JP2015171221A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータのトルクリップルを抑制することのできるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置６は、モータ５１の各相電流値を検出する電流センサ７６〜７８と、モータ５１の回転角θｅを検出する回転角センサ９と、モータの駆動を制御するマイコン６１とを備える。マイコン６１は、モータ回転角θｅに基づきモータ５１のｑ軸電流値に対して相対的に影響度の大きい二相の相電流値を選択し、選択した二相の相電流値を電流センサ７６〜７８のそれぞれ対応する出力信号Ｓｕ〜Ｓｖに基づき検出するとともに、同二相の相電流値の検出値に基づいて残りの一相の相電流値を推定する。また、マイコン６１は、二相の相電流値の検出値、及び一相の相電流値の推定値をモータ回転角θｅの検出値を用いてｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換し、これらｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいてモータ５１の駆動を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

車両の操舵機構にモータのアシスト力を付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリング操作に基づき操舵機構に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサの操舵トルク検出値に基づきモータの駆動を制御するモータ制御装置とを備えている。モータ制御装置は、モータを駆動するための駆動回路と、駆動回路を駆動させるためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する）とを備えている。マイコンは、トルクセンサの操舵トルク検出値に基づいて、モータに供給すべき電流の目標値である電流指令値を演算する。そして、マイコンは、この電流指令値にモータの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の相電流値を追従させる電流フィードバック制御を実行することにより制御信号を生成する。マイコンは、生成した制御信号を駆動回路に出力することでモータの駆動を制御する。

一方、モータの各相電流値を検出する方法としては、例えば特許文献１に記載の方法がある。特許文献１に記載のモータ制御装置では、各相電流値のうち、いずれか二相の相電流値を電流センサにより検出するとともに、電流センサにより検出された二相の相電流値に基づいて残りの一相の相電流値を推定している。

特開２００３−５３０９２号公報

ところで、マイコンが電流センサを通じて検出する各相電流値には、例えばＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換時の量子化誤差等により、ばらつき（誤差）が存在する。したがって、特許文献１のように二相の相電流値の検出値に基づいて残りの一相の相電流値を推定した場合、推定される一相の相電流値には、他の二相の相電流値の検出誤差が重畳するため、推定される一相の相電流値については相対的に検出精度が悪くなる。これがモータの駆動制御の精度を悪化させ、モータにトルクリップルを生じさせる要因となっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータのトルクリップルを抑制することのできるモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するモータ制御装置は、三相ブラシレスモータの各相電流値に応じた出力信号をそれぞれ出力する電流センサと、前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記モータの回転角に基づき前記モータのｑ軸電流値に対して相対的に影響度の大きい二相を選択し、選択した二相の相電流値を前記電流センサのそれぞれ対応する出力信号に基づき検出するとともに、同二相の相電流値の検出値に基づいて残りの一相の相電流値を推定し、前記二相の相電流値の検出値、及び前記一相の相電流値の推定値を前記モータの回転角を用いてｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換し、同ｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいて前記モータの駆動を制御する。

モータの駆動制御をｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づくベクトル制御にて行う場合、ｑ軸電流値の大きさによりモータトルクが定まる。よって、ｑ軸電流値の演算精度を向上させれば、モータのトルクリップルを抑制することが可能である。ここで、ｄ軸電流値及びｑ軸電流値の演算は、モータの回転角を用いて各相電流値をｄ／ｑ座標上に写像することにより行われる。したがって、ｑ軸電流値に対する各相電流値の影響度は、基本的には、モータの回転角に応じて変化する。この点、上記構成によれば、ｑ軸電流値に対して相対的に影響度の大きい二相の相電流値が電流センサのそれぞれ対応する検出信号に基づき検出され、残りの一相の相電流値が推定されるため、推定される一相の相電流値はｑ軸電流値の演算値に対して影響度の小さいものとなる。これにより、一相の相電流値の推定値に検出誤差が重畳したとしても、それがｑ軸電流値の演算値に及ぼす影響を小さくすることができる。結果的に、ｑ軸電流値の誤差を小さくすることができるため、モータのトルクリップルを抑制することができる。

上記モータ制御装置について、前記モータの回転角に応じて、前記各相電流値のうち前記ｑ軸電流値に対して相対的に影響度の大きい二相の相電流値を前記電流センサの出力信号に基づき検出すべき相電流値として定めるとともに、残りの一相の相電流値を推定すべき相電流値として定めたマップを有し、前記制御部は、前記モータの回転角から前記マップに基づいて、前記電流センサの出力信号に基づき検出すべき二相の相電流値と、推定すべき一相の相電流値とを決定することが好ましい。

この構成によれば、制御部はモータのｑ軸電流値に対して相対的に影響度の大きい二相の相電流値をマップから容易に求めることができるため、制御部の演算負担を軽減することができる。

また、上記課題を解決するモータ制御装置は、三相ブラシレスモータの各相電流値に応じた出力信号をそれぞれ出力する電流センサと、前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記モータの回転角に基づき各相電流値の理論値のうち絶対値の大きい二相を選択し、選択した二相の相電流値を前記電流センサのそれぞれ対応する出力信号に基づき検出するとともに、同二相の相電流値の検出値に基づいて残りの一相の相電流値を推定し、前記二相の相電流値の検出値、及び前記一相の相電流値の推定値を前記モータの回転角を用いてｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換し、同ｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいて前記モータの駆動を制御する。

ベクトル制御にてｄ軸電流値を「０」に追従させる場合、ｑ軸電流値に対して相対的に影響度の大きい二相の相電流値と、各相電流値のうち絶対値の大きい二相の相電流値とは同一となる。したがって、上記構成によれば、ｄ軸電流値を「０」に追従させる場合には、推定される一相の相電流値が、ｑ軸電流値に対して影響度の小さい相電流値となる。これにより、一相の相電流値の推定値に検出誤差が重畳したとしても、それがｑ軸電流値の演算値に及ぼす影響を小さくすることができる。結果的に、ｑ軸電流値の誤差を小さくすることができるため、モータのトルクリップルを抑制することができる。

上記モータ制御装置について、前記モータの回転角に応じて、前記各相電流値の理論値のうち絶対値の大きい二相の相電流値を前記電流センサの出力信号に基づき検出すべき相電流値として定めるとともに、残りの一相の相電流値を推定すべき相電流値として定めたマップを有し、前記制御部は、前記モータの回転角から前記マップに基づいて、前記電流センサの出力信号に基づき検出すべき二相の相電流値と、推定すべき一相の相電流値とを決定することが好ましい。

この構成によれば、制御部は、各相電流値のうち絶対値の大きい二相の相電流値をマップから容易に求めることができるため、制御部の演算負担を軽減することができる。

本発明によれば、モータのトルクリップルを抑制することができる。

電動パワーステアリング装置の概略構成を示すブロック図。 モータ制御装置の第１実施形態についてその構成を示すブロック図。 第１実施形態のモータ制御装置についてそのマイコンの構成を示す制御ブロック図。 係数「−ｓｉｎθｅ」、「−ｓｉｎ（θｅ−２π／３）」、「−ｓｉｎ（θｅ−４π／３）」のそれぞれの絶対値とモータ回転角θｅとの関係を示すグラフ。 （ａ）〜（ｃ）は、モータ回転角θｅに応じて、電流センサの出力信号に基づき検出すべき相電流値と、推定すべき相電流値との関係をそれぞれ示すマップ。 第１実施形態のモータ制御装置による各相電流値の演算手順を示すフローチャート。 各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの理論値の絶対値とモータ回転角θｅとの関係を示すグラフ。

＜第１実施形態＞
以下、モータ制御装置が搭載された電動パワーステアリング装置の第１実施形態について説明する。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、運転者のステアリングホイール２の操作に基づき転舵輪３を転舵させる操舵機構４、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構５を備えている。

操舵機構４は、ステアリングホイール２の回転軸となるステアリングシャフト４０、及びステアリングシャフト４０の下端部にラックアンドピニオン機構４１を介して連結されたラックシャフト４２を備えている。操舵機構４では、運転者のステアリングホイール２の操作に伴いステアリングシャフト４０が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構４１を介してラックシャフト４２の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト４２の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド４３を介して転舵輪３に伝達されることにより転舵輪３の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構５は、減速機５０を介してステアリングシャフト４０に連結されたモータ５１を備えている。モータ５１はブラシレスモータからなる。アシスト機構５では、モータ５１の出力軸の回転を減速機５０を介してステアリングシャフト４０に伝達することでステアリングシャフト４０にトルクを付与し、運転者のステアリング操作を補助する。

電動パワーステアリング装置１には、ステアリングホイール２の操作量や車両の状態量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト４０には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト４０に付与される操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ７が設けられている。車両には、その走行速度Ｖを検出する車速センサ８が設けられている。モータ５１には、その出力軸の回転角（電気角）θｅを検出する回転角センサ９が設けられている。これらのセンサ７〜９の出力はモータ制御装置６に取り込まれる。モータ制御装置６は各センサ７〜８の出力に基づいてモータ５１の駆動を制御する。

図２に示すように、モータ制御装置６は、モータ５１を駆動させるための駆動回路６０、駆動回路６０を駆動させるためのマイコン６１、及び各種情報が記憶されたメモリ６２を備えている。本実施形態では、マイコン６１が制御部に相当する。

駆動回路６０は、上側ＦＥＴ７０と下側ＦＥＴ７３との直列回路、上側ＦＥＴ７１と下側ＦＥＴ７４との直列回路、及び上側ＦＥＴ７２と下側ＦＥＴ７５との直列回路を並列接続してなる周知のインバータ回路からなる。上側ＦＥＴ７０〜７２は、車載バッテリ等の電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）に電気的に接続され、下側ＦＥＴ７３〜７５は接地されている。上側ＦＥＴ７０と下側ＦＥＴ７３との接続点Ｐ１、上側ＦＥＴ７１と下側ＦＥＴ７４との接続点Ｐ２、及び上側ＦＥＴ７２と下側ＦＥＴ７５との接続点Ｐ３には、給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介してモータ５１の各相コイル５１ｕ，５１ｖ，５１ｗがそれぞれ接続されている。駆動回路６０は、マイコン６１からの制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６に基づいてＦＥＴ７０〜７５がそれぞれスイッチングされることにより、電源から供給される直流電力から三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を生成する。生成された三相交流電力は各相の給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介してモータ５１の各相コイル５１ｕ，５１ｖ，５１ｗにそれぞれ供給される。

下側ＦＥＴ７３〜７５と接地との間には、各相に対応する電流センサ７６〜７８が設けられている。電流センサ７６〜７８は、各下側ＦＥＴ７３〜７５に対して直列に接続されたシャント抵抗の端子間電圧を増幅して出力する周知の構成からなる。各電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗはマイコン６１に取り込まれる。

マイコン６１は、各電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づいて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。また、マイコン６１は、トルクセンサ７、車速センサ８、及び回転角センサ９を通じて操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、及びモータ回転角θｅを検出する。マイコン６１は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、モータ回転角θｅ、及び各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成し、この制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を駆動回路６０に出力することにより駆動回路６０をＰＷＭ駆動させる。

次に、マイコン６１によるモータ５１の駆動制御について詳述する。
図３に示すように、マイコン６１は、モータ５１に供給すべき電流の目標値である電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を演算する電流指令値演算部８０と、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいて制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成する制御信号生成部８１とを備えている。なお、「Ｉｄ＊」はｄ／ｑ座標系におけるｄ軸上の電流指令値を示し、「Ｉｑ＊」はｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の電流指令値を示す。また、マイコン６１は、回転角センサ９により検出されるモータ回転角θｅの１次時間微分値であるモータ角速度ωを演算するモータ角速度演算部８２、及び各電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づいて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを演算する電流検出部８３を有している。

電流指令値演算部８０には、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖのそれぞれの検出値、並びにモータ角速度ωの演算値が取り込まれる。電流指令値演算部８０は、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。電流指令値演算部８０は、例えば操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほどｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の絶対値をより大きい値に設定する。また、電流指令値演算部８０は、モータ角速度ωに応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を負の値とする弱め界磁制御を実行する。詳しくは、モータ角速度ωが増大するほどモータ５１の各相コイル５１ｕ，５１ｖ，５１ｗに生じる逆起電力が増大するため、モータ５１の回転速度には上限（基底速度）が存在する。そこで、電流指令値演算部８０は、モータ角速度ωが予め設定された基底速度に達した場合、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を負の値に設定する。これにより、ｄ軸方向の磁束を減少させてモータ５１の誘起電圧を低く抑えることができるため、基底速度を超えた高速領域までモータ５１の運転範囲（回転領域）を拡張することが可能となる。なお、電流指令値演算部８０は、モータ角速度ωが基底速度未満の場合には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を「０」に設定する。電流指令値演算部８０は、このようにして演算されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を制御信号生成部８１に出力する。

電流検出部８３は所定のサンプリング周期で各電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗを取得する。電流検出部８３は、出力信号Ｓｕ〜Ｓｗを取得する都度、それらをＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換後の各出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づいて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。そして、電流検出部８３は、検出した各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを制御信号生成部８１に出力する。

制御信号生成部８１には、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊及び各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに加え、モータ回転角θｅの検出値が取り込まれる。制御信号生成部８１は、これらの値に基づいてｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を行うことにより制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成する。

詳しくは、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ及びモータ回転角θｅは３相／２相変換部８４に取り込まれる。３相／２相変換部８４は、モータ回転角θｅを用いて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ／ｑ座標上に写像することによりｄ／ｑ座標系におけるモータ５１の実際の電流値であるｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを演算する。詳しくは、３相／２相変換部８４は以下の式（１）及び式（２）に基づいてｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを演算する。

３相／２相変換部８４は、演算したｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを減算器８５ａ，８５ｂにそれぞれ出力する。

減算器８５ａ，８５ｂには、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに加え、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊がそれぞれ取り込まれる。一方の減算器８５ａは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊からｄ軸電流値Ｉｄを減算することにより、それらの偏差ΔＩｄ（＝Ｉｄ＊−Ｉｄ）を演算し、演算したｄ軸電流偏差ΔＩｄをＦ／Ｂ（フィードバック）制御部８６に出力する。また、他方の減算器８５ｂは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊からｑ軸電流値Ｉｑを減算することにより、それらの偏差ΔＩｑ（＝Ｉｑ＊−Ｉｑ）を演算し、演算したｑ軸電流偏差ΔＩｑをＦ／Ｂ制御部８６に出力する。

Ｆ／Ｂ制御部８６は、ｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従させるべく、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づく電流フィードバック制御を行うことにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を演算する。また、Ｆ／Ｂ制御部８６は、ｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべく、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づく電流フィードバック制御を行うことにより、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊も演算する。Ｆ／Ｂ制御部８６は、演算したｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を２相／３相変換部８７に出力する。

２相／３相変換部８７には、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に加え、モータ回転角θｅが取り込まれる。２相／３相変換部８７は、モータ回転角θｅを用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を三相交流座標系に写像することにより、三相交流座標系における各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を演算する。２相／３相変換部８７は、演算した各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ変換部８８に出力する。

ＰＷＭ変換部８８は、各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ変換することにより、駆動回路６０をＰＷＭ駆動させるための制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成する。マイコン６１は、この制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を駆動回路６０に出力することにより駆動回路６０をＰＷＭ駆動させ、モータ５１の駆動を制御する。こうしたモータ５１の駆動制御により、モータトルクがステアリングシャフト４０に付与されるアシスト制御が実行される。

次に、電流検出部８３による各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの演算方法について詳述する。
本実施形態の電流検出部８３では、電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づき検出する相電流値の数を三相から二相に減らし、検出しない一相の相電流値については、実際に検出した２相の相電流値からキルヒホッフの法則に基づいて推定する。すなわち、電流検出部８３は、電流センサ７６，７７の出力信号Ｓｕ，Ｓｖに基づきＵ相電流値Ｉｕ及びＶ相電流値Ｉｖを検出した場合には、以下の式（３）を用いて残りのＷ相電流値Ｉｗを演算する。

また、電流検出部８３は、電流センサ７７，７８の出力信号Ｓｖ，Ｓｗに基づきＶ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗを検出した場合には、以下の式（４）を用いて残りのＵ相電流値Ｉｕを演算する。

さらに、電流検出部８３は、電流センサ７８，７６の出力信号Ｓｗ，Ｓｕに基づきＷ相電流値Ｉｗ及びＵ相電流値Ｉｕを検出した場合には、以下の式（５）を用いて残りのＶ相電流値Ｉｖを演算する。

一方、電流検出部８３により検出される各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗには、例えば電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜ＳｗをＡ／Ｄ変換する際の量子化誤差等により、ばらつき（誤差）が存在する。したがって、二相の相電流値の検出値から残りの一相の相電流値を推定した場合、推定される一相の相電流値には他の二相の相電流値の検出誤差が重畳するため、推定される一相の相電流値の検出精度が他の二相より悪化する。結果的に、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて３相／２相変換部８４により演算されるｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑの演算精度が悪化してしまう。これは電流フィードバック制御の精度を悪化させ、モータ５１にトルクリップルを生じさせる要因となる。そこで、本実施形態では、このようなトルクリップルを抑制すべく、電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づき相電流値を検出する二相と、他の二相の検出値から相電流値を推定する一相とをモータ回転角θｅに応じて切り替えている。次に、その原理を説明する。

モータ５１の駆動制御をｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに基づくベクトル制御にて行う場合、ｑ軸電流値Ｉｑによりモータトルクが定まる。よって、ｑ軸電流値の演算精度を向上させれば、モータ５１のトルクリップルを抑制することが可能である。ここで、ｑ軸電流値Ｉｑの演算式、すなわち上記の式（２）に着目すると、ｑ軸電流値Ｉｑに対する各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの影響度は、それぞれの係数「−ｓｉｎθｅ」、「−ｓｉｎ（θｅ−２π／３）」、「−ｓｉｎ（θｅ−４π／３）」の絶対値の大小関係により定まることが分かる。図４は、係数「−ｓｉｎθｅ」、「−ｓｉｎ（θｅ−２π／３）」、「−ｓｉｎ（θｅ−４π／３）」のそれぞれの絶対値とモータ回転角θｅとの関係を示したものである。

図４に示すように、例えばモータ回転角θｅが「４５°」の場合には、「｜−ｓｉｎ（θｅ−２π／３）｜＞｜−ｓｉｎθｅ｜＞｜−ｓｉｎ（θｅ−４π／３）｜」の関係が成立する。すなわち、ｑ軸電流値Ｉｑの演算においては、Ｖ相電流値Ｉｖ、Ｕ相電流値Ｉｕ、Ｗ相電流値Ｉｗの順で影響度が小さくなる。したがって、モータ回転角θｅが「４５°」の場合には、電流センサ７６，７７の出力信号Ｓｕ，Ｓｖに基づきＵ相電流値Ｉｕ及びＶ相電流値Ｉｖを検出し、残りのＷ相電流値Ｉｗを推定すれば、ｑ軸電流値Ｉｑの演算における推定値の誤差の影響を低く抑えることができる。その結果、ｑ軸電流値Ｉｑの演算精度を向上させることができる。

このように、係数「−ｓｉｎθｅ」、「−ｓｉｎ（θｅ−２π／３）」、「−ｓｉｎ（θｅ−４π／３）」のうち、絶対値の大きい２つの係数に対応する二相の相電流値を電流センサの出力信号に基づき検出し、残りの一相の相電流値を推定すれば、ｑ軸電流値Ｉｑの演算精度を確保することができる。すなわち、モータ回転角θｅに応じて以下の（ａ１）〜（ａ３）に示すように各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを演算すればよい。

（ａ１）モータ回転角θｅが「０°≦θｅ＜３０°」、「１５０°≦θｅ＜２１０°」、及び「３３０°≦θｅ＜３６０°」のいずれかの範囲である場合。この場合、電流センサ７７，７８の出力信号Ｓｖ，Ｓｗに基づきＶ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗを検出し、残りのＵ相電流値Ｉｕを推定する。

（ａ２）モータ回転角θｅが「３０°≦θｅ＜９０°」、及び「２１０°≦θｅ＜２７０°」のいずれかの範囲である場合。この場合、電流センサ７６，７７の出力信号Ｓｕ，Ｓｖに基づきＵ相電流値Ｉｕ及びＶ相電流値Ｉｖを検出し、残りのＷ相電流値Ｉｗを推定する。

（ａ３）モータ回転角θｅが「９０°≦θｅ＜１５０°」、及び「２７０°≦θｅ＜３３０°」のいずれかの範囲である場合。この場合、電流センサ７８，７６の出力信号Ｓｗ，Ｓｕに基づきＷ相電流値Ｉｗ及びＵ相電流値Ｉｕを検出し、残りのＶ相電流値Ｉｖを推定する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、これら（ａ１）〜（ａ３）の内容をグラフ化したマップである。電流検出部８３は、図５に示すマップに基づいて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。なお、図５に示すマップは、モータ制御装置６のメモリ６２に予め記憶されている。

次に、図６を参照して、電流検出部８３による各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの検出手順について具体的に説明する。なお、電流検出部８３は、図６に示す処理を所定のサンプリング周期で繰り返し実行する。

図６に示すように、電流検出部８３は、まず、モータ回転角θｅの検出値から図５に示したマップに基づいて、電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づき検出すべき二相の相電流値と、推定すべき一相の相電流値とを決定する（Ｓ１）。電流検出部８３は、相電流値を検出すべき二相については、それらに対応する電流センサの出力信号に基づき相電流値を検出する（Ｓ２）。また、電流検出部８３は、二相の相電流値の検出値から上記の式（３）〜（５）のいずれかを用いて残りの一相の相電流値を演算する（Ｓ３）。そして、電流検出部８３は、二相の相電流値の検出値、及び推定した一相の相電流値を制御信号生成部８１に出力する（Ｓ４）。

このような構成によれば、以下の（１）〜（３）に示すような作用及び効果を得ることができる。
（１）ｑ軸電流値Ｉｑに対して相対的に影響度の大きい二相の相電流値が電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づき検出され、残りの一相の相電流値が推定されるため、推定される一相の相電流値はｑ軸電流値の演算値に対して相対的に影響度の小さいものとなる。これにより、推定される一相の相電流値に検出誤差が重畳して推定精度が悪化したとしても、それがｑ軸電流値Ｉｑの演算値に及ぼす影響を小さくすることができる。結果的に、ｑ軸電流値Ｉｑの誤差を小さくすることができるため、モータ５１のトルクリップルを抑制することができる。

（２）近年、電動パワーステアリング装置では、異音の抑制や操舵感の向上のために、電流フィードバック制御の制御周期をより短くすることが求められている。これを実現するためには、電流検出部８３にて行われる各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの演算時間をより短くする必要がある。この点、本実施形態の電流検出部８３では、電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づき検出される相電流値の数を三相から二相に減らすことができるため、一相分のＡ／Ｄ変換時間を削減することができる。したがって、電流検出部８３における各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの演算時間を短くすることができる。

（３）図５に示すようなマップを用意すれば、電流検出部８３はモータ５１のｑ軸電流値Ｉｑに対して相対的に影響度の大きい二相の相電流値を容易に求めることができる。そのため、マイコン６１の演算負担を軽減することができる。

＜第２実施形態＞
次に、電動パワーステアリング装置の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態では、マイコン６１が弱め界磁制御を実行しない点で第１実施形態と異なる。すなわち、本実施形態の電流指令値演算部８０は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を「０」に固定する。したがって、本実施形態では、ｄ軸電流値Ｉｄが「０」に追従することになる。このとき、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの理論値はモータ回転角θｅに基づいて以下の式（６）〜（８）により求めることができる。なお、「Ａ」は振幅を示す。

図７は、式（６）〜（８）に基づき演算される各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの理論値の絶対値とモータ回転角θｅとの関係を示したものである。この図７と図４とを比較して明らかなように、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの理論値の絶対値と、係数「−ｓｉｎθｅ」、「−ｓｉｎ（θｅ−２π／３）」、「−ｓｉｎ（θｅ−４π／３）」の絶対値との間には相関関係がある。したがって、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの理論値のうち絶対値の大きい相電流値を選択することにより、ｑ軸電流値Ｉｑの演算値に対して影響度の大きい相電流値を選択することができる。

これを利用し、本実施形態では、図７に示したグラフに基づき、モータ回転角θｅに応じて、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの理論値のうち絶対値の大きい二相の相電流値を電流センサの出力信号に基づき検出すべき相電流値として定めるとともに、残りの一相の相電流値を推定すべき相電流値として定めたマップを予め作成する。これにより、図５に示したマップと同様のマップを作成することができる。また、電流検出部８３は、第１実施形態と同様に、図６に示した処理を実行する。これにより、第１実施形態の（１）〜（３）と同様の作用及び効果を得ることができる。

＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第１実施形態でも、第２実施形態と同様に、マイコン６１が弱め界磁制御を実行しなくてもよい。すなわち、第１実施形態でも、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を「０」に固定してもよい。

・第１実施形態の電流検出部８３では、図５に示すマップを用いて電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づき検出すべき二相の相電流値と、推定すべき一相の相電流値とを判定することとした。これに代えて、電流検出部８３は、モータ回転角θｅの検出値に基づいて係数「−ｓｉｎθｅ」、「−ｓｉｎ（θｅ−２π／３）」、「−ｓｉｎ（θｅ−４π／３）」を逐次演算した上で、それらの絶対値のうち値の大きい２つの係数に対応する二相の相電流値を電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づき検出するとともに、残りの一相の相電流値を推定してもよい。同様に、第２実施形態の電流検出部８３でも、式（６）〜（８）に基づいて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの理論値を逐次算出した上で、それらの絶対値のうち値の大きい２つの係数に対応する二相の相電流値を電流センサ７６〜７８の出力信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づき検出し、残りの一相を推定してもよい。これらの方法でも、第１実施形態及び第２実施形態に準じた作用及び効果を得ることが可能である。

・各実施形態では、電流センサ７６〜７８として、シャント抵抗からなる電流センサを例示したが、電流センサ７６〜７８は、例えばホールセンサからなる電流センサ等を用いてもよい。

・モータ回転角θｅは、回転角センサ９による検出値だけでなく、モータ５１の回転に伴う誘起電圧に基づく推定値等を用いてもよい。
・各実施形態のモータ制御装置６は、例えばラックシャフト４２にモータのアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置にも適用可能である。また、各実施形態のモータ制御装置６は、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置に限らず、適宜のモータ制御装置に適用可能である。

６…モータ制御装置、９…回転角センサ、５１…モータ、６１…マイコン（制御部）、７６〜７８…電流センサ。

Claims (4)

1. 三相ブラシレスモータの各相電流値に応じた出力信号をそれぞれ出力する電流センサと、
   前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記モータの回転角に基づき前記モータのｑ軸電流値に対して相対的に影響度の大きい二相を選択し、選択した二相の相電流値を前記電流センサのそれぞれ対応する出力信号に基づき検出するとともに、同二相の相電流値の検出値に基づいて残りの一相の相電流値を推定し、
   前記二相の相電流値の検出値、及び前記一相の相電流値の推定値を前記モータの回転角を用いてｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換し、同ｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記モータの回転角に応じて、前記各相電流値のうち前記ｑ軸電流値に対して相対的に影響度の大きい二相の相電流値を前記電流センサの出力信号に基づき検出すべき相電流値として定めるとともに、残りの一相の相電流値を推定すべき相電流値として定めたマップを有し、
   前記制御部は、前記モータの回転角から前記マップに基づいて、前記電流センサの出力信号に基づき検出すべき二相の相電流値と、推定すべき一相の相電流値とを決定することを特徴とするモータ制御装置。
3. 三相ブラシレスモータの各相電流値に応じた出力信号をそれぞれ出力する電流センサと、
   前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記モータの回転角に基づき各相電流値の理論値のうち絶対値の大きい二相を選択し、選択した二相の相電流値を前記電流センサのそれぞれ対応する出力信号に基づき検出するとともに、同二相の相電流値の検出値に基づいて残りの一相の相電流値を推定し、
   前記二相の相電流値の検出値、及び前記一相の相電流値の推定値を前記モータの回転角を用いてｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換し、同ｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項３に記載のモータ制御装置において、
   前記モータの回転角に応じて、前記各相電流値の理論値のうち絶対値の大きい二相の相電流値を前記電流センサの出力信号に基づき検出すべき相電流値として定めるとともに、残りの一相の相電流値を推定すべき相電流値として定めたマップを有し、
   前記制御部は、前記モータの回転角から前記マップに基づいて、前記電流センサの出力信号に基づき検出すべき二相の相電流値と、推定すべき一相の相電流値とを決定することを特徴とするモータ制御装置。