JP2020036498A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ位置の推定に要する時間を短縮化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１０は、推定ｄ軸上に電圧ベクトルが発生するようにブラシレスモータ１００のコイル１０１〜１０３に給電するときにおける推定ｑ軸の方向の電流成分である推定ｑ軸電流成分を検出する第１検出部１６２と、第１検出部１６２が推定ｑ軸電流成分を検出したときの推定ｄ軸の方向を基準方向とした場合、基準方向から推定ｄ軸が変化されたときの推定ｑ軸電流成分を検出し、且つ、基準方向から推定ｄ軸が変化されたことに対する推定ｑ軸電流成分の変化を検出する第２検出部１６３と、第１検出部１６２によって検出された推定ｑ軸電流成分と、第２検出部によって検出された推定ｑ軸電流成分の変化と、を基に、実ｄ軸と推定ｄ軸との位相差に関連する位相差情報を導出する導出部１６４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、突極性を有するブラシレスモータを制御するモータ制御装置に関する。

ブラシレスモータの制御として、ｄ軸の方向の電流成分とｑ軸の方向の電流成分を制御することによってブラシレスモータを駆動させるベクトル制御が知られている。ｄ軸は、ベクトル制御の回転座標上においてブラシレスモータのロータの永久磁石の磁束方向に延びる制御軸である。ｑ軸は、回転座標上においてｄ軸に直交する制御軸である。

特許文献１には、このようなブラシレスモータの制御装置の一例が記載されている。この制御装置では、ロータ位置が検出され、検出されたロータ位置に基づいてｄ軸とｑ軸とが推定される。検出されたロータ位置が実際のロータ位置からずれている場合、制御上のｄ軸である推定ｄ軸が実際のｄ軸からずれているとともに、制御上のｑ軸である推定ｑ軸が実際のｑ軸からずれている。

そこで、当該制御装置では、ブラシレスモータの停止中にロータ位置を推定する。すなわち、制御装置は、推定ｄ軸の方向に高周波信号を入力させつつ、規定の制御サイクル毎に回転座標上で制御軸、すなわち推定ｄ軸及び推定ｑ軸を所定角ずつ偏角させ、このときに推定ｑ軸の方向に流れる電流成分である推定ｑ軸電流を検出する。そして、制御軸の回転回数が規定回数に達すると、制御装置は、推定ｑ軸電流が最も「０」に近い値になったときの推定ｄ軸の方向を選択し、この選択した推定ｄ軸の方向に対応するロータ位置を実際のロータ位置とする。

特開２０１４−５０１２１号公報

上記のような制御装置では、最初に設定した推定ｄ軸を所定角ずつ偏角させながら、実際のｄ軸との位相差の最も小さい推定ｄ軸の方向を導出し、導出した推定ｄ軸の方向を基にロータ位置を推定している。近年では、ロータ位置の推定に要する時間の短縮化が求められている。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するモータ制御装置は、ブラシレスモータをベクトル制御するモータ制御装置であって、前記ベクトル制御の回転座標のｄ軸として推定されている推定ｄ軸の方向を、前記回転座標の実際のｄ軸である実ｄ軸の方向に近づけるモータ制御装置において、前記回転座標上でｑ軸と推定されている制御軸を推定ｑ軸とした場合、前記推定ｄ軸上に電圧ベクトルが発生するように前記ブラシレスモータのコイルに給電するときにおける前記推定ｑ軸の方向の電流成分である推定ｑ軸電流成分を検出する第１検出部と、前記第１検出部が前記推定ｑ軸電流成分を検出したときの前記推定ｄ軸の方向を基準方向とした場合、前記基準方向から前記推定ｄ軸が変化されたときの前記推定ｑ軸電流成分を検出し、且つ、前記基準方向から前記推定ｄ軸が変化されたことに対する前記推定ｑ軸電流成分の変化を検出する第２検出部と、前記第１検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分と、前記第２検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分の変化と、を基に、前記実ｄ軸と前記推定ｄ軸との位相差に関連する位相差情報を導出する導出部と、を備える。

推定ｄ軸が実ｄ軸に対して偏角している場合には、推定ｄ軸上に電圧ベクトルが発生するようにコイルに給電すると、回転座標上では、推定ｄ軸、すなわち電圧ベクトルに対して偏角する方向に電流ベクトルが発生する。一方、推定ｄ軸が実ｄ軸と一致する場合には、推定ｄ軸上に電圧ベクトルが発生するようにコイルに給電すると、推定ｄ軸上に電流ベクトルが発生する。つまり、推定ｄ軸が実ｄ軸に対して偏角する場合、推定ｑ軸の方向に電流が流れることとなる。推定ｑ軸の方向の電流成分である推定ｑ軸電流成分の大きさ及び向きは、推定ｄ軸と実ｄ軸と位相差に応じて変化する。

推定ｄ軸と実ｄ軸との位相差が異なる場合であっても、推定ｑ軸電流成分の大きさが等しくなる場合がある。そのため、推定ｑ軸電流成分のみに基づいて得られる位相差に関連する位相差情報の精度は高いとは言い難い。

この点、上記構成によれば、推定ｑ軸電流成分に加え、推定ｄ軸を基準方向から変化させたことによって検出された推定ｄ軸電流成分の変化を基に、位相差情報が導出される。これにより、推定ｑ軸電流成分のみから位相差情報を導出する場合と比較し、高精度の位相差情報を導出することができる。そして、この位相差情報を利用してロータ位置を推定させることにより、ロータ位置の推定に要する時間の短縮化を図ることが可能となる。

上記構成のモータ制御装置において、前記第２検出部は、前記推定ｄ軸が前記基準方向から変化された量に対する前記推定ｑ軸電流成分の変化量である変化勾配を、前記推定ｑ軸電流成分の変化として検出し、前記導出部は、前記第１検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分と、前記第２検出部によって検出された前記変化勾配とに基づいて、前記位相差情報としての前記位相差を導出することが好ましい。

上記構成によれば、第１検出部によって推定ｑ軸電流成分が検出されたときの位相差を導出できる。
上記構成のモータ制御装置において、前記第２検出部は、前記推定ｄ軸が前記基準方向から変化された量に対する前記推定ｑ軸電流成分の変化の向きを検出し、前記導出部は、前記第１検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分の向きと、前記第２検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分の変化の向きと、を基に、前記位相差情報としての前記位相差の範囲を導出することが好ましい。

上記構成のモータ制御装置は、前記導出部によって導出された前記位相差情報に基づいて、前記推定ｄ軸の方向が前記実ｄ軸の方向に近づくように前記推定ｄ軸を更新する更新部を備えることが好ましい。

上記構成のモータ制御装置において、前記更新部は、前記導出部によって導出された前記位相差情報が示す前記位相差が大きいほど、前記推定ｄ軸を更新する際の更新量を大きくすることが好ましい。

上記構成によれば、位相差によらず推定ｄ軸の更新量が規定量で固定される場合と比較し、推定ｄ軸の方向を実ｄ軸の方向に早期に接近させることが可能となる。
上記構成のモータ制御装置は、前記導出部によって導出された前記位相差情報に基づいて、前記推定ｄ軸の方向が前記実ｄ軸の方向に近づくように前記推定ｄ軸を変化させる更新部を備え、前記更新部は、前記導出部によって導出された前記位相差の範囲に対応する更新量で前記推定ｄ軸を更新することが好ましい。

上記構成によれば、導出された位相差の範囲によらず推定ｄ軸の更新量が規定量で固定される場合と異なり、推定ｄ軸の方向を実ｄ軸の方向に早期に接近させることが可能となる。

上記構成のモータ制御装置において、前記更新部は、前記推定ｑ軸電流成分の大きさが所定の閾値未満になると、前記推定ｄ軸の更新を終了することが好ましい。

実施形態のモータ制御装置の概略構成と、モータ制御装置によって制御されるブラシレスモータとを示すブロック図。 実ｄ軸に対して推定ｄ軸が偏角している場合に回転座標上で発生する電圧ベクトルと電流ベクトルとを示すグラフ。 （ａ）は位相差と推定ｑ軸電流との関係を示すグラフ、（ｂ）は位相差の範囲に対応する更新量を示すテーブル。 モータ制御装置のロータ位置推定時の作用を説明するグラフ。

以下、モータ制御装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１には、本実施形態のモータ制御装置１０と、モータ制御装置１０によって制御されるブラシレスモータ１００とが図示されている。ブラシレスモータ１００は、車載のブレーキ装置におけるブレーキ液の吐出用の動力源として用いられる。ブラシレスモータ１００は、永久磁石埋込型同期モータである。ブラシレスモータ１００は、複数の相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）のコイル１０１，１０２，１０３と、突極性を有するロータ１０５とを備えている。ロータ１０５としては、例えば、Ｎ極とＳ極とが一極ずつ着磁されている２極ロータを挙げることができる。

モータ制御装置１０は、ベクトル制御によってブラシレスモータ１００を駆動させる。このようなモータ制御装置１０は、指令電流算出部１１、指令電圧算出部１２、２相／３相変換部１３、インバータ１４、３相／２相変換部１５及びロータ位置推定部１６を有している。

指令電流算出部１１は、ブラシレスモータ１００に対する要求トルクＴＲ＊に基づき、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を算出する。ｄ軸指令電流Ｉｄ＊は、ベクトル制御の回転座標におけるｄ軸の方向の電流成分の指令値である。ｑ軸指令電流Ｉｑ＊は、回転座標におけるｑ軸の方向の電流成分の指令値である。ｄ軸及びｑ軸は、回転座標上で互いに直交している。

指令電圧算出部１２は、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊と、ｄ軸電流Ｉｄとに基づいたフィードバック制御によって、ｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を算出する。ｄ軸電流Ｉｄとは、ブラシレスモータ１００の各コイル１０１，１０２，１０３への給電によって回転座標上で発生した電流ベクトルのうちのｄ軸の方向の電流成分を示す値である。また、指令電圧算出部１２は、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊と、ｑ軸電流Ｉｑとに基づいたフィードバック制御によって、ｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を算出する。ｑ軸電流Ｉｑとは、ブラシレスモータ１００の各コイル１０１，１０２，１０３への給電によって回転座標上で発生した電流ベクトルのうちのｑ軸の方向の電流成分を示す値である。

２相／３相変換部１３は、ロータ１０５の位置（すなわち、回転角）であるロータ回転角θを基に、指令電圧算出部１２によって算出されたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を、Ｕ相指令電圧ＶＵ＊と、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊と、Ｗ相指令電圧ＶＷ＊とに変換する。Ｕ相指令電圧ＶＵ＊は、Ｕ相のコイル１０１に印加する電圧の指令値である。Ｖ相指令電圧ＶＶ＊は、Ｖ相のコイル１０２に印加する電圧の指令値である。Ｗ相指令電圧ＶＷ＊は、Ｗ相のコイル１０３に印加する電圧の指令値である。

インバータ１４は、複数のスイッチング素子を有している。インバータ１４は、２相／３相変換部１３から入力されたＵ相指令電圧ＶＵ＊と、スイッチング素子のオン／オフ動作によってＵ相信号を生成する。また、インバータ１４は、入力されたＶ相指令電圧ＶＶ＊と、スイッチング素子のオン／オフ動作によってＶ相信号を生成する。また、インバータ１４は、入力されたＷ相指令電圧ＶＷ＊と、スイッチング素子のオン／オフ動作によってＷ相信号を生成する。すると、Ｕ相信号がブラシレスモータ１００のＵ相のコイル１０１に入力され、Ｖ相信号がＶ相のコイル１０２に入力され、Ｗ相信号がＷ相のコイル１０３に入力される。

３相／２相変換部１５には、ブラシレスモータ１００のＵ相のコイル１０１に流れた電流であるＵ相電流ＩＵが入力され、Ｖ相のコイル１０２に流れた電流であるＶ相電流ＩＶが入力され、Ｗ相のコイル１０３に流れた電流であるＷ相電流ＩＷが入力される。そして、３相／２相変換部１５は、ロータ回転角θを基に、Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶ及びＷ相電流ＩＷを、ｄ軸の方向の電流成分であるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸の方向の電流成分であるｄ軸電流Ｉｄに変換する。

ロータ位置推定部１６は、ブラシレスモータ１００の回転制御を開始する際に、回転座標上で仮決めした「推定ｄ軸」を実際のｄ軸である「実ｄ軸」に近づけるためのロータ位置推定処理を行う。ここでいう仮決めした「推定ｄ軸」とは、例えば、ブラシレスモータ１００の前回の駆動の停止時におけるロータ回転角θに対応する制御軸のことである。ロータ位置推定部１６は、機能部として、交流電圧発生部１６１と、第１検出部１６２と、第２検出部１６３と、導出部１６４と、更新部１６５と、を有する。

次に、図２及び図３を参照して、ロータ位置推定処理について説明する。
以降の説明では、実ｄ軸と直交する実際のｑ軸を「実ｑ軸」といい、推定ｄ軸と直交する軸を「推定ｑ軸」という。すなわち、推定ｑ軸は、回転座標上でｑ軸と推定されている制御軸のことである。また、実ｄ軸と推定ｄ軸との角度差を「位相差Δθ」とする。本実施形態では、位相差Δθは、推定ｄ軸が実ｄ軸に対して進角している場合に「正」となり、推定ｄ軸が実ｄ軸に対して遅角している場合に「負」となる。

ブラシレスモータ１００のロータ１０５は突極性を有しているため、ｄ軸の方向のインダクタンスが最小となり、ｑ軸の方向のインダクタンスが最大となる。このため、実ｄ軸と異なる方向に電圧ベクトルが発生するようにブラシレスモータ１００に給電すると、当該方向よりも実ｄ軸に偏角した方向に電流ベクトルが発生する。

詳しくは、図２に示すように、推定ｄ軸が実ｄ軸に対して偏角する場合、推定ｄ軸の方向に電圧ベクトルが発生するようにブラシレスモータ１００に給電が行われると、回転座標上では、推定ｄ軸に対して偏角して電流ベクトルが発生する。このため、推定ｄ軸が実ｄ軸に対して偏角している場合、推定ｑ軸の方向の電流成分である推定ｑ軸電流Ｉｑ’が生じる。推定ｑ軸電流Ｉｑ’とは、推定ｑ軸の方向に発生する電流ベクトルであるということもできる。すなわち、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の絶対値が、推定ｑ軸の方向の電流の大きさに相当する。また、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の正負が、推定ｑ軸の方向に流れる電流の向き、すなわち正向き又は負向きを表している。

一方、推定ｄ軸が実ｄ軸と一致する場合、推定ｄ軸の方向に電圧ベクトルが発生するようにブラシレスモータ１００に給電が行われると、回転座標上で発生する電流ベクトルが推定ｄ軸に対して偏角しない。よって、推定ｄ軸が実ｄ軸に対して傾いていない場合、推定ｑ軸電流Ｉｑ’が生じない。すなわち、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の大きさが「０」となる。

図３（ａ）では、推定ｄ軸上に電圧ベクトルを発生させつつ、推定ｄ軸と実ｄ軸との位相差Δθを連続的に変化させた場合における推定ｑ軸電流Ｉｑ’の推移が図示されている。図３に示すように、位相差Δθの変化に応じて、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の正負、すなわち推定ｑ軸の方向の電流の向きが変化したり、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の絶対値、すなわち推定ｑ軸の方向の電流の大きさが変化したりする。そこで、本実施形態では、推定ｑ軸電流Ｉｑ’を用い、位相差Δθが推定される。

図１に示すように、交流電圧発生部１６１は、高周波で電圧を振動させる外乱電圧信号Ｖｄｈ＊を生成して第１の加算器１７に出力する外乱出力処理を実行する。外乱出力処理が交流電圧発生部１６１によって実行されている場合、指令電圧算出部１２によって算出されたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊に外乱電圧信号Ｖｄｈ＊が加算され、加算後のｄ軸指令電圧Ｖｄ＊が２相／３相変換部１３に入力される。

第１検出部１６２は、推定ｄ軸上に電圧ベクトルが発生するようにブラシレスモータ１００に給電するときにおける推定ｑ軸電流Ｉｑ’を検出する。すなわち、第１検出部１６２は、外乱出力処理の実行を交流電圧発生部１６１に指示する。そして、外乱電圧信号Ｖｄｈ＊が加算されたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊が２相／３相変換部１３に入力されるようになると、推定ｄ軸上に電圧ベクトルが発生する。このように推定ｄ軸上に電圧ベクトルが発生すると、第１検出部１６２は、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の大きさ及び向き（正負）を検出する。以降の説明では、第１検出部１６２が推定ｑ軸電流Ｉｑ’を検出するときの推定ｄ軸の方向を「基準方向」ともいう。基準方向は、ロータ位置推定部１６によって仮決めされた推定ｄ軸の方向のことである。

なお、第１検出部１６２は、３相／２相変換部１５から入力された推定ｑ軸電流Ｉｑ’をバンドパスフィルタに通すことによって推定ｑ軸電流Ｉｑ’の高周波成分を取り出す。そして、第１検出部１６２は、取り出した推定ｑ軸電流Ｉｑ’の高周波成分を推定ｑ軸電流Ｉｑ’として検出する。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の向きと、推定ｄ軸と実ｄ軸との位相差Δθとには次のような関係がある。本実施形態では、位相差Δθが「−９０°」以上「−４５°」未満の範囲を第１範囲Ｒ１とし、位相差Δθが「−４５°」以上「０°」未満の範囲を第２範囲Ｒ２とする。また、位相差Δθが「０°」以上「４５°」未満の範囲を第３範囲Ｒ３とし、位相差Δθが「４５°」以上「９０°」未満の範囲を第４範囲Ｒ４とする。この場合、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の向きが「正」の場合、第１範囲Ｒ１又は第２範囲Ｒ２に位相差Δθが含まれる。一方、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の向きが「負」の場合、第３範囲Ｒ３又は第４範囲Ｒ４に位相差Δθが含まれる。

第２検出部１６３は、推定ｄ軸が基準方向から進角（変化）されたときの推定ｑ軸電流Ｉｑ’を検出し、推定ｄ軸が基準方向から進角された量（変化された量）に対する推定ｑ軸電流Ｉｑ’の変化の向き、すなわち、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の増減傾向を検出する。具体的には、第２検出部１６３は、第１検出部１６２によって推定ｑ軸電流Ｉｑ’の大きさ及び向き（正負）の検出後、基準方向から規定量だけ推定ｄ軸の方向を進角し、そのときの推定ｑ軸電流Ｉｑ’を検出する。この規定量は、各範囲Ｒ１〜Ｒ４の広さよりも十分に小さい。そのため、基準方向から規定量だけ推定ｄ軸の方向を進角させても、進角後の推定ｄ軸と実ｄ軸との位相差Δθが含まれる範囲は変わらない。

また、第２検出部１６３は、推定ｄ軸の方向をさらに規定量だけ進角し、そのときの推定ｑ軸電流Ｉｑ’を検出する。このように第２検出部１６３は、規定量ずつ推定ｄ軸の方向を進角しつつ推定ｑ軸電流Ｉｑ’を検出する。そして、第２検出部１６３は、検出した各推定ｑ軸電流Ｉｑ’の大きさを基に、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の増減傾向を検出する。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、推定ｄ軸の方向を基準方向から進角したときの推定ｑ軸電流Ｉｑ’の変化の向きと、推定ｄ軸と実ｄ軸との位相差Δθとには、次のような関係がある。すなわち、推定ｄ軸の方向を進角させたときに推定ｑ軸電流Ｉｑ’が増大傾向を示す場合、位相差Δθが第１範囲Ｒ１又は第４範囲Ｒ４に含まれる。一方、推定ｄ軸の方向を進角させたときに推定ｑ軸電流Ｉｑ’が減少傾向を示す場合、位相差Δθが第２範囲Ｒ２又は第３範囲Ｒ３に含まれる。

導出部１６４は、第１検出部１６２によって検出された推定ｑ軸電流Ｉｑ’の向きと、第２検出部１６３によって検出された推定ｑ軸電流Ｉｑ’の変化の向きと、を基に、推定ｄ軸と実ｄ軸との位相差Δθに関連する位相差情報を導出する。本実施形態では、推定ｄ軸の方向が基準方向である場合における推定ｄ軸と実ｄ軸との位相差Δθが上述した第１範囲Ｒ１、第２範囲Ｒ２、第３範囲Ｒ３及び第４範囲Ｒ４のうちのいずれの範囲に含まれるかという情報が位相差情報として導出される。

すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示すように、第１検出部１６２によって検出された推定ｑ軸電流Ｉｑ’の向きが正であり、推定ｄ軸の方向を基準方向から進角させた場合における推定ｑ軸電流Ｉｑ’の増減傾向が増大傾向である場合、導出部１６４は、推定ｄ軸の方向が基準方向である場合の位相差Δθが第１範囲Ｒ１に含まれていることを導出する。また、第１検出部１６２によって検出された推定ｑ軸電流Ｉｑ’の向きが正であっても、推定ｄ軸の方向を基準方向から進角させた場合における推定ｑ軸電流Ｉｑ’の増減傾向が減少傾向である場合、導出部１６４は、推定ｄ軸の方向が基準方向である場合の位相差Δθが第２範囲Ｒ２に含まれていることを導出する。

一方、第１検出部１６２によって検出された推定ｑ軸電流Ｉｑ’の向きが負であり、推定ｄ軸の方向を基準方向から進角させた場合における推定ｑ軸電流Ｉｑ’の増減傾向が減少傾向である場合、導出部１６４は、推定ｄ軸の方向が基準方向である場合の位相差Δθが第３範囲Ｒ３に含まれていることを導出する。また、第１検出部１６２によって検出された推定ｑ軸電流Ｉｑ’の向きが負であっても、推定ｄ軸の方向を基準方向から進角させた場合における推定ｑ軸電流Ｉｑ’の増減傾向が増大傾向である場合、導出部１６４は、推定ｄ軸の方向が基準方向である場合の位相差Δθが第４範囲Ｒ４に含まれていることを導出する。

更新部１６５は、導出部１６４によって位相差情報が導出されると、導出された位相差情報に基づいて、推定ｄ軸の方向が実ｄ軸の方向に近づくように推定ｄ軸を更新する。このように推定ｄ軸を更新する場合、交流電圧発生部１６１による外乱出力処理の実行が継続されている。そのため、更新部１６５は、導出部１６４によって導出された位相差情報を基に推定ｄ軸の方向を更新する際の更新量を決めるとともに、検出される推定ｑ軸電流Ｉｑ’の向きを基に推定ｄ軸の更新方向（進角又は遅角）を決める。

すなわち、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが、第１範囲Ｒ１又は第４範囲Ｒ４に含まれる場合、当該位相差Δθが第２範囲Ｒ２や第３範囲Ｒ３に含まれる場合と比較して、実ｄ軸と推定ｄ軸とのずれが大きい。また、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第１範囲Ｒ１又は第２範囲Ｒ２内に含まれる場合、位相差Δθが負の値であり、推定ｄ軸が実ｄ軸よりも遅角側に位置している。一方、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第３範囲Ｒ３又は第４範囲Ｒ４内に含まれる場合、位相差Δθが正の値であり、推定ｄ軸が実ｄ軸よりも進角側に位置している。

そのため、図３に示すように、更新部１６５は、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第１範囲Ｒ１又は第２範囲Ｒ２内に含まれる場合、推定ｄ軸を進角側に更新する。しかも、更新部１６５は、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第１範囲Ｒ１内に含まれる場合の更新量を、位相差Δθが第２範囲Ｒ２内に含まれる場合の更新量よりも大きくする。推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第１範囲Ｒ１内に含まれる場合の更新量は、位相差Δθが第２範囲Ｒ２内の値となるような値に設定される。推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第１範囲Ｒ１内に含まれる場合の更新量は、位相差Δθが第２範囲Ｒ２外の値とならないような値に設定される。一例として、第１範囲Ｒ１に対応する更新量を「＋４５°」とし、第２範囲Ｒ２に対応する更新量を「＋１°」とする。

一方、更新部１６５は、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第３範囲Ｒ３又は第４範囲Ｒ４内に含まれる場合、推定ｄ軸を遅角側に更新する。しかも、更新部１６５は、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第４範囲Ｒ４内に含まれる場合の更新量を、位相差Δθが第３範囲Ｒ３内に含まれる場合の更新量よりも大きくする。推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第４範囲Ｒ４内に含まれる場合の更新量は、位相差Δθが第３範囲Ｒ３内の値となるような値に設定される。推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第３範囲Ｒ３内に含まれる場合の更新量は、位相差Δθが第３範囲Ｒ３外の値とならないような値に設定される。一例として第３範囲Ｒ３に対応する更新量を「−１°」とし、第４範囲Ｒ４に対応する更新量を「−４５°」とする。

第１検出部１６２によって検出された情報と、第２検出部１６３によって検出された位相差情報とに基づいた推定ｄ軸の更新が行われた後でも、更新部１６５は、推定ｄ軸の更新を行う。第１検出部１６２によって検出された情報と、第２検出部１６３によって検出された位相差情報とに基づいた推定ｄ軸の更新が行われると、位相差Δθは第２範囲Ｒ２又は第３範囲Ｒ３内の値になっている。そこで、更新部１６５は、検出される推定ｑ軸電流Ｉｑ’が正の値である場合、推定ｑ軸の方向の電流成分の向きが正向きであるため、所定の制御サイクル毎に第２範囲Ｒ２に対応する更新量で推定ｄ軸の向きを更新、すなわち推定ｄ軸の向きを進角させる。一方、更新部１６５は、検出される推定ｑ軸電流Ｉｑ’が負の値である場合、推定ｑ軸の方向の電流成分の向きが負向きであるため、所定の制御サイクル毎に第３範囲Ｒ３に対応する更新量で推定ｄ軸の向きを更新、すなわち推定ｄ軸の向きを遅角させる。

そして、更新部１６５は、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の絶対値が所定の閾値Ｉｑ’ＴＨ未満になると、推定ｑ軸の方向の電流成分の大きさが閾値Ｉｑ’ＴＨ未満になったと判断できるため、推定ｄ軸の更新を終了する。所定の閾値Ｉｑ’ＴＨは、モータ制御の精度との関係で適宜に決定すればよい。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
図４に示すように、推定ｄ軸と実ｄ軸との位相差Δθが第１の位相差Δθ１である場合の推定ｑ軸電流Ｉｑ’の大きさ及び正負の向きは、位相差Δθが第２の位相差Δθ２である場合の推定ｑ軸電流Ｉｑ’の大きさ及び正負の向きと同じである。このため、推定ｑ軸電流Ｉｑ’だけに基づいて、第１の位相差Δθ１と第２の位相差Δθ２を区別して位相差Δθを特定することはできない。

予め設定された所定量ずつ推定ｄ軸を更新することにより、推定ｄ軸の方向を実ｄ軸の方向に近づける処理を実行するモータ制御装置のことを比較例のモータ制御装置という。この比較例の場合、位相差Δθを「０°」近傍の値又は「１８０°」近傍の値で収束させるためには、所定量を小さい値に設定する必要がある。そのため、当該処理の開始時点で位相差Δθが第１範囲Ｒ１又は第４範囲Ｒ４内に含まれている場合、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の絶対値を閾値Ｉｑ’ＴＨ未満とし、当該処理を終了させるまでに要する時間が長くなる。

これに対し、本実施形態のモータ制御装置１０では、推定ｄ軸を更新する処理の実行に先立って、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの推定ｑ軸電流Ｉｑ’と、推定ｄ軸の方向を基準方向から進角させた際における推定ｑ軸電流Ｉｑ’の変化の向きとが検出される。そして、このように検出された情報に基づいて、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが含まれる範囲が範囲Ｒ１〜Ｒ４の中から特定される。すると、特定された範囲に基づいた態様で推定ｄ軸が更新される。

例えば、図４に示すように推定ｄ軸の方向が基準方向である場合の位相差Δθが第１の位相差Δθ１である場合、推定ｑ軸電流Ｉｑ’が正の値であって、推定ｄ軸の方向を基準方向から進角させた場合に推定ｑ軸電流Ｉｑ’が増大傾向を示す。そのため、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが含まれる範囲が第１範囲Ｒ１であることが特定される。すると、第１範囲Ｒ１に応じた比較的大きな更新量Δｘ１で推定ｄ軸の方向が進角側に更新される。このような初回の更新が行われると、位相差Δθは第２範囲Ｒ２内の値となる。この状態では推定ｑ軸電流Ｉｑ’の絶対値が閾値Ｉｑ’未満になっていないため、推定ｄ軸の更新は継続される。この場合では、第２範囲Ｒ２用の更新量Δｘ２ずつ推定ｄ軸が更新（すなわち、進角）される。そして、このような更新によって推定ｑ軸電流Ｉｑ’の絶対値が閾値Ｉｑ’未満になると、推定ｄ軸の更新が完了される。

このように本実施形態では、推定ｄ軸の更新の開始時点の位相差情報に基づいた更新量で推定ｄ軸が更新される。そのため、比較例の場合と比較し、推定ｄ軸の更新を開始させてから完了させるまでに要する時間が長くなることを抑制できる。しかも、このように推定ｄ軸の更新の長期化を抑制しても、位相差Δθの絶対値が小さくなると、推定ｄ軸の更新量が小さくなる。そのため、当該更新によって、位相差Δθが「０°」近傍の値又は「１８０°」近傍の値で収束しにくくなることはない。

そして、推定ｄ軸を更新する処理が完了すると、ロータ１０５の磁極の向きを判別する処理が実行される。
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・第２検出部１６３は、推定ｄ軸が基準方向から進角された量に対する推定ｑ軸電流Ｉｑ’の変化量である電流変化勾配を検出してもよい。また、第２検出部１６３は、基準方向から推定ｄ軸の方向の遅角量に対する推定ｑ軸電流Ｉｑ’の変化量である電流変化勾配を検出してもよい。この場合、導出部１６４では、第１検出部１６２が検出した推定ｑ軸電流Ｉｑ’と、第２検出部１６３が検出した電流変化勾配と、に基づいて、位相差情報としての位相差Δθを導出することができる。

図３に示すように、推定ｑ軸電流Ｉｑ’及び推定ｑ軸電流Ｉｑ’の電流変化勾配が検出できれば、これらの値から推定ｄ軸と実ｄ軸との位相差Δθを導出することができる。したがって、この場合には、更新部１６５は、導出部１６４が導出した位相差Δθの分だけ推定ｄ軸を更新するようにしてもよい。そして、このように推定ｄ軸を一気に更新しても、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の絶対値が閾値Ｉｑ’未満にならない場合に限り、推定ｄ軸を少しずつ更新することが好ましい。このような制御構成を採用した場合、上記実施形態の場合よりも、推定ｄ軸の更新に要する時間を短縮することができる。つまり、位相差Δθをより早期に特定できる。

・導出部１６４は、上記実施形態において、位相差の範囲を４つの範囲に分割したが、位相差の範囲を３つ以下の範囲に分割してもよいし、位相差の範囲を５つ以上の範囲に分割してもよい。

・第２検出部１６３は、基準方向に対して推定ｄ軸の方向が遅角（変化）されたときの推定ｄ軸電流の増減傾向を検出してもよい。この場合、導出部１６４は、第１検出部１６２が検出した推定ｄ軸の方向が基準方向である場合の推定ｄ軸電流Ｉｑ’の向きと、第２検出部１６３が検出した推定ｄ軸電流Ｉｑ’の遅角時の増減傾向と、に基づいて、位相差情報を導出すればよい。

・更新部１６５は、推定ｄ軸を複数回更新する場合において、２回目以降の推定ｄ軸の更新時にも、１回目の推定ｄ軸の更新と同様に、１回目の更新後の推定ｄ軸における推定ｑ軸電流Ｉｑ’などに応じて、更新量を変化させてもよい。

・例えば、上記実施形態では、推定ｄ軸の方向が基準方向であるときの位相差Δθが第１範囲Ｒ１又は第４範囲Ｒ４であったために推定ｄ軸を大きく更新して位相差Δθを第２範囲Ｒ２又は第３範囲Ｒ３内に含まれるようにした以降では、推定ｄ軸の更新量は変わらないようにしている。しかし、位相差Δθが第２範囲Ｒ２又は第３範囲Ｒ３内に含まれるようにした以降でも、推定ｄ軸の更新量を適宜変更してもよい。例えば、検出される推定ｑ軸電流Ｉｑ’の絶対値が大きいほど、推定ｄ軸の更新量を大きくしてもよい。これにより、推定ｄ軸の方向を実ｄ軸の方向に早期に近づけることができる。

このような制御構成を採用した場合であっても、推定ｑ軸電流Ｉｑ’の絶対値が小さくなって閾値Ｉｑ’に近づくと、推定ｄ軸の更新量が小さくなる。そのため、位相差Δθが「０°」又は「１８０°」に収束しにくくなることを抑制できる。

・更新部１６５が推定ｄ軸の更新を終了するタイミングは、推定ｄ軸の更新回数が所定の上限回数に達したタイミングとしてもよい。
・ブラシレスモータ１００に適用されるロータ１０５は、２極以外のロータであってもよい。

・モータ制御装置１０が適用されるブラシレスモータ１００は、車載のブレーキ装置とは別のアクチュエータの動力源であってもよい。
・モータ制御装置１０は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア（特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路又はこれらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、すなわち記憶媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

１０…モータ制御装置、１１…指令電流算出部、１２…指令電圧算出部、１３…２相／３相変換部、１４…インバータ、１５…３相／２相変換部、１６…ロータ位置推定部、１６１…交流電圧発生部、１６２…第１検出部、１６３…第２検出部、１６４…導出部、１６５…更新部、１７…第１の加算器、１００…ブラシレスモータ、１０１，１０２，１０３…コイル、１０５…ロータ、Ｉｄ…ｄ軸電流、Ｉｄ＊…ｄ軸指令電流、Ｉｑ…ｑ軸電流、Ｉｑ＊…ｑ軸指令電流、Ｉｑ’…推定ｑ軸電流、Ｉｑ’ＴＨ…閾値、ＩＵ…Ｕ相電流、ＩＶ…Ｖ相電流、ＩＷ…Ｗ相電流、Ｒ１…第１範囲、Ｒ２…第２範囲、Ｒ３…第３範囲、Ｒ４…第４範囲、ＴＲ＊…要求トルク、Ｖｄ＊…ｄ軸指令電圧、Ｖｄｈ＊…外乱電圧信号、Ｖｑ＊…ｑ軸指令電圧、ＶＵ＊…Ｕ相指令電圧、ＶＶ＊…Ｖ相指令電圧、ＶＷ＊…Ｗ相指令電圧、θ…ロータ回転角、Δθ…位相差。

Claims (7)

1. ブラシレスモータをベクトル制御するモータ制御装置であって、前記ベクトル制御の回転座標のｄ軸として推定されている推定ｄ軸の方向を、前記回転座標の実際のｄ軸である実ｄ軸の方向に近づけるモータ制御装置において、
   前記回転座標上でｑ軸と推定されている制御軸を推定ｑ軸とした場合、前記推定ｄ軸上に電圧ベクトルが発生するように前記ブラシレスモータのコイルに給電するときにおける前記推定ｑ軸の方向の電流成分である推定ｑ軸電流成分を検出する第１検出部と、
   前記第１検出部が前記推定ｑ軸電流成分を検出したときの前記推定ｄ軸の方向を基準方向とした場合、前記基準方向から前記推定ｄ軸が変化されたときの前記推定ｑ軸電流成分を検出し、且つ、前記基準方向から前記推定ｄ軸が変化されたことに対する前記推定ｑ軸電流成分の変化を検出する第２検出部と、
   前記第１検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分と、前記第２検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分の変化と、を基に、前記実ｄ軸と前記推定ｄ軸との位相差に関連する位相差情報を導出する導出部と、を備える
   モータ制御装置。
2. 前記第２検出部は、前記推定ｄ軸が前記基準方向から変化された量に対する前記推定ｑ軸電流成分の変化量である変化勾配を、前記推定ｑ軸電流成分の変化として検出し、
   前記導出部は、前記第１検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分と、前記第２検出部によって検出された前記変化勾配とに基づいて、前記位相差情報としての前記位相差を導出する
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第２検出部は、前記推定ｄ軸が前記基準方向から変化された量に対する前記推定ｑ軸電流成分の変化の向きを検出し、
   前記導出部は、前記第１検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分の向きと、前記第２検出部によって検出された前記推定ｑ軸電流成分の変化の向きと、を基に、前記位相差情報としての前記位相差の範囲を導出する
   請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記導出部によって導出された前記位相差情報に基づいて、前記推定ｄ軸の方向が前記実ｄ軸の方向に近づくように前記推定ｄ軸を更新する更新部を備える
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記更新部は、前記導出部によって導出された前記位相差情報が示す前記位相差が大きいほど、前記推定ｄ軸を更新する際の更新量を大きくする
   請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記導出部によって導出された前記位相差情報に基づいて、前記推定ｄ軸の方向が前記実ｄ軸の方向に近づくように前記推定ｄ軸を変化させる更新部を備え、
   前記更新部は、前記導出部によって導出された前記位相差の範囲に対応する更新量で前記推定ｄ軸を更新する
   請求項３に記載のモータ制御装置。
7. 前記更新部は、前記推定ｑ軸電流成分の大きさが所定の閾値未満になると、前記推定ｄ軸の更新を終了する
   請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。