JP2014121181A - Motor controller and electric power steering device using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller capable of controlling a synchronous reluctance motor by novel control means.SOLUTION: When a rotor rotational angle that is calculated by a rotational angle calculation unit 53 is taken as θ and α as a variable, a coordinate transformation rotational angle δ is represented as δ=θ+α. A coordinate transformation rotational angle setting unit 54, when an electric motor 18 is started, sets α to be such value as the electric motor 18 is reliably rotated in a direction to be rotated. To be specific, the coordinate transformation rotational angle setting unit 54 sets α to be -45° if the direction to be rotated is a forward rotational direction corresponding to a leftwise steering direction, and sets α to be +45° if the direction to be rotated is a reverse rotational direction corresponding to a rightwise steering direction. After that the coordinate transformation rotational angle setting unit 54 gradually decreases an absolute value of α so that the coordinate transformation rotational angle δ comes to be an intrinsic rotor rotational angle θ.

Description

この発明は、シンクロナスリラクタンスモータを制御するモータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a motor control device for controlling a synchronous reluctance motor and an electric power steering device using the motor control device.

電磁エネルギーの位置に対する変化によって発生するリラクタンストルクのみを利用して、ロータを回転させるリラクタンスモータが知られている。リラクタンスモータには、ステータおよびロータが突極部を有するスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲＭ：Switched Reluctance Motor）と、ステータがブラシレスモータと同様の構造のシンクロナスリラクタンスモータ（ＳｙｎＲＭ：Synchronous Reluctance Motor）とがある。   A reluctance motor that rotates a rotor using only reluctance torque generated by a change in the position of electromagnetic energy is known. The reluctance motor includes a switched reluctance motor (SRM) in which the stator and the rotor have salient poles, and a synchronous reluctance motor (SynRM) in which the stator has the same structure as a brushless motor. .

特開2002-305900号公報JP 2002-305900 A

長谷川 勝（中部大学）、道木 慎二（名古屋大学）、佐竹 明善（オークマ）、王 道洪（岐阜大学）、「永久磁石電動機・リラクタンスモータの駆動回路技術とドライブ制御技術 −６．リラクタンスモータ制御技術− 」、平成１６年電気学会産業応用部門大会論文集、Ｉ−１１９〜Ｉ−１２４（２００４）Masaru Hasegawa (Chubu University), Shinji Michiki (Nagoya University), Akiyoshi Satake (Okuma), Hiroshi Wang (Gifu University), "Drive circuit technology and drive control technology for permanent magnet motors and reluctance motors-6. Reluctance motor control Technology- ", Proceedings of 2004 Annual Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan, I-119 to I-124 (2004)

シンクロナスリラクタンスモータ（ＳｙｎＲＭ）は、ステータおよびロータのうち、ロータのみに突極部を有している。ＳｙｎＲＭでは、ロータの突極部により、磁束の流れやすい突極部の方向（以下、「ｄ軸方向」という）と磁束が流れにくい非突極部の方向（以下、「ｑ軸方向」という）とがある。このため、ｄ軸方向のインダクタンス（以下、「ｄ軸インダクタンス」という）とｑ軸方向のインダクタンス（以下、「ｑ軸インダクタンス」という）の差によりリラクタンストルクが発生し、このリラクタンストルクによってロータが回転する。   A synchronous reluctance motor (SynRM) has a salient pole part only in a rotor among a stator and a rotor. In the SynRM, the direction of the salient pole part where the magnetic flux easily flows (hereinafter referred to as “d-axis direction”) and the direction of the non-salient pole part where the magnetic flux hardly flows (hereinafter referred to as “q-axis direction”) due to the salient pole part of the rotor There is. Therefore, a reluctance torque is generated due to a difference between an inductance in the d-axis direction (hereinafter referred to as “d-axis inductance”) and an inductance in the q-axis direction (hereinafter referred to as “q-axis inductance”), and the rotor is rotated by the reluctance torque. To do.

ＳｙｎＲＭをブラシレスモータと同様な方法で制御することが考えられる。つまり、電機子電流の指令値である電流指令値Ｉａ ＊を設定し、設定された電流指令値Ｉａ ＊からｑ軸電流指令値ｉｑ ＊およびｄ軸電流指令値ｉｄ ＊を演算し、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊と実ｑ軸電流との偏差およびｄ軸電流指令値ｉｄ ＊と実ｄ軸電流との偏差に基づいて、ＳｙｎＲＭを電流フィードバック制御することが考えられる。 It is conceivable to control SynRM in the same way as a brushless motor. That is, the current command value I a * , which is the command value of the armature current, is set, and the q-axis current command value i q * and the d-axis current command value i d * are calculated from the set current command value I a *. Based on the deviation between the q-axis current command value i q * and the actual q-axis current and the deviation between the d-axis current command value i d * and the actual d-axis current, it is conceivable to perform current feedback control of the SynRM.

ＳｙｎＲＭでは、ｑ軸電流ｉｑおよびｄ軸電流ｉｄは、それぞれ次式(1),(2)で表される。
ｉｑ＝Ｉａ・sinβ …(1)
ｉｄ＝Ｉａ・cosβ …(2)
Ｉａは、回転磁界をつくるための電流ベクトルの大きさ（電機子電流）である。βは電流位相角であり、回転磁界をつくるための電流ベクトル（電機子電流ベクトル）とｄ軸との位相差である。 In SynRM, q-axis current i q and d-axis current i d are respectively the following formulas (1), represented by (2).
i q = I a · sin β (1)
i d = I a · cos β (2)
Ia is the magnitude of the current vector (armature current) for creating the rotating magnetic field. β is a current phase angle, which is a phase difference between a current vector (armature current vector) for generating a rotating magnetic field and the d-axis.

ＳｙｎＲＭでは、ブラシレスモータと異なり、ロータには磁石が設けられていない。そこで、ＳｙｎＲＭでは、突極部を有するロータを用いて、ロータを磁化させることにより、ロータに回転力を与えるようにしている。一回転中のロータの磁化状態が変わらなければ、ＳｙｎＲＭは安定して駆動する。しかしながら、ロータの回転角によっては、つまり、ステータ巻線とロータ突極部との位置関係によっては、ロータの磁化状態が逆転する領域が存在する。起動時において、ロータの回転角がこのような領域内にある場合には、起動しなかったり、回転すべき方向とは逆方向に回転したりするおそれがある。ただし、ロータの回転された後においては、ロータは慣性によってそのような領域を通過する。   In SynRM, unlike the brushless motor, the rotor is not provided with a magnet. Thus, in SynRM, a rotor having a salient pole portion is used to magnetize the rotor so that a rotational force is applied to the rotor. If the magnetization state of the rotor during one rotation does not change, the SynRM is driven stably. However, depending on the rotation angle of the rotor, that is, depending on the positional relationship between the stator winding and the rotor salient pole, there is a region where the magnetization state of the rotor is reversed. If the rotation angle of the rotor is in such a region at the time of startup, there is a possibility that the rotor will not start or may rotate in a direction opposite to the direction to be rotated. However, after the rotor is rotated, the rotor passes through such a region due to inertia.

この発明の目的は、新たな方式でシンクロナスリラクタンスモータを制御することができるモータ制御装置それを用いた電動パワーステアリング装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a motor control device capable of controlling a synchronous reluctance motor by a new method, and an electric power steering device using the motor control device.

請求項１記載の発明は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線（１０１，１０２，１０３）を有するステータ（１０５）と複数の突極部を有するロータ（１００）とを備えたシンクロナスリラクタンスモータを制御するモータ制御装置（１２）であって、前記モータの回転角を検出する回転角検出手段（２５）と、前記モータの各ステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出手段（３３）と、前記電流検出手段によって検出される三相の検出電流をｄｑ座標系の二相検出電流に変換する三相／二相座標変換手段（５５）と、前記モータの電流の指令値を設定する電流指令値設定手段（４１）と、前記電流指令値設定手段によって設定された電流指令値に基づいて、ｄｑ座標系の二相指示電流値を演算する二相指示電流演算手段（４３，４４）と、前記二相指示電流演算手段によって演算された二相指示電流値と、前記三相／二相座標変換手段によって得られた二相検出電流とに基づいて、ｄｑ座標系の二相指示電圧を演算する電流フィードバック手段（４５〜５０）と、前記電流フィードバック手段によって演算された二相指示電圧を、ＵＶＷ座標系の三相指示電圧に変換する二相／三相座標変換手段（５１）と、前記三相／二相座標変換手段および前記二相／三相座標変換手段において、座標変換のために用いられる座標変換用回転角を設定する座標変換用回転角設定手段（５４）とを含み、前記回転角検出手段によって検出される回転角をθとし、αを変数とすると、前記座標変換用回転角設定手段によって設定される座標変換用回転角はθ＋αで表され、前記座標変換用回転角設定手段は、前記モータを起動するときには、前記αの値を、前記モータを回転させるべき方向に応じた所定角度（≠０）に設定し、前記モータを起動した後においては、前記αの絶対値を漸減するように構成されている、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が、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。   The invention described in claim 1 is a synchro including a stator (105) having U-phase, V-phase and W-phase stator windings (101, 102, 103) and a rotor (100) having a plurality of salient pole portions. A motor control device (12) for controlling the nasal reluctance motor, the rotation angle detection means (25) for detecting the rotation angle of the motor, and the current detection means (25) for detecting the current flowing in each stator winding of the motor 33), a three-phase / two-phase coordinate conversion means (55) for converting the three-phase detection current detected by the current detection means into a two-phase detection current in the dq coordinate system, and a command value for the motor current. Current command value setting means (41) to be set, and two-phase command current calculation means (43, 4) for calculating the two-phase command current value of the dq coordinate system based on the current command value set by the current command value setting means 44 Based on the two-phase indicating current value calculated by the two-phase indicating current calculating means and the two-phase detected current obtained by the three-phase / two-phase coordinate converting means. Current feedback means (45 to 50) for calculating the two-phase / three-phase coordinate conversion means (51) for converting the two-phase indicating voltage calculated by the current feedback means into the three-phase indicating voltage of the UVW coordinate system; The three-phase / two-phase coordinate conversion means and the two-phase / three-phase coordinate conversion means include a coordinate conversion rotation angle setting means (54) for setting a rotation angle for coordinate conversion used for coordinate conversion. When the rotation angle detected by the rotation angle detecting means is θ and α is a variable, the rotation angle for coordinate conversion set by the rotation angle setting means for coordinate conversion is represented by θ + α, and the rotation for coordinate conversion is Corner When starting the motor, the setting means sets the value of α to a predetermined angle (≠ 0) corresponding to the direction in which the motor should be rotated, and after starting the motor, the absolute value of α A motor control device configured to gradually decrease the value. In addition, although the alphanumeric character in parentheses represents a corresponding component in an embodiment described later, of course, the scope of the present invention is not limited to the embodiment. The same applies hereinafter.

この発明では、シンクロナスリラクタンスモータを起動するときには、αの値がシンクロナスリラクタンスモータを回転させるべき方向に応じた所定角度に設定されるので、シンクロナスリラクタンスモータを、それを回転させるべき方向に確実に起動することができる。また、シンクロナスリラクタンスモータが起動された後においては、αの絶対値が漸減されるので、シンクロナスリラクタンスモータを効率よく駆動することができるようになる。   In this invention, when starting the synchronous reluctance motor, the value of α is set to a predetermined angle corresponding to the direction in which the synchronous reluctance motor should be rotated. It can be started reliably. In addition, after the synchronous reluctance motor is started, the absolute value of α is gradually reduced, so that the synchronous reluctance motor can be driven efficiently.

請求項２記載の発明は、前記所定角度の絶対値が電気角の４５度であり、前記所定角度の符号が前記モータを回転させるべき方向に応じて決定されている、請求項１に記載のモータ制御装置である。
請求項３記載の発明は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線（１０１，１０２，１０３）を有するステータ（１０５）と複数の突極部を有するロータ（１００）（１８）とを備えた操舵補助用のシンクロナスリラクタンスモータ（１８）と、前記シンクロナスリラクタンスモータを制御するための請求項１または２に記載のモータ制御装置（１２）とを備えた電動パワーステアリング装置（１）であって、操舵トルクを検出するための操舵トルク検出手段（１１）をさらに含み、前記座標変換用回転角設定手段は、前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクに基づいて、前記αの値を制御するように構成されている、電動パワーステアリング装置である。 According to a second aspect of the present invention, the absolute value of the predetermined angle is 45 degrees of an electrical angle, and the sign of the predetermined angle is determined according to a direction in which the motor is to be rotated. It is a motor control device.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a stator (105) having U-phase, V-phase and W-phase stator windings (101, 102, 103) and a rotor (100) (18) having a plurality of salient pole portions. An electric power steering apparatus (1) comprising a steering assisting synchronous reluctance motor (18) and a motor control device (12) according to claim 1 or 2 for controlling the synchronous reluctance motor. And further including a steering torque detecting means (11) for detecting a steering torque, wherein the coordinate conversion rotation angle setting means is based on the steering torque detected by the steering torque detecting means. An electric power steering device configured to control a value.

この発明では、起動時においては、操舵補助用のシンクロナスリラクタンスモータを、それを回転させるべき方向に確実に起動することができ、起動後においては、シンクロナスリラクタンスモータを効率よく駆動することができる、電動パワーステアリング装置を実現できる。   In this invention, at the time of starting, the synchronous reluctance motor for assisting steering can be reliably started in the direction in which it should be rotated, and after starting, the synchronous reluctance motor can be efficiently driven. An electric power steering device can be realized.

図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. 図２は、ＥＣＵの電気的構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the ECU. 図３は、電動モータの構成を説明するための図解図である。FIG. 3 is an illustrative view for explaining the configuration of the electric motor. 図４は、検出操舵トルクＴｈの絶対値に対する電流指令値Ｉａ ＊の設定例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a setting example of the current command value I a * with respect to the absolute value of the detected steering torque Th. 図５は、複数の電機子電流Ｉａ毎に取得した電流位相角βに対するモータトルクＴの特性データの一例を示すグラフである。Figure 5 is a graph showing an example of the characteristic data of the motor torque T for the current phase angle β obtained for each of the plurality of armature current I a. 図６は、各電機子電流Ｉａに対してモータトルクＴが最大となる電流位相角βの実測データと、各電機子電流ＩａとモータトルクＴが最大となる電流位相角βとの関係を近似的に表した直線とを示すグラフである。Figure 6 shows the relationship between the motor and the measured data of the current phase angle β of torque T becomes the maximum, and the current phase angle β of the armature current I a and the motor torque T is maximized for each armature current I a It is a graph which shows the straight line which represented approximately. 図７は、各座標変換部が、回転角演算部によって演算されたロータ回転角θをそのまま用いて座標変換した場合に発生する電機子電流ベクトルＩａを示す模式図である。7, the coordinate transformation unit is a schematic diagram illustrating the armature current vector I a which occurs when the rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle calculation unit has the coordinate transformation using intact. 図８は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を図７の場合と同じ大きさとし、座標変換用回転角δが（θ＋４５°）に設定された場合に発生する電機子電流ベクトルＩａを示す模式図である。FIG. 8 is generated when the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * are the same as those in FIG. 7 and the coordinate conversion rotation angle δ is set to (θ + 45 °). is a schematic diagram showing an armature current vector I a. 図９は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を図７の場合と同じ大きさとし、座標変換用回転角δが（θ−４５°）に設定された場合に発生する電機子電流ベクトルＩａを示す模式図である。FIG. 9 shows a case where the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * are the same as those in FIG. 7 and the coordinate conversion rotation angle δ is set to (θ−45 °). It is a schematic diagram which shows the armature current vector Ia to generate | occur | produce. 図１０は、主として、起動時においてαの値を電動モータ１８を回転させるべき方向に応じた所定角度に設定するための処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart mainly showing a processing procedure for setting the value of α to a predetermined angle corresponding to the direction in which the electric motor 18 should be rotated at the time of startup. 図１１は、起動後においてαの絶対値を漸減するための処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure for gradually decreasing the absolute value of α after activation.

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied.
The electric power steering apparatus 1 includes a steering wheel 2 as a steering member for steering the vehicle, a steering mechanism 4 that steers the steered wheels 3 in conjunction with the rotation of the steering wheel 2, and steering by the driver. And a steering assist mechanism 5 for assisting. The steering wheel 2 and the steering mechanism 4 are mechanically coupled via a steering shaft 6 and an intermediate shaft 7.

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２が回転されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。   The steering shaft 6 includes an input shaft 8 connected to the steering wheel 2 and an output shaft 9 connected to the intermediate shaft 7. The input shaft 8 and the output shaft 9 are connected via a torsion bar 10 so as to be relatively rotatable on the same axis. That is, when the steering wheel 2 is rotated, the input shaft 8 and the output shaft 9 rotate in the same direction while rotating relative to each other.

ステアリングシャフト６の周囲には、トルクセンサ１１が設けられている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクは、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。
転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。 A torque sensor 11 is provided around the steering shaft 6. The torque sensor 11 detects the steering torque applied to the steering wheel 2 based on the relative rotational displacement amount of the input shaft 8 and the output shaft 9. The steering torque detected by the torque sensor 11 is input to an ECU (Electronic Control Unit) 12.
The steered mechanism 4 includes a rack and pinion mechanism including a pinion shaft 13 and a rack shaft 14 as a steered shaft. The steered wheel 3 is connected to each end of the rack shaft 14 via a tie rod 15 and a knuckle arm (not shown). The pinion shaft 13 is connected to the intermediate shaft 7. The pinion shaft 13 rotates in conjunction with the steering of the steering wheel 2. A pinion 16 is connected to the tip of the pinion shaft 13.

ラック軸１４は、自動車の左右方向（直進方向に直交する方向）に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。   The rack shaft 14 extends linearly along the left-right direction of the automobile (a direction orthogonal to the straight-ahead direction). A rack 17 that meshes with the pinion 16 is formed at an intermediate portion in the axial direction of the rack shaft 14. By the pinion 16 and the rack 17, the rotation of the pinion shaft 13 is converted into the axial movement of the rack shaft 14. The steered wheels 3 can be steered by moving the rack shaft 14 in the axial direction.

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。電動モータ１８は、この実施形態では、シンクロナスリラクタンスモータ（ＳｙｎＲＭ）からなる。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。 When the steering wheel 2 is steered (rotated), this rotation is transmitted to the pinion shaft 13 via the steering shaft 6 and the intermediate shaft 7. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into an axial movement of the rack shaft 14 by the pinion 16 and the rack 17. Thereby, the steered wheel 3 is steered.
The steering assist mechanism 5 includes an electric motor 18 for assisting steering and a speed reduction mechanism 19 for transmitting the output torque of the electric motor 18 to the steering mechanism 4. In this embodiment, the electric motor 18 is a synchronous reluctance motor (SynRM). The speed reduction mechanism 19 includes a worm gear mechanism that includes a worm shaft 20 and a worm wheel 21 that meshes with the worm shaft 20. The speed reduction mechanism 19 is accommodated in a gear housing 22 as a transmission mechanism housing.

ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。 The worm shaft 20 is rotationally driven by the electric motor 18. The worm wheel 21 is coupled to the steering shaft 6 so as to be rotatable in the same direction. The worm wheel 21 is rotationally driven by the worm shaft 20.
When the worm shaft 20 is rotationally driven by the electric motor 18, the worm wheel 21 is rotationally driven and the steering shaft 6 rotates. The rotation of the steering shaft 6 is transmitted to the pinion shaft 13 via the intermediate shaft 7. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into the axial movement of the rack shaft 14. Thereby, the steered wheel 3 is steered. That is, the wheel 3 is steered by rotating the worm shaft 20 by the electric motor 18.

電動モータ１８のロータの回転角（ロータ回転角）は、レゾルバ等の回転角センサ２５によって検出される。回転角センサ２５の出力信号は、ＥＣＵ１２に入力される。電動モータ１８は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１２によって制御される。
図２は、ＥＣＵ１２の電気的構成を示す概略図である。
ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｈに応じて電動モータ１８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。 The rotation angle of the rotor of the electric motor 18 (rotor rotation angle) is detected by a rotation angle sensor 25 such as a resolver. An output signal of the rotation angle sensor 25 is input to the ECU 12. The electric motor 18 is controlled by the ECU 12 as a motor control device.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the ECU 12.
The ECU 12 drives the electric motor 18 in accordance with the steering torque Th detected by the torque sensor 11, thereby realizing appropriate steering assistance according to the steering situation.

電動モータ１８は、前述したようにシンクロナスリラクタンスモータであり、図３に図解的に示すように、周方向に間隔をおいて配置された複数の突極部を有するロータ１００と、電機子巻線を有するステータ１０５とを備えている。電機子巻線は、Ｕ相のステータ巻線１０１、Ｖ相のステータ巻線１０２およびＷ相のステータ巻線１０３が星型結線されることにより構成されている。   As described above, the electric motor 18 is a synchronous reluctance motor. As illustrated schematically in FIG. 3, the electric motor 18 includes a rotor 100 having a plurality of salient pole portions arranged at intervals in the circumferential direction, and an armature winding. And a stator 105 having a wire. The armature winding is constituted by a star connection of a U-phase stator winding 101, a V-phase stator winding 102, and a W-phase stator winding 103.

各相のステータ巻線１０１，１０２，１０３の方向にＵ軸、Ｖ軸およびＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ１００の回転中心側から外周部へ磁束の流れやすい突極部の方向にｄ軸方向をとり、ロータ１００の回転中心側から外周部へ磁束が流れにくい非突極部の方向にｑ軸方向をとった二相回転座標系（ｄｑ座標系。実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系は、ロータ１００の回転角（ロータ回転角）θに従う実回転座標系である。ロータ回転角θ（電気角）は、この実施形態では、隣接する２つの突起部（ｄ軸）のうちの基準となる一方の突極部（ｄ軸）のＵ軸から反時計回りの回転角として定義される。基準となる前記一方の突極部の方向を＋ｄ軸方向といい、それに隣接する他方の突極部の方向を−ｄ軸方向ということにする。＋ｄ軸に対して電気角で＋９０度回転した軸を＋ｑ軸とい、＋ｄ軸に対して電気角で−９０度回転した軸を−ｑ軸ということにする。ロータ１００（突極部）に生じる磁極（Ｎ極およびＳ極）は、ｄｑ座標系における電流ベクトルＩａの方向によって決定される。この実施形態では、電動モータ１８の正転方向は、図３におけるロータ１００の反時計方向に対応し、電動モータ１８の逆転方向は、図３におけるロータ１００の時計方向に対応するものとする。 Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the stator windings 101, 102, and 103 of each phase. Further, the d-axis direction is taken in the direction of the salient pole where the magnetic flux easily flows from the rotation center side of the rotor 100 to the outer periphery, and q in the direction of the non-salient pole where the magnetic flux does not easily flow from the rotation center side of the rotor 100 to the outer periphery. A two-phase rotating coordinate system (dq coordinate system; actual rotating coordinate system) taking the axial direction is defined. The dq coordinate system is an actual rotation coordinate system according to the rotation angle (rotor rotation angle) θ of the rotor 100. In this embodiment, the rotor rotation angle θ (electrical angle) is a counterclockwise rotation angle from the U axis of one salient pole portion (d axis) serving as a reference of two adjacent projections (d axis). Is defined as The direction of the one salient pole portion serving as a reference is referred to as a + d-axis direction, and the direction of the other salient pole portion adjacent thereto is referred to as a −d-axis direction. The axis rotated by +90 degrees in electrical angle with respect to the + d axis is called + q axis, and the axis rotated by -90 degrees in electrical angle with respect to the + d axis is called -q axis. Rotor 100 poles occurring (salient pole portion) (N and S poles) is determined by the direction of the current vector I a in the dq coordinate system. In this embodiment, the forward rotation direction of the electric motor 18 corresponds to the counterclockwise direction of the rotor 100 in FIG. 3, and the reverse rotation direction of the electric motor 18 corresponds to the clockwise direction of the rotor 100 in FIG.

通常は、ロータ回転角θを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換が行われる（たとえば、特開２００９−１３７３２３号公報の式（１），（２）参照）。ただし、この実施形態では、後述するように、ロータ回転角θの代わりに、座標変換用回転角δ（＝θ＋α）を用いて座標変換が行われる。ただし、αは変数である。この実施形態では、αは、−４５°≦α≦＋４５°の範囲内の変数である。   Normally, coordinate conversion between the UVW coordinate system and the dq coordinate system is performed by using the rotor rotation angle θ (see, for example, equations (1) and (2) in JP 2009-137323 A). . However, in this embodiment, as will be described later, coordinate conversion is performed using a coordinate conversion rotation angle δ (= θ + α) instead of the rotor rotation angle θ. Where α is a variable. In this embodiment, α is a variable within a range of −45 ° ≦ α ≦ + 45 °.

図３において、Ｉａは、回転磁界をつくるための電流ベクトル（電機子電流ベクトル）である。βは電流位相角であり、電機子電流ベクトルＩａとｄ軸との位相差である。
ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータ３１と、このマイクロコンピュータ３１によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２と、電動モータ１８の各相のステータ巻線１０１，１０２，１０３に流れる電流を検出する電流検出部３３とを備えている。 In FIG. 3, Ia is a current vector (armature current vector) for generating a rotating magnetic field. β is the current phase angle, which is the phase difference between the armature current vector Ia and the d-axis.
The ECU 12 flows through a microcomputer 31, a drive circuit (inverter circuit) 32 that is controlled by the microcomputer 31 and supplies electric power to the electric motor 18, and stator windings 101, 102, and 103 of each phase of the electric motor 18. And a current detection unit 33 that detects a current.

電流検出部３３は、電動モータ１８の各相のステータ巻線に流れる相電流ｉＵ，ｉＶ，ｉＷ（以下、総称するときには「三相検出電流ｉＵ，ｉＶ，ｉＷ」という）を検出する。これらは、ＵＶＷ座標系における各座標軸方向の電流値である。
マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、電流指令値設定部４１と、電流位相角演算部４２と、ｄ軸電流指令値演算部４３と、ｑ軸電流指令値演算部４４と、ｄ軸電流偏差演算部４５と、ｑ軸電流偏差演算部４６と、ｄ軸ＰＩ（比例積分）制御部４７と、ｑ軸ＰＩ（比例積分）制御部４８と、ｄ軸指示電圧生成部４９と、ｑ軸指示電圧生成部５０と、二相／三相座標変換部５１と、ＰＷＭ制御部５２と、回転角演算部５３と、座標変換用回転角設定部５４と、三相／二相座標変換部５５とが含まれている。 The current detection unit 33 includes phase currents i U , i V , i W (hereinafter, collectively referred to as “three-phase detection currents i U , i V , i W ) flowing in the stator windings of the respective phases of the electric motor 18. Is detected. These are current values in the coordinate axis directions in the UVW coordinate system.
The microcomputer 31 includes a CPU and a memory (ROM, RAM, etc.), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a current command value setting unit 41, a current phase angle calculation unit 42, a d-axis current command value calculation unit 43, a q-axis current command value calculation unit 44, and a d-axis current deviation calculation. Unit 45, q-axis current deviation calculation unit 46, d-axis PI (proportional integration) control unit 47, q-axis PI (proportional integration) control unit 48, d-axis command voltage generation unit 49, q-axis command voltage A generation unit 50, a two-phase / three-phase coordinate conversion unit 51, a PWM control unit 52, a rotation angle calculation unit 53, a coordinate conversion rotation angle setting unit 54, and a three-phase / two-phase coordinate conversion unit 55 include.

電流指令値設定部４１は、電動モータ１８の電機子電流の指令値である電流指令値Ｉａ ＊を設定する。具体的には、電流指令値設定部４１は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルク（検出操舵トルクＴｈ）の絶対値｜Ｔｈ｜に基づいて電流指令値Ｉａ ＊を設定する。検出操舵トルクＴｈは、たとえば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。左方向への操舵を補助するためのモータトルクの方向は、電動モータ１８の正転方向に対応し、右方向への操舵を補助するためのモータトルクの方向は、電動モータ１８の逆転方向に対応するものとする。 The current command value setting unit 41 sets a current command value I a * that is a command value of the armature current of the electric motor 18. Specifically, the current command value setting unit 41 sets the current command value I a * based on the absolute value | Th | of the steering torque (detected steering torque Th) detected by the torque sensor 11. For the detected steering torque Th, for example, the torque for steering in the left direction is a positive value, and the torque for steering in the right direction is a negative value. The direction of the motor torque for assisting the leftward steering corresponds to the forward rotation direction of the electric motor 18, and the direction of the motor torque for assisting the rightward steering is the reverse direction of the electric motor 18. It shall correspond.

検出操舵トルクＴｈの絶対値｜Ｔｈ｜に対する電流指令値Ｉａ ＊の設定例は、図４に示されている。電流指令値Ｉａ ＊は、０または正の値をとり、検出操舵トルクＴｈの絶対値｜Ｔｈ｜が大きくなるほど大きな値に設定される。これにより、検出操舵トルクＴｈの絶対値｜Ｔｈ｜が大きくなるほど、操舵補助力を大きくすることができる。
電流指令値設定部４１は、たとえば、図４に示されるような操舵トルクＴｈの絶対値｜Ｔｈ｜と電流指令値Ｉａ ＊との関係を記憶したマップまたはそれらの関係を表す演算式を用いて、操舵トルクＴｈの絶対値｜Ｔｈ｜に応じた電流指令値Ｉａ ＊を設定する。電流指令値設定部４１によって設定された電流指令値Ｉａ ＊は、電流位相角演算部４２に与えられるとともに、ｄ軸電流指令値演算部４３およびｑ軸電流指令値演算部４４に与えられる。 A setting example of the current command value I a * with respect to the absolute value | Th | of the detected steering torque Th is shown in FIG. The current command value I a * is 0 or a positive value, and is set to a larger value as the absolute value | Th | of the detected steering torque Th increases. As a result, the steering assist force can be increased as the absolute value | Th | of the detected steering torque Th increases.
The current command value setting unit 41 uses, for example, a map storing the relationship between the absolute value | Th | of the steering torque Th and the current command value I a * as shown in FIG. 4 or an arithmetic expression representing the relationship. Thus, the current command value I a * corresponding to the absolute value | Th | of the steering torque Th is set. The current command value I a * set by the current command value setting unit 41 is supplied to the current phase angle calculation unit 42 and also to the d-axis current command value calculation unit 43 and the q-axis current command value calculation unit 44.

電流位相角演算部４２は、電流指令値設定部４１から与えられた電流指令値Ｉａ ＊と予め設定された電流位相角演算式とに基づいて、当該電流指令値Ｉａ ＊に対してモータトルクが最大値に近い値となる電流位相角β（電気角）［deg］を演算する。電流位相角演算式の作成方法について説明する。
電動モータ１８を高効率で駆動するためには、電機子電流に対するモータトルクの比が大きくなるように電動モータ１８を制御すればよい。 Based on the current command value I a * given from the current command value setting unit 41 and a preset current phase angle calculation formula, the current phase angle calculation unit 42 generates a motor for the current command value I a * . The current phase angle β (electrical angle) [deg] at which the torque is close to the maximum value is calculated. A method for creating the current phase angle calculation formula will be described.
In order to drive the electric motor 18 with high efficiency, the electric motor 18 may be controlled so that the ratio of the motor torque to the armature current is increased.

極対数がＰｎであるシンクロナスリラクタンスモータにおけるモータトルクＴは、次式(3)で表される。
Ｔ＝Ｐｎ・（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｄ・ｉｑ …(3)
Ｌｄはｄ軸インダクタンス［H］であり、Ｌｑはｑ軸インダクタンス［H］である。また、ｉｄはｄ軸電流［A］であり、ｉｑはｑ軸電流［A］である。 The motor torque T in the synchronous reluctance motor having the number of pole pairs Pn is expressed by the following equation (3).
T = P n · (L d -L q) · i d · i q ... (3)
L d is the d-axis inductance [H], and L q is the q-axis inductance [H]. Further, id is a d-axis current [A], and i q is a q-axis current [A].

電機子電流の大きさをＩａ［A］とし、電流位相差をβ［deg］とすると、ｉｑ＝Ｉａ・sinβ，ｉｄ＝Ｉａ・cosβとなるので、モータトルクＴは、次式(4)で表される。なお、電流位相差βは、回転磁界をつくるための電流ベクトル（電機子電流ベクトル）とｄ軸との位相差である。
Ｔ＝（１／２）・Ｐｎ・（Ｌｄ−Ｌｑ）・Ｉａ ２sin２β …(4)
したがって、ｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑが電流位相角βによって変動しなければ、電流位相角βが４５［deg］のときにモータトルクＴは最大となる。しかしながら、ＳｙｎＲＭでは、ｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑがロータコアの磁気飽和の影響を受けて変動するため、モータトルクＴは電流位相角βが４５［deg］のときに必ずしも最大にならない。 Assuming that the magnitude of the armature current is I a [A] and the current phase difference is β [deg], i q = I a · sin β, i d = I a · cos β, so the motor torque T is It is expressed by equation (4). The current phase difference β is a phase difference between a current vector (armature current vector) for generating a rotating magnetic field and the d-axis.
T = (1/2) · P n · (L d -L q) · I a 2 sin2β ... (4)
Therefore, if the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q do not vary with the current phase angle β, the motor torque T becomes maximum when the current phase angle β is 45 [deg]. However, in SynRM, since the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q fluctuate due to the magnetic saturation of the rotor core, the motor torque T is not necessarily maximized when the current phase angle β is 45 [deg]. .

そこで、この実施形態では、電動モータ１８に対して予め実験を行うことにより、使用する電機子電流Ｉａ（電流指令値Ｉａ ＊）の範囲において、複数の電機子電流Ｉａ毎に電流位相角βに対するモータトルクＴの特性データを取得する。
図５は、複数の電機子電流Ｉａ毎に取得した電流位相角βに対するモータトルクＴの特性データの一例を示すグラフである。図５の特性データは、前記非特許文献１に掲載のデータを転用したものである。図５では、横軸に電流位相角βをとり、縦軸にモータトルクＴをとり、各電機子電流Ｉａの電流位相角βに対するモータトルクＴの特性を、それぞれ曲線で表している。 Therefore, in this embodiment, by performing the experiment in advance to the electric motor 18, the range of the armature current I a to be used (* current command value I a), the current phase for each of a plurality of the armature current I a The characteristic data of the motor torque T with respect to the angle β is acquired.
Figure 5 is a graph showing an example of the characteristic data of the motor torque T for the current phase angle β obtained for each of the plurality of armature current I a. The characteristic data in FIG. 5 is obtained by diverting data published in Non-Patent Document 1. In Figure 5, takes the current phase angle β to the horizontal axis, the vertical axis represents the motor torque T, which represents the characteristics of the motor torque T, respectively curves for the current phase angle β of the armature current I a.

図５のグラフにおいて、各電機子電流Ｉａに対応する電流位相角−モータトルク特性曲線上の最大トルク値を結ぶ曲線を直線近似することにより、電機子電流Ｉａとその電機子電流Ｉａに対してモータトルクが最大値に近い値となる電流位相角βとの関係を表す近似式を求める。具体的には、次式（5）に基づいて、電機子電流Ｉａと電流位相角βとの関係を表す近似式を求める。なお、電機子電流Ｉａが零のときにモータトルクが最大となる電流位相角βは４５度になるものとする。 In the graph of FIG. 5, the current phase angle corresponding to the armature current I a - by linear approximation curve connecting the maximum torque value on the motor torque curve, the armature current I a and the armature current I a , An approximate expression representing the relationship with the current phase angle β at which the motor torque is close to the maximum value is obtained. Specifically, an approximate expression representing the relationship between the armature current Ia and the current phase angle β is obtained based on the following expression (5). It is assumed that the current phase angle β at which the motor torque is maximum when the armature current Ia is zero is 45 degrees.

β＝｛（βｍａｘ−βｍｉｎ）／Ｉａｍａｘ｝・Ｉａ＋βｍｉｎ …(5)
Ｉａｍａｘは、電機子電流Ｉａの最大値（電流指令値Ｉａ ＊の最大値）であり、この例では、Ｉａｍａｘ＝５０[A]である。βｍａｘは、電機子電流Ｉａが最大値Ｉａｍａｘである場合に、モータトルクＴが最大値となる電流位相角βであり、この例では、βｍａｘ＝６６[deg]であるとする。βｍｉｎは、電機子電流Ｉａが最小値（零）である場合に、モータトルクＴが最大値となる電流位相角βであり、この例では、βｍｉｎ＝４５[deg]であるとする。 β = {(β max −β min ) / I amax } · I a + β min (5)
I amax is the maximum value of the armature current I a (the maximum value of the current command value I a * ), and in this example, I amax = 50 [A]. β max is a current phase angle β at which the motor torque T becomes the maximum value when the armature current I a is the maximum value I amax , and in this example, β max = 66 [deg]. β min is the current phase angle β at which the motor torque T is the maximum when the armature current I a is the minimum value (zero). In this example, β min = 45 [deg]. .

前記式(5)に、Ｉａｍａｘ＝５０[A]、βｍａｘ＝６６[deg]およびβｍａｘ＝４５[deg]を代入すると、次式(6)で表されるような近似式が得られる。
β＝（２１／５０)・Ｉａ＋４５ …(6)
図６の折れ線ａは、各電機子電流Ｉａに対してモータトルクＴが最大となる電流位相角βの実測データを示すグラフである。図６の直線ｂは、前記式(6)で表される近似直線を示している。 Substituting I amax = 50 [A], β max = 66 [deg], and β max = 45 [deg] into the equation (5) yields an approximate equation represented by the following equation (6). .
β = (21/50) · I a +45 (6)
Polygonal line a in FIG. 6, the motor torque T for each armature current I a is a graph showing measured data of the current phase angle β becomes maximum. A straight line b in FIG. 6 represents an approximate straight line represented by the above formula (6).

前記近似式(6)内のＩａを電流指令値Ｉａ ＊に置き換えることにより、次式(7)で示されるように、電流指令値Ｉａ ＊から電流位相角βを演算するための演算式（電流位相角演算式）が得られる。
β＝（２１／５０)・Ｉａ ＊＋４５ …(7)
したがって、この実施形態では、βは４５[deg]以上６６[deg]以下の角度となる。 Calculation for calculating the current phase angle β from the current command value I a * as shown in the following formula (7) by replacing I a in the approximate formula (6) with the current command value I a * The formula (current phase angle calculation formula) is obtained.
β = (21/50) · I a * + 45 (7)
Therefore, in this embodiment, β is an angle of 45 [deg] or more and 66 [deg] or less.

電流位相角演算部４２には、前述のようにして求められた電流位相角演算式（例えば前記式(7)）が予め設定されている。電流位相角演算部４２は、予め設定されている電流位相角演算式と、電流指令値設定部４１から与えられた電流指令値Ｉａ ＊とに基づいて、電流指令値Ｉａ ＊に対してモータトルクが最大値に近い値となる電流位相角βを演算する。電流位相角演算部４２によって演算された電流位相角βは、ｄ軸電流指令値演算部４３およびｑ軸電流指令値演算部４４に与えられる。 In the current phase angle calculation unit 42, the current phase angle calculation formula (for example, the formula (7)) obtained as described above is set in advance. Current phase angle calculation unit 42 includes a current phase angle arithmetic expression that has been set in advance, based on the current command value I a * given from the current command value setting unit 41, with respect to the current command value I a * The current phase angle β at which the motor torque is close to the maximum value is calculated. The current phase angle β calculated by the current phase angle calculation unit 42 is given to the d-axis current command value calculation unit 43 and the q-axis current command value calculation unit 44.

ｄ軸電流指令値演算部４３は、電流指令値設定部４１から与えられた電機子電流指令値Ｉａ ＊と電流位相角演算部４２から与えられた電流位相角βとを用い、次式（8）に基づいてｄ軸電流の指令値ｉｄ ＊を演算する。
ｉｄ ＊＝Ｉａ ＊・cosβ …(8)
ｑ軸電流指令値生成部４４は、電流指令値設定部４１から与えられた電機子電流指令値Ｉａ ＊と電流位相角演算部４２から与えられた電流位相角βとを用い、次式（9）に基づいてｑ軸電流の指令値ｉｑ ＊を演算する。 The d-axis current command value calculation unit 43 uses the armature current command value I a * given from the current command value setting unit 41 and the current phase angle β given from the current phase angle calculation unit 42, and Based on 8), the command value i d * of the d-axis current is calculated.
i d * = I a * · cos β (8)
The q-axis current command value generation unit 44 uses the armature current command value I a * given from the current command value setting unit 41 and the current phase angle β given from the current phase angle calculation unit 42, and Based on 9), the command value i q * of the q-axis current is calculated.

ｉｑ ＊＝Ｉａ ＊・sinβ …(9)
前述したように、この実施形態では、Ｉａ ＊は零以上の値（Ｉａ ＊≧０）であり、βは４５[deg]以上６６[deg]以下の角度（４５≦β≦６６）である。したがって、この実施形態では、ｄ軸電流の指令値ｉｄ ＊およびｑ軸電流の指令値ｉｑ ＊は、Ｉａ ＊≧０でかつ４５≦β≦６６で規定される所定の範囲内の値となる。 i q * = I a * · sin β (9)
As described above, in this embodiment, I a * is a value greater than or equal to zero (I a * ≧ 0), and β is an angle between 45 [deg] and 66 [deg] (45 ≦ β ≦ 66). is there. Thus, in this embodiment, the command value i q * is the command value i d * and the q-axis current of the d-axis current value within a predetermined range defined by I a * ≧ 0 a and 45 ≦ β ≦ 66 It becomes.

ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を総称して、「二相指示電流ｉｄ ＊，ｉｑ ＊」という場合がある。
回転角演算部５３は、回転角センサ２５の出力信号に基づいて、電動モータ１８のロータの回転角（ロータ回転角）θを演算する。
座標変換用回転角設定部５４は、回転角演算部５３によって演算されたロータ回転角θと、トルクセンサ１１によって検出される検出操舵トルクＴｈとに基づいて、座標変換用回転角δを演算する。座標変換用回転角設定部５４の動作の詳細について後述する。 The d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * may be collectively referred to as “two-phase command current i d * , i q * ”.
The rotation angle calculation unit 53 calculates the rotation angle (rotor rotation angle) θ of the rotor of the electric motor 18 based on the output signal of the rotation angle sensor 25.
The coordinate conversion rotation angle setting unit 54 calculates the coordinate conversion rotation angle δ based on the rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle calculation unit 53 and the detected steering torque Th detected by the torque sensor 11. . Details of the operation of the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 will be described later.

電流検出部３３によって検出された三相検出電流ｉＵ，ｉＶ，ｉＷは、三相／二相座標変換部５５に与えられる。三相／二相座標変換部５５は、座標変換用回転角設定部５５によって演算された座標変換用回転角δをロータ回転角θの代わりに用いて、三相検出電流ｉＵ，ｉＶ，ｉＷをｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに変換する。以下、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを総称するときには「二相検出電流ｉｄ，ｉｑ」という。 The three-phase detection currents i U , i V , i W detected by the current detection unit 33 are given to the three-phase / two-phase coordinate conversion unit 55. The three-phase / two-phase coordinate conversion unit 55 uses the coordinate conversion rotation angle δ calculated by the coordinate conversion rotation angle setting unit 55 in place of the rotor rotation angle θ, and uses the three-phase detection currents i U , i V , i W is converted into a d-axis current i d and a q-axis current i q . Hereinafter, the d-axis current i d and the q-axis current i q are collectively referred to as “two-phase detection currents i d , i q ”.

三相／二相座標変換部５５によって得られたｄ軸電流ｉｄは、ｄ軸電流偏差演算部４５に与えられる。三相／二相座標変換部５５によって得られたｑ軸電流ｉｑは、ｑ軸電流偏差演算部４６に与えられる。
ｄ軸電流偏差演算部４５は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊に対するｄ軸電流ｉｄの偏差を演算する。ｄ軸電流偏差演算部４５によって演算された電流偏差は、ｄ軸ＰＩ制御部４７に与えられて、ＰＩ演算処理を受ける。ｄ軸指示電圧生成部４９は、ｄ軸ＰＩ制御部４７の演算結果に応じて、ｄ軸指示電圧ｖｄ ＊を生成する。 D-axis current i d obtained by the three-phase / two-phase coordinate converter 55 is supplied to the d-axis current deviation calculation unit 45. The q-axis current i q obtained by the three-phase / two-phase coordinate conversion unit 55 is given to the q-axis current deviation calculation unit 46.
d-axis current deviation calculation unit 45 calculates the deviation of the d-axis current i d for the d-axis current command value i d *. The current deviation calculated by the d-axis current deviation calculation unit 45 is given to the d-axis PI control unit 47 and subjected to PI calculation processing. The d-axis command voltage generator 49 generates a d-axis command voltage v d * according to the calculation result of the d-axis PI controller 47.

ｑ軸電流偏差演算部４６は、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊に対するｑ軸電流ｉｑの偏差を演算する。ｑ軸電流偏差演算部４６によって演算された電流偏差は、ｑ軸ＰＩ制御部４８に与えられて、ＰＩ演算処理を受ける。ｑ軸指示電圧生成部５０は、ｑ軸ＰＩ制御部４８の演算結果に応じて、ｑ軸指示電圧ｖｑ ＊を生成する。以下、ｄ軸指示電圧ｖｄ ＊およびｑ軸指示電圧ｖｑ ＊を総称するときには「二相指示電圧ｖｄ ＊，ｖｑ ＊」という。 The q-axis current deviation calculator 46 calculates the deviation of the q-axis current i q from the q-axis current command value i q * . The current deviation calculated by the q-axis current deviation calculation unit 46 is given to the q-axis PI control unit 48 and subjected to PI calculation processing. The q-axis command voltage generation unit 50 generates a q-axis command voltage v q * according to the calculation result of the q-axis PI control unit 48. Hereinafter, the d-axis command voltage v d * and the q-axis command voltage v q * are collectively referred to as “two-phase command voltages v d * , v q * ”.

二相指示電圧ｖｄ ＊，ｖｑ ＊は、二相／三相座標変換部５１に与えられる。二相／三相座標変換部５１は、座標変換用回転角設定部５４によって演算された座標変換用回転角δをロータ回転角θの代わりに用いて、ｄ軸指示電圧ｖｄ ＊およびｑ軸指示電圧ｖｑ ＊を、Ｕ相，Ｖ相およびＷ相の指示電圧ｖＵ ＊，ｖＶ ＊，ｖＷ ＊に変換する。以下、Ｕ相，Ｖ相およびＷ相の指示電圧ｖＵ ＊，ｖＶ ＊，ｖＷ ＊を総称するときには「三相指示電圧ｖＵ ＊，ｖＶ ＊，ｖＷ ＊」という。 The two-phase command voltages v d * and v q * are given to the two-phase / three-phase coordinate conversion unit 51. The two-phase / three-phase coordinate conversion unit 51 uses the coordinate conversion rotation angle δ calculated by the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 instead of the rotor rotation angle θ, and uses the d-axis command voltage v d * and the q-axis. The command voltage v q * is converted into U-phase, V-phase, and W-phase command voltages v U * , v V * , and v W * . Below, U-phase, command voltage of V-phase and W-phase v U *, v V *, v W * when a generic term for "three-phase command voltage v U *, v V *, v W * " called.

ＰＷＭ制御部５２は、Ｕ相指示電圧ｖＵ ＊、Ｖ相指示電圧ｖＶ ＊およびＷ相指示電圧ｖＷ ＊にそれぞれ対応するデューティ比のＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路３２に供給する。
駆動回路３２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部５２から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧ｖＵ ＊，ｖＶ ＊，ｖＷ ＊に相当する電圧が電動モータ１８の各相のステータ巻線に印加されることになる。 The PWM control unit 52 includes a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal, and a W-phase with duty ratios corresponding to the U-phase command voltage v U * , the V-phase command voltage v V *, and the W-phase command voltage v W * , respectively. A PWM control signal is generated and supplied to the drive circuit 32.
The drive circuit 32 includes a three-phase inverter circuit corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. By the power elements that constitute the inverter circuit are controlled by the PWM control signals provided from the PWM control unit 52, the three-phase command voltage v U *, v V *, v W voltage corresponding to * of the electric motor 18 It is applied to the stator winding of each phase.

電流偏差演算部４５，４６およびＰＩ制御部４７，４８は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ１８に流れるモータ電流が、ｄ軸およびｑ軸電流指令値演算部４３，４４によって演算される二相指示電流ｉｄ ＊，ｉｑ ＊に近づくように制御される。
次に、座標変換用回転角設定部５４の動作について詳しく説明する。座標変換用回転角設定部５４は、座標変換用回転角δを設定する。座標変換用回転角δは、回転角演算部５３によって演算されるロータ回転角をθとし、αを変数とすると、次式(10)で表わされる。 The current deviation calculation units 45 and 46 and the PI control units 47 and 48 constitute current feedback control means. By the action of the current feedback control means, the motor current flowing through the electric motor 18 approaches the two-phase indicating currents i d * and i q * calculated by the d-axis and q-axis current command value calculation units 43 and 44. Be controlled.
Next, the operation of the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 will be described in detail. The coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the coordinate conversion rotation angle δ. The coordinate conversion rotation angle δ is expressed by the following equation (10), where θ is a rotor rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit 53 and α is a variable.

δ＝θ＋α …(10)
座標変換用回転角設定部５４は、電動モータ１８が起動されるときには、回転すべき方向に電動モータ１８を確実に回転させるような値にαを設定する。具体的には、起動時において、回転すべき方向が左操舵方向に対応する正転方向である場合には、座標変換用回転角設定部５４は、αを−４５°に設定する。つまり、座標変換用回転角δを（θ−４５°）とする。一方、起動時において、回転すべき方向が右操舵方向に対応する逆転方向である場合には、座標変換用回転角設定部５４は、αを＋４５°に設定する。つまり、座標変換用回転角δを（θ＋４５°）とする。起動後においては、座標変換用回転角設定部５４は、座標変換用回転角δを本来のロータ回転角θにするために、αの値が０になるまでαの絶対値を徐々に小さくする（漸減する）。 δ = θ + α (10)
When the electric motor 18 is started, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets α to a value that reliably rotates the electric motor 18 in the direction to be rotated. Specifically, at the time of startup, when the direction to be rotated is the forward rotation direction corresponding to the left steering direction, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets α to −45 °. That is, the rotation angle δ for coordinate conversion is (θ−45 °). On the other hand, at the time of startup, when the direction to rotate is the reverse direction corresponding to the right steering direction, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets α to + 45 °. That is, the rotation angle δ for coordinate conversion is (θ + 45 °). After the start-up, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 gradually decreases the absolute value of α until the value of α becomes 0 in order to set the rotation angle δ for coordinate conversion to the original rotor rotation angle θ. (Decrease gradually).

以下、図７〜図９を参照して、起動時にαを−４５°または＋４５°に設定している理由について説明する。
図７は、各座標変換部５１，５５が、回転角演算部５３によって演算されたロータ回転角θをそのまま用いて座標変換した場合に発生する電機子電流ベクトルＩａを示している。この場合には、ｄ軸電流成分ｉｄがｄ軸電流指令値ｉｄ ＊（≧０）に等しくなりかつｑ軸電流成分ｉｑがｑ軸電流指令値ｉｑ ＊（≧０）に等しくなるように電流制御が行われるので、電機子電流Ｉａは図７に示すようになる。つまり、電機子電流ベクトルＩａと＋ｄ軸とのなす角度βは、電流位相角演算部４２によって演算された電流位相角β（４５°≦β≦６６°）となる。 Hereinafter, the reason why α is set to −45 ° or + 45 ° during startup will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
7, the coordinate transformation unit 51 and 55, show the armature current vector I a generated when coordinate transformation used as a rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle computation section 53. In this case, the d-axis current component i d is equal to the d-axis current command value i d * (≧ 0) and the q-axis current component i q is equal to the q-axis current command value i q * (≧ 0). Thus, the armature current Ia is as shown in FIG. That is, the angle β formed by the armature current vector Ia and the + d axis is the current phase angle β (45 ° ≦ β ≦ 66 °) calculated by the current phase angle calculation unit 42.

ロータ１００には磁石が設けられてないので電動モータ１８が駆動されていないときには無極性である。ステータ巻線１０１〜１０３に電流が流れるとロータ１００に磁界が発生する。この際、ロータ１００の極性は、ステータ巻線１０１〜１０３に流れる電流の方向によって決まる。図７において、電機子電流ベクトルＩａの終点がｄｑ座標系の第１象限または第４象限にある場合には、ロータ１００における＋ｄ軸方向に対応する突極部の極性がＮ極となり、−ｄ軸方向に対応する突極部の極性がＳ極となる。電機子電流ベクトルＩａの終点がｄｑ座標系の第２象限または第３象限にある場合には、ロータ１００における＋ｄ軸方向に対応する突極部の極性がＳ極となり、−ｄ軸方向に対応する突極部の極性がＮ極となる。 Since the rotor 100 is not provided with a magnet, it is non-polar when the electric motor 18 is not driven. When a current flows through the stator windings 101 to 103, a magnetic field is generated in the rotor 100. At this time, the polarity of the rotor 100 is determined by the direction of the current flowing through the stator windings 101 to 103. 7, when the end point of the armature current vector I a is in the first or fourth quadrant of the dq coordinate system, the polarity of the salient pole portion corresponding to + d-axis direction of the rotor 100 becomes an N pole, - The salient pole portion corresponding to the d-axis direction is the S pole. If the end point of the armature current vector I a is in the second quadrant or the third quadrant of the dq coordinate system, the polarity of the salient pole portion corresponding to + d-axis direction of the rotor 100 becomes an S pole, in -d axis The polarity of the corresponding salient pole part is N pole.

そして、極性がＮ極である突極部が、電機子電流ベクトルＩａ側に引き付けられる。したがって、図７の例では、＋ｄ軸方向に対応する突極部が矢印Ａで示すように電機子電流ベクトルＩａ側に引き付けられるので、ロータ１００は反時計方向（正転方向）に回転する。
次に、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を図７の場合と同じ大きさとし、座標変換用回転角δが（θ＋４５°）に設定された場合（α＝＋４５°に設定された場合）を想定する。この場合、各座標変換部５１，５５は、ロータ回転角θの代わりに（θ＋４５°）を用いて座標変換を行う。つまり、各座標変換部５１，５５は、図８に示すように、ｄ軸を＋４５度回転させたｄ’軸(（ｄ＋４５°）軸)と、ｑ軸を＋４５度回転させたｑ’軸（（ｑ＋４５°）軸）とからなるｄ’ ｑ’座標系で、座標変換を行うことになる。この際、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊の大きさがｄ’軸電流成分ｉｄ’となり、ｑ軸電流指令値ｉｄ ＊の大きさがｑ’軸 電流成分ｉｑ’となるから、電機子電流ベクトルＩａは図８に示すようになる。 Then, the salient pole part having a polarity of N is attracted to the armature current vector Ia side. Therefore, in the example of FIG. 7, the salient pole portion corresponding to the + d-axis direction is attracted to the armature current vector Ia side as indicated by the arrow A, so that the rotor 100 rotates counterclockwise (forward rotation direction). .
Next, when the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * are the same as those in FIG. 7 and the coordinate conversion rotation angle δ is set to (θ + 45 °) (α = + 45). (When set to °). In this case, the coordinate conversion units 51 and 55 perform coordinate conversion using (θ + 45 °) instead of the rotor rotation angle θ. That is, as shown in FIG. 8, each of the coordinate conversion units 51 and 55 includes a d ′ axis ((d + 45 °) axis) obtained by rotating the d axis by +45 degrees and a q ′ axis (+ 45 degrees rotated by the q axis). Coordinate conversion is performed in a d ′ q ′ coordinate system consisting of (q + 45 °) axis. At this time, the magnitude of the d-axis current command value i d * is the d′-axis current component i d ′, and the magnitude of the q-axis current command value i d * is the q′-axis current component i q ′. The child current vector Ia is as shown in FIG.

この電機子電流ベクトルＩａの終点はｄｑ座標系の第２象限にあるので、ロータ１００における＋ｄ軸方向に対応する突極部の極性がＳ極となり、−ｄ軸方向に対応する突極部の極性がＮ極となる。したがって、−ｄ軸方向に対応する突極部が矢印Ｂで示すように電機子電流ベクトルＩａ側に引き付けられるのでロータ１００は時計方向（逆転方向）に回転する。したがって、起動時において、回転すべき方向が逆転方向である場合に、座標変換用回転角δが（θ＋４５°）に設定されることにより、電動モータ１８を確実に、逆転方向に回転させることができる。 Since the end point of the armature current vector I a is in the second quadrant of the dq coordinate system, the polarity of the salient pole portion corresponding to + d-axis direction of the rotor 100 becomes an S pole, salient pole corresponding to -d axis The polarity becomes N pole. Therefore, since the salient pole portion corresponding to the −d-axis direction is attracted to the armature current vector Ia side as indicated by the arrow B, the rotor 100 rotates in the clockwise direction (reverse direction). Therefore, at the time of startup, when the direction to rotate is the reverse direction, the coordinate conversion rotation angle δ is set to (θ + 45 °), so that the electric motor 18 can be reliably rotated in the reverse direction. it can.

次に、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を図７の場合と同じ大きさとし、座標変換用回転角δが（θ−４５°）に設定された場合（α＝−４５°に設定された場合）を想定する。この場合、各座標変換部５１，５５は、ロータ回転角θの代わりに（θ−４５°）を用いて座標変換を行う。つまり、各座標変換部５１，５５は、図９に示すように、ｄ軸を−４５度回転させたｄ”軸(（ｄ−４５°）軸)と、ｑ軸を−４５度回転させたｑ”軸（（ｑ−４５°）軸）とからなるｄ” ｑ”座標系で、座標変換を行うことになる。この際、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊の大きさがｄ”軸電流成分ｉｄ”となり、ｑ軸電流指令値ｉｄ ＊の大きさがｑ”軸 電流成分ｉｑ”となるから、電機子電流ベクトルＩａは図９に示すようになる。 Next, when the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * are the same as those in FIG. 7, and the coordinate conversion rotation angle δ is set to (θ−45 °) (α = When set to −45 °). In this case, the coordinate conversion units 51 and 55 perform coordinate conversion using (θ−45 °) instead of the rotor rotation angle θ. That is, as shown in FIG. 9, each of the coordinate conversion units 51 and 55 rotates the d ″ axis (− (d−45 °) axis) rotated by −45 degrees and the q axis rotated −45 degrees. Coordinate conversion is performed in a d ″ q ″ coordinate system including the q ″ axis ((q−45 °) axis). At this time, the magnitude of the d-axis current command value i d * becomes d "axis current component i d ", and the magnitude of the q-axis current command value i d * becomes q "axis current component i q ". The child current vector Ia is as shown in FIG.

この電機子電流ベクトルＩａの終点はｄｑ座標系の第１象限にあるので、ロータ１００における＋ｄ軸方向に対応する突極部の極性がＮ極となり、−ｄ軸方向に対応する突極部の極性がＳ極となる。したがって、＋ｄ軸方向に対応する突極部が矢印Ｃで示すように電機子電流ベクトルＩａ側に引き付けられるのでロータ１００は反時計方向（正転方向）に回転する。したがって、起動時において、回転すべき方向が正転方向である場合に、座標変換用回転角δが（θ−４５°）に設定されることにより、電動モータ１８を確実に、正転方向に回転させることができる。 Since the end point of the armature current vector I a is in the first quadrant of the dq coordinate system, the polarity of the salient pole portion corresponding to + d-axis direction of the rotor 100 becomes an N pole, salient pole corresponding to -d axis The polarity of this is the S pole. Accordingly, since the salient pole portion corresponding to the + d-axis direction is attracted to the armature current vector Ia side as indicated by the arrow C, the rotor 100 rotates counterclockwise (forward rotation direction). Therefore, at the time of startup, when the direction to rotate is the normal rotation direction, the coordinate conversion rotation angle δ is set to (θ−45 °), so that the electric motor 18 is reliably moved in the normal rotation direction. Can be rotated.

このようにして、電動モータ１８が起動された後においては、電動モータ１８の駆動効率を高めるために、座標変換用回転角δがロータ回転角θとなるように、αの値を零に徐々に近づけている。
図１０および図１１は、座標変換用回転角設定部５４の動作を示すフローチャートである。図１０は、主として、起動時においてαの値を電動モータ１８を回転させるべき方向に応じた所定角度に設定するための処理の手順を示すフローチャートである。図１１は、起動後においてαの絶対値を漸減するための処理の手順を示すフローチャートである。 In this way, after the electric motor 18 is started, in order to increase the driving efficiency of the electric motor 18, the value of α is gradually reduced to zero so that the coordinate conversion rotation angle δ becomes the rotor rotation angle θ. It is close to.
FIGS. 10 and 11 are flowcharts showing the operation of the coordinate conversion rotation angle setting unit 54. FIG. 10 is a flowchart mainly showing a processing procedure for setting the value of α to a predetermined angle corresponding to the direction in which the electric motor 18 should be rotated at the time of startup. FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure for gradually decreasing the absolute value of α after activation.

まず、図１０の処理について説明する。この処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
座標変換用回転角設定部５４は、検出操舵トルクＴｈに基づいて、制御モードが、停止モード、右操舵モードおよび左操舵モードのうちのいずれであるかを判別する（ステップＳ１）。停止モードは、電動モータ１８を停止させるモードである。右操舵モードは、電動モータ１８を右操舵方向（逆転方向）に回転させるモードである。左操舵モードは、電動モータ１８を左操舵方向（正転方向）に回転させるモードである。 First, the process of FIG. 10 will be described. This process is repeatedly executed every predetermined calculation cycle.
The coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines whether the control mode is the stop mode, the right steering mode, or the left steering mode based on the detected steering torque Th (step S1). The stop mode is a mode for stopping the electric motor 18. The right steering mode is a mode in which the electric motor 18 is rotated in the right steering direction (reverse direction). The left steering mode is a mode in which the electric motor 18 is rotated in the left steering direction (forward rotation direction).

具体的には、座標変換用回転角設定部５４は、検出操舵トルクＴｈが０であれば、制御モードが停止モードであると判別する。検出操舵トルクＴｈが０より大きければ、座標変換用回転角設定部５４は、制御モードが左操舵モードであると判別する。検出操舵トルクＴｈが０より小さければ、座標変換用回転角設定部５４は、制御モードが右操舵モードであると判別する。   Specifically, if the detected steering torque Th is 0, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines that the control mode is the stop mode. If the detected steering torque Th is greater than 0, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines that the control mode is the left steering mode. If the detected steering torque Th is smaller than 0, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines that the control mode is the right steering mode.

ステップＳ１において、制御モードが停止モードであると判別された場合には（Ｔｈ＝０）、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）を、停止モードを表す値“０”に設定する（ステップＳ２）。なお、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）の初期値は、“０”である。次に、座標変換用回転角設定部５４は、αの値を０に設定する（ステップＳ３）。そして、座標変換用回転角設定部５４は、ステップＳ１０に進み、回転角演算部５３で演算されたロータ回転角θにαを加算することにより、座標変換用回転角δを演算する。この後、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）を、モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）として設定する（ステップＳ１１）。そして、今演算周期での処理を終了する。   If it is determined in step S1 that the control mode is the stop mode (Th = 0), the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the current value F (n) of the mode flag to a value indicating the stop mode. “0” is set (step S2). Note that the initial value of the current value F (n) of the mode flag is “0”. Next, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the value of α to 0 (step S3). Then, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 proceeds to step S10, and calculates the coordinate conversion rotation angle δ by adding α to the rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle calculation unit 53. Thereafter, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the current value F (n) of the mode flag as the previous value F (n−1) of the mode flag (step S11). Then, the processing in the current calculation cycle is finished.

前記ステップＳ１において、制御モードが左操舵モードであると判別された場合には（Ｔｈ＞０）、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）を、左操舵モードを表す値“１”に設定する（ステップＳ４）。次に、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）が０であるか否かを判別する（ステップＳ５）。モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）が０である場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、座標変換用回転角設定部５４は、制御モードが停止モードから左操舵モードに切換ったと判別し、αの値を−４５°に設定する（ステップＳ６）。そして、座標変換用回転角設定部５４は、ステップＳ１０に進み、回転角演算部で演算されたロータ回転角θにαを加算することにより、座標変換用回転角δを演算する。この場合、座標変換用回転角δは、（θ−４５°）となる。この後、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）を、モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）として設定する（ステップＳ１１）。そして、今演算周期での処理を終了する。   If it is determined in step S1 that the control mode is the left steering mode (Th> 0), the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the current value F (n) of the mode flag to the left steering mode. Is set to a value “1” representing (step S4). Next, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines whether or not the previous value F (n-1) of the mode flag is 0 (step S5). When the previous value F (n−1) of the mode flag is 0 (step S5: YES), the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines that the control mode is switched from the stop mode to the left steering mode. , Α is set to −45 ° (step S6). Then, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 proceeds to step S10, and calculates the coordinate conversion rotation angle δ by adding α to the rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle calculation unit. In this case, the rotation angle δ for coordinate conversion is (θ−45 °). Thereafter, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the current value F (n) of the mode flag as the previous value F (n−1) of the mode flag (step S11). Then, the processing in the current calculation cycle is finished.

前記ステップＳ５において、モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）が０でない場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、座標変換用回転角設定部５４は、前回における制御モードが左操舵モードであり、制御モードが切換っていないと判別し、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）を、モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）として設定する。そして、今演算周期での処理を終了する。
この場合には、座標変換用回転角δを設定するためのステップＳ１０の処理は行われない。 In step S5, when the previous value F (n-1) of the mode flag is not 0 (step S5: NO), the rotation angle setting unit 54 for coordinate conversion indicates that the previous control mode is the left steering mode, It is determined that the control mode has not been switched, and the process proceeds to step S11. In step S11, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the current value F (n) of the mode flag as the previous value F (n-1) of the mode flag. Then, the processing in the current calculation cycle is finished.
In this case, the process of step S10 for setting the coordinate conversion rotation angle δ is not performed.

前記ステップＳ１において、制御モードが右操舵モードであると判別された場合には（Ｔｈ＜０）、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）を、右操舵モードを表す値“２”に設定する（ステップＳ７）。次に、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）が０であるか否かを判別する（ステップＳ８）。モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）が０である場合には（ステップＳ８：ＹＥＳ）、座標変換用回転角設定部５４は、制御モードが停止モードから右操舵モードに切換ったと判別し、αの値を４５°に設定する（ステップＳ９）。そして、座標変換用回転角設定部５４は、ステップＳ１０に進み、回転角演算部で演算されたロータ回転角θにαを加算することにより、座標変換用回転角δを演算する。この場合、座標変換用回転角δは、（θ＋４５°）となる。この後、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）を、モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）として設定する（ステップＳ１１）。そして、今演算周期での処理を終了する。   If it is determined in step S1 that the control mode is the right steering mode (Th <0), the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the current value F (n) of the mode flag to the right steering mode. Is set to a value “2” representing (step S7). Next, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines whether or not the previous value F (n-1) of the mode flag is 0 (step S8). When the previous value F (n−1) of the mode flag is 0 (step S8: YES), the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines that the control mode is switched from the stop mode to the right steering mode. , Α is set to 45 ° (step S9). Then, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 proceeds to step S10, and calculates the coordinate conversion rotation angle δ by adding α to the rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle calculation unit. In this case, the coordinate conversion rotation angle δ is (θ + 45 °). Thereafter, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the current value F (n) of the mode flag as the previous value F (n−1) of the mode flag (step S11). Then, the processing in the current calculation cycle is finished.

前記ステップＳ８において、モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）が０でない場合には（ステップＳ８：ＮＯ）、座標変換用回転角設定部５４は、前回における制御モードが右操舵モードであり、制御モードが切換っていないと判別し、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、座標変換用回転角設定部５４は、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）を、モードフラグの前回値Ｆ（ｎ−１）として設定する。そして、今演算周期での処理を終了する。
この場合には、座標変換用回転角δを設定するためのステップＳ１０の処理は行われない。 In step S8, when the previous value F (n-1) of the mode flag is not 0 (step S8: NO), the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines that the previous control mode is the right steering mode, It is determined that the control mode has not been switched, and the process proceeds to step S11. In step S11, the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 sets the current value F (n) of the mode flag as the previous value F (n-1) of the mode flag. Then, the processing in the current calculation cycle is finished.
In this case, the process of step S10 for setting the coordinate conversion rotation angle δ is not performed.

次に、図１１の処理について説明する。この処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
座標変換用回転角設定部５４は、αの値が０°あるか否かを判別する（ステップＳ２１）。αの値が０°である場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、今演算周期での処理を終了する。この場合には、αの値は変更されない。 Next, the process of FIG. 11 will be described. This process is repeatedly executed every predetermined calculation cycle.
The coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines whether or not the value of α is 0 ° (step S21). If the value of α is 0 ° (step S21: YES), the processing in the current calculation cycle is terminated. In this case, the value of α is not changed.

前記ステップＳ２１において、αの値が０°でないと判別された場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、座標変換用回転角設定部５４は、αの値が０°より大きいか否かを判別する（ステップＳ２２）。αの値が０°より大きい場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、座標変換用回転角設定部５４は、αの値を徐々に０°に近づけるために、αの値を１だけ小さい値に設定する（ステップＳ２３）。そして、今演算周期での処理を終了する。   If it is determined in step S21 that the value of α is not 0 ° (step S21: NO), the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 determines whether the value of α is greater than 0 °. (Step S22). When the value of α is larger than 0 ° (step S22: YES), the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 decreases the value of α by 1 to gradually bring the value of α closer to 0 °. Set (step S23). Then, the processing in the current calculation cycle is finished.

前記ステップＳ２２において、αの値が０°より小さいと判別された場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、座標変換用回転角設定部５４は、αの値を徐々に０°に近づけるために、αの値を１だけ大きい値に設定する（ステップＳ２４）。そして、今演算周期での処理を終了する。
検出操舵トルクＴｈが０である場合には、αの値が０°にされる（図１０のステップＳ１〜Ｓ３参照）ので、座標変換用回転角δはロータ回転角θと等しくなる（図１０のステップＳ１０参照）。 If it is determined in step S22 that the value of α is smaller than 0 ° (step S22: NO), the coordinate conversion rotation angle setting unit 54 gradually approaches the value of α to 0 °. The value of α is set to a value larger by 1 (step S24). Then, the processing in the current calculation cycle is finished.
When the detected steering torque Th is 0, the value of α is set to 0 ° (see steps S1 to S3 in FIG. 10), so that the coordinate conversion rotation angle δ is equal to the rotor rotation angle θ (FIG. 10). Step S10).

検出操舵トルクＴｈが０である状態から正の値に変化したときには、図１０のステップＳ１からステップＳ４に進み、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）が左操舵モードを表す値“１”に設定される。この後、ステップＳ６に進み、αの値が−４５°に設定される。そして、座標変換用回転角δが（θ−４５°）に設定された後、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）が前回値Ｆ（ｎ−１）とされる（ステップＳ１０，Ｓ１１参照）。座標変換用回転角δが（θ−４５°）に設定されるので、電動モータ１８が正転方向に確実に起動される。電動モータ１８が起動された後は、図１１の処理によって、αの絶対値が漸減されるので（ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２４参照）、座標変換用回転角δはロータ回転角θに徐々に近づいていく。そして、αの値が零になると、座標変換用回転角δはロータ回転角θと等しくなる。これにより、起動後においては、電動モータ１８を効率よく駆動することができる。   When the detected steering torque Th changes from 0 to a positive value, the process proceeds from step S1 to step S4 in FIG. 10, and the current value F (n) of the mode flag is set to a value “1” representing the left steering mode. Is done. Thereafter, the process proceeds to step S6, and the value of α is set to −45 °. Then, after the coordinate conversion rotation angle δ is set to (θ−45 °), the current value F (n) of the mode flag is set to the previous value F (n−1) (see steps S10 and S11). Since the rotation angle δ for coordinate conversion is set to (θ−45 °), the electric motor 18 is reliably started in the forward rotation direction. After the electric motor 18 is started, the absolute value of α is gradually reduced by the processing of FIG. 11 (see Steps S21, S22, and S24), so that the coordinate conversion rotation angle δ gradually approaches the rotor rotation angle θ. To go. When the value of α becomes zero, the coordinate conversion rotation angle δ becomes equal to the rotor rotation angle θ. Thereby, after starting, the electric motor 18 can be driven efficiently.

検出操舵トルクＴｈが０である状態から負の値に変化したときには、図１０のステップＳ１からステップＳ７に進み、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）が右操舵モードを表す値“２”に設定される。この後、ステップＳ９に進み、αの値が４５°に設定される。そして、座標変換用回転角δが（θ＋４５°）に設定された後、モードフラグの今回値Ｆ（ｎ）が前回値Ｆ（ｎ−１）とされる（ステップＳ１０，Ｓ１１参照）。座標変換用回転角δが（θ＋４５°）に設定されるので、電動モータ１８が逆転方向に確実に起動される。電動モータ１８が起動された後は、図１１の処理によって、αの絶対値が漸減されるので（ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３参照）、座標変換用回転角δがロータ回転角θに徐々に近づいていく。そして、αの値が零になると、座標変換用回転角δはロータ回転角θと等しくなる。これにより、起動後においては、電動モータ１８を効率よく駆動することができる。   When the detected steering torque Th changes from a zero state to a negative value, the process proceeds from step S1 to step S7 in FIG. 10, and the current value F (n) of the mode flag is set to a value “2” representing the right steering mode. Is done. Thereafter, the process proceeds to step S9, and the value of α is set to 45 °. Then, after the coordinate conversion rotation angle δ is set to (θ + 45 °), the current value F (n) of the mode flag is set to the previous value F (n−1) (see steps S10 and S11). Since the coordinate conversion rotation angle δ is set to (θ + 45 °), the electric motor 18 is reliably started in the reverse rotation direction. After the electric motor 18 is started, the absolute value of α is gradually reduced by the process of FIG. 11 (see steps S21, S22, S23), so that the coordinate conversion rotation angle δ gradually approaches the rotor rotation angle θ. To go. When the value of α becomes zero, the coordinate conversion rotation angle δ becomes equal to the rotor rotation angle θ. Thereby, after starting, the electric motor 18 can be driven efficiently.

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、βが４５[deg]以上６６[deg]以下の角度となるように、ｄ軸電流の指令値ｉｄ ＊およびｑ軸電流の指令値ｉｑ ＊が設定されているが、
βが４５[deg]以上９０[deg]以下の角度となるように、ｄ軸電流の指令値ｉｄ ＊およびｑ軸電流の指令値ｉｑ ＊が設定されてもよい。また、βが０[deg]以上４５[deg]以下の角度となるように、ｄ軸電流の指令値ｉｄ ＊およびｑ軸電流の指令値ｉｑ ＊が設定されてもよい。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * are set so that β is an angle of 45 [deg] or more and 66 [deg] or less. But
The d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * may be set so that β is an angle of 45 [deg] or more and 90 [deg] or less. Also, the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * may be set so that β is an angle of 0 [deg] or more and 45 [deg] or less.

また、前述の実施形態では、電流位相角演算部４２は、電流指令値設定部４１から与えられた電流指令値Ｉａ ＊と、予め設定された電流位相角演算式（例えば式(7)参照）とに基づいて、当該電流指令値Ｉａ ＊に対してモータトルクが最大値に近い値となる電流位相角βを演算している。しかし、電流位相角演算部４２は、前記電流位相角演算式によって表される電流指令値Ｉａ ＊と電流位相角βとの関係を記憶したマップと、電流指令値設定部４１から与えられた電流指令値Ｉａ ＊とに基づいて、当該電流指令値Ｉａ ＊に対してモータトルクが最大値に近い値となる電流位相角βを演算してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the current phase angle calculation unit 42 and the current command value I a * given from the current command value setting unit 41 and a preset current phase angle calculation formula (for example, see formula (7)). ), The current phase angle β at which the motor torque is close to the maximum value is calculated for the current command value I a * . However, the current phase angle calculation unit 42 is supplied from the current command value setting unit 41 and a map that stores the relationship between the current command value I a * and the current phase angle β expressed by the current phase angle calculation formula. based on the current command value I a *, the motor torque may be calculated current phase angle β to a value close to the maximum value for the current command value I a *.

また、前述の実施形態では、前記式(5)に基づいて、各電機子電流Ｉａに対応する電流位相角−モータトルク特性曲線上の最大トルク値を結ぶ曲線を直線近似し、得られた近似式に基づいて電流位相角演算式を求めている。しかし、最小二乗法等の他の方法によって、各電機子電流Ｉａに対応する電流位相角−モータトルク特性曲線上の最大トルク値を結ぶ曲線を直線近似し、得られた近似式に基づいて電流位相角演算式を求めるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the curve connecting the maximum torque values on the current phase angle-motor torque characteristic curve corresponding to each armature current Ia is obtained by linear approximation based on the equation (5). The current phase angle calculation formula is obtained based on the approximate formula. However, by another method such as a least square method, a curve connecting the maximum torque values on the current phase angle-motor torque characteristic curve corresponding to each armature current Ia is linearly approximated, and based on the obtained approximate expression A current phase angle calculation formula may be obtained.

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。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

１１…トルクセンサ、１２…ＥＣＵ、１８…電動モータ、２５…回転角センサ、３１…マイクロコンピュータ、３３…電流検出部、４１…電流指令値設定部、４２…電流位相角演算部、４３…ｄ軸電流指令値演算部、４４…ｑ軸電流指令値演算部、４５…ｄ軸電流偏差演算部、４６…ｑ軸電流偏差演算部、４７…ｄ軸ＰＩ制御部、４８…ｑ軸ＰＩ制御部、４９…ｄ軸指示電圧生成部、 ５０…ｑ軸指示電圧生成部、５１…二相／三相座標変換部、５４…座標変換用回転角演算部、５５…三相／二相座標変換部、１００…ロータ、１０１，１０２，１０３…ステータ巻線、１０５…ステータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Torque sensor, 12 ... ECU, 18 ... Electric motor, 25 ... Rotation angle sensor, 31 ... Microcomputer, 33 ... Current detection part, 41 ... Current command value setting part, 42 ... Current phase angle calculating part, 43 ... d Axis current command value calculation unit, 44 ... q-axis current command value calculation unit, 45 ... d-axis current deviation calculation unit, 46 ... q-axis current deviation calculation unit, 47 ... d-axis PI control unit, 48 ... q-axis PI control unit , 49 ... d-axis command voltage generation unit, 50 ... q-axis command voltage generation unit, 51 ... two-phase / three-phase coordinate conversion unit, 54 ... coordinate rotation angle calculation unit, 55 ... three-phase / two-phase coordinate conversion unit , 100 ... rotor, 101, 102, 103 ... stator winding, 105 ... stator

Claims (3)

Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線を有するステータと複数の突極部を有するロータとを備えたシンクロナスリラクタンスモータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの回転角を検出する回転角検出手段と、
前記モータの各ステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出される三相の検出電流をｄｑ座標系の二相検出電流に変換するための三相／二相座標変換手段と、
前記モータの電流の指令値を設定する電流指令値設定手段と、
前記電流指令値設定手段によって設定された電流指令値に基づいて、ｄｑ座標系の二相指示電流値を演算する二相指示電流演算手段と、
前記二相指示電流演算手段によって演算された二相指示電流値と、前記三相／二相座標変換手段によって得られた二相検出電流とに基づいて、ｄｑ座標系の二相指示電圧を演算する電流フィードバック手段と、
前記電流フィードバック手段によって演算された二相指示電圧を、ＵＶＷ座標系の三相指示電圧に変換するための二相／三相座標変換手段と、
前記三相／二相座標変換手段および前記二相／三相座標変換手段において、座標変換のために用いられる座標変換用回転角を設定する座標変換用回転角設定手段とを含み、
前記回転角検出手段によって検出される回転角をθとし、αを変数とすると、前記座標変換用回転角設定手段によって設定される座標変換用回転角はθ＋αで表され、
前記座標変換用回転角設定手段は、前記モータを起動するときには、前記αの値を、前記モータを回転させるべき方向に応じた所定角度（≠０）に設定し、前記モータを起動した後においては、前記αの絶対値を漸減していくように構成されている、モータ制御装置。 A motor control device for controlling a synchronous reluctance motor including a stator having U-phase, V-phase and W-phase stator windings and a rotor having a plurality of salient pole portions,
Rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the motor;
Current detection means for detecting a current flowing in each stator winding of the motor;
Three-phase / two-phase coordinate conversion means for converting a three-phase detection current detected by the current detection means into a two-phase detection current in a dq coordinate system;
Current command value setting means for setting a command value of the current of the motor;
Two-phase indicating current calculating means for calculating a two-phase indicating current value in the dq coordinate system based on the current command value set by the current command value setting means;
Based on the two-phase indicator current value calculated by the two-phase indicator current calculator and the two-phase detection current obtained by the three-phase / two-phase coordinate converter, the two-phase indicator voltage of the dq coordinate system is calculated. Current feedback means to
Two-phase / three-phase coordinate conversion means for converting the two-phase indicating voltage calculated by the current feedback means into a three-phase indicating voltage in the UVW coordinate system;
In the three-phase / two-phase coordinate conversion means and the two-phase / three-phase coordinate conversion means, a rotation angle setting means for coordinate conversion for setting a rotation angle for coordinate conversion used for coordinate conversion,
When the rotation angle detected by the rotation angle detection means is θ and α is a variable, the rotation angle for coordinate conversion set by the rotation angle setting means for coordinate conversion is represented by θ + α,
The rotation angle setting means for coordinate conversion sets the value of α to a predetermined angle (≠ 0) corresponding to the direction in which the motor should be rotated when starting the motor, and after starting the motor, Is a motor control device configured to gradually reduce the absolute value of α. 前記所定角度の絶対値が電気角の４５度であり、前記所定角度の符号が前記モータを回転させるべき方向に応じて決定されている、請求項１に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, wherein an absolute value of the predetermined angle is an electrical angle of 45 degrees, and a sign of the predetermined angle is determined according to a direction in which the motor is to be rotated. Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線を有するステータと複数の突極部を有するロータとを備えた操舵補助用のシンクロナスリラクタンスモータと、
前記シンクロナスリラクタンスモータを制御するための請求項１または２に記載のモータ制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
操舵トルクを検出するための操舵トルク検出手段をさらに含み、
前記座標変換用回転角設定手段は、前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクに基づいて、前記αの値を制御するように構成されている、電動パワーステアリング装置。 A synchronous reluctance motor for assisting steering, comprising a stator having U-phase, V-phase and W-phase stator windings, and a rotor having a plurality of salient pole portions;
An electric power steering device comprising the motor control device according to claim 1 or 2 for controlling the synchronous reluctance motor,
Steering torque detection means for detecting steering torque further,
The electric power steering apparatus, wherein the coordinate conversion rotation angle setting means is configured to control the value of α based on the steering torque detected by the steering torque detection means.
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