JP7267543B2 - 電流検出回路の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモータ制御装置の電流検出回路のばらつきを調整・補正する方法に関する。

電動パワーステアリング装置等のモータ駆動用インバータにおいて、３相モータの相対応に設けた電流センサ(シャント抵抗)の電流検出値にばらつきがあると、トルクリップルが発生する。このことから、電動パワーステアリング装置等におけるモータ駆動制御において、モータに流れる電流を正確に検出することが重要となる。

そのため、ＰＷＭ（パルス幅変調）による３相モータの駆動制御において、電流制御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駆動パルスのデューティ比を調整する場合、トルクリップルを低減するには、電流センサでの電流検出値のばらつきを低減させる必要がある。

例えば、特許文献１のモータ制御装置は、３相ブラシレスモータの各相について、Ｕ⇔Ｖ，Ｖ⇔Ｗ，Ｗ⇔Ｕへの６通りの通電パターンを実行し、所定の基準値と、各通電ステップにおいて電流センサでサンプリングした検出値の平均値との比に基づき、電流センサの出力値の相対誤差が減少するように電流センサの補正ゲインを決定するモータ制御装置の調整方法を開示している。

特許第５３８８５１２号公報

特許文献１では、６通りの検出モード（通電パターン）に対応する数式を用いてセンサ補正係数を算出する際、１通りのセンサ検知結果から補正係数を求める式と、複数のセンサ検知結果から補正係数を求める式とが混在しており、相間にアンバランスが生じている。

つまり、特許文献１は、６通りの検出モードを実行しても、１相を除いた５個の数式をもとに補正係数（電流センサの補正ゲイン）を算出しているため、補正ゲインの算出から除外され、対象とならなかった相で誤差が生じ、その誤差が特定の相に集中するという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ制御装置の電流検出回路における電流検出の不平衡を補正してトルクリップルを軽減する電流検出回路の調整方法を提供することである。

上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本願の例示的な第１の発明は、３相モータの少なくとも２相に対応して設けた電流検出回路の調整方法であって、３相から選択した２相への６通りの通電電流をもとに算出した前記電流検出回路各々の電流ゲイン値を、各相間のばらつきが最小となるように調整する第１の調整工程と、前記第１の調整工程で調整した前記電流検出回路各々の電流ゲイン値に該電流検出回路全体の電流ゲイン値を反映して、該電流検出回路各々の電流ゲイン値を再調整する第２の調整工程とを備えることを特徴とする。

本願の例示的な第２の発明は、モータ駆動用のインバータを有するモータ制御装置であって、３相モータの少なくとも２相に対応して設けた電流検出回路と、上記例示的な第１の発明に係る調整方法によって、前記電流検出回路の電流ゲイン値を調整する調整手段と、前記調整された電流ゲイン値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された電流ゲイン値に基づいて前記３相モータを駆動制御する手段とを備えることを特徴とする。

本願の例示的な第３の発明は、車両等の運転者のハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング用モータ制御装置であって、３相モータの少なくとも２相に対応して設けた電流検出回路と、上記例示的な第１の発明に係る調整方法によって、前記電流検出回路の電流ゲイン値を調整する手段と、前記調整された電流ゲイン値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された電流ゲイン値にもとづいてパルス幅変調信号を生成する手段と、前記生成されたパルス幅変調信号により前記モータを駆動制御する手段とを備えることを特徴とする。

本願の例示的な第４の発明は、電動パワーステアリングシステムであって、上記例示的な第３の発明に係る電動パワーステアリング用モータ制御装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、モータの各相の電流検出回路における電流検出値のばらつきを補正して、特定の相に電流検出の誤差を集中させないことで、検出電流の不平衡に起因するトルクリップルを低減できる。

図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、図１の電流検出回路７ａ～７ｃの電流ゲイン調整工程を示すタイミングチャートである。 図３は、実施形態に係るモータ制御装置における電流検出回路の調整処理手順を時系列で示すフローチャートである。 図４は、実施形態に係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の概略構成である。

以下、本発明に係る実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。図１のモータ制御装置１０は、電動モータ１５の駆動制御ユニットとしてのモータ制御部２０、モータ制御部２０に対して着脱可能に構成された検査装置３０を備える。検査装置３０は、後述するようにモータ制御装置１０の電流検出回路（電流センサ）を調整するために、電流ゲイン値を算出する機能と、モータ制御部２０と通信する機能を有する。

モータ制御部２０は、モータ制御部２０全体の制御を司る、例えばマイクロプロセッサからなるＣＰＵ１２、ＣＰＵ１２からの制御信号よりモータ駆動信号を生成し、ＦＥＴ駆動回路として機能するインバータ制御部４、電動モータ１５に所定の駆動電流を供給するインバータ回路（モータ駆動回路）５を備える。

メモリ２５には、ＣＰＵ１２が実行するモータ制御プログラム、後述するばらつき調整後における電流検出回路の電流ゲイン値等が記憶される。メモリ２５は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）であってもよい。また、メモリ２５はＣＰＵ１２に内蔵された構成であってもよい。

インバータ回路５には、不図示の外部バッテリよりモータ駆動用の電源（Ｂ＋）が供給される。インバータ回路５は、複数の半導体スイッチング素子（ＦＥＴ１～ＦＥＴ６）からなるＦＥＴブリッジ回路であり、図１では、電動モータ１５への駆動電流を通電するスイッチングＦＥＴの図示を省略している。

ＦＥＴ１，３，５は、それぞれのドレイン端子が電源側（Ｂ＋）に接続され、ソース端子がＦＥＴ２，４，６それぞれのドレイン端子に接続されている。ＦＥＴ２，４，６のソース端子は、グランド（ＧＮＤ）側に接続されている。

電動モータ１５は、例えば３相ブラシレスＤＣモータであり、上述したＦＥＴブリッジ回路は３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のインバータ回路である。インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子（ＦＥＴ１～ＦＥＴ６）は、電動モータ１５の各相に対応している。ここでは、ＦＥＴ１，２がＵ相に、ＦＥＴ３，４がＶ相に、そして、ＦＥＴ５，６がＷ相にそれぞれ対応している。

これらのＦＥＴのうちＦＥＴ１，３，５は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アーム（ハイサイド（ＨｉＳｉｄｅ）ともいう）のスイッチング素子であり、ＦＥＴ２，４，６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アーム（ローサイド（ＬｏＳｉｄｅ）ともいう）のスイッチング素子である。

スイッチング素子（ＦＥＴ）はパワー素子とも呼ばれ、例えば、ＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子である。

インバータ制御部４は、ＣＰＵ１２からのＰＷＭ制御信号にしたがったスイッチング信号を生成して、インバータ回路５のハイサイド（ＨｉＳｉｄｅ）ＦＥＴ１，３，５、ローサイド（ＬｏＳｉｄｅ）ＦＥＴ２，４，６それぞれを駆動するドライバ（プリドライバ）である。

ローサイド（ＬｏＳｉｄｅ）ＦＥＴ２，４，６と電源のマイナス側（ＧＮＤ）との間には、各相に対応した電流検出回路（電流センサ）７ａ～７ｃが配置されている。電流検出回路は、モータ駆動電流検出用のシャント抵抗に流れる直流電流を増幅回路を用いて検出する。例えば、電流検出回路７ａは、シャント抵抗Ｒ１と、モータ駆動電流によるシャント抵抗Ｒ１の両端の電位差（降下電圧）を電流値に換算して電流検出信号として出力する、オペアンプ等からなる増幅回路９ａとで構成される。同様に電流検出回路７ｂは、シャント抵抗Ｒ２と増幅回路９ｂからなり、電流検出回路７ｃは、シャント抵抗Ｒ３と増幅回路９ｃからなる。

電流検出回路７ａ～７ｃからの出力信号（電流検出信号）は、Ａ／Ｄ変換部１７に入力され、そのＡ／Ｄ変換機能により、電流検出回路７ａ～７ｃで検出されたアナログ電流値がデジタルデータに変換され、ＣＰＵ１２に送られる。なお、Ａ／Ｄ変換部１７はＣＰＵ１２に内蔵された構成であってもよい。

モータ制御部２０は、検査装置３０とのデータ通信等を可能にするインターフェース部（Ｉ／Ｏ）２３を備える。ＣＰＵ１２は、Ａ／Ｄ変換部１７より得たデジタルデータを、インターフェース部２３を介して検査装置３０へ送信する。

検査装置３０は、その装置全体を制御するＣＰＵ３１と、モータ制御部２０とデータ通信等をするためのインターフェース部（Ｉ／Ｏ）３３、後述する電流検出回路の調整工程を実行する際に電動モータ１５の相電流を切り替える通電切替部３７、電動モータ１５のトルク調整等を行うトルク測定部３５等を備える。

本実施形態に係るモータ制御装置では、モータ制御装置とは別に設けた検査装置３０において電流検出回路の電流ゲイン値の調整等を行う構成とすることで、モータ制御装置１０の出荷前段階での電流検出回路の電流ゲイン調整が容易になる。また、検査装置３０をモータ制御装置１０より着脱可能にすることによって、モータ制御装置のコストアップを回避できる。

さらに、本実施形態に係るモータ制御装置の構成は、機電一体型の装置のように、組立後は外部へ信号線を引き出してモータ電流を直接測定できないタイプのモータ制御装置に対して電流ゲイン値の有効な調整方法を提供できる。

次に、本実施形態に係るモータ制御装置における電流検出回路の調整方法について詳細に説明する。図２は、図１の電流検出回路７ａ～７ｃの調整工程（電流センサの電流ゲイン調整工程）を示すタイミングチャートである。本実施形態における電流検出回路の調整方法は、図２に示すように電流検出回路７ａ～７ｃ個々の電流ゲイン値のばらつきを調整する第１の調整工程と、電流検出回路７ａ～７ｃ全体の電流ゲイン値を一括して調整する第２の調整工程とからなる。

第１の調整工程では、図２のタイミングｔ１で電動モータ１５の回転を止め（モータロック）、図１において符号ａ～ｆで示す６通りの通電方向（Ｕ相→Ｖ相、Ｖ相→Ｕ相、Ｖ相→Ｗ相、Ｗ相→Ｖ相、Ｗ相→Ｕ相、Ｕ相→Ｗ相）に相電流を順次、流し、得られた検出電流をもとに各電流検出回路のゲイン値を算出する。

具体的には、検査装置３０の通電切替部３７より通電指令を受けたモータ制御部２０のＣＰＵ１２によって、図２に示すように、静止状態にある電動モータ１５に対して、最初にＵ相→Ｖ相（図１の“ａ”）の通電が行われ、順次、Ｕ相→Ｗ相（図１の“ｆ”）、Ｖ相→Ｗ相（図１の“ｂ”）、Ｖ相→Ｕ相（図１の“ｄ”）、Ｗ相→Ｕ相（図１の“ｃ”）、Ｗ相→Ｖ相（図１の“ｅ”）に通電方向を切り替える強制駆動モードを実行する。

図２の波形ＩＵ，ＩＶ，ＩＷは、上記の通電方向に対応する各相の電流波形であり、波形Ｔは、各通電方向におけるトルク波形の一例である。６通りの通電における各通電時間は、例えば１～３秒程度とする。ここでは、各電流検出回路の電流ゲイン値を、ゲイン調整用の強制電流をインバータに流したときに各電流検出回路で検出した検出値をもとに算出する。つまり、モータ静止状態での２相通電による電流検出回路における検出電流のＡ／Ｄ値をもとに、各電流検出回路の各相の電流正方向ゲインと電流負方向ゲインを算出する。

Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電流正方向ゲインをＧｕｐ，Ｇｖｐ，Ｇｗｐ、電流負方向ゲインをＧｕｍ，Ｇｖｍ，Ｇｗｍとし、２相通電によるセンサ検出電流の測定結果を表１のように表すことができる。ここでは、電流値として通電直後の整定時間を除いた部分の平均値を用いる。

同じ通電状態では、正方向と負方向とで流れる電流は同一なので、電流正方向ゲインに電流を乗じた値と、電流負方向ゲインに電流を乗じた値とにおいて、下記の式１の連立方程式が成り立つ。

ここで、Ｐ_１２＝Ｉ_ｐ１２／Ｉ_ｍ２１，Ｐ_２３＝Ｉ_ｐ２３／Ｉ_ｍ３２，Ｐ_３１＝Ｉ_ｐ３１／Ｉ_ｍ１３，Ｐ_２1＝Ｉ_ｐ２１／Ｉ_ｍ１２，Ｐ_３２＝Ｉ_ｐ３２／Ｉ_ｍ２３，Ｐ_１３＝Ｉ_ｐ１３／Ｉ_ｍ３１と定義する。ただし、各相に流している実電流値は不明のため、Ｇｕｐ＝１と仮定すると、連立方程式である式１は、下記の式２に変形できる。

ここでは、未知の電流ゲイン値が５個であるのに対して、式１に示すように方程式が６で過剰決定系となる。そこで、最小二乗法を用いて上記方程式の解（最小二乗解）を算出する。

式２をｘについて解くと式３のようになり、式３を展開すると式４のように表すことができる。

そして、最終的に下記の式５により電流ゲイン値Ｇｕｐ，Ｇｖｐ，Ｇｗｐ，Ｇｕｍ，Ｇｖｍ，Ｇｗｍの平均を１にして、調整後の電流ゲイン値としてＧｕｐ′，Ｇｖｐ′，Ｇｗｐ′，Ｇｕｍ′，Ｇｖｍ′，Ｇｗｍ′を得る。このように最小二乗解により誤差が分散されるため、２相の電流の検出値誤差が全体で最小となるように電流検出回路７ａ～７ｃの電流ゲイン値を調整できる。

上述した第１の調整工程で得た電流ゲイン値（補正値）は、検査装置３０よりモータ制御部２０に送信され、図２のタイミングｔ２で、ＣＰＵ１２によってモータ制御部２０内のメモリ２５に書き込まれる。このように、電流検出回路について求めた６個の電流ゲイン値により電流検出の誤差が分散される。換言すれば、各電流検出回路のゲイン間の相関のばらつきが均一化される。

なお、本実施形態に係るモータ制御装置では、電流センサとしてシャント抵抗という性能の劣る素子を使用しても、ゲイン調整によってばらつきを低減できるので、電流検出回路そのものの構成を簡素化し、低廉化できる。

本実施形態に係るモータ制御装置では、実際に電動モータ１５に流れる電流と目標電流とが一致するように電流値をフィードバックするフィード・バック制御（Ｆ／Ｂ制御）を行うことができる。例えば、電流検出値が目標値より小さければ、モータ駆動のＰＷＭ制御信号のデューティを上昇させ、電流検出値が目標値より大きければデューティを減らして、電流検出値を目標値と一致させるように制御できる。

一方、上記のＦ／Ｂ制御が目標値と電流検出値が一致するよう制御するのに対して、電流検出値について目標値との対比等を行わないフィード・フォワード制御（Ｆ／Ｆ制御）を行うこともできる。

上述した第１の調整工程による電流調整結果の例を表２および表３に示す。表２はフィードフォワード制御（Ｆ／Ｆ制御）による電流調整結果であり、表３はフィードバック制御（Ｆ／Ｂ制御）による電流調整結果である。

このように、第１の調整工程における電流検出回路の電流ゲイン値の調整は、Ｆ／Ｆ制御、Ｆ／Ｂ制御のいずれによっても可能であるが、表１と表２からは、Ｆ／Ｆ制御による調整の方がＦ／Ｂ制御よりも、より効果の高い調整ができることが分かる。

次に、図２に示す第２の調整工程について説明する。第２の調整工程では、電流検出回路７ａ～７ｃ全体の電流ゲイン値を一括して調整する。そこで、図２のタイミングｔ３で電動モータ１５に通常の駆動電流を流して回転させ、そのときのトルクをトルク測定部３５で測定する。すなわち、電動モータ１５のコイルに電流を流すとともにモータの回転子に外力を付与して一定回転にしたときのトルクを測定する。

具体的には、電動モータに対して目標トルクから逆算した駆動電流を通電させ、同時に出力トルクの実測値を求め、目標値（推定値）と実際の計測トルク値とを比較する。そして、比較結果をもとに電流検出回路全体の電流ゲイン値を求め、それを各電流ゲイン値に一律に反映させる。ここでは、モータの回転方向を時計回り、半時計回りそれぞれについて１回転分のトルク測定を行い、測定したトルクの平均値が期待値となるように電流検出回路７ａ～７ｃ全体の電流ゲイン値を一括して調整する。

例えば、第２の調整工程でトルクの平均値として期待値（想定値）の１．５倍のトルクが測定された場合、第１の調整工程で得た電流ゲイン値全体に対して一律に１．５を乗じて、電流検出回路の電流ゲイン値全体を最終調整する。

第２の調整工程で得た電流ゲインの補正値は、検査装置３０よりモータ制御部２０に送信される。そして、図２のタイミングｔ４において、モータ制御部２０のＣＰＵ１２によって、上記補正値を電流検出回路７ａ～７ｃの電流ゲイン値の最終調整値としてメモリ２５に再書き込みされる。

式６は、電流ゲイン値の最終調整値を求める数式を例示している。すなわち、第１の調整工程で得た電流ゲイン値をＧｕｐ′，Ｇｖｐ′，Ｇｗｐ′，Ｇｕｍ′，Ｇｖｍ′，Ｇｗｍ′とし、目標ｑ軸電流より算出した目標トルクをハットＴ（Ｔの＾）、実トルクをＴとすると、第２の調整工程で調整後の電流ゲインＧｕｐ″,Ｇｖｐ″，Ｇｗｐ″，Ｇｕｍ″，Ｇｖｍ″，Ｇｗｍ″は、式６で表すことができる。

図３は、本実施形態に係るモータ制御装置における電流検出回路の調整処理手順を時系列で示すフローチャートである。最初に電流検出回路それぞれの電流ゲイン値のばらつきを調整する処理（上述した第１の調整工程）を実行する。すなわち、図３のステップＳ１１においてモータロックにより電動モータの回転を止める強制駆動モードに移行する。そして、ステップＳ１３で、検査装置３０の通電切替部３７は、モータ制御部２０のＣＰＵ１２に対して２相通電コマンドを送信し、相間の通電を行う。ここでは、Ｕ相→Ｖ相の通電から開始する。

ステップＳ１５では、上記の相間通電により得た検出電流（２相通電によるＡ／Ｄ値）を不図示のメモリに記憶する。

ステップＳ１７において、Ｕ相→Ｖ相、Ｖ相→Ｕ相、Ｖ相→Ｗ相、Ｗ相→Ｖ相、Ｗ相→Ｕ相、Ｕ相→Ｗ相の６通りの通電方向について電流検出回路の電流検出が完了したか否かを判断する。これら６通りの通電方向について、電流検出処理が完了していない場合、ステップＳ１９において、通電方向を切り替える。

このように、ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１９の処理を繰り返して、順次、Ｕ相→Ｖ相、Ｕ相→Ｗ相、Ｖ相→Ｗ相、Ｖ相→Ｕ相、Ｗ相→Ｕ相、Ｗ相→Ｖ相に通電方向を切り替えながら、電流検出回路による測定値を取得する。そして、上記６通りの通電方向について電流検出回路による測定値の取得が完了した場合、ステップＳ２１において、上述した式１～式５に従った処理（最小二乗解による誤差の分散）によって、２相の電流の検出値誤差が全体で最小となるように各電流検出回路の電流ゲイン値を算出する。

ステップＳ２３において、上記の処理で得た電流ゲイン値（補正値）を検査装置３０よりモータ制御部２０に送信し、モータ制御部２０のＣＰＵ１２によってメモリ２５に補正値を書き込む。

ステップＳ３１では、上述した第１の調整工程に対応する強制駆動モードを終了して、第２の調整工程に対応する強制駆動モードに移行する。すなわち、個々の電流検出回路の電流ゲイン値のばらつき調整処理から、電流検出回路全体の電流ゲイン値の一括調整処理にモードを切り替える。

そこで、ステップＳ３３において、モータロックを解除して、検査装置３０の不図示のサーボモータ等を用いて、電動モータ１５を低速で回転させながら電動モータ１５に所定の通電電流を流す強制駆動モードに移行する。続くステップＳ３５では、検査装置３０のトルク測定部３５において、上記のように強制駆動モードで回転している電動モータ１５の出力トルク（目標値）を測定する。

上記の強制駆動モードでは、例えば、電動モータ１５を５ｒｐｍ（電気角で１／３Ｈｚ）で数秒間、回転させながら、３相のＦ／Ｂ制御により６０アンペア通電させたときのトルクを測定する。この強制駆動モードにおけるモータの回転数と電気角との関係は、モータの極対数に応じて適宜、変更してもよい。

ステップＳ３７では、出力トルクの目標値から逆算した駆動電流を通電するとともに、実際の出力トルク（実測値）を求め、目標値と実測値とを比較した結果をもとに、電流検出回路全体の電流ゲイン値を求める。そして、ステップＳ３９において、上記のステップＳ３７で求めた全体の電流ゲイン値を、上述したばらつき調整後の各電流ゲイン値に一括して反映させる。

すなわち、電流検出回路全体の電流ゲイン値を個々の電流検出回路の電流ゲイン値に反映させて、電流ゲイン値を全体的にかさ上げする。電流検出回路全体の電流ゲイン値は、検査装置３０よりモータ制御部２０に送信され、モータ制御部２０のＣＰＵ１２によってメモリ２５に補正値として再書込みされる。こうすることで、電流検出回路の電流ゲイン値全体を最終調整する。

その結果、実施形態に係るモータ制御装置では、電流検出回路を構成するシャント抵抗そのもののばらつきを吸収しつつ、電流検出回路の増幅回路のゲイン調整が行われることになるため、電流検出回路の電流検出値のばらつきに起因するトルクリップルを効果的に低減できる。

図４は、本実施形態に係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の概略構成である。図４において電動パワーステアリング装置５０は、電子制御ユニット(Electronic Control Unit: ECU)としてのモータ制御装置１０、操舵部材であるステアリングハンドル５２、ステアリングハンドル５２に接続された回転軸５３、ピニオンギア５６、ラック軸５７等を備える。

回転軸５３は、その先端に設けられたピニオンギア５６に噛み合っている。ピニオンギア５６により、回転軸５３の回転運動がラック軸５７の直線運動に変換され、ラック軸５７の変位量に応じた角度に、そのラック軸５７の両端に設けられた一対の車輪５５ａ，５５ｂが操舵される。

回転軸５３には、ステアリングハンドル５２が操作された際の操舵トルクを検出するトルクセンサ５９が設けられており、検出された操舵トルクはモータ制御装置１０へ送られる。モータ制御装置１０は、トルクセンサ５９より取得した操舵トルク、車速センサ（不図示）からの車速等の信号に基づくモータ駆動信号を生成し、その信号を電動モータ１５に出力する。

モータ駆動信号が入力された電動モータ１５からは、ステアリングハンドル５２の操舵を補助するための補助トルクが出力され、その補助トルクが減速ギア５４を介して回転軸５３に伝達される。その結果、電動モータ１５で発生したトルクによって回転軸５３の回転がアシストされることで、運転者のハンドル操作を補助する。

以上説明したように本実施形態に係るモータ制御装置では、モータロック状態において６通りの２相通電電流をもとに電流検出回路各々の電流ゲイン値を算出して、各相間のばらつきが最小となる、すなわち、ばらつきが均一となるように調整する。そして、所定の通電電流を流した状態で求めた、モータの出力トルクの目標値と実測値との比較結果をもとに、上記調整後の電流検出回路各々の電流ゲイン値に電流検出回路全体の電流ゲイン値を反映した再調整を行う。

その際、電流ゲイン値の算出対象をＵ，Ｖ，Ｗ各相のプラス側、マイナス側の６項目とし、６通りの通電結果全てを使用して連立方程式の最小二乗解を算出しているので、各相の電流検出値のばらつき（補正後の誤差）が小さくなる。その結果、特定の相に電流検出の誤差が集中せず、電流検出回路各々における検出電流の不平衡を補正してトルクリップルを低減できる。

すなわち、電流センサとしての電流検出回路各々の電流ゲイン値の調整のみならず、電流検出回路全体の電流ゲイン値にもとづいて個々の電流ゲイン値のばらつきを補正することで、モータ駆動における電流検出回路の電流検出値のばらつきに起因するトルクリップルを低減できる。

さらには、電流検出回路各々の電流ゲイン値を調整した後、電流検出回路全体についての電流ゲイン値を一括して調整・補正することで、ばらつきの絶対量を反映した電流検出回路全体のゲイン調整が可能となる。

また、本実施形態に係るモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に搭載した場合、モータ制御装置の電流検出回路の電流ゲイン値のばらつきが調整されることで、トルクリップルを低減したモータ駆動を実現でき、電動パワーステアリング装置において円滑な操舵アシストが可能となる。

＜変形例＞
本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上述した例では、電流検出回路の電流ゲイン値の調整処理を、図１に示す検査装置３０で実行しているが、別途、検査装置３０を設けない構成としてもよい。すなわち、検査装置３０における処理機能を、モータ制御装置１０のＣＰＵ１２に移行して、ＣＰＵ１２が電流検出回路の調整処理を行う構成としてもよい。

また、上記の実施形態では、相電流を６通りの通電方向に順次、流して得た検出電流をもとに各電流検出回路のゲイン値を算出する際、Ｇｕｐ＝１と仮定したが、これに限定されない。例えば、上記の式１の連立方程式に、下記の式７で示す平均値に関する条件を加えて行列式に直すと、下記の式８が得られる。

式８は、未知数６に対して方程式が７で過剰決定系となる。そこで、最小二乗法を用いて上記方程式７の解（最小二乗解）を算出する。式８をｘについて解くと、式９のように表すことができる。最終的に式９を解くことで、Ｇｕｐ～Ｇｗｍを求めることができる。

また、電流検出回路の構成について、３相の場合、相電流の和についてＩ_Ｕ＋Ｉ_Ｖ＋Ｉ_Ｗ＝０の関係があるので、２相の電流が分かれば他の１相の電流が判明する。よって、上述した電流検出回路（電流センサ）は３相すべてに対応して設けず、少なくとも２相に対して設ければよい。

例えば図１において、Ｕ，Ｖの２相のみに対する電流検出回路７ａ，７ｂを備え、残り１相（例えばＷ相）の電流は、上述した式（Ｉｗ＝－Ｉｕ－Ｉｖ）より、Ｕ，Ｖの２相より算出してもよい。

一方、図１に示すように３相すべてに対して電流検出回路７ａ～７ｃを備えるが、電流制御では２相のみを用いて上記の要領で制御し、残り１相の電流検出回路は、故障検知でのみ用いるようにしてもよい。

４ インバータ制御部
５ インバータ回路
７ａ～７ｃ 電流検出回路（電流センサ）
９ａ～９ｃ 増幅回路
１０ モータ制御装置
１２，３１ ＣＰＵ
１５ 電動モータ
１７ Ａ／Ｄ変換部
２０ モータ制御部
２３，３３ インターフェース部（Ｉ／Ｏ）
２５ メモリ
３０ 検査装置
３５ トルク測定部
３７ 通電切替部
５０ 電動パワーステアリング装置
５２ ステアリングハンドル
５３ 回転軸
５４ 減速ギア
５５ａ，５５ｂ 車輪
５６ ピニオンギア
５７ ラック軸
５９ トルクセンサ
Ｒ１～Ｒ３ シャント抵抗

Claims (12)

1. ３相モータの少なくとも２相に対応して設けた電流検出回路の調整方法であって、
   ３相から選択した２相への６通りの通電電流をもとに算出した前記電流検出回路各々の電流ゲイン値を、各相間のばらつきが最小となるように調整する第１の調整工程と、
   前記第１の調整工程で調整した前記電流検出回路各々の電流ゲイン値に該電流検出回路全体の電流ゲイン値を反映して、該電流検出回路各々の電流ゲイン値を再調整する第２の調整工程と、
   を備えることを特徴とする電流検出回路の調整方法。
2. 前記第１の調整工程は、前記３相モータの回転を止めた前記６通りの通電電流に対応した６通りの通電モード各々における正方向電流と負方向電流の測定値をもとに、前記電流検出回路各々の電流ゲイン値を求めることを特徴とする請求項１に記載の電流検出回路の調整方法。
3. 前記６通りの通電モードにおける前記正方向電流と前記負方向電流それぞれに対応した６個の電流ゲイン値の１つの電流ゲイン値を１と仮定するとともに、該１と仮定した電流ゲイン値を含む６個の電流ゲイン値の平均が１となるように前記電流検出回路各々の電流ゲイン値を調整することを特徴とする請求項２に記載の電流センサの調整方法。
4. 前記６通りの通電モードにおける前記正方向電流と前記負方向電流それぞれに対応した６個の電流ゲイン値の平均を１と仮定して前記電流検出回路各々の電流ゲイン値を調整することを特徴とする請求項２に記載の電流センサの調整方法。
5. 前記第２の調整工程は、出力トルクの目標値から逆算した駆動電流を通電させるとともに出力トルクの実測値を求め、これら目標値と実測値との比較結果をもとに前記電流検出回路全体の電流ゲイン値を算出することを特徴とする請求項１に記載の電流センサの調整方法。
6. 前記出力トルクの実測値の平均値が期待値となるように前記電流検出回路各々の電流ゲイン値を一括して調整することを特徴とする請求項５に記載の電流センサの調整方法。
7. 前記第１の調整工程においてモータロックにより前記３相モータの回転を停止する第１の強制駆動モードを実行し、前記第２の調整工程において前記３相モータに所定電流を流すとともに回転子に外力を付与して一定回転させる第２の強制駆動モードを実行することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の電流検出回路の調整方法。
8. モータ駆動用のインバータを有するモータ制御装置であって、
   ３相モータの少なくとも２相に対応して設けた電流検出回路と、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の調整方法によって、前記電流検出回路の電流ゲイン値を調整する調整手段と、
   前記調整された電流ゲイン値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された電流ゲイン値に基づいて前記３相モータを駆動制御する手段と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
9. 当該モータ制御装置に着脱可能に構成された検査装置をさらに備え、前記検査装置を前記調整手段として機能させることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
10. 前記電流検出回路は、前記モータの各相の相電流を電圧として検出するシャント抵抗と、該シャント抵抗における降下電圧を電流値に換算して電流検出信号として出力する増幅回路とを含むことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
11. 車両等の運転者のハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング用モータ制御装置であって、
    ３相モータの少なくとも２相に対応して設けた電流検出回路と、
    請求項１～６のいずれか１項に記載の調整方法によって、前記電流検出回路の電流ゲイン値を調整する手段と、
    前記調整された電流ゲイン値を記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶された電流ゲイン値にもとづいてパルス幅変調信号を生成する手段と、
    前記生成されたパルス幅変調信号により前記モータを駆動制御する手段と、
    を備えることを特徴とする電動パワーステアリング用モータ制御装置。
12. 請求項１１に記載の電動パワーステアリング用モータ制御装置を備えたことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。

Images