(57)【要約】【課題】ｄ軸実電流を流しても、ｑ軸実電流が低下することのないモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置４は、電源１０１の電力を変換してモータ４０に供給するインバータ３４と、ｄ軸電流指令値演算部２２と、ｑ軸実電流予測値演算部４４と、を備える。ｄ軸電流指令値Ｉｄ*の値をｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempとし、ｄ軸電流指令仮定値に対応して、ｑ軸に流れると予測される電流値を、ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preとする。ｑ軸実電流予測値演算部は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*、ｄ軸電流指令値からΔＩｄ増加した値、または、ｄ軸電流指令値からΔＩｄ減少した値、から構成されるｄ軸電流指令仮定値を複数作成し、対応した複数のｑ軸実電流予測値を算出する。ｄ軸電流指令値演算部はｑ軸実電流予測値を比較し、絶対値が最大のｑ軸実電流予測値に対応したｄ軸電流指令仮定値を、ｄ軸電流指令値として選択する。【選択図】図１
2018078741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベクトル制御を利用したモータ制御装置において、
電源（１０１）の電力を変換してモータ（４０）に供給するインバータ（３４）と、
ｄ軸電流指令値（Ｉｄ*）を生成するｄ軸電流指令値演算部（２２）と、
前記ｄ軸電流指令値の値をｄ軸電流指令仮定値（Ｉｄ*_temp）とし、前記ｄ軸電流指令仮定値に対応して、ｑ軸に流れると予測される電流値を、ｑ軸実電流予測値（Ｉｑ_pre）としたとき、前記ｄ軸電流指令値、前記ｄ軸電流指令値からΔＩｄを増加させた値、または、前記ｄ軸電流指令値からΔＩｄを減少させた値、から構成される複数の前記ｄ軸電流指令仮定値を生成し、複数の前記ｄ軸電流指令仮定値に対応した、複数の前記ｑ軸実電流予測値を算出するｑ軸実電流予測値演算部（４４）と、
を備え、
前記ｄ軸電流指令値演算部は、
複数の前記ｑ軸実電流予測値を比較し、絶対値が最大の前記ｑ軸実電流予測値に対応した前記ｄ軸電流指令仮定値を新たな前記ｄ軸電流指令値として選択する、モータ制御装置（４）。
【請求項２】
前記ｄ軸電流指令値をｄ軸電流指令前回値（Ｉｄ*_prev）として保存し、前記ｑ軸実電流予測値演算部にフィードバックする前回値記憶部（４２）を備える、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
ｄ軸電圧指令値（Ｖｄ*）を生成するｄ軸電圧指令値演算部（２６）をさらに備え、
前記ｑ軸実電流予測値演算部は、
複数の前記ｄ軸電流指令仮定値に対応した複数のｄ軸電圧指令値を、ｄ軸電圧指令仮定値（Ｖｄ*_temp）としたとき、
複数の前記ｄ軸電流指令仮定値に対応した複数の前記ｑ軸実電流予測値を、複数の前記ｄ軸電圧指令仮定値を元に算出する、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記ｑ軸実電流予測値演算部は、
前記ｑ軸実電流予測値と相関のある値をｑ軸実電流相関値（ｆ）としたとき、複数の前記ｄ軸電流指令仮定値に対応した複数の前記ｑ軸実電流相関値を算出し、
前記ｄ軸電流指令値演算部は、
複数の前記ｑ軸実電流相関値の値を比較し、最大の前記ｑ軸実電流相関値に対応する前記ｄ軸電流指令仮定値を、新たな前記ｄ軸電流指令値として選択する、請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記ｑ軸実電流相関値を求める計算式は少なくとも、
モータのｄ軸インダクタンスＬｄと、
モータの抵抗Ｒと、
モータの角速度ωと、
前記ｄ軸電流指令仮定値が選択されたときに、実際にｑ軸にかかると予測されるｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_preと、
ｄ軸にかかると予測されるｄ軸実電圧予測値Ｖｄ_preと、
を含む請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
モータのｄ軸インダクタンスをＬｄとし、モータの抵抗をＲとし、モータの角速度をωとし、前記ｄ軸電流指令仮定値が選択されたときに、実際にｑ軸にかかると予測される前記ｑ軸実電圧予測値をＶｑ_preとし、ｄ軸にかかると予測される前記ｄ軸実電圧予測値をＶｄ_preとしたとき、
前記ｑ軸実電流相関値ｆは、下式
【数１】
2018078741.tif 000030
で表される、請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
ベクトル制御を利用したモータ制御装置において、
電源（１０１）の電力を変換してモータ（４０）に供給するインバータ（３４）と、
ｄ軸電流指令値（Ｉｄ*）を生成するｄ軸電流指令値演算部（５０）と、
ｄ軸電圧指令値（Ｖｄ*）を生成するｄ軸電圧指令値演算部（２６）と、
ある前記ｄ軸電流指令値に対応してｑ軸に流れると予測される電流値を、ｑ軸実電流予測値（Ｉｑ_pre）としたとき、前記ｑ軸実電流予測値を最大とするｄ軸電圧指令制限値（Ｖｄ*_lim）を算出するｄ軸電圧指令制限値演算部（５２）と、
前記ｄ軸電圧指令値の絶対値が、前記ｄ軸電圧指令制限値の絶対値以下になるように制限するｄ軸電圧指令制限部（５４）と、
を備える、モータ制御装置（５）。
【請求項８】
前記ｑ軸実電流予測値を最大とする前記ｄ軸電圧指令制限値を、
モータのｄ軸インダクタンス（Ｌｄ）、モータの抵抗（Ｒ）、モータの角速度（ω）、インバータの最大電圧（Ｖｍａｘ）を用いて算出する、請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
ベクトル制御を利用したモータ制御装置において、
電源（１０１）の電力を変換してモータ（４０）に供給するインバータ（３４）と、
ｄ軸電流指令値（Ｉｄ*）を生成するｄ軸電流指令値演算部（５０）と、
ｄ軸電圧指令値（Ｖｄ*）を生成するｄ軸電圧指令値演算部（２６）と、
前記ｄ軸電流指令値に対応して、ｑ軸に流れると予測される電流値を、ｑ軸実電流予測値（Ｉｑ_pre）としたとき、前記ｑ軸実電流予測値を最大とするｄ軸電圧指令制限値（Ｖｄ*_lim）を算出するｄ軸電圧指令制限値演算部（５２）と、
前記ｄ軸電圧指令制限値、モータのｄ軸インダクタンスＬｄ、モータの抵抗Ｒ、モータの角速度ω、インバータにかかる電圧Ｖｉｎｖ、インバータの基準電圧定数Ｖｒｅｆ及びｑ軸実電流Ｉｑを用いて、以下の式
【数２】
2018078741.tif 000031
により、ｄ軸電流指令制限値（Ｉｄ*_lim）を算出するｄ軸電流指令制限値演算部（５６）と、
前記ｄ軸電流指令値の絶対値を前記ｄ軸電流指令制限値の絶対値以下に制限するｄ軸電流指令値制限部（５８）と、
を備える、モータ制御装置（６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、その回転速度に応じて誘起電圧が増加し、電源に対して電圧指令値が飽和すると、トルクが発生できず、回転速度が上がらなくなる。モータに対して負のｄ軸電流を流すことで、誘起電圧を弱め、トルクをあげる弱め界磁制御技術が知られている。
【０００３】
ここで、一般的な弱め界磁制御の原理について説明する。モータの電圧電流方程式とトルクは特許文献１に記載されている。
電気角速度ωが上昇すると、誘起電圧Ｋωが高くなるため、モータのｑ軸実電圧Ｖｑも高くなる。ｑ軸実電圧Ｖｑは上限があるため、あまりにも誘起電圧Ｋωが大きくなると、ｑ軸実電圧Ｖｑが飽和してしまい、ｑ軸実電流Ｉｑを増やすことができなくなる。しかし、負のｄ軸実電流Ｉｄを流すことで、負の値であるω×Ｌｄ×Ｉｄが誘起電圧Ｋωを抑える方向に働き、ｑ軸実電流Ｉｑを増加させることができる。
【０００４】
ｄ軸電流指令値を算出する方法について様々な手法が知られているが、たとえば、特許文献１では下式（１）のように、インバータにかかる電圧最大値Ｖｍａｘの二乗からｄ軸電圧指令値Ｖｄ*の二乗を引いた値の平方根とｑ軸電圧指令値Ｖｑ*の差を計算し、その差分によりｄ軸電流指令値を制御する手法が開示されている。
【数１】
2018078741.tif 000003
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６―２５４５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された技術では、弱め界磁制御のためにｄ軸電流を流すことで電源電圧の低下が発生し、ｑ軸電流を低下させてしまい、必要なトルクが得られない場合があるという課題があった。
【０００７】
また、式（１）が負にならないようにｑ軸実電圧Ｖｑを制限する構成において、負のｄ軸実電流Ｉｄを増加させるためにｄ軸実電圧Ｖｄが大きくなり過ぎると、ｑ軸実電圧Ｖｑが制限されてしまう。そのため、ｑ軸実電流Ｉｑを逆に減らしてしまい、必要なトルクが得られない場合があるという課題もあった。
【０００８】
本発明は弱め界磁制御のためにｄ軸実電流を流すと、逆にｑ軸実電流が低下してしまうという課題を鑑みて創作されたものであり、ｄ軸実電流を流しても、ｑ軸実電流が低下することのないモータ制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ベクトル制御を利用したモータ駆動制御を行うモータ制御装置に係る発明である。
本発明の第一の態様のモータ制御装置（４）は、電源（１０１）の電力を変換してモータ（４０）に供給するインバータ（３４）と、ｄ軸電流指令値演算部（２２）と、ｑ軸実電流予測値演算部（４４）と、を備える。
ｄ軸電流指令値Ｉｄ*の値をｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempとし、ｄ軸電流指令仮定値に対応して、ｑ軸に流れると予測される電流値を、ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preとする。ｑ軸実電流予測値演算部は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*、ｄ軸電流指令値からΔＩｄを増加させた値、または、ｄ軸電流指令値からΔＩｄを減少させた値、から構成されるｄ軸電流指令仮定値を複数生成する。ｑ軸実電流予測値演算部は、複数のｄ軸電流指令仮定値に対応した、複数のｑ軸実電流予測値を算出する。
ｄ軸電流指令値演算部は、複数のｑ軸実電流予測値を比較し、絶対値が最大のｑ軸実電流予測値に対応したｄ軸電流指令仮定値を、ｄ軸電流指令値として選択する。
これにより、ｑ軸実電流Ｉｑが増えるように、ｄ軸実電流Ｉｄを流すことができるので、必要なトルクを得ることができる。
【００１０】
本発明の第二の態様のモータ制御装置（５）は、電源（１０１）の電力を変換してモータ（４０）に供給するインバータ（３４）と、ｄ軸電流指令値演算部（５０）と、ｄ軸電圧指令値演算部（２６）と、ｄ軸電圧指令制限値演算部（５２）と、ｄ軸電圧指令制限部（５４）と、を備える。
ｄ軸電流指令値に対応して、ｑ軸に流れると予測される電流値を、ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preとする。
ｄ軸電圧指令制限値演算部は、ｑ軸実電流予測値を最大とするｄ軸電圧指令制限値Ｖｄ*_limを算出する。
ｄ軸電圧指令制限部は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*の絶対値が、ｄ軸電圧指令制限値の絶対値以下になるように制限する。
これにより、必要以上にｄ軸実電流Ｉｄを流して、ｑ軸実電流Ｉｑが減少することを防げる。
【００１１】
本発明の第三の態様のモータ制御装置（６）は、電源（１０１）の電力を変換してモータ（４０）に供給するインバータ（３４）と、ｄ軸電流指令値演算部（５０）と、ｄ軸電圧指令値演算部（２６）と、ｄ軸電圧指令制限値演算部（５２）と、ｄ軸電流指令制限値演算部（５６）と、ｄ軸電流指令値制限部（５８）と、を備える。
ｄ軸電流指令値に対応して、ｑ軸に流れると予測される電流値を、ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preとする。
ｄ軸電圧指令制限値演算部は、ｑ軸実電流予測値を最大とするｄ軸電圧指令制限値Ｖｄ*_limを算出する。
ｄ軸電流指令制限値演算部は、ｄ軸電圧指令制限値、モータのｄ軸インダクタンスＬｄ、モータの抵抗Ｒ、モータの角速度ω、インバータにかかる電圧Ｖｉｎｖ、インバータの基準電圧定数Ｖｒｅｆ及びｑ軸実電流Ｉｑを用いて、ｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limを以下の式（２）により算出する。
【数２】
2018078741.tif 000004
ｄ軸電流指令値制限部はｄ軸電流指令値の絶対値をｄ軸電流指令制限値の絶対値以下に制限する。
これにより、最大トルクを得ることができる。また、必要以上にｄ軸実電流Ｉｄを流して、ｑ軸実電流Ｉｑが減少することを防げる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一、第二、第三実施形態に係る制御ブロック図である。
【図２】本発明の第一、第二、第三実施形態に係るｄ軸実電圧Ｖｄとｑ軸実電圧Ｖｑとの特性図である。
【図３】本発明の第一、第二、第三実施形態に係るｄ軸電流指令値Ｉｄ*を算出するフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの処理を説明する図である。
【図５】本発明の第一、第二、第三実施形態に係るｄ軸実電流Ｉｄの変化とｑ軸実電流Ｉｑのシミュレーション結果による特性図である。
【図６】電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第四実施形態に係る制御ブロック図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係るｄ軸電圧指令値を制限するフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートの処理を説明する図である。
【図１０】本発明の第四実施形態に係るｑ軸実電流相関値ｆとｄ軸電圧指令値Ｖｄ*との特性図である。
【図１１】本発明の第五実施形態に係る制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のモータ制御装置を図面に基づいて説明する。なお以下の複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第一実施形態）
図１に本発明のモータ制御装置４のブロック図を示す。
電動モータシステム１はモータ制御装置４とモータ４０と電源１００とからなる。モータ４０はたとえば、永久磁石式の交流電動機である。電源１００はたとえば車載用バッテリ１０１とオルタネータ１０２とから構成される。
ｑ軸電流制御演算部２０は操舵トルクに基づいて演算されたアシストトルク指令値Ｔｒｑ*を元に、トルク−電流指令の計算式やトルクマップを参照する等の方法で、ｑ軸電流指令値Ｉｑ*を算出する。
【００１４】
減算部４６はｑ軸電流指令値Ｉｑ*とｑ軸実電流Ｉｑとの偏差を求める。求めた偏差を元に、ｑ軸電圧指令値演算部２４はＰＩ制御等の手段により、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を算出する。
ｑ軸制限電圧値Ｖｑ*_limを式（３）で表す。ｑ軸電圧指令制限部２８は、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*が、ｑ軸制限電圧値Ｖｑ*_lim以下になるように、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*の上限を制限する。制限後のｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を制限後ｑ軸電圧指令値Ｖｑ**とする。
【数３】
2018078741.tif 000005
【００１５】
減算部４８はｄ軸電流指令値Ｉｄ*とｄ軸実電流Ｉｄとの偏差を求める。求めた偏差を元に、ｄ軸電圧指令値演算部２６はＰＩ制御等の手段により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*を算出する。
ｄ軸電圧指令制限部３０は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ*の上限を制限する。制限後のｄ軸電圧指令値Ｖｄ*を制限後ｄ軸電圧指令値Ｖｄ**とする。
【００１６】
３相２相変換部３２は制限後ｄ軸電圧指令値Ｖｄ**と、制限後ｑ軸電圧指令値Ｖｑ**とを、３相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*に変換する。３相出力電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*に基づくインバータ３４のスイッチング状態の操作については、例えば周知のＰＷＭ制御による。
【００１７】
インバータ３４は、電源１００から電源が供給される。インバータ３４はＰＷＭ制御により所望の三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ、Ｖｗをモータに印加し、アシストトルク指令値Ｔｒｑ*に応じた出力がされるように、モータの駆動を制御される。
【００１８】
モータ４０からたとえば、レゾルバやホール素子等の回転角センサ６４によりモータの電気角速度ωが検出される。
３相２相変換部３６には、インバータ３４からモータ４０へ接続される電力線に設けられた電流センサ３８から電流検出値が入力される。本実施形態ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相に設けられた電流センサからＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの検出値が入力される。
【００１９】
３相２相変換部３６は、得られた三相電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ軸実電流検出値Ｉｄ、ｑ軸電流検出値Ｉｑにｄｑ変換する。ｄ軸実電流検出値Ｉｄは、減算部４８に、ｑ軸電流検出値Ｉｑは減算部４６にそれぞれフィードバックされる。
【００２０】
前回値記憶部４２はｄ軸電流指令値演算部２２が算出したｄ軸電流指令値Ｉｄ*を記憶し、後述するｑ軸実電流予測値演算部４４がｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preを算出する際、ｄ軸電圧指令過去値Ｖｄ*_prevを算出できるようにフィードバックする。
【００２１】
ｄ軸電流指令値Ｉｄ*と、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*とから微小電流ΔＩｄだけ増減させた値とを、仮のｄ軸電流指令値とする。これら仮の指令値をｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempとする。このとき、ｑ軸実電流予測値演算部４４はｑ軸に流れると予測されるｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preを求める。
ｄ軸電流指令値演算部２２はもっともｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preが大きい時のｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempをｄ軸電流指令値Ｉｄ*とする。
【００２２】
図２に本実施形態における、ｄ軸とｑ軸実電圧との相関図を示す。
図２（ａ）に示すように、ｑ軸実電圧Ｖｑとｄ軸実電圧Ｖｄとインバータにかかる最大電圧Ｖｍａｘとは下式（４）のような関係にある。
【数４】
2018078741.tif 000006
ｑ軸実電圧Ｖｑとｄ軸実電圧Ｖｄの関係はインバータにかかる最大電圧Ｖｍａｘを半径とした円上にあり、ｑ軸実電圧Ｖｑが円上のどの位置に来るかは条件次第で変わる。たとえば、ω＝０のときは、Ｖｑ＝Ｖｍａｘとするのがｑ軸実電流Ｉｑを最大にできる。しかし、これはＶｑ＝０、Ｖｄ＝Ｖｍａｘでも成立してしまうため、ｑ軸実電流Ｉｑを最大にできるとは限らない。
たとえば、特許文献１の従来技術においては、式（４）を満たすｑ軸実電圧ＶｑはＡ点とＢ点とのどちらでもよい。Ａ点を取るならば、ｑ軸実電流Ｉｑは大きくなるが、Ｂ点ならばｑ軸実電流Ｉｑは小さくなってしまう。
【００２３】
一方、本実施形態においては、図２（ｂ）で示すように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*を微小電流ΔＩｄ増加と減少させたときとのｑ軸実電流Ｉｑの値を予測する。たとえば、ω＝０のときに、ｑ軸実電圧Ｖｑとして、Ｃ、Ｄ、Ｅの３つの値が予測されたときには、もっともｑ軸実電流Ｉｑが大きくなると予測されるＣに相当するときの、ｄ軸電流指令値である、Ｉｄ*＋ΔＩｄをｄ軸電流指令値として採用する。
【００２４】
次に、具体的なｄ軸電流指令値Ｉｄ*の算出方法として、ｑ軸実電流予測値演算部４４とｄ軸電流指令値２２の動作を図１と図３を参照しつつ、詳述する。まず、ｑ軸電流予測演算部４４の動作から説明する。
ステップＳ１において、ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempがｄ軸電流指令前回値Ｉｄ*_prevそのままであるときのｄ軸電流指令仮定値を第一ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_1とする。また、ｄ軸電流指令前回値Ｉｄ*_prevから微小電流ΔＩｄを増加させた値を第二ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_2、ｄ軸電流指令前回値Ｉｄ*_prevから微小電流ΔＩｄを減少させた値を第三ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_3とする。３種類のｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempは以下の式（５．１）から（５．３）で与えられる。
【数５】
2018078741.tif 000007
【００２５】
第一ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_1の値が選択されたときに、ｑ軸に流れると予測される第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1とする。第二ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_2の値が選択されたときに、ｑ軸に流れると予測される第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2とする。第三ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_3の値が選択されたときに、ｑ軸に流れると予測される第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_3とする。
第一から第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_n（ｎ＝１から３）は以下の式（６）〜（１１）から求められる。
【００２６】
【数６】
2018078741.tif 000008
Ｖｄ*_prev：ｄ軸電圧指令値前回値、Ｖｄ*_pre_n：ｄ軸電圧指令予測値、
Ｒ：モータ抵抗、Ｖｑ*_pre_n：ｑ軸電圧指令予測値、
Ｖｍａｘ：インバータ電圧最大値、Ｉｂａｔｔ_pre_n：電源電流予測値、
Ｖｒｅｆ：インバータ電圧の基準電圧定数、Ｖｉｎｖ_pre_n：インバータ電圧予測値、Ｖｂａｔｔ：電源電圧、Ｒｂａｔｔ：内部抵抗及び配線抵抗、
Ｖｑ_pre_n：ｑ軸実電圧予測値、Ｉｑ_pre_n：ｑ軸実電流予測値、
ｎ＝１、２、３
Ｖｒｅｆはインバータにかかる電圧の基準として、任意に決められる電圧定数である。本実施形態ではたとえば１２Ｖを設定している。
【００２７】
まず、第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1を算出する場合を例にして、それぞれの式を順に説明する。
式（６）は第一ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_1を流す時に予測される、ｄ軸電圧指令値を求めるものである。この予測値を第一ｄ軸電圧指令予測値Ｖｄ*_pre_1とする。ｄ軸電圧指令値前回値Ｖｄ*_prevは前回値記憶部４２に記憶された前回のｄ軸電流指令値Ｉｄ*_prevにモータ抵抗Ｒを乗じた値を使用する。ここで前回値記憶部４２は毎周期に、前回のｄ軸電流指令値Ｉｄ*_prevをｑ軸実電流値予測部４４にフィードバックするものとする。
式（７）はｄ軸電圧指令値が第一ｄ軸電圧指令予測値Ｖｄ*_pre_1の時に予測される、ｑ軸電圧指令値を求めるものである。このｑ軸電圧指令値を第一ｑ軸電圧指令予測値Ｖｑ*_pre_1とする。
【００２８】
式（８）は電源に流れる電流の予測値である。導出過程を説明する。
一般的にモータの消費電力Ｐｍと電源供給電力Ｐｂａｔｔは以下の式（１２）と式（１３）で表される。
【数７】
2018078741.tif 000009
モータの消費電力Ｐｍと電源供給電力Ｐｂａｔｔは等しいと仮定すると、電源電流は以下の式（１４）で表される。
【数８】
2018078741.tif 000010
ｑ軸実電圧Ｖｑとｑ軸電圧指令値Ｖｑ*と、ｄ軸実電圧Ｖｄとｄ軸電圧指令値Ｖｄ*は
以下の式（１５）と式（１６）の関係にある。
【数９】
2018078741.tif 000011
これより電源電流Ｉｂａｔｔは以下の式（１７）であらわされる。
【数１０】
2018078741.tif 000012
上記式（１７）における、ｄ軸指令電圧Ｖｄ*とｑ軸指令電圧Ｖｑ*とｄ軸実電流Ｉｄとをそれぞれ、ｄ軸電圧指令予測値Ｖｄ*_preとｑ軸電圧指令予測値Ｖｑ*_preとｄ軸電流指令値仮定値Ｉｄ*_tempに置き換えると式（８）が得られる。式（８）のｎ＝１の時、第一電源電流予測値Ｉｂａｔｔ_pre_1が得られる。
【００２９】
式（９）は電源電圧Ｖbattから、第一電源電流予測値Ｉｂａｔｔ_pre_1と電源の内部抵抗及び配線抵抗Ｒｂａｔｔとを乗じた電圧降下分を引いたものが、第一インバータ電圧予測値Ｖｉｎｖ_pre_1であることを示している。
式（１５）における、ｑ軸実電圧Ｖｑとｑ軸電圧指令値Ｖｑ*とインバータにかかる電圧Ｖｉｎｖとを、それぞれｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_preとｑ軸電圧指令予測値Ｖｑ*_preとインバータにかかる予測電圧Ｖｉｎｖ_preとに置き換えると式（１０）が得られ、ｑ軸に実際にかかる電圧の予測値を算出できる。式（１０）のｎ＝１の時が、第一ｑ軸電圧予測値Ｖｑ_pre_1とする。
【００３０】
ここで、一般にｑ軸についてのモータの電圧電流方程式は、微分項を無視したとき、式（１８）で表される。
【数１１】
2018078741.tif 000013
ω：電気角速度、Ｌｄ：ｄ軸のインダクタンス、Ｋ：逆起電圧定数、
式（１８）をｑ軸実電流Ｉｑについて変形して以下の式（１９）を得る。その式（１９）に対して、ｑ軸実電流Ｉｑをｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preに、ｑ軸実電圧Ｖｑをｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_preに、ｄ軸実電流Ｉｄをｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempにそれぞれ置き換えると、式（１１）が得られる。
【数１２】
2018078741.tif 000014
【００３１】
式（１１）に式（１０）で得られた第一ｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_pre_1と、第一ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_1とを代入して計算すると、第一ｑ軸電流予測値Ｉｑ_pre_1を得る。
第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1を得るのと同様の計算過程を経て、第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_3を得る。以上、ｑ軸実電流予測値演算部４４の動作について説明した。
【００３２】
次にｄ軸電流指令値演算部２２の動作について説明する。
図３より、ステップＳ２において、第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2が第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1以上ならばステップＳ３に進み、小さければステップＳ４に進む。
ステップＳ３において、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_3が第二ｑ軸実電流予測値Ｉq_pre_2以上ならば、ステップＳ５においてｄ軸電流指令値演算部２２はｄ軸電流指令値Ｉd*を第三ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_3とする。小さければ、ステップＳ６においてｄ軸電流指令値演算部２２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*を第二ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_2とする。
【００３３】
ステップＳ４において、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_3が、第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1以上ならばステップＳ７において、ｄ軸電流指令値演算部２２はｄ軸電流指令値Ｉd*を第三ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_3とする。小さければ、ステップＳ８において、ｄ軸電流指令値演算部２２はｄ軸電流指令値Ｉｄ*を第一ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_1とする。
【００３４】
以上の各動作を、具体的に図４を参照しつつ説明する。
図４（ａ）において、第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1が値Ｄ、第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2が値Ｂ、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1が値Ａの時は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*には第二ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_2が選択される。  
図４（ａ）において、第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1が値Ｄ、第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2が値Ｂ、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1が値Ｃの時は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*には第三ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_3が選択される。  
【００３５】
図４（ｂ）において、第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1が値Ｈ、第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2が値Ｆ、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1が値Ｅの時は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*には第一ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_1が選択される。
図４（ｂ）において、第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1が値Ｈ、第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2が値Ｆ、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1が値Ｇの時は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*には第三ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_3が選択される。  
【００３６】
このように、ｄ軸電流指令値演算部２２はｑ軸電流予測値Ｉｑ_preが最大となるｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempをｄ軸電流指令値Ｉｄ*として選択する。ｑ軸実電流Ｉｑが増える方向に、ｄ軸実電流Ｉｄを流すことができるので、必要なトルクを得ることができる。また、ｄ軸実電流Ｉｄを流す必要もないため、電力を無駄にすることがない。
【００３７】
図５に、本実施形態を適用した場合と、従来の方法によるｄ軸実電流Ｉｄの変化とｑ軸実電流Ｉｑのシミュレーション結果による特性図を示した。
図５（ａ）より、ｄ軸実電流は弱め界磁制御を行わず常に０Ａの時と、従来の方法でｄ軸実電流を流すときと、本実施形態の手法でｄ軸実電流を流すときの３つの方法を比較した。
図５（ｂ）より、モータ回転数ω０からω１に当たる低回転領域では、従来の手法でｄ軸実電流Ｉｄを流した方が、ｄ軸実電流を０Ａで維持したときよりも、ｑ軸実電流Ｉｑが減少している。このとき不要なｄ軸実電流Ｉｄが流れていることで、電力を無駄に消費している。
【００３８】
図５（ｂ）より本実施形態の制御方法を利用した場合は、全ての回転数領域において従来の方法でｄ軸実電流Ｉｄを流したときよりも、ｑ軸実電流Ｉｑが同じか、または、それ以上である。また、ｑ軸実電流Ｉｑが増加する場合のみｄ軸実電流Ｉｄを流すので、電力を無駄に消費することがない。
【００３９】
ここで、ｄ軸実電流Ｉｄを流すことで、逆にｑ軸実電流Ｉｑが減少してしまう状況の一つである電動パワーステアリング装置における、アイドリングストップ時の問題について図６を参照しつつ説明する。図６は電動パワーステアリング装置の概略構成図である。電動パワーステアリング装置１１０は、操舵ハンドル１１１の操舵操作により転舵輪を転舵するステアリング機構１１２と、ステアリング機構１１２に組み付けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ１１３と、電動モータ１１３を制御する電動パワーステアリング制御部（以下、ＥＰＳ−ＥＣＵとする）１２０から構成される。ＥＰＳ―ＥＣＵ１２０はインバータ１０６と制御部１０７とを含む。
【００４０】
インバータ１０６には車載用バッテリ１０１とオルタネータ１０２から構成される主電源１００から駆動電源系を通して電源が供給される。
アイドリングストップ中はエンジンが回転停止し、オルタネータ１０２が発電していないため、主電源１００の電圧が低下している。特にこのとき、エンジンを再始動しスタータ１０５を駆動させると大電流が引き込まれ、電源電圧はさらに低下してしまう。
【００４１】
簡単のため、モータの電気角速度ωは０であるとする。駆動系電源供給ラインからインバータ１０６へ供給されるインバータ電圧をＶｉｎｖとすると、モータの電圧電流方程式より、ω＝０のときのｑ軸電圧指令値Ｖｑ*は以下の式（２０）で得られる。
【数１３】
2018078741.tif 000015
【００４２】
式（２０）より、インバータ電圧Ｖｉｎｖが低いと、ｑ軸実電流Ｉｑを流すためにｑ軸電圧指令値Ｖｑ*をより大きくする必要があることがわかる。
ここで、特許文献１に開示された技術では、下式（２１）の値が負の時にｄ軸電流を負側に流そうとする。
【数１４】
2018078741.tif 000016
【００４３】
ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*が大きくなり弱め界磁制御を実行しようとすると、式（２１）の値は負になり、ｄ軸実電流Ｉｄを負側に流そうとする。したがって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*は負側に増える。
電源電流Ｉｂａｔｔの式（１７）より、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*とｄ軸実電流Ｉｄが負側に増えると、電源電流Ｉｂａｔｔが増える。インバータ１０６は電圧源からすると、負性抵抗であるため、電源電流Ｉｂａｔｔが増えると、インバータ電圧Ｖｉｎｖが更に下がる。
【００４４】
このとき、インバータ電圧Ｖｉｎｖが下がったにも関わらず、フィードバック制御によりｑ軸実電圧Ｖｑを維持しようとするため、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*はさらに増加する。ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*には通常上限があり、制限がかかるため、あるところでｑ軸実電圧Ｖｑが維持できなくなり、ｑ軸実電流Ｉｑが低下する。このように状況によっては弱め界磁制御によりｄ軸実電流Ｉｄを増やすと、逆にｑ軸実流Ｉｑを低下させてしまうため、必要なトルクが得られない。
【００４５】
上記説明したように、アイドリングストップ時など、電源電圧が低下している時などには、ｑ軸実電流がｄ軸実電流を流すことで低下してしまうことがある。本実施形態は、電源電圧が低い場合に、より効果的であり、電動パワーステアリング装置などに用いると、特に効果的である。
【００４６】
また、ステップＳ２とＳ４を以下のように変更することもできる、
ステップＳ２において第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2が第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1＋α以上の場合にはステップＳ３に移り、小さい場合はステップＳ４に移る。
ステップＳ３において、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_3が第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2＋α以上の場合にはステップＳ５に移り、小さい場合はステップＳ６に移る。
ステップＳ４において、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_3が第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1＋αより大きい場合にはステップＳ７に移り、小さい場合はステップＳ８に移る。
【００４７】
ここでαは不感帯であり、小刻みにｄ軸電流指令値Ｉｄ*が変化しないようにする。不感帯を有することで、ｑ軸実電流Ｉｑの変化が滑らかになり、トルク変動も少なくなるので、運転者はスムーズな操作感覚を得られる。
【００４８】
本実施形態では、ｄ軸電流指令値前回値Ｉｄ*_prevと、ｄ軸電流指令値前回値Ｉｄ*_prevからΔＩｄだけ増減したときのｑ軸実電流予測値を３水準算出し、その中からｑ軸実電流の予測値が最大となるものを選択した。しかし、ΔＩｄ1、ΔＩｄ2、ΔＩｄ3と複数の増減幅を持ち、４つ以上の予測値から予測値最大となるものを選択してｄ軸電流指令値Ｉｄ*を決定しても良い。この場合、３つの中から選択した時に比べて、最適なｄ軸電流指令値Ｉｄ*へより早く収束することができる。あるいは、２つの予測値から予測値最大となるものを選択して、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*を決定しても良い。この場合、演算負荷を低減できる。
【００４９】
また、式（６）における、ｄ軸電圧指令予測値Ｖｄ*_pre_nを、ｄ軸実電流Ｉｄとｄ軸電流指令値Ｉｄ*との差に基づき、ｑ軸電圧指令値演算部２４と、ｄ軸電圧指令値演算部２６とを構成するＰＩ制御器の特性から得た値を使用しても良い。
【００５０】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態について説明する。
第一実施形態との差異はｑ軸実電流予測値演算部４４の動作のみである。
ｑ軸実電流予測値演算部４４の動作を図１と図３を参照しつつ説明する。
ステップＳ１からＳ３において、ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempがｄ軸電流指令値Ｉｄ*そのままであるときのｄ軸電流指令仮定値を第一ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_1とする。また、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*から微小電流ΔＩｄを増加させた値を第二ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_2、減少させた値を第三ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_temp_3とする。３種類のｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempは式（５．１）から（５．３）で与えられる。
【００５１】
３種類のｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempに対応した、３種類のｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_tempを求める。そのｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_tempを元にｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preを算出する。
【００５２】
ｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempと、ｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_tempは以下の式（２２．１）から（２２．３）の関係にある。
【数１５】
2018078741.tif 000017
【００５３】
ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_nは以下の式（２３）〜（２８）に順々に数値を代入していくことで導出される。
【数１６】
2018078741.tif 000018
Ｖｄ_pre_n：ｄ軸実電圧予測値
ｎ＝１、２、３
【００５４】
まず、第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1を算出する場合を例にして、それぞれの式を順に説明する。
式（２３）は、ｄ軸電圧が、第一ｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_temp_1の時の第一ｑ軸電圧指令値予測値Ｖｑ*_pre_1を求める式である。
式（２４）は、第一電源電流予測値Ｉｂａｔｔ_pre_1を求めるものである。式（２３）で求めた第一ｑ軸電圧指令予測値Ｖｑ*_pre_1と、ｄ軸実電流Ｉｄとｄ軸実電流Ｉｑと第一ｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_temp_1とから求められる。
式（２５）は、第一インバータ電圧予測値Ｖｉｎｖ_pre_1を求めるものである。式（２４）で求めた第一電源電流予測値Ｉｂａｔｔ_pre_1を代入して求められる。
式（２６）は実際にｄ軸にかかると予測される、第一ｄ軸実電圧予測値Ｖｄ_pre_1を求めるものである。第一ｄ軸電圧仮定値Ｖｄ*_temp_1と第一インバータ電圧予測値Ｖｉｎｖ_pre_1を代入して求められる。
式（２７）は第一ｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_pre_1を求めるものである。式（２３）で求めた第一ｑ軸電圧指令予測値Ｖｑ*_pre_1と式（２５）で求めた第一インバータ電圧予測値Ｖｉｎｖ_pre_1を代入して求められる。
【００５５】
ここで、一般にｄ軸についてのモータの電流電圧方程式は微分項を無視したとき下式（２９）により表される。
【数１７】
2018078741.tif 000019
ｑ軸についてのモータの電圧電流方程式（１８）と式（２９）からｑ軸実電流Ｉｑについて求めると、式（３０）が得られる。
【数１８】
2018078741.tif 000020
Ｌｑ：ｑ軸のインダクタンス
式（３０）において、ｑ軸実電流Ｉｑをｑ軸電流予測値Ｉｑ_preと、ｑ軸実電圧Ｖqをｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_preと、ｄ軸実電圧Ｖｄをｄ軸実電圧予測値Ｖｄ_preとにそれぞれ置き換えると、式（２８）が得られる
【００５６】
式（２８）に式（２６）で求めた第一ｄ軸実電圧予測値Ｖｄ_pre_1と、式（２７）で求めた第一ｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_pre_1とを代入すると、第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1が求まる。
【００５７】
第一ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_1を得るのと同様の計算過程を経て、第二ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_2、第三ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_3を得る。以上、ｑ軸実電流予測値演算部４４の動作について説明した。
【００５８】
次にｄ軸電流指令演算部２２の動作について説明する。
ステップＳ２からＳ８は第一実施形態と同様である。ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preが最大となるｄ軸電流指令Ｉｄ*を得ることにより第一実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５９】
また、第一実施形態と同様にｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preに不感帯αを設定することもできる。
【００６０】
また、式（２４）において電源電流予測値Ｉｂａｔｔ_pre_nの算出には、検出値であるｄ軸実電流Ｉｄとｑ軸実電流Ｉｑとを使用している。しかし、ｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_temp_nと、ｑ軸電圧指令予測値Ｖｑ*_pre_nとから電圧方程式に基づいて算出されるｄ軸電流とｑ軸電流の値を使用してもよい。
【００６１】
（第三実施形態）
本発明の第三実施形態について説明する。
第一実施形態との差異はｑ軸実電流予測値演算部４４とｄ軸電流指令演算部２２の動作のみである。
ｑ軸実電流予測値演算部４４の動作を図１と図３を参照しつつ説明する。
ステップＳ１は第一実施形態と同じである。
【００６２】
３種類のｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempに対応した、３種類のｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_tempを求める。ｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_tempは式（２２．１）から（２２．３）で与えられる。そのｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_tempを元にｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preと相関のある、ｑ軸実電流相関値ｆを算出する。また、ステップＳ１からＳ８において、ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_pre_nをｑ軸実電流相関値ｆ_nと読み替えるものとする。
【００６３】
式（２８）において、ｄ軸実電圧予測値Ｖｄ_pre_n、ｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_pre_nを含まない項を削除し、ｑ軸電流予測値Ｉｑ_preをｑ軸実電流相関値ｆ_nに置き換えると、以下の式（３１）が得られる。
【数１９】
2018078741.tif 000021
ｆ_n：ｑ軸実電流相関値
ｎ＝１、２、３
【００６４】
まず、第一ｑ軸実電流相関値ｆ_1を算出する場合を例にして説明する。
第二実施形態と同様の過程を経て、式（２６）と式（２７）から第一ｄ軸実電圧予測値Ｖｄ_pre_1と第一ｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_pre_1とを求める。第一ｄ軸実電圧予測値Ｖｄ_pre_1と第一ｑ軸実電圧予測値Ｖｑ_pre_1を式（３１）に代入すると、第一ｑ軸実電流相関値ｆ_1を求められる。
【００６５】
第一ｑ軸実電流相関値ｆ_1を求めた後、第二ｑ軸実電流相関値ｆ_2と第三ｑ軸実電流相関値ｆ＿3とを求める。以上、ｑ軸実電流予測値演算部４４の動作について説明した。
【００６６】
次にｄ軸電流指令値演算部２２の動作について説明する。
ステップＳ２からＳ８は、Ｉｑ_pre_nをｆ_nと読み替える以外は、第一、第二実施形態と同様である。
【００６７】
ｑ軸実電流相関値ｆはｑ軸実電流値Ｉｑ_preと相関があるため、第一、第二実施形態のように、ｑ軸実電流値Ｉｑ_preそのものを算出しなくても、ｑ軸実電流相関値ｆ_nの大小関係を比較するだけで、ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preがもっとも大きくなるｄ軸電流指令値Ｉｄ*をｄ軸電流指令仮定値Ｉｄ*_tempの中から選択することができる。本実施形態においては、第一、第二実施形態の効果に加えて、計算処理負荷を低減し、高速化できる。
【００６８】
また、第一、第二実施形態と同様に不感帯βをｑ軸実電流相関値ｆに設定し、第一、第二実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
ここで、ｑ軸実電流相関値ｆの算出は上記方法に限らず、別の方法でも良い。例えば、電源電流予測値Ｉｂａｔｔ_pre_nの算出に用いるｄ軸実電流値Ｉｄ、ｑ軸実電流値Ｉｑを検出値ではなく、ｄ軸電圧指令仮定値Ｖｄ*_temp_n、ｑ軸電圧指令予測値Ｖｑ*_pre_nとから電圧方程式に基づいて算出したものを用いても良い。
【００７０】
（第四実施形態）
本発明の第四実施形態について説明する。
図７に本実施形態のモータ制御装置のブロック図を示す。
電動モータシステム２はモータ制御装置５とモータ４０とからなる。ｄ軸電流指令値演算部５０はｄ軸電流指令値Ｉｄ*を生成する。ｄ軸電圧指令値演算部２６は第一実施形態と同様に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*からＰＩ制御等にて、ｄ軸電圧指令Ｖｄ*を算出する。このｄ軸電圧指令値Ｖｄ*を制限前ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*_befoとする。
【００７１】
本実施形態においては、ｄ軸電圧指令制限値演算部５２はｑ軸電流Ｉｑが最大となるｄ軸電圧指令制限値Ｖｄ*_limを求める。そのｄ軸電圧指令制限値Ｖｄ*_limにて、ｄ軸電圧指令制限部５４は、制限前ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*_befoを制限し、制限後のｄ軸電圧指令値Ｖｄ**を生成する。以下、図８を参照しつつ、詳述する。
【００７２】
ｄ軸電圧指令値演算部２６は、ステップＳ１０１において、制限前ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*_befoを算出する。
ステップＳ１０２において、ｄ軸電圧指令制限値演算部５２はｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limを以下の方法で求める。式（３０）において、ｑ軸実電圧Ｖｑ、ｄ軸実電圧Ｖｄを含まない項を削除し、ｑ軸実電流Ｉｑをｆに置き換えると、以下の式（３２）が得られる。
【数２０】
2018078741.tif 000022
ｆ：ｑ軸実電流相関値
【００７３】
ここで、ｑ軸実電圧Ｖｑとｑ軸電圧指令値Ｖｑ*は、式（１５）の関係にある。ｄ軸実電圧Ｖｄとｄ軸電圧指令値Ｖｄ*は、式（１６）の関係にある。さらに、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*とｄ軸電圧指令値Ｖｄ*との関係式（３３）がある。
【数２１】
2018078741.tif 000023
式（３２）のｑ軸実電圧Ｖｑに、式（１５）と式（３３）から求めたＶｑについての下式（３４）を代入する。式（３２）のｄ軸実電圧Ｖｄに式（１６）から求めたＶｄについての下式（３５）を代入する
【数２２】
2018078741.tif 000024
【００７４】
これより、ｑ軸実電流相関値ｆについて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*を変数とした式（３６）が得られる。
【数２３】
2018078741.tif 000025
インバータ電圧Ｖｉｎｖは、実際はｄ軸電圧指令値Ｖｄ*により、変動する値であるが、ここでは一定値の定数であるとする。式（３６）をｄ軸電圧指令値Ｖｄ*で微分して、以下の式（３７）を得る。
【００７５】
【数２４】
2018078741.tif 000026
式（３７）が０となるｄ軸電圧指令値Ｖｄ*をｄ軸電圧指令制限値Ｖｄ*_limとして求めると式（３８）を得る。
【数２５】
2018078741.tif 000027
ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*がｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limのとき、ｑ軸実電流相関値ｆの微分値は０になる。このとき、ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preが最大になる。このようにして、ｄ軸電圧指令制限値演算部５２はｄ軸電圧指令制限値Ｖｄ*_limを算出する。
【００７６】
ステップＳ１０３において、制限前ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*_befoの絶対値がｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limの絶対値以下ならば、ステップＳ１０４において、ｄ軸電圧指令制限部５４は制限後のｄ軸電圧指令値Ｖｄ**を制限前ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*_befoとする。大きければステップＳ１０５に移り、ｄ軸電圧指令制限部５４は制限後のｄ軸電圧指令値Ｖｄ**をｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limとする。
【００７７】
図９に制限前ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*_befoとｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limとの特性図を示す。Ｖｄ*_befoの絶対値が、Ｖｄ*_limの絶対値以下である領域では、制限後のｄ軸電圧指令値Ｖｄ**の値は、制限前ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*_befoの値となる。しかし、Ｖｄ*_befoの絶対値が、Ｖｄ*_limの絶対値がよりも大きい領域では、制限後のｄ軸電圧指令値Ｖｄ**の値は、ｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limとなる。
【００７８】
図１０にｑ軸実電流相関値ｆとｄ軸電圧Ｖｄとの特性図を示す。
ｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limは、１点鎖線で示すｆを微分した式（３７）が、０となるＶｄ*の値である。ｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limからｄ軸電圧指令値Ｖｄ*の絶対値を大きくしても、小さくしても、ｑ軸実電流予測値Ｉｑ_preと相関のある式（３６）で表されるｑ軸実電流相関値ｆの値は小さくなることがわかる。そのため、ｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limの絶対値よりも、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*の絶対値が大きくならないように制限をかけると、必要以上にｄ軸実電流Ｉｄを流して、ｑ軸実電流Ｉｑが減少することを防げる。上記実施形態の効果に加えて、さらにトルクの出力効率を上昇させることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、式（３６）においてＶｄ*で微分する際に、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*の変動によるＶｉｎｖ変動の影響を加味せず、インバータ電圧Ｖｉｎｖは一定値とした。しかし、式（２４）と式（２５）から、インバータ電圧Ｖｉｎｖの予測値について、下式（３９）を得る。
【数２６】
2018078741.tif 000028
ここで、式（３６）における、インバータ電圧Ｖｉｎｖに式（３９）を使用して、ｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limを算出しても良い。
【００８０】
（第五実施形態）
本発明の第五実施形態について説明する。
図１１に本発明のモータ制御装置のブロック図を示す。
電動モータシステム３はモータ制御装置６とモータ４０とからなる
本実施形態においては、ｄ軸電圧指令制限値演算部５２はｑ軸実電流Ｉｑが最大となるｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limを求める。ｄ軸電流指令制限値演算部５６は、ｄ軸指令制限値Ｖｄ*_limから、ｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limを求める。ｄ軸電流指令値制限部５８は、ｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limにて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*を制限し、新たなｄ軸電流指令値Ｉｄ**を算出する。
【００８１】
式（２９）をｄ軸実電流Ｉｄについて変形し、ｄ軸実電圧ＶｄにＶｄ*_lim×Ｖｉｎｖ／Ｖｒｅｆを代入すると、以下の式（４０）を得ることができる。
【数２７】
2018078741.tif 000029
ｄ軸電流指令制限値演算部５６は式（４０）から、ｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limを算出する。ｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limはｑ軸実電流Ｉｑの最大値が得られるｄ軸電流指令値である。
【００８２】
ｄ軸電流指令値制限部５８はｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limを新たなｄ軸電流指令値Ｉｄ**としてそのまま採用してもよい。このとき、ｑ軸実電流Ｉｑが最大となるので、最大トルクを常に得ることができる。
【００８３】
あるいは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*の絶対値がｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limの絶対値以上のときは、新たなｄ軸電流指令値Ｉｄ**にｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limを採用するようにしてもよい。ｄ軸電流指令値Ｉｄ*の絶対値がｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limの絶対値以上の時は、ｑ軸実電流Ｉｑが減少してしまう。新たなｄ軸電流指令値Ｉｄ**をｄ軸電流指令制限値Ｉｄ*_limで制限すると、必要以上のｄ軸電流を流す必要がなくなり、電力消費を少なくできる。
【００８４】
本実施形態においては、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*をそのまま制御することが可能となるため、上記実施形態の効果に加えて、電流フィードバック制御の効果も得られる。また、ｑ軸電圧指令値演算部２４と、ｄ軸電圧指令値演算部２６とを構成するＰＩ制御器に大きな偏差が累積し、極端な動作になることを防げる効果も得られる。
【００８５】
その他の実施形態
（ａ）本発明は電動パワーステアリング装置だけではなく、様々な電動モータ装置の制御にも適用可能である。
（ｂ）本発明のモータは永久磁石式のものだけではなく誘導式モータなど、弱め界磁制御を行う方式のものであるならば適用可能である。
（ｃ）第一から第三実施形態において、前回値記憶部４２は毎周期にフィードバックするものとしたが、毎周期ではなく、数周期に一回のフィードバックを行ってもよいし、非連続的にフィードバックを行ってもよい。
また、前回値記憶部４２を使用せず、ｄ軸電流指令値演算部２２が生成したｄ軸電流指令値にモータ抵抗Ｒを乗じた値を式（６）におけるｄ軸電圧指令値前回値Ｖｄ*_prevとして使用しても良い。
（ｄ）第四実施形態において、ｑ軸実電流Ｉｑの式（３０）そのものをｄ軸電圧指令値Ｖｄ*で微分してｄ軸電圧指令制限値Ｖｄ*_limを算出してもよい。
以上、本発明は上記実施形態にのみ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様々な形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１、２、３  電動モータシステム  
４，５，６  モータ制御装置
２２、５０  ｄ軸電流指令演算部  
４２  前回値記憶部  
４４  ｑ軸実電流予測値演算部
５２  ｄ軸電圧指令制限値演算部  
３０、５４  ｄ軸電圧指令値制限部
５６  ｄ軸電流指令制限値演算部  
５８  ｄ軸電流指令値制限部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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