_w’ として出力する。なお、各相の指令電流は、指令電流算出部２１から与えられるｄ軸指令電流ｉ_d ^* およびｑ軸指令電流ｉ_q ^* を３相変換することにより求める。

具体的には、ｄ軸指令電圧ｖ_d とｑ軸指令電圧ｖ_q は、上式（１）と（２）に示すモータの回路方程式を用いて算出されるので、前回補正時の３相指令電圧Ｖ_u ，Ｖ_v ，Ｖ_w は抵抗値のずれが補償される結果、前回補正時の各相における電機子巻線抵抗Ｒ_up，Ｒ_vp，Ｒ_wpを用いれば次式（９）〜（１１）のように表すことができる。
Ｖ_u＝（Ｒ_up＋ＰＬ）ｉ_u ^*＋ｅ_u …（９）
Ｖ_v＝（Ｒ_vp＋ＰＬ）ｉ_v ^*＋ｅ_v …（１０）
Ｖ_w＝（Ｒ_wp＋ＰＬ）ｉ_w ^*＋ｅ_w …（１１）
なお、上式（９）〜（１１）に含まれるｅ_u ，ｅ_v ，ｅ_w は、各相毎の逆起電力である。

同様に、３相補正指令電圧Ｖ_u’ ，Ｖ_v’ ，Ｖ_w’ は、各相における実際の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w を使用したモータの回路方程式を用いると次式（１２）〜（１４）のように表すことができる。
Ｖ_u’＝（Ｒ_u＋ＰＬ）ｉ_u ^*＋ｅ_u …（１２）
Ｖ_v’＝（Ｒ_v＋ＰＬ）ｉ_v ^*＋ｅ_v …（１３）
Ｖ_w’＝（Ｒ_w＋ＰＬ）ｉ_w ^*＋ｅ_w …（１４）

したがって、３相電圧補正部２６は、補正用電圧値ｖｃ_u ，ｖｃ_v ，ｖｃ_w を次式（１５）〜（１７）を用いて求めることができる。
ｖｃ_u＝Ｖ_u’−Ｖ_u＝（Ｒ_u−Ｒ_up）ｉ_u ^* …（１５）
ｖｃ_v＝Ｖ_v’−Ｖ_v＝（Ｒ_v−Ｒ_vp）ｉ_v ^* …（１６）
ｖｃ_w＝Ｖ_w’−Ｖ_w＝（Ｒ_w−Ｒ_wp）ｉ_w ^* …（１７）

また、３相電圧補正部２６は、実際の電機子巻線抵抗を算出することなく上記比率Ｇ_u ，Ｇ_v ，Ｇ_w に基づき、下記のようにして算出された補正用電圧値ｖｃ_u ，ｖｃ_v ，ｖｃ_w を３相指令電圧Ｖ_u ，Ｖ_v ，Ｖ_w に加えた値を３相補正指令電圧Ｖ_u’ ，Ｖ_v’ ，Ｖ_w’ として出力してもよい。

具体的には、上式（１２）〜（１４）と同様に、３相補正指令電圧Ｖ_u’ ，Ｖ_v’ ，Ｖ_w’ は、各相における実際の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w を使用することなく上記比率Ｇ_u ，Ｇ_v ，Ｇ_w を使用したモータの回路方程式を用いると次式（１２）’〜（１４）’のように表すことができる。
Ｖ_u’＝（Ｒ_up0×Ｇ_u ＋ＰＬ）×ｉ_u ^*＋ｅ_u …（１２）’
Ｖ_v’＝（Ｒ_vp0×Ｇ_v ＋ＰＬ）×ｉ_v ^*＋ｅ_v …（１３）’
Ｖ_w’＝（Ｒ_wp0×Ｇ_w ＋ＰＬ）×ｉ_w ^*＋ｅ_w …（１４）’

したがって、３相電圧補正部２６は、上式（１５）〜（１７）と同様に、補正用電圧値ｖｃ_u ，ｖｃ_v ，ｖｃ_w を次式（１５）’〜（１７）’を用いて求めることができる。
ｖｃ_u＝Ｖ_u’−Ｖ_u＝Ｒ_up0×（Ｇ_u −１）×ｉ_u ^* …（１５）’
ｖｃ_v＝Ｖ_v’−Ｖ_v＝Ｒ_vp0×（Ｇ_v −１）×ｉ_v ^* …（１６）’
ｖｃ_w＝Ｖ_w’−Ｖ_w＝Ｒ_wp0×（Ｇ_w −１）×ｉ_w ^* …（１７）’

３相電圧補正部２６は、以上のように算出された補正用電圧値ｖｃ_u ，ｖｃ_v ，ｖｃ_w を３相指令電圧Ｖ_u ，Ｖ_v ，Ｖ_w に加えた値を３相補正指令電圧Ｖ_u’ ，Ｖ_v’ ，Ｖ_w’ として出力する。

＜４． 効果＞
以上のように本実施形態における３相電圧補正部２６は、指令電流算出部２１から与えられるｄ軸指令電流ｉ_d ^* およびｑ軸指令電流ｉ_q ^* と電流センサ１４で検出された電流値ｉ_a とに基づき、上式（６）〜（８）を用いて３相の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w を算出しまたは上式（６）’〜（８）’を用いて上記比率Ｇ_u ，Ｇ_v ，Ｇ_w を算出する。そして、算出された抵抗値に基づき上式（１５）〜（１７）を用いてまたは算出された上記比率に基づき上式（１５）’〜（１７）’を用いて、３相の電機子巻線抵抗値のバラツキ（違い）によるずれを補償するための補正を、ｄｑ軸／３相変換部２３で求めたｕ相指令電圧Ｖ_u 、ｖ相指令電圧Ｖ_v およびｗ相指令電圧Ｖ_w に対して行う。このことにより、製造時における電機子の抵抗バラツキや周囲温度による抵抗変化などにより各相毎の電機子巻線抵抗値が異なる場合であっても、その違いによる指令電圧のずれ（誤差）が補正されるので、モータのトルクリップルを低減することができる。

＜５． 変形例＞
上記実施形態では、補正用電圧値ｖｃ_u ，ｖｃ_v ，ｖｃ_w を算出するため、実際の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w または上記比率Ｇ_u ，Ｇ_v ，Ｇ_w を繰り返し求める構成であるが、動作中に生じる温度変化等による抵抗値の変化を考慮しない場合には、（典型的には装置起動時に）一度だけ上記計算を行うことにより補正用電圧値ｖｃ_u ，ｖｃ_v ，ｖｃ_w を算出する構成であってもよい。

上記実施形態では、電機子巻線抵抗Ｒ_up，Ｒ_vp，Ｒ_wpの初期値は、（一律の）設計値または（装置毎の）実測値として予め定められるものとしたが、この初期値は製造時において恒久的に定められた値に限られず、例えば装置の動作終了時点や動作中の適宜の時点において算出された電機子巻線抵抗Ｒ_up，Ｒ_vp，Ｒ_wpを一時的に記憶し、次の動作開始時点で記憶されたこれらの値を読み出して動作開始時に予め与えられる初期値とする構成であってもよい。

上記実施形態では、ｕ相推定電流ｉ_ue、ｖ相推定電流ｉ_ve、およびｗ相推定電流ｉ_weが使用されるが、これらはどのような周知の手法により算出されてもよく、例えば駆動回路（インバータ）に入力される電圧に基づき出力電流の推定を行う適応オブザーバを用いる周知の手法などにより算出してもよい。なお、推定電流に代えて、ｄ軸指令電流ｉ_d ^* およびｑ軸指令電流ｉ_q ^* を３相交流座標軸上の指令電流に変換したｕ相指令電流ｉ_u ^* およびｖ相指令電流ｉ_v ^* に基づき補正を行ってもよいことは前述した。

上記実施形態では、オープンループ制御部２２により算出されたｄ軸指令電圧ｖ_d およびｑ軸指令電圧ｖ_q をｄｑ軸／３相変換部２３により３相変換したｕ相指令電圧Ｖ_u 、ｖ相指令電圧Ｖ_v およびｗ相指令電圧Ｖ_w に対して、補正用電圧値ｖｃ_u ，ｖｃ_v ，ｖｃ_w を３相指令電圧Ｖ_u ，Ｖ_v ，Ｖ_w に加えることにより補正するものであるが、結果的に各相毎の電機子巻線抵抗の違いによる設定値からのずれが補償される構成であれば、補正態様に限定はない。例えば、３相電圧補正部２６が省略されて、オープンループ制御部２２により３相の電機子巻線抵抗Ｒ_u ，Ｒ_v ，Ｒ_w を算出し、これに基づき補正用電圧値ｖｃ_u ，ｖｃ_v ，ｖｃ_w に対応するｄｑ軸上の補正用電圧ｖｃ_d，ｖｃ_qを算出して、この値に基づきｄ軸指令電圧ｖ_d およびｑ軸指令電圧ｖ_q に対して上記補正を行ってもよい。

上記実施形態では、オープンループ制御部２２によるオープンループ制御が行われるが、モータに流れる電流の検出値に基づくフィードバック制御が行われてもよい。もっともフィードバック制御では、一般的なオープンループ制御の場合とは異なり、各相の電機子巻線抵抗等により生じる各相の指令電流値と検出電流値とのずれが解消される方向に制御されることになるが、この場合であっても、電機子巻線抵抗のバラツキ等によるトルクリップルや制御精度の低下を上記構成により予め解消または抑制することができるので、結果的に遅れなく高い精度でトルクリップルを抑制しモータを駆動できる。なお、上記実施形態では、３相モータを例に説明したが、ｎ相（ｎは３以上の自然数）のモータであっても本発明を同様に適用することが可能である。

本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構成を示す概略図である。 上記実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 上記実施形態の３相ブラシレスモータにおける３相交流座標とｄｑ座標を示す図である。

符号の説明

１３…モータ駆動回路、１４…電流センサ、１７…シャント抵抗、２０…マイコン

Claims (5)

1. ｎ相（ｎは３以上の自然数）のモータを駆動するモータ制御装置であって、
   前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求める制御手段と、
   前記制御手段で求めたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
   前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される各相の検出電流と設計上検出されるべき各相の電流とのずれに基づき、前記モータの各相における抵抗値または各相における抵抗値の前記ずれに対応する比率を算出し、前記モータの各相における抵抗値の違いによる前記ずれが解消されるよう、算出された前記抵抗値または前記比率に基づき前記指令電圧のレベルを補正することを特徴とする、モータ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い前記指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制御手段は、予め定められまたは前回の補正時に算出された各相における抵抗値に対して、前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値または前記モータに流れていると推定される電流の量を示す推定電流値のいずれかを乗算し、乗算して得られる値を前記検出電流値で除算することにより前記モータの各相における抵抗値を算出することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記制御手段は、前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値または前記モータに流れていると推定される電流の量を示す推定電流値のいずれかを前記検出電流値で除算することにより前記比率を算出することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項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。

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