JP5343955B2 - モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの電流を推定する適応同定機構を備えたモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、電動パワーステアリング装置のモータ制御部の一般的な構成は、図１に示すように、操舵トルク及び車速などで算出された電流指令値と、フィードバックされたモータ電流検出値との偏差Δi(t)に基づいて、比例、比例積分、比例積分微分などの制御部１で電圧指令値を算出し、算出された電圧指令値に応じてインバータを介してモータ２０を駆動するようになっている。インバータ２には、バッテリ１４から電源リレー１３を経て電力が供給される。しかしながら、このような制御方式では、モータ電流検出値の検出外乱の影響を出力しないようにするため、制御応答性をあまり高めることができず、モータ２０及びECU（Electronic Control Unit）のパラメータ変動、モータ入力電圧の外乱等の抑制に制限がかかる。そのため、モータ電流検出値の検出外乱等の影響を抑制しながら、高応答性を持つロバスト性の高い制御方法を得るために、一般的に電流制御に用いる電流検出値を推定電流とすることにより、電流検出ノイズの影響をある程度緩和させ、その分電流制御の応答性を向上させて作動音性能やトルククリップ性能を改善する手法が考えられている。

特許文献１には、ベクトル制御のd-q軸電圧指令値を入力とし、d-q軸電流オブザーバにてd-q軸推定電流を演算し、フィードバック制御する方法及び装置が開示されている。この方法及び装置では、電流オブザーバモデルの各パラメータを各要素の温度検出値に依存させて変化させることで、ロバスト性を高めることが提案されている。また、特許文献２には、電圧指令値とモータ電流検出値、外乱オブザーバにより推定したモータの入力推定外乱より、数サンプル後のモータ電流値を推定し、このモータ電流推定値を制御に用い、電流オブザーバは状態フィードバックによりモデルパラメータ変動に対応するようにしているモータ制御装置が提案されている。

特表２００９−５２６５１１号公報 特許第４０４５７４７号公報

しかし、モータの各パラメータ変動は温度変化だけではなく、製造バラツキ、経年劣化、電流回生等による電流経路変化によるものも含まれ、特許文献１に開示された温度のみの補正を行う制御方法では、推定精度を保つのには十分ではないという問題がある。また、特許文献２に開示された装置では、外乱オブザーバで推定される外乱には実際のモータ電流となっていない電流検出外乱が含まれ、推定電流は電流検出外乱が含まれた値に追従するため、電流検出外乱に対して制御系全体をロバストするものとはなっていない問題がある。上記問題に対して、特許文献２の構成を用いて、状態フィードバックゲインを小さくし、オブザーバの自然応答周波数を下げることで、電流検出外乱が推定値として算出されないようにすることも考えられるが、推定対象モデルのパラメータ変動に対する応答性も同時に下がってしまうため、推定電流誤差が拡大するという問題点も考えられる。

本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、温度変化、製造バラツキ等のモータパラメータ変動に対しても、外乱に対しても制御系全体がロバストとすることができるモータ制御装置、及びこの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を提供することにある。

本発明は、モータの電流を検出する電流検出器と、少なくとも電流指令値に基づいて電圧指令値を決定する制御器とを備えたモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記制御器が、前記モータの出力モデルの各パラメータ変動を同定する適応同定手段と、前記モータの電流を推定する電流推定手段と、前記電圧指令値を決定する電圧指令値決定手段とを備え、前記適応同定手段が少なくとも前記電流検出器により検出された電流検出値と前記電流推定手段で算出された電流推定値とに基づいて前記同定を行い、前記電流推定手段が少なくとも前記同定の結果と前記電圧指令値とに基づいて前記電流推定値を算出し、前記電圧指令値決定手段が前記電流指令値及び前記電流推定値に基づいて前記電圧指令値を決定することにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記電流検出器による前記モータの電流検出が可能であるか否かを判定する電流検出状態判定手段を具備し、前記電流検出状態判定手段は電流検出が不可能であると判定した場合に、前記適応同定手段の同定を一時的に停止するようになっていることによって、一時的に電流検出不可能となっても目的を達成可能な付加効果が得られる。

また、本発明の上記目的は、前記電圧指令値に基づいて前記モータを駆動するインバータを具備し、前記モータの電流の検出方式が、前記インバータの上段又は下段に単一の前記電流検出器を配置する１シャント電流検出方式であり、前記電流検出状態判定手段が少なくともＤｕｔｙ指令値により、前記モータの電流検出が可能であるか否かを判定することにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記適応同定手段の同定の結果に基づき、前記電圧指令値決定手段のパラメータを可変とすることによって、さらに効果的に達成される。また、本発明の上記目的は、前記モータの動作状態に基づいて、前記適応同定手段及び前記電流推定手段の応答性を可変とすることによって、さらに効果的に達成される。

更に、本発明は電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、上述したモータ制御装置を搭載することにより達成される。

本発明は、適応同定部によりモータモデルのパラメータを逐次同定し、適応同定部のパラメータ同定結果を用いてモータ電流を推定するようにしているので、温度変化、製造バラツキ等のモータパラメータ変動に対してロバストな構成となるため、推定精度を向上させ、従来技術より効果的に作動音性能、トルクリップル性能を改善することができる。

また、モータの動作状態に基づいて、適応同定部及び電流推定部の応答性を可変とすることで、例えば保舵状態等の状態で、電流検出外乱の影響が大きく現れる動作状態では、電流検出外乱の影響が推定値として出力されない（又はその影響を抑制できる）程度の応答性に変化させることにより、電圧指令値の決定に用いられる推定電流に対する電流検出外乱を抑制でき、安易な電流制御構成で応答性を上げることができ、作動音やトルクリップル性能を改善することができる。

更に、電流検出が不可能となった場合、適応同定部の演算を一時的に停止することにより、電流検出器の故障等により一時的に電流検出不可能となっても、不可能前の同定結果を用いて推定電流を計算してモータ制御を継続することができる。

また、一般的に、モータ電流の検出方式が下流１シャント電流検出方式である場合、Dutyに応じて相電流が検出できない状態では、すなわち、一時的な電流検出不可能状態となるときに、電流検出不可能とならない範囲にDutyを制限してモータを駆動しているので、本来の出力特性を100%使用することができない。しかし、本発明によれば、Duty等の情報を利用して電流検出が可能であるか否かを判定し、電流検出不可能状態と判定した場合に、適応同定動作を一時的に停止して、不可能前の同定結果を用いて推定電流を計算してモータ制御を継続しているので、Duty等を制限することなくモータ出力特性を100%利用することができる。

従来のモータ制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るモータ制御装置の構成を示す概要図である。 本発明の実施形態１に係るモータ制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るモータ制御装置の他の一例を示す概要図である。 本発明の実施形態２に係るモータ制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態２に係るモータ制御装置の状態フィードバックゲインの特性を示す図である。 本発明の実施形態２に係るモータ制御装置の同定感度ゲイン算出部の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態２に係るモータ制御装置の同定感度ゲイン算出部の電流推定誤差感応特性特性の一例を示す図である。 本発明の実施形態２に係るモータ制御装置の同定感度ゲイン算出部の電流指令値感応特性特性の一例を示す図である。 本発明の実施形態３に係るモータ制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係るモータ制御装置の他の一例を示す概要図である。 本発明の実施形態４に係るモータ制御装置の一例を示す概要図である。

以下、本発明に係るモータ制御装置の各実施形態を図面に示して詳しく説明する。
（実施形態1）
図２は、本発明の実施形態１に係るモータ制御装置の構成を示す概要図である。本実施形態のモータ制御装置は、適応同定部４１、電流推定部４２、電圧指定値決定部４３、加算部４４等を備えている。

適応同定部４１は、電流検出器３により検出された電流検出値i(t)、電流推定部４２により推定された電流推定値i_hat(t)、電圧指令値Um(t)及びデッドタイム補償値Dt(t)を入力し、適応同定則に基づいてモータ出力モデルの各パラメータ変動を同定している。これにより、温度変化、製造バラツキ、経年劣化等によるモータの電気特性パラメータ変化の影響をキャンセルし、電流推定精度を向上させている。なお、適応同定部４１に用いられる適応同定則としては、例えば積分型適応同定則、比例積分型適応同定則、最小二乗適応同定則、状態変数フィルタを用いた直接同定法等、様々な同定則があるが、モータ２０の出力モデルの各パラメータ変動を同定できれば、いずれを用いても良い。

電流推定部４２は、適応同定部４１により同定された各パラメータの同定結果、電流推定値i_hat(t)、電流検出値i(t)及び電圧指令値Um(t)を入力してモータ２０に流れている電流を推定し、電流推定値i_hat(t)を算出している。

電圧指令値決定部４３は、電流指令値Iref(t)及び電流推定値i_hat(t)を入力し、モータ電流を電流指令値Iref(t)となるように電圧指令値Um(t)を算出している。

加算部４４は、電圧指令値決定部４３で算出された電圧指令値Um(t)にデッドタイム補償値Dt(t)を加算し、加算した結果をインバータ２へ入力してモータ２０を駆動している。

このような構成において、通常のフィードバック制御のように電流検出値i(t)を用いる制御を行わず、演算された電流推定値i_hat(t)を用いてフィードフォワード制御を行うため、電流検出ノイズ等の入力外乱の影響を受けにくい。これにより、簡易な制御方式を利用でき、かつ制御応答性を高めて作動音性能及びトルクリップル性能を向上させることができる。

以下、一例として適応同定部４１が積分型適応同定則を用い、かつ電流推定部４２が状態フィードバック部４２８を持っている本実施形態に係るモータ制御装置の具体的な構成を説明する。

制御対象であるモータ２０に対して、入力を電圧Vm、出力を電流ｉ_ｍとすると、モータの電気特性方程式は数１のようになる。

ここで、単相コイル間印加電圧Vm(t)は、制御部１から出力された電圧指令値Um(t)がECU入力電圧検出値Vr(t)に基づいてDuty変換され、インバータ２のデッドタイム特性を補償するデッドタイム補償値Dt(t)を加算された後、PWMにより生成されてモータ２０に印加される電圧である。ECU入力電圧の検出誤差をΔvVr(t)とし、デッドタイム補償誤差を、デッドタイムの大きさが補償値と実値で異なるとしてΔdDt(t)とすると、下記数２が成立する。

上記数２を用いて、Dutyを消去すると、下記数３が得られる。

上記数３を上記数１に代入し、電流ｉ_ｍの微分値について解くと、下記数４のようになる。

ここで、状態ｘ_ｍ(t)＝ｉ_ｍ(t)とし、出力ｙ_ｍ(t)＝ｘ_ｍ(t)とすると、下記数５で示されるモータ連続時間状態方程式を導くことができる。

上記数５に対し、モータ電流を推定する電流推定部４２を、下記数６を実現するように構成することが考えられる。

電流推定誤差e(t)は、電流推定値とモータ電流検出値との差分であると定義されており、数７で示すようになっている。

そして、数７を積分式に変換すると、即ち、上記数５及び数６を数７に代入すると、下記数８が得られる。

数８の右辺第一項はA＜0であることから、誤差収束項であり、第二項〜第四項は推定誤差を表す項であり、第五項は制御入力項である。数８に応じて、制御入力u(t)を、数９のように設定する。

上記数９を上記数８に代入すると、下記数１０のような推定誤差方程式を得る。

上記数１０で推定誤差を表す右辺第二項〜第四項の各適応同定ゲインを、数１１のように算出できれば、右辺第二項〜第四項は0となり、誤差収束項である第一項のみ残るため、推定誤差は“0”に収束する。

ここで、各適応同定ゲインKx、Ku、Kdtの同定算出はリアプノフ安定論を利用して導く。リアプノフ安定論は、ある正定関数(解が必ず0以上)をリアプノフ関数Vとして定め、その微分dV/dtが零以下となるとき、リアプノフ関数は“0”に収束することを利用して解を導く方法である。リアプノフ関数の候補として、下記数１２の正定関数を選ぶ。

Γ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtは正定値（零以上の値）であり、第一項は電流推定誤差の収束を表す項であり、第二項〜第四項は各適応同定ゲインKx、Ku、Kdtの真値への収束を表す項である。

数１２の微分を算出して、上記数１０を代入すると、下記数１３を得る。

数１３に基づいて、状態フィードバックゲインKe及び各適応同定ゲインKx、Ku、Kdtの算出（すなわち適応同定部４１及び電流推定部４２の構成）を数１４のようにする。

数１４のような適応同定則を一般に積分型適応同定則と称する。Γ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtは正定値ゲインであり、各適応同定ゲインKx、Ku、Kdtの同定感度（速度）を決定するので、以下、同定感度ゲインと称する。各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtを数１４のように設定すると、リアプノフ関数の微分は数１５のようになる。

ここで、A<0、B>0、Ke<0であるため、dV/dt<0となり、リアプノフ関数Vは零に収束する。すなわち、電流推定誤差e(t)は零収束し、各適応同定ゲインKx、Ku、Kdtは真値に収束する。

以上述べたことから、適応同定部４１及び電流推定部４２の構成は最終的に下記数１６に従って構成すれば良い。

図３は、数１６に定義された適応同定部４１及び電流推定部４２を備えたモータ制御装置の一例を示すブロック図である。適応同定部４１の適応同定則は数１６に示す積分適応同定則を用いる構成となっており、デッドタイム補償値Dt(t)及び電流推定誤差e(t)を入力する適応同定ゲインKdt(t)演算部４１１と、電圧指令値Um(t)及び電流推定誤差e(t)を入力する適応同定ゲインKu(t)演算部４１２と、モータ電流検出値i(t)及び電流推定誤差e(t)を入力する適応同定ゲインKx(t)演算部４１３と、電流推定値i_hat(t)とモータ電流検出値i(t)とを減算して電流推定誤差e(t)を算出する減算部４１４とで構成されている。

電流推定部４２は、デッドタイム補償値Dt(t)と適応同定ゲインKdt(t)演算部４１１の出力とを乗算する乗算部４２２と、電圧指令値Um(t)と適応同定ゲインKu(t)演算部４１２の出力とを乗算する乗算部４２３と、モータ電流検出値i(t)と適応同定ゲインKx(t)演算部４１３の出力とを乗算する乗算部４２４と、乗算部４２２〜４２４の乗算結果を加算する加算部４２５と、モータ電流検出値i(t)から電流推定値i_hat(t)を減算して電流推定誤差e(t)を算出する減算部４２７と、電流推定誤差e(t)を入力してフィードバックゲインＫｅでフィードバックする状態フィードバック部４２８と、加算部４２５で算出した乗算部４２２〜４２４の乗算結果の加算値に、状態フィードバック部４２８から出力されたフィードバック値を加算する加算部４２６と、加算部４２６の加算結果を入力し、数１６で定義されたモータ２０の出力モデルを用いて電流推定値i_hat(t)を算出するモータ特性計算部４２１とで構成されている。

次に、各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtの設定について説明する。各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtの値は適応同定部４１の応答性を支配する値であり、任意に定めることができる。一般的に、各適応同定ゲインKx、Ku、Kdtが希望する時間以内に漸近安定（収束）するように定めれば良い。しかし、各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtの全てを同一値とすると各適応同定の極が一致にすることで、互いに干渉状態となる可能性がある。そのため、各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtを異なる値に設定することが望ましく、各値の関係は、例えば、同定する要素の変化幅が大きいほど、対応する同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtを高く設定すれば良い。

また、各適応同定ゲインKx、Ku、Kdtはモータパラメータ変動幅を相関的に示しており、モータパラメータ変動は、製造バラツキ、経年劣化等の初期バラツキを除き、温度によっても変化する。これを考慮して、各適応同定ゲインKx、Ku、Kdtの収束時間は電流検出外乱の影響を受けないようにするため、各適応同定ゲインKx、Ku、Kdtを、モータの電気的時定数に対して遅くなるように設定することが望ましい（例えば約1秒）。

次に、状態フィードバックゲインKeの設定について説明する。適応同定により印加電圧〜電流までのモータ出力モデルが実モータ特性と同等となるため、モデル化されている要素に対して、印加電圧に対する電流推定値i_hat(t)の応答性は非常に高応答性となる。また、その適応同定時間は電気的時定数に対し遅く設定されているので、適応同定系を安定化させる状態フィードバックゲインKeも小さく設定することが望ましい。

前述したように、状態フィードバックゲインKeは、モデル化誤差に対する電流推定部４２の自然応答周波数を設定する意味も持つため、状態フィードバックゲインKeを高く設定すると、検出外乱に対しても過敏に追従することとなる可能性があるので、好ましくない。逆に、状態フィードバックゲインKeを小さくし、自然応答周波数を小さくすることで、電流検出外乱に不感応とし、制御系全体のロバスト性を向上させることができる。

また、適応同定部４１及び電流推定部４２にデッドタイム補償量Dt(t)を入力しているが、それに限定するものではなく、例えば、デッドタイム補償量Dt(t)符号のように、少なくともデッドタイム中の電位変化方向情報を含むデッドタイム相当値であっても良く、更に、デッドタイムの影響が小さい場合には、デッドタイム補償量Dt(t)の入力、デッドタイムに関する適応同定要素がなくても良い。

更に、電流推定部４２のモデル化誤差を考慮し、状態フィードバック部４２８を設けているが、それに限定するものではなく、モデル化誤差の影響が小さい場合には状態フィードバック部４２８がなくても良い。

更に、モータパラメータの変動において、抵抗値に関するパラメータの変動量は最も大きく、インダクタンス成分の変動及びＥＣＵ入力電圧の変動は小さい。このため、抵抗に関するパラメータ変動、すなわち、適応同定ゲインKx(t)のみで適応同定部を構成することも可能である。

抵抗に関するパラメータ変動のみで適応同定部４１を構成し、かつ状態フィードバック部４２８を備えていない場合、モータ制御装置の構成は図４に示されており、適応同定部４１Ａ、電流推定部４２Ａの構成は数１７となる。

更に、適応同定部４１の適応同定則をモータ２０のパラメータそのものを直接同定する同定則（例えば状態変数フィルタを用いる直接同定法）を用いた場合、電流推定部４２の係数Ａ、Ｂを直接に書き換えることが可能であるため、パラメータ同定結果と電圧指令値Um(t)のみで電流推定値i_hat(t)を推定することができる。
（実施形態２）
電動パワーステアリング装置の使用状態は多種多様であり、上述した実施形態１に係るモータ制御装置の場合、その使用状態により適応同定部４１及び電流推定部４２に及ぼす影響が変化する。例えば、低速操舵状態では、電流検出ノイズによるトルク振動が操舵者に感じられやすく、適応同定部４１及び電流推定部４２の応答性が過敏になる問題がある。また、高速操舵状態では、モデルされていないＥＭＦ補償誤差の影響（モデル誤差）が大きくなるため電流推定精度が低下し、トルクリップルが発生しやすくなり、つまり電流推定部４２の応答性が不足になる問題がある。また、ハンドルセンタ付近等の低電流状態では、電流推定誤差e(t)が小さくなるため、適応同定速度が低下し、ハンドル切り始めの時にトルクリップルが発生する可能性があり、つまり適応同定部４１の応答性が不足となる問題がある。更に、ハンドルの切り戻し状態等、モータトルクと回転方向が逆となる回生モードであるときには、インバータ２内のモータ電流経路の変化により、インピーダンスモデルが変化したように見えるため、急激なパラメータ変化が起き、適応同定部４１の応答性が不足となる問題がある。

上述した問題を解決するために、図３に対応させて示す図５に示すように、実施形態２に係るモータ制御装置では、モータ２０の動作状態に応じて、適応同定部４１Ｂ及び電流推定部４２Ｂの応答性を可変としている。これにより、様々な状態に対して最適な応答性を選択でき、電流推定精度の低下を防いで良好な制御効果を得ることができる。

上述したように、低速操舵又は高速操舵のときに実施形態１の電流推定部４２の応答性が不足となる問題を解決するために、本実施形態では、電流推定部４２Ｂの状態フィードバック部４２８Ｂの状態フィードバックゲインKeを操舵速度の変化に応じて可変としている。すなわち、図６に示すように、モータ２０の回転数が高いときは状態フィードバックゲインKeを高くしてモデル化誤差を吸収し、モータ２０の回転数が低いときには、状態フィードバックKeを低くして電流検出ノイズ等の外乱影響を抑制することにより良好な性能を確保している。

更に、上述したような、パラメータ急変における実施形態１の適応同定部４１の応答性過不足となる問題を解決するために、本実施形態では、適応同定部４１Ｂには、適応同定ゲインKdt(t)演算部４１１Ｂ、適応同定ゲインKu(t)演算部４１２Ｂ、適応同定ゲインKx(t)演算部４１３Ｂの前段にそれぞれ同定感度ゲインΓ_dt演算部４１７Ｂ、同定感度ゲインΓ_ｕ演算部４１６Ｂ、同定感度ゲインΓ_ｘ演算部４１５Ｂを設け、各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtを調整している。

同定感度ゲインΓ_dt、Γ_ｕ、Γ_ｘ演算部４１７Ｂ、４１６Ｂ及び４１５Ｂの構成はいずれも同一であり、図７に示すように、電流推定誤差e(t)及び電流指令値Iref(t)を入力し、電流推定誤差e(t)に基づいて図８に示すような電流推定誤差感応特性に応じて各同定感度ゲインＧ１に、電流指令値Iref(t)に基づいて図９に示すような電流指令値感応特性に応じて同定感度乗算値Ｇ２を乗算部４１５Ｂ１で乗算して、各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtを算出する。

このようにすると、図８に示す電流推定誤差感応特性により、電流推定誤差e(t)が小さいときには各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtを低くするので、電流検出ノイズ等の外乱影響を抑制することができ、また、電流推定誤差e(t)が大きいときには各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtを高くしているので、パラメータの急変に対して素早く同定することができる。更に、図９に示す電流指令値感応特性により、電流指令値Iref(t)が小さいときには、各同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtを高くしているので、同定速度を保つことができる。従って、同定感度ゲインΓ_dt、Γ_ｕ、Γ_ｘ演算部４１７Ｂ、４１６Ｂ及び４１５Ｂを設けることにより、電流推定精度を確保しつつノイズ等の外乱影響を抑制して良好な性能を確保することができる。
（実施形態３）
モータ駆動システムの方式によって、各相モータ電流の検出ができなくなる状態が発生する場合がある。例えば下流1シャント電流検出方式等では、一般的に各相モータ電流を検出するため、PWMにおいて単相がONとなる状態を意図的に作って各相モータ電流検出を行うが、Dutyの状態によっては相電流が検出できない状態、つまり、一時的に電流が検出不可能な状態となることがある。このような相電流検出不可能状態を回避するために、通常、Dutyを制限して駆動するようにしているので、モータ特性を100%引き出すことができず効率が悪い。

特許文献１及び２に記載の構成は、状態フィードバックによりモータモデルパラメータの変化を補償しているため、電流検出不可能な状態では状態フィードバックが使用できず、電流推定値を用いた制御を行うことができなくなる。しかし、本発明の実施形態３では、適応同定機構を具備し、製造バラツキ等を含んだモータモデルのパラメータ変化を直接同定しており、かつ電流検出が不可能であると判定した場合、適応同定動作を一時的に停止するようにしているので、一時的な電流検出不可能状態時でも精度の良い電流推定を行うことが可能である。適応同定動作を停止する手法としては、例えば同定感度ゲインΓ_ｘ、Γ_ｕ、Γ_dtを零にすること、電流検出値i(t)を電流推定値i_hat(t)に切り換える等の手法を用いることが可能である。

図１０に示されているモータ制御装置は、上記のような電流検出不可能状態に対応できるものであり、適応同定動作を一時的に停止する手法として、電流検出値i(t)を電流推定値i_hat(t)に切り換えることを利用している。具体的には、図５に記載のモータ制御装置を基に、電流検出状態判定部４５及び電流切換部４６を設けている。電流検出状態判定部４５は、各相Ｄｕｔｙ及び故障判定信号等により電流検出が可能であるか否かを判定し、判定結果を判定信号ＳＷとして電流切換部４６へ入力している。ここで、電流検出が可能であると判定したときに判定信号ＳＷを「１」にセットし、一方、電流検出が不可能であると判定したときに判定信号ＳＷを「０」にセットする。

電流切換部４６は、判定信号ＳＷ、電流検出値i(t)、及び電流推定値i_hat(t)を入力し、判定信号ＳＷに応じて電流検出値i(t)及び電流推定値i_hat(t)のいずれかを適応同定部４１Ｃ及び電流推定部４２Ｃのへ入力している。判定信号が「１」であるときに、検出された電流検出値i(t)のままを用いて電流推定誤差e(t)を求めて、適応同定を行っている。一方、判定信号が「０」であるときに、電流検出値i(t)の代わりに電流推定値i_hat(t)が適応同定部４１Ｃ及び電流推定部４２Ｃに入力されているので、電流推定誤差e(t)が「０」となるため、電流検出が不可能となる前のパラメータ同定結果を用いて電流推定を継続し、モータ制御を継続している。よって、Dutyを制限する必要がなくモータ特性を100%引き出すことができる。

なお、実施形態１の図４に記載の適応同定則をモータ２０のパラメータそのものを直接同定する同定則（例えば、状態変数フィルタを用いる直接同定法）を用いたモータ制御装置に、電流推定部４２に電流検出値i(t)を用いないため、同定ゲインを「０」にする等で適応同定を一時的に停止することができる。

具体的な構成は、図１１に示すように、電流検出状態判定部４５Ｄと、適応同定部４１Ｄと、電流推定部４２Ｄとを設けている。電流検出状態判定部４５Ｄは、各相Ｄｕｔｙ及び故障判定信号等により電流検出の可能/不可能を判定し、判定信号ＳＷ１を適応同定部４１Ｄへ入力している。ここで、電流検出が可能であると判定したときに判定信号ＳＷ１を「１」にセットし、一方、電流検出が不可能であると判定したときに判定信号ＳＷ１を「０」にセットする。

適応同定部４１Ｄは、入力された判定信号ＳＷ１が「１」であるときに、適応同定則に基づいてパラメータ同定結果を求めている。判定信号ＳＷ１が「０」であるときに、同定ゲインΓ_ｘを「０」にして適応同定を一時的に停止するようにしている。

電流推定部４２Ｄは、適応同定部４１Ｄのパラメータ同定結果及び電圧指令値Um(t)を入力して電流推定値i_hat(t)を算出している。
（実施形態４）
図１１に示されているモータ制御装置において、電圧指令値決定部４３は電流指令値Iref(t)に対して、モータ電流が希望する応答特性となるように電圧指令値Um(t)を決定しているが、モータ２０のパラメータが変動したときには、意図した応答特性とならなくなることもある。この問題を解決するために、図１２に示すように電圧指令値決定部４３Ｅを設けている。電圧指令値決定部４３Ｅは、適応同定部４１Ｄにより求めたパラメータ同定結果を入力し、パラメータ同定結果に基づいて電圧指令値決定部４３Ｅの内部パラメータを逐次変更するようにしている。これにより、温度変化、経年劣化等によるパラメータ変動に対しても常に希望する応答特性にすることができ、作動音性能、トルクリップル性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、モータ２０のパラメータそのものを直接同定する同定則を用いたモータ制御装置に、パラメータ同定結果に基づいて内部パラメータを逐次変更する電圧指令値決定部を設けているが、これに限定するものではなく、図３、図５及び図１０に記載の積分型適応同定則を用いたモータ制御装置や、比例・積分型適応同定則及び最小二乗適応同定則等を用いたモータ制御装置でも、適応同定部により算出したパラメータ同定結果を用いて内部パラメータを逐次変更する電圧指令値決定部を適用することができる。

１ 制御部
２ インバータ
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、 適応同定部
４２、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、 電流推定部
４３、４３Ｅ 電圧指令値決定部
４５、４５Ｄ、 電流検出状態判定部
４６ 電流切換部

Claims (6)

1. モータの電流を検出する電流検出器と、少なくとも電流指令値に基づいて電圧指令値を決定する制御器とを備えたモータ制御装置において、
   前記制御器が、前記モータの出力モデルの各パラメータ変動を同定する適応同定手段と、前記モータの電流を推定する電流推定手段と、前記電圧指令値を決定する電圧指令値決定手段とを備え、
   前記適応同定手段が少なくとも前記電流検出器により検出された電流検出値と前記電流推定手段で算出された電流推定値とに基づいて前記同定を行い、
   前記電流推定手段が少なくとも前記同定の結果と前記電圧指令値とに基づいて前記電流推定値を算出し、
   前記電圧指令値決定手段が前記電流指令値及び前記電流推定値に基づいて前記電圧指令値を決定することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記電流検出器による前記モータの電流検出が可能であるか否かを判定する電流検出状態判定手段を具備し、前記電流検出状態判定手段は電流検出が不可能であると判定した場合に、前記適応同定手段の同定を一時的に停止するようになっている請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記電圧指令値に基づいて前記モータを駆動するインバータを具備し、前記モータの電流の検出方式が、前記インバータの上段又は下段に単一の前記電流検出器を配置する１シャント電流検出方式であり、前記電流検出状態判定手段が少なくともＤｕｔｙ指令値により、前記モータの電流検出が可能であるか否かを判定する請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記モータの動作状態に基づいて、前記適応同定手段及び前記電流推定手段の応答性を可変とする請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ制御装置。
5. 前記適応同定手段の同定の結果に基づき、前記電圧指令値決定手段のパラメータを可変とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ制御装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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