(57)【要約】【課題】  ブラシレスモータの、低速回転領域で且つ高負荷領域における効率を向上させ、消費電流を低減するブラシレスモータの駆動方法とその駆動制御装置を得る。【解決手段】目標モータ電流値と実際のモータ電流値との偏差に応じてモータ電流制御手段７４で制御パラメータを算出し、この算出された制御パラメータに基づいて位相制御手段７６が操作量を演算し、この演算された操作量を基に、予め設計作成された操作量と進角量との関係から進角量を演算し、この演算された進角量の情報により、モータ電流信号に基づいて設定された駆動回路７２の通電位相角の値を補正する。【選択図】図２
2006325312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標モータ電流値と実際のモータ電流値との偏差に応じて制御パラメータを算出し、この算出された制御パラメータに基づいてＰＷＭの駆動を実施する駆動回路によりブラシレスモータのモータ電流値を制御すると共に、上記ブラシレスモータのモータ電流値を検出するモータ電流検出センサのモータ電流信号に基づいて上記駆動回路の通電位相角を制御するブラシレスモータの駆動方法において、上記算出された制御パラメータに基づいて操作量を演算し、この演算された操作量を基に、予め設計作成された操作量と進角量との対応関係から進角量を演算し、この演算された進角量の情報により、上記モータ電流信号に基づいて設定された上記駆動回路の通電位相角の値を補正するようにしたことを特徴とするブラシレスモータの駆動方法
【請求項２】
上記操作量は、制御パラメータである、比例制御を行う比例項と、積分制御を行なう積分項、および微分制御を行う微分項の、少なくとも一つの項を用いて演算するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの駆動方法
【請求項３】
上記操作量は、制御パラメータである、比例制御を行う比例項と、積分制御される積分項、および微分制御を行う微分項を用いて演算するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの駆動方法
【請求項４】
上記制御パラメータに基づいて、駆動回路の駆動デューティが演算され、この演算された駆動デューティが所定値以上の場合に、駆動回路の通電位相角の値が補正されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のブラシレスモータの駆動方法
【請求項５】
目標モータ電流値と実際のモータ電流値との偏差に応じてモータ電流制御手段により制御パラメータを算出し、この算出された制御パラメータに基づいてＰＷＭの制御手段により駆動回路を制御し、ブラシレスモータのモータ電流値を制御すると共に、上記ブラシレスモータのモータ電流値を検出するモータ電流検出センサのモータ電流信号に基づき、上記駆動回路の通電位相角を制御するようにしたブラシレスモータの駆動制御装置において、上記モータ電流制御手段により算出した制御パラメータに基づいて進角量を演算すると共に、この演算された進角の情報を上記ＰＷＭの制御手段に付加する位相制御手段を備え、
上記ＰＷＭの制御手段は、上記位相制御手段からの情報に基づいて、上記モータ電流信号に基づいて設定された上記駆動回路の通電位相角を補正するようにしたことを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置
【請求項６】
上記位相制御手段は、制御パラメータである、比例制御を行う比例項と、積分制御を行なう積分項、および微分制御を行う微分項の少なくとも一つの項を用いて進角量を演算するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のブラシレスモータの駆動制御装置
【請求項７】
上記位相制御手段は、制御パラメータである、比例制御を行う比例項と、積分制御を行なう積分項、および微分制御を行う微分項を用いて進角量を演算するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のブラシレスモータの駆動制御装置
【請求項８】
上記ＰＷＭの制御手段は、上記制御パラメータに基づいて、駆動回路の駆動デューティを演算し、この演算された駆動デューティが設計された所定値以上の場合に、駆動回路の通電位相角の値が補正されるようにしたことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載のブラシレスモータの駆動制御装置
【請求項９】
油圧ポンプ駆動用のブラシレスモータに、請求項５〜請求項８のいずれかに記載の駆動制御装置を具備した油圧式パワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブラシレスモータの駆動方法とその駆動制御装置に関し、特に、ブラシレスモータを用いた油圧式パワーステアリング制御装置に用いて好適なブラシレスモータの駆動方法とその駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両運転者の操舵性や安定性のために、ハンドル操舵時に運転者をアシストするパワーステアリング制御装置が多用されている。このパワーステアリング制御装置には、電動式と油圧式がある。電動式は油圧式と比較して、運転者をサポートするアシスト特性を設計時に自由に設定が可能、制御装置の自由度が高い、車両の燃費が向上するなどの利点があるが、一方では、熱やノイズを含めた耐環境性や操舵性に課題がある。
このため特に大型車両では、油圧式パワーステアリング制御装置が多く採用されている。この油圧式パワーステアリング制御装置にはブラシレスモータが採用されているが、このブラシレスモータを用いた油圧式パワーステアリング制御装置では、油圧ポンプをブラシレスモータにより駆動し、車速、あるいは舵角速度等の車両走行条件に応じて、制御された油圧により設計された所定のアシスト力を実現することができる。
【０００３】
一般的に、このブラシレスモータを採用した油圧式パワーステアリング制御装置は、車速あるいは操舵角速度と設計されたブラシレスモータ回転数との関係を、予め制御装置のマイクロコンピュータ（以下、メモリと呼ぶ）に記憶させておく。そして、ブラシレスモータのモータ回転位置検出センサによりブラシレスモータの回転数を検出し、検出された実際の回転数と、メモリに記憶された目標回転数との偏差を求め、その偏差の値が、設計された所定値以下になるようブラシレスモータの回転数を制御し、運転者が必要とするアシスト力が得られるようにしている。このような制御技術としては、例えば、特許文献１にその一部が開示されている。
また、特許文献２には、ブラシレスモータの回転数および電流をもとに、モータ駆動回路の通電位相角を制御することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７０８９４号公報
【特許文献２】特開平７―３３７０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている従来の制御技術では、ブラシレスモータを駆動させる駆動回路のパルス幅変調（以下、ＰＷＭと呼ぶ）信号の駆動タイミング（以下、通電位相角と呼ぶ）を固定角度で行うため、一定速度で回転する状態のブラシレスモータでは特に問題は発生しないが、可変速が要求される場合、効率の低下や消費される電流が増加する領域が発生するなどの課題があった。
【０００６】
また、上記特許文献２においては、ブラシレスモータの駆動回路の通電位相角が、ブラシレスモータの回転数および電流に基づいて制御されることが開示されており、これによって、所定の回転数における定常の運転状態において、効率の向上や、消費される電流の低減などの効果は認められる。しかし、より広範囲な回転数における制御をするためには、ＰＷＭの通電位相角の応答性を高める必要がある。
【０００７】
この発明は、上記のような従来の制御技術の課題を解決するためになされたもので、ブラシレスモータの、特に、その低速回転領域且つ高負荷領域において、高効率で、消費電流を低減させることのできる、ブラシレスモータの駆動方法とその駆動制御装置を提供することを目的とする。
また、電動ポンプ駆動用のブラシレスモータを用いた油圧式パワーステアリング装置に用いて好適な、ブラシレスモータの駆動方法とその駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のブラシレスモータの駆動方法は、目標モータ電流値と実際のモータ電流値との偏差に応じて制御パラメータを算出し、この算出された制御パラメータに基づいてＰＷＭの駆動を実施する駆動回路によりブラシレスモータのモータ電流値を制御すると共に、上記ブラシレスモータのモータ電流値を検出するモータ電流検出センサのモータ電流信号に基づいて上記駆動回路の通電位相角を制御するブラシレスモータの駆動方法において、上記算出された制御パラメータに基づいて操作量を演算し、この演算された操作量を基に、予め設計作成された操作量と進角量との対応関係から進角量を演算し、この演算された進角量の情報により、上記モータ電流信号に基づいて設定された上記駆動回路の通電位相角の値を補正するようにしたものである。
【０００９】
また、駆動制御装置は、目標モータ電流値と実際のモータ電流値との偏差に応じてモータ電流制御手段により制御パラメータを算出し、この算出された制御パラメータに基づいてＰＷＭの制御手段により駆動回路を制御し、ブラシレスモータのモータ電流値を制御すると共に、上記ブラシレスモータのモータ電流値を検出するモータ電流検出センサのモータ電流信号に基づき、上記駆動回路の通電位相角を制御するようにしたブラシレスモータの駆動制御装置において、上記モータ電流制御手段により算出した制御パラメータに基づいて進角量を演算すると共に、この演算された進角の情報を上記ＰＷＭの制御手段に付加する位相制御手段を備え、上記ＰＷＭの制御手段は、上記位相制御手段からの情報に基づいて、上記モータ電流信号に基づいて設定された上記駆動回路の通電位相角を補正するように構成したものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ブラシレスモータの、特に、その低速回転領域且つ高負荷領域において、高効率で、その消費電流を低減させることができるブラシレスモータの駆動方法とその駆動制御装置を得ることができる。
また、ブラシレスモータを用いた油圧式パワーステアリング装置に用いて好適な、ブラシレスモータの駆動方法とその駆動制御装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
一般的に、モータの制御は設定された目標モータ回転数と実際の回転数との偏差をゼロとするように、駆動トランジスタをＰＷＭ駆動する。通常はこの偏差に応じてＰＩＤ制御（Ｐは比例制御、Ｉは積分制御、Ｄは微分制御）を行う。しかし、これだけではモータ駆動回路の通電位相角は一定となるため、上述した従来の課題を解決するためには、何らかの手段を用いて通電位相角を制御する必要がある。
この発明では、目標モータ電流値と実際のモータ電流値との偏差により求めた制御パラメータ、すなわち、Ｐ項（比例項）、Ｉ項（積分項）、Ｄ項（微分項）を用いて、通電位相角を制御することにより、特に、低速回転領域且つ高負荷領域におけるモータ効率を図るものである。
以下、図１〜図５を用いて、この発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの駆動方法とその駆動制御装置について説明する。なお、図中、同一符号は、同一あるいは相当部分を示すものとする。
【００１２】
図１は、この発明を適用した、電動ポンプ駆動用のブラシレスモータを用いた油圧式パワーステアリング制御装置の構成を示す図である。
図１において、１はステアリングギア、２はタイロッド、３は舵取りハンドル、４はステアリングシャフト、５はオイルポンプ、６はＤＣブラシレスモータ、７はコントローラ、８はオイルタンク、９は油圧配管、１０はオイルポンプ部である。
図２は、ブラシレスモータ６の駆動制御を行うコントローラ７の制御ブロック図である。図２において、７１はモータ電流検出センサ、７２は駆動回路、７３は目標モータ電流演算手段、７４はモータ電流制御手段、７５はＰＷＭ制御手段、７６は位相制御手段である。
図３は、ＰＷＭ制御手段７５および位相制御手段７６の動作を説明する制御フローである。図３において、Ｓ１０１からＳ１０７は制御フローの各ステップを示すものである。
図４は、この発明の実施の形態１における動作原理を説明する、進角と電流の関係を示す図である。
図５は、この発明の実施の形態１における効果を表す概念図である。
【００１３】
図１に示すように、ステアリングギア１は、図示しない自動車等の車両の左、右操舵輪にナックルアームを介して連結されるタイロッド２が設けられている。このステアリングギア１は、周知のように、舵取りハンドル３の舵取り操作がステアリングシャフト４によって伝達されることにより油圧流路を切換える流路切換弁と、舵取り操作をタイロッド２側に伝達する伝達部と、左、右室のいずれかに油圧を導入することで舵取り操作に応じたアシスト力を発生させるパワーシリンダを備えている。
また、オイルポンプ部１０は、電動モータにより駆動されてステアリングギア１に油圧配管９を介して圧油を送るものであり、オイルポンプ５と、これを駆動する電動モータであるＤＣブラシレスモータ６と、ポンプ５の周囲を覆うケーシングによるオイルタンク８、さらに、この電動モータを最適に制御するコントローラ７によって構成されている。
【００１４】
また、図２に示すように、このＤＣブラシレスモータ６は３相モータであり、図示しない６個のパワートランジスタからなる駆動回路７２によりＰＷＭ駆動される。
目標モータ電流演算手段７３は、予めメモリに記憶された目標とするＤＣブラシレスモータ６の目標モータ電流値を演算する。
一方、ＤＣブラシレスモータ６の実際のモータ電流値は、モータ電流検出センサ７１により検出される。この検出されたモータ電流検出センサ７１からのモータ電流信号は、目標モータ電流演算手段７３で演算された目標モータ電流値と比較され、その偏差が、モータ電流制御手段７４に入力される。
このモータ電流制御手段７４およびＰＷＭ制御手段７５は、実際のモータ電流値をフィードバックして目標モータ電流値との偏差に基づく比例項および積分項等の制御パラメータをモータ電流制御手段７４で演算し、この演算結果からＰＷＭ駆動デューティの演算をＰＷＭ制御手段７５にて行っている。
また、モータ電流制御手段７４で求めた偏差に基づく比例項、積分項および微分項等の制御パラメータを基に、駆動回路７２の最適な通電位相角を位相制御手段７６にて求め、その結果をＰＷＭ制御手段７５に反映させている。
【００１５】
図４は、ブラシレスモータにおける通電位相角（ＰＷＭ駆動タイミング）およびモータ電流の関係を示すもので、ＰＷＭ駆動デューティを１００％一定で駆動し、通電位相角を変化させた時、モータ電流は、図４に示すように、進角が大きくなるとモータ電流値も大きくなる。
一方、負荷トルクがモータ出力を上回る高負荷領域においては、モータ電流値がその定格値を越えないよう、電流フィードバック制御を行う必要があるが、ＰＷＭ駆動デューティを変化させず、通電位相角を変化させることで、モータ電流を制御することが可能となる。ここで、駆動デューティとは、モータ電流制御における目標電流値と実際の電流値の偏差に基づく比例項、積分項、微分項などの制御パラメータを、モータ駆動回路の通電率に変換したものである。
【００１６】
次に、図３を参照しながら、位相制御手段７６およびＰＷＭ制御手段７５の動作について説明する。図３に示すように、
（１）   ＰＷＭ制御手段７５は、ステップＳ１０１において、モータ電流制御手段７４にて演算した制御パラメータ（比例項：Ｐ項、積分項：Ｉ項）を読み込む。
（２）   ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１にて読み込んだ制御パラメータを基にＰＷＭ駆動デューティを演算する。
（３）   一方、位相制御手段７６は、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１と同様に制御パラメータを読み込む。
（４）   ステップＳ１０４において、この制御パラメータをもとに操作量を演算する。
この実施の形態１においては、操作量は比例項（Ｐ項）と積分項（Ｉ項）の和である。
（５）   ステップＳ１０５において、あらかじめ作成したコントローラ７の図示しないメモリに記憶させてある進角マップから、操作量をもとに進角量を求める。
（６）   ＰＷＭ制御手段７５のステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で求めた進角量を読み込む。
（７）   ステップＳ１０７においては、上記進角量をもとに通電位相角を演算する。
【００１７】
なお、上記ステップＳ１０４においては、操作量を制御パラメータの比例項（Ｐ項）と積分項（Ｉ項）の和としているが、他の微分項（Ｄ項）を加えてもよい。
また、各項の和とせずに、各項に係数を掛けたもの、あるいは各項の積をもとに演算を行うことも可能であることは言うまでもない。
【００１８】
図５は、この発明の効果を表す概念図で、低速回転領域で所定の高負荷を超え、かつ進角が一定値を保持している段階から、進角を低減させるように設定し、モータ電流値の上昇を抑制している。
【００１９】
以上のように、この発明の実施の形態１によるブラシレスモータの駆動方法および駆動制御装置は、従来の、回転位置検出センサの回転位置信号に基づく、駆動回路の通電位相角制御に加えて、目標モータ電流値と実際のモータ電流値の偏差により求めた制御パラメータ、すなわち、比例項（Ｐ項）、積分項（Ｉ項）、微分項（Ｄ項）を用いて操作量を演算し、この演算された操作量を基に、予め設計作成された操作量と進角量との関係から進角量を演算して通電位相角を決定し、この演算された進角量、即ち通電位相角の情報に基づいて、上記回転位置信号に基づいて設定された通電位相角を補正するものである。
したがって、ブラシレスモータの、特に、低速回転領域且つ高負荷領域において、駆動回路の通電位相角、すなわち、ＰＷＭ駆動タイミングを制御することが可能となり、進角を遅らせることによりモータ電流を制御して、モータの効率を向上させ、消費電流の低減を実現することができる。
【００２０】
また、算出された制御パラメータに基づいて、駆動回路の駆動デューティが演算され、この演算された駆動デューティが設計された所定値以上の場合に、駆動回路の通電位相角の値が補正されるように制御されるので、特に、低速回転領域かつ高負荷領域において、進角を遅らせることによりモータ電流を制御することが可能となり、かつＰＷＭ駆動デューティを所定値以上（１００％）に設定可能な領域を拡大することで、スイッチングロスを低減し、高効率で、その消費電流を低減させることができる。
【００２１】
また、上記本発明によるブラシレスモータの駆動方法および駆動制御装置を、電動ポンプ駆動用のブラシレスモータを用いた油圧式パワーステアリング制御装置に組み込むことが可能となるため、低燃費でハンドル操舵時に運転者をアシストするのに適した油圧式パワーステアリング制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明を適用した電動ポンプ油圧式パワーステアリング制御装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの駆動制御装置の制御ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１における位相制御手段およびＰＷＭ制御手段の動作を説明する制御フローである。
【図４】この発明の実施の形態１における動作原理を説明するための進角と電流の関係を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１における効果を表す概念図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ステアリングギア
２  タイロッド
３  舵取りハンドル
４  ステアリングシャフト
５  オイルポンプ
６  ＤＣブラシレスモータ
７  コントローラ
８  オイルタンク
９  油圧配管
１０  オイルポンプ部
７１  モータ電流検出センサ
７２  駆動回路
７３  目標モータ電流演算手段
７４  モータ電流制御手段
７５  ＰＷＭ制御手段
７６  位相制御手段
【図１】
2006325312.tif 000003
【図２】
2006325312.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006325312.tif 000006
【図５】
2006325312.tif 000007