JP2024056305A - 電気モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気モータの制御精度を高くすること。【解決手段】制御装置は、電気モータの目標速度ωｒを、電気モータが出力可能な範囲内で要求値に応じて導出する目標速度導出部と、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを、Ｕ相指令電圧ＶＵ＊、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊およびＷ相指令電圧ＶＷ＊に変換する変換処理を実行する指令値変換部８５と、変換処理の実行タイミングと、変換処理によって導出された指令値ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊に基づいてインバータが動作するタイミングと、の時差に起因した回転位置のずれ量の補正を、目標速度ωｒに基づいて行う回転位置補正部８１とを備えている。指令値変換部８５は、回転位置補正部８１によって補正された回転位置θｅ（ｎ＋１）を用いて変換処理を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、電気モータを制御する電気モータ制御装置に関する。

特許文献１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルを有する同期モータを駆動させるモータ制御装置を開示している。当該制御装置は、ベクトル制御の回転座標のｄ軸の電圧の指令値およびｑ軸の電圧の指令値を、同期モータの回転位置に基づいて、Ｕ相の電圧指令値、Ｖ相の電圧指令値およびＷ相の電圧指令値に変換する。そして、各相の電圧指令値に基づいてインバータが動作することにより、同期モータが駆動する。

特開２００９－２５４１１７号公報

同期モータの回転位置を取得する手法としては、同期モータの回転位置を検出する回転角センサの検出信号に基づいて回転位置を検出する手法、および、拡張誘起電圧方式を利用して回転位置を推定する手法などが知られている。

しかしながら、回転角センサの検出精度が低い場合では、回転位置の検出値が実値と乖離するおそれがある。また、拡張誘起電圧方式を利用して回転位置を推定する場合も、同期モータを低速で駆動させていると、回転位置の推定精度が悪化するおそれがある。このように回転位置の検出値が実値と乖離したり、回転位置の推定精度が悪化したりすると、回転位置の検出値や推定値の精度が低いことが各相の電圧指令値に影響するため、同期モータの制御精度が悪化するおそれがある。

上記課題を解決するための電気モータ制御装置は、電気モータの出力に対する要求値および当該電気モータの複数相のコイルにインバータから供給された電流に基づいて、当該複数相のコイルに対する指令値を生成し、当該指令値に基づいて前記インバータを動作させることにより、前記電気モータを制御する装置である。この電気モータ制御装置は、前記電気モータの回転速度の目標である目標速度を、前記電気モータが出力可能な範囲内で前記要求値に応じて導出する目標速度導出部と、ベクトル制御の回転座標の電圧ベクトルの第１軸の成分の電圧の指令値である第１軸成分の電圧の指令値、および、前記第１軸と直交する第２軸の成分の電圧の指令値である第２軸成分の電圧の指令値を、前記電気モータの回転位置に基づいて、前記複数相のコイルに対する前記指令値に変換する変換処理を実行する指令値変換部と、前記変換処理の実行タイミングと、当該変換処理によって導出された前記指令値に基づいて前記インバータが動作するタイミングと、の時差に起因した前記電気モータの回転位置のずれ量の補正を、前記目標速度に基づいて行う回転位置補正部と、を備えている。前記指令値変換部は、前記回転位置補正部によって補正された前記回転位置を用いて前記変換処理を実行する。

変換処理では、電気モータの回転位置に基づいて、第１軸成分の電圧の指令値および第２軸成分の電圧の指令値が、電気モータの複数相のコイルに対応する指令値に変換される。変換処理によって導出された指令値に基づいてインバータが動作することにより、電気モータが駆動する。そのため、変換処理の実行タイミングと、変換処理によって導出された指令値に基づいてインバータが動作するタイミングとの間に所定の時差が発生する。変換処理においては、当該時差を考慮して補正された電気モータの回転位置を用いて、指令値の変換を行うことが好ましい。

ここで、時差に応じた電気モータの回転位置の補正は、電気モータの回転速度を用いて行うことができる。一般的に、当該回転速度として、電気モータの回転位置を検出するセンサの検出値を時間微分した値、または、拡張誘起電圧方式を利用して導出した回転速度の推定値を用いる。この場合、当該検出値や推定値の精度が悪いと、当該回転速度の検出値や推定値が、電気モータの回転速度の実値から乖離しているおそれがある。したがって、このような回転速度を用いて電気モータの回転位置を補正しても、その補正の精度が高いとは言いがたい。

そこで、上記電気モータ制御装置は、時差に応じて電気モータの回転位置を補正する場合、上記の目標速度が用いられる。当該目標速度は、電気モータの出力に対する要求値に応じて導出されたものである。そのため、回転位置の検出値や推定値の精度が悪い場合であっても、当該目標速度はそうした影響を受けない。その結果、当該目標速度は、電気モータの回転速度の実値から乖離しにくい。これにより、当該目標速度を用いて電気モータの回転位置を補正することにより、その補正を精度良く行うことができる。

したがって、上記電気モータ制御装置によれば、電気モータの制御精度を高くできる。
上記課題を解決するための電気モータ制御装置は、電気モータの出力に対する要求値および当該電気モータの複数相のコイルにインバータから供給された電流に基づいて、当該複数相のコイルに対する指令値を生成し、当該指令値に基づいて前記インバータを動作させることにより、前記電気モータを制御する装置である。この電気モータ制御装置は、前記電気モータの回転速度の目標である目標速度を、前記電気モータが出力可能な範囲内で前記要求値に応じて導出する目標速度導出部と、ベクトル制御の回転座標の電流ベクトルの第１軸の成分の電流である第１軸成分の電流によって発生する前記第１軸と直交する第２軸上の干渉電圧を相殺するための第２軸干渉電圧補償値と、前記第２軸の成分の電流である第２軸成分の電流によって発生する前記第１軸上の干渉電圧を相殺するための第１軸干渉電圧補償値とを、前記目標速度に基づいて導出する非干渉電圧導出部と、を備えている。そして、電気モータ制御装置は、前記第１軸干渉電圧補償値および前記第２軸干渉電圧補償値に基づいて、前記電気モータを制御する。

一般的に、第１軸干渉電圧補償値および第２軸干渉電圧補償値は、電気モータの回転位置を検出するセンサの検出値を時間微分した値である回転速度の検出値、または、拡張誘起電圧方式を利用して導出した回転速度の推定値を用いて導出される。この場合、当該検出値や推定値の精度が悪い場合、当該回転速度の検出値や推定値が、電気モータの回転速度の実値から乖離しているおそれがある。したがって、回転速度の検出値や推定値を用いて第１軸干渉電圧補償値および第２軸干渉電圧補償値を導出した場合、その導出の精度が高いとは言いがたい。

そこで、上記電気モータ制御装置では、第１軸干渉電圧補償値および第２軸干渉電圧補償値を導出する場合、上記の目標速度が用いられる。当該目標速度は、電気モータに対する要求値に応じて導出されたものである。そのため、回転位置の検出値や推定値の精度が悪い場合であっても、当該目標速度はそうした影響を受けない。その結果、当該目標速度は、電気モータの回転速度の実値から乖離しにくい。これにより、当該目標速度を用いて第１軸干渉電圧補償値および第２軸干渉電圧補償値を導出することにより、その導出精度を高くできる。

したがって、上記電気モータ制御装置によれば、電気モータの制御精度を高くできる。

図１は、実施形態の電気モータ制御装置と、同電気モータ制御装置の制御対象である電気モータとを示す概略構成図である。 図２は、同電気モータ制御装置の電圧指令値導出部の機能構成を示すブロック図である。 図３は、同電気モータ制御装置の２相／３相変換部の機能構成を示すブロック図である。

以下、電気モータ制御装置の一実施形態を図１～図３に従って説明する。
図１は、電気モータ制御装置１０と、電気モータ１００と、モータ電源１１０とを図示している。

＜電気モータ＞
電気モータ１００は、永久磁石が設けられているロータ１０１を備えている。電気モータ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。電気モータ１００は、三相コイルとして、Ｕ相コイル１０５、Ｖ相コイル１０６およびＷ相コイル１０７を備えている。電気モータ１００は、例えば、車載のブレーキ装置においてブレーキ液を吐出する電動シリンダの動力源として用いられる。

＜電気モータ制御装置＞
電気モータ制御装置１０について説明する。本明細書では、電気モータ制御装置１０を単に「制御装置１０」と記載する。

制御装置１０は、ｄ軸の成分の電流およびｑ軸の成分の電流を制御する駆動制御によって電気モータ１００を駆動させる。ｄ軸およびｑ軸とは、ベクトル制御の回転座標の制御軸である。すなわち、ｄ軸およびｑ軸は、電流ベクトルの制御軸であり、電圧ベクトルの制御軸でもある。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。本実施形態では、ｄ軸が「第１軸」に対応し、ｑ軸が「第２軸」に対応する。また、ｄ軸の成分が「第１軸成分」に対応し、ｑ軸の成分が「第２軸成分」に対応する。

制御装置１０は、ｄ軸の成分の電流の指令値とｑ軸の成分の電流の指令値とに基づいた信号を三相コイル１０５～１０７に入力することによって電気モータ１００を制御する。
制御装置１０は、インバータ１１と、電子制御装置２０とを備えている。

インバータ１１は、モータ電源１１０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１１は、電子制御装置２０からの指令（後述するＵ相指令電圧ＶＵ＊、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊およびＷ相指令電圧ＶＷ＊）に基づいたスイッチング素子のオン／オフ動作によって、Ｕ相信号、Ｖ相信号およびＷ相信号を生成する。具体的には、インバータ１１は、Ｕ相指令電圧ＶＵ＊に基づいてＵ相信号を生成し、Ｕ相信号を電気モータ１００のＵ相コイル１０５に入力する。インバータ１１は、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊に基づいてＶ相信号を生成し、Ｖ相信号を電気モータ１００のＶ相コイル１０６に入力する。インバータ１１は、Ｗ相指令電圧ＶＷ＊に基づいてＷ相信号を生成し、Ｗ相信号を電気モータ１００のＷ相コイル１０７に入力する。これにより、電気モータ１００が駆動する。

電子制御装置２０は、図示しない実行部および記憶部を有している。例えば、実行部はＣＰＵである。記憶部には、実行部によって実行される制御プログラムが記憶されている。

電子制御装置２０は、実行部が制御プログラムを実行することにより、応答モデル２１、目標速度導出部２２、指令トルク導出部２３、電流指令値導出部２４、電圧指令値導出部２５、２相／３相変換部２６、３相／２相変換部２７、回転速度推定部２８および回転位置推定部２９として機能する。これらは、電気モータ１００を駆動させるための機能部である。

＜機能部＞
応答モデル２１には、上記電動シリンダに発生させる液圧の要求値である要求液圧Ｐｒｑに応じた電気モータ１００の回転位置を、目標位置θｒとして導出する。電気モータ１００の回転位置とはロータ１０１の回転角であり、目標位置θｒは、電気モータ１００の回転位置の目標である。制御装置１０では、要求液圧Ｐｒｑが「電気モータの出力に対する要求値」に対応する。

応答モデル２１は、電気モータ１００の特性に基づいて設計されたモデルである。そのため、応答モデル２１は、電気モータ１００の駆動によって実現可能な回転位置を、目標位置θｒとして導出する。すなわち、応答モデル２１は、電気モータ１００がそのときに出力可能な範囲内で目標位置θｒを導出する。

目標速度導出部２２は、目標位置θｒに基づいて、電気モータ１００のロータ１０１の回転速度の目標である目標速度ωｒを導出する。例えば、目標速度導出部２２は、目標位置θｒを時間微分することによって目標速度ωｒを導出する。上述したように目標位置θｒは要求液圧Ｐｒｑに応じた値である。そして、目標速度導出部２２は、こうした目標位置θｒに基づいて目標速度ωｒを導出する。さらに、目標位置θｒは、電気モータ１００の駆動によって実現可能な値である。したがって、目標速度導出部２２は、目標速度ωｒを、電気モータ１００が出力可能な範囲内で要求液圧Ｐｒｑに応じて導出する。

指令トルク導出部２３は、目標位置θｒと、回転位置推定部２９によって導出されたロータ１０１の回転位置の推定値である推定回転位置θｅとを基に、電気モータ１００のトルクの指令値であるトルク指令値ＴＲ＊を導出する。例えば、指令トルク導出部２３は、目標位置θｒと推定回転位置θｅとの偏差を入力とするフィードバック制御によってトルク指令値ＴＲ＊を導出する。

電流指令値導出部２４は、トルク指令値ＴＲ＊を基に、ｄ軸の成分の電流の指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄｃと、ｑ軸の成分の電流の指令値であるｑ軸電流指令値Ｉｑｃとを導出する。すなわち、電流指令値導出部２４は、トルク指令値ＴＲ＊に応じたｄ軸の成分の電流であるｄ軸電流指令値Ｉｄｃおよびｑ軸の成分の電流であるｑ軸電流指令値Ｉｑｃを取得する。

電圧指令値導出部２５は、ｄ軸の成分の電圧の指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖｄｃと、ｑ軸の成分の電圧の指令値であるｑ軸電圧指令値Ｖｑｃとを導出する。例えば、電圧指令値導出部２５は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃおよびｑ軸電流指令値Ｉｑｃと、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑと、電気モータ１００の回転速度の推定値である推定回転速度（電気角速度の推定値）ωｅとを基に、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを導出する。本実施形態では、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃが「第１軸電圧指令値」に相当し、ｑ軸電圧指令値Ｖｑｃが「第２軸電圧指令値」に相当する。なお、電圧指令値導出部２５の詳細な機能構成については後述する。

２相／３相変換部２６は、推定回転位置（電気角の推定値）θｅに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを、Ｕ相指令電圧ＶＵ＊、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊およびＷ相指令電圧ＶＷ＊に変換する。Ｕ相指令電圧ＶＵ＊は、Ｕ相コイル１０５に印加する電圧の指令値である。Ｖ相指令電圧ＶＶ＊は、Ｖ相コイル１０６に印加する電圧の指令値である。Ｗ相指令電圧ＶＷ＊は、Ｗ相コイル１０７に印加する電圧の指令値である。Ｕ相指令電圧ＶＵ＊、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊およびＷ相指令電圧ＶＷ＊が、電気モータ１００の３相のコイル１０５，１０６，１０７に対する指令値に対応する。なお、２相／３相変換部２６の詳細な機能構成については後述する。

３相／２相変換部２７には、Ｕ相コイル１０５に流れた電流であるＵ相電流ＩＵが入力され、Ｖ相コイル１０６に流れた電流であるＶ相電流ＩＶが入力され、Ｗ相コイル１０７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２７は、上記推定回転位置（電気角の推定値）θｅを基に、Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷを、ｄ軸の成分の電流であるｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸の成分の電流であるｑ軸電流Ｉｑに変換する。

回転速度推定部２８は、実ｄ軸の方向と推定ｄ軸の方向との軸位相偏差ｄθを導出する。回転速度推定部２８には、３相／２相変換部２７によって導出されたｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑが入力される。さらに、回転速度推定部２８には、電圧指令値導出部２５によって導出されたｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃが入力される。回転速度推定部２８は、例えば拡張誘起電圧方式によって軸位相偏差ｄθを導出する。この場合、回転速度推定部２８は、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃとを基に軸位相偏差ｄθを導出する。

回転速度推定部２８は、電気モータ１００の回転速度の推定値である推定回転速度（電気角速度の推定値）ωｅを導出する。回転速度推定部２８は、例えば、軸位相偏差ｄθを目標値「０」とすべく比例積分制御することによって推定回転速度ωｅを導出する。本実施形態では、回転速度推定部２８が、電気モータ１００の回転速度推定値を取得する「取得部」に対応する。

回転位置推定部２９は、電気モータ１００の回転位置の推定値である推定回転位置（電気角の推定値）θｅを取得する。回転位置推定部２９は、例えば、回転速度推定部２８によって導出された推定回転速度ωｅを積分することによって、推定回転位置θｅを導出する。

＜電圧指令値導出部＞
図２を参照し、電圧指令値導出部２５について詳述する。
電圧指令値導出部２５は、第１ｄ軸演算器５１と、第２ｄ軸演算器５２と、ｄ軸積算器５３と、ｄ軸抵抗値積算器５４と、ｄ軸インダクタンス積算器５５と、第３ｄ軸演算器５６と、第４ｄ軸演算器５７とを有している。

第１ｄ軸演算器５１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃとｄ軸電流Ｉｄとの偏差であるｄ軸電流偏差ΔＩｄを導出する。具体的には、第１ｄ軸演算器５１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃからｄ軸電流Ｉｄを引いた値をｄ軸電流偏差ΔＩｄとして導出する。

第２ｄ軸演算器５２は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄと電気モータ１００の応答周波数ωｃとの積を導出値ΔＩｄＡとして導出する。
ｄ軸積算器５３は、第２ｄ軸演算器５２の導出値ΔＩｄＡを積算することによって、ｄ軸積算値Ｉｎｐｄを導出する。具体的には、ｄ軸積算器５３は、ｄ軸積算値Ｉｎｐｄの前回値と導出値ΔＩｄＡとの和をｄ軸積算値Ｉｎｐｄの最新値として導出する。

ｄ軸抵抗値積算器５４は、電気モータ１００の抵抗値Ｒとｄ軸積算値Ｉｎｐｄとの積をｄ軸基準電圧Ｖｄｂとして導出する。
ｄ軸インダクタンス積算器５５は、第２ｄ軸演算器５２の導出値ΔＩｄＡと電気モータ１００のｄ軸インダクタンスＬｄとの積を、演算値Ｖｄｅとして導出する。

第３ｄ軸演算器５６は、ｄ軸基準電圧Ｖｄｂと演算値Ｖｄｅとの和を、ｄ軸指令電圧仮値ＶｄＡとして導出する。
第４ｄ軸演算器５７は、ｄ軸指令電圧仮値ＶｄＡに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄｃを導出する。具体的には、第４ｄ軸演算器５７は、後述する非干渉電圧導出部７０で導出されたｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉとｄ軸指令電圧仮値ＶｄＡとの和を、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃとして導出する。すなわち、第４ｄ軸演算器５７が「指令値補正部」の一例を構成する。

電圧指令値導出部２５は、第１ｑ軸演算器６１と、第２ｑ軸演算器６２と、ｑ軸積算器６３と、ｑ軸抵抗値積算器６４と、ｑ軸インダクタンス積算器６５と、第３ｑ軸演算器６６と、第４ｑ軸演算器６７とを有している。

第１ｑ軸演算器６１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃとｑ軸電流Ｉｑとの偏差であるｑ軸電流偏差ΔＩｑを導出する。具体的には、第１ｑ軸演算器６１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃからｑ軸電流Ｉｑを引いた値をｑ軸電流偏差ΔＩｑとして導出する。

第２ｑ軸演算器６２は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑと電気モータ１００の応答周波数ωｃとの積を導出値ΔＩｑＡとして導出する。
ｑ軸積算器６３は、第２ｑ軸演算器６２の導出値ΔＩｑＡを積算することによって、ｑ軸積算値Ｉｎｐｑを導出する。具体的には、ｑ軸積算器６３は、ｑ軸積算値Ｉｎｐｑの前回値と導出値ΔＩｑＡとの和をｑ軸積算値Ｉｎｐｑの最新値として導出する。

ｑ軸抵抗値積算器６４は、電気モータ１００の抵抗値Ｒとｑ軸積算値Ｉｎｐｑとの積をｑ軸基準電圧Ｖｑｂとして導出する。
ｑ軸インダクタンス積算器６５は、第２ｑ軸演算器６２の導出値ΔＩｑＡと電気モータ１００のｑ軸インダクタンスＬｑとの積を、演算値Ｖｑｅとして導出する。

第３ｑ軸演算器６６は、ｑ軸基準電圧Ｖｑｂと演算値Ｖｑｅとの和を、ｑ軸指令電圧仮値ＶｑＡとして導出する。
第４ｑ軸演算器６７は、ｑ軸指令電圧仮値ＶｑＡに基づいてｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを導出する。具体的には、第４ｑ軸演算器６７は、後述する非干渉電圧導出部７０で導出されたｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉとｑ軸指令電圧仮値ＶｑＡとの和を、ｑ軸電圧指令値Ｖｑｃとして導出する。すなわち、第４ｑ軸演算器６７が「指令値補正部」の一例を構成する。

電圧指令値導出部２５は、非干渉電圧導出部７０を有している。非干渉電圧導出部７０は、第１非干渉電圧導出部７１と第２非干渉電圧導出部７２とを含んでいる。第１非干渉電圧導出部７１は、ｑ軸の成分の電流によって発生するｄ軸上の干渉電圧を相殺するためのｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉを導出する。第２非干渉電圧導出部７２は、ｄ軸の成分の電流によって発生するｑ軸上の干渉電圧を相殺するためのｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出する。本実施形態では、ｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉが「第１軸干渉電圧補償値」に対応し、ｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉが「第２軸干渉電圧補償値」に対応する。

第１非干渉電圧導出部７１は、ｑ軸電流Ｉｑと電気モータ１００のｑ軸インダクタンスＬｑと電気モータ１００の回転速度との積を、ｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉとして導出する。このとき、第１非干渉電圧導出部７１は、目標速度ωｒまたは推定回転速度ωｅを、電気モータ１００の回転速度として用いる。例えば、第１非干渉電圧導出部７１は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が所定の変化速度判定値未満である場合には目標速度ωｒを用いてｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉを導出する。一方、第１非干渉電圧導出部７１は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値以上である場合には推定回転速度ωｅを用いてｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉを導出する。具体的には、第１非干渉電圧導出部７１は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値未満である場合、ｑ軸電流Ｉｑとｑ軸インダクタンスＬｑと目標速度ωｒとの積をｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉとして導出する。一方、第１非干渉電圧導出部７１は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値以上である場合、ｑ軸電流Ｉｑとｑ軸インダクタンスＬｑと推定回転速度ωｅとの積をｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉとして導出する。

第２非干渉電圧導出部７２は、ｄ軸電流Ｉｄと電気モータ１００のｄ軸インダクタンスＬｄと電気モータ１００の回転速度との積を、ｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉとして導出する。このとき、第２非干渉電圧導出部７２は、目標速度ωｒまたは推定回転速度ωｅを、電気モータ１００の回転速度として用いる。例えば、第２非干渉電圧導出部７２は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が上記変化速度判定値未満である場合には目標速度ωｒを用いてｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出する。一方、第２非干渉電圧導出部７２は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値以上である場合には推定回転速度ωｅを用いてｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出する。具体的には、第２非干渉電圧導出部７２は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値未満である場合、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸インダクタンスＬｄと目標速度ωｒとの積をｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉとして導出する。一方、第２非干渉電圧導出部７２は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値以上である場合、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸インダクタンスＬｄと推定回転速度ωｅとの積をｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉとして導出する。

なお、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が大きいほど、電気モータ１００の回転が速くなりやすい。そこで、電気モータ１００の高速回転が要求されているか否かの判断基準として、変化速度判定値が設定されている。電気モータ１００が高速で駆動している場合には、電気モータ１００が低速で駆動している場合と比較して、目標速度ωｒと電気モータ１００の回転速度の実値との乖離が生じにくい。したがって、本実施形態において、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値未満である場合には、電気モータ１００の高速回転が要求されていないと判断できるとともに、目標速度ωｒと電気モータ１００の回転速度の実値との乖離が生じていないと推定できる。そのため、非干渉電圧導出部７０は、目標速度ωｒに基づいてｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出する。一方、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値以上である場合には、電気モータ１００の高速回転が要求されていると判断できるとともに、目標速度ωｒと電気モータ１００の回転速度の実値との乖離が生じていると推定できる。そのため、非干渉電圧導出部７０は、推定回転速度ωｅに基づいてｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出する。

＜２相／３相変換部＞
図３を参照し、２相／３相変換部２６について詳述する。
２相／３相変換部２６は、回転位置補正部８１と指令値変換部８５とを有している。

回転位置補正部８１は、補正量導出器８２と演算器８３とを含んでいる。
補正量導出器８２は、電気モータ１００の回転速度と時差ＴＬとの積を、回転位置補正量Δθとして導出する。時差ＴＬとは、指令値変換部８５による変換処理の実行タイミングと、変換処理によって導出されたＵ相指令電圧ＶＵ＊、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊およびＷ相指令電圧ＶＷ＊に基づいてインバータ１１が動作するタイミングとの時差である。指令値変換部８５による変換処理とは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを、Ｕ相指令電圧ＶＵ＊、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊およびＷ相指令電圧ＶＷ＊に変換する処理である。時差ＴＬは、インバータ１１の応答速度などに基づいたものである。そのため、実験やシミュレーションなどによって時差ＴＬを設定できる。

補正量導出器８２は、目標速度ωｒまたは推定回転速度ωｅを、電気モータ１００の回転速度として用いる。例えば、補正量導出器８２は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が上記変化速度判定値未満である場合には目標速度ωｒを用いて回転位置補正量Δθを導出する。一方、補正量導出器８２は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値以上である場合には推定回転速度ωｅを用いて回転位置補正量Δθを導出する。具体的には、補正量導出器８２は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値未満である場合、目標速度ωｒと時差ＴＬとの積を回転位置補正量Δθとして導出する。一方、補正量導出器８２は、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値以上である場合、推定回転速度ωｅと時差ＴＬとの積を回転位置補正量Δθとして導出する。

上述したように、電気モータ１００の高速回転が要求されているか否かの判断基準として、変化速度判定値が設定されている。したがって、本実施形態において、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値未満である場合には、電気モータ１００の高速回転が要求されていないと判断できるとともに、目標速度ωｒと電気モータ１００の回転速度の実値との乖離が生じていないと推定できる。そのため、補正量導出器８２は、目標速度ωｒに基づいて回転位置補正量Δθを導出する。一方、要求液圧Ｐｒｑの変化速度が変化速度判定値以上である場合には、電気モータ１００の高速回転が要求されていると判断できるとともに、目標速度ωｒと電気モータ１００の回転速度の実値との乖離が生じていると推定できる。そのため、補正量導出器８２は、推定回転速度ωｅに基づいて回転位置補正量Δθを導出する。

演算器８３は、現在の推定回転位置θｅ（ｎ）と回転位置補正量Δθとの和を、補正後の推定回転位置θｅ（ｎ＋１）として導出する。推定回転位置θｅ（ｎ＋１）は、変換処理の実行タイミングと、変換処理によって導出された指令値ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊に基づいてインバータ１１が動作するタイミングとの時差を考慮した電気モータ１００の回転位置である。すなわち、回転位置補正部８１は、変換処理の実行タイミングと、変換処理によって導出された指令値ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊に基づいてインバータ１１が動作するタイミングと、の時差に起因した電気モータ１００の回転位置のずれ量の補正を、目標速度に基づいて行うことができる。

指令値変換部８５は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを、推定回転位置θｅ（ｎ＋１）に基づいて、Ｕ相指令電圧ＶＵ＊、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊およびＷ相指令電圧ＶＷ＊に変換する変換処理を実行する。

＜本実施形態の作用および効果＞
（１）変換処理では、電気モータ１００の回転位置に基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃが、Ｕ相指令電圧ＶＵ＊、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊およびＷ相指令電圧ＶＷ＊に変換される。このとき、変換処理の実行タイミングと、変換処理によって導出された指令値ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊に基づいてインバータ１１が動作するタイミングとの間に所定の時差が発生する。そのため、変換処理においては、当該時差を考慮して補正された電気モータ１００の回転位置を用いて、指令値の変換が行われる。

ここで、時差に応じた電気モータ１００の回転位置の補正は、電気モータ１００の回転速度を用いて行うことができる。当該回転速度として、電気モータ１００の回転位置を検出するセンサの検出値を時間微分した値、または、拡張誘起電圧方式を利用して導出した回転位置の推定値である推定回転位置θｅを時間微分した値を用いるとする。この場合、当該検出値や推定値の精度が悪いと、当該回転速度の検出値や推定値が、電気モータ１００の回転速度の実値から乖離しているおそれがある。

そこで、制御装置１０は、上記の時差に応じて電気モータ１００の回転位置を補正する場合、上記の目標速度ωｒが用いられる。当該目標速度ωｒは、電気モータ１００に対する要求値である要求液圧Ｐｒｑに応じて導出されたものである。そのため、回転位置の検出値や推定値の精度が悪い場合であっても、目標速度ωｒはそうした影響を受けない。その結果、目標速度ωｒは、電気モータ１００の回転速度の実値から乖離しにくい。これにより、目標速度ωｒを用いて電気モータ１００の回転位置を補正することにより、その補正を精度良く行うことができる。

（２）電気モータ１００の出力の要求値の変化速度が所定の変化速度判定値よりも大きいと、要求値に応じて変化する目標速度ωｒと電気モータ１００の回転速度の実値との乖離が大きくなりやすい。

そこで、制御装置１０は、電気モータ１００に対する出力の要求値の変化速度が所定の変化速度判定値よりも大きい場合には、目標速度ωｒではなく推定回転速度ωｅを用いて電気モータ１００の回転位置を補正する。目標速度ωｒと推定回転速度ωｅとを使い分けることにより、電気モータ１００の回転位置を精度良く補正できる。

（３）電気モータ１００の回転位置の検出値や推定値に基づいて導出した回転速度を用いてｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出する場合を考える。この場合、電気モータ１００の回転位置の検出値や推定値の精度が悪いと、ｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉの導出精度が高いとは言いがたい。

そこで、制御装置１０は、ｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出する場合、目標速度ωｒを用いる。上述したように回転位置の検出値や推定値の精度が悪い場合であっても、目標速度ωｒはそうした影響を受けない。そのため、目標速度ωｒを用いてｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出することにより、その導出精度を高くできる。したがって、制御装置１０は、電気モータ１００の制御精度を高くできる。

（４）電気モータ１００の出力の要求値の変化速度が所定の変化速度判定値よりも大きいと、要求値に応じて変化する目標速度ωｒと電気モータ１００の回転速度の実値との乖離が大きくなりやすい。

そこで、制御装置１０は、電気モータ１００に対する出力の要求値の変化速度が所定の変化速度判定値よりも大きい場合には、目標速度ωｒではなく推定回転速度ωｅを用いてｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出する。そのため、目標速度ωｒと推定回転速度ωｅとを使い分けることにより、ｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉの導出精度を高くできる。

＜変更例＞
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、ｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出する場合には、目標速度ωｒと推定回転速度ωｅとを使い分けていたが、これに限らない。例えば、要求液圧Ｐｒｑの変化速度に拘わらず、目標速度ωｒを用いてｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを導出してもよい。

・指令値変換部８５が、補正後の推定回転速度ωｅ（ｎ＋１）を用いて変換処理を実行するのであれば、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを導出する際にｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを用いなくてもよい。

・上記実施形態では、推定回転速度ωｅ（ｎ）を補正して推定回転速度ωｅ（ｎ＋１）を導出する場合には、目標速度ωｒと推定回転速度ωｅとを使い分けていたが、これに限らない。例えば、要求液圧Ｐｒｑの変化速度に拘わらず、目標速度ωｒを用いて推定回転速度ωｅ（ｎ＋１）を導出してもよい。

・ｄ軸干渉電圧補償値Ｖｄｉおよびｑ軸干渉電圧補償値Ｖｑｉを用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｃを導出するのであれば、指令値変換部８５は、現在の推定回転位置θｅを用いて変換処理を実行してもよい。

・ｑ軸を第１軸とし、ｄ軸を第２軸として、各電圧指令値Ｖｑｃ，Ｖｄｃを導出し、当該各電圧指令値Ｖｑｃ，Ｖｄｃを基にインバータ１１を動作させることによって電気モータ１００を駆動させてもよい。

・図１に二点鎖線で示すように電気モータ１００の回転位置を検出する回転角センサ２００が電気モータ１００に設けられていることがある。この場合、制御装置１０は、電気モータ１００の回転速度の検出値を取得する取得部を備えている。そのため、制御装置１０は、推定回転位置θｅの代わりに、回転角センサの検出値に基づいた電気モータ１００の回転位置の検出値を用いることができる。また、制御装置１０は、推定回転速度ωｅの代わりに、上記回転位置の検出値を時間微分した値（すなわち、回転速度の検出値）を用いることもできる。

・上記実施形態では、目標速度ωｒと推定回転速度ωｅとの使い分けを、要求液圧Ｐｒｑの変化速度を用いて行っていたが、これに限らない。例えば、目標速度ωｒと目標速度の判定値との比較によって、目標速度ωｒと推定回転速度ωｅとの使い分けを行ってもよい。

・上記実施形態では、要求液圧Ｐｒｑが電気モータ１００の出力に対する要求値として制御装置１０に入力されていたが、これに限らない。例えば、制御装置には、電気モータ１００の回転位置の要求値が電気モータ１００に対する要求値として入力されてもよいし、トルクの要求値が電気モータ１００に対する要求値として入力されてもよい。

・上記実施形態では、制御装置１０が、電気モータ１００の駆動によって実現可能な回転位置を目標位置θｒとして導出する応答モデル２１を備えているが、当該応答モデル２１を備えていなくてもよい。例えば、制御装置は、要求液圧Ｐｒｑ（電気モータ１００に対する要求値）を目標位置に変換する変換部を備えてもよい。当該変換部は、電気モータ１００の駆動によって実現可能であるか否かに無関係に、目標位置を導出する。この場合、目標速度導出部は、目標位置を時間微分することによって目標速度の仮値を導出する。そして、目標速度導出部は、目標速度の仮値が、電気モータ１００が出力可能な範囲内の値であるか否かを判定する。目標速度導出部は、目標速度の仮値が、電気モータ１００が出力可能な範囲内の値である場合には当該仮値を目標速度ωｒとして導出する。一方、目標速度導出部は、目標速度の仮値が、電気モータ１００が出力可能な範囲内の値ではない場合には、出力可能な範囲内の値となるように当該仮値を補正することにより、目標速度ωｒを導出する。これにより、上記実施形態と同等の作用および効果を得ることができる。

・電気モータは、複数相のコイルを有する同期モータであれば、４相以上のコイルを有する同期モータであってもよい。
・制御装置は、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、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。

なお、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、所望の選択肢の「１つ以上」を意味する。一例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が２つであれば「１つの選択肢のみ」または「２つの選択肢の双方」を意味する。他の例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が３つ以上であれば「１つの選択肢のみ」または「２つ以上の任意の選択肢の組み合わせ」を意味する。

１００…電気モータ
１０５～１０７…コイル
１０…電気モータ制御装置
１１…インバータ
２０…電子制御装置
２２…目標速度導出部
２５…電圧指令値導出部
２６…２相／３相変換部
２８…回転速度推定部（取得部）
５７…第４ｄ軸演算器（指令値補正部の一例を構成）
６７…第４ｑ軸演算器（指令値補正部の一例を構成）
７０…非干渉電圧導出部
７１…第１非干渉電圧導出部
７２…第２非干渉電圧導出部
８１…回転位置補正部
８５…指令値変換部

Claims (5)

1. 電気モータの出力に対する要求値および当該電気モータの複数相のコイルにインバータから供給された電流に基づいて、当該複数相のコイルに対する指令値を生成し、当該指令値に基づいて前記インバータを動作させることにより、前記電気モータを制御する電気モータ制御装置であって、
   前記電気モータの回転速度の目標である目標速度を、前記電気モータが出力可能な範囲内で前記要求値に応じて導出する目標速度導出部と、
   ベクトル制御の回転座標の電圧ベクトルの第１軸の成分の電圧の指令値である第１軸成分の電圧の指令値、および、前記第１軸と直交する第２軸の成分の電圧の指令値である第２軸成分の電圧の指令値を、前記電気モータの回転位置に基づいて、前記複数相のコイルに対する前記指令値に変換する変換処理を実行する指令値変換部と、
   前記変換処理の実行タイミングと、当該変換処理によって導出された前記指令値に基づいて前記インバータが動作するタイミングと、の時差に起因した前記電気モータの回転位置のずれ量の補正を、前記目標速度に基づいて行う回転位置補正部と、を備え、
   前記指令値変換部は、前記回転位置補正部によって補正された前記回転位置を用いて前記変換処理を実行する
   電気モータ制御装置。
2. 前記電気モータの回転速度の検出値または推定値を取得する取得部を備え、
   前記回転位置補正部は、
   前記要求値の変化速度が所定の変化速度判定値未満である場合には、前記時差に起因した前記電気モータの回転位置のずれ量の補正を、前記目標速度を用いて行い、
   前記要求値の変化速度が前記変化速度判定値以上である場合には、前記時差に起因した前記電気モータの回転位置のずれ量の補正を、前記取得部によって取得された前記検出値または前記推定値を用いて行う
   請求項１に記載の電気モータ制御装置。
3. 前記第１軸成分の電流によって発生する前記第２軸上の干渉電圧を相殺するための第２軸干渉電圧補償値および前記第２軸成分の電流によって発生する前記第１軸上の干渉電圧を相殺するための第１軸干渉電圧補償値を、前記目標速度に基づいて導出する非干渉電圧導出部と、
   前記要求値に基づいた前記第１軸成分の電圧の指令値を前記第１軸干渉電圧補償値で補正することによって第１軸電圧指令値を導出し、前記要求値に基づいた前記第２軸成分の電圧の指令値を前記第２軸干渉電圧補償値で補正することによって第２軸電圧指令値を導出する指令値補正部と、を備え、
   前記指令値変換部は、前記変換処理において、前記指令値補正部によって導出された前記第１軸電圧指令値および前記第２軸電圧指令値を、前記電気モータの回転位置に基づいて、前記複数相のコイルに対する前記指令値に変換する
   請求項１に記載の電気モータ制御装置。
4. 電気モータの出力に対する要求値および当該電気モータの複数相のコイルにインバータから供給された電流に基づいて、当該複数相のコイルに対する指令値を生成し、当該指令値に基づいて前記インバータを動作させることにより、前記電気モータを制御する電気モータ制御装置であって、
   前記電気モータの回転速度の目標である目標速度を、前記電気モータが出力可能な範囲内で前記要求値に応じて導出する目標速度導出部と、
   ベクトル制御の回転座標の電流ベクトルの第１軸の成分の電流である第１軸成分の電流によって発生する前記第１軸と直交する第２軸上の干渉電圧を相殺するための第２軸干渉電圧補償値と、前記第２軸の成分の電流である第２軸成分の電流によって発生する前記第１軸上の干渉電圧を相殺するための第１軸干渉電圧補償値とを、前記目標速度に基づいて導出する非干渉電圧導出部と、を備え、
   前記第１軸干渉電圧補償値および前記第２軸干渉電圧補償値に基づいて、前記電気モータを制御する
   電気モータ制御装置。
5. 前記電気モータの回転速度の検出値または推定値を取得する取得部を備え、
   前記非干渉電圧導出部は、
   前記要求値の変化速度が所定の変化速度判定値未満である場合には、前記第１軸干渉電圧補償値および前記第２軸干渉電圧補償値を前記目標速度に基づいて導出し、
   前記要求値の変化速度が前記変化速度判定値以上である場合には、前記第１軸干渉電圧補償値および前記第２軸干渉電圧補償値を、前記取得部によって取得された前記検出値または前記推定値に基づいて導出する
   請求項３または請求項４に記載の電気モータ制御装置。

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