(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つの励磁相を有するブラシレスモータの駆動制御装置において、前記励磁相毎に励磁相電流指令信号を生成する励磁相電流指令信号生成手段と、前記励磁相電流指令信号生成手段で生成された前記励磁相電流指令信号に基いて電流フィードバック制御により前記励磁相毎に励磁電流を制御する励磁電流制御手段とを備え、
前記励磁相電流指令信号生成手段は、転流時に、２相の転流相の前記励磁電流の合計値をモータ電流指令信号と等しくするように、２相の前記転流相の前記励磁相電流指令信号の変化率を一致させ、転流していない１つの励磁相の励磁電流を一定に保つことにより、前記転流相の前記励磁相電流指令信号を矩形波以外の形状で生成し、
前記変化率は、時間に対して一定の変化率もしくは変動の変動率であり、
前記時間に対して一定の変化率とは、所定の時間毎に、ＯＮ相の励磁相電流指令信号を前記モータ電流指令信号に達するまでに、ゼロから前記モータ電流指令信号のｎ分の１ずつに増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号をゼロに達するまでに、前記モータ電流指令信号から同じく前記モータ電流指令信号のｎ分の１ずつに減少させていくことを意味し、
前記時間に対して変動の変化率とは、ＯＮ相の励磁相電流指令信号を前記モータ電流指令信号に達するまでに、ゼロから指数的に増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号をゼロに達するまでに、前記モータ電流指令信号から指数的に減少させていき、かつ、ＯＮ相の励磁相電流指令信号とＯＦＦ相の励磁相電流指令信号の合計値が常に前記モータ電流指令信号に等しくなるようにすることを意味することを特徴とするブラシレスモータ駆動制御装置。
【請求項２】
３つの励磁相を有するブラシレスモータの駆動制御装置において、前記励磁相毎に励磁相電流指令信号を生成する励磁相電流指令信号生成手段と、前記励磁相電流指令信号生成手段で生成された前記励磁相電流指令信号に基いて電流フィードバック制御により前記励磁相毎に励磁電流を制御する励磁電流制御手段とを備え、
前記励磁相電流指令信号生成手段は、転流時に、２相の転流相の前記励磁電流の合計値をモータ電流指令信号と等しくするように、２相の前記転流相の前記励磁相電流指令信号の変化率を一致させ、転流していない１つの励磁相の励磁電流を一定に保つことにより、前記転流相の前記励磁相電流指令信号を矩形波以外の形状で生成し、
前記変化率は、前記ブラシレスモータの回転角度に対して一定の変化率もしくは変動の変動率であり、
前記ブラシレスモータの回転角度に対して一定の変化率とは、所定の電気角度毎に、ＯＮ相の励磁相電流指令信号を前記モータ電流指令信号に達するまでに、ゼロから前記モータ電流指令信号のｎ分の１ずつに増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号をゼロに達するまでに、前記モータ電流指令信号から同じく前記モータ電流指令信号のｎ分の１ずつに減少させていくことを意味し、
前記ブラシレスモータの回転角度に対して変動の変化率とは、ロータの電気角度信号に基づいて励磁相電流指令信号を算出することにより、ＯＮ相の励磁相電流指令信号を前記モータ電流指令信号に達するまでに、ゼロから指数的に増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号をゼロに達するまでに、前記モータ電流指令信号から指数的に減少させていき、かつ、ＯＮ相の励磁相電流指令信号とＯＦＦ相の励磁相電流指令信号の合計値が常に前記モータ電流指令信号に等しくなるようにすることを意味することを特徴とするブラシレスモータ駆動制御装置。
【請求項３】
電動パワーステアリング装置のアシストブラシレスモータを駆動するための駆動制御装置として使用される請求項１又は請求項２に記載のブラシレスモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の励磁相を有するブラシレスモータを駆動制御するのに好適なブラシレスモータ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のパワーステアリング装置の駆動源として用いられているブラシレスモータは３相以上の励磁相を有するモータであり、その駆動は矩形波状の励磁電流によって行われている。
【０００３】
例えば５相ブラシレスモータの場合、モータ駆動回路は、モータの回転子（ロータ）の外周面を電気角で72度ずつ離隔して取り囲むように配設された５相（以下、これらをａ相〜ｅ相という）の励磁コイルａ〜ｅに対し、マイクロコンピュータ等の制御回路による制御下で、４相同時に励磁する４相励磁方式により、コイルを１相ずつ順次切り換えて矩形波電流で励磁することにより、ロータを回転駆動させている。この４相励磁方式では、モータ電流は５相のうちの４つの相に流れることになるが、各相にバランスよく電流を流すために、各励磁コイルの抵抗は全て等しくなるように形成されている。
【０００４】
このようなモータ駆動回路は、通常１０個の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成されている。これら１０個のトランジスタは、対応する２個のトランジスタを直列接続して５つの直列トランジスタ回路を形成し、それぞれを電源の正負両端子間に接続すると共に、各直列トランジスタ回路の２個のトランジスタの接続部をそれぞれＹ字形にスター結線した５個の励磁コイルａ〜ｅの外端に接続することにより、モータのコイル回路と接続している。
【０００５】
このモータ駆動回路から各励磁コイルへ供給される励磁電流（矩形波）の方向及び長さは、ロータの回転角（電気角）の値に対して例えば図７に示すようになる。すなわち、電気角で36度毎に順次１相ずつ励磁コイルを切り替え、１つの相コイルを電気角で144度の間励磁することにより、ロータを連続して回転させるようになっている。この図７では、電気角をθとしたとき、0°≦θ＜36°, 36°≦θ＜72°，72°≦θ＜108°，108°≦θ＜144°，144°≦θ＜180°，180°≦θ＜216°，216°≦θ＜252°，252°≦θ＜288°，288°≦θ＜324°，324°≦θ＜360°の区間をそれぞれ(1)，・・・・，(10)で表わしている。
【０００６】
本例の場合、ａ相の電流は区間(1)及び(2)で＋方向に流れ、区間(3)で０、区間(4)〜(7)で−方向に流れ、区間(8)で０、区間(9)から(10)を経て再び区間(1)で＋方向に流れる。ｂ相の電流は、区間(1)〜(4)で＋方向に流れ、区間(5)で０、区間(6)〜(9)で−方向に流れ、区間(10)で０、そして再び区間(1)で＋方向に流れる。ｃ相の電流は、区間(1)で−方向に流れ、区間(2)で０、区間(3)〜(6)で＋方向に流れ、区間(7)で０、区間(8)〜(10)を経て再び区間(1)で−方向に流れる。ｄ相の電流は、区間(1)〜(3)で−方向に流れ、区間(4)で０、区間(5)〜(8)で＋方向に流れ、区間(9)で０、そして区間(10)から再び−方向に流れる。ｅ相の電流は、区間(1)で０、区間(2)〜(5)で−方向に流れ、区間(6)で０、区間(7)〜(10)で＋方向に流れ、再び区間(1)で０となる。従って、区間(1)〜(10)の各境界（電気角で36度毎の切替時）では、５つの励磁コイルのうちの２つが互いに逆向きに切り替えられることになる。
【０００７】
このような励磁電流の切替えは、原理的には、図７に示すような矩形波の立ち上がり又は立ち下がりで表わされるが、実際にはその立ち上がり又は立ち下がり波形は横軸に対し直角に変化するのではなく、励磁電流が＋方向に立ち上がるまで或いは−方向に立ち下がるまで、ある程度の時間Δｔ（モータ回路の時定数の３倍位）がかかる。
【０００８】
例えば、図７の区間(8)と(9)の境界（電気角で288度）では、ａ相の電流が０から＋の一定値まで立ち上がる一方、ｄ相の電流が＋の一定値から０に立ち下がり、ｂ相及びｃ相の電流は共に“−”の一定値、ｅ相の電流は“＋”の一定値であるが、この境界部分の波形の変化を拡大すると図８に示すようになる。
【０００９】
詳細には、ａ相の立ち上がり電流は時間Δｔの間に０から＋の一定値まで漸進的に増大する一方、ｄ相の立ち下がり電流は、時間Δｔよりも短い時間Δt1（モータ回路の時定数より小さい）で、＋の一定値から０まで減少する。このとき、他の３つの相ｂ，ｃ，ｅは切り替えられない相であるが、５つの相の電流をｉa,ｉb,ｉc,ｉd,ｉeで表わしたとき、これらの電流の間には次式（１）の関係がある。
【００１０】
ｉa ＋ｉd ＋ｉe ＝−（ｉb ＋ｉc）＝Ｉ      …(1)
このため、ａ相とｄ相の電流が上述のように変化すると、ｂ，ｃ，ｅ相の電流も変化する。すなわち、ａ相とｄ相の電流変化率が異なるために、この２つの相の電流の合計値が定常値にならず、図８に示すようにｂ相，ｃ相の電流が変動する結果、ｅ相の電流も上記時間Δｔの間変化する。これらの電流変動により、過度的なトルク変動が生じてしまう。
【００１１】
上記のように２つの相の電流の立上りと立下りの電流変化率が異なるのは、次の理由による。
【００１２】
まず、モータ駆動回路に供給される電源電圧をＶb，スター結線した励磁コイルａ〜ｅの中心接続点の電圧をＶnとする。次に、図８において、時間Δt1の区間を▲１▼、時間Δt2（＝Δｔ−Δt1）の区間を▲２▼とする。
【００１３】
区間▲１▼では、＋から０に切り替えられるｄ相（ＯＦＦ相）の電流ｉdは、−Ｖn，コイルの逆起電圧Ｅd及びモータ回路の時定数に応じた変化率で、モータ駆動回路からモータへの通電電流Ｉの半分（Ｉ／２）から零（０）まで下がる。このとき、ＯＦＦ相の等価回路に加えられる電圧をＶOFFとすると、ＶOFF ＝−Ｖn −Ｅd ＜０であり、Ｖnは近似的にＶb/２となる。一方、０から＋に切り替えられるａ相（ＯＮ相）の電流ｉaは、電圧Ｖb，−Ｖn、コイルの逆起電圧Ｅa及びモータ回路の時定数に応じた変化率で零（０）から上昇するが、このとき、ＯＮ相の等価回路に加えられる電圧をＶONとすると、ＶON＝Ｖb・Duty1(ＰＷＭのデューティ）−Ｖn−Ｅaである。
【００１４】
式で説明すると、ＯＦＦ相の等価回路により電流ｉdは次式（２）で表される。
【００１５】
ｉd(t)＝ (I/2)ｅ-t/T＋（ＶOFF/Ｒ）(1−ｅ-t/T)       …(2)
∴ｔ＝０のとき、ｉd ＝Ｉ／２
但し、Ｔは等価回路の電気的時定数、Ｒは等価回路の抵抗である。
【００１６】
一方、ＯＮ相の等価回路により、電流ｉaは次式（３）で表わされる。
【００１７】
ｉa(t)＝（ＶON／Ｒ）(1−ｅ-t/T)       …(3)
∴ｔ＝０のとき、ｉa ＝０、 ｔ→∞で、ｉa ＝ＶON／Ｒ＝Ｉ／２
従って、ＯＦＦ相，ＯＮ相の各電流ｉd，ｉaの変化率は、それぞれ次のようになる。
【００１８】
0004779233.tif 000002
上式(4)及び(5)において、(I/2＋Ｖn/Ｒ＋Ｅd/Ｒ) ＞I/2であるから、ＯＦＦ相の電流変化率の方がＯＮ相の電流変化率より大きい。特に、等価回路の抵抗Ｒが小さい場合、電源電圧Ｖb(≒２Ｖn)が大きい場合、或いは高速回転時で逆起電圧Ｅdが大きい場合には、ＯＦＦ相の電流変化率はＯＮ相の電流変化率よりかなり大きくなる。従って、ＯＦＦ相の電流ｉdがＩ／２から０まで下がる時間（Δt1）よりも、ＯＮ相の電流ｉaが０からＩ／２まで上がる時間（Δｔ）の方が長い。すなわち、区間▲１▼の最後でＯＮ相の電流ｉaはＩ／２に到達せず、上昇途中である。その後、区間▲２▼において、ＯＮ相の電流ｉaが最終的に定常値（Ｉ／２）に到達するが、それまでに時間Δt2（モータ回路の時定数の２〜３倍）を要する。従って、切り替えられる２つの相の電流の立ち上がりと立ち下がりでは、電流変化率が異なっている。
【００１９】
上述のように、このようなモータ駆動回路による励磁電流の制御では、切替える２つの相（例えば図７のａ相及びｄ相）の電流の立上りと立下りの変化率が異なるため、切替えられない相（例えば図７のｂ相、ｃ相、ｅ相）の電流が変動し、それらの電流変動により過渡的なトルク変動が生じてしまう。
【００２０】
このようなトルク変動を生じさせる相切替時の電流変動を抑制するためには、各相の電流を制御すればよいが、その制御のために各相の電流を検出する必要があり、２以上の電流検出回路が必要になる。特に５相ブラシレスモータの場合は、４相励磁方式を採用していることから、モータ駆動回路に４つの電流検出回路と４つの電流ループが必要であり、駆動回路の構成が複雑化し、コストも高くなるという問題点があった。
【００２１】
従来、かかる問題を解決するものとしては、例えば特開平１１−３５６０８３号公報に開示されている装置がある。これにより、制御手段は、駆動手段からブラシレスモータの各励磁相毎に供給される励磁信号の方向決定及びオン／オフの切替えを行う。その切替え時に、切り替えられる励磁信号の変化率を制御することにより、切替える２つの相の電流変化率を一致させる（又は同程度にする）ことができる。これにより、切り替えない相の電流変動が抑制されるので、前述のトルク変動もなくなる。また、励磁信号は、上記のモータ回路を流れる電流のみを検出すれば生成可能であるから、励磁信号の変化率を制御するために各相の電流を検出する必要がなく、制御のための回路構成も複雑化しない。
【００２２】
また、従来、転流時の電流変化率を制御する他のものとしては、例えば特開２０００−３０８３８６号公報に開示されている装置がある。この装置では、１個の電流検出回路を用いてブラシレスモータを矩形波で駆動するものにおいて、相電流切替え時の立上がり相と立ち下がり相の電流変化率を制御することにより、相切替え時のモータ電流を一定に保つことで、電流変動と電磁トルク変動を抑えることができ、安価で低電流変動、低トルク変動の高性能サーボモータを実現している。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開平１１−３５６０８３号公報及び特開２０００−３０８３８６号公報に開示されている従来技術において、転流時の立ち下がり電流の変化率を制御する方法では、モータの回転速度が速くなるほど、転流間隔時間における転流の過渡時間の占める割合が高くなる。ここで、「転流間隔時間」とは、ある転流の開始時間から次の転流の開始時間までに要する時間をいい、「転流の過渡時間」とは、転流動作において相電流が過渡状態になっている時間をいう。
【００２４】
要は、図９に示すように、立ち下がり相の相電流idが徐々に下がる転流の過渡時間が転流間隔時間の１／２（モータが一定速度で回転する時）を超えた場合に、立ち下がり相の逆起電圧Edの極性が変わり、立ち下がり相の相電流idが逆に上昇する現象が発生する。図９において、t1は転流１の開始時間であり、θ1は時間t1におけるロータ位置の電気角度であり、t2は次の転流２の開始時間であり、θ2は時間t2におけるロータ位置の電気角度であり、t3はＯＦＦ相の逆起電圧の極性が変る時間であり、θ3は時間t3におけるロータ位置の電気角度である。このように、立下り相の電流が上昇することにより、モータに電流変動、トルク変動及び騒音が発生する。
【００２５】
また、立ち下がり相の電流が転流間隔時間の１／２以上流れ続けると、その相の逆起電圧の極性が変わることにより、その相では、モータ本来の回転トルクとは逆方向の回転トルクが発生してしまい、モータのトータルトルクが落ちてしまう。モータトルクの落ち込みはモータの回転速度に依存するため、モータを自動車のパワーステアリング装置のアシスト装置として使う場合は、操舵フィーリングにおいて粘性感が生じるという問題点となる。
【００２６】
つまり、転流時の転流電流制御は、基本的に電圧のフィードフォーワード制御により実現されているので、転流電流の目標値に見合った励磁電圧を設定するようになっている。従って、転流電流の過渡過程時間（転流の過渡時間）は、励磁コイルの電気的時定数に依存する。
【００２７】
その問題を解決するものとしては、例えば、転流時の電流変化率を制御する電流変化率制御手段を有すると共に、複数の励磁相を有するブラシレスモータの駆動制御装置であって、その電流変化率制御手段は、転流の過渡時間を転流間隔時間の１／２以内に終了させ、また、駆動回路のインピーダンスを含むブラシレスモータの電気的時定数が転流間隔時間の１／６以下である装置が提案されている。
【００２８】
このような装置は、低回転で極数の少ないブラシレスモータに対して適切であるが、高回転又は極数の多いモータに対しては限界がある。つまり、要求される電気的時定数が小さいので、ブラシレスモータの設計が難しくて小型化も難しい。
また、電気的時定数が満足できない場合、例えば、回転電気角度若しくは回転速度による転流相の電流制御方法が提案されているが、この方法では転流相の電流変化率を完全に一致させることができないので、騒音が発生する問題点がある。
【００２９】
つまり、上述した従来技術を用いて低回転ブラシレスモータを駆動制御する場合に、電流・トルク変動及び騒音の抑制に対して効果はあるが、ブラシレスモータの回転速度が速くなるほど、電流・トルク変動及び騒音の抑制効果が著しく低下するという問題点がある。
【００３０】
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、低回転ブラシレスモータを駆動制御するのに適切だけではなく、高回転ブラシレスモータを駆動制御する場合であっても、ブラシレスモータにおける電流変動、トルク変動及び騒音の発生を有効に抑制することができ、電動パワーステアリング装置のアシストブラシレスモータの駆動制御装置として適用した場合に、低騒音で操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置が構築できるブラシレスモータ駆動制御装置を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ブラシレスモータにおける電流変動、トルク変動及び騒音の発生をブラシレスモータの回転速度に関係無く、有効に抑制することができるようにしたブラシレスモータ駆動制御装置に関し、本発明の上記目的は、３つの励磁相を有するブラシレスモータの駆動制御装置において、前記励磁相毎に励磁相電流指令信号を生成する励磁相電流指令信号生成手段と、前記励磁相電流指令信号生成手段で生成された前記励磁相電流指令信号に基いて電流フィードバック制御により前記励磁相毎に励磁電流を制御する励磁電流制御手段とを備え、前記励磁相電流指令信号生成手段は、転流時に、２相の転流相の前記励磁電流の合計値をモータ電流指令信号と等しくするように、２相の前記転流相の前記励磁相電流指令信号の変化率を一致させ、転流していない１つの励磁相の励磁電流を一定に保つことにより、前記転流相の前記励磁相電流指令信号を矩形波以外の形状で生成し、前記変化率は、時間に対して一定の変化率もしくは変動の変動率であり、前記時間に対して一定の変化率とは、所定の時間毎に、ＯＮ相の励磁相電流指令信号を前記モータ電流指令信号に達するまでに、ゼロから前記モータ電流指令信号のｎ分の１ずつに増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号をゼロに達するまでに、前記モータ電流指令信号から同じく前記モータ電流指令信号のｎ分の１ずつに減少させていくことを意味し、前記時間に対して変動の変化率とは、ＯＮ相の励磁相電流指令信号を前記モータ電流指令信号に達するまでに、ゼロから指数的に増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号をゼロに達するまでに、前記モータ電流指令信号から指数的に減少させていき、かつ、ＯＮ相の励磁相電流指令信号とＯＦＦ相の励磁相電流指令信号の合計値が常に前記モータ電流指令信号に等しくなるようにすることを意味することにより、或いは、３つの励磁相を有するブラシレスモータの駆動制御装置において、前記励磁相毎に励磁相電流指令信号を生成する励磁相電流指令信号生成手段と、前記励磁相電流指令信号生成手段で生成された前記励磁相電流指令信号に基いて電流フィードバック制御により前記励磁相毎に励磁電流を制御する励磁電流制御手段とを備え、前記励磁相電流指令信号生成手段は、転流時に、２相の転流相の前記励磁電流の合計値をモータ電流指令信号と等しくするように、２相の前記転流相の前記励磁相電流指令信号の変化率を一致させ、転流していない１つの励磁相の励磁電流を一定に保つことにより、前記転流相の前記励磁相電流指令信号を矩形波以外の形状で生成し、前記変化率は、前記ブラシレスモータの回転角度に対して一定の変化率もしくは変動の変動率であり、前記ブラシレスモータの回転角度に対して一定の変化率とは、所定の電気角度毎に、ＯＮ相の励磁相電流指令信号を前記モータ電流指令信号に達するまでに、ゼロから前記モータ電流指令信号のｎ分の１ずつに増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号をゼロに達するまでに、前記モータ電流指令信号から同じく前記モータ電流指令信号のｎ分の１ずつに減少させていくことを意味し、前記ブラシレスモータの回転角度に対して変動の変化率とは、ロータの電気角度信号に基づいて励磁相電流指令信号を算出することにより、ＯＮ相の励磁相電流指令信号を前記モータ電流指令信号に達するまでに、ゼロから指数的に増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号をゼロに達するまでに、前記モータ電流指令信号から指数的に減少させていき、かつ、ＯＮ相の励磁相電流指令信号とＯＦＦ相の励磁相電流指令信号の合計値が常に前記モータ電流指令信号に等しくなるようにすることを意味することによって達成される。
【００３２】
また、本発明の上記目的は、本発明のブラシレスモータ駆動制御装置が、電動パワーステアリング装置のアシストブラシレスモータを駆動するための駆動制御装置として使用されることによって、より効果的に達成される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３４】
なお、本実施形態では、３相ブラシレスモータに適用した場合を例として説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の複数の励磁相（例えば５相）のブラシレスモータについても本発明を適用することができる。また、励磁相電流指令信号はハード又はソフトによって生成することができる。本実施形態では、この励磁相電流指令信号がソフトによって生成される。
【００３５】
本発明に係るブラシレスモータ駆動制御装置２０は、図１に示すように、各相電流指令信号発生器２１、各相電流制御器２２、モータ駆動回路２３及びロータ位置検出器２４で構成されている。ここで、各相電流指令信号発生器２１が励磁相電流指令信号生成手段に対応し、各相電流制御器２２及びモータ駆動回路２３が励磁電流制御手段に対応している。
【００３６】
各相電流指令信号発生器２１には図示しない外部回路からモータ電流指令信号Ｉｒｅｆが入力され、ロータ位置検出器２４からのロータ位置信号ＲＰも入力される。各相電流指令信号発生器２１はこれらの入力信号に基いて、各励磁相（ａ、ｂ、ｃ）の励磁相電流指令信号（ｉａｒｅｆ、ｉｂｒｅｆ、ｉｃｒｅｆ）を生成する。また、各相電流制御器２２では、各相電流指令信号発生器２１で生成された励磁相電流指令信号（ｉａｒｅｆ、ｉｂｒｅｆ、ｉｃｒｅｆ）に基いて、モータ駆動回路２３を介して電流フイードバック制御により、各励磁相の励磁電流（ｉａ、ｉｃ）を制御するようになっている。
【００３７】
モータ駆動回路２３は、電源供給側（上段側）に３個、アース側（下段側）に３個配設された合計６個のトランジスタ（電界効果トランジスタＦＥＴ）Ｔ１〜Ｔ６で構成されている。これら６個のトランジスタは、上段側と下段側とで対応するトランジスタが直列接続され、これら直列接続の各トランジスタ対（Ｔ１−Ｔ２，Ｔ３−Ｔ４，Ｔ５−Ｔ６）の接続部は、３相ブラシレスモータ３０の各励磁コイルの外端と接続されている。そして、トランジスタＴ１〜Ｔ６のゲート駆動信号ＧＴ１〜ＧＴ６は、ロータ位置検出器２４から検出されたロータ位置信号ＲＰに基づいて、各相電流指令信号発生器２１を介して各相電流制御器２２により生成される。
【００３８】
転流タイミングは、ロータ位置信号ＲＰにより生成される。ロータ位置信号ＲＰは、ロータ位置検出器２４で検出されてから各相電流指令信号発生器２１に送られる。ロータ位置検出器２４は、ホール素子あるいはレゾルバ、もしくはエンコーダのいずれかによって構成しても良い。
【００３９】
図２は、モータ電流指令信号（Ｉｒｅｆ）及び各励磁相の励磁相電流指令信号（ｉａｒｅｆ、ｉｂｒｅｆ、ｉｃｒｅｆ）の一例を示す波形図である。図示されるように、転流してない時に、通電した各励磁相の励磁相電流指令信号の振幅は、モータ電流指令信号の振幅と同じで、符号は逆である。通電してない励磁相の励磁相電流指令信号の振幅はゼロである。
【００４０】
図２に示すように、転流時に、例えば電気角度３０度で、通電してない転流相のａ相の励磁相電流指令信号ｉａｒｅｆは、ゼロより立ち上がる。通電していた転流相のｃ相の励磁相電流指令信号ｉｃｒｅｆは、ゼロに向けて立ち下がる。
【００４１】
前述したようなブラスレスモータの高速回転時の電流及びトルク変動という問題点を解決する方法を以下に説明する。
【００４２】
＜変化率を一致させた転流相の励磁相電流指令信号の生成＞
各相電流指令信号発生器２１は、２つの転流相の励磁相電流指令信号（本例ではｉａｒｅｆ、ｉｃｒｅｆ）の合計値ｉａｒｅｆ＋ｉｃｒｅｆが、モータ電流指令信号Ｉｒｅｆの振幅と等しくなるように、各励磁相の励磁相電流指令信号（ｉａｒｅｆ、ｉｂｒｅｆ、ｉｃｒｅｆ）を生成する。要は、２つの転流相の励磁相電流指令信号の変化率を一致させるように、転流相の励磁相電流指令信号を生成する。図３は、その転流相の励磁相電流指令信号の変化率を一致した場合の各励磁相電流指令信号を示す波形図である。
【００４３】
各相電流制御器２２では、電流フイードバック制御により、転流相の励磁電流が転流相の励磁相電流指令信号と同じような電流値が得られる。つまり、本実施形態では、励磁電流ｉａが励磁相電流指令信号ｉａｒｅｆと、また、励磁電流ｉｃが励磁相電流指令信号ｉｃｒｅｆと同じような電流値を有する。図３に示すように、転流時に、転流相の励磁相電流指令信号の変化率を一致させているため、２つの転流相の励磁電流の合計値ｉａ＋ｉｃが一定になり、よって、転流してない励磁相（本実施形態ではｂ相）の励磁電流ｉｂを一定に保つことができる。従って、転流時の励磁電流の変動による電磁トルクの変動が抑えられ、電磁トルクの変動による騒音を低減する効果が得られる。
【００４４】
従来のように、例えば図４に示すように、矩形波である励磁相電流指令信号を用いて駆動する場合には、電流制御器の応答性と制御電圧の飽和の影響で、電流信号がオーバショット（overshoot）し易いし、１つの転流相（ＯＦＦ相）の励磁電流の下がりの変化が、もう１つの転流相（ＯＮ相）の励磁電流の上がりの変化と異なるので、図４の中の点線で示されているように、転流時の各励磁相の励磁電流の変動が激しい。それによってトルク変動と騒音が大きくなる。
【００４５】
＜時間に対する電流変化率の電流指令信号の生成＞
各相電流指令信号発生器２１は、転流相の励磁相電流指令信号の変化率が、時間に対して一定の変化率もしくは変動の変化率であるように、転流相の励磁相電流指令信号を生成する。
【００４６】
転流相の励磁相電流指令信号の変化率が時間に対して一定変化率であるというのは、所定の時間毎に転流相の励磁相電流指令信号値をモータ電流指令信号値（目標値）のｎ分の１ずつに変化することであり、つまり、図５に示すように（図の横軸はｔで時間を表す）、Ｔ時間毎に、ＯＮ相の励磁相電流指令信号（本例ではｉａｒｅｆ）を目標値に達するまでに、ゼロから目標値のｎ分の１ずつに（本例ではｎ＝５であるため、５分の１）増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号値（本例ではｉｃｒｅｆ）をゼロに達するまでに、目標値から同じく目標値のｎ分の１ずつに（本例ではｎ＝５であるため、５分の１）減少させていくことを意味する。
【００４７】
転流相の励磁相電流指令信号の変化率が時間に対して可変変化率であるというのは、図４に示すような従来矩形波駆動時の矩形波励磁相電流指令信号が、フィルタを通して、図６に示すような指数曲線の可変変化率の転流相の励磁相電流指令信号が得られることを意味する。つまり、図６に示すように（図の横軸はｔで時間を表す）、ＯＮ相の励磁相電流指令信号値（本例ではｉａｒｅｆ）を目標値に達するまでに、ゼロから指数的に増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号値（本例ではｉｃｒｅｆ）をゼロに達するまでに、目標値から指数的に減少させていき、かつ、ＯＮ相の励磁相電流指令信号値とＯＦＦ相の励磁相電流指令信号値との合計値が常に目標値に等しくなるようにすることを意味する。
【００４８】
＜回転角度に対する電流変化率の電流指令信号の生成＞
各相電流指令信号発生器２１は、転流相の励磁相電流指令信号の変化率が、モータの回転角度に対して一定の変化率もしくは変動の変化率であるように、転流相の励磁相電流指令信号を生成する。
【００４９】
転流相の励磁相電流指令信号の変化率がモータの回転角度（電気角度）に対して一定変化率であるというのは、所定の電気角度毎に転流相の励磁相電流指令信号値をモータ電流指令信号値（目標値）のｎ分の１ずつに変化することであり、つまり、図５に示すように（図の横軸はθで電気角度を表す）、ｍ電気角度毎に、ＯＮ相の励磁相電流指令信号（本例ではｉａｒｅｆ）を目標値に達するまでに、ゼロから目標値のｎ分の１ずつに（本例ではｎ＝５であるため、５分の１）増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号値（本例ではｉｃｒｅｆ）をゼロに達するまでに、目標値から同じく目標値のｎ分の１ずつに（本例ではｎ＝５であるため、５分の１）減少させていくことを意味する。
【００５０】
転流相の励磁相電流指令信号の変化率がモータの回転角度（電気角度）に対して可変変化率であるというのは、ロータの電気角度信号入力とし、計算またはマップ参照により励磁相電流指令信号を算出し、図６に示すような指数曲線の可変変化率の転流相の励磁相電流指令信号が得られることを意味する。つまり、図６に示すように（図の横軸はθで電気角度を表す）、ＯＮ相の励磁相電流指令信号値（本例ではｉａｒｅｆ）を目標値に達するまでに、ゼロから指数的に増加させていき、一方、ＯＦＦ相の励磁相電流指令信号値（本例ではｉｃｒｅｆ）をゼロに達するまでに、目標値から指数的に減少させていき、かつ、ＯＮ相の励磁相電流指令信号値とＯＦＦ相の励磁相電流指令信号値との合計値が常に目標値に等しくなるようにすることを意味する。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るブラシレスモータ駆動制御装置では、モータの電気的時定数に関係無く、転流時に、励磁電流が立ち上る励磁相と励磁電流が立ち下る励磁相の電流指令信号の変化率を一致させることにより、電流制御器での電流フィードバック制御により、２つの転流相の電流変化率を一致させるようにしているので、２つの転流相の励磁電流の合計値が一定になり、よって、転流してない他の励磁相の励磁電流は値が変化せず一定に保たれることができる。従って、本発明によれば、転流時の電流変動によるトルクの変動を抑えることができるという効果を奏する。
【００５２】
また、本発明では、時間をベースに励磁電流指令信号を生成することにより、励磁電流が立ち上る励磁相と励磁電流が立ち下る励磁相の電流変化率を一致させるようにしているので、２つの転流相の励磁電流の合計値が一定になり、よって、転流してない他の励磁相の励磁電流は値が変化せず一定に保たれることができる。従って、本発明によれば、転流時の電流変動によるトルクの変動を抑えることができるという効果を奏する。
【００５３】
さらに、本発明では、モータの回転角度（電気角度）の値をベースに電流指令信号を生成することにより、励磁電流が立ち上る励磁相と励磁電流が立ち下る励磁相の電流変化率を一致させるようにしているので、２つの転流相の励磁電流の合計値が一定になり、よって、転流してない他の励磁相の励磁電流は値が変化せず一定に保たれることができる。従って、本発明によれば、転流時の電流変動によるトルクの変動を抑えることができるという効果を奏する。
【００５４】
つまり、本発明に係るブラシレスモータ駆動制御装置では、従来の矩形波電流指令信号を使用せず、転流時に、転流相の電流変化率を一致させることにより、電流フィードバック制御で転流相の励磁電流の変化率を一致させることができる。よって、転流相の励磁電流の合計値が一定になるために、転流してない他の励磁相の励磁電流も一定に保たれる。従って、転流時の電流変動によるトルクの変動が抑えられ、騒音低減の効果が得られる。
また、本発明に係るブラシレスモータ駆動制御装置を電動パワーステアリングの動力源として用いた場合には、ブラシレスモータの急激なトルク変動が小さいので、電動パワーステアリングの操舵フィーリングを向上させることが可能であり、振動ノイズを低減することができるという効果を奏する。従って、本発明を利用することによって、安価で低電流変動・低トルク変動、低騒音かつ操舵フィーリングの良い電動パワーステアリングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブラシレスモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】３相ブラシレスモータにおけるモータ電流指令信号及び各励磁相の励磁電流指令信号の一例を示す波形図である。
【図３】変化率を一致させた転流相の励磁電流指令信号を示す波形図である。
【図４】従来矩形波駆動時におけるモータ電流指令信号及び各励磁相の励磁電流指令信号・励磁電流の一例を示す波形図である。
【図５】一定変化率である場合の転流相の励磁電流指令信号を示す波形図である。
【図６】可変変化率である場合の転流相の励磁電流指令信号を示す波形図である。
【図７】５相ブラシレスモータにおける各励磁相の励磁電流の一例を示す波形図である。
【図８】従来の励磁電流切替時の各励磁相の電流変化及び電磁トルク変化の一例を示す波形図である。
【図９】従来のブラシレスモータにおけるＯＦＦ相の電流変化例を示す波形図である。
【符号の説明】
２０    ブラシレスモータ駆動制御装置
２１    各相電流指令信号発生器
２２    各相電流制御器
２３    モータ駆動回路
２４    ロータ位置検出器
３０    ３相ブラシレスモータ
ａ、ｂ、ｃ    励磁相
ｉａ    ａ相の励磁電流
ｉｂ    ｂ相の励磁電流
ｉｃ    ｃ相の励磁電流
ｉａｒｅｆ    ａ相の励磁相電流指令信号
ｉｂｒｅｆ    ｂ相の励磁相電流指令信号
ｉｃｒｅｆ    ｃ相の励磁相電流指令信号
Ｉｒｅｆ    モータ電流指令信号
ＧＴ１〜ＧＴ６    ゲート駆動信号
Ｔ１〜Ｔ６  トランジスタ
ＲＰ    ロータ位置信号
【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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