JPH11215876A

JPH11215876A - モータ電流制御装置

Info

Publication number: JPH11215876A
Application number: JP10009842A
Authority: JP
Inventors: Munenori Yamamoto; 宗法山本; Takayuki Kifuku; 隆之喜福
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: JP3609931B2

Abstract

(57)【要約】【課題】フィードバック制御の操作量を補正する方法
では、電流フィードバック制御が行われるまで駆動特性
補正部によるＰＷＭ指令値の補正が行われないため、モ
ータ電流の応答性が悪く、定常安定性が損なわれるとい
う課題があった。【解決手段】少なくともモータ電流目標値とモータ電
流検出値とから演算されるフィードバック制御項と、モ
ータ電流目標値が所定値以下の場合にはモータ電流目標
値に略比例した値となるが、モータ電流目標値が所定値
以上の場合にはモータ電流目標値に拘わらず略一定の値
となるフィードフォワード制御項とからモータの駆動制
御を行うためのモータ印加電圧指令値を演算し、モータ
印加電圧指令値に基づいて上記モータを駆動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モータの応答性
と安定性を兼ね備えたモータ電流制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、従来のモータ電流制御装置の
構成を概略的に示す図である。また、図１６は従来のモ
ータ電流制御装置におけるＰＷＭ指令値とモータ電流関
係を示す特性図である。図１５において、１２ａから１
２ｄはスイッチング素子であり、１３ａから１３ｄは環
流ダイオードである。図１５に示すようなブリッジ回路
によりモータを駆動するモータ電流制御装置において、
所望の通流方向に対し１対のスイッチング素子（例えば
１２ａおよび１２ｄ）をＰＷＭ（パルス幅変調）信号に
より駆動し、他の１対のスイッチング素子（例えば１２
ｂおよび１２ｃ）をオフしておく駆動方法が知られてい
る。この駆動方法によるＰＷＭ指令値とモータ電流の関
係は、図１６に示すように、ＰＷＭ指令値としてのデュ
ーティ比約５０％を境にして、ＰＷＭ指令値に対するモ
ータ電流の関係が非線形的に大きく変化する。このよう
に、デューティ比とモータ電流の関係が非線形であるた
めに、従来のフィードバック制御では十分な制御成績が
得られなかった。

【０００３】このような問題点に対して、モータ電流目
標値とモータ電流検出値から電流フィードバック制御を
行い、操作量であるＰＷＭ指令値を補正する解決方法が
知られている。図１４は、その解決方法の一例である特
開平５−３３８５４４号公報に示されるモータ電流制御
装置である。図１４において、８はモータ、７はモータ
８に通流する電流を検出するモータ電流検出手段であ
る。また、４はフィードバック制御演算手段であり、モ
ータ電流検出手段７の出力である電流検出値と、モータ
電流目標値とが入力される。１７は駆動特性補正部であ
り、フィードバック制御演算手段４の出力であるＰＷＭ
指令値が入力される。１８はＰＷＭ発生部であり、駆動
特性補正部１７の出力が入力される。６はモータ駆動手
段であり、ＰＷＭ発生部１８の出力が入力されると共
に、モータ８に出力信号としてのモータ駆動信号を供給
する。

【０００４】次に、図１４を用いて従来のモータ電流制
御装置の動作について説明する。モータ電流目標値が与
えられると、フィードバック制御演算手段４は、モータ
電流検出手段７が検出したモータ電流検出値とモータ電
流目標値が一致するように演算を行い、駆動特性補正部
１７にＰＷＭ指令値を供給する。駆動特性補正部１７
は、フィードバック制御演算手段４から出力されたＰＷ
Ｍ指令値を後述する所定の方法で補正し、補正後のＰＷ
Ｍ指令値をＰＷＭ発生部１８に供給する。ＰＷＭ発生部
１８は、ＰＷＭ駆動部６にＰＷＭパルスを供給して電力
増幅し、モータ８をＰＷＭ駆動する。

【０００５】ここでモータ駆動手段６および駆動特性補
正部１７について詳しく説明する。図１５に示すよう
に、モータ駆動手段６をブリッジ回路で構成し、ＰＷＭ
のオン期間に通流方向の一対のスイッチング素子（スイ
ッチング素子１２ａおよび１２ｄあるいは１２および１
２ｃのいずれか一対）をオンし、ＰＷＭのオフ期間にす
べてのスイッチング素子１２ａ〜１２ｄをオフする場
合、ＰＷＭ指令値とモータ電流の関係は、図１６に示す
ように非線形となる。ＰＷＭ指令値の変化量に対するモ
ータ電流の変化量は、デューティ比が所定値α０を越え
るまでは非常に小さく、α０を越えると急激に大きくな
る。従って、デューティ比がα０以下に合わせてフィー
ドバック制御演算手段４のゲインを決めると、デューテ
ィ比がα０を越えたときにゲインが過大となり、電流の
供給過多や雑音発生という問題が生じていた。一方、デ
ューティ比α０以上に合わせてフィードバック制御演算
手段４のゲインを決めると、デューティ比がα０以下で
はゲインが過小となり、電流の応答性が悪くなるという
問題が生じていた。

【０００６】図１７は、従来のモータ電流制御装置にお
けるＰＷＭ指令値とその補正値との関係を示す特性図で
ある。また、図１８は、従来のモータ電流制御装置にお
ける補正後のＰＷＭ指令値とモータ電流の関係を示す特
性図である。これらの問題を解決するために、駆動特性
補正部１７によって、フィードバック制御演算手段４か
らのＰＷＭ指令値を例えば図１７に示すような特性に補
正し、ＰＷＭ発生部１８に供給する。このような補正を
行うと、ＰＷＭ指令値とモータ電流の関係は、図１８に
示すように略線形となり、モータ電流の制御成績を向上
させることができたが、依然として後述するような課題
があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにフィード
バック制御の操作量を補正するという方法においては、
電流フィードバック制御が行われるまで駆動特性補正部
によるＰＷＭ指令値の補正が行われないため、モータ電
流の応答性が悪いという課題があった。また、応答性を
上げるために、電流フィードバック制御のゲインを上げ
ると、定常安定性が損なわれてしまうといった課題があ
った。

【０００８】また、駆動特性補正部１７の特性におい
て、モータの逆起電圧等の外乱が考慮されていないた
め、外乱が加わるとモータ電流の制御成績が劣化すると
いう課題があった。

【０００９】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたものであり、モータの応答性と安定性を
兼ね備えたモータ電流制御装置を提供することを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明のモータ電流制
御装置は、少なくともモータ電流目標値とモータ電流検
出値とから演算されるフィードバック制御項と、モータ
電流目標値が所定値以下の場合にはモータ電流目標値に
略比例した値となるが、モータ電流目標値が所定値以上
の場合にはモータ電流目標値に拘わらず略一定の値とな
るフィードフォワード制御項とからモータの駆動制御を
行うためのモータ印加電圧指令値を演算し、モータ印加
電圧指令値に基づいてモータを駆動制御する。

【００１１】また、上記フィードフォワード制御項を、
複数の１次関数で近似したことを特徴とする。

【００１２】また、モータ駆動手段の電源電圧の変化に
よる、モータ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化
に応じて、上記フィードフォワード制御項を補正するこ
とを特徴とする。

【００１３】また、モータ巻き線抵抗の変化による、モ
ータ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化に応じ
て、上記フィードフォワード制御項を補正することを特
徴とする。

【００１４】また、温度変化による、モータ印加電圧に
対するモータ電流の特性の変化に応じて、上記フィード
フォワード制御項を補正することを特徴とする。

【００１５】また、モータ巻き線抵抗の変化または温度
変化を、少なくとも上記モータ電流によって推定するこ
とを特徴とする。

【００１６】また、モータ逆起電力によるモータ印加電
圧に対するモータ電流の特性の変化に応じて、上記フィ
ードフォワード制御項を補正することを特徴とする。

【００１７】また、モータの駆動方法の切り換えによる
モータ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化に応じ
て、上記フィードフォワード制御項を補正することを特
徴とする。

【００１８】さらに、フィードバック制御が少なくとも
積分制御を行い、上記モータの駆動方法の切り換え時に
は、フィードフォワード制御項と積分項を補正すること
を特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明を
電動パワーステアリングに適用したときの制御装置のブ
ロック図である。図１において、１は図示しないステア
リングホイールに入力される操舵トルクを検出するトル
クセンサ、２は車速を検出する車速センサ、３はモータ
電流目標値を演算するモータ電流目標値演算手段、４は
フィードバック制御演算手段、５はフィードフォワード
制御演算手段、６は後述するモータ８を駆動するモータ
駆動手段、７はモータ電流を検出するモータ電流検出手
段、８は図示しないステアリングホイールの操舵力の補
助を行うための駆動力を発生するモータである。なお、
図１に示すモータ電流目標値演算手段３、フィードバッ
ク制御演算手段４およびフィードフォワード制御演算手
段５は、ワンチップマイコン９が内蔵されたプログラム
を実行することによって得られる制御機能をブロック化
して表したものである。また、電動パワーステアリング
装置１０は、モータ駆動手段６、モータ電流検出手段７
およびワンチップマイコン９から構成される。モータ駆
動手段６は、従来装置と同様に、図１５に示すようなブ
リッジ回路で構成されるものである。

【００２０】図１の制御ブロック図を用いてこの発明の
モータ電流制御装置の動作説明を行う。なお、以下に記
す動作はワンチップマイコン９に内蔵されたプログラム
を実行することによって実現されるものであり、周期的
に実行されるものとする。まず、トルクセンサ１で図示
しないステアリングホイールに入力される操舵トルクを
検出する。次に、車速センサ２で車速を検出する。ワン
チップマイコン９には、トルクセンサ１で検出されるト
ルクに応じたトルクセンサ信号と、車速センサ２で検出
される車速に応じた車速信号とが入力される。モータ電
流目標値演算手段３は、これらの信号に基づいて車速が
低いほど電動パワーステアリング装置のアシスト量が大
きくなるようにモータ電流目標値を演算する。次に、フ
ィードバック制御演算手段４は、モータ電流目標値演算
手段３によって演算されたモータ電流目標値と、モータ
電流検出手段７で検出されたモータ電流検出値とに基づ
いて、例えばＰＩ（比例積分）制御を行い、モータを駆
動制御するためのモータ印加電圧指令値であるＰＷＭ指
令値を演算する。

【００２１】ここで、モータ駆動手段６においては、従
来と同様にＰＷＭ指令値とモータ電流の関係が非線形と
なる（図１６参照）。このような非線形要素は、一般に
制御成績を悪化させるものであり、電流の応答性の悪化
を招くものである。

【００２２】そこで、この発明の実施の形態１では、フ
ィードフォワード制御演算手段５において、例えばテー
ブル（後述する図８のような特性）参照によって図２に
示すようにモータ電流目標値からフィードフォワード制
御項α０を求め、このフィードフォワード項をフィード
バック制御演算手段４で演算されるＰＷＭ指令値に加算
することにより、ＰＷＭ指令値の補正を行う。図２にお
ける変曲点（Ｉ０、α０）は、図１６に示すようにＰＷ
Ｍ指令値の変化量に対するモータ電流の変化量が大きく
変化する点である。このように、モータ電流目標値がＩ
０である点を境として、モータ電流目標値がＩ０以下の
ときにはモータ電流目標値に略比例するフィードフォワ
ード制御項を用い、また、モータ電流目標値がＩ０以上
のときには略一定値となるフィードフォワード制御項を
用い、これにより、フィードバック制御演算手段４から
出力されるＰＷＭ指令値とモータ電流との関係を図３に
示すように概ね線形とすることにより、従来のようにＰ
ＷＭ指令値とモータ電流の関係における非線形性を克服
するができ、モータ電流の制御成績を向上させることが
できる。

【００２３】このように演算されたＰＷＭ指令値はモー
タ駆動手段６に供給される。モータ駆動手段６は、モー
タ駆動手段６から入力されたＰＷＭ指令値と通電極性に
応じて、スイッチング素子１２ａないし１２ｄを適宜駆
動し、モータ８に電流を供給する。

【００２４】このように、モータ電流目標値が所定値Ｉ
０以下ではモータ電流目標値に略比例し、一方、モータ
電流目標値が所定値Ｉ０以上の場合にはα０近傍の一定
値に漸近するフィードフォワード制御項を用いてフィー
ドバック制御項を補正することにより、フィードバック
制御項とモータ電流の関係を概ね線形とすることがで
き、モータ電流の制御成績を改善することができる。

【００２５】以上、実施の形態１においては、図２のよ
うな曲線のデータテーブルを参照することでフィードフ
ォワード項を演算したが、図４のように、折れ線近似を
行ってもよい。この場合には、図２の特性の、変曲点Ｉ
０と傾きα０／Ｉ０だけをワンチップマイコン９に保持
しておけばよく、メモリ容量を節約できるとともに、演
算量を減らすことができる。

【００２６】実施の形態２．実施の形態１では、ＰＷＭ
指令値とモータ電流の関係は一定であるものと仮定した
が、実際には外乱要因により変化するものである。そこ
で、フィードフォワード制御項を外乱に応じて補正し、
制御成績をさらに向上させる例について説明する。

【００２７】図６及び図７は、この発明のモータ電流制
御装置における断続モードおよび連続モードのモータ電
流及びモータ電圧のモードをそれぞれ概略的に示す特性
図である。モータをパルス駆動する場合、図６に示すよ
うに、モータ電流ＩＭが断続的に流れる場合（電流断続
モード）と、図７に示すように、モータ電流ＩＭが連続
的に流れる場合（電流連続モード）がある。変曲点Ｉ０
は電流断続モードから電流連続モードに切り換わるとき
のモータ平均電流であり、α０はそのときのＰＷＭ指令
値である。図５は他励直流電動機の電機子のモデルを示
す図である。図５において、Ｒａは電機子抵抗、Ｌａは
電機子インダクタンス、ｖｅは逆起電力である。図５の
モータを図１５の回路で駆動する場合、ＰＷＭ指令値と
モータ電流の関係は、電源電圧ＶＢと、モータ印加電圧
である逆起電力ｖｅとにより変化し、変曲点（Ｉ０、α
０）が移動すると考えられる。例えば、図６は、電源電
圧ＶＢが変化したときのＶＭとＩＭの波形を示してお
り、電源電圧ＶＢが高いとＩ０は大きくなると考えられ
る。

【００２８】ここで、変曲点（Ｉ０、α０）のα０とＩ
０は、下式で近似することができる。 α０＝（ＶＢ−２ＶＦ＋ｖｅ）／（２ＶＢ−２ＶＦ）（１）Ｉ０＝（ＶＢ−ｖｅ）（１−ｅｘｐ（−Ｔ０α０／τ））／２／Ｒａ（２）ただし、ＶＦ：環流ダイオード順方向電圧Ｔ０：ＰＷＭ搬送波周期 τ：モータ電気的時定数（Ｌａ／Ｒａ）（１）（２）式において、温度が一定ならば、逆起電力
ｖｅと電源電圧ＶＢ以外は定数と見なすことができる。
図８は、モータとコントローラの諸元を（１）、（２）
式に代入し、逆起電力ｖｅと電源電圧ＶＢの変化とモー
タ電流に対するフィードフォワード制御項の変曲点（Ｉ
０、α０）のＩ０、α０の関係を示す特性図である。図
８から、実施の形態１のフィードフォワード制御におけ
るＩ０とα０を、逆起電力ｖｅと電源電圧ＶＢに応じて
補正すれば、即ち、逆起電力ｖｅと電源電圧ＶＢとの変
化による、モータ印加電圧に対するモータ電流の特性の
変化に応じて、フィードフォワード制御項を補正すれ
ば、さらに制御成績を向上できる。

【００２９】図９はこの発明の実施の形態２に係るモー
タ電流制御装置を示す図である。図９において、１４は
モータ駆動手段６の電源電圧ＶＢを検出する電源電圧検
出手段、１５はモータ８の端子電圧を検出するモータ端
子電圧検出手段、１６はモータの逆起電力ｖｅを演算す
るモータ逆起電力演算手段である。実施の形態１または
従来例に相当する部分に関しては同一の符号を付してお
り、その説明を省略する。

【００３０】次に動作について説明する。なお、以下に
記す動作はワンチップマイコン９に内蔵されたプログラ
ムを実行することによって実現されるものであり、周期
的に実行されるものとする。モータ逆起電力演算手段１
６は、モータ端子間電圧検出手段１５で検出されたモー
タ端子間電圧ＶＭと、モータ電流検出手段７で検出され
たモータ電流ＩＭをＡ／Ｄ変換して読み込み、例えば図
５のモータのモデルの過渡項を無視して、下式の通り逆
起電力ｖｅを演算する。ｖｅ＝ＶＭ−ＩＭ・Ｒａ（３）フィードフォワード制御演算手段５は、電源電圧検出手
段１４によって検出されたモータ駆動手段の電源電圧Ｖ
ＢをＡ／Ｄ変換して読み込むとともに、モータ逆起電力
演算手段で求められた逆起電力ｖｅを読み込み、
（１）、（２）式に基づいてα０とＩ０を求める。以
下、図４に示すように、モータ電流目標値演算手段３か
ら与えられるモータ電流目標値がＩ０以下の場合は、傾
きがα０／Ｉ０の直線となり、モータ電流目標値がＩ０
を越えるとフィードフォワード制御項がα０で一定とな
るようにフィードフォワード制御項を演算する。その他
は実施の形態１と全く同様の動作をするものである。な
お、この実施の形態２においては、変曲点（α０、Ｉ
０）を境として２つの直線で折れ線近似する場合につい
て説明したが、３つ以上の直線（例えば、実施の形態２
で示した２つの直線の傾きの中間の値の傾きを有する直
線を変曲点（α０、Ｉ０）近傍にさらに付加する）を用
いて近似を行っても同様の効果を得ることができる。

【００３１】以上のように、逆起電力と電源電圧でフィ
ードフォワード制御項を補正することにより、外乱の影
響を受けにくいモータ電流制御装置を得ることができ
る。

【００３２】なお、実施の形態２においては、逆起電力
の推定値を用いてフィードフォワード制御項を演算した
が、他励直流電動機の場合はモータ角速度と逆起電力が
比例するので、モータ角速度を検出できるエンコーダ等
を備える場合には、モータ角速度からフィードフォワー
ド制御項を演算しても同様の効果を得ることができる。

【００３３】また、Ｉ０、α０を（１）、（２）式に基
づいて演算したが、図８をデータテーブルとして保持し
ておけば、演算時間を短縮することができる。

【００３４】ここでは、図４の折れ線近似した例のみを
示したが、図２のようにフィードフォワード項を求めれ
ば、さらに良好な制御成績を得ることができる。

【００３５】実施の形態３．実施の形態２では、温度を
一定と仮定して説明を行ったが、実際にはモータ８の雰
囲気温度は変化し、その結果主に電機子抵抗Ｒａが変化
する。そこで、実施の形態３においては、モータ巻き線
抵抗としての電機子抵抗Ｒａの変化による、モータ印加
電圧ＶＢに対するモータ電流の特性の変化に応じてフィ
ードフォワード制御項の補正を行ってもよい。また、こ
の場合、電機子抵抗Ｒａを変化させる主たる要因は温度
であるので、例えばモータ８の温度変化から電機子抵抗
Ｒａの変化を推定してもよい。このように電機子抵抗Ｒ
ａの変化により、あるいは、温度変化から推定する電機
子抵抗の変化により、（１）、（２）式に基づいて、モ
ータ巻き線抵抗の変化に拘わらず、実施の形態２と同様
に電流フィードバック制御で演算された操作量に対する
モータ電流が線形となるようフィードフォワード制御項
を補正することができる。

【００３６】さらに言えば、モータ駆動手段６の温度も
変化し、その結果スイッチング素子１２のオン抵抗や、
環流ダイオード１３の順方向電圧ＶＦが変化する。そこ
で、モータ駆動手段６の温度変化に基づいて、フィード
フォワード制御項を補正してもよい。スイッチング素子
１２のオン抵抗は、（１）（２）式では無視している
が、回路上、電機子抵抗Ｒａに直列接続されるので、上
述の電機子抵抗Ｒａの補正と同様に実現することができ
る。また、環流ダイオードの順方向電圧ＶＦの変化の補
正は、（１）、（２）式に基づいて容易に実現すること
ができる。

【００３７】モータ８とモータ駆動手段６の温度変化の
主たる要因は、モータ電流が通流することによる発熱で
ある。そこで、モータ電流の積算値に基づいてフィード
フォワード制御項の補正を行ってもよい。このようにモ
ータ電流によって温度変化、さらには温度変化によって
生じる巻線抵抗の変化を推定する場合には、温度センサ
を新たに付加することなく実現できる。

【００３８】以上、この発明の実施の形態３によれば、
モータの雰囲気温度は変化による電機子抵抗の変化に拘
わらず、モータ電流の制御成績をさらに向上させること
が可能である。

【００３９】実施の形態４．実施の形態１ないし３で
は、モータ駆動手段の駆動方法は固定されていたが、状
況に応じてモータの駆動方法を切り換えることがある。
その場合には、モータの駆動方法に応じて適切なフィー
ドフォワード制御項が得られるように、モータの駆動方
法の切り換えと同時にフィードフォワード制御項の演算
方法も切り換えなければならない。そこで、この発明の
実施の形態４では、モータの駆動方法を切り換える場合
におけるモータ電流の制御について説明を行う。

【００４０】図１０はモータの駆動方法を切り換えるこ
とができるモータ駆動手段の一例を示す回路図である。
図１０において、１１ａ〜１１ｄはスイッチング素子駆
動回路、１２ａ〜１２ｄはモータ８を可逆運転すべくＨ
型ブリッジ回路を構成するスイッチング素子であり、１
３ａ〜１３ｄは環流ダイオードである。１９ａ〜１９ｂ
はワンチップマイコン９の指示に従い、モータ８の駆動
方法を切り換えるモータ駆動方法切り換え手段としての
論理和回路である。

【００４１】次に動作について説明する。図１０におい
て、ワンチップマイコン９は、例えば右方向にモータ８
を駆動する場合には、フィードバック制御演算手段４と
フィードフォワード制御演算手段５の演算結果に基づい
て右ＰＷＭ指令値を出力し、左ＰＷＭ指令値を０とする
とともに、駆動方法切り換え信号を論理和回路１９に与
える。駆動方法切り換え信号がＬレベルのときには、実
施の形態１ないし３と同様に、ＰＷＭのオン期間に通流
方向の一対のスイッチング素子がオンし、ＰＷＭのオフ
期間にすべてのスイッチング素子がオフする。以下、こ
の駆動方法を両側ＰＷＭ駆動と称する。一方、駆動方法
切り換え信号がＨレベルのときには、通流方向の一対の
スイッチング素子のうち、図中上側のスイッチング素子
がＰＷＭ指令値どおりにオンオフし、図中下側のスイッ
チング素子がＰＷＭ指令値に関係なくオンし、他のスイ
ッチング素子はオフする。図１０に、当該駆動方法で右
方向に駆動した場合のモータ電流ＩＭの経路を示してい
る。ＰＷＭオフ期間には、環流ダイオード１３ｃがオン
し、破線の経路でモータ電流ＩＭが流れる。以下、この
駆動方法を片側ＰＷＭ駆動と称する。また、左方向にモ
ータ８を駆動する場合には、フィードバック制御演算手
段４とフィードフォワード制御演算手段５の演算結果に
基づいて左ＰＷＭ指令値を出力し、左ＰＷＭ指令値を０
とするとともに、駆動方法切り換え信号を論理和回路１
９に与える。モータ８に通電しない場合には、右ＰＷＭ
指令値、左ＰＷＭ指令値をともに０とするとともに、駆
動方向切り換え信号をＨとし、すべてのスイッチング素
子１２ａ〜ｄをオフする。片側ＰＷＭ駆動では、スイッ
チングする素子が１つだけなので、両側ＰＷＭ駆動に比
べてスイッチング損失を低減することができる。しか
し、回生電流の時定数がモータの電気的時定数となるの
で、両側ＰＷＭ駆動のように電源に回生する場合と比べ
て長くなり、モータ電流の制御成績が劣化する。そこ
で、例えば特開平８−３３６２９３号公報に示されるよ
うに、スイッチング損失が特に問題となる大電流時のみ
片側ＰＷＭ駆動とし、それ以外は両側ＰＷＭ駆動とする
方式が知られている。

【００４２】図１１は、この発明のモータ電流制御装置
おける片側ＰＷＭ駆動時のＰＷＭ指令値とモータ電流の
関係を概略的に示す図である。図１１に示すように、片
側ＰＷＭ駆動では、ＰＷＭ指令値とモータ電流の関係が
概ね線形となるので、実施の形態１ないし３のようなフ
ィードフォワード制御で線形化する必要がない。そこ
で、両側ＰＷＭ駆動の場合のみフィードフォワード制御
項をフィードバック制御項に加算するように、プログラ
ムを構成すればよい。図１２は、この発明の実施の形態
４に係るモータ電流制御装置におけるモータ電流制御装
置の動作を説明するフローチャートである。図１２にお
いて、モータ駆動手段６以外のハードウエア構成は、実
施の形態１ないし３と同様である。本プログラムはワン
チップマイコン９に内蔵されたプログラムを実行するこ
とによって実現されるものであり、周期的に実行される
ものとする。以下、順に説明する。まず、ステップＳ１
で、所定の方法で求められたモータ電流目標値と、モー
タ電流検出手段７によって検出されたモータ電流検出値
から、フィードバック制御項（ＦＢ）を演算する。これ
はフィードバック制御演算手段４に相当する。次に、ス
テップＳ２で、上記他の実施の形態と同様にフィードフ
ォワード制御項（ＦＦ）を演算する。これは、フィード
フォワード制御演算手段４に相当する。続いて、ステッ
プＳ３で、例えば上述の特開平８−３３５２９３号公報
に記載された発明のように、モータ８の駆動方法を選択
する。その結果、片側ＰＷＭ駆動が選択された場合に
は、ステップＳ４〜Ｓ５で、フィードフォワード制御項
＝０とし、フィードフォワード制御を無効にする。

【００４３】ステップＳ１〜Ｓ５のようにフィードフォ
ワード制御項とフィードバック制御項を演算した場合
の、フィードバック制御演算手段４から出力されるＰＷ
Ｍ指令値とモータ電流ＩＭの関係を図１３に示す。両側
ＰＷＭ駆動の場合は、フィードフォワード制御項の最大
値がα０なので、（フィードバック制御項）＝１−α０
でデューティ比１００％が出力され、モータ電流がＩＭ
＝ＶＢ／Ｒａとなる。一方、片側ＰＷＭ駆動では、ステ
ップＳ５でフィードフォワード制御項を無効にしている
ので、（フィードバック制御項）＝１のときにＩＭ＝Ｖ
Ｂ／Ｒａとなる。図１３は、モータの駆動方式を切り換
えた場合におけるＰＷＭ指令値とモータ電流との関係を
示す特性図である。図１３から明かなように、駆動方法
を切り換えるときに、フィードバック制御項がそのまま
では、モータ電流に偏差を生じる。モータ電流目標値と
モータ電流検出値とが一致していると見なせる定常状態
においては、フィードバック制御項のうち、積分項が支
配的であるので、これを防ぐには、駆動方法を切り換え
ると同時に、積分項を初期化すればよい。

【００４４】そこで、ステップＳ６〜Ｓ９において、フ
ィードバック制御の積分項を初期化する。Ｓ６におい
て、駆動方法が両側ＰＷＭから片側ＰＷＭに切り換えら
れたと判断された場合には、ステップＳ７において今回
の積分項Ｉ（ｎ）を、前回の積分項Ｉ（ｎ−１）から以
下のように初期化する。Ｉ（ｎ）＝Ｉ（ｎ−１）／（１−α０）（４）また、ステップＳ８において、駆動方法が片側ＰＷＭか
ら両側ＰＷＭに切り換わったと判断された場合には、ス
テップＳ８において今回の積分項Ｉ（ｎ）を、前回の積
分項Ｉ（ｎ−１）から以下のように初期化する。Ｉ（ｎ）＝Ｉ（ｎ−１）＊（１−α０）（５）以上の動作により、モータの駆動方法に拘わらず、電流
フィードバック制御で演算された操作量に対するモータ
電流が線形となるように、フィードフォワード制御項が
作用するとともに、フィードバック制御の積分項の初期
化が駆動方法切り換え時の電流偏差を低減する。

【００４５】最後に、ステップＳ１０において、以上の
ように求められたフィードフォワード制御項とフィード
バック制御項を加算してＰＷＭ指令値を演算し、ステッ
プＳ１１においてＰＷＭ指令値と駆動方法切り換え信号
をモータ駆動手段６に出力してモータ８を駆動する。

【００４６】このように、この発明の実施の形態４に係
るモータ電流制御装置によれば、モータの駆動方法の切
り換えによるモータ印加電圧に対する電流特性の変化に
応じて、フィードバック制御によりフィードフォワード
制御項の積分項を補正することができるので、モータの
駆動方法を切り換える場合においても、フィードフォワ
ード制御項が有効に作用し、モータ電流の制御成績を向
上させることができる。

【００４７】

【発明の効果】この発明のモータ電流制御装置は、少な
くともモータ電流目標値とモータ電流検出値とから演算
されるフィードバック制御項と、モータ電流目標値が所
定値以下の場合にはモータ電流目標値に略比例した値と
なるが、モータ電流目標値が所定値以上の場合にはモー
タ電流目標値に拘わらず略一定の値となるフィードフォ
ワード制御項とからモータの駆動制御を行うためのモー
タ印加電圧指令値を演算し、モータ印加電圧指令値に基
づいてモータを駆動制御するので、モータ電流目標値か
らフィードフォワード制御項を演算することにより、モ
ータ電流制御装置の制御成績を向上させることができ
る。

【００４８】また、上記フィードフォワード制御項を、
複数の１次関数で近似したことを特徴とするので、フィ
ードフォワード制御項の演算を簡単にすることができ
る。

【００４９】また、モータ駆動手段の電源電圧の変化に
よる、モータ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化
に応じて、上記フィードフォワード制御項を補正するこ
とを特徴とするので、モータ駆動手段の電源電圧の変化
によるモータ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化
に応じて、フィードフォワード制御項を補正することに
より、モータ電流制御装置の制御成績をさらに向上させ
ることができる。

【００５０】また、モータ巻き線抵抗の変化による、モ
ータ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化に応じ
て、上記フィードフォワード制御項を補正することを特
徴とするので、モータ巻き線抵抗の変化によるモータ印
加電圧に対するモータ電流の特性の変化に応じて、フィ
ードフォワード制御項を補正することにより、モータ電
流制御装置の制御成績をさらに向上させることができ
る。

【００５１】また、温度変化による、モータ印加電圧に
対するモータ電流の特性の変化に応じて、上記フィード
フォワード制御項を補正することを特徴とするので、温
度変化によるモータ印加電圧に対するモータ電流の特性
の変化に応じて、フィードフォワード制御項を補正する
ことにより、モータ電流制御装置の制御成績をさらに向
上させることができる。

【００５２】また、モータ巻き線抵抗の変化または温度
変化を、少なくとも上記モータ電流によって推定するこ
とを特徴とするので、新たにセンサを設けることなくフ
ィードフォワード制御項を補正することができる。

【００５３】また、モータ逆起電力によるモータ印加電
圧に対するモータ電流の特性の変化に応じて、上記フィ
ードフォワード制御項を補正することを特徴とするの
で、モータ逆起電力によるモータ印加電圧に対するモー
タ電流の特性の変化に応じて、フィードフォワード制御
項を補正することにより、モータ電流制御装置の制御成
績をさらに向上させることができる。

【００５４】また、モータの駆動方法の切り換えによる
モータ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化に応じ
て、上記フィードフォワード制御項を補正することを特
徴とするので、モータの駆動方法の切り換えによるモー
タ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化に応じて、
フィードフォワード制御項を補正することにより、モー
タの駆動方法に拘わらずモータ電流制御装置の制御成績
をさらに向上させることができる。

【００５５】さらに、フィードバック制御が少なくとも
積分制御を行い、上記モータの駆動方法の切り換え時に
は、フィードフォワード制御項と積分項を補正すること
を特徴とするので、駆動方法の切り換え時には、フィー
ドフォワード制御項の補正と同時に積分項を補正するこ
とにより、モータ駆動方法切り換え時のモータ電流の偏
差を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のモータ電流制御装置を電動パワー
ステアリングに適用したときの制御装置のブロック図で
ある。

【図２】この発明のモータ電流制御装置におけるモー
タ電流目標値に対するフィードフォワード制御項の関係
を示す特性図である。

【図３】フィードフォワード補償をした場合の、フィ
ードバック制御演算手段から出力されるＰＷＭ指令値と
モータ電流の関係を示す特性図である。

【図４】この発明のモータ電流制御装置におけるモー
タ電流目標値に対するフィードフォワード制御項の関係
を示す特性図である。

【図５】他励直流電動機の電機子のモデルを示す図で
ある。

【図６】この発明のモータ電流制御装置における断続
モードのモータ電流及びモータ電圧のモードを概略的に
示す特性図である。

【図７】この発明のモータ電流制御装置における連続
モードのモータ電流及びモータ電圧のモードを概略的に
示す特性図である。

【図８】モータ逆起電力ｖｅと電源電圧ＶＢの変化に
よる、モータ電流に対するフィードフォワード制御項の
変曲点（Ｉ０、α０）の関係を示す特性図である。

【図９】この発明のモータ電流制御装置の構成を概略
的に示すブロック図である。

【図１０】モータの駆動方法を切り換えることができ
るモータ駆動手段の一例を示す回路図である。

【図１１】この発明のモータ電流制御装置おける片側
ＰＷＭ駆動時のＰＷＭ指令値とモータ電流の関係を概略
的に示す図である。

【図１２】この発明のモータ電流制御装置におけるモ
ータ電流制御装置の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図１３】モータの駆動方式を切り換えた場合におけ
るＰＷＭ指令値とモータ電流との関係を示す特性図であ
る。

【図１４】従来のモータ電流制御装置の概略構成を示
すブロック図である。

【図１５】従来のモータ電流制御装置の構成を概略的
に示す回路図である。

【図１６】従来のモータ電流制御装置におけるＰＷＭ
指令値とモータ電流の関係を示す特性図である。

【図１７】従来のモータ電流制御装置におけるＰＷＭ
指令値とその補正値との関係を示す特性図である。

【図１８】従来のモータ電流制御装置における補正後
のＰＷＭ指令値とモータ電流の関係を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

３モータ電流目標値演算手段、４フィードバック制
御演算手段、５フィードフォワード制御演算手段、６
モータ駆動手段、７モータ電流検出手段、８モー
タ、９ワンチップマイコン、１４電源電圧検出手
段、１５モータ端子間電圧検出手段、１６モータ逆
起電力演算手段、１７駆動特性補正部、１９ａ、１９
ｂ、１９ｃ、１９ｂモータ駆動方法切り換え手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともモータ電流目標値とモータ電
流検出値とから演算されるフィードバック制御項と、モ
ータ電流目標値が所定値以下の場合にはモータ電流目標
値に略比例した値となるが、モータ電流目標値が所定値
以上の場合にはモータ電流目標値に拘わらず略一定の値
となるフィードフォワード制御項とから上記モータの駆
動制御を行うためのモータ印加電圧指令値を演算し、当
該モータ印加電圧指令値に基づいて上記モータを駆動制
御するモータ電流制御装置。
【請求項２】上記フィードフォワード制御項を、複数
の１次関数で近似したことを特徴とする請求項１に記載
のモータ電流制御装置。
【請求項３】モータ駆動手段の電源電圧の変化によ
る、モータ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化に
応じて、上記フィードフォワード制御項を補正すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ電
流制御装置。
【請求項４】モータ巻き線抵抗の変化による、モータ
印加電圧に対するモータ電流の特性の変化に応じて、上
記フィードフォワード制御項を補正することを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載のモータ電流制御装
置。
【請求項５】温度変化による、モータ印加電圧に対す
るモータ電流の特性の変化に応じて、上記フィードフォ
ワード制御項を補正することを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載のモータ電流制御装置。
【請求項６】モータ巻き線抵抗の変化または温度変化
を、少なくともモータ電流によって推定することを特徴
とする請求項４または請求項５に記載のモータ電流制御
装置。
【請求項７】モータ逆起電力によるモータ印加電圧に
対するモータ電流の特性の変化に応じて、上記フィード
フォワード制御項を補正することを特徴とする請求項１
または請求項２に記載のモータ電流制御装置。
【請求項８】モータの駆動方法の切り換えによるモー
タ印加電圧に対するモータ電流の特性の変化に応じて、
上記フィードフォワード制御項を補正することを特徴と
する請求項１または請求項２に記載のモータ電流制御装
置。
【請求項９】上記フィードバック制御が少なくとも積
分制御を行い、上記モータの駆動方法の切り換え時に
は、上記フィードフォワード制御項と積分項を補正する
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ電流制御装
置。