JP6677016B2 - 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、２系統巻線を有するモータを２つの制御部で駆動制御するモータ制御装置及びそれを搭載し、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置に関する。特に２つの制御部がそれぞれ、ノイズ除去のローパスフィルタ（ＬＰＦ）を備えてモータ逆起電圧（ＥＭＦ）の補償を行う逆起電圧補償機能を有し、片系統駆動及び両系統駆動で同一の伝達関数を有する角度フィードバックフィルタをフィードバック経路に設け、切換による干渉を抑制したモータ制御装置及びそれを搭載し、操舵フィーリングを向上した電動パワーステアリング装置に関する。

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（ＥＰＳ）は、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、インバータで制御されるモータの駆動力を、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。
なお、舵角センサ１４からは操舵角θが検出され、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。
コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ等も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。

図２を参照してコントロールユニット３０を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差ΔＩ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差ΔＩが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３４に入力される。ＰＩ制御部３４で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３５に入力され、更にインバータ３６を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３７で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。インバータ３６は、半導体スイッチング素子としてのＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。

モータ２０にはレゾルバ等の回転センサ２１が連結されており、回転センサ２１からモータ回転角度θが出力され、更にモータ速度ωがモータ速度演算部２２で演算される。

また、加算部３２Ａには補償信号生成部３８からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３８は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３８−１と慣性３８−２を加算部３８−４で加算し、その加算結果に更に収れん性３８−３を加算部３８−５で加算し、加算部３８−５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。

このような電動パワーステアリング装置のモータ制御装置では、モータ駆動時にモータ２０が逆起電圧を発生するため、モータ逆起電圧を抑制若しくは減衰するための補償が必要である。その理由を以下に説明する。

電流指令値Ｉｒｅｆからモータ２０が駆動される制御系を伝達関数で示すと、図３のようになる。電流指令値Ｉｒｅｆは制御フィルタ（Ｇ_ＦＦ）１０１を経て減算部１０４に入力され、実モータ電流Ｉｍｎとの偏差ｅ_１が算出される。偏差ｅ_１は制御フィルタ（Ｇ_ＦＢ）を経て減算部１０５に入力され、減算部１０５でモータ２０の逆起電圧ＥＭＦが減算され、その差分ｅ_３がモータ２０の電気系特性部１１０（１／（Ｌ・ｓ＋Ｒ））を経て、更にトルク定数Ｋｔ[Nm/A]を経て機械系特性部１２０（１／（Ｊ・ｓ＋Ｄ））に入力される。逆起電圧ＥＭＦは、機械特性部１２０の出力であるモータ角速度（モータ回転数）ωｍに逆起電圧定数Ｋｅ[V/(rad/s)]を乗算して得られる。電気系特性部１１０からのモータ電流Ｉｍは検出されてフィードバックされるが、実際には電流検出ノイズＮｉが混入し、実モータ電流Ｉｍｎとしてフィードバックされる。

電気系特性部１１０は１／（Ｌ・ｓ＋Ｒ）で表され、機械系特性部１２０は１／（Ｊ・ｓ＋Ｄ）で表わされる。電気系特性部１１０のＬはモータインダクタンス[Ｈ]、Ｒはモータ抵抗[Ω]であり、機械系特性部１２０のＪはモータ慣性モーメント[Kg・m²]、Ｄはモータ粘性係数[Nm/(rad/s)]である。
電流指令値Ｉｒｅｆからモータ電流Ｉｍまでの系を、図４に示すように周波数帯域を制御し易い１次フィルタ（１／（Ｔ_４・ｓ＋１））とするため、Ｔ_１〜Ｔ_４を時定数として、制御フィルタ（Ｇ_ＦＦ）１０１の伝達関数は下記数１で設定され、制御フィルタ（Ｇ_ＦＢ）１０２の伝達関数は下記数２で設定されている。

即ち、電流指令値Ｉｒｅｆからモータ電流Ｉｍまでの系を“１／（Ｔ_４・ｓ＋１）”（数３）とし、時定数Ｔ_４の設定で電流指令値Ｉｒｅｆからモータ電流Ｉｍまでの特性である電流制御帯域を決定（１次フィルタ）するために、制御フィルタ（Ｇ_ＦＦ）１０１及び制御フィルタ（Ｇ_ＦＢ）１０２の特性を決定する。

そして、制御フィルタ（Ｇ_ＦＢ）１０２を含む電流制御のフィードバック閉ループの系では、逆起電圧ＥＭＦとＥＭＦ補償を０として、数４及び図５に示すように、外乱の電流検出ノイズ（Ｎｉ）除去用の２次フィルタ（時定数Ｔ_２，Ｔ_３）と１次位相進みフィルタ（Ｔ_１）となる構成を採る。１次位相進みフィルタ（Ｔ_１）の項がないと、制御フィルタ（Ｇ_ＦＦ）１０１の分子の微分項が２次になってしまい、非常に不安定になるからである。要するに、制御フィルタ（Ｇ_ＦＦ）１０１は、電流指令値Ｉｒｅｆからモータ電流Ｉｍまでの特性を決めるフィルタであり、制御フィルタ（Ｇ_ＦＢ）１０２は、電流検出ノイズＮｉを除去するフィルタを含めた、電流指令値Ｉｒｅｆからモータ電流Ｉｍまでの特性を決めるフィルタと言える。

上記数１及び数４をＧ_ＦＢについて解くと、制御フィルタ（Ｇ_ＦＢ）１０２は上記数２となる。

このように、制御フィルタ（Ｇ_ＦＦ）１０１及び制御フィルタ（Ｇ_ＦＢ）１０２の設定では、モータ逆起電圧ＥＭＦとＥＭＦ補償の混入を考慮していない。しかしながら、モータ逆起電圧ＥＭＦの発生は、実電流に影響を与えるため、モータ出力を正確に制御する上で大きな問題となる。このような対策として、モータ逆起電圧の補償が考えられ、例えば特開２０１３−２１９８７０号公報（特許文献１）では、電圧指令値及び電流検出値に基づいてモータの逆起電圧を推定し、逆起電圧推定値を電流指令値に加算するようにしている。また、特開２０１２−２３６４７２号公報（特許文献２）では、回転角速度に基づいて逆起電圧を推定し、この推定逆起電圧に補償係数を乗じて逆起電圧補償制御値を算出し、逆起電圧補償制御値を基本電圧に加算して電圧指令値としている。

また、近年、電動パワーステアリング装置の安全性とＥＰＳ故障時の機能持続性を含めた多系統制御とが、クライアントの声として大きく要求されてきている状況にある。その場合、モータの安全性を高めるため、モータ巻線を多系統化したモータが出現している。図６はＹ結線の３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１〜ＷＷ１又は巻線ＵＷ２〜ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。また、図７はΔ結線の３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１〜ＷＷ１又は巻線ＵＷ２〜ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。

また、制御構成としては、２系統巻線毎に制御部を設け、各制御部でモータを駆動するようになっている。このような２系統の制御構成とした場合、２系統を同時に駆動する両系統駆動時と、１系統が故障して他の系統で駆動する片系統駆動時とでモータトルクに差が出てしまい、運転者へ不快感を与える可能性がある。その理由は、モータ出力は同一（１つの出力）であるのに、逆起電圧補償の１つの信号が、それぞれの制御系統にフィードバックされているため、相互に干渉してしまうからである。

２系統の制御系として、例えば特開２００８-２７１６２４号公報（特許文献３）に開示された装置が提案されている。特許文献３の装置は、モータの誘起電圧定数パラメータの目標値と観測値との偏差に応じて、該偏差を解消するように位相差変更駆動手段を制御すると共に、偏差に基づいて両ロータ間の位相差の変更動作の異常の有無を判定する手段備え、異常の有無の判定には、偏差の積分値を用いている。

特開２０１３−２１９８７０号公報 特開２０１２−２３６４７２号公報 特開２００８−２７１６２４号公報

しかしながら、特許文献１及び２に示されるような逆起電圧補償はいずれも、ノイズが混入しないことを前提にして補償しているが、実際にはノイズが混入するため、電流指令値に対して正確にモータ出力を追従させることができない課題がある。

また、特許文献３の装置では、偏差を積分しているので誤差が蓄積される可能性があり、ノイズの混入やモータ逆起電圧の補償を考慮していないので、制御系のバランスが崩れる可能性がある。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、モータ逆起電圧を補償すると共に、２系統巻線を有するモータを、モータ逆起電圧補償機能を有する２つの制御部で駆動制御する場合、片系統駆動と両系統駆動で同一の伝達関数を有するフィルタを制御系に介挿することで、片系統駆動と両系統駆動を相互に切り換えた場合にも干渉することのないモータ制御装置を提供すると共に、操舵フィーリングを向上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、２系統巻線を有するモータを前記２系統巻線毎に駆動制御する制御部１及び２を備え、前記制御部１及び２はそれぞれ、電流指令値に基づく電流フィードバック制御で前記モータを駆動制御すると共に、モータ角度若しくはモータ角速度に基づく逆起電圧補償信号によりモータ逆起電圧の補償を行うモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータ逆起電圧を補償する経路にそれぞれノイズ除去用のＬＰＦが設けられていると共に、片系統駆動及び両系統駆動で同一の伝達関数を有する角度フィードバックフィルタをフィードバック経路に設けることにより達成される。

本発明の上記目的は、前記電流指令値を１／２ずつに分配する係数部が設けられており、前記係数部からの分配電流指令値により前記制御部１及び２を駆動するようになっていることにより、或いは前記電流指令値を入力する前記制御部１及び２が、前記電流指令値を１／２にする可変ゲインを有する制御フィルタを備えることにより、或いは前記電流指令値がｄｑ軸電流指令値であり、前記制御部が２相フィードバック式ベクトル制御系であることにより、或いは前記電流指令値がｄｑ軸電流指令値であり、前記制御部が３相フィードバック式ベクトル制御系であることにより、より効果的に達成される。

本発明に係るモータ制御装置によれば、２系統巻線を有するモータの逆起電圧を補償すると共に、２系統巻線を駆動する２つの制御系において、片系統駆動と両系統駆動で同一の伝達関数を有する角度フィルタをフィードバック経路に設けているので、故障（異常を含む）時における片系統駆動おいても、通常時の両系統駆動においても干渉することがなく、２系統制御系の特性のバランスをとることが可能となる。

また、片系統制御と両系統制御でトルクリップルが抑制されるので、電動パワーステアリング装置に搭載すれば、操舵フィーリングを一層向上することができる。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）の構成例を示すブロック図である。 モータ逆起電圧の影響を示すモータ制御装置のブロック線図である。 制御フィルタの特性を説明するための周波数応答図である。 制御フィルタの特性を説明するための周波数応答図である。 ２系統巻線を有するＹ結線モータの線図である。 ２系統巻線を有するΔ結線モータの線図である。 逆起電圧補償機能を有するモータ制御装置の構成例を示すブロック線図である。 ２系統巻線を有するモータの制御系の構成例を示すブロック図である。 従来装置の特性例（シミュレーション）を示す特性図である。 従来装置のゲインの特性例（両系統駆動及び片系統駆動）を示す周波数応答図である。 従来装置の位相の特性例（両系統駆動及び片系統駆動）を示す周波数応答図である。 本発明の実施形態の一例を示すブロック構成図である。 本発明の効果を示す周波数応答図である。 本発明を適用可能なベクトル制御系（３相ＦＢ）の構成例を示すブロック図である。 本発明を適用可能なベクトル制御系（２相ＦＢ）の構成例を示すブロック図である。

本発明では、ノイズの混入を含めたモータ逆起電圧の補償を行っており、先ず逆起電圧補償について説明する。

図８は、回転センサ（例えばレゾルバ）で検出されるモータ角度θｍに基づいて、逆起電圧ＥＭＦを補償する場合の構成例を、図３に対応させて示している。モータ角度θｍは微分部１３０で微分されるが、実際には回転センサ（例えばレゾルバ）にはノイズＮｒが含まれており、加算部１３３でノイズＮｒが加算（混入）されたモータ角度θｍｒが微分部１３０に入力される。微分部１３０で微分されたモータ角速度ωｎは、伝達関数が数５で表されるノイズ除去用のローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３１に入力され、ＬＰＦ１３１でノイズＮｒを除去されたモータ角速度ωｎ’は、逆起電圧補償定数部１３２で逆起電圧補償定数Ｋｅ’を乗算され、逆起電圧補償信号ＥＭＦｃとして加算部１０６に入力される。

なお、ＬＰＦ１３１のω_Ｌは、カットオフ周波数ｆ_ｃ（例えば４０Ｈｚ）に対してω_Ｌ＝２πｆ_ｃの関係を有している。

この逆起電圧補償はモータ角度θｍ（モータ角速度ωｍ）に依存しており、ノイズＮｒの混入がなければＬＰＦ１３１は不要である。しかし、実際には回転センサから混入するノイズＮｒの影響があり、その影響を低減するＬＰＦ１３１を具備している。フィルタ処理を行わないと、電動パワーステアリング装置では操舵感が悪化してしまうからである。このＬＰＦ１３１のフィルタ処理により、モータ回転数の周波数が上がると、モータ逆起電圧ＥＭＦに対して位相が遅れ、完全にモータ逆起電圧ＥＭＦを相殺できない可能性がある。この相殺誤差が外乱として電流制御系内に混入して、フィードバック制御の役割である実モータ電流Ｉｍを電流指令値Ｉｒｅｆに追従させることができなくなる。逆起電圧補償が完全であれば、下記数６の関係となるべきである。

（数６）
ＥＭＦｃ−ＥＭＦ＝０
しかしながら、ノイズＮｒの混入により、上記数６は成立しない。そもそも、電流フィードバック制御の主な役割は電流指令値Ｉｒｅｆ通りに、遅れなく実電流Ｉｍを流すことである。フィルタ処理による制御では、制御帯域が高いほど追従性を改善することができるが、ノイズに対しても感度が上がってしまい、電動パワーステアリング装置では操舵感が悪化する。

一方、２系統巻線を有するモータを制御する場合の構成は、例えば図９となる。出力軸１１１を有するモータ１００は２系統のＹ結線モータ巻線１０１及び１０２を備え、モータ１００には回転センサ１１０が接続されている。モータ１００を駆動制御するＥＣＵ２００は、電源、操舵トルクＴｈ、舵角θ、車速Ｖｓ、イグニション状態、回転角θｅを入力し、ＣＡＮ４０及び非ＣＡＮ４１に接続されている。また、ＥＣＵ２００は、全体の制御や演算を行うＭＣＵ２０１と、ＭＣＵ２０１からの電流指令値１に従ってモータ巻線１０１を駆動するＧＤＭ２１１と、ＭＣＵ２０１からの電流指令値２に従ってモータ巻線１０２を駆動するＧＤＭ２１２とを備えている。ＧＤＭ２１１及び２１２は、モータリレー（接点式若しくは半導体式）、モニタ・診断用インタフェース回路、インバータ等を含んでおり、ＧＤＭ２１１及び２１２の電流・電圧検出値はＭＣＵ２０１に入力されている。つまり、ＭＣＵ２０１は、電流指令値１と電流指令値２との間の補正演算機能を備えている。

このような２系統巻線のモータ及び２系統の制御系の構成では、一方の系統が故障（異常を含む）した場合、故障していない他の系統の制御系によりある程度、アシスト制御を継続することが可能である。しかしながら、２系統化すると、両系統駆動時と片系統駆動時とでモータトルクに差が出てしまう可能性があり、運転者へ不快感を与える可能性がある。その理由は、モータ逆起電圧補償の信号が、それぞれの系統にフィードバックされているため、相互に干渉してしまうからである。

図１０はその様子を示しており、両系統駆動（２系統駆動）時から片系統駆動（１系統駆動）時に遷移すると、図１０のＡ部に示すように段差（モータ出力トルク）が生じ、また、片系統駆動時から両系統駆動時に遷移すると、図１０のＢ部に示すように段差が生じる。このような段差の発生は、モータ制御装置や電動パワーステアリング装置において、回避されるべき動作である。

図１０における切換時の段差の発生は、電流指令値が４０［Ａ］において、両系統駆動時のゲイン特性が図１１の実線のようになっており、位相特性が図１２の実線のようになっているのに対し、片系統駆動時のゲイン特性が図１１の破線のようになっており、位相特性が図１２の破線のようになって、変曲点を持っているためである。

そこで、本発明では、モータ逆起電圧補償の誤差を相殺すると共に、片系統駆動と両系統駆動を切り換えても相互に干渉しない角度フィルタを、モータ制御のフィードバック経路に設けている。

本発明の構成例を図１３に示して説明する。

２系統巻線を有するモータ（機械系特性部３１０）に対して制御部３２０及び３３０の２系統制御系を具備しており、正常時には制御部３２０及び３３０の両系統駆動で制御し、一方の制御系が故障（異常を含む）となったときに他方の制御系で片系統駆動を行う。また、故障が復旧したときには、片系統駆動から両系統駆動に復帰する。

電流指令値Ｉｒｅｆは減算部３０１に入力され、減算部３０１で角度フィードバック（ＦＢ）フィルタ３００からの電流値Ｉｆとの偏差Ｉｒｅｆｅが算出される。偏差Ｉｒｅｆｅは制御部３２０及び３３０の係数部３２１及び３３１に入力され、係数部３２１及び３３１には切換信号ＳＷが入力されている。係数部３２１及び３３１は通常時（正常時）にはそれぞれ係数“１／２”に設定され、それぞれ半分にされた同一の電流指令値が２つの制御部３２０及び３３０に分配される。そして、一方の制御系が故障となった場合には、故障した系統の係数部の係数を“０”にすると共に、正常な系統の係数を“１”にする。即ち、係数部３２１及び３３１の出力である電流指令値Ｉｃ１及びＩｃ２は、下記数７になる。

（数７）
通常時：Ｉｃ１＝１／２×Ｉｒｅｆｅ
Ｉｃ２＝１／２×Ｉｒｅｆｅ
故障時（系統１の故障）：
Ｉｃ１＝０×Ｉｒｅｆｅ＝０
Ｉｃ２＝１×Ｉｒｅｆｅ＝Ｉｒｅｆｅ
故障時（系統２の故障）：
Ｉｃ１＝１×Ｉｒｅｆｅ＝Ｉｒｅｆｅ
Ｉｃ２＝０×Ｉｒｅｆｅ＝０

電流指令値Ｉｃ１及びＩｃ２は、それぞれ上記数１で表わされる制御フィルタ（Ｇ_ＦＦ）３２２及び３３２に入力され、制御フィルタ（Ｇ_ＦＦ）３２２及び３３２からの電流指令値Ｉｇ１及びＩｇ２が、それぞれ減算部３２３及び３３３に入力される。減算部３２３及び３３３には、それぞれ電気系特性部３２７及び３３７からのモータ電流Ｉｍ１及びＩｍ２がフィードバック入力されており、減算部３２３及び３３３で算出された偏差電流Ｉｄ１及びＩｄ２が、上記数２で表わされる制御フィルタ（Ｇ_ＦＢ）３２４及び３３４に入力される。

制御フィルタ（Ｇ_ＦＢ）３２４及び３３４からの電流指令値Ｉｅ１及びＩｅ２はそれぞれ加算部３２５及び３３５に入力され、逆起電圧補償信号ＥＭＦｃと加算され、加算された電流指令値Ｉｂ１及びＩｂ２がそれぞれ減算部３２６及び３３６に入力される。減算部３２６及び３３６には、モータ角速度ωｍに逆起電圧定数Ｋｅを乗算された逆起電圧ＥＭＦが減算入力され、逆起電圧ＥＭＦを減算された電流指令値Ｉｒ１が、下記数８で表わされる電気系特性部３２７に入力され、逆起電圧ＥＭＦを減算された電流指令値Ｉｒ２が、下記数９で表わされる電気系特性部３３７に入力される。

電気系特性部３２７からのモータ電流Ｉｍ１は、トルク定数部３２８でトルク定数Ｋｔ１を乗算されてトルクτ１として加算部３１３に入力され、電気系特性部３３７からのモータ電流Ｉｍ２は、トルク定数部３３８でトルク定数Ｋｔ２を乗算されてモータトルクτ２として加算部３１３に入力される。加算部３１３の加算で求められたモータトルクτは機械系特性部３１０に入力され、機械系特性部３１０の出力であるモータ角速度ωｍが、逆起電圧定数部３１２で逆起電圧定Ｋｅを乗算され、逆起電圧定Ｋｅを乗算された逆起電圧ＥＭＦが減算部３２６及び３３６に減算入力される。

また、モータ角速度ωｍは積分部３１１で積分されてモータ角度θｍとして出力され、モータ角度θｍにノイズＮｒが混入して微分部３１５で微分される。微分部３１５からのモータ角速度ωｎは上記数５で表わされるＬＰＦ３１６に入力され、フィルタ処理された角速度ωｎ’は逆起電圧補償定数部３１７で逆起電圧補償定数Ｋｅ’を乗算され、逆起電圧補償信号ＥＭＦｃが加算部３２５及び３３５に入力される。

また、モータ角度θｍは、角度フィードバックフィルタ（Ｇ_ＡＮＧ）３００を経て減算部３０１にフィードバックされている。

このような構成で、電流指令値Ｉｒｅｆから系統１のモータトルクτ１までの伝達関数は下記数１０であり、電流指令値Ｉｒｅｆから系統２のモータトルクτ２までの伝達関数は下記数１１である。

そして、通常時の両系統駆動時には系統１と系統２は同一状態で駆動され、下記数１２で表わされる。

ここで、便宜的にＬ_１＝Ｌ_２＝Ｌ，Ｒ_１＝Ｒ_２＝Ｒ，Ｋ_ｔ１＝Ｋ_ｔ２＝Ｋｔとすれば、数１０〜数１２の分母の中の（）内を０にすることにより（数１３）、片系統駆動と両系統駆動での特性を同じにすることができる。（）内を０とするには、角度ＦＢフィルタ（Ｇ_ＡＮＧ）３００が下記数１４となれば良い。

角度ＦＢフィルタ（Ｇ_ＡＮＧ）３００の伝達関数を数１４とすることにより、片系統駆動においても両系統駆動においても、モータトルクτは数１５となる。

この結果、両系統駆動から片系統駆動に切り換えても、逆に片系統駆動から両系統駆動切り換えても電流指令値Ｉｒｅｆに対するモータトルクまでの伝達特性が同じになり、干渉がなく、変曲点の少ない円滑な特性となる。電動パワーステアリング装置においては、片系統制御と両系統制御でトルクリップルが抑制されるので、操舵フィーリングを一層向上することができる。

図１４は片系統駆動及び両系統駆動と本発明の角度ＦＢフィルタ（Ｇ_ＡＮＧ）３００の介挿に基づく特性（補償あり）とを比較しており、図１４（Ａ）はゲイン特性を示し、図１４（Ｂ）は位相特性を示している。図１４に示すように、角度ＦＢフィルタ（Ｇ_ＡＮＧ）３００の介挿により、変曲点の少ない円滑な特性となっていることが分かる。

本発明は、ブラシレスモータを駆動制御するベクトル制御系についても適用できるので、ベクトル制御系について説明する。

図１５のベクトル制御系では、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑを演算して補正する電流指令値演算部２２０が設けられており、電流指令値演算部２２０には操舵トルクＴｈ、車速Ｖｓ、モータ１００に連結された回転センサ１００Ａからモータ角度（回転角度）θ_ｅ、角速度演算部２２６で演算されたモータ角速度ωが入力されている。電流指令値演算部２２０で演算されたｄ軸電流指令値ｉ_ｄ及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑは２相／３相変換部２２１に入力され、モータ角度θ_ｅに同期して３相の電流指令値Ｉｕｒｅｆ，Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆに変換される。３相の電流指令値Ｉｕｒｅｆ，Ｉｖｒｅｆ，Ｉｗｒｅｆは減算部２２２（２２２ｕ，２２２ｖ，２２２ｗ）に入力され、電流検出回路２２５Ａで検出されたモータ電流Ｉｍｕ，Ｉｍｖ，Ｉｍｗとの偏差ΔＩｕ，ΔＩｖ，ΔＩｗが算出される。算出された偏差ΔＩｕ，ΔＩｖ，ΔＩｗはＰＩ制御部２２３に入力され、電流制御された３相の電圧制御指令値Ｖｕｒｅｆ，Ｖｖｒｅｆ，ＶｗｒｅｆがＰＷＭ制御部２２４に入力され、ＰＷＭ制御部２２４で演算された各相ｄｕｔｙに基づいてインバータ２２５を介してモータ１００が駆動される。

また、図１６のベクトル制御系では、電流検出回路２２５Ａで検出された３相のモータ電流Ｉｍｕ，Ｉｍｖ，Ｉｍｗをモータ角度θ_ｅに同期して２相に変換する３相／２相変換部２２７が設けられている。電流指令値演算部２２０で演算され補正されたｄ軸電流指令値ｉ_ｄ及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑは減算部２２２（２２２ｄ、２２２ｑ）に入力され、減算部２２２で３相／２相変換部２２７からの２相の電流Ｉｍｄ，Ｉｍｑとの偏差Δｉ_ｄ，Δｉ_ｑが算出される。偏差Δｉ_ｄ，Δｉ_ｑは２相／３相変換部２２１に入力され、変換された３相の電流指令値Ｉｕｒｅｆ，Ｉｖｒｅｆ，ＩｗｒｅｆがＰＩ制御部２２３に入力され、以降は図１５の場合と同様な動作が実行される。

図１５の制御系は、３相のモータ電流Ｉｍｕ，Ｉｍｖ，Ｉｍｗがフィードバックされる３相フィードバック式ベクトル制御系であり、図１６の制御系は、３相のモータ電流Ｉｍｕ，Ｉｍｖ，Ｉｍｗが２相電流Ｉｍｄ，Ｉｍｑに変換されてフィードバックされる２相フィードバック式ベクトル制御系である。本発明は、上記３相フィードバック式ベクトル制御系及び２相フィードバック式ベクトル制御系のいずれにも適用でき、他の制御系でも良い。

なお、上述の実施形態では別個のＧＤＭで２系統巻線を有するモータを駆動制御しているが、ハード的には一体構造であっても良い。また、切換可能な係数部を各系統の前段に設けているが、制御フィルタ（Ｇ_ＦＦ）内に可変ゲインを設けるようにしても良い。

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
２０、１００ モータ
３０、２００ コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１、２２０ 電流指令値演算部
３４、２２３ ＰＩ制御部
３５、２２４ ＰＷＭ制御部
３６、２２５ インバータ
１１０、３２７、３３７ 電気系特性部
１２０、３１０ 機械系特性部
１３１、３１５ ＬＰＦ
２０１ ＭＣＵ
２１１、２１２ ＧＤＭ
２２１ ２相／３相変換部
２２７ ３相／２相変換部
３００ 角度フィードバックフィルタ
３２０、３３０ 制御部
３２１、３３１ 係数部

Claims (6)

1. ２系統巻線を有するモータを前記２系統巻線毎に駆動制御する制御部１及び２を備え、前記制御部１及び２はそれぞれ、電流指令値に基づく電流フィードバック制御で前記モータを駆動制御すると共に、モータ角度若しくはモータ角速度に基づく逆起電圧補償信号によりモータ逆起電圧の補償を行うモータ制御装置において、
   前記モータ逆起電圧を補償する経路にそれぞれノイズ除去用のＬＰＦが設けられていると共に、片系統駆動及び両系統駆動で同一の伝達関数を有する角度フィードバックフィルタをフィードバック経路に設けたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記電流指令値を１／２ずつに分配する係数部が設けられており、前記係数部からの分配電流指令値により前記制御部１及び２を駆動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. 前記電流指令値を入力する前記制御部１及び２が、前記電流指令値を１／２にする可変ゲインを有する制御フィルタを備える請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記電流指令値がｄｑ軸電流指令値であり、前記制御部が２相フィードバック式ベクトル制御系である請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ制御装置。
5. 前記電流指令値がｄｑ軸電流指令値であり、前記制御部が３相フィードバック式ベクトル制御系である請求項１乃至３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電動パワーステアリング装置。