JPWO2020032260A1 - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷変動があっても電動モータに電源電流を供給する電源への負荷を抑制する。【解決手段】第１の算出ロジックによって、電源ＢＴからインバータ回路２３へ供給される電源電流の推定値を算出し、その電源電流推定値を変数（パラメータ）とする第２の算出ロジックによってトルク制限値を求める。そして、トルク制限値をもとに電流指令値を算出し、その電流指令値を変換して得た相電圧指令値により電動モータ１５の駆動信号を生成する。

Description

本発明は、例えば、電動パワーステアリング装置、電動ポンプ等に使用する電動モータの制御装置および制御方法に関する。

電動パワーステアリング装置、電動ポンプ、家電製品、各種産業機械等における回転駆動源である電動モータとして、従来よりブラシレスモータ等の多相モータが使用されている。この種の多相モータは、出力要求（モータ負荷）の増大によって電源より過大な電流が供給された場合、インバータ回路を構成するスイッチング素子が発熱、破壊等する可能性がある。

電動モータに加わる負荷（外乱）を考慮して制御を行う場合、その負荷調整に伴い電動モータの電流、電圧等を調整する必要がある。その際、電動モータへ電流を供給する電源にも、そのような電流、電圧等の調整に応じた負荷が加わる。

例えば日本国公開公報特開２００４−３２８４８号公報は、ブラシレス直流モータの３相インバータに給電される電源電流の推定値を用いて電源電流の過剰状態（過電流）を検出し、過電流が検出された場合、ブラシレス直流モータの３相駆動制御を停止するモータ制御装置を開示している。

日本国公開公報：特開２００４−３２８４８号公報

日本国公開公報特開２００４−３２８４８号公報のモータ制御装置は、ｑ軸電流とｑ軸電圧との積、あるいは出力トルクの推定値と角速度との積から求めたモータ消費電力Ｐを、電源電圧に力率を乗じた値で除することで、電源電流の推定値を求めている。力率は、経験的に求めた最適値を使用している。

しかしながら、日本国公開公報特開２００４−３２８４８号公報では、ｄ軸電流Ｉｄ^*とｄ軸電圧Ｖｄ^*をともに０（ゼロ）と仮定しているため、モータ消費電力Ｐの実効値が実際の値よりも小さくなり、正確な電流値を検出（推定）できないという問題がある。

このような従来の電源電流の推定方法は、電源電流の推定値と実際の電流の実測値との誤差が大きくなり、精度の高い電源電流の推定値を得ることが困難になる。その結果、モータへの過大な電流供給要求があった場合、電源より過大な電流が持ち出され、電源に対する負荷の制御（負荷の抑制）が十分に行えないという問題が生じる。

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、電動モータに加わる負荷に変動があっても、電動モータに電源電流を供給する電源への負荷を抑制できるモータ制御装置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相以上の多相の電動モータを駆動するモータ制御装置であって、電源からの電力を前記電動モータに供給するインバータと、前記電動モータに流れる実電流を座標変換することによりｄ軸電流およびｑ軸電流を算出する手段と、前記電動モータの回転軸の角度を検出する回転角センサからの出力に基づきモータ回転数を算出する手段と、前記多相の各相に対応した実電流値とモータ印加電圧値よりインピーダンス誤差を推定するインピーダンス誤差推定部と、前記ｄ軸電流と、前記ｑ軸電流と、前記電源の電源電圧と、前記モータ回転数と、前記インピーダンス誤差とを入力とする第１の算出ロジックにより、前記電源から前記インバータへの電源電流推定値を算出する電源電流推定部と、前記電源電流推定値を変数とする第２の算出ロジックにより前記電動モータのトルク制限値を演算するトルク制限値演算部と、前記トルク制限値に基づいて電流指令値を算出する電流指令値算出部と、前記電流指令値に基づいて前記電動モータの駆動信号を生成する駆動信号生成部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、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装置であって、前記運転者の操舵を補助する電動モータと、上記例示的な第１の発明に係るモータ制御装置により前記電動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、電動ポンプ用モータ制御装置であって、液体を吸入部から吸入して吐出部から外部へ吐出するポンプ駆動用の電動モータと、上記例示的な第１の発明に係るモータ制御装置により前記電動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、３相以上の多相の電動モータを駆動するモータ制御方法であって、前記多相の各相に対応した実電流とモータ印加電圧よりインピーダンス誤差を推定する工程と、前記電動モータに流れる実電流より演算したｄ軸電流およびｑ軸電流と、電源の電源電圧と、前記電動モータのモータ回転数と、前記インピーダンス誤差とに基づいて、前記電源から前記電動モータへ供給される電源電流の推定値を算出する工程と、記各相のインピーダンス誤差の平均値より求めたモータ出力オフセットゲインと、前記ｄ軸電流と、前記ｑ軸電流とに基づいて損失電力を算出する工程と、前記電源電流の推定値が所定の上限値を超えた場合、その上限値を前記電源から前記電動モータへの電流制限値として該電動モータのトルク制限値を演算する工程と、前記トルク制限値に基づいて電流指令値を算出する工程と、前記電流指令値に基づいて前記電動モータの駆動信号を生成する工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、電源電流の推定値より求めたトルク制限値をもとに電動モータの出力トルクを制限するので、電動モータに加わる負荷に変動があっても、電源から電動モータへ持ち出される電流の上限値を制限でき、電源への負荷を調整・抑制できる。

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、電源電流の推定処理手順を示すフローチャートである。 図３は、トルク制御の処理手順を示すフローチャートである。 図４Ａは、条件１において環境温度を２５℃としたときの電源電流の推定値と実測値との誤差を示す。 図４Ｂは、条件１において環境温度を−４０℃としたときの電源電流の推定値と実測値との誤差を示す。 図４Ｃは、条件１において環境温度を１２０℃としたときの電源電流の推定値と実測値との誤差を示す。 図４Ｄは、条件２において環境温度を２５℃としたときの電源電流の推定値と実測値との誤差を示す。 図４Ｅは、条件２において環境温度を−４０℃としたときの電源電流の推定値と実測値との誤差を示す。 図４Ｆは、条件２において環境温度を１２０℃としたときの電源電流の推定値と実測値との誤差を示す。 図５Ａは、条件３において電源電圧を９Ｖとした場合における電源電流の推定値と実測値との比較結果を示す。 図５Ｂは、条件３において電源電圧を１３．５Ｖとした場合における電源電流の推定値と実測値との比較結果を示す。 図５Ｃは、条件３において電源電圧を１６．５Ｖとした場合における電源電流の推定値と実測値との比較結果を示す。 図６Ａは、環境温度を２５℃とした場合の電源電流制限の結果を示す。 図６Ｂは、環境温度を−４０℃とした場合の電源電流制限の結果を示す。 図６Ｃは、環境温度を１２０℃とした場合の電源電流制限の結果を示す。 図７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１は、例えば３相ブラシレスＤＣモータである電動モータ１５の駆動制御部として機能するモータ制御部１０を備える。モータ制御装置１０は、オブザーバ制御部（インピーダンス推定部）３１、電源ＢＴからインバータ回路（モータ駆動回路）２３へ供給される電源電流推定値を求める電源電流推定部３０、電源電流推定値を変数（パラメータ）としてトルク制限値を求めるトルク制限値演算部１１、トルク制限値をもとに電流指令値を算出する電流指令値演算部１２等を備える。

モータ制御部１０のＰＷＭ信号生成部２１は、後述する電圧指令値にしたがって、インバータ回路２３を構成する複数の半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）のＯＮ／ＯＦＦ制御信号（ＰＷＭ信号）を生成する。半導体スイッチング素子は電動モータ１５の各相（ａ相、ｂ相、ｃ相）に対応している。

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を用いる。

インバータ回路２３には、電源リレー２７を介して外部バッテリＢＴよりモータ駆動用の電源が供給される。電源リレー２７は、バッテリＢＴからの電力を遮断可能に構成され、半導体リレーで構成することもできる。

モータ駆動回路としてのインバータ回路２３より電動モータ１５に供給されるモータ駆動電流は、各相に対応して配置した電流センサ（不図示）からなる電流検出部２５で検出される。電流検出部２５は、例えば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、オペアンプ等からなる増幅回路を用いて検出する。

電流検出部２５からの出力信号（電流検出信号）は、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）４０に入力される。ＡＤＣ４０は、そのＡ／Ｄ変換機能によりアナログ電流値をデジタル値に変換し、３相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとして座標変換部４２に入力される。座標変換部４２は３相/２相変換機能を有し、回転角センサ５１で検出された回転角度θと３相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃより、ｄ軸上の電流Ｉｄとｑ軸上の電流Ｉｑを演算する。すなわち、座標変換部４２は、実電流よりｄ軸電流とｑ軸電流を演算する。

電源電流推定部３０は、ｄ軸電流Ｉｄと、ｑ軸電流Ｉｑと、電源電圧Ｖと、モータ回転数と、後述するインピーダンス誤差をもとに電源電流推定ロジック演算式による演算を行うことにより、電源ＢＴからインバータ回路２３へ流れる電源電流推定値を算出する。モータ回転数は、例えば電動モータ１５の回転軸に設けた磁石と、それに対向するＭＲセンサを備える回転角センサ５１から出力される回転角度信号に基づいて、不図示の回転数演算部で回転角度θとともに求める。

オブザーバ制御部３１は、適応オブザーバ（オブザーバモデル）を用いて各相毎のインピーダンス誤差を推定する。すなわち、オブザーバ制御部３１はインピーダンス誤差推定部である。オブザーバ制御部３１では、最初に下記の式（１）に示すように実電流Ｉからなる算出電圧値であるオブザーバ電圧値Ｖ_ｏｂを演算する。

式（１）において、Ｒ_ｔｈはモータのインピーダンス、ΔＲ_ｔｈはインピーダンス誤差、Ｌはインダクタンスである。また、ＥＭＦは逆起電力である。

ここで、電流指令値演算部１２は、指示トルクＴｑから電流指令値（目標電流値）を求め、電流制御部として、ＰＩ制御部１６ａ，１６ｂが、ｄ軸とｑ軸の電流指令値と検出電流値との差分をゼロにするようにｄ軸とｑ軸の電圧指令値を求め、さらに座標変換部１７が、電圧指令値と電動モータ１５の回転角度とからモータ印加電圧Ｖ^＊を演算する。オブザーバ制御部３１では、下記の式（２）に示すように、座標変換部１７で演算されたモータ印加電圧Ｖ^＊とオブザーバ電圧値Ｖ_ｏｂとの差分をとることで、印加すべき電圧の差分が分かる。

そこで、式（２）において電圧の差分を実電流Ｉで除することによって、各相毎の電圧の差分をもとに各相毎の抵抗値の差分ΔＲ_ｔｈａ，ΔＲ_ｔｈｂ，ΔＲ_ｔｈｃを演算することができる。

オブザーバ制御部３１で求めた各相毎の抵抗値誤差（インピーダンス誤差）ΔＲ_ｔｈａ，ΔＲ_ｔｈｂ，ΔＲ_ｔｈｃは、電源電流推定部３０のオフセットゲイン算出部３３に入力される。なお、インピーダンス誤差は、モータの逆モデルより逆算した電流値と実電流値との差分と考えることもできる。

オフセットゲイン算出部３３は、式（３）により、モータ出力オフセットゲインＧａｉｎ２を算出する。ここでは、相毎のインピーダンス誤差のバラツキを考慮して、一相のインピーダンス誤差を代表値として使用せず、三相のインピーダンス誤差ΔＲ_ｔｈａ，ΔＲ_ｔｈｂ，ΔＲ_ｔｈｃの平均値を使用する。

損出算出部３４は、ｄ軸電流Ｉｄと、ｑ軸電流Ｉｑと、オフセットゲインＧａｉｎ２とから、式（４）によりモータ電力損失αを求める。

式（４）において、Ｉ_α ^２＝Ｉｄ^２＋Ｉｑ^２である。

一方、電力算出部３５は、下記の式（５）に示すように、回転角センサ５１からの出力である回転角速度ω_ｍと、式（６）より求められるモータトルクＴとを乗算して、電動モータの消費電力Ｐを求める。

なお、式（６）において、Ｐ_ｎはモータの極対数、Ψ_αはｄ軸鎖交磁束である。

また、ｄ軸鎖交磁束Ψ_αは、式（７）で求められる。式（７）中のβは電流位相であって式（８）で表わされ、Ｇａｉｎ１は固定値である。

推定電源電流算出部３７は、上記の電動モータ消費電力Ｐ、モータ電力損失α、電源電圧Ｖより、式（９）を第１の算出ロジックに係る演算式として電源電流推定値Ｉｄｃを求める。

モータ制御部１０のトルク制限値演算部１１は、電源電流推定部３０で第１の算出ロジックを使用して求めた電源電流推定値Ｉｄｃを変数（パラメータ）としてトルク制限値を求める。より具体的には、第１の算出ロジックの演算式である式（９）を変形した式（１０）を第２の算出ロジックに係る演算式として、電動モータ１５のトルク制限値を算出する。

ここで、Ｔ_Limはトルク制限値、Ｉ_{ｄｃＬｉｍ}は、電源ＢＴからの持ち出し電流値（制限したい電流値）、ω_ｍは回転角速度、αはモータ電力損失、Ｖは電源電圧である。

このように、電源電流推定値の算出とトルク制限値の演算に必要な変数であるモータ出力オフセットゲイン、各相対応の抵抗値変動分から逆算して求めた損失電力等から電源電流を推定することで、推定誤差の小さい、高精度の電源電流推定値を得ることができる。そして、電源電流推定値を算出するロジックを変形して、トルク制限値の演算ロジックとして使用することで、トルク制限値の演算を迅速化、簡素化できる。

電流指令値演算部１２は、指示トルクＴｑとトルク制限値制御部１１より出力されたトルク制限値Ｔ_Limをもとに、磁界成分であるｄ軸指令電流Ｉｄ^＊と、トルク成分であるｑ軸指令電流Ｉｑ^＊を演算する。

減算器１３ａによって、ｑ軸指令電流Ｉｑ^＊とｑ軸電流Ｉｑの差分（Ｄｑとする）が演算され、減算器１３ｂによって、ｄ軸指令電流Ｉｄ^＊とｄ軸電流Ｉｄの差分（Ｄｄとする）が演算される。そして、ＤｑはＰＩ制御部１６ａに入力され、ＤｄはＰＩ制御部１６ｂに入力される。

ＰＩ制御部１６ａは、Ｄｑをゼロに収束させるようにＰＩ（比例＋積分）制御を行って、ｑ軸電圧の指令値であるｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を算出する。同様に、ＰＩ制御部１６ｂは、Ｄｄをゼロに収束させるようにＰＩ（比例＋積分）制御を行うことで、ｄ軸電圧の指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を算出する。

ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊とｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊は、２相/３相変換機能を有する座標変換部１７に入力される。座標変換部１７は、回転角度θに基づいて、Ｖｑ^＊、Ｖｄ^＊を３相の各相毎の電圧指令値である電圧指令値Ｖａ^＊、Ｖｂ^＊、Ｖｃ^＊に変換する。変換後の電圧指令値Ｖａ^＊、Ｖｂ^＊、Ｖｃ^＊は、ＰＷＭ信号生成部２１に入力される。

なお、オブザーバ制御部３１、電源電流推定部３０、トルク制限値演算部１１等は、後述する電源電流推定、およびトルク制限を行う制御プログラム（ソフトウェア）によって動作する単一のマイクロプロセッサで構成してもよい。

次に、本実施形態に係るモータ制御装置における電動モータの駆動・制御方法について説明する。

電源から電動モータへ流れる電流値が上限値（閾値）を越えたかどうかは、例えば、電流センサ等を用いて電流値の変化を監視することで判断できるが、本実施形態では、電動モータにおけるエネルギの平衡関係から推定する。具体的には、電源から電動モータに供給されるエネルギ、仕事量（発生トルクと回転速度との積）、摩擦、抵抗等による損失をもとに電流を推定する。そして、この電流推定値からトルクの上限（トルク制限値）を求める。

最初に本実施形態に係るモータ制御装置における電源電流の推定値算出方法について説明する。図２は、電源電流の推定処理手順を示すフローチャートである。

図２のステップＳ１１においてオブザーバ制御部３１は、３相の各相に対応した実電流とモータ印加電圧よりインピーダンス誤差を推定する。ここでは、上述したように適応オブザーバを用いて、環境温度に対応した各相毎のインピーダンス誤差を推定する。

次にステップＳ１３において、電源電流推定部３０のオフセットゲイン算出部３３は、各相のインピーダンス誤差の平均値等よりモータ出力オフセットゲインＧａｉｎ２を求める。続くステップＳ１５において、損失算出部３４は、上記のモータ出力オフセットゲインＧａｉｎ２と、電動モータに流れる実電流より演算したｄ軸電流およびｑ軸電流とに基づいてモータ電力損失αを算出する。そして、電力算出部３５は、ステップＳ１７で、電動モータの消費電力Ｐを算出する。

ステップＳ１９において、推定電源電流算出部３７は、上記のステップで算出した電力損失α、消費電力Ｐ、および電源の電源電圧Ｖをもとに、上述した第１の算出ロジックとしての式（９）によって、電源から電動モータへ供給される電源電流の推定値Ｉｄｃを算出する。

次に、本実施形態に係るモータ制御装置におけるトルク制御方法について説明する。図３は、トルク制御の処理手順を示すフローチャートである。

図３のステップＳ２１では、図２に示す電源電流の推定処理で得た電源電流の推定値Ｉｄｃが所定の上限値を超えているか否かを判断する。電源電流推定値Ｉｄｃが所定の上限値を超えた場合、ステップＳ２３において、その上限値を、電源ＢＴから電動モータ１５へ流れる電流の制限値（持ち出し電流値）Ｉ_{ｄｃＬｉｍ}として設定する。

続くステップＳ２５で、上述した第２の算出ロジックとしての式（１０）を使用して、電動モータ１５のトルク制限値Ｔ_Limを算出する。

ステップＳ２７では、上記のトルク制限値Ｔ_Limに基づいて電流指令値を算出し、さらに、その電流指令値に基づいて電動モータ１５の駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。その結果、電動モータ１５に加わる負荷に変動があっても、電源ＢＴから電動モータ１５へ持ち出される電流の上限値が制限され、電源ＢＴへの負荷を調整・抑制できる。

ここでは、上記の式（９）、式（１０）等で示すように、抵抗値の誤差から電力を逆算し、その結果をもとにトルクの制限値を求めている。すなわち、設定された制限電流Ｉ_{ｄｃＬｉｍ}によって直ちに指示トルクが制限され、電動モータ１５には制限電流以上の電流が供給されない制御が行われる。

次に、本実施形態に係るモータ制御装置における電流制限処理とその効果について説明する。図４Ａ〜図４Ｆは、電源ＢＴから電動モータへの持ち出し電流を制限するために、上述した電源電流の推定を行った場合の推定値と、実際の電流の実測値と、推定値と実測値との誤差を示している。

図４Ａ〜図４Ｆにおいて、縦軸は電流[Ａ]／誤差[Ａ]であり、横軸は時間[秒]である。

図４Ａ〜図４Ｃは条件１、すなわち、トルク指示が２［Ｎｍ］、モータ回転数が５００［ｒｐｍ］、電源電圧が１３．５［Ｖ］で、環境温度を２５℃、−４０℃、および１２０℃に変動させた場合における、電源電流の推定値と実測値との誤差を示す。

図４Ｄ〜図４Ｆは条件２、すなわち、トルク指示が２［Ｎｍ］、モータ回転数が１５００［ｒｐｍ］、電源電圧が１３．５［Ｖ］で、環境温度を２５℃、−４０℃、および１２０℃にそれぞれ変動させた場合における、電源電流の推定値と実測値との誤差を示す。

図４Ａ〜図４Ｆから明らかなように、条件１および条件２において、温度を変化させた場合であっても、実測値と推定値との誤差は数アンペア、例えば±３Ａ以下となることが分かる。

図５Ａ〜図５Ｃは条件３、すなわち、回転数を０〜１５００ｒｐｍに変化させ、電圧条件（電源電圧）をそれぞれ９［Ｖ］、１３．５［Ｖ］、１６．５［Ｖ］とした場合における電源電流の推定値と実測値との比較結果を示す。

図５Ａ〜図５Ｃにおいて、縦軸は電流[Ａ]、横軸は機械角速度（モータ回転数）[ｒｐｍ]である。なお、条件３では、環境温度を常温とした。

図５Ａ〜図５Ｃより、回転数および電源電圧を変化させた場合であっても、実測値と推定値との誤差は数アンペア（例えば±３Ａ以下）となっていることが分かる。

図６Ａ〜図６Ｃは、トルク指示を２［Ｎｍ］、モータ回転数を１５００［ｒｐｍ］、電源電圧を１３．５［Ｖ］とし、環境温度を２５℃、−４０℃、および１２０℃にそれぞれ変動させた場合の電源電流制限の結果を示す。ここでは、制限をかけた際の電源電流の上限値を２０Ａに設定した。

図６Ａ〜図６Ｃから分かるように、電源電流制限がある場合（すなわち、電源の保護がある場合）には、電源電流の上限を設定した閾値（例えば２０Ａ）以下に抑えることができる。その結果、このような電源電流制限により、電源電圧への負荷を抑えることができる。

本実施形態に係るモータ制御装置は、例えば、電動パワーステアリング装置、電動ポンプ、洗濯機等の家電用途、各種車載用途等、様々な用途に使用できる。

図７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７の電動パワーステアリング装置１００は、電子制御ユニット(Electronic Control Unit: ECU)としてのモータ制御装置１、操舵部材であるステアリングハンドル１０２、ステアリングハンドル１０２に接続された回転軸１０３、ピニオンギア１０６、ラック軸１０７等を備える。

回転軸１０３は、その先端に設けられたピニオンギア１０６に噛み合っている。ピニオンギア１０６により、回転軸１０３の回転運動がラック軸１０７の直線運動に変換され、ラック軸１０７の変位量に応じた角度に、そのラック軸１０７の両端に設けられた一対の車輪１０５ａ，１０５ｂが操舵される。

回転軸１０３には、ステアリングハンドル１０２が操作された際の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０９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１へ送られる。モータ制御装置１は、トルクセンサ１０９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１０２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１０４を介して回転軸１０３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１０３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。

このように電動パワーステアリング用のモータ制御装置において、電動モータに加わる負荷が変動しても、電源から電動モータへ供給される電流の上限値を制限でき、電源への負荷を調整・抑制できる。

本実施形態に係るモータ制御装置を、例えば、液体を吸入部から吸入して吐出部から外部へ吐出するポンプ駆動用の電動モータの駆動制御装置として使用した場合、上記の電動パワーステアリング装置と同様、電動モータに加わる負荷が変動しても、電源から電動モータへ供給される電流の上限値を制限でき、電源への負荷を調整・抑制できる。

以上説明したように本実施形態に係るモータ制御装置は、第１の算出ロジックによって、電源からインバータ回路へ供給される電源電流の推定値を算出し、その電源電流推定値を変数（パラメータ）とする第２の算出ロジックによって求めたトルク制限値をもとに電流指令値を算出する。そして、その電流指令値を変換して得た相電圧指令値により電動モータの駆動信号を生成する。

こうすることで、トルク制限値をもとに電動モータの出力トルクを制限して、電源から電動モータへ流れる電流に対して制限をかけることができる。その結果、電動モータに加わる負荷に変動があっても、電源から電動モータへ持ち出される電流の上限値を制限でき、電源への負荷を調整・抑制できる。

さらには、電源電流推定値の精度を上げて、電源電流推定値と実電流値との誤差を最小化できる。よって、電源電流制限により電源を保護できるとともに、環境温度が変化しても、電源電流を、目標とする推定誤差内に収めることができる。

また、電源電流推定値を算出する際、適応オブザーバを用いて、環境温度によって変動する各相毎のインピーダンス誤差を推定することで、温度センサ等を追加することなく、多相（３相）の電動モータの各相におけるインピーダンス誤差（インピーダンス変動）を容易、かつ高精度に推定できる。

本発明の実施形態は上述した例に限定されず、適宜変更可能である。例えば、電動モータに負荷が加わった場合、その負荷の調整を行うための電流・電圧等の指令に対して優先順位をつけ、その優先順位に基づいて制御を行うようにしてもよい。

この場合、電動モータの出力（トルク）に対して影響の小さい（すなわち、優先順位が低い）負荷に対する調整のために電流指令値を与える際、その電流指令値に対して上限値を設定し、電動モータの出力であるトルクも、あらかじめ設定する上限値を超えないように制限をかけることができる。

１ モータ制御装置
１０ モータ制御部
１１ トルク制限値演算部
１２ 電流指令値演算部
１５ 電動モータ
１６ａ，１６ｂ ＰＩ制御部
１７，４２ 座標変換部
２１ ＰＷＭ信号生成部
２３ インバータ回路
２５ 電流検出部
２７ 電源リレー
３０ 電源電流推定部
３１ オブザーバ制御部
３３ オフセットゲイン算出部
３４ 損出算出部
３５ 電力算出部
３７ 推定電源電流算出部
４０ Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）
５１ 回転角センサ
１０２ ステアリングハンドル
１０３ 回転軸
１０４ 減速ギア
１０６ ピニオンギア
１０７ ラック軸
１０９ トルクセンサ
ＢＴ 外部バッテリ

Claims (12)

1. ３相以上の多相の電動モータを駆動するモータ制御装置であって、
   電源からの電力を前記電動モータに供給するインバータと、
   前記電動モータに流れる実電流を座標変換することによりｄ軸電流およびｑ軸電流を算出する手段と、
   前記電動モータの回転軸の角度を検出する回転角センサからの出力に基づきモータ回転数を算出する手段と、
   前記多相の各相に対応した実電流値とモータ印加電圧値よりインピーダンス誤差を推定するインピーダンス誤差推定部と、
   前記ｄ軸電流と、前記ｑ軸電流と、前記電源の電源電圧と、前記モータ回転数と、前記インピーダンス誤差とを入力とする第１の算出ロジックにより、前記電源から前記インバータへの電源電流推定値を算出する電源電流推定部と、
   前記電源電流推定値を変数とする第２の算出ロジックにより前記電動モータのトルク制限値を演算するトルク制限値演算部と、
   前記トルク制限値に基づいて電流指令値を算出する電流指令値算出部と、
   前記電流指令値に基づいて前記電動モータの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備えるモータ制御装置。
2. 前記トルク制限値は前記電動モータの出力トルクの上限値であり、前記トルク制限値演算部は、前記電源電流推定値に基づいて設定した電源電流の上限値をもとに前記トルク制限値を演算する請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記トルク制限値を演算する前記第２の算出ロジックは、あらかじめ設定した電源電流の制限値と前記電源電圧との積から所定の損失電力を減じて求めた電力値を、前記モータ回転角速度で除する算出ロジックである請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記第１の算出ロジックと前記第２の算出ロジックは入力を共通にし、該第１の算出ロジックに係る演算式を変形した該第２の算出ロジックに係る演算式を使用して前記トルク制限値を演算する請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記電源電流推定部は、
   前記各相のインピーダンス誤差の平均値をもとにモータ出力オフセットゲインを求めるゲイン算出部を有し、
   前記モータ出力オフセットゲインと、前記ｄ軸電流と、前記ｑ軸電流とに基づいて前記損失電力を算出する請求項３に記載のモータ制御装置。
6. 前記インピーダンス誤差推定部は、少なくとも前記電動モータの各相の実電流値と、前記電動モータの各相の印加電圧とを入力とする適応オブザーバを用いて、環境温度によって変動する前記各相毎のインピーダンス誤差を推定する請求項１に記載のモータ制御装置。
7. 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装置であって、
   前記運転者の操舵を補助する電動モータと、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ制御装置により前記電動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。
8. 請求項７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。
9. 液体を吸入部から吸入して吐出部から外部へ吐出するポンプ駆動用の電動モータと、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ制御装置により前記電動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ポンプ用モータ制御装置。
10. ３相以上の多相の電動モータを駆動するモータ制御方法であって、
    前記多相の各相に対応した実電流とモータ印加電圧よりインピーダンス誤差を推定する工程と、
    前記電動モータに流れる実電流より演算したｄ軸電流およびｑ軸電流と、電源の電源電圧と、前記電動モータのモータ回転数と、前記インピーダンス誤差とに基づいて、前記電源から前記電動モータへ供給される電源電流の推定値を算出する工程と、
    前記各相のインピーダンス誤差の平均値より求めたモータ出力オフセットゲインと、前記ｄ軸電流と、前記ｑ軸電流とに基づいて損失電力を算出する工程と、
    前記電源電流の推定値が所定の上限値を超えた場合、その上限値を前記電源から前記電動モータへの電流制限値として該電動モータのトルク制限値を演算する工程と、
    前記トルク制限値に基づいて電流指令値を算出する工程と、
    前記電流指令値に基づいて前記電動モータの駆動信号を生成する工程と、を備えるモータ制御方法。
11. 前記トルク制限値の演算工程は、前記電流制限値と前記電源の電圧との積から前記損失電力を減じて求めた電力値を、前記モータ回転数より演算したモータ回転角速度で除することで該トルク制限値を演算する請求項１０に記載のモータ制御方法。
12. 少なくとも前記電動モータの各相の実電流値と、前記電動モータの各相の印加電圧とを入力とする適応オブザーバを用いて環境温度によって変動する前記各相毎のインピーダンス誤差を推定する請求項１０に記載のモータ制御方法。
    
    
    

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