JP7192649B2

JP7192649B2 - 回転電機制御装置

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Publication number: JP7192649B2
Application number: JP2019088832A
Authority: JP
Inventors: 功一中村; 信頼中島; 篤子岡
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2022-12-20
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Description

本発明は、回転電機制御装置に関する。

従来、回転電機の駆動を制御する回転電機制御装置が知られている。例えば特許文献１では、１つのマスター制御部にて演算される指令値を、スレーブ制御部に送信することで、２系統を協調動作させる。

特開２０１８－１３０００７号公報

特許文献１では、ｄ軸に係る電流フィードバック制御をｑ軸と同様にしている。ところで例えば回転電機がＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータの場合、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差により発生するリラクタンストルクの影響を考慮したｄ軸電流制御が必要となる。本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数系統にて回転電機の駆動を適切に制御可能な回転電機制御装置を提供することにある。

本発明の回転電機制御装置は、モータ巻線（１８０、２８０）を有する回転電機（８０）の駆動を制御するものであって、相互に通信可能である複数の制御部（１５１～１５４、２５１～２５４）を備える。制御部は、基本指令演算部（５１２、５６０、６１２、６６０、６６１）、弱め界磁演算部（５２１、６２１）、および、信号生成部（５３０、５５５、６３０、６５５）を有する。

基本指令演算部は、トルク指令値に基づいて基本電流指令値を演算する。弱め界磁演算部は、弱め界磁電流指令値を演算する。信号生成部は、基本電流指令値と弱め界磁電流指令値とに基づいて演算されるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づいて駆動信号を生成する。駆動信号の生成に用いられる指令値の少なくとも一部は、複数の制御部にて共有される。モータ巻線は、複数であって、弱め界磁演算部は、複数のモータ巻線のｑ軸電流の和であるｑ軸電流和に基づいて弱め界磁ｄ軸電流制限値を演算し、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値の絶対値が弱め界磁ｄ軸電流制限値の絶対値以上である場合、弱め界磁電流指令値を弱め界磁ｄ軸電流制限値に制限する。これにより、指令値を共有しない独立制御と比較し、系統間誤差を低減することができ、ｄ軸電流を考慮しつつ、回転電機の駆動を適切に制御することができる。

第１実施形態によるステアリングシステムの概略構成図である。第１実施形態による駆動装置の断面図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。第１実施形態によるＥＣＵを示すブロック図である。第１実施形態による第１制御部を説明するブロック図である。第１実施形態による第１制御部および第２制御部を説明するブロック図である。第１実施形態による制限値制御マップを説明する説明図である。第１実施形態による電流指令演算処理を説明するフローチャートである。第１実施形態による弱め界磁ｄ軸電流指令演算処理を説明するフローチャートである。第２実施形態による第１制御部および第２制御部を説明するブロック図である。第２実施形態による電流指令演算処理を説明するフローチャートである。第３実施形態による第１制御部および第２制御部を説明するブロック図である。第３実施形態による電流指令演算処理を説明するフローチャートである。第４実施形態による第１制御部および第２制御部を説明するブロック図である。第４実施形態による電流指令演算処理を説明するフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明による回転電機制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第１実施形態を図１～図９に示す。図１に示すように、回転電機制御装置としてのＥＣＵ１０は、回転電機としてのモータ８０とともに、例えば車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８に適用される。

図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。

ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。トルクセンサ９４は、第１トルク検出部１９４および第２トルク検出部２９４を有しており、各々自身の故障検出ができるセンサが二重化されている。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。

運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。

電動パワーステアリング装置８は、モータ８０、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部としての減速ギア８９、および、ＥＣＵ１０等を備える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」に対応する。

図２および図３に示すように、モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、電源としてのバッテリ１９１、２９１（図４参照）から電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。モータ８０は、３相ブラシレスモータであって、ロータ８６０およびステータ８４０を有する。

モータ８０は、第１モータ巻線１８０および第２モータ巻線２８０を有する。モータ巻線１８０、２８０は電気的特性が同等であり、共通のステータ８４０に、互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらしてキャンセル巻きされる。これに応じて、モータ巻線１８０、２８０には、位相φが３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。通電位相差を最適化することで、出力トルクが向上する。また、６次のトルクリプルを低減することができ、騒音、振動の低減することができる。また、電流も分散されることで発熱が分散、平準化されるため、各センサの検出値やトルク等、温度依存の系統間誤差を低減可能であるとともに、通電可能な電流量を増やすことができる。モータ巻線１８０、２８０の電気的特性は異なっていてもよい。

以下、第１モータ巻線１８０の通電制御に係る第１インバータ回路１２０および第１制御部１５１等の組み合わせを第１系統Ｌ１、第２モータ巻線２８０の通電制御に係る第２インバータ回路２２０および第２制御部２５１等の組み合わせを第２系統Ｌ２とする。また、第１系統Ｌ１に係る構成を主に１００番台で付番し、第２系統Ｌ２に係る構成を主に２００番台で付番する。また、後述の第１系統Ｌ１の第１制御部１５１に係る構成を５００番台、第２系統Ｌ２の第２制御部２５１に係る構成を６００番台で付番する。第１系統Ｌ１および第２系統Ｌ２において、同様または類似の構成には、下２桁が同じとなるように付番し、適宜説明を省略する。以下適宜、「第１」を添え字の「１」、「第２」を添え字の「２」として記載する。

駆動装置４０は、モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」であるが、モータ８０とＥＣＵ１０とは別途に設けられていてもよい。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸とは反対側において、シャフト８７０の軸Ａｘに対して同軸に配置されている。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸側に設けられていてもよい。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ＥＣＵ１０とモータ８０とを効率的に配置することができる。

モータ８０は、ステータ８４０、ロータ８６０、および、これらを収容するハウジング８３０等を備える。ステータ８４０は、ハウジング８３０に固定されており、モータ巻線１８０、２８０が巻回される。ロータ８６０は、ステータ８４０の径方向内側に設けられ、内部に磁石が埋め込まれており、ステータ８４０に対して相対回転可能に設けられる。すなわち本実施形態のモータ８０は、埋め込み磁石型（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）モータである。

シャフト８７０は、ロータ８６０に嵌入され、ロータ８６０と一体に回転する。シャフト８７０は、軸受８３５、８３６により、ハウジング８３０に回転可能に支持される。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部は、ハウジング８３０からＥＣＵ１０側に突出する。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部には、マグネット８７５が設けられる。

ハウジング８３０は、リアフレームエンド８３７を含む有底筒状のケース８３４、および、ケース８３４の開口側に設けられるフロントフレームエンド８３８を有する。ケース８３４とフロントフレームエンド８３８とは、ボルト等により互いに締結されている。リアフレームエンド８３７には、リード線挿通孔８３９が形成される。リード線挿通孔８３９には、モータ巻線１８０、２８０の各相と接続されるリード線１８５、２８５が挿通される。リード線１８５、２８５は、リード線挿通孔８３９からＥＣＵ１０側に取り出され、基板４７０に接続される。

ＥＣＵ１０は、カバー４６０、カバー４６０に固定されているヒートシンク４６５、ヒートシンク４６５に固定されている基板４７０、および、基板４７０に実装される各種の電子部品等を備える。

カバー４６０は、外部の衝撃から電子部品を保護したり、ＥＣＵ１０の内部への埃や水等の浸入を防止したりする。カバー４６０は、カバー本体４６１、および、コネクタ部１０３、２０３が一体に形成される。コネクタ部１０３、２０３は、カバー本体４６１と別体であってもよい。コネクタ部１０３には、後述の電源コネクタ１１１、車両通信コネクタ１１２およびトルクコネクタが含まれ、コネクタ部２０３には、電源コネクタ２１１、車両通信コネクタ２１２およびトルクコネクタ２１３が含まれる（図４参照）。コネクタ部１０３、２０３の端子４６３は、図示しない配線等を経由して基板４７０と接続される。コネクタ数および端子数は、信号数等に応じて適宜変更可能である。コネクタ部１０３、２０３は、駆動装置４０の軸方向の端部に設けられ、モータ８０と反対側に開口する。

基板４７０は、例えばプリント基板であり、リアフレームエンド８３７と対向して設けられる。基板４７０には、２系統分の電子部品が系統ごとに独立して実装されており、完全冗長構成をなしている。本実施形態では、１枚の基板４７０に電子部品が実装されているが、複数枚の基板に電子部品を実装するようにしてもよい。

基板４７０の２つの主面のうち、モータ８０側の面をモータ面４７１、モータ８０と反対側の面をカバー面４７２とする。図３に示すように、モータ面４７１には、インバータ回路１２０を構成するスイッチング素子１２１、インバータ回路２２０を構成するスイッチング素子２２１、回転角検出部１２６、２２６、カスタムＩＣ１３５、２３５等が実装される。回転角検出部１２６、２２６は、マグネット８７５の回転に伴う磁界の変化を検出可能なように、マグネット８７５と対向する箇所に実装される。

カバー面４７２には、コンデンサ１２８、２２８、インダクタ１２９、２２９、および、制御部１５１、２５１を構成するマイコン等が実装される。図３では、制御部１５１、２５１を構成するマイコンについて、それぞれ「１５１」、「２５１」を付番した。コンデンサ１２８、２２８は、バッテリ１９１、２９１から入力された電力を平滑化する。また、コンデンサ１２８、２２８は、電荷を蓄えることで、モータ８０への電力供給を補助する。コンデンサ１２８、２２８、および、インダクタ１２９、２２９は、フィルタ回路を構成し、バッテリを共用する他の装置から伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置４０からバッテリを共用する他の装置に伝わるノイズを低減する。なお、図３中には図示を省略しているが、電源リレー、モータリレー、および、電流検出部１２７、２２７等についても、モータ面４７１またはカバー面４７２に実装される。

図４に示すように、ＥＣＵ１０は、インバータ回路１２０、２２０、および、制御部１５１、２５１等を備える。ＥＣＵ１０には、電源コネクタ１１１、２１１、車両通信コネクタ１１２、２１２、および、トルクコネクタ１１３、２１３が設けられる。第１電源コネクタ１１１は、第１バッテリ１９１に接続され、第２電源コネクタ２１１は、第２バッテリ２９１に接続される。電源コネクタ１１１、２１１は、同一のバッテリに接続されていてもよい。第１電源コネクタ１１１は、第１電源回路１１６を経由して、第１インバータ回路１２０と接続される。第２電源コネクタ２１１は、第２電源回路２１６を経由して、第２インバータ回路２２０と接続される。電源回路１１６、２１６は、例えば電源リレーである。

車両通信コネクタ１１２は車両通信網１９５に接続され、車両通信コネクタ２１２は車両通信網２９５に接続される。車両通信コネクタ１１２、２１２は、それぞれ別途の車両通信網１９５、２９５に接続されているが、同一の車両通信網に接続されてもよい。また、図４では、車両通信網１９５、２９５として、ＣＡＮ（Controller Area Network）を例示しているが、ＣＡＮ－ＦＤ（ＣＡＮ with Flexible Data rate）やＦｌｅｘＲａｙ等、どのような規格のものでもよい。制御部１５１、２５１は、それぞれ、車両通信回路１１７、２１７を経由して車両通信網１９５、２９５と各種信号の送受信を行う。

トルクコネクタ１１３、２１３は、トルクセンサ９４と接続される。詳細には、第１トルクコネクタ１１３は、トルクセンサ９４の第１トルク検出部１９４と接続される。第２トルクコネクタ２１３は、トルクセンサ９４に第２トルク検出部２９４と接続される。図４では、第１トルク検出部１９４を「トルクセンサ１」、第２トルク検出部２９４を「トルクセンサ２」と記載した。

第１制御部１５１は、トルクコネクタ１１３およびトルクセンサ入力回路１１８を経由して、トルクセンサ９４の第１トルク検出部１９４から操舵トルクＴｓに係るトルク信号を取得可能である。第２制御部２５１は、トルクコネクタ２１３およびトルクセンサ入力回路２１８を経由して、トルクセンサ９４の第２トルク検出部２９４から操舵トルクＴｓに係るトルク信号を取得可能である。これにより、制御部１５１、２５１は、トルク信号に基づき、操舵トルクＴｓを演算可能である。

第１インバータ回路１２０は、６つのスイッチング素子１２１を有する３相インバータであって、第１モータ巻線１８０へ供給される電力を変換する。スイッチング素子１２１は、第１制御部１５１から出力される制御信号に基づいてオンオフ作動が制御される。第２インバータ回路２２０は、６つのスイッチング素子２２１を有する３相インバータであって、第２モータ巻線２８０へ供給される電力を変換する。スイッチング素子２２１は、第２制御部２５１から出力される制御信号に基づいてオンオフ作動が制御される。

第１電流検出部１２７は、第１モータ巻線１８０の各相に通電される電流を検出し、検出値を第１制御部１５１に出力する。第２電流検出部２２７は、第２モータ巻線２８０の各相に通電される電流を検出し、検出値を第２制御部２５１に出力する。第１回転角検出部１２６は、モータ８０の回転角を検出し、検出値を第１制御部１５１に出力する。第２回転角検出部２２６は、モータ８０の回転角を検出し、検出値を第２制御部２５１に出力する。

制御部１５１、２５１は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部１５１、２５１における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。第１制御部１５１および第２制御部２５１は、相互に通信可能に設けられる。以下、制御部１５１、２５１間の通信を、「マイコン間通信」という。通信方法は、ＳＰＩやＳＥＮＴ等のシリアル通信や、ＣＡＮ通信、ＦｌｅｘＲａｙ通信等、どのような方法を用いてもよい。後述の実施形態の各制御部についても同様である。

図５および図６に示すように、第１制御部１５１は、電気角演算部５０６、検出電流演算部５０７、トルク指令演算部５１１、基本指令演算部５１２、トルクｄ軸電流指令演算部５１９、弱め界磁演算部５２１、弱め界磁ｄ軸電流指令調停部５２２、ｄ軸電流指令演算部５２５、ｑ軸電流指令演算部５２６、電流制御演算部５３０、ＰＷＭ出力部５５５、送信部１７１、および、受信部１７２等を有する。

第２制御部２５１は、電気角演算部６０６、検出電流演算部６０７、トルク指令演算部６１１、基本指令演算部６１２、トルクｄ軸電流指令演算部６１９、弱め界磁演算部６２１、弱め界磁ｄ軸電流指令調停部６２２、ｄ軸電流指令演算部６２５、ｑ軸電流指令演算部６２６、電流制御演算部６３０、ＰＷＭ出力部６５５、送信部２７１、および、受信部２７２等を有する。

送信部１７１は、第１制御部１５１にて演算された値を第２制御部２５１に送信する。受信部１７２は、第２制御部２５１から送信された値を受信する。送信部２７１は、第２制御部２５１にて演算された値を第１制御部１５１に送信する。受信部２７２は、第１制御部１５１から送信された値を受信する。図６等では、記載の都合上、送信部１７１、２７１および受信部１７２、２７２を適宜分けて記載した。以下、自系統の値と他系統の値とを読み替えれば同様である点については、第２制御部２５１に係る説明は適宜省略し、第１制御部１５１を例に説明する。なお、図５については、第１制御部１５１について示しており、第２制御部２５１の記載は省略した。

電気角演算部５０６は、回転角検出部１２６の検出値に基づき、電気角θｅ１を演算する。検出電流演算部５０７は、電流検出部１２７の検出値に基づいて各相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ２を演算する。また、検出電流演算部５０７は、電気角θｅ１を用いて各相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１をｄｑ変換し、ｄ軸電流検出値Ｉｄ１およびｑ軸電流検出値Ｉｑ１を演算する。以下、ｄ軸とｑ軸の値をまとめて記載する場合、「ｄｑ軸」とする。ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１は、自系統での電流制御演算に用いられる他、マイコン間通信にて第２制御部２５０に送信され、他系統での電流制御にも用いられる。

図５に示すように和差演算部５０８は、第１系統Ｌ１のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、および、第２系統Ｌ２のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２、Ｉｑ２を取得する。和差演算部５０８は、ｄ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｄ２の和であるｄ軸電流和Ｉｄ＋、ｄ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｄ２の差であるｄ軸電流差Ｉｄ－、ｑ軸電流検出値Ｉｑ１、Ｉｑ２の和であるｑ軸電流和Ｉｑ＋、および、ｑ軸電流検出値Ｉｑ１、Ｉｑ２の差であるｑ軸電流差Ｉｑ－を演算する。トルク電流演算部５０９は、ｄ軸電流和Ｉｄ＋およびＩｑ軸電流和Ｉｑ＋に基づき、トルク電流検出値Ｉ＿ｔｒｑ１を演算する。本実施形態では、トルク電流検出値Ｉ＿ｔｒｑ１をモニタすることで、モータ８０の出力トルクをモニタしている。

図６に示すように、トルク指令演算部５１１は、操舵トルクや車速等に基づき、トルク指令値Ｔｒｑ１^*を演算する。第１制御部１５１の基本指令演算部５１２は、トルク電流指令演算部５１３、電流制限演算部５１５、電流制限調停部５１６、および、電流制限部５１７を有し、基本電流指令値Ｉｂ１^*を演算する。第２制御部２５１の基本指令演算部６１２は、トルク電流指令演算部６１３、切替部６１４、電流制限演算部６１５、電流制限調停部６１６、および、電流制限部６１７を有し、基本電流指令値Ｉｂ２^*を演算する。

トルク電流指令演算部５１３、６１３は、トルク指令値Ｔｒｑ１^*、Ｔｒｑ２^*に基づき、例えば所定の係数を乗じることで、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*、Ｉｔｒｑ２^*を演算する。第１トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*は、第２制御部２５１に送信される。

切替部６１４は、制御に用いるトルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*、Ｉｔｒｑ２^*を切替可能である。本実施形態では、第１制御部１５１をマスター制御部、第２制御部２５１をスレーブ制御部とし、第２制御部２５１は、第１トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が正常であれば、第１トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を優先的に用いる。また、故障等により第１トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が取得できない、或いは、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*、Ｉｔｒｑ２^*の差が異常判定閾値より大きい等、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が信頼できない場合には、自系統のトルク電流指令値Ｉｔｒｑ２^*を用いる。ここでは、第１トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が正常であって、切替部６１４にて第１トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が選択されるものとする。

電流制限演算部５１５は、過熱保護等のための電流制限値Ｉｌｉｍ１を演算する。電流制限値Ｉｌｉｍ１は、第２制御部２５１に送信される。また、第１制御部１５１は、第２制御部２５１で演算された電流制限値Ｉｌｉｍ２を取得する。

電流制限調停部５１６は、自系統の電流制限値Ｉｌｉｍ１、および、他系統の電流制限値Ｉｌｉｍ２に基づき、調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１を演算する。本実施形態では、ミニマムセレクトにて、調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１を演算する。すなわち、自系統の電流制限値Ｉｌｉｍ１が他系統の電流制限値Ｉｌｉｍ２より小さい場合、自系統の電流制限値Ｉｌｉｍ１を調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１とし、自系統の電流制限値Ｉｌｉｍ１が他系統の電流制限値Ｉｌｉｍ２以上の場合、他系統の電流制限値Ｉｌｉｍ２を調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１とする。

電流制限部５１７は、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*および調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１に基づき、基本電流指令値Ｉｂ１^*を演算する。トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１より小さい場合、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を基本電流指令値Ｉｂ１^*とし、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１以上の場合、調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１を基本電流指令値Ｉｂ１^*とする。電流制限部６１７では、切替部６１４で選択されたトルク電流指令値および調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ２に基づき、基本電流指令値Ｉｂ２^*を演算する。

トルクｄ軸電流指令演算部５１９は、基本電流指令値Ｉｂ１^*に基づき、マップ演算等によりトルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*を演算する。

弱め界磁演算部５２１は、電流制限値Ｉｌｉｍ１、最大印加電圧に対する飽和値、および、電圧指令値の変調率等に基づき、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗｂ１^*を演算する。

また、弱め界磁演算部５２１は、和差演算部５０８からｑ軸電流和Ｉｑ＋を取得し、ｑ軸電流和Ｉｑ＋に基づいて弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１を演算する。本実施形態では、図７に示すマップを用いたマップ演算により弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１を演算する。図７では、系統を示す添え字を省略する。弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１の演算に用いるマップは、基本電流指令値Ｉｂ１^*に基づいて選択される。詳細には、基本電流指令値Ｉｂ１^*がマップ切替判定値より大きい場合、制限値算出マップＨｉを用い、基本電流指令値Ｉｂ１^*がマップ切替判定値以下の場合、制限値算出マップＬｏを用いる。マップ切替判定値は任意に設定可能である。また、図７の例では２つのマップを切り替えているが、切り替えるマップ数は１つでも３つ以上であってもよい。

弱め界磁演算部５２１は、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗｂ１^*の絶対値が弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１の絶対値より小さい場合、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗｂ１^*をそのまま弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*とする。また、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗｂ１^*の絶対値が弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１の絶対値以上の場合、弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１を弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*とする。弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*は、第２制御部２５１に送信される。また、第１制御部１５１は、第２制御部２５１で演算された弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ２^*を取得する。すなわち電流制限において、ｄ軸電流が負の値であれば、絶対値が小さい方の値が選択される。

弱め界磁ｄ軸電流指令調停部５２２は、自系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、および、他系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ２^*に基づき、調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*を演算する。本実施形態では、ミニマムセレクトにて、調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*を演算する。すなわち、自系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*が他系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ２^*より小さい場合、自系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*を調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*とし、自系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*が他系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ２^*以上の場合、他系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ２^*を調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*とする。なお、ｄ軸電流が負の値であれば、ミニマムセレクトでは、絶対値が大きい方の値が選択されることを補足しておく。他のｄ軸電流に係るミニマムセレクトも同様である。なお、図５では、簡略化のため、弱め界磁ｄ軸電流指令調停部５２２の記載を省略し、自系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*がｄ軸電流指令演算部５２５に入力されるものとして記載した。

ｄ軸電流指令演算部５２５は、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*および調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*に基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*を演算する。本実施形態では、ミニマムセレクトにて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*を演算する。すなわち、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*が調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*より小さい場合、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*をｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*とし、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*が調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*より大きい場合、調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*をｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*とする。ｑ軸電流指令演算部５２６は、基本電流指令値Ｉｂ１^*およびｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*に基づき、例えばマップ演算によりｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*を演算する。

電流制御演算部５３０は、減算器５３１～５３４、電流フィードバック制御部５４１～５４４、および、電圧指令演算部５５０等を有する。減算器５３１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*からｄ軸電流和Ｉｄ＋を減算し、ｄ軸電流和偏差ΔＩｄ＋を演算する。減算器５３２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*からｑ軸電流和Ｉｑ＋を減算し、ｑ軸電流和偏差ΔＩｑ＋を演算する。減算器５３３は、ｄ軸電流差指令値Ｉｄ－^*からｄ軸電流差Ｉｄ－を減算し、ｄ軸電流差偏差ΔＩｄ－を演算する。減算器５３４は、ｑ軸電流差指令値Ｉｑ－^*からｑ軸電流差Ｉｑ－を減算し、ｑ軸電流差偏差ΔＩｑ－を演算する。

電流フィードバック制御部５４１～５４４は、それぞれ、ｄ軸電流和偏差ΔＩｄ＋、ｑ軸電流和偏差ΔＩｑ＋、ｄ軸電流差偏差ΔＩｄ－、ｑ軸電流差偏差ΔＩｑ－が０に収束するように、例えばＰＩ演算等により、ｄ軸電圧和指令値Ｖｄ＋^*、ｑ軸電圧和指令値Ｖｑ＋^*、ｄ軸電圧差指令値Ｖｄ－^*、ｑ軸電圧差指令値Ｖｑ－^*を演算する。電圧指令演算部５５０は、ｄ軸電圧和指令値Ｖｄ＋^*、ｑ軸電圧和指令値Ｖｑ＋^*、ｄ軸電圧差指令値Ｖｄ－^*、および、ｑ軸電圧差指令値Ｖｑ－^*に基づき、電圧指令値Ｖｄ１^*、Ｖｑ１^*、Ｖｄ２^*、Ｖｑ２^*を演算する。

ＰＷＭ出力部５５５は、電圧指令値Ｖｄ１^*、Ｖｑ１^*を逆ｄｑ変換した３相電圧指令Ｖｕ１^*、Ｖｖ１^*、Ｖｗ１^*に基づき、ＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は、信号タイミングが系統間で揃うよう、例えば同期信号等により同期される。同期信号は、一方の系統から他方の信号に送信されるようにしてもよいし、両系統が外部から取得するようにしてもよい。

本実施形態の電流指令演算処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部１５１、２５１にて所定の周期で実行されるものであって、主にｄ軸電流指令演算について示すものである。以下、ステップＳ１１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。Ｓ１１、Ｓ１２およびＳ１７以降の処理については、制御部１５１、２５１にて共通であるので、主に第１制御部１５１での制御として説明する。第２制御部２５１については、自系統の値と他系統の値とを読み替えればよい。他の実施形態の制御についても、制御部１５１、２５１で共通の制御については同様とする。フローチャートにおいては、系統を示す添え字の「１」、「２」を省略し、自系統の値を「自」、他系統の値を「他」とした。

Ｓ１１では、トルク電流指令演算部５１３はトルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を演算し、電流制限演算部５１５は電流制限値Ｉｌｉｍ１を演算する。Ｓ２２では、弱め界磁演算部５２１は、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*を演算する。弱め界磁ｄ軸電流指令演算処理を図９のサブフローに基づいて説明する。

Ｓ１２１では、弱め界磁演算部５２１は、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗｂ１^*を演算する。Ｓ１２２では、弱め界磁演算部５２１は、和差演算部５０８からｑ軸電流和Ｉｑ＋を取得する。Ｓ１２３では、ｑ軸電流和Ｉｑ＋に基づくマップ演算（図７参照）により、弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１を演算する。Ｓ１２１と、Ｓ１２２およびＳ１２３との処理順は入れ替えてもよい。

Ｓ１２４では、弱め界磁演算部５２１は、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗｂ１^*の絶対値が弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１の絶対値より小さいか否かを判断する。制限前弱め界磁ｄ軸Ｉｄ＿ｗｂ１^*の絶対値が弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１の絶対値より小さいと判断された場合（Ｓ１２４：ＹＥＳ）、Ｓ１２５へ移行し、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗｂ１^*を、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*とする。制限前弱め界磁ｄ軸Ｉｄ＿ｗｂ１^*の絶対値が弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１の絶対値以上であると判断された場合（Ｓ１２４：ＮＯ）、Ｓ１２６へ移行し、弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１を、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*とする。

図８へ戻り、Ｓ１３では、制御部１５１、２５１は、自系統が電流指令値演算に係るマスター系統か否かを判断する。自系統が電流指令値演算に係るマスター系統であると判断された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、Ｓ１４へ移行し、自系統が電流指令値演算に係るマスター系統ではないと判断された場合（Ｓ１３：ＮＯ）、すなわち自系統が電流指令値演算に係るスレーブ系統である場合、Ｓ１５へ移行する。本実施形態では、第１系統Ｌ１をマスター、第２系統Ｌ２をスレーブとするので、第１制御部１５１では肯定判断され、第２制御部２５１では否定判断されるので、Ｓ１４については第１制御部１５１の処理として説明し、Ｓ１５およびＳ１６については第２制御部２５１の処理として説明する。図１３中のＳ５４～Ｓ５６、および、図１５中のＳ８８～Ｓ９０も同様とする。

自系統がマスター系統である場合に移行するＳ１４では、第１制御部１５１は、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を送信し、電流制限値Ｉｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２および弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*を送受信する。自系統がスレーブ系統である場合に移行するＳ１５では、第２制御部２５１は、マスター系統のトルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を受信し、電流制限値Ｉｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２および弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*を送受信する。また、フローチャート中の記載は省略しているが、Ｓ１４およびＳ１５では、同時にｄｑ軸の電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２を送り合う。ｄｑ軸の電流検出値に替えて、３相の電流検出値を送り合い、受信した側でｄｑ変換を行ってもよい。後述のＳ３３、Ｓ５４、Ｓ５５、Ｓ７３も同様である。

Ｓ１６では、第２制御部２５１は、制御に用いるトルク電流指令を選択する。本実施形態では、マイコン間通信が正常、マスター系統である第１系統Ｌ１の駆動が正常、かつ、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*、Ｉｔｒｑ２^*の差がトルク指令異常判定閾値以下の場合、制御に用いるトルク電流指令値として、マスター系統のトルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を選択する。また、マイコン間通信が異常、第１系統Ｌ１が正常動作していない、または、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*、Ｉｔｒｑ２^*の差が異常判定閾値より大きい場合、制御に用いるトルク電流指令値として、自系統のトルク電流指令値Ｉｔｒｑ２^*を選択する。

Ｓ１７では、電流制限調停部５１６は、自系統の電流制限値Ｉｌｉｍ１が他系統の電流制限値Ｉｌｉｍ２より小さいか否かを判断する。自系統の電流制限値Ｉｌｉｍ１が他系統の電流制限値Ｉｌｉｍ２より小さいと判断された場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、Ｓ１８へ移行し、自系統の電流制限値Ｉｌｉｍ１を、調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１とする。自系統の電流制限値Ｉｌｉｍ１が他系統の電流制限値Ｉｌｉｍ２以上であると判断された場合（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ１９へ移行し、他系統の電流制限値Ｉｌｉｍ２を、調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１とする。

Ｓ２０では、電流制限部５１７は、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１より小さいか否か判断する。トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１より小さいと判断された場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、Ｓ２１へ移行し、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を基本電流指令値Ｉｂ１^*とする。トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１以上であると判断された場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、Ｓ２０へ移行し、調停後電流制限値Ｉｌｉｍ＿ａ１を、基本電流指令値Ｉｂ１^*とする。

Ｓ２３では、トルクｄ軸電流指令演算部５１９は、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*を演算する。トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*の演算は、基本電流指令値Ｉｂ１^*の演算後、Ｓ２７までのいずれのタイミングで行ってもよく、ステップ順は適宜入れ替え可能である。

Ｓ２４では、弱め界磁ｄ軸電流指令調停部５２２は、自系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*が他系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ２^*より小さいか否かを判断する。自系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*が他系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ２^*より小さいと判断された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、Ｓ２５へ移行し、自系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*を、調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*とする。自系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*が他系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ２^*以上であると判断された場合（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｓ２６へ移行し、他系統の弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ２^*を、調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*とする。

Ｓ２７では、ｄ軸電流指令演算部６２５は、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*が調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*より小さいか否かを判断する。トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*が調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*より小さいと判断された場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、Ｓ２８へ移行し、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*とする。トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*が調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*以上であると判断された場合（Ｓ２７：ＮＯ）、Ｓ２９へ移行し、調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*とする。演算されたｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*は、ｑ軸電流指令演算、および、電流制御演算に用いられる。

本実施形態では、マスター系統のトルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を全系統で用いるとともに、電流制限値Ｉｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２および弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*を系統間で共有している。これにより、各系統の電流制御演算部５３０、６３０にて用いられる最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*、Ｉｑ２^*が揃うので、ｄ軸電流でもトルクが発生するＩＰＭモータにも好適に適用可能である。

また、各系統にて共有される値は、電流検出値を共有するタイミングにて同時に送受信可能であって、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*、Ｉｑ２^*はそれぞれの系統で演算している。そのため、制御性を悪化させることなく、１回の電流制御における双方向通信回数を１回とすることができるので、複数回の通信を行う場合と比較して、演算負荷を低減することができる。

以上説明したように、ＥＣＵ１０は、モータ巻線１８０、２８０を有するモータ８０の駆動を制御するものであって、相互に通信可能な複数の制御部１５１、２５１を備える。制御部１５１、２５１は、基本指令演算部５１２、６１２、弱め界磁演算部５２１、６２１、および、信号生成部を有する。本実施形態では、電流制御演算部５３０、６３０およびＰＷＭ出力部５５５、６５５が「信号生成部」に対応し、基本電流指令値Ｉｂ１^*、Ｉｂ２^*と弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*とに基づいて演算されるｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*、Ｉｑ２^*に基づいて駆動信号としてのＰＷＭ信号を生成する。

本実施形態では、ＰＷＭ信号の生成に用いられる指令値の少なくとも一部が、複数の制御部１５１、２５１にて共有される。これにより、指令値を共有しない独立制御と比較し、系統間誤差を低減することができ、ｄ軸電流を考慮しつつ、モータ８０の駆動を適切に制御することができる。

ｄ軸電流指令演算部６２５、６２５は、基本電流指令値Ｉｂ１^*、Ｉｂ２^*に基づいて演算されるトルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１、Ｉｄ＿ｔ２、および、弱め界磁電流指令値に基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*を演算する。本実施形態では、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１、Ｉｄ＿ｔ２、または、ｄ軸に係る値である弱め界磁電流指令値の小さい方の値を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*として選択する。

本実施形態では、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*が複数の制御部１５１、２５１にて共有され、弱め界磁ｄ軸電流指令調停部５２２、６２２は、共有された弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*に基づいて調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*、Ｉｄ＿ｗａ２^*を演算する。本実施形態では、調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*、Ｉｄ＿ｗａ２^*として、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*の小さい方の値を選択する。ｄ軸電流指令演算部５２５、６２５は、調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*、Ｉｄ＿ｗａ２^*を「弱め界磁電流指令値」として用いる。これにより、ｄ軸電流を系統間で揃えることができる。また、駆動信号の生成に用いられる最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*は、各制御部１５１、２５１にて演算されたものを用いるため、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*を共有する場合と比較し、制御性を低下させることなく、演算負荷を低減することができる。

第１制御部１５１は、トルク指令値ｔｒｑ１^*に応じたトルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*をマスタートルク電流指令値として第２制御部２５１に送信し、第２制御部２５１は、マスタートルク電流指令値であるトルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が正常である場合、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*に基づいて基本電流指令値Ｉｂ２^*を演算し、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が信頼できない場合、自身で演算したトルク電流指令値Ｉｔｒｑ２^*に基づいて基本電流指令値Ｉｂ２^*を演算する。

ここで、「トルク電流指令値が信頼できない場合」とは、通信異常等によりトルク電流指令値が取得できない場合、マスター制御部に係る系統が異常停止している場合、および、自系統のトルク電流指令値との差が異常判定閾値より大きい場合の少なくとも１つを含む。その他の情報を用いて信頼できるか否か判定してもよい。第４実施形態におけるｄ軸電流指令値についても同様である。

これにより、正常時のトルク電流指令値を揃えることができるとともに、マスタートルク電流指令値が信頼できない場合であっても、モータ８０の駆動制御を継続することができる。

特に本実施形態では、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が第１制御部１５１から第２制御部２５１に送信されることで共有され、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*が相互に送受信されることで共有される。トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*に加え、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*を共有することで、ｄ軸電流でもトルクが発生するＩＰＭモータであっても各系統から出力されるトルクを揃えることができる。

弱め界磁演算部５２１、６２１は、複数のモータ巻線１８０、２８０のｑ軸電流の和であるｑ軸電流和Ｉｑ＋に基づいて弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１、Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ２を演算し、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗｂ１^*、Ｉｄ＿ｗｂ２^*の絶対値が弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１、Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ２の絶対値以上である場合、弱め界磁電流指令値を弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１、Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ２に制限する。また、弱め界磁演算部５２１、６２１は、基本電流指令値Ｉｂ１^*、Ｉｂ２^*に応じ、弱め界磁ｄ軸電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ１、Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｗ２の演算を切り替える。本実施形態では、基本電流指令値Ｉｂ１^*、Ｉｂ２^*に応じ、演算に用いるマップを切り替える。これにより、弱め界磁電流指令値を適切に演算することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図１０および図１１に示す。図１０に示すように、本実施形態の制御部１５２、２５２は、基本指令演算部５６０、６６０が上記実施形態と異なる。基本指令演算部５６０は、トルク電流指令演算部５１３、電流制限演算部５１５、および、電流制限部５１７を有する。基本指令演算部６６０は、トルク電流指令演算部６１３、電流制限演算部６１５、および、電流制限部６１７を有する。

本実施形態では、第１制御部１５２から第２制御部２５２へのトルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*の送信を行っておらず、電流制限値Ｉｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２の送受信を行っていないため、切替部６１４および電流制限調停部５１６、６１６が省略されている。すなわち、本実施形態では、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*を共有して調停しており、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*および電流制限値Ｉｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２は共有していない。

本実施形態の電流指令演算処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ３１およびＳ３２の処理は、図８中のＳ１１およびＳ１２の処理と同様である。Ｓ３３では、制御部１５２、２５２は、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*を送受信する。Ｓ３４～Ｓ４３の処理は、図８中のＳ２０～Ｓ２９の処理と同様である。

本実施形態では、電流検出値と同時の１回の通信にて、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*を系統間で共有することができ、例えばｄ軸電流指令演算部５２５、６２５にて、調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗａ１^*、Ｉｄ＿ｗａ２^*が選択されれば、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*を揃えることができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
第３実施形態を図１２および図１３に示す。本実施形態の制御部１５３、２５３では、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*が共有されておらず、弱め界磁ｄ軸電流指令調停部５２２、６２２が省略されている点を除き、第１実施形態の制御部１５１、２５１と同様である。

本実施形態の電流指令演算処理を図１３のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ５１～Ｓ５３の処理は、図８中のＳ１１～Ｓ１３の処理と同様である。自系統がマスター系統である場合に移行するＳ５４では、第１制御部１５１は、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を送信し、電流制限値Ｉｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２を送受信する。自系統がスレーブ系統である場合に移行するＳ５５では、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*を受信し、電流制限値Ｉｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２を送受信する。

Ｓ５６～Ｓ６３は、図８中のＳ１６～Ｓ２３と同様である。Ｓ６４では、ｄ軸電流指令演算部５２５は、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*が弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*より小さいか否か判断する。トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*が弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*より小さいと判断された場合（Ｓ６４：ＹＥＳ）、Ｓ６５へ移行し、トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*とする。トルクｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ１^*が弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*以上であると判断された場合（Ｓ６４：ＮＯ）、Ｓ６６へ移行し、弱め界磁ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｗ１^*を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*とする。

本実施形態では、電流検出値と同時の１回の通信にて、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*、Ｉｔｒｑ２^*を系統間で共有することができるので、モータ８０がＳＰＭモータであれば、ｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*、Ｉｑ２^*が揃えることができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
第４実施形態を図１４および図１５に示す。本実施形態の第１制御部１５４は、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*に替えて、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*を第２制御部２５４に送信している点が第３実施形態の第１制御部１５３と異なる。

第２制御部２５４の基本指令演算部６６１は、切替部６１４が省略されている点が上記実施形態の基本指令演算部６１２と異なる。本実施形態では、第１制御部１５４からトルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が送信されないので、電流制限部６１７では、自系統のトルク電流指令値Ｉｔｒｑ２^*を用いる。

また、第２制御部２５４は、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*に替えて、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*を取得しており、切替部６６５、６６６を備える。切替部６６５は、電流制御演算部６３０にて用いるｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*、Ｉｑ２^*を切替可能である。また、切替部６６６は、電流制御演算部６３０にて用いるｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*を切替可能である。

本実施形態では、第１制御部１５４をマスター、第２制御部２５４をスレーブとし、マスター系統のｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*が正常であれば、ｄｑ軸の電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*を優先的に用いる。また、故障等により、マスター系統のｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*が取得できない、或いは、マスター系統のｄｑ軸の電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*とＩｄ２^*、Ｉｑ２^*との差が異常判定閾値より大きい等、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*が信頼できない場合には、自系統のｄｑ軸電流指令値Ｉｄ２^*、Ｉｑ２^*を用いる。

本実施形態の電流指令演算処理を図１５のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ７１およびＳ７２の処理は、図８中のＳ１１およびＳ１２の処理と同様である。Ｓ７３では、制御部１５４、２５４は、電流制限値Ｉｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２および弱め界磁ｄ軸電流Ｉｄ＿ｗ１^*、Ｉｄ＿ｗ２^*を送受信する。Ｓ７４～Ｓ８６の処理は、図８中のＳ１７～Ｓ２９の処理と同様である。

Ｓ８７の処理は、図８中のＳ１３の処理と同様であって、自系統がマスター系統であると判断された場合（Ｓ８７：ＹＥＳ）、Ｓ８８へ移行し、自系統がスレーブ系統であると判断された場合（Ｓ８７：ＮＯ）、Ｓ８９へ移行する。

自系統がマスター系統である場合に移行するＳ８８では、第１制御部１５４は、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*を第２制御部２５４に送信する。自系統がスレーブ系統である場合に移行するＳ８９では、第２制御部２５４は、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ２^*を第１制御部１５４から受信する。

Ｓ９０では、第２制御部２５４は、電流制御に用いるｄｑ軸電流指令を選択する。本実施形態では、マイコン間通信が正常、マスター系統である第１系統Ｌ１の駆動が正常、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*の差がｄ軸異常判定閾値以下、かつ、ｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*、Ｉｑ２^*の差がｑ軸異常判定閾値以下の場合、電流制御演算部６３０での演算に用いる電流指令として、マスター系統のｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*を選択する。また、マイコン間通信が異常、第１系統Ｌ１が正常動作していない、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｄ２^*の差がｄ軸異常判定閾値より大きい、または、ｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*、Ｉｑ２^*の差がｑ軸異常判定閾値より大きい場合、電流制御演算部６３０での演算に用いる電流指令として、自系統のｄｑ軸の電流指令値Ｉｄ２^*、Ｉｑ２^*を選択する。

本実施形態では、第１制御部１５４は、マスターｄ軸電流指令値としてｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、マスターｑ軸電流指令値としてｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*を第２制御部２５４に送信する。第２制御部２５４は、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*が正常である場合、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*を用いて駆動信号を生成し、ｑｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*が信頼できない場合、自身で演算したｄｑ軸電流指令値Ｉｄ２^*、Ｉｑ２^*を用いて駆動信号を生成する。

本実施形態では、最終的なｄｑ軸の電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*をマスターからスレーブに送るので、正常時において、各系統から出力されるトルクを揃えることができる。また、マスター側のｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１^*、Ｉｑ１^*が信頼できない場合であっても、スレーブ側にて自身で演算したｄｑ軸電流指令値Ｉｄ２^*、Ｉｑ２^*を用いることで、モータ８０の駆動制御を継続することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

上記実施形態では、ＥＣＵ１０が「回転電機制御装置」、モータ８０が「回転電機」、電流制御演算部５３０、６３０およびＰＷＭ出力部５５５、６５５が「信号生成部」、ＰＷＭ信号が「駆動信号」に対応する。また、第１制御部１５１～１５４および第２制御部２５１～２５４が「制御部」、第１制御部１５１～１５４が「マスター制御部」、第２制御部２５１～２５４が「スレーブ制御部」に対応し、トルク電流指令値Ｉｔｒｑ１^*が「マスタートルク電流指令値」、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*が「マスターｄ軸電流指令値」、ｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*が「マスターｑ軸電流指令値」に対応する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、制御部は２つである。他の実施形態では、制御部は３つ以上であってもよい。例えば第１実施形態等のように、マスタースレーブ構成とする場合、１つの制御部をマスター制御部、残りの制御部をスレーブ制御部とする。上記実施形態では、弱め界磁ｄ軸電流指令調停部では、ミニマムセレクトにて、弱め界磁ｄ軸電流指令値を演算する。他の実施形態では、例えば平均値等の演算値を弱め界磁ｄ軸電流指令値とする、といった具合に、調停演算はミニマムセレクトに限らない。ミニマムセレクトとした他の演算処理についても同様である。

上記実施形態では、モータ巻線およびインバータ部が２つずつ設けられる。他の実施形態では、モータ巻線およびインバータ部は、１つまたは３つ以上であってもよい。また、例えば複数のモータ巻線およびインバータ部に対して１つの制御部を設ける、或いは、１つの制御部に対して複数のインバータ部およびモータ巻線を設ける、といった具合に、モータ巻線、インバータ部および制御部の数が異なっていてもよい。

上記実施形態では、回転電機は、３相ブラシレスのＩＰＭモータである。他の実施形態では、回転電機は、ＩＰＭモータに限らず、ＳＰＭモータであってもよい。また、回転電機は、ブラシレスモータに限らず、発電機の機能を併せ持つ、所謂モータジェネレータであってもよい。また、上記実施形態では、回転電機制御装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、回転電機制御装置を、ステアバイワイヤ装置等、操舵を司る電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０・・・ＥＣＵ（回転電機制御装置）
８０・・・モータ（回転電機）
１５１～１５４・・・第１制御部（制御部、マスター制御部）
２５１～２５４・・・第２制御部（制御部、スレーブ制御部）
５１２、５６０、６１２、６６０、６６１・・・基本指令演算部
５２１、６２１・・・弱め界磁演算部
５２２、６２２・・・ｄ軸電流指令調停部
５２５、６２５・・・ｄ軸電流指令演算部
５３０、６３０・・・電流制御演算部（信号生成部）
５５５、６５５・・・ＰＷＭ出力部（信号生成部）

Claims

モータ巻線（１８０、２８０）を有する回転電機（８０）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
トルク指令値に基づいて基本電流指令値を演算する基本指令演算部（５１２、５６０、６１２、６６０、６６１）、弱め界磁電流指令値を演算する弱め界磁演算部（５２１、６２１）、ならびに、前記基本電流指令値と前記弱め界磁電流指令値とに基づいて演算されるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づいて駆動信号を生成する信号生成部（５３０、５５５、６３０、６５５）を有し、相互に通信可能である複数の制御部（１５１～１５４、２５１～２５４）を備え、
前記駆動信号の生成に用いられる指令値の少なくとも一部が、複数の前記制御部にて共有され、
前記モータ巻線は、複数であって、
前記弱め界磁演算部は、複数の前記モータ巻線のｑ軸電流の和であるｑ軸電流和に基づいて弱め界磁ｄ軸電流制限値を演算し、制限前弱め界磁ｄ軸電流指令値の絶対値が前記弱め界磁ｄ軸電流制限値の絶対値以上である場合、前記弱め界磁電流指令値を前記弱め界磁ｄ軸電流制限値に制限する回転電機制御装置。
前記制御部は、前記基本電流指令値に基づいて演算されるトルクｄ軸電流指令値、および、前記弱め界磁電流指令値に基づき、前記ｄ軸電流指令値を演算するｄ軸電流指令演算部（５２５、６２５）を有し、
前記ｄ軸電流指令演算部は、前記トルクｄ軸電流指令値、または、前記弱め界磁電流指令値の小さい方を、前記ｄ軸電流指令値として選択する請求項１に記載の回転電機制御装置。
それぞれの前記制御部で演算された前記弱め界磁電流指令値は、前記指令値として複数の前記制御部にて共有され、
前記制御部は、共有された前記弱め界磁電流指令値に基づいて調停後弱め界磁ｄ軸電流指令値を演算する弱め界磁ｄ軸電流指令調停部（５２２、６２２）を有し、
前記ｄ軸電流指令演算部は、前記調停後弱め界磁電流指令値を、前記弱め界磁電流指令値として用いる請求項２に記載の回転電機制御装置。
前記制御部のうちの１つをマスター制御部、前記マスター制御部以外の前記制御部をスレーブ制御部とすると、
前記マスター制御部は、前記トルク指令値に応じたトルク電流指令値であるマスタートルク電流指令値を、前記指令値として前記スレーブ制御部に送信し、
前記スレーブ制御部は、
前記マスタートルク電流指令値が正常であると判断した場合、前記マスタートルク電流指令値に基づいて前記基本電流指令値を演算し、
前記マスタートルク電流指令値が信頼できないと判断した場合、自身で演算した前記トルク電流指令値に基づいて前記基本電流指令値を演算する請求項１～３のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
前記制御部のうちの１つをマスター制御部、前記マスター制御部以外の前記制御部をスレーブ制御部とすると、
前記マスター制御部は、当該マスター制御部にて演算された前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を前記指令値として、前記スレーブ制御部に送信し、
前記スレーブ制御部は、
前記マスター制御部から送信された前記ｄ軸電流指令値であるマスターｄ軸電流指令値、および、前記マスター制御部から送信された前記ｑ軸電流指令値であるマスターｑ軸電流指令値が正常であると判断した場合、前記マスターｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を用いて前記駆動信号を生成し、
前記マスターｄ軸電流指令値および前記マスターｑ軸電流指令値が信頼できないと判断した場合、自身で演算した前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を用いて前記駆動信号を生成する請求項１または２に記載の回転電機制御装置。
前記弱め界磁演算部は、前記基本電流指令値に応じ、前記弱め界磁ｄ軸電流制限値の演算を切り替える請求項１～５のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。