JPWO2020079899A1

JPWO2020079899A1 - 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

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Publication number: JPWO2020079899A1
Application number: JP2019561346A
Authority: JP
Inventors: 康稔三木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2021-02-15
Anticipated expiration: 2039-07-12
Also published as: EP3667900A1; EP3667900B1; JP6677362B1; EP3667900A4

Abstract

電源からモータへ供給される電源電流を所定の上限値以下に制限する際に生じるモータ出力トルクの低下を緩和する。モータ制御装置（３０）は、電源電圧を検出する電源電圧検出部（６４）と、モータの回転角速度を検出する回転角速度検出部（５０）と、ｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値を演算する指令値演算部（４０）と、モータに電源から供給される電源電流の上限値、電源電圧、回転角速度、ｑ軸電流指令値、及びｄ軸電流指令値に基づいて、ｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値を制限して電源電流を上限値以下に低減する制限ゲインを算出するゲイン算出部（５１）と、制限ゲインによって制限されたｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値に基づいてモータを駆動する駆動回路（４８）を備える。

Description

本発明は、モータをベクトル制御で駆動するモータ制御装置、並びにこのモータ制御装置により制御されるモータを備える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。

モータへの過大な電流供給（すなわち過電流）が発生すると、電源とモータとの間の電力供給経路を構成する配線やスイッチング素子の故障の原因となる。このため、電源からモータへ供給される電源電流を、所定の制限値以下に制限する技術が提案されている。
下記特許文献１に記載のモータ制御装置は、モータ駆動回路の入力電力と、出力電力と、損失電力との間の関係式に基づいて、電源電流が上限値以下となるようにｑ軸電流指令値を算出する。

特許第５１０９５５４号明細書

しかしながら、ｑ軸電流を過剰に制限するとモータ出力トルクが著しく低下し、モータ性能やこのモータを利用する電動アクチュエータ製品の性能を劣化させるおそれがある。例えば、モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリングでは、モータ出力トルクの低下は、回転追行性能の低下を招く。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、電源からモータへ供給される電源電流を所定の上限値以下に制限する際に生じるモータ出力トルクの低下を緩和することを目的とする。

本発明の一態様によれば、モータをベクトル制御で駆動するモータ制御装置が与えられる。モータ制御装置は、電源電圧を検出する電源電圧検出部と、モータの回転角速度を検出する回転角速度検出部と、ｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値を演算する指令値演算部と、電源からモータに供給される電源電流の上限値、電源電圧、回転角速度、ｑ軸電流指令値、及びｄ軸電流指令値に基づいて、ｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値を制限して電源電流を上限値以下に低減する制限ゲインを算出するゲイン算出部と、制限ゲインによって制限されたｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値に基づいてモータを駆動する駆動回路と、を備える。

本発明の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モータと、を備え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モータと、を備え、モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与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、電源からモータへ供給される電源電流を所定の上限値以下に制限する際に生じるモータ出力トルクの低下を緩和できる。

実施形態の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。第１実施形態のコントロールユニットの機能構成の一例を示すブロック図である。（ａ）は制限ゲインＧとモータ角速度ωとの間の関係を概略的に示すグラフであり、（ｂ）は制限前のｑ軸電流指令値Ｉｑ及び制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とモータ角速度ωとの間の関係を概略的に表すグラフであり、（ｃ）は制限前のｄ軸電流指令値Ｉｄ及び制限後ｑ軸電流指令値Ｉｄ＊とモータ角速度ωとの間の関係を概略的に表すグラフである。実施形態のモータ制御方法の一例のフローチャートである。第２実施形態のコントロールユニットの機能構成の一例を示すブロック図である。

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）
実施形態の電動パワーステアリング装置の構成例を図１に示す。操向ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。

パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、電源であるバッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１からイグニションキー信号が入力され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２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２０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１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１０で検出し、検出された操舵トルクＴｈや車速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２０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、運転手は軽い力でハンドル操作を行うことができる。つまり、ハンドル操作によって出力された操舵トルクＴｈと車速Ｖｈから操舵補助指令値を算出し、この操舵補助指令値に基づきモータ２０をどのように制御するかによって、ハンドル操作におけるフィーリングの善し悪しが決まり、電動パワーステアリング装置の性能が大きく左右される。

コントロールユニット３０は、例えば、プロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを含むコンピュータを備えてよい。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であってよい。
記憶装置は、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。

なお、コントロールユニット３０を、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエアにより形成してもよい。
例えば、コントロールユニット３０は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を備えてもよい。例えばコントロールユニット３０はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）等を有していてもよい。

図２を参照して、第１実施形態のコントロールユニット３０の機能構成の一例を説明する。コントロールユニット３０は、電流指令値演算部４０と、乗算器４１及び４２と、減算器４３及び４４と、比例積分（ＰＩ：Proportional-Integral）制御部４５と、２相／３相変換部４６と、ＰＷＭ制御部４７と、インバータ４８と、３相／２相変換部４９と、角速度変換部５０と、ゲイン算出部５１を備え、モータ２０をベクトル制御で駆動する。なお、添付図面においてインバータを「ＩＮＶ」と表記する。

電流指令値演算部４０、乗算器４１及び４２、減算器４３及び４４、ＰＩ制御部４５、２相／３相変換部４６、ＰＷＭ制御部４７、インバータ４８、３相／２相変換部４９、角速度変換部５０、並びにゲイン算出部５１の機能は、例えばコントロールユニット３０のプロセッサが、記憶装置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。

電流指令値演算部４０は、操舵トルクＴｈや車速Ｖｈに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑとｄ軸電流指令値Ｉｄを演算する。乗算器４１及び４２は、ゲイン算出部５１が算出した制限ゲインＧをｑ軸電流指令値Ｉｑとｄ軸電流指令値Ｉｄに乗じることにより、制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をそれぞれ算出する。

一方で、モータ２０のモータ電流ｉａ、ｉｂ及びｉｃはそれぞれ電流センサ６０、６１及び６２で検出され、検出されたモータ電流ｉａ、ｉｂ及びｉｃは３相／２相変換部４９でｄ−ｑ２軸の電流ｉｄ、ｉｑに変換される。
減算器４３、４４は、フィードバックされた電流ｉｑ、ｉｄを制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊及び制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊からそれぞれ減じることにより、ｑ軸偏差電流Δｑ及びｄ軸偏差電流Δｄを算出する。ｑ軸偏差電流Δｑ及びｄ軸偏差電流Δｄは、ＰＩ制御部４５に入力される。

ＰＩ制御部４５は、ｑ軸偏差電流Δｑ及びｄ軸偏差電流Δｄを各々０とするような電圧指令値ｖｑ、ｖｄを算出する。モータ２０は３相モータであり、２相／３相変換部４６は、電圧指令値ｖｄ、ｖｑを３相の電圧指令値ｖａ、ｖｂ及びｖｃに変換する。
ＰＷＭ制御部４７は、３相の電圧指令値ｖａ、ｖｂ及びｖｃに基づいてＰＷＭ制御されたゲート信号を生成する。

インバータ４８は、ＰＷＭ制御部４７で生成されたゲート信号によって駆動され、モータ２０にはｑ軸偏差電流Δｑ及びｄ軸偏差電流Δｄが０になるような電流が供給される。
レゾルバ６３は、モータ２０のモータ角度（回転角）θを検出し、角速度変換部５０は、モータ角度θの変化に基づいてモータ２０の回転角速度ωを算出する。これらモータ角度θ及び回転角速度ωは、ベクトル制御に使用される。

ゲイン算出部５１は、インバータ４８を介してバッテリ１４からモータ２０へ供給される電源電流を所定の上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}以下に低減する制限ゲインＧを算出する。ここで、上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}は、電源マネージメントを行う車両側コントローラからＣＡＮ送信によって設定、又はコントロールユニット３０内で設定される。電源電圧が正常な電圧範囲よりも低下しているときに大電流を流すと、過大な電源電圧低下を引き起こしてモータ制御装置の作動に問題が生じる場合がある。したがって、配線やスイッチング素子の故障の原因を防ぐ以外に、上述のような過大な電圧低下によるモータ制御装置の作動問題を防ぐ等のために、設定される上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}は、正常なバッテリ電圧に対して設定される上限値よりも低い値に設定されることもある。以下、制限ゲインＧの算出方法の一例を説明する。
例えば、モータ及び駆動回路の入力電力、出力電力及び損失電力の間には、次式（１）の関係が成立する。

上式において、Ｖ_Ｒは、バッテリ１４によりインバータ４８に印加されるインバータ印加電圧である電源電圧であり、Ｉ_ｂａｔはバッテリ１４からインバータ４８を介してモータ２０に流れるバッテリ電流である電源電流であり、Ｋｔはモータ２０のトルク定数であり、Ｉｑはｑ軸電流であり、Ｉｄはｄ軸電流であり、Ｒはモータ２０の１相当たりの抵抗値であり、Ｐｌｏｓｓは鉄損や摩擦などに起因する損失電力である。

ここで、式（１）の電源電流Ｉ_ｂａｔに上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}を代入し、電流Ｉｑ及びＩｄに制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊（＝Ｇ×Ｉｑ）及び制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊（＝Ｇ×Ｉｄ）を代入することにより、次式（２）が得られる。

上式（２）は、電源電圧Ｖ_Ｒと上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}に基づく入力電力と、回転角速度ω並びに制限ゲインＧによって制限されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊及びｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に基づく出力電力と、損失電力との間に成立する関係式である。
より具体的には上式（２）は、電源電圧Ｖ_Ｒと上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}に基づく入力電力と、回転角速度ω並びに制限ゲインＧによって制限されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊及びｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に基づく出力電力及び損失電力の和と、を等号でつなぐ方程式である。
上式（２）を制限ゲインＧについて解くことにより、補正ゲイン算出式（３）が得られる。

ゲイン算出部５１は、電源電流の上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}、電源電圧Ｖ_Ｒ、モータ２０の回転角速度ω、ｑ軸電流指令値Ｉｑ、ｄ軸電流指令値Ｉｄ、及び補正ゲイン算出式（３）に基づいて、制限ゲインＧを算出する。
電源電圧Ｖ_Ｒは電圧センサ６４により検出される。補正ゲイン算出式（３）の中の損失電力Ｐｌｏｓｓは、予め計算または実験により定めた値を使用してよく、例えば無負荷回転時の損失電力であってよい。

上述の通り、電流指令値演算部４０によって演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ及びｄ軸電流指令値Ｉｄは、乗算器４１及び４２により制限ゲインＧが乗じられることによって制限され、制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊でモータ２０を駆動することにより、電源電流が上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}以下に低減される。

電源電流が、上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}以下である場合、すなわち電流指令値Ｉｑ及びＩｄを補正する必要が無い場合には、補正ゲイン算出式（３）で算出される制限ゲインＧの値は１以上になる。したがって、ゲイン算出部５１は、補正ゲイン算出式（３）の算出結果が１以上である場合には制限ゲインＧの値を１に設定し、制限ゲインＧによる制限を無効化する。

なお、バッテリ１４は特許請求の範囲に記載される電源の一例である。コントロールユニット３０及び電圧センサ６４は、特許請求の範囲に記載されるモータ制御装置の一例である。インバータ４８は、特許請求の範囲に記載される駆動回路の一例である。レゾルバ６３及び角速度変換部５０は、特許請求の範囲に記載される回転角速度検出部の一例である。

（実施形態の作用）
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）を参照して、実施形態のモータ制御装置の作用を説明する。図３の（ａ）は、制限ゲインＧとモータ角速度ωとの間の関係を概略的に示す。図３の（ｂ）は、制限前のｑ軸電流指令値Ｉｑ及び制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とモータ角速度ωとの間の関係を概略的に示す。図３の（ｃ）は、制限前のｄ軸電流指令値Ｉｄ及び制限後ｑ軸電流指令値Ｉｄ＊とモータ角速度ωとの間の関係を概略的に示す。

図３の（ｂ）の破線は、制限ゲインＧにより制限される前のｑ軸電流指令値Ｉｑを示し、実線は制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を示し、一点鎖線は上記特許文献１のようにｑ軸電流指令値のみを制限した場合のｑ軸電流指令値を示す。
図３の（ｃ）の破線は、制限ゲインＧにより制限される前のｄ軸電流指令値Ｉｄを示し、実線は制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を示す。

モータ角速度ωが０から値ω１までの範囲では、電源電流が上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}以下であるため、ゲイン算出部５１は値「１」の制限ゲインＧを出力する。モータ角速度ωが値ω１を超えると、制限ゲインＧは１未満の値になる。このため、ｑ軸電流指令値Ｉｑが制限され、実線で示す制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の大きさ（すなわち絶対値）は、点線で示すｑ軸電流指令値Ｉｑの大きさよりも小さくなる。

さらにモータ角速度ωが値ω２を超えると、ｄ軸電流指令値Ｉｄの大きさ（すなわち絶対値）は０より大きくなる。ｄ軸電流指令値Ｉｄは負値であるので、言い換えればｄ軸電流指令値Ｉｄが０より小さくなる。制限ゲインＧは１未満の値であることからｄ軸電流指令値Ｉｄも制限され、実線で示す制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の大きさも、点線で示すｄ軸電流指令値Ｉｄの大きさよりも小さくなる。
さらにモータ角速度ωが値ω３を超えると、電流指令値演算部４０によるｑ軸電流指令値Ｉｑの制限が始まり、ｑ軸電流指令値ＩｑはＤｕｔｙ飽和が発生しない値まで制限される。このため、制限ゲインＧの低下が停止する。

符号７０の範囲では、特許文献１のようにｑ軸電流指令値のみを制限したために、ｑ軸電流指令値のみが過剰に制限されて、モータ出力トルクが著しく低下する。このため、モータ性能やこのモータを利用する電動アクチュエータ製品の性能を劣化させるおそれがある。
一方で、本発明のようにｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値の両方を制限する制限ゲインＧを使用することで、ｑ軸電流指令値のみを補正した場合と比べてｑ軸電流を多く残すことができる。この結果、モータ出力トルクの低下を緩和できる。

（動作）
次に、図４を参照して実施形態のモータ制御方法の一例を説明する。
ステップＳ１において電圧センサ６４は、バッテリ１４によりインバータ４８に印加される電源電圧Ｖ_Ｒを検出する。
ステップＳ２においてレゾルバ６３及び角速度変換部５０は、モータ２０の回転角速度ωを検出する。

ステップＳ３において電流指令値演算部４０は、操舵トルクＴｈや車速Ｖｈに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑとｄ軸電流指令値Ｉｄを検出する。
ステップＳ４においてゲイン算出部５１は、電源電流の上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}、電源電圧Ｖ_Ｒ、モータ２０の回転角速度ω、ｑ軸電流指令値Ｉｑ、ｄ軸電流指令値Ｉｄ、及び補正ゲイン算出式（３）に基づいて、制限ゲインＧを算出する。

ステップＳ５において乗算器４１及び４２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑとｄ軸電流指令値Ｉｄに制限ゲインＧを乗じて、制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をそれぞれ算出する。
ステップＳ６において減算器４３及び４４と、ＰＩ制御部４５と、２相／３相変換部４６と、ＰＷＭ制御部４７と、インバータ４８と、３相／２相変換部４９は、制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に基づいてモータ２０を駆動する。その後に処理は終了する。

（第１実施形態の効果）
（１）モータ２０をベクトル制御で駆動するモータ制御装置は、電源電圧Ｖ_Ｒを検出する電圧センサ６４と、モータ２０の回転角速度ωを検出するレゾルバ６３及び角速度変換部５０と、ｑ軸電流指令値Ｉｑ及びｄ軸電流指令値Ｉｄを演算する電流指令値演算部４０と、バッテリ１４からモータ２０へ供給される電源電流の上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}、電源電圧Ｖ_Ｒ、回転角速度ω、ｑ軸電流指令値Ｉｑ、及びｄ軸電流指令値Ｉｄに基づいて、ｑ軸電流指令値Ｉｑとｄ軸電流指令値Ｉｄを制限して電源電流を上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}以下に低減する制限ゲインＧを算出するゲイン算出部５１と、制限ゲインＧによって制限された後の制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に基づいてモータ２０を駆動するインバータ４８を、を備える。

このように、ｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値の両方を制限する制限ゲインＧを使用することで、ｑ軸電流指令値のみを補正した場合と比べてｑ軸電流を多く残すことができる。この結果、モータ出力トルクの低下を緩和できる。

（２）ゲイン算出部５１は、電源電圧Ｖ_Ｒと上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}に基づく入力電力と、回転角速度ω並びに制限ゲインＧによって制限されたｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値に基づく出力電力と、損失電力との間に成立する関係から制限ゲインＧを算出する。
これにより、電源電流を上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}以下に低減するようにｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値を制限する制限ゲインＧを正確に算出することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を説明する。図５に第２実施形態のコントロールユニット３０の機能構成の一例を示す。
第２実施形態のコントロールユニット３０のゲイン算出部５１は、制限ゲインＧとして、ｑ軸電流指令値を制限するためのｑ軸制限ゲインＧｑとｄ軸電流指令値を制限するためのｄ軸制限ゲインＧｄを個別に設定する。これによって、ｑ軸電流とｄ軸電流との間に優先度を設けることができる。
第２実施形態の他の構成要素は、図２を参照して説明した第１実施形態の構成要素と同じである。

ｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値と、ｑ軸制限ゲインＧｑ及びｄ軸制限ゲインＧｄをそれぞれ乗じることにより、上式（２）は次式（４）のように変形できる。

次に、ｑ軸電流とｄ軸電流との間に優先度を設けるために、Ｇｑ及びＧｄの関係を次式（５）により定義する。

ここでｐは０より大きな任意の値のパラメータである。パラメータｐが１である場合にＧｑとＧｄが等しくなり、ｑ軸電流の優先度とｄ軸電流の優先度が等しくなる。
パラメータｐが１より大きい場合は、ＧｑがＧｄより大きくなりｄ軸電流指令値Ｉｄが強く制限される（すなわち、ｄ軸電流指令値Ｉｄが優先して制限される）。言い換えれば、ｑ軸電流を優先的に残すことになる。
反対にパラメータｐが１より小さい場合は、ＧｄがＧｑより大きくなりｑ軸電流指令値Ｉｑが強く制限される（すなわち、ｑ電流指令値Ｉｑが優先して制限される）。言い換えれば、ｄ軸電流を優先的に残すことになる。

上式（４）及び上式（５）をｑ軸制限ゲインＧｑ及びｄ軸制限ゲインＧｄについて解くと、次の補正ゲイン算出式（６）及び（７）を得る。

ゲイン算出部５１は、電源電流の上限値Ｉ_{ｂａｔＭＡＸ}、電源電圧Ｖ_Ｒ、モータ２０の回転角速度ω、ｑ軸電流指令値Ｉｑ、ｄ軸電流指令値Ｉｄ、並びに補正ゲイン算出式（６）及び（７）に基づいて、ｑ軸制限ゲインＧｑ及びｄ軸制限ゲインＧｄを算出する。乗算器４１及び４２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑとｄ軸電流指令値Ｉｄにｑ軸制限ゲインＧｑ及びｄ軸制限ゲインＧｄをそれぞれ乗じて、制限後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と制限後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をそれぞれ算出する。

ここで、ゲイン算出部５１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑをｄ軸電流指令値Ｉｄに優先して制限する（すなわちｐ＜１とする）ことにより、モータ２０に流れるｄ軸電流を優先的に残してよい。これにより、ｄ軸電流を制限することに起因するＤｕｔｙ飽和の発生や悪化、それによる騒音の発生や悪化のリスクを低減できる。
反対に、ゲイン算出部５１は、ｄ軸電流指令値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｄに優先して制限する（すなわちｐ＞１とする）ことにより、モータ２０に流れるｑ軸電流を優先的に残してもよい。これにより、モータ出力低下をより緩和することができる。

パラメータｐの値は、モータ２０の出力特性に応じて適宜設定してよい。例えば、トルク出力を優先するモータの場合にはモータ出力低下を緩和すべく比較的大きなパラメータｐを使用してよい。例えば、高回転速度を優先するモータの場合には、Ｄｕｔｙ飽和の発生や悪化を緩和すべく比較的小さなパラメータｐを使用してよい。

（第２実施形態の効果）
（１）ゲイン算出部５１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑを制限するためのｑ軸制限ゲインＧｑとｄ軸電流指令値Ｉｄを制限するためのｄ軸制限ゲインＧｄを個別に算出する。このようにｑ軸電流指令値Ｉｑとｄ軸制限ゲインＧｄを個別に算出することにより、ｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値のいずれか一方を他方に優先して制限することができる。言い換えれば、ｑ軸電流及びｄ軸電流のどちらかを優先して残すことができる。
これにより、モータの性能や特性、モータが適用された装置の特性や属性に応じて電流指令値の制限方法を変更することができる。

（２）ゲイン算出部５１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑをｄ軸電流指令値Ｉｄに優先して制限するように、ｑ軸制限ゲインＧｑ及びｄ軸制限ゲインＧｄを算出してよい。これにより、モータ２０に流れるｄ軸電流を優先的に残し、ｄ軸電流を制限することに起因するＤｕｔｙ飽和の発生や悪化、それによる騒音の発生や悪化のリスクを低減できる。

（３）ゲイン算出部は、ｄ軸電流指令値Ｉｄをｑ軸電流指令値Ｉｑに優先して制限するように、ｑ軸制限ゲインＧｑ及びｄ軸制限ゲインＧｄを算出してよい。これにより、モータ２０に流れるｑ軸電流を優先的に残し、モータ出力低下をより緩和することができる。

以上、本発明の実施形態のモータ制御装置が、モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置に適用される例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の実施形態のモータ制御装置は、モータを利用して駆動力を発生させる様々な電動アクチュエータ製品に適用可能である。

１…操向ハンドル、２…コラム軸、３…減速ギア、４Ａ…ユニバーサルジョイント、４Ｂ…ユニバーサルジョイント、５…ピニオンラック機構、６…タイロッド、１０…トルクセンサ、１１…イグニションキー、１２…車速センサ、１４…バッテリ、２０…モータ、３０…コントロールユニット、４０…電流指令値演算部、４１、４２…乗算器、４３、４４…減算器、４５…ＰＩ制御部、４６…２相／３相変換部、４７…ＰＷＭ制御部、４８…インバータ、４９…３相／２相変換部、５０…角速度変換部、５１…ゲイン算出部、６０、６１、６２…電流センサ、６３…レゾルバ、６４…電圧センサ

Claims

モータをベクトル制御で駆動するモータ制御装置であって、
電源電圧を検出する電源電圧検出部と、
前記モータの回転角速度を検出する回転角速度検出部と、
ｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値を演算する指令値演算部と、
電源から前記モータに供給される電源電流の上限値、前記電源電圧、前記回転角速度、前記ｑ軸電流指令値、及び前記ｄ軸電流指令値に基づいて、前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電流指令値を制限して前記電源電流を前記上限値以下に低減する制限ゲインを算出するゲイン算出部と、
前記制限ゲインによって制限された前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電流指令値に基づいて前記モータを駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
前記ゲイン算出部は、前記電源電圧と前記上限値に基づく入力電力と、前記回転角速度並びに前記制限ゲインによって制限された前記ｑ軸電流指令値及び前記ｄ軸電流指令値に基づく出力電力と、損失電力との間に成立する関係から、前記制限ゲインを算出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
前記制限ゲインは、前記ｑ軸電流指令値を制限するためのｑ軸制限ゲインと前記ｄ軸電流指令値を制限するためのｄ軸制限ゲインとを個別に含み、
前記ゲイン算出部は、前記ｑ軸電流指令値及び前記ｄ軸電流指令値のいずれか一方を他方に優先して制限するように、前記ｑ軸制限ゲイン及び前記ｄ軸制限ゲインを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
前記ゲイン算出部は、前記ｑ軸電流指令値を前記ｄ軸電流指令値に優先して制限するように、前記ｑ軸制限ゲイン及び前記ｄ軸制限ゲインを算出することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
前記ゲイン算出部は、前記ｄ軸電流指令値を前記ｑ軸電流指令値に優先して制限するように、前記ｑ軸制限ゲイン及び前記ｄ軸制限ゲインを算出することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
請求項１〜５の何れか一項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。
請求項１〜５の何れか一項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モータと、
を備え、前記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。