JP2021022987A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期モータのモータ制御装置に関して、同期駆動制御において、モータに過大な電流が流れることを抑制する。【解決手段】モータ制御装置１０は、ベクトル制御によって同期モータであるモータ１００の駆動を行う。モータ制御装置１０は、モータ１００に加わる負荷が大きいほど大きい値として当該負荷に応じたトルクである必要トルクを導出する必要トルク導出部１１を備えている。モータ制御装置１０は、必要トルクが大きいほど回転座標上での電流ベクトルの大きさが大きい電流ベクトルとして同期駆動電流ベクトルを導出する電流ベクトル導出部２２を備えている。モータ制御装置１０は、同期駆動電流ベクトルに基づいた指令信号を生成して該指令信号をモータ１００に出力することによってモータ１００を駆動させる同期駆動制御を実行する制御部１４を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、同期モータの駆動を行うモータ制御装置に関する。

ロータに永久磁石が設けられている同期モータの制御方式として、永久磁石の磁束方向の成分の電流であるｄ軸成分の電流と、ｄ軸と直交するトルク方向の成分の電流であるｑ軸成分の電流と、で表される電流ベクトルを用いて同期モータを駆動させるベクトル制御が知られている。ベクトル制御の回転座標では、ｄ軸とｑ軸とは互いに直交している。

特許文献１には、ベクトル制御によって同期モータを駆動させる制御装置が開示されている。この制御装置では、モータの始動時には、電流ベクトルの向きを推定ｄ軸の方向に固定した状態で同期モータの回転角を変更させる同期駆動制御が実行される。なお、同期駆動制御で同期モータを駆動させる場合、電流ベクトルの大きさは、ロータを加速させるのに十分なトルクを同期モータに発生させることのできる大きさで固定される。

特開２００４−７２９０６号公報

同期モータをベクトル制御によって駆動させる場合には、電流ベクトルの大きさが小さいほど、同期モータの出力トルクであるモータトルクが小さくなる。そして、同期モータにかかる負荷トルクに対して同期モータの出力トルクが過剰に小さいと、同期モータで脱調が発生することがある。このため、特許文献１の制御装置では、同期駆動制御で同期モータを駆動させる場合、電流ベクトルの大きさは、ロータを加速させるのに十分なトルクを同期モータに発生させることのできる大きさで固定される。これによって脱調の発生を抑制することはできるが、モータに対して過大な電流が流れる場合がある。

上記課題を解決するためのモータ制御装置は、ベクトル制御における回転座標のｄ軸成分の電流とｑ軸成分の電流とで表される電流ベクトルに基づいて同期モータであるモータの駆動を行うモータ制御装置であって、前記モータに加わる負荷が大きいほど大きい値として当該負荷に応じたトルクである必要トルクを導出する必要トルク導出部と、前記必要トルクが大きいほど電流ベクトルの大きさが大きくなるように同期駆動電流ベクトルを導出する電流ベクトル導出部と、前記同期駆動電流ベクトルに基づいた指令信号を生成して該指令信号を前記モータに出力することによって前記モータを駆動させる同期駆動制御を実行する制御部と、を備えることをその要旨とする。

上記構成によれば、同期駆動電流ベクトルの大きさが必要トルクに応じて決定される。すなわち、同期駆動電流ベクトルの大きさは、モータに加わる負荷に応じて可変する。そして、同期駆動制御によってモータを駆動させる場合、こうした同期駆動電流ベクトルに基づいた指令信号がモータに出力される。これによって、同期駆動制御によってモータを駆動させる場合、脱調の発生を抑制しつつ、モータに過大な電流が流れることを抑制できる。

モータ制御装置の一実施形態と、モータと、を示すブロック図。 同モータ制御装置によるモータのベクトル制御における回転座標を示す図。 同モータ制御装置によるモータのベクトル制御における回転座標を示す図。 同モータ制御装置がモータを制御する際の電流指令値およびロータ回転数の推移を示すタイミングチャート。

以下、モータ制御装置の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、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モータ１００と、を示している。モータ１００は、永久磁石が設けられているロータ１０１を備えている。モータ１００は、永久磁石がロータ１０１の内部に埋め込まれている埋込磁石型の同期モータである。モータ１００は、三相コイルとしてＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルを備えている。なお、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ポンプの動力源として用いられる。

モータ１００には、ロータ１０１の回転速度に応じた信号を検出信号としてモータ制御装置１０に出力する回転角センサ１８が設けられている。回転角センサ１８としては、たとえば、ホールセンサまたはロータリエンコーダ等を挙げることができる。回転角センサ１８の検出信号に基づいて導出されるロータ１０１の回転角を、回転角検出値θｓという。

モータ制御装置１０は、ｄ軸成分の電流と、ｄ軸と直交するｑ軸成分の電流と、を制御するベクトル制御によってモータ１００を駆動させる。ｄ軸およびｑ軸は、ベクトル制御の回転座標上の制御軸である。ｄ軸は、永久磁石の磁束軸の方向に延びる制御軸である。ｑ軸は、トルクの方向に延びる制御軸であって、ｄ軸とは直交している。モータ制御装置１０は、ｄ軸成分の電流指令値とｑ軸成分の電流指令値とに基づいた信号を三相コイルに入力することによってモータ１００を駆動させる。

モータ制御装置１０は、必要トルク導出部１１と、同期駆動処理部１２と、センサレス駆動処理部１３と、信号選択部１９と、制御部１４と、を備えている。さらに、モータ制御装置１０は、３相／２相変換部１５と、ロータ位置推定部１６と、回転角取得部１７と、を備えている。

モータ制御装置１０は、同期駆動制御とセンサレス駆動制御とを実行する。センサレス駆動制御は、モータ１００の回転速度をフィードバックする閉ループ駆動制御の一例である。一方、同期駆動制御は、開ループ駆動制御である。同期駆動制御では、同期駆動処理部１２が導出する電流指令値が用いられる。センサレス駆動制御では、センサレス駆動処理部１３が導出する電流指令値が用いられる。すなわち、センサレス駆動処理部１３が、閉ループ駆動処理部に対応する。

必要トルク導出部１１は、必要トルクＴＲＬｄを導出する。必要トルクＴＲＬｄは、モータ１００の負荷トルクと加速トルクとの和として算出される。必要トルクＴＲＬｄは、モータ１００の回転速度を低下させないようにするために必要なトルクである。負荷トルクは、たとえば、モータ１００を動力源とするポンプのイナーシャおよびブレーキ液の粘度を基に導出できる。また、加速トルクは、ポンプに対するブレーキ液の吐出量の要求値を基に導出できる。

同期駆動処理部１２は、同期駆動電流ベクトルＶＡを導出する電流ベクトル導出部２２を備えている。電流ベクトル導出部２２は、回転角検出値θｓを基にベクトル制御の回転座標を設定し、その上で同期駆動電流ベクトルＶＡを導出する。同期駆動電流ベクトルＶＡとは、同期駆動制御によってモータ１００を駆動させるための電流ベクトルである。同期駆動電流ベクトルＶＡの具体的な導出処理については後述する。

同期駆動処理部１２は、電流ベクトル導出部２２が導出した同期駆動電流ベクトルＶＡの推定ｄ軸成分の電流の指令値をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として信号選択部１９に出力する。また、同期駆動処理部１２は、電流ベクトル導出部２２が導出した同期駆動電流ベクトルＶＡの推定ｑ軸成分の電流の指令値をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として信号選択部１９に出力する。すなわち、同期駆動制御では、同期駆動電流ベクトルＶＡの推定ｄ軸成分の電流および推定ｑ軸成分の電流が指令値として用いられる。

推定ｄ軸とは、回転座標のｄ軸と推定される軸のことである。ちなみに、回転座標の実際のｄ軸を実ｄ軸という。また、回転座標の実際のｑ軸を実ｑ軸といい、回転座標のｑ軸と推定される軸を推定ｑ軸という。

同期駆動処理部１２は、同期駆動電流ベクトルＶＡの導出に用いる等トルク曲線を導出する等トルク曲線導出部２１を備えている。等トルク曲線は、ベクトル制御の回転座標上における、トルクが一定の値となる複数の電流ベクトルの終点の集合である。等トルク曲線導出部２１の具体的な処理については後述する。

センサレス駆動処理部１３は、指令トルク導出部３１と、指令電流導出部３２と、を備えている。
指令トルク導出部３１は、モータ１００の出力トルクの指令値である指令トルクＴＲ＊を導出する。指令トルク導出部３１は、必要トルクＴＲＬｄと、ロータ回転数の指令値である指令回転数Ｖｍｔ＊と、後述するロータ位置推定部１６によって取得されたロータ回転数Ｖｍｔと、に基づいて、指令トルクＴＲ＊を導出する。すなわち、指令トルク導出部３１は、指令回転数Ｖｍｔ＊とロータ回転数Ｖｍｔとの偏差を入力とするフィードバック制御によって導出されたトルク補正値と、必要トルクＴＲＬｄとの和が大きいほど値が大きくなるように、指令トルクＴＲ＊を導出する。

指令電流導出部３２は、指令トルク導出部３１によって導出された指令トルクＴＲ＊に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を導出する。たとえば、指令電流導出部３２は、指令トルクＴＲ＊に基づいた電流ベクトルであるセンサレス駆動ベクトルを導出する。そして、指令電流導出部３２は、センサレス駆動ベクトルの推定ｄ軸成分の電流の指令値をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として導出する。また、指令電流導出部３２は、センサレス駆動ベクトルの推定ｑ軸成分の電流の指令値をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として導出する。

センサレス駆動処理部１３は、指令電流導出部３２が導出したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を信号選択部１９に出力する。また、センサレス駆動処理部１３は、指令電流導出部３２が導出したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を信号選択部１９に出力する。

信号選択部１９は、第１切換機５１および第２切換機５２を備えている。第１切換機５１は、同期駆動処理部１２から出力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、または、センサレス駆動処理部１３から出力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の一方を選択し、選択したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を制御部１４に出力する。第２切換機５２は、同期駆動処理部１２から出力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、または、センサレス駆動処理部１３から出力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の一方を選択し、選択したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を制御部１４に出力する。また、信号選択部１９には、ロータ位置推定部１６によって取得されるロータ回転数Ｖｍｔが入力される。

各切換機５１，５２は、ロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈ未満であるときには、同期駆動処理部１２から出力された電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を選択し、選択した電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を制御部１４に出力する。一方で、各切換機５１，５２は、ロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈ以上であるときには、センサレス駆動処理部１３から出力された電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を選択し、選択した電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を制御部１４に出力する。すなわち、規定回転数Ｖｍｔｈは、各切換機５１，５２における電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の出力態様を切り換える閾値である。

ここで、規定回転数Ｖｍｔｈについて説明する。規定回転数Ｖｍｔｈは、モータ１００のロータ１０１が低速で回転しているか否かの判断基準として設定されている。ベクトル制御によってモータ１００を駆動させる場合、回転座標の実ｑ軸の方向に誘起電圧が発生する。そして、後述する回転角取得部１７では、こうした誘起電圧を利用してロータ推定回転角θｅが取得される。ロータ回転数Ｖｍｔが低いと、誘起電圧の大きさのばらつきが大きく、ロータ推定回転角θｅの推定精度が低い。そこで、ロータ推定回転角θｅの推定精度を許容範囲に収めることができるようなロータ回転数Ｖｍｔの下限、または当該下限よりも僅かに高い速度が規定回転数Ｖｍｔｈとして設定されている。

制御部１４は、第１切換機５１から入力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と第２切換機５２から入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とに基づいて、モータ１００を駆動する制御信号を生成する。制御部１４は、指令電圧導出部４１と、２相／３相変換部４２と、インバータ４３と、を有している。

指令電圧導出部４１には、信号選択部１９からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が入力される。さらに、指令電圧導出部４１には、後述するように３相／２相変換部１５から出力されるｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑが入力される。モータ１００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、推定ｄ軸成分の電流がｄ軸電流値Ｉｄであり、推定ｑ軸成分の電流がｑ軸電流値Ｉｑである。

指令電圧導出部４１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、ｄ軸電流値Ｉｄとに基づいたフィードバック制御によって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出する。さらに、指令電圧導出部４１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、ｑ軸電流値Ｉｑとに基づいたフィードバック制御によって、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。

２相／３相変換部４２は、ロータ１０１の回転角に基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊と、Ｖ相電圧指令値ＶＶ＊と、Ｗ相電圧指令値ＶＷ＊とに変換する。２相／３相変換部４２には、後述する回転角取得部１７によって取得されるロータ推定回転角θｅがロータ１０１の回転角として入力される。Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊は、Ｕ相のコイルに印加する電圧の指令値である。Ｖ相電圧指令値ＶＶ＊は、Ｖ相のコイルに印加する電圧の指令値である。Ｗ相電圧指令値ＶＷ＊は、Ｗ相のコイルに印加する電圧の指令値である。

インバータ４３は、バッテリから供給される電力によって動作する複数のスイッチング素子を有している。インバータ４３は、２相／３相変換部４２から入力されたＵ相電圧指令値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４３は、２相／３相変換部４２から入力されたＶ相電圧指令値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４３は、２相／３相変換部４２から入力されたＷ相電圧指令値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。Ｕ相信号は、モータ１００のＵ相コイルに入力される。Ｖ相信号は、モータ１００のＶ相コイルに入力される。Ｗ相信号は、モータ１００のＷ相コイルに入力される。

３相／２相変換部１５は、モータ１００に流される三相電流を変換して二相電流値を算出する。３相／２相変換部１５には、モータ１００のＵ相のコイルに流される電流であるＵ相電流ＩＵが入力される。３相／２相変換部１５には、モータ１００のＶ相のコイルに流される電流であるＶ相電流ＩＶが入力される。３相／２相変換部１５には、モータ１００のＷ相のコイルに流される電流であるＷ相電流ＩＷが入力される。そして、３相／２相変換部１５は、後述する回転角取得部１７によって取得されたロータ推定回転角θｅに基づいて、Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷを、推定ｄ軸成分の電流であるｄ軸電流値Ｉｄおよび推定ｑ軸成分の電流であるｑ軸電流値Ｉｑに変換する。

ロータ位置推定部１６は、実ｄ軸の向きと推定ｄ軸の向きとの位相差である軸位相差Δθを導出する。ここでいう軸位相差Δθは、推定ｄ軸の向きから実ｄ軸の向きを引いた値である。ロータ位置推定部１６には、３相／２相変換部１５が算出したｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑが入力される。さらに、ロータ位置推定部１６には、指令電圧導出部４１が導出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が入力される。

ロータ位置推定部１６は、たとえば、拡張誘起電圧方式によって軸位相差Δθを導出する。この場合、ロータ位置推定部１６は、ｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、に基づいて、軸位相差Δθを導出する。

さらに、ロータ位置推定部１６は、ロータ１０１の回転速度であるロータ回転数Ｖｍｔを取得する。ロータ回転数Ｖｍｔは、モータ１００の回転速度である。ロータ位置推定部１６は、たとえば、軸位相差Δθを目標値０とすべく比例積分制御することによってロータ回転数Ｖｍｔを求める。

回転角取得部１７は、ロータ推定回転角θｅを取得する。回転角取得部１７は、たとえば、ロータ位置推定部１６が導出するロータ回転数Ｖｍｔを積分することによって、ロータ推定回転角θｅを求める。

図２および図３を用いて、同期駆動処理部１２が同期駆動電流ベクトルＶＡを導出する処理について説明する。図２および図３は、ベクトル制御の回転座標を示している。同期駆動処理部１２は、まず、電流設定値ＩｄｑＡを導出する。次に、同期駆動処理部１２は、電流設定値ＩｄｑＡを用いて同期駆動電流ベクトルＶＡを導出する。

〈電流設定値ＩｄｑＡの導出〉
図２には、最大トルク／電流曲線ＭＴＰＡを示している。最大トルク／電流曲線ＭＴＰＡは、同一トルクを発生させる電流ベクトルのうち、等トルク曲線に対して原点からの距離が最短になる点の集合である。すなわち、最大トルク／電流曲線ＭＴＰＡは、最も効率的にトルクをモータ１００から出力させることのできる電流ベクトルの終点の集合である。

また、図２には、必要トルクＴＲＬｄの等トルク曲線である第１等トルク曲線Ｔ１を示している。第１等トルク曲線Ｔ１は、ｄ軸成分が大きい値であるほど、必要トルクＴＲＬｄを発生させるのに要するｑ軸成分が大きくなるように傾斜している。さらに、図２には、補正後必要トルクＴＲＣの等トルク曲線である第２等トルク曲線Ｔ２を示している。補正後必要トルクＴＲＣは、必要トルクＴＲＬｄに対してトルクマージンを加味した値である。本実施形態では、必要トルクＴＲＬｄと規定のトルクマージンＴＲＭとの和を補正後必要トルクＴＲＣとしている。トルクマージンＴＲＭは、必要トルク導出部１１による必要トルクＴＲＬｄの導出誤差を加味した大きさに設定されている。第２等トルク曲線Ｔ２は、ｄ軸成分が大きい値であるほど、補正後必要トルクＴＲＣを発生させるのに要するｑ軸成分が大きくなるように傾斜している。第１等トルク曲線Ｔ１および第２等トルク曲線Ｔ２は、等トルク曲線導出部２１によって導出される。

電流ベクトル導出部２２は、最大トルク／電流曲線ＭＴＰＡの線上における補正後必要トルクＴＲＣを示す点を算出する。図２には、当該点を座標ＢＢとして示している。回転座標上における原点から座標ＢＢまでの距離を電流設定値ＩｄｑＡとして導出する。座標ＢＢは、最大トルク／電流曲線ＭＴＰＡと、第２等トルク曲線Ｔ２と、の交点でもある。

なお、電流設定値ＩｄｑＡは、原点を始点として座標ＢＢを終点とする電流ベクトルの大きさに等しい。図２には、参考までに、原点を始点として座標ＢＢを終点とする電流ベクトルとして仮電流ベクトルＶＢを例示している。

〈同期駆動電流ベクトルＶＡの導出〉
電流ベクトル導出部２２は、必要トルクＴＲＬｄの等トルク曲線である第１等トルク曲線Ｔ１上に終点が存在する電流ベクトルであり、大きさが電流設定値ＩｄｑＡである電流ベクトルを同期駆動電流ベクトルＶＡとして導出する。

図３には、大きさが電流設定値ＩｄｑＡである電流ベクトルについての定電流円Ｉ１を例示している。第１等トルク曲線Ｔ１と、定電流円Ｉ１と、の交点を求めることによって、同期駆動電流ベクトルＶＡのｄ軸成分ＩｄＡおよびｑ軸成分ＩｑＡを導出することができる。たとえば、第１等トルク曲線Ｔ１と定電流円Ｉ１との交点は、第１等トルク曲線Ｔ１の方程式と定電流円Ｉ１の方程式とを用いて、ニュートン法によって求めることができる。回転座標における第１等トルク曲線Ｔ１と定電流円Ｉ１との交点を終点とし、回転座標の原点を始点とする電流ベクトルが、同期駆動電流ベクトルＶＡに該当する。同期駆動電流ベクトルＶＡが導出されると、同期駆動処理部１２は、ｄ軸成分ＩｄＡをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として、ｑ軸成分ＩｑＡをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として出力する。

本実施形態の作用および効果について説明する。
まず、比較例として一般的な同期駆動制御について説明する。一般的な同期駆動制御では、同期駆動電流ベクトルの大きさは、ロータ１０１の回転速度を低下させないようにするのに十分な大きさで固定される。さらに、同期駆動電流ベクトルの向きは、推定ｄ軸の方向である。そして、このような同期駆動電流ベクトルに基づいた指令信号が生成され、該指令信号がモータ１００に入力されることによって、モータ１００が駆動する。この際、回転座標上では、推定ｄ軸と実ｄ軸とのずれ、すなわち負荷角に基づいた実ｑ軸成分の電流が発生する。そのため、実ｑ軸成分の電流の大きさに基づいたトルクがモータ１００で発生する。

これに対して、本実施形態で実行される同期駆動制御は、大きさが電流設定値ＩｄｑＡとなる同期駆動電流ベクトルＶＡが用いられる。電流設定値ＩｄｑＡは、必要トルクＴＲＬｄに応じて可変される。必要トルクＴＲＬｄは、モータ１００に加わる負荷に応じた大きさに導出される。このため、当該負荷が大きければ同期駆動電流ベクトルＶＡの大きさは大きくなり、当該負荷が小さければ同期駆動電流ベクトルＶＡの大きさは小さくなる。したがって、同期駆動制御によってモータ１００を駆動させる場合、モータ１００に過大な電流が流れることを抑制できる。

なお、本実施形態では、電流設定値ＩｄｑＡは、必要トルクＴＲＬｄだけではなく、トルクマージンＴＲＭをも加味して決定される。そのため、同期駆動制御でモータ１００を駆動させる場合に、同期駆動電流ベクトルＶＡを用いることによって、出力トルクの不足を抑制でき、脱調の発生を抑制できる。

また、本実施形態では、同期駆動制御によってモータ１００を駆動させる場合、回転角検出値θｓを用いることができる。この場合、同期駆動制御中では、実ｄ軸の方向および実ｑ軸の方向を把握することができる。その結果、モータ１００の起動時の推定ｄ軸の方向および推定ｑ軸の方向を正確に設定することができる。したがって、同期駆動制御によってモータ１００を駆動させる場合におけるロータ回転数Ｖｍｔの制御性を高くできる。

ここで、モータ１００として、ｄ軸方向のリラクタンスと、ｑ軸方向のリラクタンスとが異なるモータを採用した場合を考える。この場合、指令電圧導出部４１で実行されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流値Ｉｄとに基づいたフィードバック制御のゲインであるｄ軸用ゲインは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸電流値Ｉｑとに基づいたフィードバック制御のゲインであるｑ軸用ゲインとは相違することとなる。これは、ｄ軸用ゲインとしてｄ軸方向のリラクタンスに応じた値が設定され、ｑ軸用ゲインとしてｑ軸方向のリラクタンスに応じた値が設定されるためである。そのため、比較例のように同期駆動電流ベクトルの向きを推定ｄ軸の方向とした場合、推定ｄ軸の方向が実ｄ軸の方向と大きく乖離していると、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の導出精度が低下してしまう。

この点、本実施形態では、上記のように導出された同期駆動電流ベクトルＶＡが用いられる。同期駆動電流ベクトルＶＡの向きは、推定ｄ軸の方向と一致するとは限らない。すなわち、同期駆動電流ベクトルＶＡの推定ｑ軸成分の電流は「０」になるとは限らない。その結果、比較例の場合とは異なり、推定ｄ軸の方向が実ｄ軸の方向と大きく乖離していても、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の導出精度の低下を抑制できる。

図４には、同期駆動制御によってモータ１００を起動させた後、モータ制御を同期駆動制御からセンサレス駆動制御に切り替える場合の一例が図示されている。図４の（ａ）には、モータ１００の駆動が開始されてからのロータ回転数Ｖｍｔの推移を示している。ロータ回転数Ｖｍｔは、モータ１００の駆動が開始されてから時間経過に伴って増加している。図４の（ｂ）は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の推移を示している。図４の（ｃ）は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の推移を示している。図４の（ｂ）および（ｃ）では、本実施形態の例を実線で示している。また、同期駆動制御として上記の比較例の場合を採用した場合を破線で示している。どちらの例でも、ロータ回転数Ｖｍｔが規定回転数Ｖｍｔｈ以上となるタイミングｔ１１において、同期駆動制御からセンサレス駆動制御への移行が行われる。

図４の（ｂ）に破線で示すように、比較例の場合、同期駆動制御からセンサレス駆動制御に移行されると、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が小さくなる。また、図４の（ｃ）に示すように、同期駆動制御の実行中には「０」であったｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が大きく増加する。これに対して実線で示す本実施形態では、図４の（ｂ）に示すように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、比較例の場合と同様に小さくなる。また、図４の（ｃ）に示すように、同期駆動制御からセンサレス駆動制御に移行されるタイミングｔ１１前後において、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊がほぼ変化しない。

図４の（ｃ）に破線で示したようにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が大きく変化すると、トルクの変動が大きくなることがある。この点、本実施形態の同期駆動制御によれば、同期駆動電流ベクトルＶＡの推定ｑ軸成分の電流が「０」ではないため、同期駆動制御からセンサレス駆動制御に移行された際に、一般的な同期駆動制御と比較して、推定ｑ軸成分の電流の変動を小さく抑えることができる。これによって、同期駆動制御からセンサレス駆動制御への移行時に発生するトルクの変動を抑制することができる。

なお、図４では同期駆動制御によってモータ１００を起動させた後にモータ制御を同期駆動制御からセンサレス駆動制御に切り替える場合について例示しているが、モータ制御装置１０によれば、モータ１００を起動させるときのみに限らず同期駆動制御を実行することも可能である。たとえば、モータ制御装置１０は、同期駆動制御を継続して実行することもできる。モータ制御装置１０によれば、上述したように、同期駆動制御においてモータ１００に過大な電流が流れることを抑制できる。このため、モータ１００を起動させるときのみに限らず同期駆動制御を継続して実行したとしても、トルクを発生させる効率が低下しにくい。すなわち、モータ制御装置１０によれば、トルクを発生させる効率を低下させることなく同期駆動制御を継続して実行することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、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。
・上記実施形態では、必要トルクＴＲＬｄと規定のトルクマージンＴＲＭとの和を補正後必要トルクＴＲＣとしている。補正後必要トルクＴＲＣは、必要トルクＴＲＬｄに対してトルクマージンを考慮した値であればよく、算出方法はこれに限られるものではない。たとえば、トルクマージンに応じた補正係数を必要トルクＴＲＬｄに乗算した値を補正後必要トルクＴＲＣとしてもよい。

・上記実施形態では、トルクマージンを考慮した補正後必要トルクＴＲＣを導出して、補正後必要トルクＴＲＣに基づいて電流設定値ＩｄｑＡを導出している。必要トルクＴＲＬｄに対してトルクマージンの考慮は必須ではない。たとえば、必要トルクＴＲＬｄの算出精度が高い場合には、補正後必要トルクＴＲＣを導出することなく、補正後必要トルクＴＲＣに替えて必要トルクＴＲＬｄの値を用いることによって同期駆動電流ベクトルＶＡを導出してもよい。

・上記実施形態では、必要トルクＴＲＬｄの等トルク曲線である第１等トルク曲線Ｔ１上に終点が存在する電流ベクトルであり、大きさが電流設定値ＩｄｑＡである電流ベクトルを同期駆動電流ベクトルＶＡとして導出する。しかし、大きさが電流設定値ＩｄｑＡである電流ベクトルであれば、第１等トルク曲線Ｔ１上に終点が存在しない電流ベクトルを同期駆動電流ベクトルＶＡとして導出するようにしてもよい。たとえば、図２に示した仮電流ベクトルＶＢを同期駆動電流ベクトルＶＡとして扱ってもよい。本構成を採用した場合でも、補正後必要トルクＴＲＣを発生させることができる。仮電流ベクトルＶＢの大きさが電流設定値ＩｄｑＡであるため、本構成によっても過電流を抑制する効果を奏することができる。

・上記実施形態におけるモータ制御装置１０は、同期駆動処理部１２を有するモータ制御装置の一例である。モータ制御装置が備える各機能部の構成は、変更が可能である。
たとえば、上記実施形態は、センサレス駆動制御を実行するためのセンサレス駆動処理部１３を備えている。センサレス駆動制御は、位置センサを用いることなく指令値を導出してモータ１００の制御を行う閉ループ制御の一例である。モータ制御装置は、閉ループ制御として位置センサによる検出値、すなわち回転角検出値θｓを用いた制御を実行するための機能部を備えていてもよい。

・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一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一つ以上の専用のハードウェア回路また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、たとえば、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および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。

・上記実施形態におけるモータ１００は、ロータ１０１の内部に永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型である。モータとしては、ロータの表面に永久磁石が取り付けられている表面磁石型を採用することもできる。

表面磁石型の同期モータの場合、最大トルク／電流曲線ＭＴＰＡがｑ軸に沿った直線に一致する。このため、表面磁石型の同期モータを採用する場合には、同期駆動処理部１２の電流ベクトル導出部２２は、補正後必要トルクＴＲＣを示す等トルク曲線とｑ軸との交点からｑ軸成分ＩｑＡを導出する。同期駆動処理部１２は、ｑ軸成分ＩｑＡをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として出力する。なお、この場合のｄ軸成分ＩｄＡは「０」である。

・上記のモータ制御装置１０を、回転角センサ１８を備えないモータ１００の駆動を行うモータ制御装置に適用してもよい。
・モータ制御装置１０が制御対象とするモータは、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、１１…必要トルク導出部、１２…同期駆動処理部、１３…センサレス駆動処理部、１４…制御部、１５…３相／２相変換部、１６…ロータ位置推定部、１７…回転角取得部、１８…回転角センサ、１９…信号選択部、２１…等トルク曲線導出部、２２…電流ベクトル導出部、３１…指令トルク導出部、３２…指令電流導出部、４１…指令電圧導出部、４２…２相／３相変換部、４３…インバータ、５１…第１切換機、５２…第２切換機、１００…モータ、１０１…ロータ。

Claims (5)

1. ベクトル制御における回転座標のｄ軸成分の電流とｑ軸成分の電流とで表される電流ベクトルに基づいて同期モータであるモータの駆動を行うモータ制御装置であって、
   前記モータに加わる負荷が大きいほど大きい値として当該負荷に応じたトルクである必要トルクを導出する必要トルク導出部と、
   前記必要トルクが大きいほど電流ベクトルの大きさが大きくなるように同期駆動電流ベクトルを導出する電流ベクトル導出部と、
   前記同期駆動電流ベクトルに基づいた指令信号を生成して該指令信号を前記モータに出力することによって前記モータを駆動させる同期駆動制御を実行する制御部と、を備える
   モータ制御装置。
2. 前記回転座標上において、前記モータの出力トルクを前記必要トルクと等しくする複数の電流ベクトルの終点の集合を、前記必要トルクの等トルク曲線として導出する等トルク曲線導出部を備え、
   前記電流ベクトル導出部は、前記必要トルクの等トルク曲線と、前記必要トルクの導出誤差を補償するトルクマージンと、に基づいて前記同期駆動電流ベクトルを導出する
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記電流ベクトル導出部は、
   前記必要トルクと前記トルクマージンとの和と等しい大きさのトルクを前記モータに出力させるものであり、且つ最大トルク／電流曲線上に終点が存在する電流ベクトルの大きさを、電流設定値として導出し、
   電流ベクトルの大きさが前記電流設定値となるものであり、且つ前記モータの出力トルクを前記必要トルクとすることのできる電流ベクトルを、前記同期駆動電流ベクトルとして導出する
   請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記モータの回転速度と該モータの回転速度の指令値との偏差を基に、電流の指令値を導出する閉ループ駆動処理部を備え、
   前記制御部は、
   前記回転速度が閾値未満であるときには、前記同期駆動制御を実行し、
   前記回転速度が前記閾値以上であるときには、前記閉ループ駆動処理部が導出する前記電流の指令値に基づいた指令信号を生成して該指令信号を前記モータに出力することによって前記モータを駆動させる閉ループ駆動制御を実行する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記モータの回転角を検出する回転角センサからの検出信号が入力されるようになっており、
   前記電流ベクトル導出部は、前記回転角センサからの検出信号に基づいて、前記回転座標のｄ軸およびｑ軸を定めて前記同期駆動電流ベクトルを導出する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。