JP7211515B2 - 位相調整方法、補正値算出装置、モータ制御装置、電動アクチュエータ製品及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、位相調整方法、補正値算出装置、モータ制御装置、電動アクチュエータ製品及び電動パワーステアリング装置に関する。

ブラシレスＤＣモータやＡＣサーボモータ等のブラシレスモータの駆動電流を制御するためには、モータのロータの回転角度を検出する回転角度センサで取得した角度情報が、ロータの位相（例えばロータの電気角）と予め想定した位相関係になっている必要がある。すなわち、回転角度センサの角度情報に基づいてモータを制御するため、ロータの回転角度基準と回転角度センサの回転角度基準とが一致していることで、精度の高い制御が可能となる。

ブラシレスモータのロータと、このロータの位相を検出する位相検出器との位相差を調整する技術として、下記特許文献１に記載の調整方法が知られている。特許文献１に記載の調整方法では、ロータを安定点に対するＣＷ方向の機械角１８０゜以内の所定角度からＣＣＷ方向の安定点へ回転駆動する工程Ａ１と、工程Ａ１における駆動距離Ｂ１を計測する工程Ａ２と、ロータを安定点に対するＣＣＷ方向の機械角１８０゜以内の所定角度からＣＷ方向の安定点へ回転駆動する工程Ａ３と、工程Ａ３における駆動距離Ｂ２を計測する工程Ａ４と、駆動距離Ｂ１及びＢ２に基づいて励磁原点を求める工程Ａ５とによりモータ磁極位相の調整を行う。

特開２０１３－４２６６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の調整方法では、ロータを安定点へ停止させる際に摩擦抵抗の影響等を受けるために実際に停止した点と安定点との誤差が生じ、高精度な調整が困難である。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、複雑な演算を行うことなく、ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する回転角度センサの位相調整を高精度に行うことを目的とする。

本発明の一態様によれば、ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する回転角度センサの位相調整方法が与えられる。位相調整方法では、回転角度センサによって検出したロータの回転角度に基づいてブラシレスモータを時計回り及び反時計回りに回転するように同一のトルク指令電流でそれぞれ駆動したときの第１回転速度及び第２回転速度を測定し、第１回転速度と第２回転速度との間の回転速度差が減少するように、回転角度センサの位相を補正する補正値を算出する。

本発明の他の一形態によれば、ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する回転角度センサの位相を調整する補正値を算出する補正値算出装置が与えられる。補正値算出装置では、回転角度センサによって検出したロータの回転角度に基づいて、ブラシレスモータを駆動するモータ制御部と、モータ制御部によりブラシレスモータを時計回り及び反時計回りに回転するように同一のトルク指令電流でそれぞれ駆動したときの第１回転速度と第２回転速度との回転速度差を算出する回転速度差算出部と、回転速度差が減少するように回転角度センサの位相を補正する補正値を算出する算出部と、を備える。

本発明の更なる他の一形態によれば、ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する回転角度センサと、回転角度センサの位相を調整する補正値を算出する上記の補正値算出装置と、を備えるモータ制御装置が与えられる、補正値算出装置のモータ制御部は、算出部が算出した補正値に応じて回転角度センサを補正して、ブラシレスモータを駆動する。

本発明の更なる他の一形態によれば、上記のモータ制御装置と、モータ制御装置によって制御されるブラシレスモータと、を備えることを特徴とする電動アクチュエータ製品が与えられる。
本発明の更なる他の一形態によれば、上記のモータ制御装置と、モータ制御装置によって制御されるブラシレスモータとを備え、ブラシレスモータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置が与えられる。

本発明によれば、複雑な演算を行うことなく、ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する回転角度センサの位相調整を高精度に行うことができる。

実施形態のモータ制御装置の一例の概略構成図である。 センサユニットの一例の概略を示す分解図である。 制御装置の機能構成の一例の説明図である。 回転角度測定部の機能構成の一例の説明図である。 モータのロータの回転角度基準とセンサユニットの回転角度基準との間の角度ずれ量の説明図である。 モータ制御部の機能構成の一例の説明図である。 時計回り方向の回転速度と反時計回り方向の回転速度との間の回転速度差と角度ずれ量と間の関係の説明図である。 回転速度差が生じる理由の説明図である。 回転速度差が生じる理由の説明図である。 第１実施形態の補正値算出部の機能構成の一例の説明図である。 第１実施形態の位相調整方法の一例のフローチャートである。 図１０の回転角度差算出ルーチンの一例のフローチャートである。 第２実施形態の補正値算出部の機能構成の一例の説明図である。 第２実施形態の位相調整方法の一例のフローチャートである。 実施形態のモータ制御装置を備える電動パワーステアリング装置の一例の概要を示す構成図である。

本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構成、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（第１実施形態）
（構成）
図１を参照する。実施形態のモータ制御装置１は、ブラシレスＤＣモータやＡＣサーボモータ等のブラシレスモータであるモータ２のロータの回転角度を検出する回転角度センサであるセンサユニット１０と、センサユニット１０が検出した回転角度に基づいてモータ２を駆動する（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である制御装置２０を備える。
以下の説明では、センサユニット１０が、モータ２のロータの回転角度θｍに応じた正弦信号ＳＩＮ＝ｓｉｎθｍと余弦信号ＣＯＳ＝ｃｏｓθｍを出力するセンサである場合について説明するが、本発明の適用対象はこのようなセンサに限定されない。本発明は、ブラシレスモータの回転角度を検出する様々な形式の回転角度センサに適用可能である。

図２を参照して、センサユニット１０の構成例を説明する。センサユニット１０は、磁石１１と、回路基板１２と、支持部材１３とを備える。
磁石１１は、モータ２の回転軸３の出力端４と反対側の端部５に固定され、回転軸３の周方向に沿って配列された異なる磁極（Ｓ極及びＮ極）を有している。
回路基板１２には磁束を検出するＭＲ（磁気抵抗：Magnetic Resistance）センサ素子１４が実装されている。

回路基板１２は、図示しない固定手段によって支持部材１３に固定されている。支持部材１３は、図示しない固定手段によってモータ２に固定される。例えば、これらの固定手段は、例えばネジ等の締結手段やカシメ等であってよい。
回路基板１２が支持部材１３に固定される位置と、支持部材１３がモータ２に固定される位置は、回路基板１２が支持部材１３に固定され且つ支持部材１３がモータ２に固定されたときに、支持部材１３とモータ２との間に回路基板１２が配置されて、ＭＲセンサ素子１４が磁石１１に近接するように決定されている。

支持部材１３は、例えば回路基板１２を覆うカバーである。支持部材１３は、例えば、図１において下方に開口する凹部を有しており、回路基板１２は支持部材１３の凹部内に固定される。支持部材１３をモータ２に固定すると、支持部材１３の凹部の開口部がモータ２によって遮蔽され、支持部材１３の凹部とモータ２によって画成される内部空間内に回路基板１２が収納される。これにより、外部からの衝撃や異物から回路基板１２が保護される。

支持部材１３は、例えばアルミ合金などの熱伝導性のよい金属で形成されて、ヒートシンクとしての役割を果たしてよい。また、支持部材１３はヒートシンクそのものであってもよい。
センサユニット１０と制御装置２０との間はハーネス１５によって電気的に接続され、ハーネス１５は、センサユニット１０と制御装置２０との間で信号を伝達する。

図１を参照する。制御装置２０は、プロセッサ２１と、記憶装置２２と、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ：Analog-Digital Converter）２３及び２４と、駆動回路２５と、電流センサ２６と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）回路２７を備える。
プロセッサ２１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であってよい。

記憶装置２２は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置２２は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んでよい。
以下に説明する制御装置２０の機能は、例えばプロセッサ２１が、記憶装置２２に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。

ＡＤＣ２３及び２４は、センサユニット１０のＭＲセンサ素子１４が出力する正弦信号ＳＩＮ及び余弦信号ＣＯＳをディジタル信号へ変換する。プロセッサ２１は、ディジタル信号へ変換された正弦信号ＳＩＮ及び余弦信号ＣＯＳを読み取る。プロセッサ２１は、正弦信号ＳＩＮ及び余弦信号ＣＯＳに基づいて、モータ２を駆動するための制御信号を生成する。

駆動回路２５は、プロセッサ２１が生成した制御信号に基づいて、モータ２を駆動するモータ電流を供給する。駆動回路２５は、例えばモータ電流をオンオフするスイッチング素子を備えるインバータであってよい。
電流センサ２６は、モータ電流を検出する。本実施形態では、モータ２は３相モータであり、電流センサ２６は、Ｕ相モータ電流Ｉｕｍ、Ｖ相モータ電流Ｉｖｍ及びＷ相モータ電流Ｉｗｍを検出する。なお、本発明の適用対象は３相モータに限定されない。本発明は、様々な相数のモータに適用可能である。
プロセッサ２１は、Ｉ／Ｆ回路２７を経由して、Ｕ相モータ電流Ｉｕｍ、Ｖ相モータ電流Ｉｖｍ及びＷ相モータ電流Ｉｗｍの検出値を読み取る。

次に、図３を参照して制御装置２０の機能構成を説明する。制御装置２０は、回転角度測定部３０と、補正部３１と、モータ制御部３２と、補正値算出部３３を備える。モータ制御部３２と補正値算出部３３は、特許請求の範囲に記載の「補正値算出装置」の一例である。
回転角度測定部３０は、正弦信号ＳＩＮ及び余弦信号ＣＯＳに基づいてモータ２のロータの回転角度θｍの検出値である検出角度θｃを算出する。
図４を参照する。回転角度測定部３０は、加算器３５と、減算器３６と、演算部３７を備える。

演算部３７は、加算器３５の出力（ＣＯＳ＋ＳＩＮ）と減算器３６の出力（ＣＯＳ－ＳＩＮ）とに基づいてモータ２のロータの検出角度θｃを演算する。

図３を参照する。補正部３１は、ＭＲセンサ素子１４の検出信号に基づいて演算した検出角度θｃと、モータ２のロータの位相（例えば、ロータの電気角）と、の間のずれを補償するように検出角度θｃを補正して補正済回転角度θａを算出する。
図５を参照して、検出角度θｃとロータの位相との間のずれ（以下「角度ずれ量」と表記することがある）Δθを説明する。実線は検出角度θｃを示し、破線はモータ２のＵ相誘起電圧を示す。図５は、４極対モータのＵ相誘起電圧波形を例として示している。

例えば角度ずれ量Δθは、ロータの回転角度が所定のロータ側回転角度基準であるときのロータの機械角θｒｍと、検出角度θｃが所定のセンサ側回転角度基準であるときのロータの機械角θｒｃとの間の差分として与えられる（Δθ＝θｒｃ－θｒｍ）。ロータ側回転角度基準は、ロータの所定の機械角や、例えば誘起電圧の立ち上がり点又は立ち下がり点（誘起電圧のゼロクロス点）、ロータの所定の電気角（例えば０［ｄｅｇ］）であってよい。センサ側回転角度基準は、例えば所定の検出角度θｃ（例えば０［ｄｅｇ］）であってよい。

図３を参照する。記憶装置２２（図１参照）には、角度ずれ量Δθの角度ずれを補償するための補正値Ｃを示す補正値データ３４が格納されている。補正値Ｃは、例えば角度ずれ量Δθと等しい値でよい。
補正部３１は、補正値データ３４を記憶装置２２から読み出し、検出角度θｃから補正値Ｃを減じて補正済回転角度θａ（θａ＝θｃ－Ｃ＝θｃ－Δθ）を算出する。補正部３１は、補正済回転角度θａをモータ制御部３２へ出力する。

一方で、モータ制御部３２には、電流センサ２６が検出したモータ電流Ｉｕｍ、Ｉｖｍ及びＩｗｍの検出値も入力される。
モータ制御部３２は、補正済回転角度θａと、モータ電流Ｉｕｍ、Ｉｖｍ及びＩｗｍとに基づいて、駆動回路２５を介してモータ２を駆動するための制御信号を生成する。
図６を参照してモータ制御部３２の機能構成を説明する。モータ制御部３２は、トルク指令値演算部４０と、微分器４１と、電流指令値演算部４２と、３相／２相変換部４３と、減算器４４及び４５と、ＰＩ（比例積分）制御部４６及び４７と、２相／３相変換部４８と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部４９とを備える。

トルク指令値演算部４０は、モータ２の用途に応じて発生させる目標トルクのトルク指令値Ｔｒｅｆを演算する。例えばモータ２が、電動パワーステアリング装置に設けられ車両の操舵系に操舵補助力を付与する場合には、トルク指令値演算部４０は、操舵トルク及び車速に基づいてアシストマップを用いてトルク指令値Ｔｒｅｆを演算する。
微分器４１は、補正済回転角度θａを微分してモータ２の回転速度（回転角速度）ωｅを算出する。

電流指令値演算部４２は、トルク指令値Ｔｒｅｆ及び回転速度ωｅを用いて、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを算出する。
３相／２相変換部４３は、補正済回転角度θａを用いてモータ電流Ｉｕｍ、Ｉｖｍ及びＩｗｍ）を２相の電流に変換する。具体的には、３相のモータ電流を２相の電流であるｄ軸モータ電流Ｉｄｍ及びｑ軸モータ電流Ｉｑｍに変換する。

減算器４４は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとフィードバックされているｄ軸モータ電流値Ｉｄｍとの偏差Ｉｄ（＝Ｉｄｒｅｆ－Ｉｄｍ）を演算する。減算器４５は、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとフィードバックされているｑ軸モータ電流値Ｉｑｍとの偏差Ｉｑ（＝Ｉｑｒｅｆ－Ｉｑｍ）を演算する。
ＰＩ制御部４６は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとｄ軸モータ電流Ｉｄｍとの偏差Ｉｄに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆを求める。同様に、ＰＩ制御部４７は、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとｑ軸モータ電流Ｉｑｍとの偏差Ｉｑに基づいてｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆを求める。

２相／３相変換部４８は、補正済回転角度θａを用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆからなる２相の電圧を、空間ベクトル変調（空間ベクトル変換）により、３相の電圧（Ｕ相電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖｒｅｆ及びＷ相電圧指令値Ｖｗｒｅｆ）に変換する。
ＰＷＭ制御部４９は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖｒｅｆ及びＷ相電圧指令値Ｖｗｒｅｆに基づいて、ＰＭＷ制御により駆動回路２５を制御する制御信号を生成する。

図３を参照する。補正値算出部３３は、回転角度測定部３０が正弦信号ＳＩＮ及び余弦信号ＣＯＳから演算した検出角度θｃに基づいて、検出角度θｃとロータの位相との間の角度ずれを補償するための補正値Ｃを算出する。
以下、補正値算出部３３による補正値Ｃの算出方法の概略を説明する。

図７は、時計回り方向及び反時計回り方向に回転するようにモータ２を同一のトルク指令電流で駆動した場合のそれぞれの回転速度ωｃ及びωｃｃの間の回転速度差Δω（Δω＝ωｃｃ－ωｃ）と、角度ずれ量Δθとの関係の一例を示す図である。なお、回転速度ωｃはモータ２が時計回り方向に回転する場合の回転速度を示し、回転速度ωｃｃはモータ２が反時計回り方向に回転する場合の回転速度を示す。

本願発明者らは、ＭＲセンサ素子１４の検出信号に基づいて演算した検出角度θｃとモータ２のロータの位相との間に角度ずれがある場合には、角度ずれ量Δθと回転速度差Δωとの間に相関があることに注目した。

図８Ａ及び図８Ｂを参照して、角度ずれ発生時に回転速度差Δωが生じる理由について説明する。一点鎖線の座標軸は真のｄｑ座標系の座標軸を示し、破線の座標軸は角度ずれが発生している場合のｄｑ座標系の座標軸を示す。
検出角度θｃとロータの位相とがθ１ずれていると、通常駆動の場合（図８Ａ）には、時計回り方向のｑ軸電流指令値６０（トルク指令電流）がｃｏｓθ１でベクトル６２へ分解され、同様に、反時計回り方向のｑ軸電流指令値６１（トルク指令電流）がベクトル６３へ分解される。時計回り方向のｑ軸電流（ベクトル６２）と、反時計回り方向の－ｑ軸電流（ベクトル６３）の大きさは等しいため、回転速度差Δωは発生しない。

一方で、弱め界磁等のために進角θ２で進角制御を行う場合には、図８Ｂに示すように時計回り方向の電流指令値６４がベクトル６６へ分解され、反時計回り方向の電流指令値６５がベクトル６７へ分解される。この場合には、時計回り方向のｑ軸電流（ベクトル６６）と、反時計回り方向の－ｑ軸電流（ベクトル６７）との大きさが異なるので回転速度差Δωが発生する。このとき、電流指令値６４のｑ'軸成分、すなわち時計回り方向のトルク指令電流（ｑ'軸電流指令値）と電流指令値６５のｑ'軸成分、すなわち反時計回り方向のトルク指令値電流（ｑ'軸電流指令値）は同一である。

このように、ＭＲセンサ素子１４の検出信号に基づいて演算した検出角度θｃとモータ２のロータの位相との間に角度ずれに起因して、時計回り方向の回転速度ωｃ及び反時計回り方向の回転速度ωｃｃの間に回転速度差Δωが生じる。
そこで、補正値算出部３３は、モータ２を時計回り及び反時計回りに回転するように同一のトルク指令電流でそれぞれ駆動したときの回転速度ωｃ及び回転速度ωｃｃを測定し、回転速度ωｃと回転速度ωｃｃとの間の回転速度差｜Δω｜が減少するように補正値Ｃを算出する。回転速度ωｃ及び回転速度ωｃｃは、それぞれ特許請求の範囲に記載の「第１回転速度」及び「第２回転速度」の一例である。

図９を参照して、補正値算出部３３の機能構成を説明する。補正値算出部３３は、微分器５０と、回転速度差算出部５１と、算出部５２を備える。
補正値算出部３３により補正値Ｃを算出する際には、モータ制御部３２は、補正部３１から出力される補正済回転角度θａに基づいて、所定のトルク指令値で（すなわち所定のｑ'軸電流指令値で）時計回りに回転するようにモータ２を駆動する。

初めて補正値Ｃを算出する際には、補正部３１は、補正値Ｃの初期値（例えば０［ｄｅｇ］）を用いて検出角度θｃを補正して補正済回転角度θａを出力する。
微分器５０は、検出角度θｃを微分することにより、時計回りに回転するモータ２の回転速度ωｃを算出する。

その後に、モータ制御部３２は、モータ２を時計回りに回転した時と同じトルク指令値で（すなわちモータ２を時計回りに回転した時と同じｑ'軸電流指令値で）、反時計回りに回転するようにモータ２を駆動する。微分器５０は、検出角度θｃを微分することにより、反時計回りに回転するモータ２の回転速度ωｃｃを算出する。
また、上記において時計回り及び反時計回りにモータ２を回転させる際に、モータ制御部３２は補正済回転角度θａに基づいて進角制御する。また、上記において時計回り及び反時計回りにモータ２を回転させる際に、モータ制御部３２は回転速度に応じて弱め界磁のためのｄ軸電流値を設定して制御してよい。
なお、微分器５０に代えて微分器４１（図６）を用いて、補正済回転角度θａを微分して回転速度ωｃ及び回転速度ωｃｃを算出してもよい。また、時計回りの回転と反時計回り回転の順番を逆にしてもよい。

回転速度差算出部５１は、回転速度ωｃと回転速度ωｃｃとの間の回転速度差Δω＝ωｃｃ－ωｃを算出する。
算出部５２は、回転速度ωｃと回転速度ωｃｃとの間の回転速度差｜Δω｜が減少するように、補正値Ｃを算出する。

例えば、図７に示すように回転速度差Δωに対する角度ずれ量Δθの特性が既知の場合には、回転速度差Δωに対する角度ずれ量Δθの特性マップから、回転速度差Δωに対応する角度ずれ量Δθを補正値Ｃとして取得してよい。
また、回転速度差Δωと角度ずれ量Δθとの関係を線形近似し、回転速度差Δωに所定係数を乗算して補正値Ｃを算出してもよい。
算出部５２は、算出した補正値Ｃを記憶装置２２に補正値データ３４として格納する。

また、回転速度ωｃ及び回転速度ωｃｃの測定工程、回転速度差Δωの算出工程、及び補正値Ｃの算出工程からなる一連の工程を、複数回にわたって反復してもよい。また、これら一連の工程を、回転速度差Δωの大きさ｜Δω｜が所定の閾値Ｔ以下になるまで複数回にわたって反復してもよい。

以下、上記一連の工程を複数回にわたって反復する場合の処理の例について説明する。以下の説明において、第ｉ回目（ｉは自然数）に測定した時計回り方向の回転速度及び反時計回り方向の回転速度をそれぞれ回転速度ωｃｉ及びωｃｃｉと表記する。また、回転速度ωｃｉ及びωｃｃｉとの間の差分（ωｃｃｉ－ωｃｉ）を第ｉ回目の回転速度差Δωｉと表記する。回転速度差Δωｉに基づいて算出した補正値Ｃを第ｉ回目の補正値Ｃｉと表記する。

１回目の補正値Ｃ１を算出する際には、記憶装置２２に格納された補正値データ３４の値を初期値（例えば０［ｄｅｇ］）に初期化した後、モータ２を時計回り方向及び反時計回り方向に回転させて回転速度ωｃ１と回転速度ωｃｃ１を測定し、１回目の回転速度差Δω１を算出し、１回目の補正値Ｃ１を算出する。算出部５２は、算出した補正値Ｃ１を記憶装置２２に補正値データ３４として格納する。

その後、２回目またはそれ以降である第ｉ回目の回転速度差Δωｉを算出する際には、モータ制御部３２は、第（ｉー１）回目に算出した補正値Ｃ（ｉ－１）で検出角度θｃを補正して得られた補正済回転角度θａに基づいて、時計回り方向及び反時計回り方向にモータ２を回転させる。
微分器５０は、このときの回転速度を第ｉ回目の回転速度ωｃｉと回転速度ωｃｃｉとして算出し、回転速度差算出部５１は差分（ωｃｃｉ－ωｃｉ）を第ｉ回目の回転速度差Δωｉとして算出する。

算出部５２は、第ｉ回目の回転速度差Δωｉに基づいて角度ずれ量Δθｉを算出する。この角度ずれ量Δθｉは、前回求めた補正値Ｃ（ｉ－１）で検出角度θｃを補正して得られた補正済回転角度θａとロータの位相との間の角度ずれ量であるので、算出部５２は、補正値Ｃ（ｉ－１）に角度ずれ量Δθｉを加算する補正を行うことにより、第ｉ回目の補正値Ｃｉを算出する。算出部５２は、記憶装置２２に格納されていた第（ｉ－１）回目の補正値Ｃ（ｉ－１）を、算出した補正値Ｃｉで更新する。

第ｉ回目の補正値Ｃｉの算出において角度ずれ量Δθｉを算出する際に、算出部５２は、第ｉ回目の回転速度差Δωｉに固定の係数を乗算して角度ずれ量Δθｉを算出してもよい。
これに代えて算出部５２は、回転速度差Δωｉに可変係数αｉを乗算して角度ずれ量Δθｉを算出してもよい。例えば算出部５２は、回転速度差Δωの変化量に対する補正値Ｃの変化量の比（補正値Ｃの変化量／回転速度差Δωの変化量）を可変係数αｉとして算出してよい。

例えば、算出部５２は、第（ｉ－１）回目の回転速度差Δω（ｉ－１）と第ｉ回目の回転速度差Δωｉとの間の変化量（Δωｉ－Δω（ｉ－１））に対する、第（ｉ－１）回目の測定においてモータ２を駆動する際の補正値Ｃ（ｉ－２）と第ｉ回目の測定においてモータ２を駆動する際の補正値Ｃ（ｉ－１）との間の変化量（Ｃ（ｉ－１）－Ｃ（ｉ－２））の比（（Ｃ（ｉ－１）－Ｃ（ｉ－２））／（Δωｉ－Δω（ｉ－１）））を、可変係数αｉとして算出してもよい。
なお、２回目の角度ずれ量Δθ２を算出する場合には、算出部５２は、補正値Ｃ（ｉ－２）として補正値Ｃの初期値（例えば０［ｄｅｇ］）を使用する。

（動作）
次に、図１０を参照して第１実施形態の位相調整方法の一例について説明する。なお、位相調整方法を開始した状態では、記憶装置２２に格納された補正値データ３４の値（補正値Ｃ）は初期値（例えば０［ｄｅｇ］）に初期化されている。
ステップＳ１において補正部３１とモータ制御部３２と補正値算出部３３は、回転速度差Δωを算出する。ステップＳ１の回転速度差算出ルーチンの一例を図１１に示す。

ステップＳ１１において補正部３１は、ＭＲセンサ素子１４の検出信号に基づいて演算した検出角度θｃを、現時点で記憶装置２２に格納された補正値データ３４の値（補正値Ｃ）で補正して、補正済回転角度θａを算出する。モータ制御部３２は、補正済回転角度θａに基づいて所定のｑ軸電流指令値で時計回り方向に弱め界磁等のための進角制御を行いモータ２を駆動する。
ステップＳ１２において補正値算出部３３の微分器５０は、時計回り方向の回転速度ωｃを算出する。

ステップＳ１３においてモータ制御部３２は、補正済回転角度θａに基づいて、所定のｑ軸電流指令値で反時計回り方向に弱め界磁等のための進角制御を行いモータ２を駆動する。
ステップＳ１４において微分器５０は、反時計回り方向の回転速度ωｃｃを算出する。
ステップＳ１５において補正値算出部３３の回転速度差算出部５１は、時計回り方向及び反時計回り方向の回転速度ωｃ及びωｃｃの差分（ωｃｃ－ωｃ）を、回転速度差Δωとして算出する。その後に回転速度差算出ルーチンは終了する。

図１０を参照する。ステップＳ２において補正値算出部３３の算出部５２は、回転速度差Δωに応じて補正値Ｃを算出する。算出部５２は、算出した補正値Ｃを記憶装置２２に補正値データ３４として格納する。
ステップＳ３において補正部３１とモータ制御部３２と補正値算出部３３は、回転速度差Δωを算出する。ステップＳ３の処理は、ステップＳ１の回転速度差算出ルーチンと同様である。

ステップＳ４において算出部５２は、ステップＳ３で算出した回転速度差の大きさ｜Δω｜が所定閾値Ｔ以下であるか否かを判定する。回転速度差の大きさ｜Δω｜が所定閾値Ｔ以下でない場合（ステップＳ４：Ｎ）に処理はステップＳ５へ進む。
ステップＳ５において算出部５２は、回転速度差Δωに応じて角度ずれ量Δθを算出する。算出部５２は、現時点で記憶装置２２に格納されている補正値データ３４の値（補正値Ｃ）に算出した角度ずれ量Δθを加算して補正する。

算出部５２は、現時点で記憶装置２２に格納されている補正値データ３４の値（補正値Ｃ）を、補正後の補正値で更新する。その後に処理はステップＳ３へ戻る。
回転速度差の大きさ｜Δω｜が所定閾値Ｔ以下である場合（ステップＳ４：Ｙ）に処理は終了する。

（第１実施形態の効果）
（１）微分器５０は、ＭＲセンサ素子１４によって検出したモータ２のロータの回転角度に基づいてモータ２を時計回り及び反時計回りに回転するように同一トルク指令電流でそれぞれ駆動したときの回転速度ωｃ及びωｃｃを測定する。算出部５２は、回転速度ωｃと回転速度ωｃｃとの間の回転速度差Δωが減少するように、ＭＲセンサ素子１４の位相を補正する補正値を算出する。

これにより、複雑な演算を行うことなく、ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する回転角度センサの位相調整を高精度に行うことができる。
なお、回転角度センサの位相を調整する方法としては、モータの誘起電圧を用いてロータの位相を検出し、回転角度センサの位相との位相差を調整する方法が考えられる。しかしながら、かかる方法では、大きな誘起電圧を発生させるためにモータを高速回転させることから誘起電圧のばらつきが大きくなる。また誘起電圧測定回路のばらつきも加わることから、高精度の調整が困難である。

また、回転角度センサの位相を調整する方法としては、時計回り方向及び反時計回り方向において同一のトルク指令値でモータを回転させて、実際の加速度が最大となる位相差を検出して、回転角度センサの位相との位相差を調整する方法が考えられる。しかしながら、回転角度センサの検出信号から加速度を演算するとノイズが大きくなることから、高精度の調整が困難である。

これに対して本実施形態の位相調整方法では、回転速度差Δωを測定する際の電流指令値やトルク指令値を大きくすることができるので、モータの回転速度を制限する負荷トルクに対するモータの発生トルクの比を大きくすることができるので、高精度な位相調整が可能となる。
また、回転速度は出力トルクと等価なことから、時計回り及び反時計回りの回転速度差Δωを低減するように調整することで、モータの回転軸を支持する支持部材の負荷トルクの時計回り及び反時計回りの差を含めた補正が可能となり、実製品に組み込んだ状態での調整が可能である。さらには、回転速度の測定時間を長くすることで、測定時の平均化効果により精度の向上が期待できる。

（２）モータ制御部３２は、モータ２を時計回り及び反時計回りに回転させて回転速度ωｃ及びωｃｃをそれぞれ測定する際に、ＭＲセンサ素子１４によって検出したロータの回転角度に基づいて進角制御する。
これにより、ロータの位相と回転角度センサの位相との位相差を、時計回り及び反時計回りの回転速度差Δωとして検出することが可能となる。

（３）補正部３１とモータ制御部３２と補正値算出部３３は、時計回り及び反時計回りの回転速度ωｃ及びωｃｃの測定を複数回反復する。モータ制御部３２は、複数回の測定のうち第（ｉ－１）回目（ｉは２以上の整数）に測定した回転速度ωｃ及びωｃｃの回転速度差Δωに応じて算出した補正値Ｃ（ｉ－１）でＭＲセンサ素子１４を補正しながらモータ２を駆動して、第ｉ回目の回転速度ωｃｉ及びωｃｃｉを測定する。これにより、補正値Ｃｉを徐々に小さくしながら微調整して位相調整の精度を向上できる。

（４）補正値算出部３３の算出部５２は、第（ｉ－１）回目の測定においてモータ２を駆動する際にＭＲセンサ素子１４の補正に用いた補正値Ｃ（ｉ－２）と第ｉ回目の測定においてモータ２を駆動する際にＭＲセンサ素子１４の補正に用いた補正値Ｃ（ｉ－１）との間の変化量と、第（ｉ－１）回目の回転速度差Δω（ｉ－１）と第ｉ回目の回転速度差Δωｉとの間の変化量と、に基づいて第ｉ回目の回転速度差Δωｉが減少するように補正値Ｃを補正する。これにより、回転速度差Δωに対する角度ずれ量Δθの特性が非線形性を有していてもマップやルックアップテーブルを用いずに、簡易な計算で補正値Ｃを補正することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。時計回り及び反時計回りの回転速度ωｃ及びωｃｃから算出した回転速度差Δωが大きい場合、すなわち、ＭＲセンサ素子１４の検出信号に基づいて演算した検出角度θｃとロータの位相との間の角度ずれ量Δθが大きい場合には、回転速度差の大きさ｜Δω｜が閾値Ｔ以下となる補正値Ｃを算出するのに要する時間が長くなるおそれがある。また例えば、角度ずれ量Δθが過大だとモータ制御部３２によるモータ制御が困難になることがある。

そこで、第２実施形態では、まず、ロータを安定点へ回転駆動したときのＭＲセンサ素子１４の検出信号から演算した検出角度θｃに基づいて補正値Ｃを求めて疎調整を行う。
その後に、検出角度θｃを補正値Ｃで補正して得られる補正済回転角度θａに基づいてモータ２を時計回り及び反時計回りに回転させて回転速度ωｃ及びωｃｃを測定し、回転速度ωｃと回転速度ωｃｃとの間の回転速度差の大きさ｜Δω｜が減少するように補正値Ｃを補正して微調整を行う。

（構成）
図１２を参照する。第２実施形態の補正値算出部３３は、図９を参照して説明した第１実施形態の補正値算出部３３と同様の構成を備えており、同様の構成要素には同じ参照符号を付し説明を省略する。
第２実施形態の補正値算出部３３により補正値Ｃを算出する場合、モータ制御部３２は、まずモータ２を安定点へ回転駆動してロータを安定点に固定させる。例えば、モータ制御部３２は、モータ２のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル間に所定電流を流して、モータ２を安定点へ回転駆動する。例えば、モータ制御部３２は、Ｕ相コイルに２×ａ［Ａ］、Ｖ相コイル及びＷ相コイルに各々（－ａ）［Ａ］を流す。

この状態で、補正値算出部３３は、ＭＲセンサ素子１４の検出信号から演算した検出角度θｃｓを読み込む。補正値算出部３３の算出部５２は、安定点に固定されているときのロータ角度とロータ側回転角度基準との間の関係性と検出角度θｃｓとに基づいて補正値Ｃの初期値Ｃ０を算出する。
例えば、算出部５２は、安定点に固定されているときのロータ角度とロータ側回転角度基準との間の差分Δθｓを検出角度θｃｓから減じた差分（θｃｓ－Δθｓ）を初期値Ｃ０として算出する。算出部５２は、初期値Ｃ０を記憶装置２２に補正値データ３４として格納する。

次にモータ制御部３２は、補正値Ｃ０で検出角度θｃを補正して得られた補正済回転角度θａに基づいて、時計回り方向及び反時計回り方向にモータ２を回転させる。
算出部５２は、回転速度差Δωに基づいて角度ずれ量Δθを算出する。この角度ずれ量Δθは、補正値Ｃ０で検出角度θｃを補正して得られた補正済回転角度θａとロータの位相との間の角度ずれ量であるので、算出部５２は、補正値Ｃ０に角度ずれ量Δθを加算する補正を行うことにより補正値Ｃを算出する。算出部５２は、記憶装置２２に格納されていた補正値Ｃ０を、補正後の補正値Ｃで更新する。

回転速度ωｃ及び回転速度ωｃｃの測定工程、回転速度差Δωの算出工程、及び補正値Ｃの算出工程からなる一連の工程を、複数回にわたって反復してもよい。また、これら一連の工程を、回転速度差Δωの大きさ｜Δω｜が所定の閾値Ｔ以下になるまで複数回にわたって反復してもよい。
１回目の補正値Ｃ１を算出する際には、ロータを安定点に固定して算出した補正値Ｃ０で検出角度θｃを補正して得られた補正済回転角度θａに基づいて、時計回り方向及び反時計回り方向にモータ２を回転させる。

算出部５２は、１回目の回転速度差Δω１に基づいて角度ずれ量Δθ１を算出する。算出部５２は、補正値Ｃ０に角度ずれ量Δθ１を加算する補正を行うことにより１回目の補正値Ｃ１を算出する。算出部５２は、記憶装置２２に格納されていた補正値Ｃ０を、補正後の補正値Ｃ１で更新する。
その後、２回目またはそれ以降である第ｉ回目の回転速度差Δωｉの算出は、第１実施形態と同様である。

（動作）
次に、図１３を参照して第２実施形態の位相調整方法の一例について説明する。
ステップＳ２１においてモータ制御部３２は、まずモータ２を安定点へ回転駆動してロータを安定点に固定させる。

ステップＳ２２において補正値算出部３３は、ＭＲセンサ素子１４の検出信号から演算した検出角度θｃｓを読み込む。補正値算出部３３の算出部５２は、安定点に固定されているときのロータ角度とロータ側回転角度基準との間の関係性と検出角度θｃｓとに基づいて補正値Ｃの初期値Ｃ０を算出する。算出部５２は、初期値Ｃ０を記憶装置２２に補正値データ３４として格納する。

ステップＳ２３において補正部３１とモータ制御部３２と補正値算出部３３は、回転速度差Δωを算出する。ステップＳ２３の処理は、図１０のステップＳ１の回転速度差算出ルーチンと同様である。
その後のステップＳ２４及びＳ２５の処理は、図１０のステップＳ４及びＳ５の処理と同様である。

（第２実施形態の効果）
補正値算出部３３の算出部５２は、モータ２のロータを安定点へ回転駆動したときのＭＲセンサ素子１４の検出信号から演算した検出角度θｃｓに基づいて補正値Ｃを算出する。モータ制御部３２は、補正値Ｃで検出角度θｃを補正して得られた補正済回転角度θａに基づいて、時計回り方向及び反時計回り方向にモータ２を回転させる。算出部５２は、回転速度差Δωが減少するように補正値Ｃを補正する。

このように、モータ２のロータを安定点へ回転駆動したときのＭＲセンサ素子１４の検出信号に基づいて粗調整を行うことにより、ＭＲセンサ素子１４の位相調整に要する時間を短縮することができる。
また、ＭＲセンサ素子１４の位相とロータの位相との位相差が大きく、モータ制御部３２によるモータ制御が困難であっても、位相調整を行うことが可能となる。

（モータ制御装置の適用例）
次に、図１４を参照して、本実施形態のモータ制御装置１を、車両の操舵系に付与する操舵補助力を制御する電動パワーステアリング装置に適用した場合の構成例を説明する。
操向ハンドル１０１のコラム軸１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４Ａ及び１０４Ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に連結されている。コラム軸１０２には、操向ハンドル１０１の操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ１１０が設けられており、操向ハンドル１０１の操舵力を補助するモータ２が減速ギア１０３を介してコラム軸１０２に連結されている。

上述の制御装置２０は、パワーステアリング装置を制御する電子制御ユニットとして使用される。制御装置２０には、電源であるバッテリ１１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１１からイグニションキー信号が入力される。
制御装置２０は、上記のように演算したモータ２の回転角度θｍと減速ギア１０３の減速比Ｎとに基づいて、操向ハンドル１０１の操舵角θを演算する。制御装置２０は、操舵角θと、操舵トルクＴｈと、車速センサ１１２で検出された車速Ｖｈとに基づいて、アシストマップ等を用いてアシスト指令の操舵補助指令値の演算を行い、演算された操舵補助指令値に基づいてモータ２に供給する電流Ｉを制御する。

このような構成の電動パワーステアリング装置において、操向ハンドル１０１から伝達された運転手のハンドル操作による操舵トルクＴｈをトルクセンサ１１０で検出し、モータ２の回転角度θｍに基づいて操舵角θを演算し、操舵トルクＴｈ、操舵角θ及び車速Ｖｈに基づいて算出される操舵補助指令値によってモータ２は駆動制御され、この駆動が運転手のハンドル操作の補助力（操舵補助力）として操舵系に付与される。

１...モータ制御装置、２...モータ、３...回転軸、４...出力端、５...端部、１０...センサユニット、１１...磁石、１２...回路基板、１３...支持部材、１４...ＭＲセンサ素子、１５...ハーネス、２０...制御装置、２１...プロセッサ、２２...記憶装置、２３、２４...アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）、２５...駆動回路、２６...電流センサ、２７...Ｉ／Ｆ（インタフェース）回路、３０...回転角度測定部、３１...補正部、３２...モータ制御部、３３...補正値算出部、３４...補正値データ、３５...加算器、３６、４４、４５...減算器、３７...演算部、４０...トルク指令値演算部、４１、５０...微分器、４２...電流指令値演算部、４６、４７...ＰＩ（比例積分）制御部、４８...２相／３相変換部、４９...ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御部、５１...回転速度差算出部、５２...算出部

Claims (9)

1. ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する回転角度センサの位相調整方法であって、
   前記回転角度センサによって検出した前記ロータの回転角度に基づいて前記ブラシレスモータを時計回り及び反時計回りに回転するように同一のトルク指令電流でそれぞれ駆動したときの第１回転速度及び第２回転速度を測定し、
   前記第１回転速度と前記第２回転速度との間の回転速度差を算出し、
   前記回転角度センサの位相と前記ロータの位相との間のずれ量と前記第１回転速度と前記第２回転速度との間の回転速度差との間の既知の特性と、前記算出した回転速度差と、に基づいて、前記回転角度センサの位相を補正する補正値を算出する、
   ことを特徴とする位相調整方法。
2. 前記ブラシレスモータを時計回り及び反時計回りに回転させて前記第１回転速度及び前記第２回転速度をそれぞれ測定する際に、前記回転角度センサによって検出した前記ロータの回転角度に基づいて進角制御することを特徴とする請求項１に記載の位相調整方法。
3. 前記ロータを安定点へ回転駆動したときの前記回転角度センサの検出値に基づいて前記補正値を求めた後に、前記ブラシレスモータを時計回り及び反時計回りに回転させて、前記第１回転速度と前記第２回転速度との間の回転速度差が減少するように、前記補正値を補正する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位相調整方法。
4. 前記第１回転速度及び前記第２回転速度の測定を複数回反復し、
   前記複数回の測定のうち第（ｉ－１）回目（ｉは２以上の整数）に測定した前記第１回転速度及び前記第２回転速度に応じて算出した前記補正値で前記回転角度センサを補正しながら前記ブラシレスモータを駆動して、第ｉ回目の前記第１回転速度及び前記第２回転速度を測定する、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の位相調整方法。
5. 第（ｉ－１）回目の測定において前記ブラシレスモータを駆動する際に前記回転角度センサの補正に用いた前記補正値と第ｉ回目の測定において前記ブラシレスモータを駆動する際に前記回転角度センサの補正に用いた前記補正値との間の変化量と、第（ｉ－１）回目に測定した前記第１回転速度と前記第２回転速度との間の前記回転速度差と第ｉ回目に測定した前記第１回転速度及と前記第２回転速度との間の前記回転速度差との間の変化量とに基づいて、第ｉ回目に測定した前記第１回転速度及と前記第２回転速度との間の前記回転速度差が減少するように前記補正値を補正する、ことを特徴とする請求項４に記載の位相調整方法。
6. ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する回転角度センサの位相を調整する補正値を算出する補正値算出装置であって、
   前記回転角度センサによって検出した前記ロータの回転角度に基づいて、前記ブラシレスモータを駆動するモータ制御部と、
   前記モータ制御部により前記ブラシレスモータを時計回り及び反時計回りに回転するように同一のトルク指令電流でそれぞれ駆動したときの第１回転速度と第２回転速度との回転速度差を算出する回転速度差算出部と、
   前記回転速度差が減少するように前記回転角度センサの位相を補正する補正値を算出する算出部と、
   を備えることを特徴とする補正値算出装置。
7. ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する回転角度センサと、
   前記回転角度センサの位相を調整する補正値を算出する請求項６に記載の補正値算出装置と、
   を備え、
   前記補正値算出装置の前記モータ制御部は、前記算出部が算出した前記補正値に応じて前記回転角度センサを補正して、前記ブラシレスモータを駆動することを備え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と、
   前記モータ制御装置によって制御されるブラシレスモータと、
   を備えることを特徴とする電動アクチュエータ製品。
9. 請求項７に記載のモータ制御装置と、
   前記モータ制御装置によって制御されるブラシレスモータと、
   を備え、前記ブラシレスモータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

Images