JP6678739B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、直流母線電流を検出して、交流側の電流情報を得るモータ制御装置に関する。

産業、家電、自動車等の様々な分野において、小型・高効率の三相モータが幅広く用いられている。この三相モータは、ステータ内部に通電される三相電流を検出する電流検出器が必要である。電流検出器としては、通常、三相モータの三相電流を検出する相電流検出器が一般的である。一方、電動制御型ブレーキシステム、電動パワーステアリングや電動オイルポンプなどの自動車補機システムにおいては、電流検出手段として、短絡保護用に設けられた直流抵抗を流れる直流母線電流から、電力変換器の相間におけるスイッチングタイミングの差異が生じる時点で直流母線電流値をサンプリングして、三相電流を再現する直流母線電流検出方式が用いられている。この電流検出方式の採用により、通常三個設けられる相電流検出器を省略できるので、モータ制御装置のコストを低減できる。

直流母線電流検出方式は、出力電圧が低くなるほど、相間においてスイッチングタイミングの差異が少なくなるので電流サンプリングの精度が低下する。すなわち、本方式は、出力電圧が低くなるほど電流検出が難しくなる。

これに対し、特許文献１に記載の技術が知られている。本技術においては、ＰＷＭ信号を生成する三角波キャリア信号の１周期を前半の期間と後半の期間とに分割し、前半の期間で交流出力電圧指令値に補正電圧値を加算し、出力電圧指令値自体を大きくして直流母線電流を検出するようにしている。また、後半の期間にて、前半の期間で加算した補正電圧値を減算し、平均出力電圧が変動しないようにしている。このように、特許文献１に記載の技術においては、補正電圧値の加減算により、相間において電圧指令値の差異を大きくすることにより、スイッチングタイミングの差異を大きくしている。すなわち、本技術においては、相電圧パルスの位相をシフトするように、電圧指令値を補正している。

特許文献１に記載の技術によれば、直流母線電流検出方式により確実に電流検出することができるが、電圧指令値の補正すなわち相電圧パルスの位相シフトに伴い、スイッチング周波数に応じた高周波電流が発生するため、高周波騒音が発生する。特に、三相モータの出力が小さい場合には、モータ動作音に対して騒音が相対的に大きく聞こえてしまう。

このような騒音の問題に対し、特許文献２に記載の技術が知られている。本技術においては、電力変換器の交流出力電圧が低い領域では、電力変換器のスイッチング周波数を可聴域から外すために高くし、電力変換器の出力電圧が高い領域では、電力変換器のスイッチング周波数を電力変換器の発熱を抑制するために低くする。

特開２００１−３２７１７３号公報 特開２０１４−１６８３３２号公報

特許文献２に記載の技術では、電力変換器の出力電圧が低い領域で、スイッチング周波数を高くするため、電力変換器の電力損失が増加したり、電力変換器に用いられる半導体素子が発熱によって故障したりする恐れがある。

そこで、本発明は、スイッチング周波数を変化させることなく、直流母線電流検出に伴う高周波騒音を低減できるモータ制御装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明によるモータ制御装置は、電力変換器と、電力変換器によって駆動される三相モータと、直流母線電流に基づいて三相モータに流れる三相電流を検出し、検出される三相電流を用いて相電圧指令値を作成し、相電圧指令値を用いて電力変換器を制御する制御手段と、を備えるものであって、制御手段は、直流母線電流を検出する時に、回転子位相に基づいて、相電圧指令値のｄ軸電圧の大小関係を判定し、該ｄ軸電圧が最大または最小の相電圧指令値の相電圧パルスの位相をシフトする。

本発明によれば、直流母線電流検出する際の電流検出幅が確保され電流検出精度が向上すると共に、電流検出幅を確保するための相電圧パルスの位相シフトに伴って発生するモータ騒音を低減することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施形態であるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図１における制御手段の構成を示す機能ブロック図である。 パルス幅調整部における動作を示すパルス幅変調信号の波形例である。 比較例におけるパルス幅調整手段を示すベクトル図である。 比較例における電圧指令値およびＰＷＭ搬送波を示す波形図である。 第１の実施形態におけるパルス幅調整手段を示すベクトル図である。 第１の実施形態における電圧指令値およびＰＷＭ搬送波を示す波形図である。 図１におけるパルス幅調整部の構成を示す。 本発明の第２の実施形態におけるパルス幅調整手段を示すベクトル図である。 第２の実施形態における電圧指令値およびＰＷＭ搬送波を示す波形図である。 第２の実施形態のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態におけるパルス幅調整手段を示すベクトル図である。 本発明の第４の実施形態である電動制御型ブレーキの構成を示す。 本発明の第５の実施形態である電動パワーステアリングの構成を示す。 本発明の第６の実施形態であるポンプ駆動システムの構成を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

（第１の実施形態）
図１から図３を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態であるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、モータ制御装置３は、三相モータ２と、三相モータ２に三相交流電力を与えて三相モータ２を駆動する制御器１を含む。制御器１は、直流電源１１と、直流電源１１の直流電力を三相交流電力に変換して三相モータ２へ出力する電力変換器１４を有する。ここで、本実施形態においては、三相モータ２として、永久磁石同期モータが適用される。

電力変換器１４は、６個の半導体スイッチング素子（図１ではＭＯＳＦＥＴ）からなる三相インバータ回路を構成する。これら６個の半導体スイッチング素子が、制御手段１３が出力するパルス幅変調信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎによってオン・オフ制御されることにより、直流電力が三相交流電力に変換される。なお、制御手段１３は、直流母線電流検出器１２、例えばシャント抵抗によって検出される直流母線電流Ｉｄｃに基づいて、電力変換器１４から出力される三相交流電流を検出する。検出された三相交流電流に基づいて、制御手段１３は、パルス幅変調信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを作成する。

図２は、図１における制御手段１３の構成を示す機能ブロック図である。

図２に示すように、制御手段１３は、三相電流再現部１３１、ｄｑ軸電流変換部１３２、電圧指令演算部１３３、座標変換部１３４、パルス幅調整部１３５、駆動信号生成部１３６から構成される。なお、本実施形態においては、いわゆるベクトル制御技術が適用される。

三相電流再現部１３１は、電流検出器１２（図１）によって検出される直流母線電流Ｉｄｃを、パルス幅変調信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを用いて三相電流検出値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃに変換する。後述するように、本実施形態において、パルス幅変調信号は、三相電流を確実に検出するために、位相がシフトされている。なお、三相電流検出値を得る手段としては、パルス幅変調信号の位相シフト手段を除いて、公知の技術（例えば、先述の特許文献１参照）が適用される。

ｄｑ軸電流変換部１３２は、三相電流再現部１３１の出力である三相電流Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを、三相モータ２（図１）の回転子位相θｄｃを用いて、回転座標におけるｄｑ軸電流検出値Ｉｄｃ，Ｉｑｃ（直流量）に変換して、これら検出値を出力する。回転子位相θｄｃは、レゾルバなどの位置検出器によって検出したり、位置検出器を用いることなく、すなわち公知のセンサレス技術を用いて、三相モータ２の三相電流や三相電圧から推定したりする。また、三相モータの中性点電位に基づいて回転子位相を推定する公知技術を適用して、三相モータ２の回転子位相θｄｃを推定してもよい。

電圧指令演算部１３３は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、ｄｑ軸電流変換部１３２が出力するｄ軸電流検出値Ｉｄｃとの差分、およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、ｄｑ軸電流変換部１３２が出力するｑ軸電流検出値Ｉｑｃとの差分に応じて、これらの差分を零に近づけるようなｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を作成する。電圧指令演算部１３３においては、例えば、比例・積分（ＰＩ）制御によりｄ軸電流差分を零に近づけるようなｄ軸電圧指令値と、ｑ軸電流差分を零に近づけるようなｑ軸電圧指令値が作成される。なお、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、図示されない電流指令演算部、例えば、所望のモータ速度あるいはモータトルクを得るための電流指令を作成する速度制御部あるいはトルク制御部によって作成される。

座標変換部１３４は、三相モータ２の回転子位相θｄｃを用いて、電圧指令演算部１３３が出力する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’、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ’およびＷ相電圧指令値Ｖｗ’に変換して、これらＶｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’を出力する。

パルス幅調整部１３５は、相電圧指令値Ｖｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’を入力し、後述するパルス幅調整手段により、電流検出幅が確保できるようにＶｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’を補正して、それぞれ、補正されたＵ相電圧指令値Ｖｕ、補正されたＶ相電圧指令値Ｖｖおよび補正されたＷ相電圧指令値Ｖｗとして出力する。なお、パルス幅調整部１３５は、相電圧指令値Ｖｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’に基づいてパルス幅変調信号を作成すると電流検出幅が短くなり直流母線電流の検出が難しくなるような直流母線電流検出タイミングにおいて、後述するようにｄ軸電圧に基づいて位相シフトを行うために、相電圧指令値Ｖｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’を補正する。ここで、パルス幅調整部１３５は、回転子位相θｄｃに基づいて、直流母線電流検出時点、およびその時点における相電圧指令値Ｖｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’のｄ軸電圧の大小関係を判定し、ｄ軸電圧が最大である相電圧指令値とｄ軸電圧が最小である相電圧指令値を補正する。なお、ｄ軸電圧が中間の大きさである相電圧指令値は、実質、補正されない。

駆動信号生成部１３６は、パルス幅調整部１３５が出力する補正された相電圧指令値Ｖｕ，ＶｖおよびＶｗに基づき、六個のパルス幅変調信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを作成する。ここでは、相電圧指令値Ｖｕ，ＶｖおよびＶｗ（変調波信号）と、搬送波信号（例えば、三角波信号）を比較してパルス幅変調信号を作成する、いわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御技術が適用される。

図３は、パルス幅調整部１３５におけるパルス幅調整の動作を示すパルス幅変調信号の波形例である。

図３に示すように、補正前の相電圧指令値Ｖｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’を用いたＰＷＭ制御により得られる各相上アームのパルス幅変調信号Ｓｕｐ’，Ｓｖｐ’，Ｓｗｐ’の場合、電力変換器１４（図１）の上アームの各相が同時にスイッチング（ＯＮ）するため、直流母線電流Ｉｄｃは０となり、直流母線電流から三相電流を検出することが困難である。

これに対し、補正後のＵ相電圧指令値Ｖｕを用いたＰＷＭ制御により得られるパルス幅変調信号Ｓｕｐは、補正前のＵ相電圧指令値Ｖｕ’を用いて得られるＵ相上アームのパルス変調信号Ｓｕｐ’に対して、位相が図中右側すなわち遅れ方向にシフトされる。また、補正後のＷ相電圧指令値Ｖｗを用いたＰＷＭ制御により得られるパルス幅変調信号Ｓｗｐは、補正前のＷ相電圧指令値Ｖｗ’を用いて得られるＷ相上アームのパルス変調信号Ｓｗｐ’に対して位相が図中左側すなわち進み方向にシフトされる。なお、補正後のＶ相電圧指令値Ｖｖを用いたＰＷＭ制御により得られるパルス幅変調信号Ｓｖｐの位相は、補正前のＶ相電圧指令値Ｖｖ’を用いて得られるＶ相上アームのパルス変調信号Ｓｖｐ’の位相と同じであり、シフトされない。このような位相シフトにより、図３に示すように直流母線電流Ｉｄｃが流れるので、直流母線電流から三相電流を検出することができる。

本実施形態におけるパルス幅調整部１３５は、位相をシフトするために相電圧指令値に与える所定量の補正電圧パルスを、三相モータのトルクに対する影響が少ないか、あるいは影響しないｄ軸方向の電圧（ｄ軸電圧）とする。これにより、直流母線電流に基づき確実に三相電流が検出できると共に、位相シフトに伴う高周波騒音を低減できる。このようなパルス幅調整部１３５について、以下、図４〜７を用いて説明する。なお、まず、比較例のパルス幅調整について説明し、次に、本実施形態のパルス幅調整について説明する。

図４は、比較例におけるパルス幅調整手段を示すベクトル図である。図４においては、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各相電圧ベクトルＵ，Ｖ，Ｗの方向、出力電圧ベクトル、補正電圧ベクトル（破線矢印）、並びに回転座標系におけるｄ軸（モータ回転子の磁石（Ｓ，Ｎ）の磁束軸）およびｄ軸と角度９０°をなすｑ軸（トルク軸）を示す。

図４に示すように、比較例における補正電圧ベクトル（破線矢印）は、ｄ軸成分とｑ軸成分を有する。このため、相電圧指令値の補正が三相モータ２のトルクに影響し、騒音が発生する。

図５は、比較例における補正前後の相電圧指令値およびＰＷＭ搬送波（三角波）を示す波形図である。図５においては、補正前のＵ相電圧指令値Ｖｕ’、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ’およびＷ相電圧指令値Ｖｗ’、並びに、補正後のＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値ＶｖおよびＷ相電圧指令値Ｖｗを示す。

図５に示すように、比較例においては、三相の内、大きさが最大であるＷ相電圧指令値Ｖｗ’（最大相）および大きさが最小であるＵ相電圧指令値Ｖｕ’（最小相）に、それぞれ所定量の補正相電圧を加算あるいは減算して、パルス幅補正後のＵ相電圧指令値ＶｕおよびＷ相電圧指令値Ｖｗとする。なお、中間の大きさを有するＶ相電圧指令値Ｖｖ’（中間相）は、補正せずにそのままパルス幅補正後のＶ相電圧指令値Ｖｖとする。本補正により、最大相（Ｗ相）と中間相（Ｖ相）との電圧差の大きさ、および中間相（Ｖ相）と最小相（Ｕ相）との電圧差の大きさが拡大される。なお、補正前後のいずれにおいても、最大相、中間相および最小相は、それぞれＷ相、Ｖ相およびＵ相である。

上記の補正によれば、図示してはいないが、ＰＷＭ搬送波（三角波）と、Ｗ相電圧指令値ＶｗおよびＶ相電圧指令値Ｖｖとを比較して得られるＷ相（最大相）電圧パルスおよびＶ相（中間相）電圧パルスのスイッチングタイミングの差異が、ＰＷＭ搬送波（三角波）と、Ｗ相（最大相）電圧指令Ｖｗ’およびＶ相（中間相）電圧指令Ｖｖ’とを比較して得られるＷ相電圧パルスおよびＶ相（中間相）電圧パルスのスイッチングタイミングの差異よりも拡大されるように、電圧補正後のＷ相電圧パルスの位相がシフトされる。同様に、Ｕ相（最小相）電圧パルスの位相もシフトされる。これにより、電流検出幅が確保され直流母線電流のサンプリング精度が向上するので、直流母線電流に基づいて確実に三相電流を検出できる。しかし、上述したように、比較例においては、補正電圧指令がｑ軸成分を有するため、モータ騒音が発生する。

図６は、本実施形態におけるパルス幅調整手段を示すベクトル図である。図４と同様に、三相の各相電圧ベクトルＵ，Ｖ，Ｗの方向、出力電圧ベクトル、補正電圧ベクトル（実線矢印）、並びに回転座標系におけるｄ軸およびｑ軸を示す。

図６に示すように、本実施形態における補正電圧ベクトル（実線矢印）は、ｄ軸成分とｑ軸成分の内、ｄ軸成分のみを有する。ここで、モータ出力が小さく三相モータの回転が低速であるほど、すなわち電力変換器１４（図１）の出力電圧あるいはモータ速度が定格よりも低く、零近傍であると、ｄ軸電圧のトルクへの影響は少ない。このため、ｄ軸電圧を補正することにより、モータの回転が低速であるほど顕著になるモータ騒音を低減することができる。

図７は、本実施形態におけるパルス幅調整前後の相電圧指令値およびＰＷＭ搬送波（三角波）を示す波形図である。図７においては、図５と同様に、補正前のＵ相電圧指令値Ｖｕ’、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ’およびＷ相電圧指令値Ｖｗ’、並びに、補正後のＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値ＶｖおよびＷ相電圧指令値Ｖｗを示す。

図７に示すように、三相の内、ｄ軸方向成分の大きさが最大であるＵ相電圧指令値Ｖｕ’およびｄ軸方向成分の大きさが最小であるＶ相電圧指令値Ｖｖ’に、それぞれ所定量の補正ｄ軸電圧を加算あるいは減算して、補正後のＵ相電圧指令値ＶｕおよびＶ相電圧指令値Ｖｖとする。なお、ｄ軸方向成分が中間の大きさを有するＷ相電圧指令値Ｖｗ’は、補正せずにそのまま補正後のＷ相電圧指令値Ｖｗとする。

図７において、補正前の最大相、中間相および最小相は、それぞれＷ相、Ｕ相およびＶ相であるが、補正後の最大相、中間相および最小相は、それぞれＵ相、Ｗ相およびＶ相である。このように、比較例とは異なり、最大相、中間相および最小相は、補正前後において必ずしも一致しない。但し、最大相（補正前：Ｗ相、補正後：Ｕ相）と中間相（補正前：Ｕ相、補正後：Ｗ相）との電圧差の大きさ、および中間相（補正前：Ｕ相、補正後：Ｗ相）と最小相（補正前：Ｖ相、補正後：Ｖ相）との電圧差の大きさは、比較例と同様に拡大される。

上記の補正によれば、図示してはいないが、比較例と同様に、ＰＷＭ搬送波（三角波）と、補正後における最大相のＵ相電圧指令値Ｖｕおよび中間相のＷ相電圧指令値Ｖｗとを比較して得られるＵ相電圧パルスおよびＷ相電圧パルスのスイッチングタイミングの差異が、ＰＷＭ搬送波（三角波）と、最大相の相電圧指令値Ｖｗ’および中間相のＵ相電圧指令値Ｖｕ’とを比較して得られるＷ相電圧パルスおよびＵ相電圧パルスのスイッチングタイミングの差異よりも拡大されるように、電圧補正後のＵ相電圧パルスの位相がシフトされる。同様に、Ｖ相電圧パルスの位相もシフトされる。これにより、直流母線電流の電流検出幅が確保され直流母線電流のサンプリング精度が向上するので、直流母線電流に基づいて確実に三相電流を検出できる。さらに、上述したように、本実施形態においては、補正電圧がｄ軸成分のみであるため、モータ騒音が低減できる。

図８は、上述したパルス幅調整手段が用いられる、図１におけるパルス幅調整部１３５の構成を示す。ｄ軸方向補正相電圧判定部１３５２は、回転子位相θｄｃに基づいて、直流母線電流検出時点において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の内、ｄ軸電圧が最大の相とｄ軸電圧が最小の相を選択する。パルスシフト相調整部１３５１は、座標変換部１３４（図２）が作成する電圧指令値Ｖｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’を入力して、これらの相電圧指令値の内、ｄ軸方向補正相電圧判定部１３５２によって選択されるｄ軸電圧が最大の相と最小の相の相電圧指令値を補正して、補正されない電圧指令値も含めて補正後の電圧指令値Ｖｕ，ＶｖおよびＶｗとして出力する。ここで、補正電圧は補正ｄ軸電圧設定部１３５３によってパルスシフト調整部１３５１に設定される。補正ｄ軸電圧設定部１３５３は、ｄ軸電圧が最大の相と最小の相の各相電圧指令値に対するｄ軸電圧の補正電圧を予め記憶し、パルスシフト調整部１３５１に対してｄ軸電圧の補正量を設定する。

なお、補正ｄ軸電圧設定部１３５３は、補正前の相電圧指令値Ｖｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’の大きさや相間の電圧差に応じて補正ｄ軸電圧を作成しても良い。これにより、Ｖｕ’，Ｖｖ’およびＶｗ’を補正しなくても電流検出幅を確保できる場合には、補正量を零に設定することができる。

上述したように、本実施形態によれば、直流母線電流検出方式において電流検出幅が確保され電流検出精度が向上すると共に、電流検出幅を確保するための相電圧パルスの位相シフトに伴って発生するモータ騒音を低減することができる。

なお、相電圧指令値を補正するタイミング、すなわち直流母線電流を検出するためのサンプリングのタイミングや、補正電圧の大きさは、相電圧指令値の平均値が補正前後で実質同等となるように、適宜設定される。

また、上述したように、モータ出力が小さくモータの回転が低速であるほど、ｄ軸方向電圧のトルクへの影響は少ない。従って、本実施形態によれば、出力電圧が零である場合のみならず、出力電圧が零よりも大きい場合でも、ｑ軸電流が零の近傍であれば、ｑ軸方向の補正電圧を最小限にすることができるので、モータ騒音を低減することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態であるモータ制御装置について説明する。なお、本実施形態の装置構成は、前述の第１の実施形態（図１，２）と同様である。

図９は、第２の実施形態におけるパルス幅調整手段を示すベクトル図である。図６と同様に、三相の各相電圧ベクトルＵ，Ｖ，Ｗの方向、出力電圧ベクトル、補正電圧ベクトル（実線矢印）、並びに回転座標系におけるｄ軸およびｑ軸を示す。また、図１０は、本実施形態における補正前後の電圧指令値およびＰＷＭ搬送波（三角波）を示す波形図である。図１０においては、図７と同様に、補正前のＵ相電圧指令値Ｖｕ’、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ’およびＷ相電圧指令値Ｖｗ’、並びに、補正後のＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値ＶｖおよびＷ相電圧指令値Ｖｗを示す。

図９，１０に示すように、本実施形態においては、前述の第１の実施形態と異なり、Ｕ，ＶおよびＷ相の内、ｄ軸電圧が最大の相もしくは最小の相のどちらか一方のみに対して、相電圧指令値を補正し、その補正電圧の方向をｄ軸方向とする。なお、第１の実施形態（図７）ではＵ相およびＶ相の相電圧指令値が補正されているのに対し、第２の実施形態では、図９，１０に示すように、Ｕ相のみについて相電圧指令値が補正されている。

なお、第２の実施形態において、前述したようなｄ軸方向補正相電圧判定部（図８における符号１３５２）は、ｄ軸電圧が最大の相もしくは最小の相のどちらか一方のみを選択するように構成される。例えば、ｄ軸方向補正相電圧判定部１３５２は、ｄ軸電圧が最大の相および最小の相の内、ｄ軸電圧が中間の相との電圧差が最も大きい相を選択する。

図１１は、第２の実施形態であるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本構成において、回転子位相θｄｃを検出する位置検出器４の他は、第１の実施形態（図１）と同様である。

第２の実施形態では、ｄ軸電圧が最小であるＵ相の電流については、他の相電流に比べて直流母線電流からは検出しにくいが、位置検出器４によって検出される回転子位相θｄｃに基づいて、ｄｑ軸電流指令値（図１におけるＩｄ^＊，Ｉｑ^＊）を三相電流指令値に座標変換することにより、ｄ軸電圧が最小であるＵ相の電流を求めることができる。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、直流母線電流検出方式において電流検出幅が確保され電流検出精度が向上すると共に、電流検出幅を確保するための相電圧パルスの位相シフトに伴って発生するモータ騒音を低減することができる。

（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態であるモータ制御装置におけるパルス幅調整手段を示すベクトル図である。図６と同様に、三相の各相電圧ベクトルＵ，Ｖ，Ｗの方向、出力電圧ベクトル、補正電圧ベクトル（実線矢印）、並びに回転座標系におけるｄ軸およびｑ軸を示す。なお、本実施形態の装置構成は、前述の第１の実施形態（図１，２）と同様である。

本実施形態における補正電圧の方向は、第１の実施形態（図６）と異なり、ｄ軸に平行な方向からやや傾いている。すなわち、前述の補正電圧設定部１３５３（図８）によって設定される補正電圧は、ｄ軸成分のみならず、ｄ軸成分よりは小さいが、ｑ軸成分も有する。

本実施形態によれば、補正電圧がｑ軸成分を有するけれども、その大きさはｄ軸成分よりも小さいので、第１の実施形態と同様に、直流母線電流検出方式において電流検出幅が確保され電流検出精度が向上すると共に、電流検出幅を確保するための相電圧パルスの位相シフトに伴って発生するモータ騒音を低減することができる。

（第４の実施の形態）
図１３は、本発明の第４の実施形態である電動ブレーキ装置の構成を示す。

図１３に示すように、電動ブレーキ装置４１においては、ブレーキペダル４２の操作量を検出する操作量検出器４２Ａの検出値に基づき三相モータ２が駆動されるようになっている。三相モータ２は、上述の第１〜３の実施形態におけるいずれかのモータ制御装置３により制御される。これにより、三相モータ２のモータトルクが伝達機構４６に出力されることで、ピストン４５が推進される。このピストン４５の移動によってマスタシリンダ４３の内部に液圧が発生し、ホイールシリンダ４４ａ〜４４ｄに液圧が供給される。そして、ホイールシリンダ４４ａ〜４４ｄに設けられる制動部材が、車輪とともに回転する非制動部材に押圧されることにより、ブレーキペダル４２の操作に応じた制動力が車両に付与される。

このような電動ブレーキ装置４１においては、従来、モータ制御装置３における三相モータ２が発生する騒音や振動が、ブレーキペダル４２を介して運転者に伝わってしまう。特に、ブレーキペダル４２を軽く踏んだときのように、三相モータ２のモータトルクが低トルクの領域での操作時に、上記騒音や振動をより強く感じる傾向にある。これに対して、本実施形態では、モータ制御装置３に対して、上述した第１〜３の実施形態のいずれかを適用するので、車両の停止状態や低トルク状態で高周波騒音が低減され、電動制御型ブレーキの発生する振動あるいは騒音を低減できる。

（第５の実施形態）
図１４は、本発明の第５の実施形態である電動パワーステアリングの構成を示す。

図１４に示すように、電動パワーステアリング５１において、ステアリングホイール５２の回転トルクをトルクセンサ５３によって検知し、検知された回転トルクに応じてモータ制御装置３における制御器１が三相モータ２を駆動制御する。これによって、三相モータ２が発生するモータトルクは、ステアリングアシスト機構５４を介してステアリング機構５５へ出力される。これにより、ステアリンクホイール５２が操作されると、電動パワーステアリング５１がステアリングホイール５２の入力に応じて操舵力をアシストしながら、ステアリング機構５５によってタイヤ５６が転舵される。

この電動パワーステアリング５１においては、三相モータ２が発生する騒音や振動が、ステアリングホイール５２を介して運転者に伝わる。特に、ステアリングホイール５２をゆっくり回している状態や、ハンドルを固定している状態において、運転者は三相モータ２の振動や騒音をより強く感じる。これに対し、本実施形態では、モータ制御装置３に対して、上述した第１〜３の実施形態のいずれかが適用されるので、電動パワーステアリングの発生する振動あるいは騒音を低減できる。

（第６の実施形態）
図１５は、本発明の第６の実施形態である電動オイルポンプシステムの構成を示す。本実施形態の電動オイルポンプシステムは、自動車内部のトランスミッション油圧や、ブレーキ油圧などに用いられる。

図１５に示すように、ポンプ駆動装置４においては、モータ制御装置３の三相モータ２にオイルポンプ６１が取り付けられている。オイルポンプ６１によって、油圧回路６２の油圧を制御する。油圧回路６２は、油を貯蔵するタンク６３、油圧を設定値以下に保つリリーフバルブ６４、油圧回路６２における油圧の伝達経路を切り替えるソレノイドバルブ６５、油圧アクチュエータとして作動するシリンダ６６で構成される。

オイルポンプ６１は、モータ制御装置３によって駆動されることにより油圧を発生して、油圧アクチュエータであるシリンダ６６を駆動する。油圧回路６２では、ソレノイドバルブ６５により油圧の伝達経路が切り替わることで、オイルポンプ６１の負荷が変化し、モータ制御装置３に負荷外乱が発生する。このため、三相モータ２が振動し、騒音が発生する。

これに対し、本実施形態では、モータ制御装置３に対して、上述した第１〜３の実施形態のいずれかが適用されるので、停止状態や低トルク状態において振動を低減し、騒音を低減できる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。

例えば、三相モータとして、ベクトル制御が可能な各種のモータを適用することができる。また、電力変換器を構成する半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などを適用しても良い。

１ 制御器
２ 三相モータ
３ モータ制御装置
４ 位置検出器
１１ 直流電源
１２ 電流検出器
１３ 制御手段
１４ 電力変換器
４１ 電動ブレーキ装置
４２ ブレーキペダル
４２Ａ 操作量検出器
４３ マスタシリンダ、
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ ブレーキキャリパ
４５ ピストン、４６ 伝達機構
５１ 電動パワーステアリング
５２ ステアリングホイール
５３ トルクセンサ
５４ ステアリングアシスト機構
５５ ステアリング機構
５６ タイヤ
１Ｇ 指令発生器
６１ オイルポンプ
６２ 油圧回路
６３ タンク
６４ リリーフバルブ
６５ ソレノイドバルブ
６６ シリンダ
１３１ 三相電流検出部
１３２ ｄｑ軸電流変換部
１３３ 電圧指令演算部
１３４ 座標変換部
１３５ パルス幅調整部
１３６ 駆動信号生成部
１３５１ パルスシフト調整部
１３５２ ｄ軸方向補正相電圧判定部
１３５３ 補正電圧設定部

Claims (17)

1. 電力変換器と、
   前記電力変換器によって駆動される三相モータと、
   直流母線電流に基づいて前記三相モータに流れる三相電流を検出し、検出される前記三相電流を用いて相電圧指令値を作成し、前記相電圧指令値を用いて前記電力変換器を制御する制御手段と、
   を備えるモータ制御装置において、
   前記制御手段は、前記直流母線電流を検出する時に、回転子位相に基づいて、相電圧指令値のｄ軸電圧の大小関係を判定し、該ｄ軸電圧が最大または最小の相電圧指令値の相電圧パルスの位相をシフトすることを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記ｄ軸電圧が最大または最小の前記相電圧指令値の相を選択し、選択される相の前記相電圧指令値を所定量補正することを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項２に記載のモータ制御装置において、
   前記制御手段は、前記ｄ軸電圧が最大および最小の相電圧指令値の相を選択することを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項２に記載のモータ制御装置において、
   前記制御手段は、前記ｄ軸電圧が最大の相および最小の相のいずれか一方のみを選択することを特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項４に記載のモータ制御装置において、
   前記制御手段は、前記ｄ軸電圧が最大の相および最小の相の内、前記ｄ軸電圧が中間の相との電圧差が最も大きい相を選択することを特徴とするモータ制御装置。
6. 請求項２に記載のモータ制御装置において、
   前記所定量は前記ｄ軸電圧の補正量であることを特徴とするモータ制御装置。
7. 請求項２に記載のモータ制御装置において、
   前記所定量は、ｄ軸成分およびｑ軸成分を含む電圧補正量であることを特徴とするモータ制御装置。
8. 請求項７に記載のモータ制御装置において、
   前記ｑ軸成分は前記ｄ軸成分よりも小さいことを特徴とするモータ制御装置。
9. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記三相電流のｑ軸成分が零近傍であることを特徴とするモータ制御装置。
10. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
    前記電力変換器の出力電圧が零近傍であることを特徴とするモータ制御装置。
11. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
    前記三相モータの速度が零近傍であることを特徴とするモータ制御装置。
12. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
    前記相電圧指令値を変調波信号とするパルス幅変調によって前記相電圧パルス
    が作成されることを特徴とするモータ制御装置。
13. 請求項４に記載のモータ制御装置において、
    前記制御手段は、
    前記三相電流のｄ軸成分およびｑ軸成分と、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値とに基づいて、前記相電圧指令値を作成し、
    前記ｄ軸電圧が最小の相の相電流を、前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を用いて演算することによって検出することを特徴とするモータ制御装置。
14. 電力変換器と、
    前記電力変換器によって駆動される三相モータと、
    直流母線電流に基づいて前記三相モータに流れる三相電流を検出し、検出される前記三相電流を用いて相電圧指令値を作成し、前記相電圧指令値を用いて前記電力変換器を制御する制御手段と、
    を備えるモータ制御装置において、
    前記制御手段は、
    回転子位相に基づいて、相電圧指令値のｄ軸電圧の大小関係を判定し、該ｄ軸電圧が最大または最小の前記相電圧指令値の相を選択する判定部と、
    相電圧パルスの位相をシフトするために、前記判定部によって選択される相の前記相電圧指令値を所定量補正する調整部と、
    前記所定量を前記調整部に設定する設定部と、
    を有することを特徴とするモータ制御装置。
15. モータ制御装置の電力変換器によって駆動される三相モータのモータトルクが出力される伝達機構と、
    前記伝達機構により移動するピストンと、
    前記ピストンの移動によってホイールシリンダに供給する液圧を発生するマスタシリンダと、を備え、
    前記モータ制御装置がブレーキペダルの操作量に基づいて前記電力変換器を制御する電動ブレーキ装置において、
    前記モータ制御装置は、請求項１に記載されるモータ制御装置であることを特徴とする電動ブレーキ装置。
16. ステアリングホイールと、
    前記ステアリングホイールの操作に応じてタイヤを転舵するステアリング機構と、
    前記ステアリングホイールの回転トルクに応じてモータトルクを発生するモータ制御装置と、
    前記モータトルクを前記ステアリング機構に伝達するステアリングアシスト機構を備える電動パワーステアリングにおいて、
    前記モータ制御装置は、請求項１に記載されるモータ制御装置であることを特徴とする電動パワーステアリング。
17. 油圧回路と、
    前記油圧回路内において、油圧の経路を切り替えるソレノイドバルブと、
    前記油圧回路の油圧を制御するオイルポンプと、
    前記オイルポンプを駆動するモータ制御装置と、
    を備える電動オイルポンプシステムにおいて、
    前記モータ制御装置は、請求項１に記載されるモータ制御装置であることを特徴とする電動オイルポンプシステム。

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