(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータの電機子巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記モータのロータの回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記ロータの有する界磁の磁束方向に沿う軸をｄ軸、前記ｄ軸と前記ロータの回転軸とに直交する軸をｑ軸として、ｄ軸目標電流とｑ軸目標電流を演算するｄｑ軸目標電流演算部と、
検出された前記電流と検出された前記回転位置とに基づいて、ｄ軸電流とｑ軸電流を求めるｄｑ軸電流演算部と、
前記ｄ軸目標電流と前記ｄ軸電流との間のｄ軸偏差を低減するように、そのｄ軸電流のフィードバック演算に基づいてｄ軸目標電圧を求めるｄ軸目標電圧演算部と、
前記ｑ軸目標電流と前記ｑ軸電流との間のｑ軸偏差を低減するように、そのｑ軸電流のフィードバック演算に基づいてｑ軸目標電圧を求めるｑ軸目標電圧演算部とを備え、
前記ｄ軸目標電圧、前記ｑ軸目標電圧、および検出された前記回転位置に基づいて前記電機子巻線に電圧を印加することで前記ロータの回転力を発生させるブラシレスモータ用制御装置において、
ωを前記ロータの回転速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）、Ｌd を前記電機子巻線のｄ軸自己インダクタンス、Ｌq を前記電機子巻線のｑ軸自己インダクタンス、Ｉd を前記ｄ軸電流、Ｉq を前記ｑ軸電流、前記界磁の前記電機子巻線鎖交磁束数の最大値の（３／２）1/2 倍をΦとして、ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を求めるｄ軸補正値演算部と、ｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを求めるｑ軸補正値演算部とが設けられ、
前記ｄ軸電流のフィードバック演算値を前記ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq により補正した値に基づき前記ｄ軸目標電圧が求められ、
前記ｑ軸電流のフィードバック演算値を前記ｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦにより補正した値に基づき前記ｑ軸目標電圧が求められ、
前記電機子巻線への目標印加電圧が設定最大値を越えることがないように、ｄ軸限界値とｑ軸限界値とを求めるｄｑ軸限界値演算部と、
前記ｄ軸限界値から前記ｄ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｄ軸限界値を求める補正ｄ軸限界値演算部と、
前記ｑ軸限界値から前記ｑ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｑ軸限界値を求める補正ｑ軸限界値演算部と、
前記ｄ軸電流のフィードバック演算値の絶対値を、前記補正ｄ軸限界値以下に制限するｄ軸リミッタと、
前記ｑ軸電流のフィードバック演算値の絶対値を、前記補正ｑ軸限界値以下に制限するｑ軸リミッタと、
前記ｄ軸リミッタの出力値に前記ｄ軸補正値を加算するｄ軸加算部と、
前記ｑ軸リミッタの出力値に前記ｑ軸補正値を加算するｑ軸加算部とを備え、
前記ｄ軸加算部の出力値が前記ｄ軸目標電圧に対応するものとされ、
前記ｑ軸加算部の出力値が前記ｑ軸目標電圧に対応するものとされ、
前記ｄ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値として前記ｄ軸リミッタの出力値が用いられ、
前記ｑ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値として前記ｑ軸リミッタの出力値が用いられることを特徴とするブラシレスモータ用制御装置。
【請求項２】
ブラシレスモータの電機子巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記モータのロータの回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記ロータの有する界磁の磁束方向に沿う軸をｄ軸、前記ｄ軸と前記ロータの回転軸とに直交する軸をｑ軸として、ｄ軸目標電流とｑ軸目標電流を演算するｄｑ軸目標電流演算部と、
検出された前記電流と検出された前記回転位置とに基づいて、ｄ軸電流とｑ軸電流を求めるｄｑ軸電流演算部と、
前記ｄ軸目標電流と前記ｄ軸電流との間のｄ軸偏差を低減するように、そのｄ軸電流のフィードバック演算に基づいてｄ軸目標電圧を求めるｄ軸目標電圧演算部と、
前記ｑ軸目標電流と前記ｑ軸電流との間のｑ軸偏差を低減するように、そのｑ軸電流のフィードバック演算に基づいてｑ軸目標電圧を求めるｑ軸目標電圧演算部とを備え、
前記ｄ軸目標電圧、前記ｑ軸目標電圧、および検出された前記回転位置に基づいて前記電機子巻線に電圧を印加することで前記ロータの回転力を発生させるブラシレスモータ用制御装置において、
ωを前記ロータの回転速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）、Ｌd を前記電機子巻線のｄ軸自己インダクタンス、Ｌq を前記電機子巻線のｑ軸自己インダクタンス、Ｉd を前記ｄ軸電流、Ｉq を前記ｑ軸電流として、ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を求めるｄ軸補正値演算部と、ｑ軸補正値ωＬd Ｉd を求めるｑ軸補正値演算部とが設けられ、
前記ｄ軸電流のフィードバック演算値を前記ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq により補正した値に基づき前記ｄ軸目標電圧が求められ、
前記ｑ軸電流のフィードバック演算値を前記ｑ軸補正値ωＬd Ｉd により補正した値に基づき前記ｑ軸目標電圧が求められ、
前記電機子巻線への目標印加電圧が設定最大値を越えることがないように、ｄ軸限界値とｑ軸限界値とを求めるｄｑ軸限界値演算部と、
前記ｄ軸限界値から前記ｄ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｄ軸限界値を求める補正ｄ軸限界値演算部と、
前記ｑ軸限界値から前記ｑ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｑ軸限界値を求める補正ｑ軸限界値演算部と、
前記ｄ軸電流のフィードバック演算値の絶対値を、前記補正ｄ軸限界値以下に制限するｄ軸リミッタと、
前記ｑ軸電流のフィードバック演算値の絶対値を、前記補正ｑ軸限界値以下に制限するｑ軸リミッタと、
前記ｄ軸リミッタの出力値に前記ｄ軸補正値を加算するｄ軸加算部と、
前記ｑ軸リミッタの出力値に前記ｑ軸補正値を加算するｑ軸加算部とを備え、
前記ｄ軸加算部の出力値が前記ｄ軸目標電圧に対応するものとされ、
前記ｑ軸加算部の出力値が前記ｑ軸目標電圧に対応するものとされ、
前記ｄ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値として前記ｄ軸リミッタの出力値が用いられ、
前記ｑ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値として前記ｑ軸リミッタの出力値が用いられることを特徴とするブラシレスモータ用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｄｑ座標系における目標電流と検出電流との間の偏差を求め、ＰＩ演算、Ｐ演算、ＰＩＤ演算等の、その偏差を低減するためのフィードバック演算に基づき電機子巻線に印加する目標電圧を求めるブラシレスモータ用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のブラシレスモータ用制御装置は、電機子巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、モータのロータの回転位置を検出する回転位置検出部と、ｄ軸目標電流とｑ軸目標電流を演算するｄｑ軸目標電流演算部と、検出された電流と検出された回転位置とに基づいてｄ軸電流とｑ軸電流を求めるｄｑ軸電流演算部と、ｄ軸目標電流とｄ軸電流との間のｄ軸偏差を低減するように、そのｄ軸電流のＰＩ演算に基づいてｄ軸目標電圧を求めるｄ軸目標電圧演算部と、ｑ軸目標電流とｑ軸電流との間のｑ軸偏差を低減するように、そのｑ軸電流のＰＩ演算値に基づいてｑ軸目標電圧を求めるｑ軸目標電圧演算部とを備え、そのｄ軸目標電圧、ｑ軸目標電圧、および検出された回転位置に基づいて電機子巻線に電圧を印加することでロータの回転力を発生させている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１８７５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＰＩ演算値に基づいてｄｑ軸の目標電圧を求める場合、電機子巻線への目標印加電圧が設定最大値を越えないようにすることで、ロータの回転位置の変化に対する電機子巻線への印加電圧の変化を表す波形が不連続にならないように、その目標電圧を制限するリミッタを設ける必要がある。もし、リミッタが設けられていないと、目標電流と検出電流の偏差が減少しない事態が生じた場合にＰＩ演算値が増大し続けてしまう。そうすると、その偏差が減少してもＰＩ演算値に対応する目標電圧が適正値になるのに時間を要する。また、電機子巻線へ印加可能な最大電圧は電源の性能等に応じて規定されるため、目標電圧が過大になると、ロータの回転位置の変化に対する電機子巻線への印加電圧の変化を表す波形が不連続になる。例えば、その波形が正弦波の頂点付近をクリップしたような形状になるため、異常音や振動が生じる原因になる。
【０００４】
図１１においてブロック線図で表される第１比較例においては、ｄ軸ＰＩ演算部１０１ａにおいてｄ軸目標電流Ｉd * とｄ軸電流Ｉd との間のｄ軸偏差δＩd を求め、ＰＩ演算を行うことでＰＩ演算値Ｖdoを求め、ｑ軸ＰＩ演算部１０１ｂにおいてｑ軸目標電流Ｉq * とｑ軸電流Ｉq との間のｑ軸偏差δＩq を求め、ＰＩ演算を行うことでＰＩ演算値Ｖqoを求めている。電機子巻線への目標印加電圧が設定最大値を越えることがなく、且つ、ロータの回転位置の変化に対する電機子巻線への印加電圧の変化を表す波形が不連続にならないように、ｄ軸限界値とｑ軸限界値とをｄｑ軸限界値演算部１０２において求めている。そのｄ軸実電流のＰＩ演算値Ｖdoの絶対値がｄ軸限界値以下になるようにｄ軸リミッタ１０３により制限し、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoの絶対値がｑ軸限界値以下になるようにｑ軸リミッタ１０４により制限することで、ｄ軸目標電圧Ｖd * とｑ軸目標電圧Ｖq * を求めている。ここで、ｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値としてｄ軸リミッタ１０３の出力値が用いられ、ｑ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値としてｑ軸リミッタ１０４の出力値が用いられている。図におけるＫP は比例ゲイン、ＫI は積分ゲイン、Ｚ-1は信号の前回値を表す。
【０００５】
従来の制御装置においては、上記のようなリミッタを設けてもブラシレスモータの応答性が回転数や電流値に応じて変動し、安定した応答性能を得ることができなかった。本発明は、そのような問題を解決することのできるブラシレスモータ用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】
【０００６】
本発明が適用されるブラシレスモータ用制御装置は、ブラシレスモータの電機子巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、前記モータのロータの回転位置を検出する回転位置検出部と、前記ロータの有する界磁の磁束方向に沿う軸をｄ軸、前記ｄ軸と前記ロータの回転軸とに直交する軸をｑ軸として、ｄ軸目標電流とｑ軸目標電流を演算するｄｑ軸目標電流演算部と、検出された前記電流と検出された前記回転位置とに基づいて、ｄ軸電流とｑ軸電流を求めるｄｑ軸電流演算部と、前記ｄ軸目標電流と前記ｄ軸電流との間のｄ軸偏差を低減するように、そのｄ軸電流のフィードバック演算に基づいてｄ軸目標電圧を求めるｄ軸目標電圧演算部と、前記ｑ軸目標電流と前記ｑ軸電流との間のｑ軸偏差を低減するように、そのｑ軸電流のフィードバック演算に基づいてｑ軸目標電圧を求めるｑ軸目標電圧演算部とを備え、前記ｄ軸目標電圧、前記ｑ軸目標電圧、および検出された前記回転位置に基づいて前記電機子巻線に電圧を印加することで前記ロータの回転力を発生させる。
【０００７】
本発明の第１の特徴は、ωを前記ロータの回転速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）、Ｌd を前記電機子巻線のｄ軸自己インダクタンス、Ｌq を前記電機子巻線のｑ軸自己インダクタンス、Ｉd を前記ｄ軸電流、Ｉq を前記ｑ軸電流、前記界磁の前記電機子巻線鎖交磁束数の最大値の（３／２）1/2 倍をΦとして、ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を求めるｄ軸補正値演算部と、ｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを求めるｑ軸補正値演算部とが設けられ、前記ｄ軸電流のフィードバック演算値を前記ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq により補正した値に基づき前記ｄ軸目標電圧が求められ、前記ｑ軸電流のフィードバック演算値を前記ｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦにより補正した値に基づき前記ｑ軸目標電圧が求められる点にある。
本発明の第２の特徴は、ωを前記ロータの回転速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）、Ｌd を前記電機子巻線のｄ軸自己インダクタンス、Ｌq を前記電機子巻線のｑ軸自己インダクタンス、Ｉd を前記ｄ軸電流、Ｉq を前記ｑ軸電流として、ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を求めるｄ軸補正値演算部と、ｑ軸補正値ωＬd Ｉd を求めるｑ軸補正値演算部とが設けられ、前記ｄ軸電流のフィードバック演算値を前記ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq により補正した値に基づき前記ｄ軸目標電圧が求められ、前記ｑ軸電流のフィードバック演算値を前記ｑ軸補正値ωＬd Ｉd により補正した値に基づき前記ｑ軸目標電圧が求められる点にある。
【０００８】
ｄ軸電圧Ｖd とｑ軸電圧Ｖq は、Ｒを電機子巻線の抵抗、Ｌd を電機子巻線のｄ軸自己インダクタンス、Ｌq を電機子巻線のｑ軸自己インダクタンス、Ｐを微分演算子として以下の式により略表すことができる。
Ｖd ＝（Ｒ＋ＰＬd ）Ｉd −ωＬq Ｉq 
Ｖq ＝（Ｒ＋ＰＬq ）Ｉq ＋ωＬd Ｉd ＋ωΦ
よって、本発明の何れかの特徴を有することで、ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq により補正されたｄ軸電流のＰＩ演算値に基づいてｄ軸目標電圧を求め、補正しない場合に比べて、回転速度ωとｑ軸電流Ｉq に応じて生じるｄ軸目標電圧とｄ軸電圧との差がブラシレスモータの応答性に及ぼす影響を低減できる。
本発明の第１の特徴を有することで、ｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦにより補正されたｑ軸電流のＰＩ演算値に基づいてｑ軸目標電圧を求め、補正しない場合に比べて、回転速度ωとｄ軸電流Ｉd と磁束Φに応じて生じるｑ軸目標電圧とｑ軸電圧との差がブラシレスモータの応答性に及ぼす影響を低減できる。
本発明の第２の特徴を有することで、ｑ軸補正値ωＬd Ｉd により補正されたｑ軸電流のＰＩ演算値に基づいてｑ軸目標電圧を求め、補正しない場合に比べて、回転速度ωとｄ軸電流Ｉd に応じて生じるｑ軸目標電圧とｑ軸電圧との差がブラシレスモータの応答性に及ぼす影響を低減できる。
これにより、ブラシレスモータの応答性が回転数や電流値に応じて変動するのを防止できる。
【０００９】
図１１に示す第１比較例においては、単一のｄ軸リミッタ１０３によりｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoの絶対値をｄ軸限界値以下に制限し、また、単一のｑ軸リミッタ１０４によりｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoの絶対値をｑ軸限界値以下に制限すれば足りる。そのｄ軸限界値とｑ軸限界値は、電機子巻線への目標印加電圧が設定最大値を越えないようにし、ロータの回転位置の変化に対する電機子巻線への印加電圧の変化を表す波形が不連続にならないように求めれば足りる。
しかし、ｄ軸電流のＰＩ演算値をｄ軸補正値により補正する場合、ｄ軸限界値をｄ軸補正値を考慮することなく求め、単一のｄ軸リミッタによりｄ軸電流のＰＩ演算値を制限する場合、適正にｄ軸目標電圧を求めることができない。すなわち、ｄ軸電流のＰＩ演算値をｄ軸補正値により補正した値の絶対値を単一のｄ軸リミッタによりｄ軸限界値以下に制限し、ｄ軸リミッタの出力値をｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値として用いる場合（例えば図１１のα点におけるｄ軸電流のＰＩ演算値にｄ軸補正値を加算する場合）を想定する。この場合、次回のＰＩ演算の前回値に補正値が加算されるため、適正なＰＩ演算が阻害されるという問題がある。これを避けるため、補正前のｄ軸電流のＰＩ演算値をｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値として用いる場合（例えば図１１のα点におけるｄ軸電流のＰＩ演算値にｄ軸補正値を加算し、β点におけるｄ軸電流のＰＩ演算値を破線で示すように次回のＰＩ演算の前回値として用いる場合）を想定する。この場合、次回のＰＩ演算の前回値をｄ軸リミッタ１０３により制限できないため、目標電流と検出電流の偏差が減少しない事態が生じた場合にＰＩ演算値が増大し続けるという問題がある。また、補正する前のｄ軸電流のＰＩ演算値の絶対値を単一のｄ軸リミッタによりｄ軸限界値以下に制限する場合（例えば図１１のγ点のｄ軸電流のＰＩ演算値にｄ軸補正値を加算する場合）を想定する。この場合、ｄ軸補正値の正負の符号がｄ軸目標電圧の絶対値を低減するものであると、ｄ軸目標電圧の絶対値がｄ軸リミッタ１０３により低減された後に、補正によっても低減されることになる。すなわち、ｄ軸目標電圧の絶対値が必要以上に低減されることになるため、電源電圧を有効利用できないという問題がある。ｑ軸電流のＰＩ演算値をｑ軸補正値により補正する場合も同様の問題が生じる。
【００１１】
そこで本発明においては、さらなる特徴として、前記電機子巻線への目標印加電圧が設定最大値を越えることがないように、ｄ軸限界値とｑ軸限界値とを求めるｄｑ軸限界値演算部と、前記ｄ軸限界値から前記ｄ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｄ軸限界値を求める補正ｄ軸限界値演算部と、前記ｑ軸限界値から前記ｑ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｑ軸限界値を求める補正ｑ軸限界値演算部と、前記ｄ軸電流のフィードバック演算値の絶対値を、前記補正ｄ軸限界値以下に制限するｄ軸リミッタと、前記ｑ軸電流のフィードバック演算値の絶対値を、前記補正ｑ軸限界値以下に制限するｑ軸リミッタと、前記ｄ軸リミッタの出力値に前記ｄ軸補正値を加算するｄ軸加算部と、前記ｑ軸リミッタの出力値に前記ｑ軸補正値を加算するｑ軸加算部とを備え、前記ｄ軸加算部の出力値が前記ｄ軸目標電圧に対応するものとされ、前記ｑ軸加算部の出力値が前記ｑ軸目標電圧に対応するものとされ、前記ｄ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値として前記ｄ軸リミッタの出力値が用いられ、前記ｑ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値として前記ｑ軸リミッタの出力値が用いられる。
これにより、ｄ軸限界値からｄ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｄ軸限界値が補正ｄ軸限界値演算部により求められ、ｄ軸電流のフィードバック演算値の絶対値はｄ軸リミッタにより補正ｄ軸限界値以下に制限される。このｄ軸リミッタにより制限された値、すなわちｄ軸リミッタの出力値をｄ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値として用いることができる。また、ｄ軸リミッタの出力値にｄ軸補正値を加算した値、すなわちｄ軸加算部の出力値に基づきｄ軸目標電圧を求めることができる。よって、ｄ軸目標電圧の絶対値を必要以上に低減することなく、且つ、ｄ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値に補正値を加算することなく、ｄ軸電流のフィードバック演算値を補正し、ｄ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値をｄ軸リミッタにより制限できる。
しかも、ｄ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値はｄ軸限界値ではなく補正ｄ軸限界値により制限される。そのｄ軸限界値は電機子巻線への目標印加電圧の設定最大値を越えないように求められる。また、ｄ軸電圧とｑ軸電圧は一方が増大すると他方が減少し、ｄ軸補正値はｑ軸電流に相関する。よって、ｄ軸限界値からｄ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｄ軸限界値を、電機子巻線に印加可能な現実の最大電圧に近い値にできる。すなわち、ｄ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値を必要以上に大きな限界値で制限するのを防止し、ｄ軸フィードバック演算値の収束性を向上できる。
同様に、ｑ軸限界値からｑ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｑ軸限界値が補正ｑ軸限界値演算部により求められ、ｑ軸電流のフィードバック演算値の絶対値はｑ軸リミッタにより補正ｑ軸限界値以下に制限される。このｑ軸リミッタにより制限された値、すなわちｑ軸リミッタの出力値をｑ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値として用いることができる。ｑ軸リミッタにより制限されたｑ軸電流のフィードバック演算値にｑ軸加算部によりｑ軸補正値を加算した値、すなわちｑ軸加算部の出力値に基づきｑ軸目標電圧を求めることができる。よって、ｑ軸目標電圧の絶対値を必要以上に低減することなく、且つ、ｑ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値に補正値を加算することなく、ｑ軸電流のフィードバック演算値を補正し、ｑ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値をｑ軸リミッタにより制限できる。
しかも、ｑ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値はｑ軸限界値ではなく補正ｑ軸限界値により制限される。そのｑ軸限界値は電機子巻線への目標印加電圧の設定最大値を越えないように求められる。また、ｄ軸電圧とｑ軸電圧は一方が増大すると他方が減少し、ｑ軸補正値はｄ軸電流に相関する。よって、ｑ軸限界値からｑ軸補正値の絶対値を差し引いた補正ｑ軸限界値を、電機子巻線に印加可能な現実の最大電圧に近い値にできる。すなわち、ｑ軸電流の次回のフィードバック演算の前回値を必要以上に大きな限界値で制限するのを防止し、ｑ軸フィードバック演算値の収束性を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のブラシレスモータ用制御装置によれば、ブラシレスモータの応答性能を回転速度や電流値に影響されることなく安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態を説明するに先立ち、図１〜図８Ｂを参照して第２比較例に係るブラシレスモータ用制御装置を説明する。
図１に示す車両用ラックピニオン式電動パワーステアリング装置１０１は、操舵により回転するステアリングシャフト１０３と、ステアリングシャフト１０３に設けられるピニオン１０３ａと、ピニオン１０３ａに噛み合うラック１０４と、操舵補助力発生用の三相ブラシレスモータ１と、モータ１の出力をラック１０４に伝達するネジ機構１１０とを備える。ラック１０４の両端は車輪（図示省略）に連結される。操舵によるピニオン１０３ａの回転により、ラック１０４が車両幅方向に沿い移動し、このラック１０４の移動により舵角が変化する。
【００１４】
モータ１は、ラック１０４を覆うハウジング１０８に固定されるステータ１ａと、ハウジング１０８によりベアリング１０８ａ、１０８ｂを介して回転可能に支持される筒状ロータ１ｂと、ロータ１ｂに設けられる界磁としてのマグネット１ｃとを有する。ステータ１ａは、モータ１の電機子捲線を構成する三相のコイルを含む。第２比較例においては、三相のコイルとしてＵ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルを有する。ロータ１ｂはラック１０４を囲む。ロータ１ｂの回転位置を検出する回転位置検出部がレゾルバ２により構成されている。
【００１５】
ネジ機構１１０は、ラック１０４の外周に一体的に形成されたボールスクリューシャフト１１０ａと、ボールスクリューシャフト１１０ａにボールを介してねじ合わされるボールナット１１０ｂとを有する。ボールナット１１０ｂはロータ１ｂに連結されている。これにより、モータ１がボールナット１１０ｂを回転させることで、ラック１０４の長手方向に沿う操舵補助力が付与される。モータ１は制御装置１０に接続される。
【００１６】
図２のブロック図は制御装置１０の構成を表す。制御装置１０は、電流検出部１１、信号処理部１２、および駆動部１３を有する。制御装置１０に、レゾルバ２、ステアリングシャフト１０３により伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ７、車速を検出する車速センサ８が接続される。
【００１７】
電流検出部１１はモータ１の電機子巻線を流れる電流を検出する。第２比較例の電流検出部１１は、３相のコイルにおける相電流それぞれを検出する電流検出器１１ｕ、１１ｖ、１１ｗと、電流検出器１１ｕ、１１ｖ、１１ｗによる電流検出信号をＡＤ変換するＡＤ変換器１１ｕ′、１１ｖ′、１１ｗ′を有する。
【００１８】
信号処理部１２は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、基本目標電流演算部１５、ｄｑ軸目標電流演算部１６、ｄｑ軸電流演算部１７、ｄ軸偏差演算部１８ｄ、ｑ軸偏差演算部１８ｑ、ｄｑ軸目標電圧演算部１９、目標電圧座標変換部２０、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御部２１ｕ、２１ｖ、２１ｗを有する。
【００１９】
駆動部１３は、電力供給用スイッチング素子として、インバータ回路を構成する一対のＵ相用ＦＥＴ１３ｕ１、ＦＥＴ１３ｕ２、一対のＶ相用ＦＥＴ１３ｖ１、ＦＥＴ１３ｖ２、および一対のＷ相用ＦＥＴ１３ｗ１、ＦＥＴ１３ｗ２を有する。各相において、一方のＦＥＴと他方のＦＥＴとの間が電力供給ラインを介してモータ１のコイルに接続される。駆動部１３とモータ１のコイルとの間において流れる相電流が電流検出器１１ｕ、１１ｖ、１１ｗにより検出される。
【００２０】
基本目標電流演算部１５は、トルクセンサ７により検知される操舵トルクと、車速センサ８により検出される車速に基づいて、モータ１の基本目標電流Ｉ* を演算する。基本目標電流Ｉ* の演算は公知の方法で行うことができ、例えば、操舵トルクの大きさが大きく、車速が小さい程に基本目標電流Ｉ* は大きくされる。
【００２１】
基本目標電流演算部１５により演算された基本目標電流Ｉ* はｄｑ軸目標電流演算部１６に入力される。ｄｑ軸目標電流演算部１６は、ロータ１ｂの有する界磁（マグネット１ｃ）の磁束方向に沿う軸をｄ軸、ｄ軸とロータ１ｂの回転軸とに直交する軸をｑ軸として、ｄ軸方向の磁界を生成するためのｄ軸目標電流Ｉd * と、ｑ軸方向の磁界を生成するためのｑ軸目標電流Ｉq * を演算する。ｄｑ軸目標電流演算部１９における演算は公知の演算式を用いて行うことができる。
【００２２】
電流検出部１１から出力される相電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw はｄｑ軸電流演算部１７に入力される。ｄｑ軸電流演算部１７は、ｄ軸電流Ｉd とｑ軸電流Ｉq を電流検出部１１から出力される検出された相電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw とレゾルバ２により検出されたロータ１ｂの回転位置とに基づいて演算する。ｄｑ軸電流演算部１７における演算は公知の演算式を用いて行うことができる。
【００２３】
ｄ軸偏差演算部１８ｄは、ｄ軸目標電流Ｉd * とｄ軸電流Ｉd との間のｄ軸偏差δＩd を求め、ｑ軸偏差演算部１８ｑは、ｑ軸目標電流Ｉq * とｑ軸電流Ｉq との間のｑ軸偏差δＩq を求める。
【００２４】
ｄｑ軸目標電圧演算部１９において、ｄ軸偏差δＩd に対応するｄ軸目標電圧Ｖd * とｑ軸偏差δＩq に対応するｑ軸目標電圧Ｖq * が求められる。
【００２５】
目標電圧座標変換部２０は、ｄ軸目標電圧Ｖd * 、ｑ軸目標電圧Ｖq * 、およびレゾルバ２により検出されたロータ１ｂの回転位置から、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルへの目標印加電圧Ｖu * 、Ｖv * 、Ｖw * を演算する。目標電圧座標変換部２０における演算は公知の演算式を用いて行えばよい。
【００２６】
ＰＷＭ制御部２１ｕ、２１ｖ、２１ｗはそれぞれ、目標印加電圧Ｖu * 、Ｖv * 、Ｖw * に対応するデューティ比を有するパルス信号であるＰＷＭ制御信号を生成する。バッテリＥによりモータ１の各相のコイルに印加される電圧が目標印加電圧Ｖu * 、Ｖv * 、Ｖw * になるように、駆動部１３の各ＦＥＴ１３ｕ１、１３ｕ２、１３ｖ１、１３ｖ２、１３ｗ１、１３ｗ２がＰＷＭ制御信号により開閉される。これにより、ｄ軸目標電圧Ｖd * 、ｑ軸目標電圧Ｖq * 、および検出されたロータ１ｂの回転位置に基づいて電機子巻線に電圧が印加され、ロータ１ｂの回転力が発生する。
【００２７】
図３のブロック図はｄｑ軸目標電圧演算部１９の構成を表す。ｄｑ軸目標電圧演算部１９は、ｄｑ軸限界値演算部５０、ｄ軸目標電圧演算部５１、およびｑ軸目標電圧演算部５２を有する。ｄ軸目標電圧演算部５１は、ｄ軸偏差δＩd を低減するように、ｄ軸電流のＰＩ演算に基づいてｄ軸目標電圧Ｖd * を求める。ｑ軸目標電圧演算部５２は、ｑ軸偏差δＩq を低減するように、ｑ軸電流のＰＩ演算に基づいてｑ軸目標電圧Ｖq * を求める。
【００２８】
ｄｑ軸限界値演算部５０は、モータ１の電機子巻線への目標印加電圧が設定最大値Ｖmax を越えないようにして、ロータ１ｂの回転位置の変化に対する電機子巻線への印加電圧の変化を表す波形が不連続にならず正弦波になるように、ｄ軸限界値ＶLdとｑ軸限界値ＶLqとを求める。図４は、ロータ１ｂの回転位置ωｔと各相コイルへの目標印加電圧との関係の一例を示す。ｄ軸目標電圧Ｖd * の絶対値をｄ軸限界値ＶLd以下に制限し、ｑ軸目標電圧Ｖq * の絶対値をｑ軸限界値ＶLq以下に制限した場合を破線で示し、そのように制限しなかった場合を実線で示す。破線が正弦波となるように、目標印加電圧の設定最大値Ｖmax を例えばバッテリＥの性能に応じて予め設定し、各限界値ＶLd、ＶLqを例えばｄ軸出力電圧に応じて設定する。
【００２９】
ｄ軸目標電圧演算部５１は、ｄ軸ＰＩ演算部５１ａ、ｄ軸補正値演算部５１ｂ、ｄ軸加算部５１ｃ、第１ｄ軸リミッタ５１ｄ、および第２ｄ軸リミッタ５１ｅを有する。
ｄ軸ＰＩ演算部５１ａは、ｄ軸電流のＰＩ演算によりＰＩ演算値Ｖdoを演算し、そのＰＩ演算値Ｖdoをｄ軸加算部５１ｃと第２ｄ軸リミッタ５１ｅに出力する。図におけるＫP は比例ゲイン、ＫI は積分ゲイン、Ｚ-1は信号の前回値を表す。
ｄ軸補正値演算部５１ｂは、ωをロータ１ｂの回転速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）、Ｌq をモータ１の電機子巻線のｑ軸自己インダクタンスとして、レゾルバ２による検出回転位置の変化速度とｄｑ軸電流演算部１７により求められるｑ軸電流Ｉq とに基づき、ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を求める。
ｄ軸加算部５１ｃは、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoにｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を加算する。
第１ｄ軸リミッタ５１ｄは、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoにｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を加算した値の絶対値を、ｄ軸限界値ＶLd以下に制限する。第１ｄ軸リミッタ５１ｄの出力値がｄ軸目標電圧Ｖd * に対応するものとされている。これにより、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoをｄ軸補正値−ωＬq Ｉq により補正した値に基づきｄ軸目標電圧Ｖd * が求められている。
第２ｄ軸リミッタ５１ｅは、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoであって次回のＰＩ演算の前回値として用いられるものの絶対値を、ｄ軸限界値ＶLd以下に制限する。すなわち、ｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値として第２ｄ軸リミッタ５１ｅの出力値Ｖdo′が用いられる。
【００３０】
ｑ軸目標電圧演算部５２は、ｑ軸ＰＩ演算部５２ａ、ｑ軸補正値演算部５２ｂ、ｑ軸加算部５２ｃ、第１ｑ軸リミッタ５２ｄ、および第２ｑ軸リミッタ５２ｅを有する。
ｑ軸ＰＩ演算部５２ａは、ｑ軸電流のＰＩ演算によりＰＩ演算値Ｖqoを演算し、そのＰＩ演算値Ｖqoをｑ軸加算部５２ｃと第２ｑ軸リミッタ５２ｅに出力する。図におけるＫP は比例ゲイン、ＫI は積分ゲイン、Ｚ-1は信号の前回値を表す。
ｑ軸補正値演算部５２ｂは、ωをロータ１ｂの回転速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）、Ｌd をモータの電機子巻線のｄ軸自己インダクタンス、ロータ１ｂの界磁の電機子巻線鎖交磁束数の最大値の（３／２）1/2 倍をΦとして、レゾルバ２による検出回転位置の変化速度とｄｑ軸電流演算部１７により求められるｄ軸電流Ｉd とに基づき、ｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを求める。
ｑ軸加算部５２ｃは、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoにｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを加算する。
第１ｑ軸リミッタ５２ｄは、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoにｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを加算した値の絶対値を、ｑ軸限界値ＶLq以下に制限する。第１ｑ軸リミッタ５２ｄの出力値がｑ軸目標電圧Ｖq * に対応するものとされている。これにより、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoをｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦにより補正した値に基づきｑ軸目標電圧Ｖq * が求められている。
第２ｑ軸リミッタ５２ｅは、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoであって次回のＰＩ演算の前回値として用いられるものの絶対値を、ｑ軸限界値ＶLq以下に制限する。すなわち、ｑ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値として第２ｑ軸リミッタ５２ｅの出力値Ｖqo′が用いられる。
【００３１】
図５のフローチャートは、上記制御装置４０によるモータ１の制御手順を示す。まず、トルクセンサ７、車速センサ８、電流検出器１１ｕ、１１ｖ、１１ｗによる検出値を読み込み（ステップＳ１）、検出された操舵トルクと車速に基づき基本目標電流演算部１５において目標電流Ｉ* を演算し（ステップＳ２）、その目標電流Ｉ* に対応するｄ軸目標電流Ｉd * とｑ軸目標電流Ｉq * をｄｑ軸目標電流演算部１６において演算し（ステップＳ３）、検出された相電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw に対応するｄ軸電流Ｉd およびｑ軸電流Ｉq をｄｑ軸電流演算部１７において演算し（ステップＳ４）、ｄ軸目標電流Ｉd * とｄ軸電流Ｉd からｄ軸偏差δＩd をｄ軸偏差演算部１８ｄにおいて、ｑ軸目標電流Ｉq * とｑ軸電流Ｉq からｑ軸偏差δＩq をｑ軸偏差演算部１８ｑにおいて演算する（ステップＳ５）。次に、ｄｑ軸目標電圧演算部１９においてｄ軸目標電圧Ｖd * とｑ軸目標電圧Ｖq * を演算し（ステップＳ６）、ｄ軸目標電圧Ｖd * とｑ軸目標電圧Ｖq * に対応するＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルへの目標印加電圧Ｖu * 、Ｖv * 、Ｖw * を目標電圧座標変換部２０において演算し（ステップＳ７）、しかる後に  ＰＷＭ制御部２１ｕ、２１ｖ、２１ｗにおいて生成される目標印加電圧Ｖu * 、Ｖv * 、Ｖw * に対応するＰＷＭ制御信号により駆動部１３のＦＥＴ１３ｕ１、１３ｕ２、１３ｖ１、１３ｖ２、１３ｗ１、１３ｗ２を開閉することでモータ１を駆動し（ステップＳ８）、制御を終了するか否かを例えばイグニッションスイッチのオン・オフにより判断し（ステップＳ９）、終了しない場合はステップＳ１に戻る。
【００３２】
図６Ａ、図６Ｂのフローチャートは、第２比較例におけるｄ軸目標電圧Ｖd * とｑ軸目標電圧Ｖq * の演算手順を示す。まず、ｄ軸電流のＰＩ演算とｑ軸電流のＰＩ演算によりＰＩ演算値Ｖdo、Ｖqoを求め（ステップＳ１０１）、ｄ軸補正値演算部５１ｂにおいてｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を、ｑ軸補正値演算部５２ｂにおいてｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを求め（ステップＳ１０２）、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoにｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を加算し、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoにｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを加算することで補正を行い（ステップＳ１０３）、ｄ軸限界値ＶLdとｑ軸限界値ＶLqを演算する（ステップＳ１０４）。次に、ｄ軸ＰＩ演算値を補正した値であるＶdo−ωＬq Ｉq の絶対値を第１ｄ軸リミッタ５１ｄによりｄ軸限界値ＶLd以下に制限し、ｑ軸ＰＩ演算値を補正した値であるＶqo＋ωＬd Ｉd ＋ωΦの絶対値を第１ｑ軸リミッタ５２ｄによりｑ軸限界値ＶLq以下に制限するリミッタ処理を行う。すなわち、Ｖdo−ωＬq Ｉq の絶対値がＶLd以下か否かを判断し（ステップＳ１０５）、ＶLd以下であればＶdo−ωＬq Ｉq をｄ軸目標電圧Ｖd * として出力し（ステップＳ１０６）、ＶLd以下でなければＶdo−ωＬq Ｉq が正か否かを判断し（ステップＳ１０７）、正であればＶLdをｄ軸目標電圧Ｖd * として出力し（ステップＳ１０８）、正でなければ−ＶLdをｄ軸目標電圧Ｖd * として出力する（ステップＳ１０９）。また、Ｖqo＋ωＬd Ｉd ＋ωΦの絶対値がＶLq以下か否かを判断し（ステップＳ１１０）、ＶLq以下であればＶqo＋ωＬd Ｉd ＋ωΦをｑ軸目標電圧Ｖq * として出力し（ステップＳ１１１）、ＶLq以下でなければＶqo＋ωＬd Ｉd ＋ωΦが正か否かを判断し（ステップＳ１１２）、正であればＶLqをｑ軸目標電圧Ｖq * として出力し（ステップＳ１１３）、正でなければ−ＶLqをｑ軸目標電圧Ｖq * として出力する（ステップＳ１１４）。次に、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoであって次回のＰＩ演算の前回値として用いられるものの絶対値を第２ｄ軸リミッタ５１ｅによりｄ軸限界値ＶLd以下に制限し、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoであって次回のＰＩ演算の前回値として用いられるものの絶対値を第２ｑ軸リミッタ５２ｅによりｑ軸限界値ＶLq以下に制限する。すなわち、Ｖdoの絶対値がＶLd以下か否かを判断し（ステップＳ１１５）、ＶLd以下であればＶdoを第２ｄ軸リミッタ５１ｅの出力値Ｖdo′とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶し（ステップＳ１１６）、ＶLd以下でなければＶdoが正か否かを判断し（ステップＳ１１７）、正であればＶLdを第２ｄ軸リミッタ５１ｅの出力値Ｖdo′とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶し（ステップＳ１１８）、正でなければ−ＶLdを第２ｄ軸リミッタ５１ｅの出力値Ｖdo′とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶する（ステップＳ１１９）。また、Ｖqoの絶対値がＶLq以下か否かを判断し（ステップＳ１２０）、ＶLq以下であればＶqoを第２ｑ軸リミッタ５２ｅの出力値Ｖqo′とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶し（ステップＳ１２１）、ＶLq以下でなければＶqoが正か否かを判断し（ステップＳ１２２）、正であればＶLqを第２ｑ軸リミッタ５２ｅの出力値Ｖqo′とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶し（ステップＳ１２３）、正でなければ−ＶLqを第２ｑ軸リミッタ５２ｅの出力値Ｖqo′とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶し（ステップＳ１２４）、リターンする。
【００３３】
上記第２比較例によれば、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoをｄ軸補正値−ωＬq Ｉq により補正した値に基づいてｄ軸目標電圧Ｖd * を求め、補正しない場合に比べて、回転速度ωとｑ軸電流Ｉq に応じて生じるｄ軸目標電圧Ｖd * とｄ軸電圧Ｖd との差がモータ１の応答性に及ぼす影響を低減できる。また、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoをｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦにより補正された値に基づいてｑ軸目標電圧Ｖq * を求め、補正しない場合に比べて、回転速度ωとｄ軸電流Ｉd と磁束Φに応じて生じるｑ軸目標電圧Ｖq * とｑ軸電圧Ｖq との差がモータ１の応答性に及ぼす影響を低減できる。
さらに、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoにｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を加算した値の絶対値は第１ｄ軸リミッタ５１ｄによりｄ軸限界値ＶＬd 以下に制限される。この第１ｄ軸リミッタ５１ｄにより制限された値、すなわち第１ｄ軸リミッタ５１ｄの出力値に基づきｄ軸目標電圧Ｖd * を求めることができる。また、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoの絶対値は第２ｄ軸リミッタ５１ｅによりｄ軸限界値ＶＬd 以下に制限される。この第２ｄ軸リミッタ５１ｅにより制限された値、すなわち第２ｄ軸リミッタ５１ｅの出力値Ｖdo′を、ｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値として用いることができる。よって、ｄ軸目標電圧Ｖd * の絶対値を必要以上に低減することなく、且つ、次回のＰＩ演算の前回値に補正値を加算することなく、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoを補正し、次回のＰＩ演算の前回値を第２ｄ軸リミッタ５１ｅにより制限できる。
同様に、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoにｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを加算した値の絶対値は第１ｑ軸リミッタ５２ｄによりｑ軸限界値ＶＬq 以下に制限される。この第１ｑ軸リミッタ５２ｄにより制限された値、すなわち第１ｑ軸リミッタ５２ｄの出力値に基づきｑ軸目標電圧Ｖq * を求めることができる。また、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoの絶対値は第２ｑ軸リミッタ５２ｅによりｑ軸限界値ＶＬq 以下に制限される。この第２ｑ軸リミッタ５２ｅにより制限された値、すなわち第２ｑ軸リミッタ５２ｅの出力値Ｖqo′を、ｑ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値として用いることができる。よって、ｑ軸目標電圧Ｖq * の絶対値を必要以上に低減することなく、且つ、次回のＰＩ演算の前回値に補正値を加算することなく、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoを補正し、次回のＰＩ演算の前回値を第２ｑ軸リミッタ５２ｅにより制限できる。
【００３４】
図７Ａ、図７Ｂはブラシレスモータの回転数が１５００ｒｐｍの場合のｑ軸目標電流に対するｑ軸電流の周波数応答特性を表すボード線図であり、図７ＡはＰＩ演算値の補正を行っていない第１比較例の場合を示し、図７Ｂは第２比較例のように補正を行った場合を示す。また、図８Ａ、図８Ｂはブラシレスモータの回転数が５００ｒｐｍの場合のｑ軸目標電流に対するｑ軸電流の周波数応答特性を表すボード線図であり、図８ＡはＰＩ演算値の補正を行っていない第１比較例の場合を示し、図８Ｂは第２比較例のように補正を行った場合を示す。これらボード線図より、第２比較例によれば回転速度がブラシレスモータの応答性能に及ぼす影響を低減し、応答性能を安定化させ得ることを確認できる。
【００３５】
図９、図１０を参照して本発明の実施形態に係るブラシレスモータ用制御装置を説明する。なお、第２比較例と同様部分は説明を省略して相違点を説明する。
本実施形態のｄｑ軸目標電圧演算部１９′は、図９のブロック図に示すように、ｄｑ軸限界値演算部５０、ｄ軸目標電圧演算部５１′、ｑ軸目標電圧演算部５２′を有する。ｄ軸目標電圧演算部５１′は、ｄ軸偏差δＩd を低減するように、ｄ軸電流のＰＩ演算に基づいてｄ軸目標電圧Ｖd * を求める。ｑ軸目標電圧演算部５２′は、ｑ軸偏差δＩq を低減するように、ｑ軸電流のＰＩ演算に基づいてｑ軸目標電圧Ｖq * を求める。
【００３６】
本実施形態のｄｑ軸限界値演算部５０は、第２比較例と同様に、モータ１の電機子巻線への目標印加電圧が設定最大値Ｖmax を越えないようにして、ロータ１ｂの回転位置の変化に対する電機子巻線への印加電圧の変化を表す波形が不連続にならず正弦波になるように、ｄ軸限界値ＶLdとｑ軸限界値ＶLqとを求める。
【００３７】
ｄ軸目標電圧演算部５１′は、ｄ軸ＰＩ演算部５１ａ′、ｄ軸補正値演算部５１ｂ′、ｄ軸加算部５１ｃ′、ｄ軸リミッタ５１ｄ′、および補正ｄ軸限界値演算部５１ｆを有する。
ｄ軸ＰＩ演算部５１ａ′は、第２比較例と同様にｄ軸電流のＰＩ演算によりＰＩ演算値Ｖdoを演算し、さらに、そのＰＩ演算値Ｖdoをｄ軸リミッタ５１ｄ′に出力する。
ｄ軸補正値演算部５１ｂ′は、第２比較例と同様にｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を求め、さらに、ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq の絶対値を求める。
補正ｄ軸限界値演算部５１ｆは、ｄ軸限界値ＶLdからｄ軸補正値−ωＬq Ｉq の絶対値を差し引いた補正ｄ軸限界値ＶLd′を求める。
ｄ軸リミッタ５１ｄ′は、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoの絶対値を補正ｄ軸限界値ＶLd′以下に制限する。
ｄ軸加算部５１ｃ′は、ｄ軸リミッタ５１ｄ′の出力値Ｖdo″にｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を加算する。ｄ軸加算部５１ｃ′の出力値がｄ軸目標電圧Ｖd * に対応するものとされている。これにより、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoをｄ軸補正値−ωＬq Ｉq により補正した値に基づきｄ軸目標電圧Ｖd * が求められている。
また、ｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値としてｄ軸リミッタ５１ｄ′の出力値Ｖdo″が用いられる。
【００３８】
ｑ軸目標電圧演算部５２′は、ｑ軸ＰＩ演算部５２ａ′、ｑ軸補正値演算部５２ｂ′、ｑ軸加算部５２ｃ′、ｑ軸リミッタ５２ｄ′、および補正ｑ軸限界値演算部５２ｆを有する。
ｑ軸ＰＩ演算部５２ａ′は、第２比較例と同様にｑ軸電流のＰＩ演算によりＰＩ演算値Ｖqoを出力し、さらに、そのＰＩ演算値Ｖqoをｑ軸リミッタ５２ｄ′に出力する。
ｑ軸補正値演算部５２ｂ′は、第２比較例と同様にｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを求め、さらに、ｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦの絶対値を求める。
補正ｑ軸限界値演算部５２ｆは、ｑ軸限界値ＶLqからｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦの絶対値を差し引いた補正ｑ軸限界値ＶLq′を求める。
ｑ軸リミッタ５２ｄ′は、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoの絶対値を補正ｑ軸限界値ＶLq′以下に制限する。
ｑ軸加算部５２ｃ′は、ｑ軸リミッタ５２ｄ′の出力値Ｖqo″にｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを加算する。ｑ軸加算部５２ｃ′の出力値がｑ軸目標電圧Ｖq * に対応するものとされている。これにより、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoをｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦにより補正した値に基づきｑ軸目標電圧Ｖq * が求められている。
また、ｑ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値としてｑ軸リミッタ５２ｄ′の出力値Ｖqo″が用いられる。
【００３９】
図１０のフローチャートは、本実施形態におけるｄ軸目標電圧Ｖd * とｑ軸目標電圧Ｖq * の演算手順を示す。まず、ｄ軸電流のＰＩ演算とｑ軸電流のＰＩ演算によりＰＩ演算値Ｖdo、Ｖqoを求め（ステップＳ２０１）、ｄ軸補正値演算部５１ｂ′においてｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を、ｑ軸補正値演算部５２ｂ′においてｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを求める（ステップＳ２０２）。また、ｄ軸限界値ＶLdとｑ軸限界値ＶLqを演算し（ステップＳ２０３）、補正ｄ軸限界値演算部５１ｆにおいてｄ軸限界値ＶLdからｄ軸補正値−ωＬq Ｉq の絶対値を差し引いた補正ｄ軸限界値ＶLd′を求め、補正ｑ軸限界値演算部５２ｆにおいてｑ軸限界値ＶLqからｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦの絶対値を差し引いた補正ｑ軸限界値ＶLq′を求める（ステップＳ２０４）。次に、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoであって次回のＰＩ演算の前回値として用いられるものの絶対値をｄ軸リミッタ５１ｄ′により補正ｄ軸限界値ＶLd′以下に制限し、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoであって次回のＰＩ演算の前回値として用いられるものの絶対値をｑ軸リミッタ５２ｄ′により補正ｑ軸限界値ＶLq′以下に制限する。すなわち、Ｖdoの絶対値がＶLd′以下か否かを判断し（ステップＳ２０５）、ＶLd′以下であればＶdoをｄ軸リミッタ５１ｄ′の出力値Ｖdo″とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶し（ステップＳ２０６）、ＶLd′以下でなければＶdoが正か否かを判断し（ステップＳ２０７）、正であればＶLdをｄ軸リミッタ５１ｄ′の出力値Ｖdo″とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶し（ステップＳ２０８）、正でなければ−ＶLdをｄ軸リミッタ５１ｄ′の出力値Ｖdo″とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶する（ステップＳ２０９）。また、Ｖqoの絶対値がＶLq′以下か否かを判断し（ステップＳ２１０）、ＶLq′以下であればＶqoをｑ軸リミッタ５２ｄ′の出力値Ｖqo″とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶し（ステップＳ２１１）、ＶLq′以下でなければＶqoが正か否かを判断し（ステップＳ２１２）、正であればＶLqをｑ軸リミッタ５２ｄ′の出力値Ｖqo″とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶し（ステップＳ２１３）、正でなければ−ＶLqをｑ軸リミッタ５２ｄ′の出力値Ｖqo″とし、次回のＰＩ演算の前回値として用いるために記憶する（ステップＳ２１４）。次に、ｄ軸加算部５１ｃ′においてｄ軸リミッタ５１ｄ′の出力値Ｖdo″にｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を加算した値をｄ軸目標電圧Ｖd * として出力し（ステップＳ２１５）、ｑ軸加算部５２ｃ′においてｑ軸リミッタ５２ｄ′の出力値Ｖqo″にｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを加算した値をｑ軸目標電圧Ｖq * として出力し（ステップＳ２１６）、しかる後にリターンする。
【００４０】
上記実施形態によれば、ｄ軸限界値ＶLdからｄ軸補正値−ωＬq Ｉq の絶対値を差し引いた補正ｄ軸限界値ＶLd′が補正ｄ軸限界値演算部５１ｆにより求められ、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoの絶対値はｄ軸リミッタ５１ｄ′により補正ｄ軸限界値ＶLd′以下に制限される。このｄ軸リミッタ５１ｄ′により制限された値、すなわちｄ軸リミッタ５１ｄ′の出力値Ｖdo″をｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値として用いることができる。また、ｄ軸リミッタ５１ｄ′の出力値Ｖdo″にｄ軸補正値−ωＬq Ｉq を加算した値、すなわちｄ軸加算部５１ｃ′の出力値に基づきｄ軸目標電圧Ｖd * を求めることができる。よって、ｄ軸目標電圧Ｖd * の絶対値を必要以上に低減することなく、且つ、ｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値に補正値を加算することなく、ｄ軸電流のＰＩ演算値Ｖdoを補正し、ｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値をｄ軸リミッタ５１ｄ′により制限できる。しかも、ｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値はｄ軸限界値ＶLdではなく補正ｄ軸限界値ＶLd′により制限される。そのｄ軸限界値ＶLdはモータ１の電機子巻線への目標印加電圧の設定最大値を越えないように求められる。また、ｄ軸電圧Ｖd とｑ軸電圧Ｖq は一方が増大すると他方が減少し、ｄ軸補正値−ωＬq Ｉq はｑ軸電流Ｉq に相関する。よって、ｄ軸限界値ＶLdからｄ軸補正値−ωＬq Ｉq の絶対値を差し引いた補正ｄ軸限界値ＶLd′を、電機子巻線に印加可能な現実の最大電圧に近い値にできる。すなわち、ｄ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値を必要以上に大きな限界値で制限するのを防止し、ｄ軸ＰＩ演算値Ｖdoの収束性を向上できる。
同様に、ｑ軸限界値ＶLqからｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦの絶対値を差し引いた補正ｑ軸限界値ＶLq′が補正ｑ軸限界値演算部５２ｆにより求められ、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoの絶対値はｑ軸リミッタ５２ｄ′により補正ｑ軸限界値ＶLq′以下に制限される。このｑ軸リミッタ５２ｄ′により制限された値、すなわちｑ軸リミッタ５２ｄ′の出力値Ｖqo″をｑ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値として用いることができる。また、ｑ軸リミッタ５２ｄ′により制限されたｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoにｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦを加算した値、すなわちｑ軸加算部５２ｃ′の出力値に基づきｑ軸目標電圧Ｖq * を求めることができる。よって、ｑ軸目標電圧Ｖq * の絶対値を必要以上に低減することなく、且つ、ｑ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値に補正値を加算することなく、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoを補正し、ｑ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値をｑ軸リミッタ５２ｄ′により制限できる。
しかも、ｑ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値はｑ軸限界値ＶLqではなく補正ｑ軸限界値ＶLq′により制限される。そのｑ軸限界値ＶLqは電機子巻線への目標印加電圧の設定最大値を越えないように求められる。また、ｄ軸電圧Ｖd とｑ軸電圧Ｖq は一方が増大すると他方が減少し、ｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦはｄ軸電流Ｉd に相関する。よって、ｑ軸限界値ＶLqからｑ軸補正値ωＬd Ｉd ＋ωΦの絶対値を差し引いた補正ｑ軸限界値ＶLq′を、電機子巻線に印加可能な現実の最大電圧に近い値にできる。すなわち、ｑ軸電流の次回のＰＩ演算の前回値を必要以上に大きな限界値で制限するのを防止し、ｑ軸ＰＩ演算値Ｖqoの収束性を向上できる。
他は第２比較例と同様とされる。
【００４１】
上記実施形態の変形例として、ｑ軸補正値演算部５２ｂ、５２ｂ′により求められるｑ軸補正値をωＬd Ｉd ＋ωΦに代えてωＬd Ｉd とし、他は上記実施形態と同様に構成してもよい。この場合においても、ｑ軸電流のＰＩ演算値Ｖqoをｑ軸補正値ωＬd Ｉd により補正した値に基づいてｑ軸目標電圧Ｖq * を求め、補正しない場合に比べて、回転速度ωとｄ軸電流Ｉd に応じて生じるｑ軸目標電圧Ｖq * とｑ軸電圧Ｖq との差がモータ１の応答性に及ぼす影響を低減できる。
【００４２】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ｄ軸偏差とｑ軸偏差を低減するためのフィードバック演算は上記実施形態におけるＰＩ演算に限定されず、その偏差を低減するものであればＰ演算やＰＩＤ演算のような他のフィードバック演算であってもよい。また、ブラシレスモータは３相に限定されず、用途も操舵補助力発生用に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態および第２比較例に係る電動パワーステアリング装置の部分破断図。
【図２】本発明の実施形態および第２比較例に係る制御装置の構成説明図。
【図３】本発明の第２比較例に係る制御装置におけるｄｑ軸目標電圧演算部の構成を示すブロック図。
【図４】ロータの回転位置と目標印加電圧との関係の一例を示す図。
【図５】本発明の実施形態および第２比較例に係る制御装置による制御手順を示すフローチャート。
【図６Ａ】本発明の第２比較例に係る制御装置による目標電圧の演算手順を示すフローチャート。
【図６Ｂ】本発明の第２比較例に係る制御装置による目標電圧の演算手順を示すフローチャート。
【図７Ａ】第１比較例に係るブラシレスモータの回転数が１５００ｒｐｍの場合のｑ軸目標電流に対するｑ軸電流の周波数応答特性を表すボード線図。
【図７Ｂ】第２比較例に係るブラシレスモータの回転数が１５００ｒｐｍの場合のｑ軸目標電流に対するｑ軸電流の周波数応答特性を表すボード線図。
【図８Ａ】第１比較例に係るブラシレスモータの回転数が５００ｒｐｍの場合のｑ軸目標電流に対するｑ軸電流の周波数応答特性を表すボード線図。
【図８Ｂ】第２比較例に係るブラシレスモータの回転数が５００ｒｐｍの場合のｑ軸目標電流に対するｑ軸電流の周波数応答特性を表すボード線図。
【図９】本発明の実施形態に係る制御装置におけるｄｑ軸目標電圧演算部の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の実施形態に係る制御装置による目標電圧の演算手順を示すフローチャート。
【図１１】本発明の第１比較例に係るブラシレスモータの制御装置におけるｄｑ軸目標電圧演算部の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４４】
１…ブラシレスモータ、１ｂ…ロータ、１ｃ…マグネット（界磁）、２…回転位置検出部、３ａ、３ｂ、３ｃ…電流検出部、１０…制御装置、１７…ｄｑ軸電流演算部、１９…ｄｑ軸目標電圧演算部、５０…ｄｑ軸限界値演算部、５１…ｄ軸目標電圧演算部、５１ｂ、５１ｂ′…ｄ軸補正値演算部、５１ｃ、５１ｃ′…ｄ軸加算部、５１ｄ′…ｄ軸リミッタ、５１ｄ…第１ｄ軸リミッタ、５１ｅ…第２ｄ軸リミッタ、５２…ｑ軸目標電圧演算部、５２ａ、５２ａ′…ｑ軸ＰＩ演算部、５２ｂ、５２ｂ′…ｑ軸補正値演算部、５２ｃ、５２ｃ′…ｑ軸加算部、５２ｅ…第２ｑ軸リミッタ、５２ｄ…第１ｑ軸リミッタ、５２ｄ′…ｑ軸リミッタ、５１ｆ…補正ｄ軸限界値演算部、５２ｆ…補正ｑ軸限界値演算部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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