JP2021106450A - モータ制御装置およびモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータ等における電流の流れ過ぎを抑制して過熱による部品等の破壊リスクを低減する。【解決手段】ｑ軸電流指令上限値演算部１４において、電動モータ１５に流すｑ軸電流の上限を簡易な演算式（簡易なロジック）で求め、ｑ軸電流を絞り込むことでｄ軸電流も絞られる演算処理を行って積算電流値を算出する。その際、モータ回転数に応じてｄ軸電流に対しても重み付け係数としての積算係数を乗じる。また、バッテリ電圧に応じてｑ軸電流とｄ軸電流の双方を絞り込む積算係数を使用して積算電流値を求める。【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータを駆動制御するモータ制御装置およびモータ制御方法に関する。

近年、産業機器、家電、電気自動車、ハイブリッド車両等の様々な分野において電動モータが使用されている。例えば、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が搭載された自動車等の車両は、運転者のステアリングハンドル操作に対して補助トルクを発生する電動モータ、その電動モータの制御装置等を備えている。

電動パワーステアリング装置は、常時動作しており、電動モータのみならず、モータ駆動部を構成する発熱部品による発熱もあることから、電動モータ等に供給される電流を制御して発熱を抑えることが重要となる。

特許文献１は、モータを過電流あるいは過熱から保護するため、電流保護部によってｑ軸電流ｉｑ、またはｑ軸電流ｉｑを主成分とする電気量の大きさを判定し、その判定結果に応じて過電流保護制御または過熱保護制御を行うモータ制御装置を開示している。

特許文献２は、磁極位置から演算される多相モータの回転速度と、モータ駆動電流の所定の関数の積算値とに基づいてモータ電流指令値を制限するためのモータ電流制限値を演算するモータ制御装置を開示している。特許文献２のモータ制御装置は、モータの回転状態に応じてモータ電流指令値を制限し、モータを過熱から保護している。

特開２００３−１６４１８５号公報 特許第４００８９３０号公報

従来より、電動パワーステアリング装置を熱破壊から保護するロジックとして、システムの温度を監視する保護ロジックと、システムの作動状況から算出される電流値を用いた保護ロジックとがあるが、いずれの保護ロジックも、保護したい部品に対して間接的に温度を推定し、保護している。そのため、理想的な環境に対して適切に保護がかかっても、外部環境によっては保護が不十分となり、モータを含む、部品の破壊につながるという問題がある。

特許文献１のモータ制御装置は、従来の三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを用いた過電流保護制御あるいは過熱保護制御に比べてデータ処理量（演算負担）を減らすことができるが、ｑ軸電流値のみで過熱保護を行っており、ｄ軸電流を過熱保護に使用していない。このようにｑ軸電流値のみを制限電流とすると、モータの高回転時という環境においてｄ軸電流による発熱に有効に対処できない（すなわち、過熱保護ができない）という問題がある。

特許文献２は、ｑ軸電流制限値とｄ軸電流制限値それぞれによって、ｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値それぞれの上限を抑えることで、モータ高回転時の過熱保護をしているが、そのための演算量が多い。したがって、演算に高性能な処理部（ＣＰＵ）が必要となり、それがモータ制御装置のコストアップの要因になるという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータおよびその制御に係る部品における電流の流れ過ぎを抑制して、過熱による破壊リスクを低減することである。

上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本願の例示的な第１の発明は、ｄｑ直交座標での電流ベクトル制御によってブラシレスモータを駆動するモータ制御装置であって、前記ブラシレスモータの実電流よりｑ軸電流指令値およびｄ軸電流指令値を算出する手段と、前記ｄ軸電流指令値に第１のパラメータに応じた第１の乗算係数を乗じる第１の電流演算部と、前記第１の電流演算部の演算結果と前記ｑ軸電流指令値とを加算する第２の電流演算部と、前記第２の電流演算部の演算結果に第２のパラメータに応じた第２の乗算係数を乗じる第３の電流演算部と、前記第３の電流演算部の演算結果の前回値と今回値を加算して積算電流値を求める第４の電流演算部と、前記積算電流値に基づいて前記ｑ軸電流指令値の上限値を決定する決定手段と、前記ｑ軸電流指令値の上限値と前記ｑ軸電流指令値をもとにｑ軸電流指令制限値を求める手段と、前記ｑ軸電流指令制限値と前記第１のパラメータをもとにｄ軸電流指令制限値を求める手段と、前記ｑ軸電流指令制限値および前記ｄ軸電流指令制限値に対する前記ｑ軸電流値および前記ｄ軸電流値に基づく電流フィードバック制御により前記ブラシレスモータを駆動する手段とを備えることを特徴とする。

本願の例示的な第２の発明は、車両等の運転者のハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置であって、前記運転者の操舵を補助するブラシレスモータと、上記例示的な第１の発明に係るモータ制御装置により前記ブラシレスモータを駆動制御する手段とを備えることを特徴とする。

本願の例示的な第３の発明は、電動パワーステアリングシステムであって、上記例示的な第２の発明に係る電動パワーステアリング装置を備えることを特徴とする。

本願の例示的な第４の発明は、ｄｑ直交座標での電流ベクトル制御によってブラシレスモータを駆動するモータ制御方法であって、前記ブラシレスモータの実電流よりｑ軸電流指令値およびｄ軸電流指令値を算出する工程と、前記ｄ軸電流指令値に第１のパラメータに応じた第１の乗算係数を乗じる第１の電流演算工程と、前記第１の電流演算工程での演算結果と前記ｑ軸電流指令値とを加算する第２の電流演算工程と、前記第２の電流演算工程での演算結果に第２のパラメータに応じた第２の乗算係数を乗じる第３の電流演算工程と、前記第３の電流演算工程の前回演算結果と今回演算結果を加算して積算電流値を求める第４の電流演算工程と、前記積算電流値に基づいて前記ｑ軸電流指令値の上限値を決定する工程と、前記ｑ軸電流指令値の上限値と前記ｑ軸電流値指令値をもとにｑ軸電流指令制限値を求める工程と、前記ｑ軸電流指令制限値と前記第１のパラメータをもとにｄ軸電流指令制限値を求める工程と、前記ｑ軸電流指令制限値および前記ｄ軸電流指令制限値に対して前記ｑ軸電流値および前記ｄ軸電流値に基づく電流フィードバック制御して前記ブラシレスモータを駆動する工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、モータ制御装置において簡易な過熱保護ロジックにより、特にモータの高速回転時におけるモータ等の発熱を抑えることができる。また、モータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置の場合、通常は操舵されない過酷な条件においても過熱保護が可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、ｑ軸電流指令上限値演算部の内部構成の一例を示すブロック図である。 図３は、モータ制御装置における電動モータの駆動・制御を示すフローチャートである。 図４は、積算電流値の演算処理を示すフローチャートである。 図５は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４５の一例を示す。 図６は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４１の一例である。 図７は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４１の他の例を示す。 図８は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４３の一例である。 図９は、実施形態に係るモータ制御装置において電流制限を行った効果を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すモータ制御装置１は、制御部（ＣＰＵ）１０、制御部（ＣＰＵ）１０による制御対象である電動モータ１５に所定の駆動電流を供給するモータ駆動部５等を備える。

制御部（ＣＰＵ）１０は、電動モータ１５に流れる電流と目標電流とが一致するように電流値をフィードバックするフィードバック制御（Ｆ／Ｂ制御）を含む、モータ制御装置１の全体の制御を司る、例えばマイクロプロセッサからなる。

モータ駆動部５のインバータ回路２３は、電源リレー２４を介してバッテリＢＴから供給された電力より、電動モータ１５を駆動する交流を生成するモータ駆動回路である。電動モータ１５は、例えば適用範囲の広い３相ブラシレスＤＣモータである。電源リレー２４は、バッテリＢＴからの電力を遮断可能に構成され、半導体リレーで構成することもできる。

ＰＷＭ信号生成部２１は、後述する電圧指令値に従って、インバータ回路２３を構成する複数の半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）のＯＮ／ＯＦＦ制御信号（ＰＷＭ信号）を生成する。これらの半導体スイッチング素子は、電動モータ１５の各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）に対応している。

スイッチング素子（ＦＥＴ）はパワー素子とも呼ばれ、例えば、ＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子を用いる。

インバータ回路２３より電動モータ１５に供給されるモータ駆動電流は、各相に対応して配置した電流センサからなる電流検出部２５で検出される。電流検出部２５は、例えばモータ駆動電流検出用のシャント抵抗に流れる直流電流を、オペアンプ等からなる増幅回路を用いて検出する。

電流検出部２５からの出力信号（電流検出信号）は、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）２７に入力される。ここでは、ＡＤＣ２７のＡ／Ｄ変換機能によりアナログ電流値をデジタル値に変換し、その変換により得られた３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、座標変換部２８に入力される。

３相／２相変換機能を有する座標変換部２８は、回転角センサ２９で検出された回転角度θと３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗより、ｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄを出力する。すなわち、座標変換部２８はモータの実電流（ｑ軸実電流、ｄ軸実電流）をもとにｄ軸電流とｑ軸電流を演算する。

モータ制御装置１は、後述するようにｄ軸電流とｑ軸電流を積算して絞り込む（上限値を求める）ことで、電流の流れ過ぎによるモータの過熱を抑制する。そのためモータ制御装置１は、ｑ軸電流指令制限部１１、ｄ軸電流指令制限部１２、ｑ軸電流指令上限値演算部１４等を備えている。

ｑ軸電流指令制限部１１は、ｑ軸電流指令上限値演算部１４より出力されたｑ軸電流指令上限値を用いて、外部より入力されたｑ軸電流指令値（目標電流）Ｉｑ＊を制限し、ｑ軸制限電流Ｉｑｒを出力する。なお、後述するように本実施形態に係る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場合、ステアリングトルクの大きさに応じてｑ軸電流指令値（目標電流）Ｉｑ＊が算出される。

図２は、ｑ軸電流指令上限値演算部１４の内部構成の一例を示す。図２に示すようにｑ軸電流指令上限値演算部１４は、発熱要因に関わる外部環境モータパラメータとして、電動モータ１５の回転速度ωｍと、電動モータ１５への供給電源電圧であるバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴそれぞれに応じた積算係数を、ｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄに乗算する電流積算部１８を備える。

電流積算部１８には、モータ回転速度ωｍとゲインＧωとの関係が対応づけられたルックアップテーブル（ＬＵＴ）４１と、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴとゲインＧ_Ｖとの関係が対応づけられたルックアップテーブル（ＬＵＴ）４３があらかじめ記憶されている。

そこで電流積算部１８は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４１を参照して、入力されたモータ回転速度ωｍに対応するゲインＧωを決定し、乗算器３３によって、そのゲインＧωとｄ軸電流Ｉｄとを乗じる。この乗算結果は、加算器３１によりｑ軸電流Ｉｑと加算される。

電流積算部１８はさらに、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４３を参照して、入力されたバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴに対応するゲインＧ_Ｖを決定する。そして、乗算器３５によって、そのゲインＧ_Ｖを、上述した加算器３１での加算結果に乗じる。

次にｑ軸電流指令上限値演算部１４は、加算器３７によって、電流積算部１８からの出力（つまり、乗算器３５からの出力）と、加算器３７の出力の遅延要素ｚ^−１とを加算して積算電流値を得る。

ｑ軸電流指令上限値演算部１４は、あらかじめ積算電流値と電流制限値とを対応づけて記憶したルックアップテーブル（ＬＵＴ）４５を有する。そこで、ｑ軸電流指令上限値演算部１４は、上記のように演算された積算電流値に対して、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４５を参照して電流制限し、得られた電流制限値をｑ軸電流指令上限値として出力する。

このようにｑ軸電流指令上限値演算部１４で演算されたｑ軸電流指令上限値は、図１に示すようにｑ軸電流指令制限部１１に入力される。その結果、ｑ軸電流指令制限部１１は、ｑ軸電流指令上限値を用いてｑ軸目標電流Ｉｑ＊を制限し、それをｑ軸制限電流Ｉｑｒとして出力する。

一方、ｄ軸電流指令制限部１２は、図１に示すように、入力されたモータ回転速度ωｍを用いて、ｑ軸電流指令制限部１１より入力されたｑ軸制限電流ｉｑｒを制限することでｄ軸制限電流Ｉｄｒを算出する。

なお、上記の算出処理によって得られたｄ軸制限電流Ｉｄｒは磁界成分であるｄ軸指令電流であり、ｑ軸制限電流Ｉｑｒはトルク成分であるｑ軸指令電流である。

制御部（ＣＰＵ）１０の減算器１３ａは、上記のｑ軸制限電流Ｉｑｒとｑ軸電流Ｉｑの差分を演算する。また、減算器１３ｂは、ｄ軸制限電流Ｉｄｒとｄ軸電流Ｉｄの差分を演算する。

ｑ軸制限電流Ｉｑｒとｑ軸電流Ｉｑの差分はｑ軸ＰＩ制御部１６ａに入力される。ｑ軸ＰＩ制御部１６ａは、その差分をゼロに収束させるようにＰＩ（比例＋積分）制御を行い、ｑ軸電圧の指令値であるｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。

ｄ軸制限電流Ｉｄｒとｄ軸電流Ｉｄの差分はｄ軸ＰＩ制御部１６ｂに入力される。ｄ軸ＰＩ制御部１６ｂは、その差分をゼロに収束させるようにＰＩ（比例＋積分）制御を行うことで、ｄ軸電圧の指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出する。

このように、電流制御部としてのｑ軸ＰＩ制御部１６ａおよびｄ軸ＰＩ制御部１６ｂにおいて求められたｑ軸とｄ軸の電圧指令値Ｖｑ，Ｖｄは、座標変換部１７に入力される。座標変換部１７は、これら電圧指令値Ｖｑ，Ｖｄと電動モータ１５の回転角度θとからモータ印加電圧を演算する。

すなわち、２相／３相変換機能を有する座標変換部１７は、回転角度θに基づいて、ｑ軸電圧指令値Ｖｑとｄ軸電圧指令値Ｖｄを３相の各相毎の電圧指令値である電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊に変換する。

３相変換後の電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊は、ＰＷＭ信号生成部２１に入力される。ＰＷＭ信号生成部２１は、これらの電圧指令値に基づいて電動モータ１５の駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。

次に、本実施形態に係るモータ制御装置における電動モータの駆動・制御方法について説明する。図３は、本実施形態に係るモータ制御装置における電動モータの駆動・制御（動作例）を示すフローチャートである。

図３のステップＳ１１において制御部（ＣＰＵ）１０は、回転角センサ２９で検出した電気角（回転角度）θに基づいて電動モータ１５の角速度（回転速度）ωｍを算出する。続くステップＳ１３においてモータ電流を検出する。ここでは、上述したように電流検出部２５からの電流検出信号をＡＤＣ２７でＡ／Ｄ変換して、デジタル値としての３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ（実電流）を得る。

ステップＳ１５において、ステップＳ１１で検出した回転角度θと、ステップＳ１３で得た３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗより、座標変換部２８において３相／２相変換、回転座標変換することで、ｄ軸上の電流Ｉｄとｑ軸上の電流Ｉｑを演算する。

ステップＳ１７では、図４を参照して詳述するようにｑ軸電流指令上限値演算部１４の電流積算部１８において積算電流値を演算する。続くステップＳ１９において、積算電流値と電流制限値とが対応づけられたルックアップテーブル（図２のＬＵＴ４５）を参照して、ｑ軸電流指令上限値を演算する。

ステップＳ２１において、ステップＳ１９で演算したｑ軸電流指令上限値を用いてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を制限して、ｑ軸制限電流Ｉｑｒを算出する。

図５は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４５の一例である。ＬＵＴ４５において、横軸は積算電流値、縦軸は電流制限値（ｑ軸電流制限値）であり、複数の変曲点（図中、Ａ，Ｂ，Ｃ等）間を線形補間することで、積算電流値と電流制限値との関係をほぼ直線で表した特性を有している。

このようにＬＵＴ４５は、１次元関数を近似した特性を有しており、積算電流値が大きくなるに従ってｑ軸電流制限値が小さくなる対応関係を有している。従って、演算された積算電流値が大きいほどｑ軸電流制限値を絞って、モータの発熱（過熱）を抑えることができる。

なお、ＬＵＴ４５は、例えば、制御対象であるモータの機種、仕様、ユーザの要求等に応じて適宜、特性（直線の傾き）を変えたルックアップテーブルとすることができる。

上記ステップＳ２１の処理に続いて、ステップＳ２３において制御部（ＣＰＵ）１０は、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴに基づいてｑ軸制限電流Ｉｑｒを制限して、ｄ軸制限電流Ｉｄｒを算出する。

ステップＳ２５において、ｑ軸およびｄ軸の電圧指令値を演算する。具体的には、ｑ軸制限電流Ｉｑｒとｑ軸電流Ｉｑの差分をゼロに収束させるようにＰＩ制御を行ってｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。また、ｄ軸制限電流Ｉｄｒとｄ軸電流Ｉｄとの差分をゼロに収束させるようにＰＩ制御を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出する。

ステップＳ２７において、座標変換部１７による２相／３相変換によって、上記のステップＳ２５で演算されたｑ軸電圧指令値Ｖｑおよびｄ軸電圧指令値Ｖｄと、回転角度θとに基づいて、３相の各相毎の電圧指令値である電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊を求める。

ステップＳ２９において、ステップＳ２７で求めた３相の各相毎の電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊をＰＷＭ信号生成部２１に入力する。そして、それらの電流指令値に基づいてＰＷＭ信号生成部２１において、電動モータ１５の駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。

図４は、図３のステップＳ１７における積算電流値の演算処理を示すフローチャートである。図４のステップＳ３１において制御部（ＣＰＵ）１０は、回転角度θに基づいて電動モータ１５の回転速度ωｍを算出する。

続くステップＳ３３において電流積算部１８は、モータ回転速度ωｍとゲインＧωとの関係を対応づけたルックアップテーブル（ＬＵＴ）４１を参照する。そして、モータ回転速度ωｍに対応するゲインＧωを決定する。

ステップＳ３５において、乗算器３３によって、ステップＳ３３で決定したゲインＧωをｄ軸電流Ｉｄに乗じ、この乗算結果とｑ軸電流Ｉｑとを加算する。

図６は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４１の一例である。ＬＵＴ４１は、横軸をモータ回転速度、縦軸をゲインＧωとして、これらの関係を１次元関数で近似した線分で表される特性を有している。すなわち、モータ回転速度が大きくなるに従ってゲインが大きくなる対応関係を有するＬＵＴ４１を参照することで、モータが高回転となるに従い大きいゲインをｄ軸電流Ｉｄに乗じることができる。

その結果、モータの高速回転時において、早めにｑ軸電流を絞り込む（ｑ軸電流に制限をかける）ことでモータの発熱を抑えることができる。

なお、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４１は、図６に示す例に限定されず、例えば、図７に示すように、モータの低回転から高回転まで一定のゲイン（例えば５倍）を有する特性としてもよい。これにより、モータの回転速度に拘わらず一定のゲインをｄ軸電流Ｉｄに乗じた制御ができる。

ここでは、図６あるいは図７のいずれかのＬＵＴを固定的に使用してもよいし、電動モータ１５の駆動状態、駆動環境、ユーザ要求等に応じて適宜、選択してもよい。

図４のステップＳ３７において、制御部（ＣＰＵ）１０はバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴを検知し、続くステップＳ３９において、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴとゲインＧ_Ｖとの関係を対応づけたルックアップテーブル（ＬＵＴ）４３を参照して、ゲインＧ_Ｖを決定する。

ステップＳ４１において、ステップＳ３５で得た加算結果（ｄ軸電流とｑ軸電流の加算値）にゲインＧ_Ｖを乗じる。そして、ステップＳ４３において、前回の電流値演算結果と今回の電流値演算結果を加算（積算）して積算電流値を求める。

図８は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４３の一例である。ＬＵＴ４３は、横軸をバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴ、縦軸をゲインとして、これらの関係を１次元関数で近似した線分で表される特性を有している。すなわち、ステップＳ３９において、バッテリ電圧が低くなるに従ってゲインが大きくなる対応関係を有するＬＵＴ４３が参照される。

例えば、バッテリ劣化等によるバッテリ電圧低下時において、モータ駆動信号（ＰＷＭ駆動信号）のデューティ比が大きくなってモータ電流を増大させようとしても、バッテリ電圧に応じてｑ軸電流とｄ軸電流の双方を絞り込む積算係数（ゲイン）を使用して積算電流値を求めることで、モータの過熱保護ができる。

上述した積算電流値の演算処理は、例えば、以下の式（１）で表すことができる。

積算電流値[Ａ]＝Σ｛（ｄ軸電流×Ｇω＋ｑ軸電流）×Ｇ_Ｖ｝…（１）

また、積算電流値をさらに減らす制御を行う場合には、上記の式（１）において、特定の電流減算値として、例えば十数［Ａ］の電流値に相当する定格値を設けた下記の式（１´）を使用することができる。

積算電流値[Ａ]＝Σ｛（ｄ軸電流×Ｇω＋ｑ軸電流−定格値[Ａ]）×Ｇ_Ｖ｝…（１´）

図９は、本実施形態に係るモータ制御装置において上述した電流制限を行った効果を示している。図９において横軸はモータの毎秒回転数［ｒｐｓ］、縦軸はバッテリ電圧である。

図９の領域Ｒ１は、従来の電流制限（過熱保護ロジック）で対処可能な保護範囲である。一方、領域Ｒ２は、本実施形態に係るモータ制御装置における電流制限（過熱保護ロジック）で対処可能な保護範囲であり、領域Ｒ３は、過熱保護ロジックの想定される範囲外、すなわち、領域Ｒ２を超えて対処可能な保護範囲である。

図９に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置における電流制限によれば、従来の保証値１．０［ｒｐｓ］を超えて、少なくとも１．５〜２．０［ｒｐｓ］まで保護範囲が広がり、過熱保護ロジックの想定の範囲外においても過熱による素子等の破壊を防止できる。

本実施形態に係るモータ制御装置は、例えば、各種産業機器、電動パワーステアリング装置等に搭載することができる。例えば、本実施形態に係るモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に搭載した場合、図９からも明らかなように、ステアリングの据え切り時（特に高速転舵時）にパワーステアリングＥＣＵを過熱から保護することができる。

このことは、本実施形態に係るモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置において、通常は操舵されないとして着目されていなかった高速転舵が行われた場合においても、上述した過熱保護ロジックによって発熱を抑えて、モータ、素子等の破壊を防止できることを意味する。

さらに、上記の電動パワーステアリング装置を電動パワーステアリングシステムに搭載した場合においても、上記と同様にパワーステアリングＥＣＵの過熱保護ができる。

以上説明したように本実施形態に係るモータ制御装置は、モータに流すｑ軸電流の上限を簡易な演算式（簡易なロジック）で求め、それによりｑ軸電流を絞り込むことでｄ軸電流も絞られる演算処理を行って積算電流値を算出し、モータ等の発熱を抑えることができる。その結果、高機能な制御部（ＣＰＵ）が不要となり、モータ制御装置の低コスト化が可能になる。

また、積算電流値を求める際、モータの回転数に応じてｄ軸電流に対しても重み付け係数としての積算係数を乗じることで、電流の積算を迅速かつ容易に行え、ｑ軸電流の上限値を抑えたモータの過熱保護ができる。

さらには、バッテリ電圧低下時において、バッテリ電圧に応じてｑ軸電流とｄ軸電流の双方を絞り込む積算係数（ゲイン）を使用して積算電流値を求めることで、モータ電流の増大を抑えて過熱保護ができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。上述した実施形態に係るモータ制御装置では、目標電流制限値の演算において、モータパラメータとしての電動モータの回転速度とバッテリ電圧それぞれに応じた積算係数を使用したが、積算係数はこれらに限定されない。

例えば、モータ制御装置の温度測定対象の近傍に温度センサを配置して、その温度センサによる検出温度に応じた積算係数を用いて積算電流値を求めてもよい。温度測定対象としてブラシレスモータのコイル温度、ブラシレスモータの回転子に設けた磁石の磁石温度等が含まれる。

積算係数として、例えば検出温度が低温から高温になるに従って増大する係数を使用する。すなわち、検出温度に応じて積算係数を変化させて積算電流値を求め、それによりモータの過熱保護が可能となり、特に高温時においてモータを過熱から保護できる。

１ モータ制御装置
５ モータ駆動部
１０ 制御部（ＣＰＵ）
１１ ｑ軸電流指令制限部
１２ ｄ軸電流指令制限部
１４ ｑ軸電流指令上限値演算部
１５ 電動モータ
１６ａ ｑ軸ＰＩ制御部
１６ｂ ｄ軸ＰＩ制御部
１７，２８ 座標変換部
１８ 電流積算部
２１ ＰＷＭ信号生成部
２３ インバータ回路
２４ 電源リレー
２５ 電流検出部
２７ Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）
２９ 回転角センサ
４１，４３，４５ ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
ＢＴ 外部バッテリ

Claims (11)

1. ｄｑ直交座標での電流ベクトル制御によってブラシレスモータを駆動するモータ制御装置であって、
   前記ブラシレスモータの実電流よりｑ軸電流指令値およびｄ軸電流指令値を算出する手段と、
   前記ｄ軸電流指令値に第１のパラメータに応じた第１の乗算係数を乗じる第１の電流演算部と、
   前記第１の電流演算部の演算結果と前記ｑ軸電流指令値とを加算する第２の電流演算部と、
   前記第２の電流演算部の演算結果に第２のパラメータに応じた第２の乗算係数を乗じる第３の電流演算部と、
   前記第３の電流演算部の演算結果の前回値と今回値を加算して積算電流値を求める第４の電流演算部と、
   前記積算電流値に基づいて前記ｑ軸電流指令値の上限値を決定する決定手段と、
   前記ｑ軸電流指令値の上限値と前記ｑ軸電流指令値をもとにｑ軸電流指令制限値を求める手段と、
   前記ｑ軸電流指令制限値と前記第１のパラメータをもとにｄ軸電流指令制限値を求める手段と、
   前記ｑ軸電流指令制限値および前記ｄ軸電流指令制限値に対する前記ｑ軸電流値および前記ｄ軸電流値に基づく電流フィードバック制御により前記ブラシレスモータを駆動する手段と、
   を備えるモータ制御装置。
2. 前記第１のパラメータは前記ブラシレスモータの回転数である請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第１の乗算係数は前記ブラシレスモータの回転数が低回転から高回転になるに従い増大する係数である請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記第１の乗算係数は前記ブラシレスモータの回転数の低回転から高回転まで一定値である請求項２に記載のモータ制御装置。
5. 前記第２のパラメータは前記ブラシレスモータの駆動電源のバッテリ電圧である請求項１に記載のモータ制御装置。
6. 前記第２の乗算係数は前記バッテリ電圧が低電圧から高電圧になるに従い減少する請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記決定手段は、あらかじめ前記積算電流値と電流制限値とを対応づけたルックアップテーブルを参照して前記ｑ軸電流指令値の上限値を求める請求項１に記載のモータ制御装置。
8. 前記ブラシレスモータは３相ブラシレスＤＣモータである請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
9. 車両等の運転者のハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置であって、
   前記運転者の操舵を補助するブラシレスモータと、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のモータ制御装置により前記ブラシレスモータを駆動制御する手段と、
   を備える電動パワーステアリング装置。
10. 請求項９に記載の電動パワーステアリング装置を備えた電動パワーステアリングシステム。
11. ｄｑ直交座標での電流ベクトル制御によってブラシレスモータを駆動するモータ制御方法であって、
    前記ブラシレスモータの実電流よりｑ軸電流指令値およびｄ軸電流指令値を算出する工程と、
    前記ｄ軸電流指令値に第１のパラメータに応じた第１の乗算係数を乗じる第１の電流演算工程と、
    前記第１の電流演算工程での演算結果と前記ｑ軸電流指令値とを加算する第２の電流演算工程と、
    前記第２の電流演算工程での演算結果に第２のパラメータに応じた第２の乗算係数を乗じる第３の電流演算工程と、
    前記第３の電流演算工程の前回演算結果と今回演算結果を加算して積算電流値を求める第４の電流演算工程と、
    前記積算電流値に基づいて前記ｑ軸電流指令値の上限値を決定する工程と、
    前記ｑ軸電流指令値の上限値と前記ｑ軸電流値指令値をもとにｑ軸電流指令制限値を求める工程と、
    前記ｑ軸電流指令制限値と前記第１のパラメータをもとにｄ軸電流指令制限値を求める工程と、
    前記ｑ軸電流指令制限値および前記ｄ軸電流指令制限値に対して前記ｑ軸電流値および前記ｄ軸電流値に基づく電流フィードバック制御して前記ブラシレスモータを駆動する工程と、
    を備えるモータ制御方法。
    

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