(57)【要約】【課題】電源からインバータ回路に流れる電流を安定して制限しつつ、モータの出力を最適に制御可能なモータ制御装置およびそれを用いたパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】モータ制限電流演算部６３は、モータ電圧指令値Ｄｄ、Ｄｑをフィードバックし、モータ電流Ｉｄ、Ｉｑ、インバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍおよびモータ電圧指令値Ｄｄ、Ｄｑに基づき、モータ電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ、Ｉｑ＿ｌｉｍを演算する。モータ制限電流演算部６３は、モータ電圧指令値Ｄｄ、Ｄｑをフィードバックしているため、配線抵抗、トルク定数または逆起電力定数が反映される。このため、配線抵抗、トルク定数または逆起電力定数が変化しても、インバータ電流が安定して制限される。また、インバータ電流の制限を過剰にする必要がないため、モータ８０の出力が犠牲になることなく、モータ８０の出力が最適に制御される。【選択図】図３
2018057166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（８０）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
電源（５）から電力を前記モータに供給するインバータ回路（２０）と、
前記モータに流れる電流であるモータ電流を検出可能なモータ電流検出部（３０、３０１、３０２）と、
前記電源から前記インバータ回路に流れる電流の制限値であるインバータ電流制限値を演算するインバータ制限電流演算部（６２）と、
前記モータ電流の制限値であるモータ電流制限値を演算するモータ制限電流演算部（６３、６３１、６３２）と、
前記モータ電流の目標値であるモータ電流指令値を演算するモータ電流指令部（６４、６４１、６４２）と、
前記モータ電流制限値に基づき、前記モータ電流指令値を補正するモータ電流指令補正部（６５、６５１、６５２）と、
前記モータ電流指令補正部によって補正された前記モータ電流指令値および前記モータ電流に基づき、前記インバータ回路から前記モータに印加する電圧の目標値であるモータ電圧指令値を演算するモータ電圧指令部（６７、６７１、６７２）と、
を備え、
前記モータ制限電流演算部は、前記モータ電圧指令値をフィードバックし、前記モータ電流、前記インバータ電流制限値および前記モータ電圧指令値に基づき、前記モータ電流制限値を演算するモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータ電流、前記インバータ電流制限値、前記モータ電圧指令値または前記モータ電流制限値の所定の周波数を制限するフィルタ（５１、５２、５３、５４）をさらに備える請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記モータは、３相の交流モータであって、
前記モータの回転角に基づき、前記モータ電流をｄｑ軸に座標変換する３相２相座標変換部（６１）をさらに備え、
前記モータ電圧指令部は、ｄｑ軸に対応する前記モータ電圧指令値を演算し、
ｑ軸に対応する前記モータ電流制限値をＩｑ＿ｌｉｍとし、
前記インバータ電流制限値をＩ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍとし、
ｄ軸に対応する前記モータ電流をＩｄとし、
ｄ軸に対応する前記モータ電圧指令値をＤｄとし、
ｑ軸に対応する前記モータ電圧指令値をＤｑとし、
定数をＫｄおよびＫｑとし、
前記電源から前記インバータ回路に印加される電圧であるインバータ電圧をＶ＿ｉｎｖとし、
ｄ軸に対応する前記インバータ電圧をＶｄ＿ｉｎｖとし、
ｑ軸に対応する前記インバータ電圧をＶｑ＿ｉｎｖとすると、
前記モータ制限電流演算部は、以下の関係式（１）、（２）および（３）を満たすように、前記モータ電流制限値を演算する請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【数１】
2018057166.tif 000007
【数２】
2018057166.tif 000008
【数３】
2018057166.tif 000009
【請求項４】
前記モータは、３相の交流モータであって、
前記モータの回転角に基づき、前記モータ電流をｄｑ軸に座標変換する３相２相座標変換部（６１）をさらに備え、
前記モータ電圧指令部は、ｄｑ軸に対応するモータ電圧指令値を演算し、
ｄ軸に対応する前記モータ電流制限値をＩｄ＿ｌｉｍとし、
前記インバータ電流制限値をＩ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍとし、
ｑ軸に対応する前記モータ電流をＩｑとし、
ｄ軸に対応するモータ電圧指令値をＤｄとし、
ｑ軸に対応するモータ電圧指令値をＤｑとし、
定数をＫｄおよびＫｑとし、
前記電源から前記インバータ回路に印加される電圧であるインバータ電圧をＶ＿ｉｎｖとし、
ｄ軸に対応する前記インバータ電圧をＶｄ＿ｉｎｖとし、
ｑ軸に対応する前記インバータ電圧をＶｑ＿ｉｎｖとすると、
前記モータ制限電流演算部は、以下の関係式（４）、（５）および（６）を満たすように、前記モータ電流制限値を演算する請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【数４】
2018057166.tif 000010
【数５】
2018057166.tif 000011
【数６】
2018057166.tif 000012
【請求項５】
複数の前記モータ電流検出部と、
複数の前記モータ制限電流演算部と、
を備え、
それぞれの前記モータ制限電流演算部が演算した前記モータ電流制限値を加算するモータ制限電流加算部（５５）をさらに備え、
前記モータ電流指令補正部は、前記モータ制限電流加算部が加算したモータ制限電流加算値に基づき、前記モータ電流指令値を補正する請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
複数の前記モータ電流検出部と、
複数の前記モータ制限電流演算部と、
複数の前記モータ電流検出部および複数の前記モータ制限電流演算部にそれぞれ対応する複数の前記モータ電流指令補正部と、
を備え、
それぞれの前記モータ電流指令補正部は、対応する前記モータ電流および対応する前記モータ電流制限値に基づき、対応する前記モータ電流指令値を補正する請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記電源から前記インバータ回路に印加される電圧であるインバータ電圧を検出可能なインバータ電圧検出部（４０）をさらに備え、
前記インバータ制限電流演算部は、前記インバータ電圧に基づき、前記インバータ電流制限値を演算する請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記インバータ回路の周辺の温度である周辺温度を検出可能な温度検出部（５０）をさらに備え、
前記インバータ制限電流演算部は、前記周辺温度に基づき、前記インバータ電流制限値を演算する請求項１から７のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
運転者による操舵を補助する補助トルクを出力するモータ（８０）と、
請求項１から８にいずれか一項に記載のモータ制御装置（１、２、３）と、
を備える電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置およびこれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されるように、電源電圧およびモータの回転速度に基づき、電源からインバータ回路に流れる電流であるインバータ電流を予め許容される電流の最大値以下に制限するモータ制御装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１０９５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成では、電源からモータ制御装置までの配線抵抗等の抵抗成分またはモータ特性であるトルク定数または逆起電力定数等が変化するとき、インバータ電流が許容される電流の最大値を超えることがある。また、インバータ電流が許容される電流の最大値を超えないように、過剰に制限するとき、モータの出力が犠牲になる。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、電源からインバータ回路に流れる電流を安定して制限しつつ、モータの出力を最適に制御可能なモータ制御装置およびそれを用いたパワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータ制御装置は、インバータ回路（２０）、モータ電流検出部（３０、３０１、３０２）およびモータ制限電流演算部（６３、６３１、６３２）を備える。
また、モータ制御装置は、モータ電流指令部（６４、６４１、６４２）、モータ電流指令補正部（６５、６５１、６５２）およびモータ電圧指令部（６７、６７１、６７２）を備える。
【０００７】
インバータ回路は、電源（５）から電力をモータに供給する。
モータ電流検出部は、モータに流れる電流であるモータ電流を検出可能である。
モータ制限電流演算部は、電源からインバータ回路に流れる電流の制限値であるインバータ電流制限値を演算する。
モータ電流指令部は、モータ電流の目標値であるモータ電流指令値を演算する。
モータ電流指令補正部は、モータ電流制限値に基づき、モータ電流指令値を補正する
【０００８】
モータ電圧指令部は、モータ電流指令補正部によって補正されたモータ電流指令値およびモータ電流に基づき、インバータ回路からモータに印加する電圧の目標値であるモータ電圧指令値を演算する。
また、モータ制限電流演算部は、モータ電圧指令値をフィードバックし、モータ電流、インバータ電流制限値およびモータ電圧指令値に基づき、モータ電流制限値を演算する。
【０００９】
モータ制限電流演算部がモータ電圧指令値をフィードバックしているため、配線抵抗、トルク定数または逆起電力定数が反映される。このため、配線抵抗、トルク定数または逆起電力定数が変化しても、インバータ電流を安定して制限可能である。また、インバータ電流の制限を過剰にする必要がないため、モータの出力が犠牲になることもない。したがって、モータ制御装置は、モータの出力を最適に制御可能である。
【００１０】
また、本発明は、運転者による操舵を補助する補助トルクを出力するモータ（８０）および上記モータ制御装置（１、２、３）を用いた電動パワーステアリング装置として提供される。
本発明の電動パワーステアリング装置は、上記モータ制御装置と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による電動パワーステアリングシステムを示す概略構成図。
【図２】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置を示す回路図。
【図３】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置の制御部を示すブロック図。
【図４】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置のインバータ電圧およびインバータ電流制限値の関係図。
【図５】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置の周辺温度およびインバータ電流制限値の関係図。
【図６】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置のモータ回転角速度、モータ電流およびインバータ電流の関係図。
【図７】本発明の第２実施形態によるモータ制御装置を示す回路図。
【図８】本発明の第２実施形態によるモータ制御装置の制御部を示すブロック図。
【図９】本発明の第３実施形態によるモータ制御装置の制御部を示すブロック図。
【図１０】その他の実施形態によるモータ制御装置のインバータ電圧およびインバータ電流制限値の関係図。
【図１１】比較例のモータ制御装置のモータ回転角速度、モータ電流およびインバータ電流の関係図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態によるモータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態という場合、第１から第３実施形態を包括する。
まず、本実施形態のモータ制御装置が用いられる電動パワーステアリング装置８について説明する。
【００１３】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置８は、ステアリングシステム９０に用いられる。
ステアリングシステム９０は、車両に搭載され、ステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、車速センサ９９および電動パワーステアリング装置８を備える。
【００１４】
ステアリングホイール９１は、操舵部材で、ステアリングシャフト９２に接続されている。
ステアリングシャフト９２は、トルクセンサ９４および操舵速度センサ９５が設けられており、ピニオンギア９６が先端に設けられている。
トルクセンサ９４は、ステアリングホイール９１を運転者が操作することによって入力される操舵トルクＴｓを検出可能で、検出した操舵トルクＴｓを後述のモータ制御装置１の制御部６０に出力する。
操舵速度センサ９５は、ステアリングホイール９１を運転者が操作することによって入力される操舵速度Ｖｓを検出可能で、検出した操舵速度Ｖｓを制御部６０に出力する。
【００１５】
ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。
ラック軸９７は、ダイロッド等を介して一対の車輪９８がラック軸９７の両端に連結されている。
車速センサ９９は、車両のトランスミッションの回転数から車両の車速Ｖｃ［ｋｍ／ｈ］を検出可能で、検出した車速Ｖｃを制御部６０に出力する。
車速センサ９９は、例えば、車両のトランスミッションの回転とともに多極着磁した磁石が回転し、非接触の磁気抵抗効果素子で磁束の変化を電気抵抗の変化に変換して、車速Ｖｃを検出する。
【００１６】
電動パワーステアリング装置８は、減速ギア８９、モータ８０、回転角センサ８４およびモータ制御装置１を備える。
本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」である。また、電動パワーステアリング装置８は、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」としてもよい。
【００１７】
減速ギア８９は、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える。
モータ８０は、３相の交流モータで、ブラシレスモータである。
モータ８０は、運転者によるステアリングホイール９１の操舵を補助する補助トルクを出力する。モータ８０が「電源」としてのバッテリ５から電力が供給されることにより駆動することによって、減速ギア８９が正逆回転する。
【００１８】
回転角センサ８４は、例えば、レゾルバであり、モータ８０の回転角θを検出可能である。また、回転角センサ８４は、回転角θに基づいて、モータ８０の回転角速度であるモータ回転角速度ωを演算可能である。
さらに、回転角センサ８４は、回転角θをモータ制御装置１の制御部６０に出力する。
【００１９】
（第１実施形態）
図２に示すように、モータ制御装置１は、電源入力回路１０、インバータ回路２０、モータ電流検出部３０、インバータ電圧検出部４０、温度検出部５０および制御部６０を備える。
電源入力回路１０は、電源遮断部１１およびコンデンサ１２を有し、バッテリ５とインバータ回路２０との間に設けられる。バッテリ５と電源入力回路１０との間には、ハーネス等を用いて接続される。
バッテリ５と電源入力回路１０との間の配線抵抗７０を、高電位側抵抗７１および低電位側抵抗７２とする。
【００２０】
電源遮断部１１は、バッテリ５からインバータ回路２０への電力供給を遮断可能である。
コンデンサ１２は、バッテリ５およびインバータ回路２０に対し並列に接続されている。
また、コンデンサ１２は、バッテリ５からのノーマルモードノイズを抑制する機能およびバッテリ５の電圧の変動を平滑化する機能を兼ね備える。
【００２１】
インバータ回路２０は、６つのスイッチング素子２１−２６を有し、インバータ回路２０からモータ８０に印加される電圧であるモータ電圧を変換して、モータ８０へ出力する。
スイッチング素子２１−２３は、高電位側に接続され、スイッチング素子２４−２６は、低電位側に接続されている。
【００２２】
対になるＵ相のスイッチング素子２１、２４の接続点には、Ｕ相コイル８１の一端が接続されている。対になるＶ相のスイッチング素子２２、２５の接続点には、Ｖ相コイル８２の一端が接続されている。対になるＷ相のスイッチング素子２３、２６の接続点には、Ｗ相コイル８３の一端が接続されている。
Ｕ相コイル８１、Ｖ相コイル８２およびＷ相コイル８３の他端は結線される。
本実施形態のスイッチング素子２１−２６は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴやサイリスタ等であってもよい。
【００２３】
モータ電流検出部３０は、電流検出素子３１−３３を有し、モータ８０に流れる電流であるモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出可能で、検出したモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを制御部６０に出力する。
【００２４】
電流検出素子３１、３２、３３は、シャント抵抗またはホールＩＣで構成されている。
Ｕ相電流検出素子３１は、スイッチング素子２４の低電位側に接続され、Ｕ相コイル８１に流れるＵ相電流Ｉｕを検出する。Ｕ相電流検出素子３１の両端電圧がＵ相電流Ｉｕに係る検出値として、制御部６０に出力される。
Ｖ相電流検出素子３２は、スイッチング素子２５の低電位側に接続され、Ｖ相コイル８２に流れるＶ相電流Ｉｖを検出する。Ｖ相電流検出素子３２の両端電圧がＶ相電流Ｉｖに係る検出値として、制御部６０に出力される。
Ｗ相電流検出素子３３は、スイッチング素子２６の低電位側に接続され、Ｗ相コイル８３に流れるＷ相電流Ｉｗを検出する。Ｗ相電流検出素子３３の両端電圧がＷ相電流Ｉｗに係る検出値として、制御部６０に出力される。
【００２５】
インバータ電圧検出部４０は、電源遮断部１１と高電位側のスイッチング素子２１−２３との間に接続されており、バッテリ５からインバータ回路２０に入力される電圧であるインバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖを検出可能である。
また、インバータ電圧検出部４０は、検出したインバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖを制御部６０に出力する。
【００２６】
温度検出部５０は、例えば、温度に応じて電気抵抗が変化するセラミック半導体であるサーミスタが用いられる。インバータ回路２０の近傍の雰囲気、インバータ回路２０と同一の基板上または制御部６０と同一の基板上をインバータ回路２０の周辺とする。
また、温度検出部５０は、インバータ回路２０の周辺の温度である周辺温度Ｘａを検出可能で、検出した周辺温度Ｘａを制御部６０に出力する。
【００２７】
制御部６０は、マイコンを主体として構成される。制御部６０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
【００２８】
また、制御部６０は、モータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、回転角θ、操舵トルクＴｓ、操舵速度Ｖｓおよび車速Ｖｃに基づき、スイッチング素子２１−２６のオンオフを制御することによって、モータ８０の駆動を制御する。オンとオフとの１組をスイッチング周期とし、スイッチング周期に対するオンの時間の割合をデューティとする。
【００２９】
さらに、制御部６０は、フィードバックされるモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと後述の電流指令値とが一致するように、スイッチング素子２１−２６のデューティを制御するＰＷＭ制御を行う。ＰＷＭ制御によって、スイッチング素子２１−２６のオンオフを制御する駆動信号を生成する。生成された駆動信号は、プリドライバ等を経由し、スイッチング素子２１−２６のゲートに出力される。スイッチング素子２１−２６は、駆動信号に基づいてオンオフが制御される。なお、モータ８０の制御方法は、ＰＷＭ制御に限らず、ＰＡＭ制御としてもよい。
【００３０】
図３に示すように、制御部６０は、３相２相座標変換部６１、インバータ制限電流演算部６２、フィルタ５１、５２、５３、５４およびモータ制限電流演算部６３を有する。
また、制御部６０は、モータ電流指令部６４、モータ電流指令補正部６５、モータ電流偏差演算部６６、モータ電圧指令部６７、２相３相座標変換部６８およびＰＷＭ変換部６９を有する。
【００３１】
３相２相座標変換部６１は、回転角θに基づき、３相のモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄｑ軸に座標変換する。ｄ軸は、無効電流成分、すなわち、モータ８０の回転に伴う回転磁界が発生する電流である励磁電流成分の軸である。ｑ軸は、有効電流成分、すなわち、モータ８０のトルクが発生する電流であるトルク電流成分の軸である。
３相２相座標変換部６１は、所謂、ｄｑ変換し、ｄｑ軸モータ電流Ｉｄ、Ｉｑを演算し、モータ制限電流演算部６３およびモータ電流偏差演算部６６に出力する。
【００３２】
インバータ制限電流演算部６２は、インバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖおよび周辺温度Ｘａに基づき、インバータ電流Ｉ＿ｉｎｖの上限値であるインバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍを演算する。ｄｑ軸に対応するインバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍをｄｑ軸インバータ電流制限値Ｉｄ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍ、Ｉｑ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍとする。
インバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍは、関係図または関数を用いて演算される。
【００３３】
図４に示すように、インバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖが大きくなるに伴い、インバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍが大きくなるように設定されている。
図５に示すように、周辺温度Ｘａが大きくなるに伴い、インバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍが小さくなるように設定されている。
インバータ制限電流演算部６２は、演算したインバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍをモータ制限電流演算部６３に出力する。
【００３４】
フィルタ５１−５４は、ｄｑ軸モータ電流Ｉｄ、Ｉｑ、インバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍ、ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ、Ｄｑおよびｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ、Ｉｑ＿ｌｉｍの所定の周波数を制限する。
フィルタ５１−５４は、例えば、ローパスフィルタで、所定の周波数より低い周波数の成分を減衰させないで、所定の周波数より高い周波数の成分を逓減する。
【００３５】
フィルタ５１は、３相２相座標変換部６１とモータ制限電流演算部６３との間に設けられている。
フィルタ５２は、インバータ制限電流演算部６２とモータ制限電流演算部６３との間に設けられている。
フィルタ５３は、モータ電圧指令部６７とモータ制限電流演算部６３との間に設けられている。
フィルタ５４は、モータ制限電流演算部６３とモータ電流指令補正部６５との間に設けられている。
【００３６】
フィルタ５１−５３により、所定の周波数を制限されたｄｑ軸モータ電流Ｉｄ、Ｉｑ、インバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍおよびｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ、Ｄｑがモータ制限電流演算部６３に出力される。
フィルタ５４により、所定の周波数を制限されたｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ、Ｉｑ＿ｌｉｍがモータ電流指令補正部６５に出力される。
【００３７】
モータ制限電流演算部６３は、ｄｑ軸モータ電流Ｉｄ、Ｉｑおよびインバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍに基づき、モータ電流の制限値であるモータ電流制限値を演算する。
また、モータ制限電流演算部６３は、後述のｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ、Ｄｑをフィードバックし、ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ、Ｄｑにも基づいて、モータ電流制限値を演算する。
モータ電流制限値は、インバータ電流Ｉ＿ｉｎｖがインバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍ以下となるように決定される。
【００３８】
ｄ軸に対応するモータ電流制限値をｄ軸モータ電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍとし、ｑ軸に対応するモータ電流制限値をｑ軸モータ電流制限値Ｉｑ＿ｌｉｍとする。
モータ制限電流演算部６３は、ｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ、Ｉｑ＿ｌｉｍが以下関係式（１）、（２）を満たすように演算する。
また、モータ制限電流演算部６３は、演算したｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ、Ｉｑ＿ｌｉｍをモータ電流指令補正部６５に出力する。
【００３９】
以下の関係式において、ＫｄおよびＫｑは、定数であり、以下関係式（３）、（４）を満たすように設定されている。Ｖｄ＿ｉｎｖは、ｄｑ変換されたインバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖのｄ軸に対応する。Ｖｑ＿ｉｎｖは、ｄｑ変換されたインバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖのｑ軸に対応する。
【００４０】
【数１】
2018057166.tif 000003
【数２】
2018057166.tif 000004
【数３】
2018057166.tif 000005
【数４】
2018057166.tif 000006
【００４１】
モータ電流指令部６４は、操舵トルクＴｓ、操舵速度Ｖｓおよび車速Ｖｃに基づき、ｄｑ軸モータ電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*を演算する。なお、ｄｑ軸モータ電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*は、モータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの目標値に対応し、ｄｑ座標空間における値である。
また、モータ電流指令部６４は、演算したモータ電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*をモータ電流指令補正部６５に出力する。
【００４２】
モータ電流指令補正部６５は、ｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ＿ｌｉｍ、Ｉｑ＿ｌｉｍに基づき、ｄｑ軸モータ電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*を補正する。補正されたｄｑ軸モータ電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*を、ｄｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ**、Ｉｑ**とする。
また、モータ電流指令補正部６５は、ｄｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ**、Ｉｑ**をモータ電流偏差演算部６６に出力する。
【００４３】
モータ電流偏差演算部６６は、ｄｑ軸モータ電流偏差ΔＩｄ、ΔＩｑを演算し、モータ電圧指令部６７に出力する。
ｄ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ**とｄ軸モータ電流Ｉｄとの差をｄ軸モータ電流偏差ΔＩｄとする。ｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｑ**とｑ軸モータ電流Ｉｑとの差をｑ軸モータ電流偏差ΔＩｑとする。
【００４４】
モータ電圧指令部６７は、ｄｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ**、Ｉｑ**とｄｑ軸モータ電流Ｉｄ、Ｉｑとが一致するように、すなわち、ｄｑ軸モータ電流偏差ΔＩｄ、ΔＩｑがゼロとなるように、Ｐ制御またはＰＩ制御を行う。
また、モータ電圧指令部６７は、フィードバック制御のモータ電圧指令値として、ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ、Ｄｑを演算し、２相３相座標変換部６８に出力する。
【００４５】
２相３相座標変換部６８は、回転角θに基づき、ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ、Ｄｑを逆ｄｑ変換し、３相のモータ電圧デューティＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗを演算する。
また、２相３相座標変換部６８は、３相のモータ電圧デューティＤｕ、Ｄｖ、ＤｗをＰＷＭ変換部６９に出力する。
【００４６】
ＰＷＭ変換部６９は、３相のモータ電圧デューティＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗに基づき、インバータ回路２０に印加する電圧を演算して駆動信号を生成する。生成された駆動信号がインバータ回路２０に出力される。駆動信号に基づきインバータ回路２０がオンオフ制御される。
【００４７】
従来、特許文献１に記載されるように、電源電圧およびモータ回転角速度に基づき、インバータ電流を予め許容される電流の最大値以下に制限するモータ制御装置が知られている。
図１１に、比較例として、モータ回転角速度に基づいてインバータ電流を制限するモータ制御装置の特性を示す。比較例のモータ制御装置は、モータ回転角速度がωｘからωｙまでの範囲で、インバータ電流を制限するように設定されているものとする。図１１では、ｑ軸モータ電流およびインバータ電流を実線で示し、インバータ電流の制限値を一点鎖線で示す。
【００４８】
図１１（ａ）に示すように、電源からモータ制御装置までの配線抵抗等の抵抗成分またはモータ特性の逆起定数等が変化するとき、インバータ電流を制限すべきモータ回転角速度の最適値が変化する。このため、インバータ電流が許容される電流の最大値を超えることがある。
【００４９】
また、図１１（ｂ）に示すように、インバータ電流が許容される電流の最大値を超えないように、ωｘからωｙまでの範囲を大きくし、過剰に制限するとき、モータの出力が犠牲になる。
【００５０】
そこで、本実施形態のモータ制御装置１およびそれを用いた電動パワーステアリング装置８は、インバータ電流Ｉ＿ｉｎｖを安定して制限しつつ、モータ８０の出力を最適に制御可能にする。
【００５１】
（効果）
［１］モータ制限電流演算部６３は、ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ、Ｄｑをフィードバックして、ｄｑ軸インバータ電流制限値Ｉｄ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍ、Ｉｑ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍを決定する。
配線抵抗７０が変化するとき、インバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖが変化する。トルク定数または逆起電力定数等のモータ特性が変化するとき、ｄｑ軸モータ電流Ｉｄ、Ｉｑが変化する。ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ、Ｄｑは、インバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖ、ｄｑ軸モータ電流Ｉｄ、Ｉｑが反映されており、配線抵抗７０、トルク定数または逆起電力定数の変化が反映されている。
【００５２】
これにより、配線抵抗７０、トルク定数または逆起電力定数が変化した場合でも、配線抵抗７０、トルク定数または逆起電力定数が反映されるため、インバータ電流を安定して制限可能である。また、インバータ電流の制限を過剰にする必要がなく、モータ８０の出力が犠牲になることもない。したがって、モータ制御装置１は、モータ８０の出力を最適に制御可能である。
【００５３】
図６に、配線抵抗７０が変化したときにおけるモータ回転角速度ωに対するｑ軸モータ電流Ｉｑおよびインバータ電流Ｉ＿ｉｎｖの関係を示す。図６（ａ）は、配線抵抗７０が大きいときを示し、図６（ｂ）は、配線抵抗７０が小さいときを示す。
また、ｑ軸モータ電流Ｉｑおよびインバータ電流Ｉ＿ｉｎｖを実線で示し、ｑ軸モータ電流制限値Ｉｑ＿ｌｉｍおよびインバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍを一点鎖線で示す。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、モータ回転角速度ωがωａからωｂまでの範囲で、インバータ電流Ｉ＿ｉｎｖがインバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍで制限されている。
図６（ｂ）に示すように、モータ回転角速度ωがωｃからωｄまでの範囲で、インバータ電流Ｉ＿ｉｎｖがインバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍで制限されている。
このように、配線抵抗７０が変化しても、モータ回転角速度ωに依存せず、インバータ電流Ｉ＿ｉｎｖをインバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍ以下に安定して制御できる。
【００５５】
［２］周辺温度Ｘａが変化するとき、インバータ電流Ｉ＿ｉｎｖが許容される電流の最大値が変化する場合がある。
インバータ制限電流演算部６２が周辺温度Ｘａに基づき、インバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍを演算しているため、周辺温度Ｘａの変化が反映されやすくなる。このため、インバータ電流をより安定して制限可能である。
【００５６】
（第２実施形態）
第２実施形態では、複数のインバータ回路および電流検出部をモータ制御装置が備え、複数のモータ制限電流演算部、モータ電圧指令部、ＰＷＭ変換部、を制御部が有する点を除いて、第１実施形態と同様である。
また、第２実施形態の制御部６０２は、モータ制限電流加算部５５およびモータ電流加算部５６をさらに有する。
【００５７】
図７に示すように、第２実施形態のモータ制御装置２は、２つのインバータ回路２０１、２０２および２つの電流検出部３０１、３０２を備える。以下、実質的に同一の２つの構成部位またはパラメータに対して、区別するため、「第１」または「第２」と、適宜記載する。
【００５８】
図８に示すように、制御部６０２は、２つのモータ制限電流演算部６３１、６３２、２つのモータ電圧指令部６７１、６７２および２つのＰＷＭ変換部６９１、６９２を有する。
【００５９】
第１インバータ回路２０１は、第１電流検出部３０１および第１ＰＷＭ変換部６９１に対応している。
第２インバータ回路２０２は、第２電流検出部３０２および第２ＰＷＭ変換部６９２に対応している。
第１電流検出部３０１は、第１モータ電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を検出可能で、制御部６０２に出力する。
第２電流検出部３０２は、第２モータ電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を検出可能で、制御部６０２に出力する。
【００６０】
３相２相座標変換部６１は、第１実施形態と同様に、第１モータ電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１および第２モータ電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２をｄｑ変換する。
また、３相２相座標変換部６１は、ｄｑ変換された第１ｄｑ軸モータ電流Ｉｄ１、Ｉｑ１を第１モータ制限電流演算部６３１に出力し、ｄｑ変換された第２ｄｑ軸モータ電流Ｉｄ２、Ｉｑ２をモータ制限電流演算部６３２に出力する。
さらに、３相２相座標変換部６１は、ｄｑ軸モータ電流Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２をモータ電流加算部５６に出力する。
【００６１】
第１モータ制限電流演算部６３１は、第１モータ電圧指令部６７１および第１ＰＷＭ変換部６９１に対応している。
第２モータ制限電流演算部６３２は、第２モータ電圧指令部６７２および第２ＰＷＭ変換部６９２に対応している。
【００６２】
第１モータ制限電流演算部６３１は、第１ｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ１＿ｌｉｍ、Ｉｑ１＿ｌｉｍを、第１実施形態と同様に、演算する。
第２モータ制限電流演算部６３２は、第２ｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ２＿ｌｉｍ、Ｉｑ２＿ｌｉｍを、第１実施形態と同様に、演算する。
第２実施形態では、フィルタ５４は、モータ制限電流演算部６３１、６３２とモータ制限電流加算部５５との間に設けられる。
【００６３】
モータ制限電流加算部５５は、モータ制限電流演算部６３１、６３２とモータ電流指令補正部６５との間に設けられており、第１ｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ１＿ｌｉｍ、Ｉｑ１＿ｉｍおよび第２ｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ２＿ｌｉｍ、Ｉｑ２＿ｌｉｍを取得する。
モータ制限電流加算部５５は、第１ｄ軸モータ電流制限値Ｉｄ１＿ｌｉｍと第２ｄ軸モータ電流制限値Ｉｄ２＿ｌｉｍとを加算し、ｄ軸モータ制限電流加算値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｓｕｍを演算する。
また、モータ制限電流加算部５５は、第１ｑ軸モータ電流制限値Ｉｑ１＿ｌｉｍと第２ｑ軸モータ電流制限値Ｉｑ２＿ｌｉｍとを加算し、ｑ軸モータ制限電流加算値Ｉｑ＿ｌｉｍ＿ｓｕｍを演算する。
さらに、モータ制限電流加算部５５は、ｄｑ軸モータ制限電流加算値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｓｕｍ、Ｉｑ＿ｌｉｍ＿ｓｕｍをモータ電流指令補正部６５に出力する。
【００６４】
モータ電流指令補正部６５は、ｄｑ軸モータ制限電流加算値Ｉｄ＿ｌｉｍ＿ｓｕｍ、Ｉｑ＿ｌｉｍ＿ｓｕｍに基づいて、ｄｑ軸モータ電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*を補正し、ｄｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ**、Ｉｑ**を演算する。
【００６５】
モータ電流加算部５６は、第１ｄ軸モータ電流Ｉｄ１と第２ｄ軸モータ電流Ｉｄ２とを加算し、ｄ軸モータ電流加算値Ｉｄ_ｓｕｍを演算する。
また、モータ電流加算部５６は、第１ｑ軸モータ電流Ｉｑ１と第２ｑ軸モータ電流Ｉｑ２とを加算し、ｑ軸モータ電流加算値Ｉｑ_ｓｕｍを演算する。
さらに、モータ電流加算部５６は、ｄｑ軸モータ電流加算値Ｉｄ_ｓｕｍ、Ｉｑ_ｓｕｍをモータ電流偏差演算部６６に出力する。
【００６６】
モータ電流偏差演算部６６は、ｄｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ**、Ｉｑ**とｄｑ軸モータ電流加算値Ｉｄ_ｓｕｍ、Ｉｑ_ｓｕｍとから、ｄｑ軸モータ電流偏差ΔＩｄ、ΔＩｑを演算する。
また、モータ電流偏差演算部６６は、第１モータ電圧指令部６７１、第２モータ電圧指令部６７２に出力する。
【００６７】
第１モータ電圧指令部６７１は、フィードバック制御の指令値として、第１ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ１、Ｄｑ１を演算し、第１モータ制限電流演算部６３１および２相３相座標変換部６８に出力する。
第２モータ電圧指令部６７２は、フィードバック制御の指令値として、第２ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ２、Ｄｑ２を演算し、第２モータ制限電流演算部６３２および２相３相座標変換部６８に出力する。
【００６８】
２相３相座標変換部６８は、回転角θに基づき、第１ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ１、Ｄｑ１および第２ｄｑ軸モータ電圧デューティＤｄ２、Ｄｑ２を逆ｄｑ変換する。
３相のモータ電圧デューティＤｕ１、Ｄｖ１、Ｄｗ１が演算され、第１ＰＷＭ変換部６９１に出力される。
また、３相のモータ電圧デューティＤｕ２、Ｄｖ２、Ｄｗ２が演算され、第２ＰＷＭ変換部６９２に出力される。
【００６９】
第１ＰＷＭ変換部６９１は、３相のモータ電圧デューティＤｕ１、Ｄｖ１、Ｄｗ１に基づき、第１インバータ回路２０１に印加する電圧を演算して駆動信号を生成する。
第２ＰＷＭ変換部６９２は、３相のモータ電圧デューティＤｕ２、Ｄｖ２、Ｄｗ２に基づき、第２インバータ回路２０２に印加する電圧を演算して駆動信号を生成する。
駆動信号に基づき、インバータ回路２０１、２０２がオンオフ制御される。
このような構成においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００７０】
（第３実施形態）
第３実施形態では、モータ制限電流加算部およびモータ電流加算部を制御部が含まないで、複数のモータ電流指令部、モータ電流指令補正部およびモータ電流偏差演算部を有する点を除いて、第２実施形態と同様である。
【００７１】
図９に示すように、第３実施形態のモータ制御装置３の制御部６０３は、２つのモータ電流指令部６４１、６４２、２つのモータ電流指令補正部６５１、６５２および２つのモータ電流偏差演算部６６１、６６２を有する。
第１モータ電流指令部６４１は、操舵トルクＴｓ、操舵速度Ｖｓおよび車速Ｖｃに基づき、第１ｄｑ軸モータ電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*を演算する。
第２モータ電流指令部６４２は、第１モータ電流指令部６４１と同様に、第２ｄｑ軸モータ電流指令値Ｉｄ２*、Ｉｑ２*を演算する。
【００７２】
第１モータ電流指令補正部６５１は、第１モータ制限電流演算部６３１、第１モータ電流指令部６４１および第１モータ電流偏差演算部６６１に対応している。
第２モータ電流指令補正部６５２は、第２モータ制限電流演算部６３２、第２モータ電流指令部６４２および第２モータ電流偏差演算部６６２に対応している。
【００７３】
第１モータ電流指令補正部６５１は、第１ｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ１＿ｌｉｍ、Ｉｑ１＿ｌｉｍに基づき、第１ｄｑ軸モータ電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*を補正し、第１ｄｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ１**、Ｉｑ１**を演算する。
また、第１モータ電流指令補正部６５１は、第１ｄｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ１**、Ｉｑ１**を第１モータ電流偏差演算部６６１に出力する。
第２モータ電流指令補正部６５２は、第２ｄｑ軸モータ電流制限値Ｉｄ２＿ｌｉｍ、Ｉｑ２＿ｌｉｍに基づき、第２ｄｑ軸モータ電流指令値Ｉｄ２*、Ｉｑ２*を補正し、第２ｄｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ２**、Ｉｑ２**を演算する。
また、第２モータ電流指令補正部６５２は、第２ｄｑ軸モータ電流指令補正値Ｉｄ２**、Ｉｑ２**を第２モータ電流偏差演算部６６２に出力する。
【００７４】
第１モータ電流偏差演算部６６１は、第１ｄｑ軸モータ電流偏差ΔＩｄ１、ΔＩｑ１を演算し、第１モータ電圧指令部６７１に出力する。
第２モータ電流偏差演算部６６２は、第２ｄｑ軸モータ電流偏差ΔＩｄ２、ΔＩｑ２を演算し、第２モータ電圧指令部６７２に出力する。
【００７５】
モータ電圧指令部６７１、６７２、２相３相座標変換部６８およびＰＷＭ変換部６９１、６９２は、第２実施形態と同様に、処理を行い、インバータ回路２０１、２０２がオンオフ制御される。
このような構成においても、第２実施形態と同様の効果を奏する。
【００７６】
（その他の実施形態）
［ｉ］図１０に示すように、インバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖがインバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖ＿Ａ以下のとき、インバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖが大きくなるに伴い、インバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍが大きくなるように設定してもよい。また、インバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖがインバータ電圧Ｖ＿ｉｎｖ＿Ａを超えるとき、インバータ電流制限値Ｉ＿ｉｎｖ＿ｌｉｍが一定となるように設定してもよい。
【００７７】
［ｉｉ］本実施形態のモータ制御装置において、ｄｑ変換による座標変換を行ってから演算は行われているが、座標変換を行って演算が行われることに限定されない。座標変換なしに、検出された値が直接、演算に用いられてもよい。
［ｉｉｉ］第３実施形態の思想を共有する他の実施形態において、インバータ回路の数に応じて、３相２相座標変換部、インバータ制限電流演算部および２相３相座標変換部が複数設けられてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００７８】
２０  ・・・インバータ回路、
３０、３０１、３０２  ・・・モータ電流検出部、
６２  ・・・インバータ制限電流演算部、
６３、６３１、６３２  ・・・モータ制限電流演算部、
６４、６４１、６４２  ・・・モータ電流指令部、
６５、６５１、６５２  ・・・モータ電流指令補正部、
６７、６７１、６７２  ・・・モータ電圧指令部。
【図１】
2018057166.tif 000013
【図２】
2018057166.tif 000014
【図３】
2018057166.tif 000015
【図４】
2018057166.tif 000016
【図５】
2018057166.tif 000017
【図６】
2018057166.tif 000018
【図７】
2018057166.tif 000019
【図８】
2018057166.tif 000020
【図９】
2018057166.tif 000021
【図１０】
2018057166.tif 000022
【図１１】
2018057166.tif 000023