WO2012093503A1 - モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012093503A1
WO2012093503A1 PCT/JP2011/066895 JP2011066895W WO2012093503A1 WO 2012093503 A1 WO2012093503 A1 WO 2012093503A1 JP 2011066895 W JP2011066895 W JP 2011066895W WO 2012093503 A1 WO2012093503 A1 WO 2012093503A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
duty
phase
pwm
pwm signal
motor
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/066895
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋介 今村
前田　将宏
賢一 島田
Original Assignee
日本精工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本精工株式会社 filed Critical 日本精工株式会社
Priority to US13/202,430 priority Critical patent/US8803455B2/en
Priority to EP11738576.5A priority patent/EP2501034B1/en
Priority to CN201180001231.9A priority patent/CN102725953B/zh
Publication of WO2012093503A1 publication Critical patent/WO2012093503A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/28—Arrangements for controlling current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/03—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for very low speeds
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting

Definitions

  • the present invention calculates a duty command value for each phase for controlling the motor current by control calculation, forms a PWM waveform corresponding to the duty command value for each phase, and instructs the motor with a command current (voltage) by a PWM control inverter.
  • the motor control device that drives the motor and the electric power steering device that applies the assist torque by the motor to the steering mechanism of the vehicle using the motor control device, in particular, the power input side or power output of the PWM control inverter
  • a single current detector single current sensor
  • PWM control is performed, and the duty command value difference (each phase duty difference) is uniformly increased and decreased
  • a shift function and a PWM output position change function for changing the output position of each phase PWM signal are provided, and the timing (PWM) where the PWM signal is turned on only in one phase or simultaneously in two phases No. ON timing) is generated at a fixed position of the PWM cycle, and the motor current is detected, and the motor control device that maximizes the duty range that enables current detection while achieving compactness, weight reduction, and cost reduction And an electric power steering apparatus using the same.
  • An electric power steering device that assists an automobile or a vehicle steering device with an auxiliary load by the rotational force of a motor is a steering shaft or rack that transmits the driving force of the motor by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a reduction gear.
  • An auxiliary load is applied to the shaft.
  • Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to accurately generate assist torque (steering assist force).
  • the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the current command value and the detected motor current value is small.
  • the adjustment of the motor applied voltage is a duty of PWM (pulse width modulation) control. This is done by adjusting the tee ratio.
  • the column shaft 2 of the handle 1 is connected to the tie rod 6 of the steering wheel via the reduction gear 3, the universal joints 4 a and 4 b, and the pinion rack mechanism 5. It is connected to.
  • the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 that detects the steering torque of the handle 1, and a motor 20 that assists the steering force of the handle 1 is connected to the column shaft 2 via the reduction gear 3.
  • the control unit 30 that controls the electric power steering device is supplied with electric power from the battery 13 and is also input with an ignition signal via the ignition key 11.
  • the control unit 30 detects the steering torque value T detected by the torque sensor 10. And the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12, the assist command motor current Im is calculated, and the calculated motor current Im is supplied to the motor 20.
  • the control unit 30 is mainly composed of a CPU (including an MPU and MCU).
  • FIG. 2 shows general functions executed by a program inside the CPU.
  • the steering torque T detected by the torque sensor 10 is phase-compensated by the phase compensator 31 and input to the steering assist command value calculator 32, and the vehicle speed sensor
  • the vehicle speed V detected at 12 is also input to the steering assist command value calculator 32.
  • the steering assist command value calculator 32 determines a steering assist command value I that is a control target value of the current supplied to the motor 20 with reference to the assist map.
  • the steering assist command value I is input to the subtraction unit 30A and is also input to the feedforward differential compensation unit 34 for increasing the response speed.
  • the deviation (Ii) of the subtraction unit 30A is input to the proportional calculation unit 35.
  • the integral calculation unit 36 for improving the characteristics of the feedback system, and its proportional output is input to the addition unit 30B.
  • the outputs of the differential compensator 34 and the integral calculator 36 are also added to the adder 30B, and the current control value E, which is the addition result of the adder 30B, is input to the motor drive circuit 37 as a motor drive signal. Electric power is supplied to the motor drive circuit 37 from the battery 13 through the ignition key 11 and the fuse 33, and the motor current value i of the motor 20 is detected by the motor current detection circuit 38 and input to the subtraction unit 30A for feedback.
  • the motor drive circuit 37 includes a PWM control unit 37A and an inverter 37B.
  • the PWM control unit 37A serves as a switching drive element with a duty calculation unit 371 that calculates the duty command values D1 to D6 of the PWM signal for three phases according to a predetermined formula, and the duty command values D1 to D6 of the PWM signal.
  • a gate drive unit 372 that turns on / off by compensating for dead time, and an inverter 37B is composed of a three-phase bridge of FET, and a duty command for a PWM signal.
  • the motor 20 is driven by being turned ON / OFF by the values D1 to D6.
  • a motor drive device when driving a multi-phase brushless motor by an inverter, it is necessary to grasp the position of the rotor, that is, the motor phase, and sequentially switch the energization state to each phase according to the motor phase. is there.
  • a motor drive device that detects a rotor position by a rotor position sensor such as a Hall element or a resolver and switches an inverter (FET) according to the detected rotor position has been put into practical use.
  • FET inverter
  • the relational expression between the current value flowing in each coil layer of the motor and the motor phase is known, and a motor driving device that measures the current value of each coil phase and detects the motor phase from the current value has been proposed. Yes.
  • FIG. 1 A configuration example of an inverter to which a single current detector is connected will be described with reference to FIG.
  • a motor 50 having three phases (A phase, B phase, and C phase) is PWM-controlled by six FETs having a bridge configuration, and power is supplied from a power source (battery) 51 to the high side FET.
  • a single current detector 60 is connected to the power output side (ground side) of the bridge configuration. In this case, the current flowing through the current detector 60, that is, the motor detection current varies depending on the ON / OFF state of each FET.
  • FIG. 1 A configuration example, a motor 50 having three phases (A phase, B phase, and C phase) is PWM-controlled by six FETs having a bridge configuration, and power is supplied from a power source (battery) 51 to the high side FET.
  • a single current detector 60 is connected to the power output side (ground side) of the bridge configuration.
  • the current flowing through the current detector 60 that is, the motor detection current varies depending on
  • FIG. 5 shows that the A-phase high-side FET is ON (A-phase low-side FET is OFF), and the B-phase and C-phase high-side FETs are both OFF (B-phase and C-phase low-side FETs are ON).
  • the current path is shown.
  • FIG. 6 shows a state where both the A-phase and B-phase high-side FETs are ON (A-phase and B-phase low-side FETs are OFF), and the C-phase high-side FET is OFF (C-phase low-side FETs are ON).
  • the current path is shown.
  • the total value of the phases in which the high-side FET is ON appears as a current in the current detector 60. This is the same when the current detector 60 is connected to the power input side of the inverter.
  • the current of each of the three phases can be detected.
  • the current detector 60 Will detect the current I A of the A phase in the case of FIG. 5
  • the sum of currents I B of the current I A and the B-phase A-phase is detected by the current detector 60 in the case of FIG. 6
  • an inverter composed of a single current detector as shown in FIG. 4 is accurate while removing noise components such as rigging noise generated by current flowing through the current detector 60 immediately after each FET is turned on.
  • noise components such as rigging noise generated by current flowing through the current detector 60 immediately after each FET is turned on.
  • a certain detection time is required. Therefore, it is necessary to continue the 1-phase ON state and 2-phase ON state for the time required for current detection.
  • each phase duty command value is balanced, that is, when each phase duty is approximate
  • Patent Document 1 discloses a “motor driving device using a single current sensor using a space vector technique”, and the configuration thereof is in a one-phase ON state and a two-phase ON state only for the time required for current detection.
  • the PWM pattern (PWM signal) is determined by the magnitude relation between the duty command values of each phase and the space vector method, and the determined PWM pattern (PWM signal) is output.
  • Patent Document 1 in order to actually output a PWM pattern by the space vector method, it is necessary to use a microcomputer corresponding to a space vector that can set ON / OFF of a PWM signal at an arbitrary position of a PWM cycle.
  • the general PWM timer used cannot be used, and the current detection timing needs to be variable, so that current detection is not easy.
  • Patent Document 2 discloses “an electric motor drive device and a refrigeration device using the same”, and the configuration thereof includes a time required for a current detection as long as the time when the one-phase ON state and the two-phase ON state are reached.
  • the duty command value is corrected so that only the duty command value can be secured, and the increase / decrease by the correction is adjusted in the next carrier cycle, so that the average value becomes the same value as the original duty command value.
  • the apparatus disclosed in Patent Document 2 realizes the one-phase ON state and the two-phase ON state by changing the duty for each PWM cycle, and thus can be realized by a general PWM timer using a carrier. .
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and the object of the present invention is to enable the current detection to be performed while achieving the above-described conventional problems and achieving compactness, weight reduction, and cost reduction.
  • An object of the present invention is to provide a motor control device including a single current sensor, and an electric power steering device using the motor control device, which maximizes the duty range.
  • the present invention calculates a duty command value for each phase for controlling the motor current by control calculation, forms a PWM waveform according to the duty command value for each phase, and controls the motor by an inverter based on the PWM waveform.
  • the present invention relates to a motor control device for driving, and the object of the present invention is to connect a single current detector to the power input side or power output side of the inverter and maintain the difference between the duty command values of the respective phases.
  • Duty shift function to increase / decrease uniformly and PWM output position change function to determine the output position of each phase PWM signal are generated at the fixed position of the PWM cycle when only one phase or two phases at the same time. And detecting the motor current.
  • the PWM output position changing function is a PWM signal output start position of the maximum duty phase, the intermediate duty phase, and the minimum duty phase depending on the magnitude relation of the respective phase duty command values.
  • the PWM signal output reference point is selected from one of a PWM cycle start point, a PWM cycle center, and a PWM cycle end point.
  • the duty shift function changes the duty shift amount according to the magnitude relation of the phase duty command values, or when the phase duty command values are balanced, the maximum duty phase, intermediate This is achieved more effectively by fixing the duty phase and the minimum duty phase to an arbitrary phase.
  • a single current detector for example, one shunt resistor
  • a duty shift function that uniformly increases / decreases while maintaining the difference in phase duty command value
  • a PWM output position change function that changes the output position of each phase PWM signal, with only one phase or two phases simultaneously and the PWM signal is ON (Current detection timing) is generated at a fixed position of the PWM cycle to detect each phase current of the motor.
  • the output start position of the PWM signal is selected from any one of the start point of the PWM cycle, the center of the PWM cycle, and the end point of the PWM cycle, for example, general-purpose using a triangular wave carrier It can be easily realized with the microcomputer timer configuration.
  • the duty command value of each phase is changed while maintaining the duty difference of each phase, there is no influence on the motor current due to the change of the duty command value, and the torque ripple performance and the operating sound performance are deteriorated.
  • the duty shift function and the PWM output position change function By combining the duty shift function and the PWM output position change function, the timing at which the PWM signal is turned on (current detection timing) can be generated at a fixed position of the PWM cycle. Therefore, the configuration of the current detection A / D mechanism is facilitated.
  • the maximum Duty phase, the intermediate Duty phase, and the minimum Duty phase are fixed to an arbitrary phase, so that hunting of the output position of the PWM signal is prevented, Deterioration of torque ripple performance and operating sound performance can be prevented.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an operation example (A phase ON) of the inverter shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an operation example ((A phase + B phase) ON) of the inverter shown in FIG. 4.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the example of a structure of the apparatus which implement
  • FIG. 1 it is a wave form diagram which shows the example of arrangement
  • FIG. 1 it is a wave form diagram which shows the example of arrangement
  • FIG. 1 it is a wave form diagram which shows the example of arrangement
  • FIG. 1 it is a wave form diagram which shows the example of arrangement
  • FIG. 1 it is a wave form diagram which shows the example of arrangement
  • the present invention calculates each phase duty command value for controlling the motor current by control calculation, forms a PWM waveform (PWM signal) corresponding to each phase duty command value, and instructs the motor by the PWM control inverter.
  • a motor control device that has a single current sensor (current detector) that is driven by applying a current (voltage) and an assist torque from the motor is applied to the steering mechanism of the vehicle using the motor control device.
  • the present invention relates to an electric power steering apparatus.
  • a single current detector (single current sensor) is disposed on the power input side or power output side (ground side) of the PWM control inverter for PWM control, and each phase Duty shift function that uniformly increases / decreases while maintaining the duty command value difference (duty difference for each phase), and PWM output position change function that changes the output position (output start position and output end position) of each phase PWM signal
  • the timing at which the PWM signal is turned ON (PWM signal ON timing) at only one phase or two phases simultaneously (PWM signal ON timing) is generated at a fixed position in the PWM cycle, and the motor current is detected, thereby reducing the size, weight and cost.
  • the Duty range in which current can be detected can be maximized.
  • the duty shift amount a uniform value (hereinafter referred to as the duty shift amount) to each phase duty command value, while maintaining the duty difference between the phases (each phase duty difference)
  • a duty shift function Duty shift unit
  • PWM output position change function PWM output position change unit
  • a PWM signal capable of current detection can be generated at a fixed position of the PWM cycle (that is, at a fixed current detection position).
  • the fixed current detection position is also simply referred to as a fixed current detection timing.
  • the output position of the PWM signal (output start position and output end position of the PWM signal) and the duty shift amount are changed (determined) depending on the magnitude relationship of the three-phase duty command values. Therefore, according to the present invention, it is possible to maximize the Duty range in which current detection is possible.
  • the maximum duty command value is the maximum duty value
  • the intermediate duty command value is the intermediate duty value
  • the minimum duty command value is the minimum duty value.
  • the phase having the maximum duty value is set as the maximum duty phase
  • the phase having the intermediate duty value is set as the intermediate duty phase
  • the phase having the minimum duty value is set as the minimum duty phase.
  • the duty determination function for determining the maximum duty value, the intermediate duty value, the minimum duty value, the maximum duty phase, the intermediate duty phase, and the minimum duty phase according to the magnitude relationship of each phase duty command value ( Duty determination unit).
  • the duty determination unit determines that each phase duty command value is balanced, the maximum duty phase, intermediate duty phase, and minimum duty phase are determined without determining the maximum duty phase, intermediate duty phase, and minimum duty phase. It is set as the structure fixed to arbitrary phases.
  • the PWM output position changing unit determines the output start position of the PWM signal of each Duty phase (maximum Duty phase, intermediate Duty phase, and minimum Duty phase) determined by the Duty determination unit, as the starting point of the PWM cycle,
  • the configuration is selected from one of the center of the PWM cycle and the end point of the PWM cycle.
  • the output start position of the PWM signal is also simply referred to as a PWM signal output reference point.
  • the output start position of the PWM signal is selected from any one of the start point of the PWM cycle, the center of the PWM cycle, and the end point of the PWM cycle, for example, general-purpose using a triangular wave carrier It can be easily realized with the microcomputer timer configuration.
  • the duty command value of each phase is changed while maintaining the duty difference between the phases (duty difference of each phase), there is no effect on the motor current due to the duty command value change, and the torque ripple performance
  • the duty shift function and the PWM output position change function By combining the duty shift function and the PWM output position change function, the timing when the PWM signal is turned on (current detection timing) can be set to the PWM cycle. Since it is generated at the fixed position, the configuration of the current detection A / D mechanism becomes easy.
  • the magnitude determination of the duty command value may cause hunting of the output position of the PWM signal, and thus the output position of the PWM signal is frequently changed. Therefore, there is a problem that causes deterioration of the operating sound performance.
  • the maximum Duty phase, the intermediate Duty phase, and the minimum Duty phase are configured to be fixed to an arbitrary phase, thus preventing hunting of the output position of the PWM signal, It becomes possible to prevent deterioration of torque ripple performance and operating sound performance, and this problem can be avoided.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of a device that implements the overall control of the motor control device according to the present invention and various functions including a duty shift function and a PWM output position changing function.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an operation example of the apparatus shown in FIG. In the following description, the duty amount corresponding to the current detection required time, that is, the current detection required duty amount for securing the time required for current detection is ⁇ %.
  • a CPU 70 that performs overall control and arithmetic processing of the motor control device.
  • a duty calculation unit 71 that inputs a current control value E and calculates a duty command value for each phase; Based on each phase duty command value calculated by the duty calculation unit 71, a duty determination unit 72 for determining a maximum duty value, an intermediate duty value, a minimum duty value, a maximum duty phase, an intermediate duty phase, and a minimum duty phase;
  • a pattern determination unit that determines a PWM signal output pattern from predetermined selection conditions based on the maximum duty value, intermediate duty value, minimum duty value, maximum duty phase, intermediate duty phase, and minimum duty phase determined by the duty determination unit 72 73,
  • a duty shift unit 74 that determines a duty shift amount based on the PWM signal output pattern determined by the pattern determination unit 73, and changes (shifts) each phase duty command value based on the determined duty shift amount;
  • Each phase PWM signal based on each phase duty command value changed by the duty shift unit 74 (hereinafter also simply
  • the CPU 70 further includes a current detection required duty amount setting unit 80 for setting the current detection required duty amount ( ⁇ %) as a parameter, A PWM output unit 81 that outputs each phase PWM signal to the gate drive unit 82 based on an output pattern of each phase PWM signal generated by processing related to PWM signal output pattern 1 to PWM signal output pattern 4 described later; A current input unit 61 for inputting a current detected by the current detector 60 is connected.
  • the duty calculation unit 71 calculates and inputs each phase duty command value based on the current control value E, and the duty determination unit 72 first determines the maximum duty value and the intermediate duty value. And the minimum duty value is determined (step S10).
  • step S11 When the duty determination unit 72 determines that the duty command values of the phases are balanced from the determined maximum duty value, intermediate duty value, and minimum duty value (step S11), the maximum duty phase, intermediate duty phase, and minimum duty value are determined. Without determining the phase, the maximum duty phase, the intermediate duty phase, and the minimum duty phase are fixed to arbitrary phases (step S12), and when it is determined that the duty command values of each phase are not balanced (step S11) The maximum duty phase, intermediate duty phase, and minimum duty phase are determined (step S13).
  • the pattern determination unit 73 performs PWM based on a predetermined selection condition based on the maximum duty value, the intermediate duty value, the minimum duty value, the maximum duty phase, the intermediate duty phase, and the minimum duty phase determined by the duty determination unit 72. Determine the signal output pattern.
  • Step S14 it is determined whether or not each phase Duty command value satisfies the first selection condition (Step S14), and when it is determined that the Duty command value satisfies the first selection condition, the PWM signal output pattern 1 is set. This process is performed (step S15), and when it is determined that the duty command value does not satisfy the first selection condition, it is determined whether each phase duty command value satisfies the second selection condition (step S16). .
  • step S17 When it is determined that the duty command value satisfies the second selection condition, it is determined whether each phase duty command value satisfies the third selection condition (step S17), and the duty command value satisfies the second selection condition. If it is determined that it is not, it is determined whether or not each phase duty command value satisfies the fourth selection condition (step S22).
  • step S18 processing related to the PWM signal output pattern 2 is performed (step S18), and when it is determined that the duty command value does not satisfy the third selection condition Then, it is determined whether or not each phase Duty command value satisfies the fifth selection condition (step S19).
  • step S20 When it is determined that the duty command value satisfies the fifth selection condition, processing related to the PWM signal output pattern 4 is performed (step S20), and when it is determined that the duty command value does not satisfy the fifth selection condition It is determined that current detection becomes impossible (step S21).
  • step S23 processing related to the PWM signal output pattern 3 is performed (step S23), and when it is determined that the duty command value does not satisfy the fourth selection condition Then, it is determined that current detection becomes impossible (step S24).
  • the PWM signal output pattern 1 to the PWM signal output pattern 4 are changed based on a predetermined selection condition (first selection condition to fifth selection condition) according to the determined magnitude relationship of the three-phase duty command values.
  • a predetermined selection condition first selection condition to fifth selection condition
  • Such processing Duty shift processing and PWM signal output position change processing
  • the current detection timing current detection A / D timing
  • the first current detection position (first current detection timing) is after the time required for current detection ( ⁇ %) has elapsed from the start point of the PWM cycle.
  • the second current detection position (second current detection timing) is the center of the PWM cycle.
  • ⁇ PWM signal output pattern 1> In PWM signal output pattern 2, PWM signal output pattern 3, and PWM signal output pattern 4, which will be described later, the PWM output position of each phase is changed according to the magnitude of each phase duty value, but each phase duty value is balanced. In some cases, the determination of the maximum duty phase, the intermediate duty phase, and the minimum duty phase is hunting, so that the PWM output position is frequently switched and the operating sound performance may be deteriorated.
  • the first selection condition is set as maximum duty value ⁇ minimum duty value ⁇ 50% ⁇ 2 ⁇ ⁇ % so that the maximum duty value after the duty shift processing is 50% ⁇ % or less.
  • the motor control device determines whether the value satisfies the second selection condition.
  • the process related to the PWM signal output pattern 1 includes a first duty shift process for changing each phase duty command value based on the first duty shift amount, and a first PWM output for changing the output start position and output end position of each phase PWM signal. Consists of position change processing.
  • each phase duty command value is shifted based on the first duty shift amount (minimum duty value + ⁇ %) so that the minimum value of the three-phase duty command value after the duty shift process is ⁇ %. Since the minimum duty value after the first duty shift process is ⁇ %, it is possible to ensure the current detection required time ( ⁇ %).
  • A-phase duty value after first duty shift processing A-phase duty value-minimum duty value + ⁇ %
  • B-phase duty value after first duty shift processing B-phase duty value-minimum duty value + ⁇ %
  • C-phase duty value after first duty shift processing C-phase duty value ⁇ minimum duty value + ⁇ %
  • the A-phase PWM signal is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle with the center of the PWM cycle as the PWM signal output reference point (PWM signal output start position). Further, the B-phase PWM signal is arranged in the direction of the start point of the PWM cycle with the center of the PWM cycle as a PWM signal output reference point (output start position of the PWM signal). The output of the B-phase PWM signal is completed by the center of the PWM cycle.
  • the C-phase PWM signal is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle, with the start point of the PWM cycle as the PWM signal output reference point (output start position of the PWM signal).
  • the C-phase current can be detected at the first current detection position, and the B-phase current can be detected at the second current detection position.
  • the relationship between the output position of the PWM signal and the phase is not limited as described above.
  • the start point of the PWM cycle is set as the PWM signal output reference.
  • the B-phase PWM signal is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle with the center of the PWM cycle as the PWM signal output reference point
  • the C-phase PWM signal is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle.
  • the center may be arranged in the direction of the start point of the PWM cycle with the PWM signal output reference point (the output of the C-phase PWM signal is completed by the center of the PWM cycle).
  • the first current At the detection position the A-phase current can be detected
  • the C-phase current can be detected.
  • ⁇ PWM signal output pattern 2> it is determined that the duty command value does not satisfy the first selection condition, and subsequently, it is determined whether each phase duty command value satisfies the second selection condition. To do. When it is determined that the duty command value satisfies the second selection condition, it is determined whether each phase duty command value satisfies the third selection condition. When it is determined that the duty command value satisfies the third selection condition, processing related to the PWM signal output pattern 2 is performed.
  • the second selection condition is that the intermediate duty value is 100% - ⁇ % or less.
  • the third selection condition is that the intermediate duty value is ⁇ % or more.
  • the processing related to the PWM signal output pattern 2 includes only a second PWM output position changing process for changing the output start position and output end position of each phase PWM signal according to the magnitude of each duty command value.
  • An ON state and a two-phase simultaneous ON state are generated at a fixed current detection timing.
  • the duty shift process is not performed in the process related to the PWM signal output pattern 2.
  • the second PWM output position changing process will be described with reference to FIG.
  • the output start position and output end position of each phase PWM signal are determined as follows.
  • the PWM signal of the minimum duty phase is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle with the PWM cycle center as the PWM signal output reference point (PWM signal output start position).
  • the intermediate duty phase PWM signal is output including the center of the PWM cycle as the PWM signal output reference point (PWM signal output start position) and from the PWM signal output reference point to the - ⁇ % position.
  • the PWM signal of the intermediate duty phase is arranged in the direction of the start point of the PWM cycle with the center of the PWM cycle as the PWM signal output reference point, and the amount exceeding 50% ⁇ % Are output from the center of the PWM cycle toward the end point of the PWM cycle.
  • the PWM signal of the maximum duty phase is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle, with the start point of the PWM cycle as the PWM signal output reference point (output start position of the PWM signal).
  • the fourth selection condition is intermediate duty value ⁇ minimum duty value ⁇ 100% ⁇ % so that the intermediate duty value after the duty shift process is 100% ⁇ % or less.
  • the motor control device if the intermediate duty value ⁇ minimum duty value ⁇ 100% ⁇ % is satisfied, it is determined that the duty command value satisfies the fourth selection condition, and the PWM signal output pattern 3 If the process is performed and intermediate duty value ⁇ minimum duty value ⁇ 100% ⁇ % does not hold, it is determined that the duty command value does not satisfy the fourth selection condition, and it is determined that current detection becomes impossible.
  • the one-phase single ON state cannot be secured for the time required for current detection ( ⁇ %) at the first current detection position. Sometimes selected.
  • the process related to the PWM signal output pattern 3 includes a third duty shift process for changing the duty command value for each phase based on the third duty shift amount, and a third PWM output for changing the output start position and output end position of each phase PWM signal. Consists of position change processing. By performing the third duty shift process, the intermediate duty value is reduced as much as possible while maintaining the duty difference of each phase, thereby expanding the duty region where current can be detected.
  • each phase duty command value is shifted based on the third duty shift amount (minimum duty value) so that the minimum value of the three-phase duty command value after the duty shift processing is 0%.
  • A-phase duty value after the third duty shift process A-phase duty value ⁇ minimum duty value
  • B-phase duty value after the third duty shift process B-phase duty value ⁇ minimum duty value
  • C-phase duty value after the third duty shift process C Phase Duty Value ⁇ Minimum Duty Value
  • the PWM signal of the minimum duty phase is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle with the center of the PWM cycle as the PWM signal output reference point (output start position of the PWM signal).
  • the intermediate duty phase PWM signal is output including the center of the PWM cycle as the PWM signal output reference point (PWM signal output start position) and from the PWM signal output reference point to the - ⁇ % position.
  • the PWM signal of the intermediate duty phase is arranged in the direction of the start point of the PWM cycle with the center of the PWM cycle as the PWM signal output reference point, and the amount exceeding 50% ⁇ % Are output from the center of the PWM cycle toward the end point of the PWM cycle.
  • the PWM signal of the maximum duty phase is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle, with the start point of the PWM cycle as the PWM signal output reference point (output start position of the PWM signal).
  • the fifth selection condition is maximum duty value ⁇ intermediate duty value ⁇ 100% ⁇ % so that the intermediate duty value after the duty shift process is ⁇ % or more.
  • the motor control device determines whether the maximum duty value ⁇ intermediate duty value ⁇ 100% ⁇ % is satisfied. That is, in the motor control device according to the present invention, if the maximum duty value ⁇ intermediate duty value ⁇ 100% ⁇ % is satisfied, it is determined that the duty command value satisfies the fifth selection condition, and the PWM signal output pattern 4 If the maximum duty value ⁇ intermediate duty value ⁇ 100% ⁇ % is not satisfied, it is determined that the duty command value does not satisfy the fifth selection condition, and it is determined that current detection is impossible.
  • the PWM signal output pattern 4 is selected when the two-phase simultaneous ON state cannot be secured for the time required for current detection ( ⁇ %) at the second current detection position because the intermediate duty value is less than ⁇ %.
  • the process related to the PWM signal output pattern 4 includes a fourth duty shift process for changing the duty command value for each phase based on the fourth duty shift amount, and a fourth PWM output for changing the output start position and output end position of each phase PWM signal. Consists of position change processing. By performing the fourth duty shift process, the duty area where current can be detected is expanded by increasing the intermediate duty value as much as possible while maintaining the duty difference of each phase.
  • each phase duty command value is shifted based on the fourth duty shift amount (maximum duty value + 100%) so that the maximum value of the three-phase duty command value after the duty shift process becomes 100%.
  • A-phase duty value after the fourth duty shift process A-phase duty value-maximum duty value + 100%
  • B phase duty value after 4th duty shift processing B phase duty value-maximum duty value + 100%
  • C-phase duty value after 4th duty shift processing C-phase duty value-maximum duty value + 100%
  • the PWM signal of the minimum duty phase is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle with the PWM cycle center as the PWM signal output reference point (PWM signal output start position).
  • the intermediate duty phase PWM signal is output including the center of the PWM cycle as the PWM signal output reference point (PWM signal output start position) and from the PWM signal output reference point to the - ⁇ % position.
  • the PWM signal of the intermediate duty phase is arranged in the direction of the start point of the PWM cycle with the center of the PWM cycle as the PWM signal output reference point, and the amount exceeding 50% ⁇ % Are output from the center of the PWM cycle toward the end point of the PWM cycle.
  • the PWM signal of the maximum duty phase is arranged in the direction of the end point of the PWM cycle, with the start point of the PWM cycle as the PWM signal output reference point (output start position of the PWM signal).
  • the first duty shift process, the third duty shift process, and the fourth duty shift process are performed by the duty shift unit 74.
  • the first PWM output position changing process, the second PWM output position changing process, the third PWM output position changing process, and the fourth PWM output position changing process are performed by the PWM output position changing unit 75.
  • the current detection timing is set twice in the first half of the PWM cycle (the first current detection position after the current detection required time ( ⁇ %) has elapsed from the start point of the PWM cycle, and the center of the PWM cycle).
  • the present invention is not limited to this.
  • the current detection timing may be set twice in the latter half of the PWM cycle.
  • the PWM of each PWM signal output pattern The signal output start position may be arranged in a mirror-inverted manner from the PWM cycle center.
  • the A phase in the PWM signal output pattern 1 and the minimum duty phase in the PWM signal output pattern 2 to the PWM signal output pattern 4 do not have to be turned ON at the current detection timing.
  • the end point of the cycle may be used as a PWM signal output reference point, and PWM may be arranged in the center direction of the PWM cycle.

Abstract

【課題】コンパクト化、軽量化及びコストダウンを図った上で電流検出可能となるDuty範囲を最大限とした、単一の電流センサで構成されるモータ制御装置、及びそれを用いた電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】制御演算によりモータの電流を制御するための各相Duty指令値を算出し、各相Duty指令値に応じたＰＷＭ波形を形成し、ＰＷＭ波形に基づいてインバータによりモータを駆動するモータ制御装置において、インバータの電源入力側又は電源出力側に単一の電流検出器を接続し、各相Duty指令値の差を保持したまま一律増減させるDutyシフト機能と、各相ＰＷＭ信号の出力位置を決定するＰＷＭ出力位置変更機能を備え、１相のみ、又は２相同時に、ＰＷＭ信号がＯＮとなるタイミングをＰＷＭ周期の固定位置に発生させ、モータ電流を検出する。

Description

モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置
　本発明は、制御演算によりモータの電流を制御するための各相Duty指令値を算出し、各相Duty指令値に応じたＰＷＭ波形を形成し、ＰＷＭ制御インバータにてモータに指令電流（電圧）を与えて駆動するモータ制御装置と、そのモータ制御装置を用いて車両のステアリング機構にモータによるアシストトルクを付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に、ＰＷＭ制御インバータの電源入力側又は電源出力側（接地側）に単一の電流検出器（単一の電流センサ）を配設してＰＷＭ制御すると共に、各相Duty指令値の差（各相Duty差）を保持したまま一律増減させるDutyシフト機能と、各相ＰＷＭ信号の出力位置の変更を行うＰＷＭ出力位置変更機能を備え、１相のみ、又は２相同時にＰＷＭ信号がＯＮとなるタイミング（ＰＷＭ信号ＯＮタイミング）をＰＷＭ周期の固定位置に発生させ、モータ電流を検出することで、コンパクト化、軽量化及びコストダウンを図った上で電流検出可能となるDuty範囲を最大限としたモータ制御装置、及びそれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
　自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢（アシスト）する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助力）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令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印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ－ティ比の調整で行っている。
　ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、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、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、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。電動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３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニション信号が入力され、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値Ｔと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト指令のモータ電流Ｉｍの演算を行い、演算されたモータ電流Ｉｍがモータ２０に供給される。
　コントロールユニット３０は、主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵを含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図２のようになっている。
　図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴは位相補償部３１で位相補償されて操舵補助指令値演算部３２に入力され、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算部３２に入力される。操舵補助指令値演算部３２は、入力された操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて、アシストマップを参照してモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算部３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部３４に入力され、減算部３０Ａの偏差（Ｉ－ｉ）は比例演算部３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部３６に入力され、その比例出力は加算部３０Ｂに入力される。微分補償部３４及び積分演算部３６の出力も加算部３０Ｂに加算入力され、加算部３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ駆動回路３７にはバッテリ１３からイグニションキー１１及びフューズ３３を経て電力が供給され、モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、減算部３０Ａに入力されてフィードバックされる。
　モータ駆動回路３７の一般的な構成例を図３に示して説明する。モータ駆動回路３７は、ＰＷＭ制御部３７Ａとインバータ３７Ｂとで構成されている。ＰＷＭ制御部３７Ａは、電流制御値Ｅを所定式に従って３相分のＰＷＭ信号のDuty指令値Ｄ１～Ｄ６を演算するデューティ演算部３７１と、ＰＷＭ信号のDuty指令値Ｄ１～Ｄ６でスイッチング駆動素子としてのＦＥＴのゲートを駆動すると共に、デッドタイムの補償をしてＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動部３７２とで構成されており、インバータ３７ＢはＦＥＴの３相ブリッジで構成されており、ＰＷＭ信号のDuty指令値Ｄ１～Ｄ６でＯＮ／ＯＦＦされることによってモータ２０を駆動する。
　このようなモータ駆動装置において、多相のブラシレスモータをインバータにより駆動するに当たってはロータの位置、つまりモータ位相を把握した上、モータ位相に応じて各相への通電状態を順次切替えていく必要がある。モータ位相は、一般的にはホール素子やレゾルバ等のロータ位置センサにてロータ位置を検出し、検出されたロータ位置に応じてインバータ（ＦＥＴ）のスイッチングを行うモータ駆動装置が実用化されている。また、モータの各コイル層に流れる電流値とモータ位相との関係式は知られており、各コイル相の電流値を計測し、その電流値からモータ位相を検出するモータ駆動装置が提案されている。
　前述したような電流フィードバック系の構成及びモータ位置の演算のため、各コイル相の電流値を計測する必要があり、一方では、電動パワーステアリング装置のコンパクト化、軽量化、コストダウンの項目の１つとして電流検出器（電流センサ）の単一化が要請されている。つまり、単一の電流検出器により、モータの各相電流を計測することが要請されている。
　単一の電流検出器が接続されたインバータの構成例を図４に示して説明する。この構成例では、３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）を有するモータ５０が、ブリッジ構成の６個のＦＥＴでＰＷＭ制御され、ハイサイドＦＥＴには電源（バッテリ）５１から電力が供給され、ブリッジ構成の電源出力側（接地側）に単一の電流検出器６０が接続されている。この場合、電流検出器６０に流れる電流、つまり、モータ検出電流は各ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ状態により異なる。図５は例として、Ａ相ハイサイドＦＥＴがＯＮ（Ａ相ローサイドＦＥＴはＯＦＦ）で、Ｂ相及びＣ相のハイサイドＦＥＴがいずれもＯＦＦ（Ｂ相及びＣ相のローサイドＦＥＴはＯＮ）の状態時の電流経路を示している。また、図６は、Ａ相及びＢ相のハイサイドＦＥＴがいずれもＯＮ（Ａ相及びＢ相のローサイドＦＥＴはＯＦＦ）で、Ｃ相ハイサイドＦＥＴがＯＦＦ（Ｃ相ローサイドＦＥＴはＯＮ）の状態時の電流経路を示している。これら図５及び図６から分かるように、ハイサイドＦＥＴがＯＮしている相の合計値が電流検出器６０に電流として現れる。これは、電流検出器６０がインバータの電源入力側に接続されている場合も同様である。
　以上のことより、１相ＯＮ状態のとき、及び２相ＯＮ状態のときに電流検出器６０で電流を検出し、３相の電流和が０である特性を利用すると、３相の各相電流の検出が可能となる。図５の場合にはＡ相の電流ＩＡを検出することになり、図６の場合にはＡ相の電流ＩＡとＢ相の電流ＩＢの合計値が電流検出器６０で検出されるが、ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＝０の関係があるので、Ｃ相の電流ＩＣがＩＣ＝－（ＩＡ＋ＩＢ）として検出されることになる。即ち、単一の電流検出器６０による電流検出によっても、３相の電流和が０である特性を利用することにより、各相の電流を検出することができる。
特表２００５－５３１２７０号公報 特許第３９３１０７９号公報
　しかしながら、図４に示すような単一の電流検出器で構成されたインバータでは、各ＦＥＴのＯＮ直後に電流検出器６０に電流が流れる事により発生するリギングノイズ等のノイズ成分を除去しながら正確に電流検出するためには、一定の検出時間が必要となる。そのため、１相ＯＮの状態、及び２相ＯＮの状態を電流検出に必要な時間だけ継続する必要があるが、各相Duty指令値が均衡する場合、つまり、各相Dutyが近似している場合は、その時間を確保することができないという問題点がある。この問題点を解決するために、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載された先行技術がある。
　特許文献１には、「空間ベクトル技法を使用する単一電流センサによるモータ駆動装置」が開示されており、その構成は、電流検出必要時間だけ１相ＯＮ状態、及び２相ＯＮ状態となるようなＰＷＭパターン（ＰＷＭ信号）を各相Ｄｕｔｙ指令値の大小関係と空間ベクトル手法により決定し、決定したＰＷＭパターン（ＰＷＭ信号）を出力する構成となっている。
　しかし、特許文献１では、空間ベクトル手法によるＰＷＭパターンを実際に出力するには、ＰＷＭ周期の任意の位置でＰＷＭ信号のＯＮ／ＯＦＦを設定できる空間ベクトル対応のマイコンを用いる必要があり、キャリアを用いた一般的なＰＷＭタイマーを用いることができず、さらに、電流検出タイミングを可変とする必要があるため、電流検出が容易ではない。
　一方、特許文献２には、「電動機駆動装置及びそれを用いた冷凍装置」が開示されており、その構成は、１相ＯＮ状態、及び２相ＯＮ状態となる時間を、電流検出必要時間分だけ確保できるようにＤｕｔｙ指令値を補正し、次キャリア周期で補正による増減分を調整し、平均値が元のＤｕｔｙ指令値と同値となるようにする構成となっている。このように、特許文献２に開示された装置では、ＰＷＭ周期毎のＤｕｔｙ変更で、１相ＯＮ状態及び２相ＯＮ状態を実現するため、キャリアを用いた一般的なＰＷＭタイマーでも実現可能である。
　しかしながら、特許文献２では、Ｄｕｔｙ指令値を変更し、変更した分は、次キャリア周期で補正するとなっているため、２ＰＷＭ周期内でのＤｕｔｙ変更によりモータ電流が振動を起こし、結果的に、トルクリップル性能や作動音性能の悪化を招く可能性が高く、且つ、電流検出タイミングが可変でなくてはならず、電流検出が容易ではない。
　本発明は、上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、上述した従来問題点を解決できるようにし、コンパクト化、軽量化及びコストダウンを図った上で電流検出可能となるDuty範囲を最大限とした、単一の電流センサで構成されるモータ制御装置、及びそれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
　本発明は、制御演算によりモータの電流を制御するための各相Duty指令値を算出し、前記各相Duty指令値に応じたＰＷＭ波形を形成し、前記ＰＷＭ波形に基づいてインバータにより前記モータを駆動するモータ制御装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記インバータの電源入力側又は電源出力側に単一の電流検出器を接続し、前記各相Duty指令値の差を保持したまま一律増減させるDutyシフト機能と、各相ＰＷＭ信号の出力位置を決定するＰＷＭ出力位置変更機能を備え、１相のみ、又は２相同時に、ＰＷＭ信号がＯＮとなるタイミングをＰＷＭ周期の固定位置に発生させ、モータ電流を検出することにより達成される。
　また、本発明の上記目的は、前記ＰＷＭ出力位置変更機能は、前記各相Duty指令値の大きさ関係によって、最大Duty相、中間Duty相、及び最小Duty相のＰＷＭ信号出力開始位置となるＰＷＭ信号出力基準点を変更することにより、或いは前記ＰＷＭ出力位置変更機能は、前記ＰＷＭ信号出力基準点を、ＰＷＭ周期の開始点、ＰＷＭ周期の中心、ＰＷＭ周期の終了点の何れか１つから選択することにより、或いは前記Dutyシフト機能は、前記各相Duty指令値の大きさ関係によって、Dutyシフト量を変更することにより、或いは前記各相Duty指令値が均衡する場合は、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相を任意の相に固定することにより、より効果的に達成される。
　本発明に係るモータ制御装置では、ＰＷＭ制御インバータの電源入力側又は電源出力側（接地側）に単一の電流検出器（例えば、１つのシャント抵抗）を配設してＰＷＭ制御すると共に、各相Duty指令値の差を保持したまま一律増減させるDutyシフト機能と、各相ＰＷＭ信号の出力位置の変更を行うＰＷＭ出力位置変更機能を備え、１相のみ、又は２相同時にＰＷＭ信号がＯＮとなるタイミング（電流検出タイミング）をＰＷＭ周期の固定位置に発生させ、モータの各相電流を検出するようにしているので、本発明によれば、コンパクト化、軽量化及びコストダウンを図った上で、電流検出可能となるDuty範囲を最大限とすることができる。
　本発明では、ＰＷＭ信号の出力開始位置を、ＰＷＭ周期の開始点、ＰＷＭ周期の中心、ＰＷＭ周期の終了点の何れか１つから選択するようにしているため、例えば、三角波キャリアを用いた汎用マイコンタイマー構成にて容易に実現が可能になる。
　また、本発明では、各相Duty差を保持したまま、各相Duty指令値を変更しているため、Duty指令値変更によるモータ電流への影響が無く、トルクリップル性能や作動音性能の劣化を抑制でき、且つ、Dutyシフト機能とＰＷＭ出力位置変更機能を組み合わせることで、１相のみ、又は２相同時にＰＷＭ信号がＯＮとなるタイミング（電流検出タイミング）をＰＷＭ周期の固定位置に発生させるようにしているため、電流検出Ａ／Ｄ機構の構成が容易となる。
　更に、本発明では、各相Duty指令値が均衡する場合に、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相を任意の相に固定する構成としているため、ＰＷＭ信号の出力位置のハンチングを防ぎ、トルクリップル性能及び作動音性能の劣化を防止できる。
一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。 従来の電動パワーステアリング装置のコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。 ３相モータのモータ駆動回路の一例を示す結線図である。 単一の電流検出器を用いたインバータの構成例を示す結線図である。 図４に示すインバータの動作例（Ａ相ＯＮ）を説明するための図である。 図４に示すインバータの動作例（（Ａ相＋Ｂ相）ＯＮ）を説明するための図である。 本発明に係るモータ制御装置の全体制御と、Dutyシフト機能及びＰＷＭ出力位置変更機能を含めた各種機能を実現する装置の構成例を示すブロック図である。 図７に示す装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明において、ＰＷＭ信号出力パターン１の場合のＰＷＭ信号（三角波キャリア）の配置例を示す波形図である。 本発明において、ＰＷＭ信号出力パターン２の場合のＰＷＭ信号（三角波キャリア）の配置例を示す波形図である。 本発明において、ＰＷＭ信号出力パターン３の場合のＰＷＭ信号（三角波キャリア）の配置例を示す波形図である。 本発明において、ＰＷＭ信号出力パターン４の場合のＰＷＭ信号（三角波キャリア）の配置例を示す波形図である。
　本発明は、制御演算によりモータの電流を制御するための各相Duty指令値を算出し、各相Duty指令値に応じたＰＷＭ波形（ＰＷＭ信号）を形成し、ＰＷＭ制御インバータにてモータに指令電流（電圧）を与えて駆動する、電流センサ（電流検出器）が単一化されたモータ制御装置と、そのモータ制御装置を用いて車両のステアリング機構にモータによるアシストトルクを付与するようにした電動パワーステアリング装置とに関する。
　本発明に係るモータ制御装置では、ＰＷＭ制御インバータの電源入力側又は電源出力側（接地側）に単一の電流検出器（単一の電流センサ）を配設してＰＷＭ制御すると共に、各相Duty指令値の差（各相Duty差）を保持したまま一律増減させるDutyシフト機能と、各相ＰＷＭ信号の出力位置（出力開始位置及び出力終了位置）の変更を行うＰＷＭ出力位置変更機能を備え、１相のみ、又は２相同時にＰＷＭ信号がＯＮとなるタイミング（ＰＷＭ信号ＯＮタイミング）をＰＷＭ周期の固定位置に発生させ、モータ電流を検出することで、コンパクト化、軽量化及びコストダウンを図った上で、電流検出可能となるDuty範囲を最大限とすることができる。
　本発明に係るモータ制御装置では、各相Duty指令値に一律の値（以下、Dutyシフト量を言う。）を増減させることで、各相間のDuty差（各相Duty差）を保持したまま、各相Duty指令値を変更するDutyシフト機能（Dutyシフト部）と、各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置の変更を行うＰＷＭ出力位置変更機能（ＰＷＭ出力位置変更部）を備え、Dutyシフト部及びＰＷＭ出力位置変更部にての処理を行うことにより、ＰＷＭ周期の固定位置で（即ち、固定の電流検出位置で）、電流検出を行えるＰＷＭ信号を生成できる。以下、固定の電流検出位置は、単に、固定の電流検出タイミングとも言う。
　本発明では、Dutyシフト量、ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置を決定するために、３相Duty指令値よりDutyの大きさを判定する必要がある。
　換言すれば、本発明では、３相Duty指令値の大きさ関係により、ＰＷＭ信号の出力位置（ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置）とDutyシフト量を変更（決定）するようにしているので、本発明によれば、電流検出可能となるDuty範囲を最大限とすることが可能になる。
　本発明では、各相Duty指令値のうち、最大Duty指令値を最大Duty値とし、中間Duty指令値を中間Duty値とし、最小Duty指令値を最小Duty値とする。また、最大Duty値を有する相を最大Duty相とし、中間Duty値を有する相を中間Duty相とし、最小Duty値を有する相を最小Duty相とする。
　本発明に係るモータ制御装置では、各相Duty指令値の大小関係により、最大Duty値、中間Duty値、最小Duty値、最大Duty相、中間Duty相、及び最小Duty相を判定するDuty判定機能（Duty判定部）を備えている。
　なお、Duty判定部では、各相Duty指令値が均衡すると判定した場合において、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相の判定をせずに、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相を任意の相に固定する構成とする。
　本発明では、ＰＷＭ出力位置変更部は、Duty判定部にて判定された各Duty相（最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相）のＰＷＭ信号の出力開始位置を、ＰＷＭ周期の開始点、ＰＷＭ周期の中心、ＰＷＭ周期の終了点の何れか１つから選択する構成となっている。以下、ＰＷＭ信号の出力開始位置は、単に、ＰＷＭ信号出力基準点とも言う。
　本発明では、ＰＷＭ信号の出力開始位置を、ＰＷＭ周期の開始点、ＰＷＭ周期の中心、ＰＷＭ周期の終了点の何れか１つから選択するようにしているため、例えば、三角波キャリアを用いた汎用マイコンタイマー構成にて容易に実現が可能になる。
　また、本発明では、各相間のDuty差（各相Duty差）を保持したまま、各相Duty指令値を変更しているため、Duty指令値変更によるモータ電流への影響が無く、トルクリップル性能や作動音性能の劣化を抑制でき、且つ、Dutyシフト機能とＰＷＭ出力位置変更機能を組み合わせることで、１相のみ、又は２相同時にＰＷＭ信号がＯＮとなるタイミング（電流検出タイミング）をＰＷＭ周期の固定位置に発生させるため、電流検出Ａ／Ｄ機構の構成が容易となる。
　更に、各相Duty指令値が均衡する場合では、Duty指令値の大きさ判定が、ＰＷＭ信号の出力位置のハンチングを起こす可能性があり、それによりＰＷＭ信号の出力位置が頻繁に変更されることにより、作動音性能の劣化を招く問題点がある。しかし、本発明では、各相Duty指令値が均衡する場合に、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相を任意の相に固定する構成としているため、ＰＷＭ信号の出力位置のハンチングを防ぎ、トルクリップル性能及び作動音性能の劣化を防止することが可能になり、この問題点を回避できる。
　以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。
　図７は、本発明に係るモータ制御装置の全体制御と、Dutyシフト機能及びＰＷＭ出力位置変更機能を含めた各種機能を実現する装置の構成例を示すブロック図である。また、図８は、図７に示す装置の動作例を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、電流検出必要時間に相当するDuty量、即ち、電流検出に必要な時間を確保するための電流検出必要Duty量をτ％とする。
　図７に示すように、モータ制御装置の全体制御や演算処理等を行うＣＰＵ７０を具備しており、ＣＰＵ７０には、
　電流制御値Ｅを入力して各相Duty指令値を演算するDuty演算部７１と、
　Duty演算部７１で演算された各相Duty指令値に基づき、最大Duty値、中間Duty値、最小Duty値、最大Duty相、中間Duty相、及び最小Duty相を判定するDuty判定部７２と、
　Duty判定部７２で判定された最大Duty値、中間Duty値、最小Duty値、最大Duty相、中間Duty相、及び最小Duty相に基づき、所定の選択条件よりＰＷＭ信号出力パターンを判定するパターン判定部７３と、
　パターン判定部７３で判定されたＰＷＭ信号出力パターンに基づき、Dutyシフト量を決定し、決定したDutyシフト量に基づき、各相Duty指令値を変更（シフト）するDutyシフト部７４と、
　Dutyシフト部７４で変更された各相Duty指令値（以下、単に、シフト後各相Duty指令値とも言う。）と、パターン判定部７３で判定されたＰＷＭ信号出力パターンに基づき、各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置の変更を行い、各相ＰＷＭ信号の出力パターンを生成するＰＷＭ出力位置変更部７５とが接続されている。
　ＣＰＵ７０には更に、電流検出必要Duty量（τ％）をパラメータとして設定する電流検出必要Duty量設定部８０と、
　後述するＰＷＭ信号出力パターン１～ＰＷＭ信号出力パターン４に係る処理により生成された各相ＰＷＭ信号の出力パターンに基づき、各相ＰＷＭ信号を出力してゲート駆動部８２に与えるＰＷＭ出力部８１と、
　電流検出器６０で検出された電流を入力する電流入力部６１とが接続されている。
　このような構成において動作がスタートすると、Duty演算部７１は、電流制御値Ｅに基づいて各相Duty指令値を演算して入力し、Duty判定部７２は、まず、最大Duty値、中間Duty値、及び最小Duty値を判定する（ステップＳ１０）。
　Duty判定部７２では、判定された最大Duty値、中間Duty値、及び最小Duty値より、各相Duty指令値が均衡すると判定した場合において（ステップＳ１１）、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相の判定をせずに、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相を任意の相に固定するようにし（ステップＳ１２）、各相Duty指令値が均衡しないと判定した場合において（ステップＳ１１）、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相の判定を行う（ステップＳ１３）。
　続いて、パターン判定部７３は、Duty判定部７２で判定された最大Duty値、中間Duty値、最小Duty値、最大Duty相、中間Duty相、及び最小Duty相に基づき、所定の選択条件よりＰＷＭ信号出力パターンを判定する。
　具体的に、各相Duty指令値が第１選択条件を満たすか否かを判断し（ステップＳ１４）、Duty指令値が第１選択条件を満たしたと判断された場合に、ＰＷＭ信号出力パターン１に係る処理を行い（ステップＳ１５）、Duty指令値が第１選択条件を満たしていないと判断された場合に、各相Duty指令値が第２選択条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１６）。
　Duty指令値が第２選択条件を満たしたと判断された場合に、各相Duty指令値が第３選択条件を満たすか否かを判断し（ステップＳ１７）、Duty指令値が第２選択条件を満たしていないと判断された場合に、各相Duty指令値が第４選択条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ２２）。
　Duty指令値が第３選択条件を満たしたと判断された場合に、ＰＷＭ信号出力パターン２に係る処理を行い（ステップＳ１８）、Duty指令値が第３選択条件を満たしていないと判断された場合に、各相Duty指令値が第５選択条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１９）。
　Duty指令値が第５選択条件を満たしたと判断された場合に、ＰＷＭ信号出力パターン４に係る処理を行い（ステップＳ２０）、Duty指令値が第５選択条件を満たしていないと判断された場合に、電流検出が不可能になると判定される（ステップＳ２１）。
　Duty指令値が第４選択条件を満たしたと判断された場合に、ＰＷＭ信号出力パターン３に係る処理を行い（ステップＳ２３）、Duty指令値が第４選択条件を満たしていないと判断された場合に、電流検出が不可能になると判定される（ステップＳ２４）。
　ここで、第１選択条件～第５選択条件、及び、ＰＷＭ信号出力パターン１～ＰＷＭ信号出力パターン４について詳細に説明する。本発明では、判定された３相Duty指令値の大きさ関係に応じて、所定の選択条件（第１選択条件～第５選択条件）に基づき、ＰＷＭ信号出力パターン１～ＰＷＭ信号出力パターン４に係る処理（Dutyシフト処理及びＰＷＭ信号出力位置変更処理）を行う。なお、以下の説明では、電流検出タイミング（電流検出Ａ／Ｄタイミング）は、以下の２点とする。
　第１電流検出位置（第１電流検出タイミング）は、ＰＷＭ周期の開始点から電流検出必要時間（τ％）経過後である。また、第２電流検出位置（第２電流検出タイミング）は、ＰＷＭ周期の中心になる。
 
＜ＰＷＭ信号出力パターン１＞
　後述するＰＷＭ信号出力パターン２、ＰＷＭ信号出力パターン３、及びＰＷＭ信号出力パターン４では、各相Duty値の大きさに応じて各相のＰＷＭ出力位置を変更するが、各相Duty値が均衡する場合では、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相の判定がハンチングするため、ＰＷＭ出力位置が頻繁に切替え、作動音性能が劣化する可能性がある。そのため、本発明では、前述したように、各相Duty値が均衡する場合では、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相の判定をせずに、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相を任意の相に固定するようにし、つまり、各相のＰＷＭ出力位置を固定するようにする。
　Dutyシフト処理後の最大Duty値が５０％－τ％以下であるように、第１選択条件を最大Duty値－最小Duty値≦５０％－２×τ％とする。
　つまり、本発明に係るモータ制御装置では、最大Duty値－最小Duty値≦５０％－２×τ％が成立すれば、Duty指令値が第１選択条件を満たしたと判断し、ＰＷＭ信号出力パターン１に係る処理を行い、最大Duty値－最小Duty値≦５０％－２×τ％が成立しなければ、Duty指令値が第１選択条件を満たしていないと判断し、続いて、各相Duty指令値が第２選択条件を満たすか否かを判断する。
　ＰＷＭ信号出力パターン１に係る処理は、第１Dutyシフト量に基づき、各相Duty指令値を変更する第１Dutyシフト処理と、各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置の変更を行う第１ＰＷＭ出力位置変更処理で構成される。
　第１Dutyシフト処理では、Dutyシフト処理後の３相Duty指令値の最小値がτ％となるように、第１Dutyシフト量（最小Duty値＋τ％）に基づき、各相Duty指令値をシフトする。第１Dutyシフト処理後の最小Duty値がτ％であるため、電流検出必要時間（τ％）を確保することが可能になる。
　第１Dutyシフト処理より、下記式で表す関係が成立する。
第１Dutyシフト処理後のＡ相Duty値＝Ａ相Duty値－最小Duty値＋τ％
第１Dutyシフト処理後のＢ相Duty値＝Ｂ相Duty値－最小Duty値＋τ％
第１Dutyシフト処理後のＣ相Duty値＝Ｃ相Duty値－最小Duty値＋τ％
　図９を参照しながら、第１ＰＷＭ出力位置変更処理を説明する。第１ＰＷＭ出力位置変更処理では、次のように、各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置を決定する。
　Ａ相ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置される。また、Ｂ相ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）として、ＰＷＭ周期の開始点方向に配置される。ＰＷＭ周期の中心までに、Ｂ相ＰＷＭ信号の出力を完了させる。そして、Ｃ相ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の開始点をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置される。
　上記のようなＰＷＭ信号出力を行うことで、第１電流検出位置では、Ｃ相の電流が検出可能になり、第２電流検出位置では、Ｂ相の電流が検出可能になる。
　なお、第１ＰＷＭ出力位置変更処理では、ＰＷＭ信号の出力位置と相の関係は、上述した通りに限定されるものではなく、例えば、Ａ相ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の開始点をＰＷＭ信号出力基準点として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置され、Ｂ相ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置され、Ｃ相ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点として、ＰＷＭ周期の開始点方向に配置される（ＰＷＭ周期の中心までに、Ｃ相ＰＷＭ信号の出力を完了させる）ようにしても良く、この場合は、第１電流検出位置では、Ａ相の電流が検出可能になり、第２電流検出位置では、Ｃ相の電流が検出可能になる。
 
＜ＰＷＭ信号出力パターン２＞
　前述したように、本発明に係るモータ制御装置では、Duty指令値が第１選択条件を満たしていないと判断し、続いて、各相Duty指令値が第２選択条件を満たすか否かを判断する。Duty指令値が第２選択条件を満たしたと判断された場合に、各相Duty指令値が第３選択条件を満たすか否かを判断する。Duty指令値が第３選択条件を満たしたと判断された場合に、ＰＷＭ信号出力パターン２に係る処理を行う。１相単独ＯＮ状態、２相同時ＯＮ状態を固定の電流検出タイミングで発生させるため
　第２選択条件は中間Duty値が１００％－τ％以下である。また、第３選択条件は中間Duty値がτ％以上である。
　ＰＷＭ信号出力パターン２に係る処理は、各Duty指令値の大きさに応じて各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置の変更を行う第２ＰＷＭ出力位置変更処理のみで構成され、１相単独ＯＮ状態、２相同時ＯＮ状態を固定の電流検出タイミングで発生させる。ちなみに、ＰＷＭ信号出力パターン２に係る処理では、Dutyシフト処理は行わない。
　図１０を参照しながら、第２ＰＷＭ出力位置変更処理を説明する。第２ＰＷＭ出力位置変更処理では、次のように、各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置を決定する。
　最小Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置される。また、中間Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）とし、そのＰＷＭ信号出力基準点から－τ％位置までを含んで出力する。中間Duty相がτ％を超える場合に、中間Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点とし、ＰＷＭ周期の開始点方向に配置され、５０％－τ％を超えた分は、ＰＷＭ周期の中心からＰＷＭ周期の終了点方向に出力配置される。そして、最大Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の開始点をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置される。
　上記のようなＰＷＭ信号出力を行うことで、第１電流検出位置では、最大Duty相の電流が検出可能になり、第２電流検出位置では、最大Duty相の電流と中間Duty相の電流の合計値（即ち、最小Duty相の電流の符号反転した値）が検出可能になる。
 
＜ＰＷＭ信号出力パターン３＞
　前述したように、本発明に係るモータ制御装置では、Duty指令値が第２選択条件を満たしていないと判断された場合に、各相Duty指令値が第４選択条件を満たすか否かを判断し、Duty指令値が第４選択条件を満たしたと判断された場合に、ＰＷＭ信号出力パターン３に係る処理を行い、Duty指令値が第４選択条件を満たしていないと判断された場合に、電流検出が不可能になると判定される。
　Dutyシフト処理後の中間Duty値が１００％－τ％以下であるように、第４選択条件を中間Duty値－最小Duty値≦１００％－τ％とする。
　つまり、本発明に係るモータ制御装置では、中間Duty値－最小Duty値≦１００％－τ％が成立すれば、Duty指令値が第４選択条件を満たしたと判断し、ＰＷＭ信号出力パターン３に係る処理を行い、中間Duty値－最小Duty値≦１００％－τ％が成立しなければ、Duty指令値が第４選択条件を満たしていないと判断し、電流検出が不可能になると判定される。
　つまり、ＰＷＭ信号出力パターン３は、中間Duty値が１００％－τ％を超えたため、第１電流検出位置にて、１相単独ＯＮ状態を電流検出に必要な時間分（τ％）確保できない状態時に選択される。
　ＰＷＭ信号出力パターン３に係る処理は、第３Dutyシフト量に基づき、各相Duty指令値を変更する第３Dutyシフト処理と、各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置の変更を行う第３ＰＷＭ出力位置変更処理で構成される。第３Dutyシフト処理を行うことにより、各相Duty差を保ちつつ、可能な限り中間Duty値を小さくすることで、電流検出可能となるDuty領域を拡大する。
　第３Dutyシフト処理では、Dutyシフト処理後の３相Duty指令値の最小値が０％となるように、第３Dutyシフト量（最小Duty値）に基づき、各相Duty指令値をシフトする。
　第３Dutyシフト処理より、下記式で表す関係が成立する。
第３Dutyシフト処理後のＡ相Duty値＝Ａ相Duty値－最小Duty値
第３Dutyシフト処理後のＢ相Duty値＝Ｂ相Duty値－最小Duty値
第３Dutyシフト処理後のＣ相Duty値＝Ｃ相Duty値－最小Duty値
　図１１を参照しながら、第３ＰＷＭ出力位置変更処理を説明する。第３ＰＷＭ出力位置変更処理では、次のように、各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置を決定する。
　最小Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置される。また、中間Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）とし、そのＰＷＭ信号出力基準点から－τ％位置までを含んで出力する。中間Duty相がτ％を超える場合に、中間Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点とし、ＰＷＭ周期の開始点方向に配置され、５０％－τ％を超えた分は、ＰＷＭ周期の中心からＰＷＭ周期の終了点方向に出力配置される。そして、最大Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の開始点をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置される。
　上記のようなＰＷＭ信号出力を行うことで、第１電流検出位置では、最大Duty相の電流が検出可能になり、第２電流検出位置では、最大Duty相の電流と中間Duty相の電流の合計値（即ち、最小Duty相の電流の符号反転した値）が検出可能になる。
 
＜ＰＷＭ信号出力パターン４＞
　前述したように、本発明に係るモータ制御装置では、Duty指令値が第３選択条件を満たしていないと判断された場合に、各相Duty指令値が第５選択条件を満たすか否かを判断し、Duty指令値が第５選択条件を満たしたと判断された場合に、ＰＷＭ信号出力パターン４に係る処理を行い、Duty指令値が第５選択条件を満たしていないと判断された場合に、電流検出が不可能になると判定される。
　Dutyシフト処理後の中間Duty値がτ％以上であるように、第５選択条件を最大Duty値－中間Duty値≦１００％－τ％とする。
　つまり、本発明に係るモータ制御装置では、最大Duty値－中間Duty値≦１００％－τ％が成立すれば、Duty指令値が第５選択条件を満たしたと判断し、ＰＷＭ信号出力パターン４に係る処理を行い、最大Duty値－中間Duty値≦１００％－τ％が成立しなければ、Duty指令値が第５選択条件を満たしていないと判断し、電流検出が不可能になると判定される。
　つまり、ＰＷＭ信号出力パターン４は、中間Duty値がτ％を下回るため、第２電流検出位置にて、２相同時ＯＮ状態を電流検出に必要な時間分（τ％）確保できない状態時に選択される。
　ＰＷＭ信号出力パターン４に係る処理は、第４Dutyシフト量に基づき、各相Duty指令値を変更する第４Dutyシフト処理と、各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置の変更を行う第４ＰＷＭ出力位置変更処理で構成される。第４Dutyシフト処理を行うことにより、各相Duty差を保ちつつ、可能な限り中間Duty値を大きくすることで、電流検出可能となるDuty領域を拡大する。
　第４Dutyシフト処理では、Dutyシフト処理後の３相Duty指令値の最大値が１００％となるように、第４Dutyシフト量（最大Duty値＋１００％）に基づき、各相Duty指令値をシフトする。
　第４Dutyシフト処理より、下記式で表す関係が成立する。
第４Dutyシフト処理後のＡ相Duty値＝Ａ相Duty値－最大Duty値＋１００％
第４Dutyシフト処理後のＢ相Duty値＝Ｂ相Duty値－最大Duty値＋１００％
第４Dutyシフト処理後のＣ相Duty値＝Ｃ相Duty値－最大Duty値＋１００％
　図１２を参照しながら、第４ＰＷＭ出力位置変更処理を説明する。第４ＰＷＭ出力位置変更処理では、次のように、各相ＰＷＭ信号の出力開始位置及び出力終了位置を決定する。
　最小Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置される。また、中間Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）とし、そのＰＷＭ信号出力基準点から－τ％位置までを含んで出力する。中間Duty相がτ％を超える場合に、中間Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の中心をＰＷＭ信号出力基準点とし、ＰＷＭ周期の開始点方向に配置され、５０％－τ％を超えた分は、ＰＷＭ周期の中心からＰＷＭ周期の終了点方向に出力配置される。そして、最大Duty相のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周期の開始点をＰＷＭ信号出力基準点（ＰＷＭ信号の出力開始位置）として、ＰＷＭ周期の終了点方向に配置される。
　上記のようなＰＷＭ信号出力を行うことで、第１電流検出位置では、最大Duty相の電流が検出可能になり、第２電流検出位置では、最大Duty相の電流と中間Duty相の電流の合計値（即ち、最小Duty相の電流の符号反転した値）が検出可能になる。
 
　本発明に係るモータ制御装置では、上述した４つのＰＷＭ信号出力パターン（ＰＷＭ信号出力パターン１～ＰＷＭ信号出力パターン４）に係る処理を行うことで、広範囲のDuty領域で単一の電流検出器による電流検出を行うことを可能にした。
　第１Dutyシフト処理、第３Dutyシフト処理、及び第４Dutyシフト処理は、Dutyシフト部７４にて行われる。また、第１ＰＷＭ出力位置変更処理、第２ＰＷＭ出力位置変更処理、第３ＰＷＭ出力位置変更処理、及び第４ＰＷＭ出力位置変更処理は、ＰＷＭ出力位置変更部７５にて行われる。
　なお、上述した実施形態では、電流検出タイミングをＰＷＭ周期の前半に２回（ＰＷＭ周期の開始点から電流検出必要時間（τ％）経過後である第１電流検出位置、とＰＷＭ周期の中心になる第２電流検出位置）としているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、電流検出タイミングをＰＷＭ周期の後半に２回としても良い、その場合、各ＰＷＭ信号出力パターンのＰＷＭ信号の出力開始位置をＰＷＭ周期中心からミラー反転させた配置とすれば良い。
　また、上述した実施形態では、ＰＷＭ信号出力パターン１ではＡ相が、ＰＷＭ信号出力パターン２～ＰＷＭ信号出力パターン４では最小Ｄｕｔｙ相が、電流検出タイミングでＯＮ状態にならなければ良く、例えば、ＰＷＭ周期の終了点をＰＷＭ信号出力基準点とし、ＰＷＭ周期の中心方向へＰＷＭ配置しても良い。
１　　ハンドル
２　　コラム軸
３　　減速ギア
１０　　トルクセンサ
１２　　車速センサ
２０　　モータ
３０　　コントロールユニット
３７　　モータ駆動回路
５０　　３相モータ
５１　　電源（バッテリ）
６０　　電流検出器
６１　　電流入力部
７０　　ＣＰＵ
７１　　Duty演算部
７２　　Duty判定部
７３　　パターン判定部
７４　　Dutyシフト部
７５　　ＰＷＭ出力位置変更部
８０　　電流検出必要Duty量設定部
８１　　ＰＷＭ信号出力部
８２　　ゲート駆動部

Claims (6)

  1. 　制御演算によりモータの電流を制御するための各相Duty指令値を算出し、前記各相Duty指令値に応じたＰＷＭ波形を形成し、前記ＰＷＭ波形に基づいてインバータにより前記モータを駆動するモータ制御装置において、
    　前記インバータの電源入力側又は電源出力側に単一の電流検出器を接続し、
    　前記各相Duty指令値の差を保持したまま一律増減させるDutyシフト機能と、各相ＰＷＭ信号の出力位置を決定するＰＷＭ出力位置変更機能を備え、
    　１相のみ、又は２相同時に、ＰＷＭ信号がＯＮとなるタイミングをＰＷＭ周期の固定位置に発生させ、モータ電流を検出することを特徴とするモータ制御装置。
  2. 　前記ＰＷＭ出力位置変更機能は、前記各相Duty指令値の大きさ関係によって、最大Duty相、中間Duty相、及び最小Duty相のＰＷＭ信号出力開始位置となるＰＷＭ信号出力基準点を変更する請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　前記ＰＷＭ出力位置変更機能は、前記ＰＷＭ信号出力基準点を、ＰＷＭ周期の開始点、ＰＷＭ周期の中心、ＰＷＭ周期の終了点の何れか１つから選択する請求項２に記載のモータ制御装置。
  4. 　前記Dutyシフト機能は、前記各相Duty指令値の大きさ関係によって、Dutyシフト量を変更する請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
  5. 　前記各相Duty指令値が均衡する場合は、最大Duty相、中間Duty相、最小Duty相を任意の相に固定する請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のモータ制御装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
PCT/JP2011/066895 2011-01-05 2011-07-26 モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置 WO2012093503A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/202,430 US8803455B2 (en) 2011-01-05 2011-07-26 Motor controlling apparatus and electric power steering apparatus using the same
EP11738576.5A EP2501034B1 (en) 2011-01-05 2011-07-26 Motor control device and electric power steering device using same
CN201180001231.9A CN102725953B (zh) 2011-01-05 2011-07-26 一种电动机控制装置及使用该电动机控制装置的电动助力转向装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-000571 2011-01-05
JP2011000571A JP5402948B2 (ja) 2011-01-05 2011-01-05 モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012093503A1 true WO2012093503A1 (ja) 2012-07-12

Family

ID=46457368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/066895 WO2012093503A1 (ja) 2011-01-05 2011-07-26 モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8803455B2 (ja)
EP (1) EP2501034B1 (ja)
JP (1) JP5402948B2 (ja)
CN (1) CN102725953B (ja)
WO (1) WO2012093503A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014171027A1 (ja) * 2013-04-17 2014-10-23 日本精工株式会社 多相モータの制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5908424B2 (ja) * 2013-03-25 2016-04-26 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 モータ制御装置およびパワーステアリング装置
JP5839011B2 (ja) * 2013-09-18 2016-01-06 株式会社デンソー 電力変換装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP5920300B2 (ja) 2013-09-18 2016-05-18 株式会社デンソー 電力変換装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP6132306B2 (ja) * 2013-09-18 2017-05-24 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 モータ制御装置
JP6136803B2 (ja) * 2013-09-19 2017-05-31 日本精工株式会社 モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置
DE102014000945A1 (de) * 2014-01-24 2015-07-30 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Verfahren zum Betrieb sowie Vorrichtung zur Ansteuerung einer rotierenden bürstenlosen elektrischen Maschine
JP6385691B2 (ja) * 2014-03-06 2018-09-05 株式会社東芝 モータ制御装置及び空気調和機
JP6709014B2 (ja) * 2014-04-18 2020-06-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ装置
CN107155391B (zh) * 2014-12-19 2019-11-12 日本精工株式会社 电动机控制装置及使用了该电动机控制装置的电动助力转向装置
CN107112938B (zh) * 2015-01-21 2019-06-21 三菱电机株式会社 交流旋转电机的控制装置及电动助力转向的控制装置
JP6598563B2 (ja) * 2015-08-05 2019-10-30 ルネサスエレクトロニクス株式会社 信号変換器及び制御装置
JP6399239B2 (ja) * 2016-01-08 2018-10-03 株式会社村田製作所 電力変換装置
US10756619B2 (en) * 2016-08-26 2020-08-25 Thyssenkrupp Presta Ag MOSFET dead time optimization for an electric motor of a steering mechanism of a motor vehicle
CN109843701B (zh) * 2016-10-13 2021-11-16 三菱电机株式会社 电动助力转向装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005531270A (ja) 2002-06-07 2005-10-13 ティーアールダブリュー・リミテッド 空間ベクトル技法を使用する単一電流センサによるモータ駆動制御
JP3931079B2 (ja) 2001-12-14 2007-06-13 松下電器産業株式会社 電動機駆動装置及びそれを用いた冷凍装置
JP2007166730A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Honda Motor Co Ltd 電動機の制御装置
JP2009247171A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Jtekt Corp モータ制御装置および電動パワーステアリング装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63159932U (ja) * 1987-04-09 1988-10-19
JP3424013B2 (ja) * 1999-04-21 2003-07-07 伊東電機株式会社 ブラシレスモータ駆動装置、並びに、コンベアシステム
JP3685138B2 (ja) * 2002-02-18 2005-08-17 日産自動車株式会社 モーター制御装置
US6735537B2 (en) * 2002-03-15 2004-05-11 Motorola, Inc. Procedure for measuring the current in each phase of a three-phase device via single current sensor
EP1777806A2 (en) * 2005-10-21 2007-04-25 NSK Ltd. Motor drive control apparatus and electric power steering apparatus
US7193388B1 (en) * 2006-02-02 2007-03-20 Emerson Electric Co. Offset PWM signals for multiphase motor
DE102006052467A1 (de) * 2006-11-07 2008-05-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Strommessung in einem insbesondere mehrphasigen Stromnetz
DE602008000801D1 (de) * 2008-05-13 2010-04-22 St Microelectronics Srl Strangstrommessungen an einer Drehstrombrücke mit einem einzigen, gemeinsamen Stromsensor im Gleichspannungszwischenkreis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3931079B2 (ja) 2001-12-14 2007-06-13 松下電器産業株式会社 電動機駆動装置及びそれを用いた冷凍装置
JP2005531270A (ja) 2002-06-07 2005-10-13 ティーアールダブリュー・リミテッド 空間ベクトル技法を使用する単一電流センサによるモータ駆動制御
JP2007166730A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Honda Motor Co Ltd 電動機の制御装置
JP2009247171A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Jtekt Corp モータ制御装置および電動パワーステアリング装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014171027A1 (ja) * 2013-04-17 2014-10-23 日本精工株式会社 多相モータの制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置
JP5655975B1 (ja) * 2013-04-17 2015-01-21 日本精工株式会社 多相モータの制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置
US9362860B2 (en) 2013-04-17 2016-06-07 Nsk Ltd Multi-phase motor control apparatus and electric power steering apparatus using the same
US9667179B2 (en) 2013-04-17 2017-05-30 Nsk Ltd. Multi-phase motor control apparatus and electric power steering apparatus using the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP2501034A4 (en) 2017-09-13
US8803455B2 (en) 2014-08-12
EP2501034A1 (en) 2012-09-19
EP2501034B1 (en) 2019-10-23
JP2012143101A (ja) 2012-07-26
CN102725953B (zh) 2015-01-14
CN102725953A (zh) 2012-10-10
JP5402948B2 (ja) 2014-01-29
US20130271047A1 (en) 2013-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5402948B2 (ja) モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置
US9050996B2 (en) Control device for electric power steering apparatus
CN109463039B (zh) 电动助力转向装置
US6927548B2 (en) Electric power steering apparatus
JP5724776B2 (ja) モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
US7345442B2 (en) Device for controlling electric-motor power steering device
CN104871425B (zh) 多相电动机控制装置及使用该多相电动机控制装置的电动助力转向装置
WO2009087991A1 (ja) モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
CN109496393B (zh) 电动助力转向装置
JPWO2009145270A1 (ja) モータの制御装置および電動ステアリング装置
JP2007091182A (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP4742797B2 (ja) モータ駆動制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置の制御装置
US20060113938A1 (en) Power steering control device and method thereof
JP5392025B2 (ja) モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置
JP6624357B2 (ja) モータ制御装置、モータ制御方法および電動パワーステアリング装置
JP5929521B2 (ja) モータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置
JP2019018772A (ja) 操舵制御装置、電動パワーステアリング装置
JP2009248838A (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP4556464B2 (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP5277769B2 (ja) モータ駆動制御装置、及び電動パワーステアリング装置
JP2004114711A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2009027819A (ja) モータ駆動制御装置及び電動パワーステアリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180001231.9

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011738576

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13202430

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11738576

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE