JP2021002929A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシレスモータの始動時における制御性の低下を抑制できるモータ制御装置を提供すること。【解決手段】モータ制御装置１０は、ブラシレスモータ１００の駆動停止時又は駆動停止中にロータ１０５の位置決め処理を実行する位置決め処理部１６１と、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるか否かを判定する外乱判定部１６２と、位置決め処理の実行後におけるブラシレスモータ１００の駆動停止中において、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定がなされた場合、ブラシレスモータ１００への通電を制御することにより、ロータ１０５の変位を規制する力である保持力を発生させるロータロック処理を実行するロック処理部１６４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスモータを制御するモータ制御装置に関する。

特許文献１には、ブラシレスモータを制御するモータ制御装置の一例が記載されている。このモータ制御装置では、ブラシレスモータの始動時の応答性を高めるために、当該ブラシレスモータの駆動停止時から次回の始動時までの間に、ロータの位置決め処理を実行するようにしている。

特開２０１２−１９６０６３号公報

ブラシレスモータに外部から荷重が加わると、ロータを変位させるようなトルクがブラシレスモータ内で発生し、ロータが変位してしまうことがある。そのため、位置決め処理の終了後にブラシレスモータに外部から荷重が加わったためにロータが変位した場合、モータ制御装置で把握しているロータ位置と、実際のロータ位置とが大きく乖離してしまう。ここでいう「モータ制御装置で把握しているロータ位置」とは、位置決め処理の終了時点におけるロータの推定位置のことである。その結果、ブラシレスモータの始動時における制御性の低下が懸念される。

上記課題を解決するためのモータ制御装置は、ロータと、複数相のコイルと、を有するブラシレスモータに適用される。
モータ制御装置の一態様は、前記ブラシレスモータの駆動停止時又は駆動停止中に前記ロータの位置決め処理を実行する位置決め処理部と、前記ブラシレスモータに外部から荷重が加わるか否かを判定する外乱判定部と、前記位置決め処理の実行後における前記ブラシレスモータの駆動停止中において、当該ブラシレスモータに外部から荷重が加わるとの判定がなされた場合、前記ブラシレスモータへの通電を制御することにより、前記ロータの変位を規制する力である保持力を発生させるロータロック処理を実行するロック処理部と、を備える。

上記構成によれば、位置決め処理の終了後にブラシレスモータに外部から荷重が加わったときにロータロック処理が実行される。そのため、ブラシレスモータに外部から荷重が加わった際にロータの変位を抑制できる。その結果、ブラシレスモータの駆動停止中において、モータ制御装置で把握しているロータ位置と、実際のロータ位置との乖離が大きくなることを抑制できる。したがって、ブラシレスモータの始動時における制御性の低下を抑制できるようになる。

モータ制御装置の一態様は、前記ブラシレスモータの駆動停止時又は駆動停止中に前記ロータの位置決め処理を実行する位置決め処理部と、前記ブラシレスモータに外部から荷重が加わるか否かを判定する外乱判定部と、を備える。そして、前記位置決め処理部は、前記位置決め処理の実行後における前記ブラシレスモータの駆動停止中において、前記外乱判定部によって当該ブラシレスモータに外部から荷重が加わるとの判定がなされた場合、当該ブラシレスモータに外部から荷重が加わる状態が解消された時点から次回の始動時までの間に前記位置決め処理を再度実行する。

上記構成によれば、位置決め処理の実行後におけるブラシレスモータの駆動停止中にブラシレスモータに外部から荷重が加わった場合、次回の始動時までに位置決め処理が再度実行される。そのため、外部からブラシレスモータに荷重が加わったためにロータ位置が変わってしまったとしても、その後に位置決め処理を実行することにより、モータ制御装置ではロータ位置を把握し直すことができる。その結果、ブラシレスモータの始動時において、モータ制御装置で把握しているロータ位置と、実際のロータ位置との乖離が大きくなることを抑制できる。したがって、ブラシレスモータの始動時における制御性の低下を抑制できるようになる。

実施形態のモータ制御装置の機能構成と、同モータ制御装置によって制御されるブラシレスモータの概略構成とを示す図。 同モータ制御装置の位置決め処理部によって実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。 ベクトル制御の回転座標における制御軸を連続的に変化させた際における推定ｑ軸高周波電流の推移を示すグラフ。 同モータ制御装置のロック処理部によって実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。 ロータロック処理が実行されているときのブラシレスモータの様子を示す模式図。 （ａ）〜（ｄ）は、駆動停止中のブラシレスモータに外部から荷重が加わる場合のタイミングチャート。

以下、モータ制御装置の一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
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。なお、以降の記載では、コイル１０１をＵ相のコイルとし、コイル１０２をＶ相のコイルとし、コイル１０３をＷ相のコイルとして説明する。

モータ制御装置１０には、車両に設けられている各種のセンサから検出信号が入力される。当該センサとしては、例えば、加速度センサ５１、ヨーレートセンサ５２、アクセル開度センサ５３、ブレーキセンサ５４及び操舵角センサ５５を挙げることができる。加速度センサ５１は、車両の前後加速度ＧＸ及び横加速度ＧＹを車両の加速度として検出し、検出結果に応じた信号を検出信号として出力する。ヨーレートセンサ５２は、車両のヨーレートＹＲを検出し、ヨーレートＹＲに応じた信号を検出信号として出力する。アクセル開度センサ５３は、運転者のアクセル操作量ＡＣに応じた信号を検出信号として出力する。ブレーキセンサ５４は、運転者のブレーキ操作量ＢＰに応じた信号を検出信号として出力する。操舵角センサ５５は、運転者の操舵量ＳＴＲに応じた信号を検出信号として出力する。

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。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、ロータ位置推定部１６、第１加算器１７及び第２加算器１８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＊を基に、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１０１〜１０３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推定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、各コイル１０１〜１０３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推定ｑ軸の方向の電流成分を示す値である。

推定ｄ軸とは、ベクトル制御の回転座標上の制御軸のうち、ｄ軸と推定されている軸のことである。推定ｑ軸とは、回転座標上の制御軸のうちのｑ軸と推定されている軸のことである。また、回転座標上での実際のｄ軸のことを「実ｄ軸」といい、回転座標上での実際のｑ軸のことを「実ｑ軸」という。

２相／３相変換部１３は、ロータ１０５の位置であるロータ回転角θを基に、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。

なお、第１加算器１７は、指令電圧算出部１２によって算出されたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊に対してロータ位置推定部１６から出力された電圧を加算し、加算後のｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を２相／３相変換部１３に出力する。第２加算器１８は、指令電圧算出部１２によって算出されたｑ軸指令電圧Ｖｑ＊に対してロータ位置推定部１６から出力された電圧を加算し、加算後のｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を２相／３相変換部１３に出力する。

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／オフ動作とによって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／オフ動作とによって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／オフ動作とによって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ｑ軸電流Ｉｑに変換する。

ロータ位置推定部１６は、ロータ回転角θを推定する。本実施形態では、ロータ回転角θは、Ｕ相のコイル１０１の位置を基準とする回転角である。ロータ位置推定部１６は、機能部として、位置決め処理部１６１、外乱判定部１６２、外乱トルク推定部１６３、ロック処理部１６４及び回転角導出部１６５を有している。

位置決め処理部１６１は、ブラシレスモータ１００の駆動停止時又は駆動停止中に、ロータ１０５の位置決め処理を実行する。ブラシレスモータ１００に対する要求トルクＴＲ＊として「０」が設定されている場合、位置決め処理部１６１は、ブラシレスモータ１００の駆動が停止していると判断する。位置決め処理とは、ブラシレスモータ１００の駆動停止中におけるロータ回転角θを把握するための処理である。位置決め処理の開始条件、及び、位置決め処理の具体的な内容については後述する。

外乱判定部１６２は、ブラシレスモータ１００の駆動停止中において位置決め処理部１６１によって位置決め処理が実行中ではないときに、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるか否かを判定する外乱判定処理を実行する。外乱判定処理の内容については後述する。

外乱トルク推定部１６３は、外乱判定部１６２によってブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定がなされているときに、外乱トルクＴＱＤを推定演算する。外乱トルクＴＱＤとは、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わることによって発生するトルクであって、ロータ１０５を変位させるトルク、すなわちロータ１０５を回転させるトルクのことである。外乱トルクＴＱＤの推定処理については後述する。

ロック処理部１６４は、ブラシレスモータ１００への通電を制御することにより、ロータ１０５の変位、すなわちロータ１０５の回転を規制する力である保持力を発生させるロータロック処理を実行する。つまり、保持力は、ロータ回転角θを保持するための力である。ロータロック処理の開始条件及び終了条件と、ロータロック処理の具体的な内容については後述する。

回転角導出部１６５は、ｑ軸電流Ｉｑの変化を基に、ブラシレスモータ１００の駆動中におけるロータ回転角θを導出する。
次に、外乱判定処理について説明する。

ブラシレスモータ１００は車両に搭載されているため、ブラシレスモータ１００には車両走行に伴う様々な外乱が加わる。例えば、運転者によるアクセル操作によって車両が加速したり、運転者によるブレーキ操作によって車両が減速したりする場合、車両の前後加速度ＧＸに応じた荷重が外乱としてブラシレスモータ１００に加わる。そして、車両の前後加速度ＧＸの絶対値がある値以上であるときには、ロータ１０５を回転させるのに十分な大きさの外乱トルクがブラシレスモータ１００内で発生し、ロータ回転角θが変わってしまうおそれがある。

また、例えば運転者のステアリング操作によって車両が旋回する場合、車両のヨーレートＹＲや横加速度ＧＹに応じた荷重が外乱としてブラシレスモータ１００に加わる。ヨーレートＹＲや横加速度ＧＹがある値以上であるときには、ロータ１０５を回転させるのに十分な大きさの外乱トルクがブラシレスモータ１００内で発生し、ロータ回転角θが変わってしまうおそれがある。

そこで、外乱判定部１６２は、外乱判定処理では、以下に示す３つの条件（条件１−１）、（条件１−２）及び（条件１−３）のうちの少なくとも１つが成立しているときに、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定をなす。一方、外乱判定部１６２は、外乱判定処理では、３つの条件（条件１−１）、（条件１−２）及び（条件１−３）が何れも成立していないときには、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定をなさない。すなわち、判定前後加速度ＧＸＴｈは、ロータ回転角θを変化させるような前後加速度ＧＸが車両に発生しているか否かの判断基準である。判定横加速度ＧＹＴｈは、ロータ回転角θを変化させるような横加速度ＧＹが車両に発生しているか否かの判断基準である。判定ヨーレートＹＲＴｈは、ロータ回転角θを変化させるようなヨーレートＹＲが車両に発生しているか否かの判断基準である。
（条件１−１）前後加速度ＧＸの絶対値が判定前後加速度ＧＸＴｈ以上であること。
（条件１−２）横加速度ＧＹの絶対値が判定横加速度ＧＹＴｈ以上であること。
（条件１−３）ヨーレートＹＲの絶対値が判定ヨーレートＹＲＴｈ以上であること。

次に、外乱トルクＴＱＤの推定処理について説明する。
外乱トルクは、ブラシレスモータ１００に外部から加わる荷重が大きいほど大きくなる。また、アクセル操作又はブレーキ操作が行われている場合は、前後加速度ＧＸの絶対値が大きいほど、ブラシレスモータ１００に外部から加わる荷重が大きいと推測される。ステアリング操作が行われている場合は、横加速度ＧＹの絶対値及びヨーレートＹＲの絶対値が大きいほど、ブラシレスモータ１００に外部から加わる荷重が大きいと推測される。

そこで、外乱トルク推定部１６３は、推定処理では、前後加速度ＧＸの絶対値が判定前後加速度ＧＸＴｈ以上であるためにブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定がなされているときには、前後加速度ＧＸの絶対値が大きいほど値が大きくなるように外乱トルクＴＱＤを導出する。また、外乱トルク推定部１６３は、推定処理では、横加速度ＧＹの絶対値が判定横加速度ＧＹＴｈ以上であるためにブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定がなされているときには、横加速度ＧＹの絶対値が大きいほど値が大きくなるように外乱トルクＴＱＤを導出する。また、外乱トルク推定部１６３は、推定処理では、ヨーレートＹＲの絶対値が判定ヨーレートＹＲＴｈ以上であるためにブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定がなされているときには、ヨーレートＹＲの絶対値が大きいほど値が大きくなるように外乱トルクＴＱＤを導出する。

次に、図２を参照し、位置決め処理部１６１によって実行される処理ルーチンについて説明する。図２に示す処理ルーチンは、ブラシレスモータ１００の駆動停止時から次回の始動時までの間では繰り返し実行される。

本処理ルーチンにおいて、はじめのステップＳ１１では、位置決め処理の実行条件が成立しているか否かの判定が行われる。本実施形態では、以下に示す２つの条件（条件２−１）及び（条件２−２）のうちの少なくとも１つが成立している場合、実行条件が成立しているとの判定がなされる。一方、２つの条件（条件２−１）及び（条件２−２）が何れも成立していない場合、実行条件が成立しているとの判定がなされない。
（条件２−１）ブラシレスモータ１００の駆動が停止した時点であること。
（条件２−２）ブラシレスモータ１００の今回の駆動停止中に第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上の外乱トルクＴＱＤがブラシレスモータ１００で発生したと推定されること。

第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２とは、ロック処理部１６４がロック処理を実行してもロータ１０５の回転を規制できないと判断するための判定値である。すなわち、外乱トルク推定部１６３によって導出された外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上であるときには、ロック処理の実行の有無に拘わらず、ブラシレスモータ１００の駆動停止中にロータ回転角θが変わる可能性がある。

ステップＳ１１において、実行条件が成立しているとの判定がなされていない場合（ＮＯ）、位置決め処理が実行されることなく、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、実行条件が成立しているとの判定がなされている場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１２に移行される。ステップＳ１２において、位置決め完了フラグＦＬＧにオフがセットされているか否かの判定が行われる。位置決め完了フラグＦＬＧは、位置決め処理部１６１による位置決め処理の実行によってロータ回転角θが把握できているときにはオンがセットされるフラグである。そのため、位置決め処理が実行されると、位置決め完了フラグＦＬＧにオンがセットされる。一方、ブラシレスモータ１００の駆動が停止してもまだ位置決め処理が実行されていない場合、及び、位置決め処理の実行後であってもブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わったためにロータ回転角θが変化した可能性があるときには、位置決め完了フラグＦＬＧにオフがセットされる。さらに、ブラシレスモータ１００が駆動すると位置決め完了フラグＦＬＧにオフがセットされる。

ステップＳ１２において、位置決め完了フラグＦＬＧにオンがセットされている場合（ＮＯ）、現時点での位置決め処理の実行が不要と判断できるため、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、位置決め完了フラグＦＬＧにオフがセットされている場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、位置決め処理が実行される。

本実施形態で実行される位置決め処理は、修正処理と、磁極判別処理とを含んでいる。はじめにステップＳ１３において、修正処理が実行される。修正処理とは、回転座標上で実ｄ軸の方向に推定ｄ軸の方向を接近させるための処理である。そして、修正処理が実行されると、処理が次のステップＳ１４に移行される。ステップＳ１４において、磁極判別処理が実行される。磁極判別処理とは、ロータ１０５のＮ極の向きを判別する処理である。磁極判別処理が実行されると、位置決め処理が終了される。なお、修正処理及び磁極判別処理の具体的な内容については後述する。そして、処理が次のステップＳ１５に移行される。

ステップＳ１５において、位置決め完了フラグＦＬＧにオンがセットされる。そして、本処理ルーチンが一旦終了される。
図３を参照し、上記ステップＳ１３の修正処理について説明する。

修正処理では、高周波で電圧を振動させる外乱電圧信号Ｖｄｈ＊が第１加算器１７に出力される。これにより、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。すると、推定ｄ軸上には、外乱電圧信号Ｖｄｈ＊に基づいた電圧ベクトルが発生する。その結果、回転座標には、推定ｄ軸の方向に対して偏角した電流ベクトルが発生する。この電流ベクトルのうちの推定ｑ軸の方向の電流成分のことを、「推定ｑ軸高周波電流Ｉｑｈ」という。

修正処理では、推定ｑ軸高周波電流Ｉｑｈが正の値である場合、推定ｄ軸の向きを進角させる方向である図３における第１方向Ｃ１に推定ｄ軸の向きが修正される。一方、修正処理では、推定ｑ軸高周波電流Ｉｑｈが負の値である場合、推定ｄ軸を遅角させる方向である図３における第２方向Ｃ２に推定ｄ軸の向きが修正される。そして、推定ｑ軸高周波電流Ｉｑｈの絶対値が所定の閾値以下になると、修正処理が終了される。修正処理が終了されると、第１加算器１７への外乱電圧信号Ｖｄｈ＊の入力が終了される。なお、修正処理の終了時点では、実ｄ軸の向きと推定ｄ軸の向きとの位相差Δθがほぼ「０°」又はほぼ「１８０°」となる。

次に、上記ステップＳ１４の磁極判別処理について説明する。磁極判別処理としては、例えば「特開２０１４−１１８２２号公報」に開示されている処理を挙げることができる。

磁極判別処理では、第１判別用電圧ＶｄＴｈ１が第１加算器１７に出力される。第１判別用電圧ＶｄＴｈ１は、正の電圧である。これにより、指令電圧算出部１２によって算出されたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊に第１判別用電圧ＶｄＴｈ１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。磁極判別処理では、このときのｄ軸電流Ｉｄが取得される。そして、磁極判別処理では、ｄ軸電流Ｉｄの絶対値が規定電流であるときにおける推定ｄ軸方向のインダクタンスが第１インダクタンスＩＮＤ１として算出される。

続いて、磁極判別処理では、第２判別用電圧ＶｄＴｈ２が第１加算器１７に出力される。第２判別用電圧ＶｄＴｈ２は、負の電圧であり、第１判別用電圧ＶｄＴｈ１と「−１」との積と等しい。すると、指令電圧算出部１２によって算出されたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊に第２判別用電圧ＶｄＴｈ２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。磁極判別処理では、このときのｄ軸電流Ｉｄが取得される。そして、磁極判別処理では、ｄ軸電流Ｉｄの絶対値が規定電流であるときにおける推定ｄ軸方向のインダクタンスが第２インダクタンスＩＮＤ２として算出される。

そして、磁極判別処理では、第１インダクタンスＩＮＤ１と、第２インダクタンスＩＮＤ２との比較結果を基に、ロータ１０５の磁極の向きが特定される。このように修正処理の実行後に磁極判別処理を実行することにより、ロータ回転角θが導出される。

次に、図４を参照し、ロック処理部１６４が実行する処理ルーチンについて説明する。本処理ルーチンは、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定がされている場合において位置決め処理が実行されていないときに繰り返し実行される。

本処理ルーチンにおいて、はじめのステップＳ２１では、位置決め完了フラグＦＬＧにオンがセットされているか否かの判定が行われる。位置決め完了フラグＦＬＧにオフがセットされている場合（Ｓ２１：ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、位置決め完了フラグＦＬＧにオンがセットされている場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２２に移行される。ステップＳ２２において、外乱トルク推定部１６３によって導出された外乱トルクＴＱＤが第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１以上であるか否かの判定が行われる。ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わったとしても、このときにブラシレスモータ１００で発生する外乱トルクが小さい場合にはロータ１０５が回転しない。そこで、ブラシレスモータ１００に外部から加わった荷重の大きさが、ロータロック処理を実行しなくてもロータ回転角θを保持できる程度の大きさであるか否かの判断基準として、第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１が設定されている。第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１は、ロータ１０５のイナーシャによって決まる値であり、上記の第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２よりも小さい。

ステップＳ２２において、外乱トルクＴＱＤが第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１未満である場合（ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。すなわち、ロータロック処理が実行されない。一方、外乱トルクＴＱＤが第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１以上である場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２３に移行される。ステップＳ２３において、外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２未満であるか否かの判定が行われる。外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上である場合、ロック処理を実行してもロータ回転角θが変わってしまう可能性がある。そこで、ステップＳ２３において、外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２未満である場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２４に移行される。一方、外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上である場合（Ｓ２３：ＮＯ）、処理が後述するステップＳ２８に移行される。すなわち、ロータロック処理が実行されない。よって、本実施形態では、第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２が、「第３判定外乱トルク」に相当する。

ステップＳ２４において、準備処理が実行される。準備処理では、ロータロック処理時にブラシレスモータ１００内で発生させる保持力の目標である目標保持力として、外乱トルク推定部１６３によって導出された外乱トルクＴＱＤの最新値が大きいほど大きい値が設定される。外乱トルクＴＱＤは、ブラシレスモータ１００に外部から加わる荷重の大きさと相関する。そのため、当該荷重が大きいほど大きい値が目標保持力として導出されるということができる。また、準備処理では、設定した目標保持力とロータ回転角θとを基に、保持用ｄ軸電圧ＶｄＡ及び保持用ｑ軸電圧ＶｑＡが導出される。準備処理が実行されると、処理が次のステップＳ２５に移行される。

ステップＳ２５において、ロータロック処理が実行される。すなわち、本実施形態では、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる場合において、外乱トルクＴＱＤが第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１以上であって且つ第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２未満であることが、ロータロック処理の開始条件である。ロータロック処理では、準備処理で導出した保持用ｄ軸電圧ＶｄＡが第１加算器１７に出力され、準備処理で導出した保持用ｑ軸電圧ＶｑＡが第２加算器１８に出力される。これにより、指令電圧算出部１２によって算出されたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊に保持用ｄ軸電圧ＶｄＡ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。また、指令電圧算出部１２によって算出されたｑ軸指令電圧Ｖｑ＊に保持用ｑ軸電圧ＶｑＡが加算され、加算後のｑ軸指令電圧Ｖｑ＊が２相／３相変換部１３に入力される。すると、ブラシレスモータ１００内では、上記目標保持力に応じた保持力が発生する。すなわち、ロータロック処理では、ブラシレスモータ１００に外部から加わる荷重が大きいほど保持力が大きくなる。

ここで、図５を参照し、ロータロック処理中におけるブラシレスモータ１００の動作について説明する。図５には、ロータ１０５の回転中心を中心とする周方向において、ロータ１０５のＳ極がＵ相のコイル１０１とＶ相のコイル１０２との間に位置する例が図示されている。この場合、ロータロック処理の実行によって、Ｕ相のコイル１０１とＶ相のコイル１０２との双方がＮ極となるように、ブラシレスモータ１００への通電が制御される。これにより、ロータ１０５の回転が規制される。すなわち、周方向においてロータ１０５のＳ極を挟むような位置に配置される２つのコイルの双方をＮ極とすることにより、ロータ回転角θの保持が図られる。

図４に戻り、ロータロック処理が実行されると、処理が次のステップＳ２６に移行される。ステップＳ２６において、ロータロック処理の実行中に外乱トルク推定部１６３によって導出された外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２未満であるか否かの判定が行われる。外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２未満である場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２７に移行される。ステップＳ２７において、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる状態が解消されたか否かの判定が行われる。外乱判定部１６２によってブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定がなされている状態から当該判定がなされていない状態になった場合、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる状態が解消されたとの判定がなされる。そして、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる状態が解消されたとの判定がなされていない場合（Ｓ２７：ＮＯ）、処理が前述したステップＳ２５に移行される。すなわち、ロータロック処理の実行が継続される。一方、ステップＳ２７において、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる状態が解消されたとの判定がなされている場合（ＹＥＳ）、本処理ルーチンが一旦終了される。すなわち、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる状態が解消されたとの判定がなされると、ロータロック処理の終了条件が成立したと判断され、ロータロック処理が終了される。

その一方で、ステップＳ２６において、ロータロック処理の実行中に導出された外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上である場合（ＮＯ）、ロータロック処理が終了され、処理が後述するステップＳ２８に移行される。すなわち、外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上になると、ロータロック処理の終了条件が成立したと判断され、ロータロック処理が終了される。

ステップＳ２８において、上記ステップＳ２７と同様に、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる状態が解消されたか否かの判定が行われる。ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる状態が解消されたとの判定がなされていない場合（Ｓ２８：ＮＯ）、ステップＳ２８の判定が繰り返される。一方、ステップＳ２８において、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる状態が解消されたとの判定がなされている場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２９に移行される。ステップＳ２９において、位置決め完了フラグＦＬＧにオフがセットされる。その後、本処理ルーチンが一旦終了される。

次に、図６を参照し、本実施形態の作用及び効果について説明する。
図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、ブラシレスモータ１００に対する要求トルクＴＲ＊の減少によってロータ１０５の回転速度であるモータ回転数ＶＭｔが低下する。すると、タイミングｔ１１で要求トルクＴＲ＊が「０」となるため、モータ回転数ＶＭｔもまた「０」となる。そのため、タイミングｔ１１でブラシレスモータ１００の駆動が停止したとの判定がなされ、位置合わせ処理が実行される。これにより、モータ制御装置１０のロータ位置推定部１６は、ブラシレスモータ１００の駆動停止中におけるロータ回転角θを把握することができる。

駆動停止中のタイミングｔ１２からタイミングｔ１３までの期間に、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる。図６に示す例では、当該期間中に外乱トルクＴＱＤが第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１以上にならない。すなわち、当該期間では、ロータロック処理を実行しなくてもロータ回転角θの保持が可能と判断できるため、ロータロック処理が実行されない。したがって、外乱トルクＴＱＤが第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１以上にならないようなときでもロータロック処理を実行する場合と比較し、ロータロック処理の実行機会の増大を抑制できる。その結果、ブラシレスモータ１００の消費電力の増大を抑制することができる。

その後においては、タイミングｔ１４からブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるようになる。この場合、タイミングｔ１５からタイミングｔ１６までの期間では、外乱トルクＴＱＤが第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１以上であって且つ第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２未満となる。そのため、当該期間ではロータロック処理が実行される。すると、ブラシレスモータ１００内では保持力が発生するため、ロータ１０５の回転が規制される。すなわち、ロータ回転角θを保持することができる。したがって、ロータ１０５を回転させうるような荷重がブラシレスモータ１００に対して外部から加わったとしても、ロータ回転角θの変化を抑制することができる。

外部から荷重がブラシレスモータ１００に加わる状態はタイミングｔ１７で解消される。この場合、ロータロック処理の実行によってロータ回転角θを保持できているため、タイミングｔ１７から位置決め処理は実行されない。

なお、本実施形態で実行されるロータロック処理では、外乱トルクＴＱＤが大きいほど大きな保持力が発生するようにブラシレスモータ１００の通電が制御される。そのため、第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上にならない範囲で外乱トルクＴＱＤが大きくなる場合であっても、ロータロック処理の実行によってロータ回転角θの変化を抑制できる。

図６に示す例では、タイミングｔ１８からブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるようになる。この場合、外乱トルクＴＱＤが徐々に大きくなり、タイミングｔ１９以降では外乱トルクＴＱＤが第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１以上になる。そのため、タイミングｔ１９からロータロック処理が開始される。

しかし、タイミングｔ１１０以降からは外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上になる。このように外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上になる場合、ロータロック処理を実行してもロータ１０５が回転してしまう可能性がある。そのため、ロータロック処理はタイミングｔ１１０で終了される。これにより、ロータロック処理を実行してもロータ回転角θを保持できないような状況下でもロータロック処理を実行する場合と比較し、ロータロック処理の実行機会を減少させたり、実行時間の長期化を抑制したりすることができる。その結果、ブラシレスモータ１００の消費電力の増大を抑制できる。

外部から荷重がブラシレスモータ１００に加わる状態はタイミングｔ１１１で解消される。ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わっていた期間中にロータ回転角θが変わった可能性がある。そこで、タイミングｔ１１１から位置合わせ処理が再度実行される。これにより、モータ制御装置１０のロータ位置推定部１６は、ブラシレスモータ１００の駆動停止中におけるロータ回転角θを把握し直すことができる。そして、その後のタイミングｔ１１２からブラシレスモータ１００が駆動するようになる。

本実施形態では、位置決め処理の実行後におけるブラシレスモータ１００の駆動停止中にブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わってロータ回転角θが変わったとしても、次回の始動時までに位置決め処理が再度実行される。すなわち、外部からブラシレスモータ１００に荷重が加わったためにロータ回転角θが変わってしまったとしても、その後に位置決め処理を実行することにより、モータ制御装置１０ではロータ回転角θを把握し直すことができる。その結果、ブラシレスモータ１００の始動時において、モータ制御装置１０で把握しているロータ回転角θと、実際のロータ回転角との乖離が大きくなることを抑制できる。このように当該乖離が小さい状態でブラシレスモータ１００を始動させることとなるため、ブラシレスモータ１００の始動時における制御性の低下を抑制できる。

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。
・ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わって外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上になる場合でも、ロータロック処理を実行してもよい。

・第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２よりも大きい外乱トルクを、第３判定外乱トルクとして設定してもよい。この場合、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わっているときには、外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上であっても外乱トルクＴＱＤが第３判定外乱トルク未満であるときには、ロータロック処理が実行される。しかし、外乱トルクＴＱＤが第３判定外乱トルク以上になると、ロータロック処理が終了されることになる。

・ロータロック処理の実行によってブラシレスモータ１００で発生させる保持力を、ロータロック処理の開始時点の外乱トルクＴＱＤの大きさによらず、予め設定された大きさで固定してもよい。

・ロータロック処理の実行中に外乱トルクＴＱＤが変わる場合には、外乱トルクＴＱＤの変化に応じてブラシレスモータ１００で発生させる保持力を変化させてもよい。この場合、１回のロータロック処理の実行中に保持力が変わることがある。

・ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる場合では、外乱トルクＴＱＤが第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１以上にならなくてもロータロック処理を実行してもよい。
・ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わって第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１以上となるような外乱トルクＴＱＤが発生する場合でも、ロータロック処理を実行しなくてもよい。この場合、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる期間中において外乱トルクＴＱＤが第２判定外乱トルクＴＱＤＴｈ２以上にならなくても、当該期間の終了時点から次回のブラシレスモータ１００の始動時までの間に、位置決め処理を実行することが好ましい。

・上記実施形態では、ブラシレスモータ１００の駆動の停止時に位置決め処理を実行しているが、駆動の停止時に位置決め処理を実行しなくてもよい。この場合、ブラシレスモータ１００の駆動停止中に位置決め処理を実行すればよい。例えば、ブラシレスモータ１００の駆動の停止時点から所定時間が経過してから位置決め処理を実行してもよい。

・上記実施形態では、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わる状態が解消された時点で位置決め処理を実行しているが、解消時点で位置決め処理を実行しなくてもよい。この場合、解消時点からブラシレスモータ１００の次回の始動時までの間に、位置決め処理を実行すればよい。例えば、解消時点から所定時間が経過してから位置決め処理を実行してもよい。

・位置決め処理として、ブラシレスモータ１００の駆動停止中におけるロータ回転角θを取得することができるのであれば、上記実施形態で説明した処理とは異なる処理を実行するようにしてもよい。例えば、「特開２０１２−１９６０６３号公報」に開示されているような処理を位置決め処理として実行してもよい。

・ブラシレスモータ１００の駆動が停止している期間中においては、外乱トルクＴＱＤを常時導出するようにしてもよい。そして、外乱判定部１６２は、導出された外乱トルクＴＱＤが閾値以上であるときにはブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定をなし、外乱トルクＴＱＤが閾値未満であるときにはブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定をなさないようにしてもよい。この場合、閾値は、第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１と等しくてもよいし、第１判定外乱トルクＴＱＤＴｈ１よりも小さくてもよい。

・前後加速度ＧＸの絶対値は、アクセル操作又はブレーキ操作が運転者によって行われたときに大きくなる。そこで、外乱判定処理では、アクセル開度センサ５３の検出信号に基づいたアクセル操作量ＡＣが判定アクセル操作量ＡＣＴｈ以上であるときに、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定をなすようにしてもよい。外乱判定処理では、ブレーキセンサ５４の検出信号に基づいたブレーキ操作量ＢＰが判定ブレーキ操作量ＢＰＴｈ以上であるときに、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定をなすようにしてもよい。

・ヨーレートＹＲの絶対値及び横加速度ＧＹの絶対値は、ステアリング操作が運転者によって行われたときに大きくなる。そこで、外乱判定処理では、操舵角センサ５５の検出信号に基づいた操舵量ＳＴＲの絶対値が判定操舵量ＳＴＲＴｈ以上であるときに、ブラシレスモータ１００に外部から荷重が加わるとの判定をなすようにしてもよい。

・モータ制御装置１０は、コンピュータプログラムに従って動作する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などの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。専用のハードウェアとしては、例えば、特定用途向け集積回路であるＡＳＩＣを挙げることができる。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリを含み、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又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。

・ブラシレスモータ１００に適用されるロータ１０５は、２極ロータに限定されず、２極以上の多極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。

１０…モータ制御装置、１６１…位置決め処理部、１６２…外乱判定部、１６４…ロック処理部、１００…ブラシレスモータ、１０１〜１０３…コイル、１０５…ロータ。

Claims (6)

1. ロータと、複数相のコイルと、を有するブラシレスモータに適用され、
   前記ブラシレスモータの駆動停止時又は駆動停止中に前記ロータの位置決め処理を実行する位置決め処理部と、
   前記ブラシレスモータに外部から荷重が加わるか否かを判定する外乱判定部と、
   前記位置決め処理の実行後における前記ブラシレスモータの駆動停止中において、当該ブラシレスモータに外部から荷重が加わるとの判定がなされた場合、前記ブラシレスモータへの通電を制御することにより、前記ロータの変位を規制する力である保持力を発生させるロータロック処理を実行するロック処理部と、を備える
   モータ制御装置。
2. 前記ブラシレスモータに外部から荷重が加わることによって発生するトルクであって、前記ロータを変位させるトルクのことを、外乱トルクとした場合、
   前記ロック処理部は、前記ブラシレスモータに外部から荷重が加わるとの判定がなされた場合、前記外乱トルクが第１判定外乱トルク以上であると推定されるときに前記ロータロック処理を開始する
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記位置決め処理部は、前記ブラシレスモータに外部から荷重が加わるとの判定がなされた場合であっても前記外乱トルクが前記第１判定外乱トルクよりも大きい第２判定外乱トルク以上であると推定されるときには、前記ブラシレスモータに外部から荷重が加わる状態が解消された時点から次回の始動時までの間に前記位置決め処理を再度実行する
   請求項２に記載のモータ制御装置。
4. ロータと、複数相のコイルと、を有するブラシレスモータに適用され、
   前記ブラシレスモータの駆動停止時又は駆動停止中に前記ロータの位置決め処理を実行する位置決め処理部と、
   前記ブラシレスモータに外部から荷重が加わるか否かを判定する外乱判定部と、を備え、
   前記位置決め処理部は、前記位置決め処理の実行後における前記ブラシレスモータの駆動停止中において、前記外乱判定部によって当該ブラシレスモータに外部から荷重が加わるとの判定がなされた場合、当該ブラシレスモータに外部から荷重が加わる状態が解消された時点から次回の始動時までの間に前記位置決め処理を再度実行する
   モータ制御装置。
5. 前記ブラシレスモータに外部から荷重が加わることによって発生するトルクであって、前記ロータを変位させるトルクのことを、外乱トルクとした場合、
   前記ブラシレスモータへの通電を制御することにより、前記ロータの変位を規制する力である保持力を発生させるロータロック処理を実行するロック処理部を備え、
   前記ロック処理部は、前記ブラシレスモータの駆動停止中において、前記外乱判定部によってブラシレスモータに外部から荷重が加わるとの判定がなされた場合、前記ロータロック処理を開始し、前記外乱トルクが第３判定外乱トルク以上であると推定されるときには前記ロータロック処理を実行しない
   請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記ロック処理部は、前記ロータロック処理では、外部から前記ブラシレスモータに加わる荷重が大きいほど前記保持力が大きくなるように前記ブラシレスモータへの通電を制御する
   請求項１〜請求項３及び請求項５のうち何れか一項に記載のモータ制御装置。