(57)【要約】【課題】ＰＷＭ制御信号のデューティ比を制限する必要がなく、電圧利用率を向上してモータ性能を向上できるモータ用制御装置を提供する。【解決手段】モータ１への電力供給ラインにおけるスイッチング素子を開閉するＰＷＭ制御信号のデューティ比が、電流検出許容域にあるか否かを判定する。デューティ比が電流検出許容域にある時は、電機子捲線を構成するコイルにおける電流、端子電圧、速度起電力、及びインピーダンスの間の予め定めた関係に基づき、インピーダンスを演算により時系列に求め、電流目標値と検出電流に対応する値との偏差を低減するようにモータ１の出力を制御する。デューティ比が電流検出許容域にない時は、電流目標値と最新の求めたインピーダンスに基づき演算により求められた電流に対応する値との偏差を低減するようにモータ１の出力を制御する。【選択図】図２
2007244192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータへの電力供給ラインに配置されるスイッチング素子をＰＷＭ制御信号により開閉することで、前記モータの出力を制御するモータ用制御装置において、
前記モータの電機子捲線を構成するコイルにおける電流、端子電圧、速度起電力、およびインピーダンスの間の予め定めた関係を記憶する関係記憶部と、
前記コイルにおける端子電圧を求める電圧決定部と、
前記コイルにおける速度起電力を求める速度起電力決定部と、
前記コイルにおける電流を検出する電流検出部と、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にあるか否かを設定された基準値と比較することで判定する判定部と、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、前記コイルにおけるインピーダンスを、記憶された関係、求められた端子電圧、求められた速度起電力、及び検出電流に基づき、演算により時系列に求めるインピーダンス演算部と、
前記インピーダンス演算部によって求められた最新のインピーダンスを記憶する最新インピーダンス記憶部と、
前記コイルにおける電流を、記憶された関係、求められた端子電圧、求められた速度起電力、及び記憶された最新のインピーダンスに基づき演算により求める電流演算部と、
電流目標値を演算により求める電流目標値演算部とを備え、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は、前記電流目標値演算部により求められる電流目標値と検出電流に対応する値との偏差を低減するように、前記モータの出力が制御され、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にない時は、前記電流目標値演算部により求められる電流目標値と前記電流演算部により求められた電流に対応する値との偏差を低減するように、前記モータの出力が制御されることを特徴とするモータ用制御装置。
【請求項２】
モータへの電力供給ラインに配置されるスイッチング素子をＰＷＭ制御信号により開閉することで、前記モータの出力を制御するモータ用制御装置において、
前記モータの電機子捲線を構成するコイルにおける電流、端子電圧、速度起電力、およびインピーダンスの間の予め定めた関係を記憶する関係記憶部と、
前記コイルにおける端子電圧を求める電圧決定部と、
前記コイルにおける設定されたインピーダンスを記憶する設定インピーダンス記憶部と、前記コイルにおける電流を検出する電流検出部と、
前記モータの回転速度を求める回転速度決定部と、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にあるか否かを設定された基準値と比較することで判定する判定部と、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、前記モータにおける単位回転速度当たりの速度起電力である単位速度起電力を、記憶された関係、求められた端子電圧、記憶されたインピーダンス、求められた回転速度、及び検出電流に基づき、演算により時系列に求める単位速度起電力演算部と、
前記単位速度起電力演算部によって求められた最新の単位速度起電力を記憶する最新単位速度起電力記憶部と、
前記コイルにおける電流を、記憶された関係、求められた端子電圧、記憶されたインピーダンス、求められた回転速度、及び記憶された最新の単位速度起電力に基づき演算により求める電流演算部と、
電流目標値を演算により求める電流目標値演算部とを備え、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は、前記電流目標値演算部により求められる電流目標値と検出電流に対応する値との偏差を低減するように、前記モータの出力が制御され、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にない時は、前記電流目標値演算部により求められる電流目標値と前記電流演算部により求められた電流に対応する値との偏差を低減するように、前記モータの出力が制御されることを特徴とするモータ用制御装置。
【請求項３】
モータへの電力供給ラインに配置されるスイッチング素子をＰＷＭ制御信号により開閉することで、前記モータの出力を制御するモータ用制御装置において、
前記モータの電機子捲線を構成するコイルにおける電流、端子電圧、速度起電力、およびインピーダンスの間の予め定めた関係を記憶する関係記憶部と、
前記コイルにおける端子電圧を求める電圧決定部と、
前記コイルにおける速度起電力を求める速度起電力決定部と、
前記コイルにおける電流を検出する電流検出部と、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にあるか否かを設定された基準値と比較することで判定する判定部と、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、前記コイルにおけるインピーダンスを、記憶された関係、求められた端子電圧、求められた速度起電力、及び検出電流に基づき、演算により時系列に求めるインピーダンス演算部と、
前記インピーダンス演算部によって求められた最新のインピーダンスを記憶する最新インピーダンス記憶部と、
電流目標値を演算により求める電流目標値演算部と、
電流目標値が前記コイルにおける電流に、目標印加電圧が前記コイルにおける端子電圧にそれぞれ対応するものとして、目標印加電圧を、記憶された関係、求められた電流目標値、求められた速度起電力、及び求められた最新のインピーダンスに基づき演算により求める電圧演算部とを備え、
前記電圧演算部により求められる目標印加電圧が前記コイルに印加されるように、前記モータの出力が制御されることを特徴とするモータ用制御装置。
【請求項４】
モータへの電力供給ラインに配置されるスイッチング素子をＰＷＭ制御信号により開閉することで、前記モータの出力を制御するモータ用制御装置において、
前記モータの電機子捲線を構成するコイルにおける電流、端子電圧、速度起電力、およびインピーダンスの間の予め定めた関係を記憶する関係記憶部と、
前記コイルにおける端子電圧を求める電圧決定部と、
前記コイルにおける設定されたインピーダンスを記憶する設定インピーダンス記憶部と、前記コイルにおける電流を検出する電流検出部と、
前記モータの回転速度を求める回転速度決定部と、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にあるか否かを設定された基準値と比較することで判定する判定部と、
前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、前記モータにおける単位回転速度当たりの速度起電力である単位速度起電力を、記憶された関係、求められた端子電圧、記憶されたインピーダンス、求められた回転速度、及び検出電流に基づき、演算により時系列に求める単位速度起電力演算部と、
前記単位速度起電力演算部によって求められた最新の単位速度起電力を記憶する最新単位速度起電力記憶部と、
電流目標値を演算により求める電流目標値演算部と、
電流目標値が前記コイルにおける電流に、目標印加電圧が前記コイルにおける端子電圧にそれぞれ対応するものとして、前記コイルにおける目標印加電圧を、記憶された関係、求められた電流目標値、記憶されたインピーダンス、求められた回転速度、及び求められた最新の単位速度起電力に基づき演算により求める電圧演算部とを備え、
前記電圧演算部により求められる目標印加電圧が前記コイルに印加されるように、前記モータの出力が制御されることを特徴とするモータ用制御装置。
【請求項５】
前記モータは、そのモータの電機子捲線を構成する三相のコイルそれぞれにおける相電流に応じてフィードバック制御される三相ブラシレスモータとされ、
前記コイルにおける電流、端子電圧、速度起電力、およびインピーダンスの間の予め定めた関係として、以下の式（１）〜（３）で表される関係が記憶され、
Ｉｕ＝（Ｖｕ−Ｅｕ）／Ｚｕ…（１）
Ｉｖ＝（Ｖｖ−Ｅｖ）／Ｚｖ…（２）
Ｉｗ＝（Ｖｗ−Ｅｗ）／Ｚｗ…（３）
ここで、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは三相の前記コイルそれぞれにおける相電流、Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは三相の前記コイルそれぞれにおける端子電圧、Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗは三相の前記コイルそれぞれにおける速度起電力、Ｚｕ、Ｚｖ、Ｚｗは三相の前記コイルそれぞれにおけるインピーダンスであり、速度起電力は前記モータの回転速度に単位速度起電力を乗じることにより求められる請求項１〜４の中の何れか１項に記載のモータ用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電動パワーステアリング装置において操舵補助力を発生するために用いられるモータの出力を制御するため、モータへの電力供給ラインに配置されるスイッチング素子をＰＷＭ制御信号により開閉するモータ用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの出力を、そのモータの電機子捲線を構成するコイルを流れる電機子電流に応じてフィードバック制御するモータ用制御装置においては、モータ駆動用インバータ回路に設ける電流検出用抵抗に流れる電流を電機子電流として検出している。そのインバータ回路を構成するスイッチング素子が、目標電流と検出電流との偏差に応じたデューティ比のＰＷＭ制御信号により開閉されることで、電機子を構成するコイルへの印加電圧が変更されてモータ出力が制御される。
【０００３】
ＰＷＭ制御信号によりスイッチング素子を開閉する場合、電流検出用抵抗に電流が流れ込まない期間が存在するため、適正に電流検出ができなくなる場合がある。そのため、ＰＷＭ制御信号のデューティ比すなわちコイルへの印加電圧を制限する必要があり、電源電圧の利用率が低下してモータ性能の向上が阻害されていた。
【０００４】
そこで、電流検出用抵抗を用いることなく、モータにおける速度起電力、駆動電圧、捲線抵抗およびインダクタンスに基づき電機子電流を演算により求めることが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６８９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術においては、モータにおける捲線抵抗やインダクタンスや速度起電力を定数として扱っていた。しかし、モータにおける捲線抵抗やインダクタンスや速度起電力は、現実にはコイル温度、回転速度、電機子電流等のモータ状態に応じて時間の経過により変化する。そのため、電機子電流を正確に求めることができず、モータ性能を十分に向上できなかった。本発明は、上記問題を解決することができ、さらにモータをフィードバック制御する場合だけでなくオープンループ制御する場合にも利用できる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】
本発明は、モータへの電力供給ラインに配置されるスイッチング素子をＰＷＭ制御信号により開閉することで、前記モータの出力を制御するモータ用制御装置に適用される。
本発明のモータ用制御装置は、前記モータの電機子捲線を構成するコイルにおける電流、端子電圧、速度起電力、およびインピーダンスの間の予め定めた関係を記憶する関係記憶部と、前記コイルにおける端子電圧を求める電圧決定部と、前記コイルにおける電流を検出する電流検出部と、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にあるか否かを設定された基準値と比較することで判定する判定部とを備える。
【０００７】
本発明の第１の特徴とするところは、モータ用制御装置が前記コイルにおける速度起電力を求める速度起電力決定部と、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、前記コイルにおけるインピーダンスを、記憶された関係、求められた端子電圧、求められた速度起電力、及び検出電流に基づき、演算により時系列に求めるインピーダンス演算部と、前記インピーダンス演算部によって求められた最新のインピーダンスを記憶する最新インピーダンス記憶部と、前記コイルにおける電流を、記憶された関係、求められた端子電圧、求められた速度起電力、及び記憶された最新のインピーダンスに基づき演算により求める電流演算部と、電流目標値を演算により求める電流目標値演算部とを備え、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は、前記電流目標値演算部により求められる電流目標値と検出電流に対応する値との偏差を低減するように、前記モータの出力が制御され、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にない時は、前記電流目標値演算部により求められる電流目標値と前記電流演算部により求められた電流に対応する値との偏差を低減するように、前記モータの出力が制御される点にある。
これにより、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は電流目標値と検出電流に対応する値との偏差を低減するように、モータの出力をフィードバック制御し、電流検出許容域にない時は電流目標値と電流演算部により求められた電流に対応する値との偏差を低減するように、モータ出力をフィードバック制御できる。よって、ＰＷＭ制御信号のデューティ比の如何に係わらずモータ出力をフィードバック制御できるので、そのデューティ比すなわちコイルへの印加電圧を制限する必要がなく、電圧利用率を向上できる。
さらに、電流演算部は電流を、演算により求められる最新のインピーダンスに基づき求める。よって、インピーダンスがモータ状態に応じて時間の経過により変化しても、電流を正確に求めてモータ性能を向上することができる。
【０００８】
本発明の第２の特徴とするところは、モータ用制御装置が前記コイルにおける設定されたインピーダンスを記憶する設定インピーダンス記憶部と、前記モータの回転速度を求める回転速度決定部と、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、前記モータにおける単位回転速度当たりの速度起電力である単位速度起電力を、記憶された関係、求められた端子電圧、記憶されたインピーダンス、求められた回転速度、及び検出電流に基づき、演算により時系列に求める単位速度起電力演算部と、前記単位速度起電力演算部によって求められた最新の単位速度起電力を記憶する最新単位速度起電力記憶部と、前記コイルにおける電流を、記憶された関係、求められた端子電圧、記憶されたインピーダンス、求められた回転速度、及び記憶された最新の単位速度起電力に基づき演算により求める電流演算部と、電流目標値を演算により求める電流目標値演算部とを備え、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は、前記電流目標値演算部により求められる電流目標値と検出電流に対応する値との偏差を低減するように、前記モータの出力が制御され、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にない時は、前記電流目標値演算部により求められる電流目標値と前記電流演算部により求められた電流に対応する値との偏差を低減するように、前記モータの出力が制御される点にある。
これにより、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は電流目標値と検出電流に対応する値との偏差を低減するようにモータ出力をフィードバック制御し、電流検出許容域にない時は電流目標値と電流演算部により求められた電流に対応する値との偏差を低減するようにモータ出力をフィードバック制御できる。よって、ＰＷＭ制御信号のデューティ比の如何に係わらずモータ出力をフィードバック制御できるので、そのデューティ比すなわちコイルへの印加電圧を制限する必要がなく、電圧利用率を向上できる。
さらに、電流演算部は電流を、求められた回転速度と演算により求められる最新の単位速度起電力との積である速度起電力に基づき求める。よって、単位速度起電力がモータ状態に応じて時間の経過により変化しても、電流を正確に求めてモータ性能を向上することができる。
【０００９】
本発明の第３の特徴とするところは、モータ用制御装置が前記コイルにおける速度起電力を求める速度起電力決定部と、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、前記コイルにおけるインピーダンスを、記憶された関係、求められた端子電圧、求められた速度起電力、及び検出電流に基づき、演算により時系列に求めるインピーダンス演算部と、前記インピーダンス演算部によって求められた最新のインピーダンスを記憶する最新インピーダンス記憶部と、電流目標値を演算により求める電流目標値演算部と、電流目標値が前記コイルにおける電流に、目標印加電圧が前記コイルにおける端子電圧にそれぞれ対応するものとして、目標印加電圧を、記憶された関係、求められた電流目標値、求められた速度起電力、及び求められた最新のインピーダンスに基づき演算により求める電圧演算部とを備え、前記電圧演算部により求められる目標印加電圧が前記コイルに印加されるように、前記モータの出力が制御される点にある。
これにより、モータ出力をオープンループ制御するための目標印加電圧を、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時もない時も、そのデューティ比が電流検出許容域にある時に求めた最新のインピーダンスに基づき求めることができる。よって、ＰＷＭ制御信号のデューティ比の如何に係わらずモータ出力をオープンループ制御するための目標印加電圧を求めることができるので、そのデューティ比すなわちコイルへの印加電圧を制限する必要がなく、電圧利用率を向上できる。
さらに、目標印加電圧は演算により求められる最新のインピーダンスに基づき求められる。よって、インピーダンスがモータ状態に応じて時間の経過により変化しても、目標印加電圧を正確に求めてモータ性能を向上することができる。
【００１０】
本発明の第４の特徴とするところは、モータ用制御装置が前記コイルにおける設定されたインピーダンスを記憶する設定インピーダンス記憶部と、前記モータの回転速度を求める回転速度決定部と、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、前記モータにおける単位回転速度当たりの速度起電力である単位速度起電力を、記憶された関係、求められた端子電圧、記憶されたインピーダンス、求められた回転速度、及び検出電流に基づき、演算により時系列に求める単位速度起電力演算部と、前記単位速度起電力演算部によって求められた最新の単位速度起電力を記憶する最新単位速度起電力記憶部と、電流目標値を演算により求める電流目標値演算部と、電流目標値が前記コイルにおける電流に、目標印加電圧が前記コイルにおける端子電圧にそれぞれ対応するものとして、前記コイルにおける目標印加電圧を、記憶された関係、求められた電流目標値、記憶されたインピーダンス、求められた回転速度、及び求められた最新の単位速度起電力に基づき演算により求める電圧演算部とを備え、前記電圧演算部により求められる目標印加電圧が前記コイルに印加されるように、前記モータの出力が制御される点にある。
これにより、モータ出力をオープンループ制御するための目標印加電圧を、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時もない時も、求められた回転速度とそのデューティ比が電流検出許容域にある時に求めた最新の単位速度起電力との積である速度起電力に基づき求めることができる。よって、ＰＷＭ制御信号のデューティ比の如何に係わらずモータ出力をオープンループ制御するための目標印加電圧を求めることができるので、そのデューティ比すなわちコイルへの印加電圧を制限する必要がなく、電圧利用率を向上できる。
さらに、目標印加電圧は求められた回転速度と演算により求められる最新の単位速度起電力との積である速度起電力に基づき求められる。よって、単位速度起電力がモータ状態に応じて時間の経過により変化しても、目標印加電圧を正確に求めてモータ性能を向上することができる。
【００１１】
前記モータは、そのモータの電機子捲線を構成する三相のコイルそれぞれにおける相電流に応じてフィードバック制御される三相ブラシレスモータとされ、前記コイルにおける電流、端子電圧、速度起電力、およびインピーダンスの間の予め定めた関係として、以下の式（１）〜（３）で表される関係が記憶され、
Ｉｕ＝（Ｖｕ−Ｅｕ）／Ｚｕ…（１）
Ｉｖ＝（Ｖｖ−Ｅｖ）／Ｚｖ…（２）
Ｉｗ＝（Ｖｗ−Ｅｗ）／Ｚｗ…（３）
ここで、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは三相の前記コイルそれぞれにおける相電流、Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは三相の前記コイルそれぞれにおける端子電圧、Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗは三相の前記コイルそれぞれにおける速度起電力、Ｚｕ、Ｚｖ、Ｚｗは三相の前記コイルそれぞれにおけるインピーダンスであり、速度起電力は前記モータの回転速度に単位速度起電力を乗じることにより求められるのが好ましい。
これにより、モータ出力をフィードバック制御する場合、Ｕ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時はＵ相コイルを流れる検出相電流Ｉｕに基づき（１）式によりＵ相コイルのインピーダンスＺｕあるいは単位速度起電力を演算し、Ｕ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にない時は演算されたインピーダンスＺｕあるいは単位速度起電力に基づき（１）式により相電流Ｉｕを演算により求めることができる。同様に、Ｖ相コイルを流れる検出相電流Ｉｖに基づき（２）式によりＶ相コイルのインピーダンスＺｖあるいは単位速度起電力を演算し、Ｖ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にない時は演算されたインピーダンスＺｖあるいは単位速度起電力に基づき（２）式により相電流Ｉｖを演算により求めることができる。また、Ｗ相コイルを流れる検出相電流Ｉｗに基づき（３）式によりＷ相コイルのインピーダンスＺｗあるいは単位速度起電力を演算し、Ｗ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にない時は演算されたインピーダンスＺｗあるいは単位速度起電力に基づき（３）式により相電流Ｉｗを演算により求めることができる。
また、モータ出力をオープンループ制御する場合、各式における相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流目標値に対応し、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは目標印加電圧に対応する。この場合、Ｕ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は、Ｕ相コイルを流れる検出相電流Ｉｕに基づき（１）式によりＵ相コイルのインピーダンスＺｕあるいは単位速度起電力を演算し、また、Ｕ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時もない時も、最新の演算されたインピーダンスＺｕあるいは単位速度起電力に基づき（１）式によりＵ相コイルにおける電流目標値を演算により求めることができる。同様に、Ｖ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は、Ｖ相コイルを流れる検出相電流Ｉｖに基づき（２）式によりＶ相コイルのインピーダンスＺｖあるいは単位速度起電力を演算し、また、Ｖ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時もない時も、最新の演算されたインピーダンスＺｖあるいは単位速度起電力に基づき（２）式によりＶ相コイルにおける電流目標値を演算により求めることができる。また、Ｗ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は、Ｗ相コイルを流れる検出相電流Ｉｗに基づき（３）式によりＷ相コイルのインピーダンスＺｗあるいは単位速度起電力を演算し、また、Ｗ相におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時もない時も、最新の演算されたインピーダンスＺｗあるいは単位速度起電力に基づき（３）式によりＷ相コイルにおける電流目標値を演算により求めることができる。
よって、インピーダンスや単位速度起電力がモータ状態に応じて時間の経過により変化しても、フィードバック電流あるいは目標印加電圧を正確に求めてモータ性能を向上することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のモータ用制御装置によれば、電流検出のためにＰＷＭ制御信号のデューティ比を制限する必要がないので、電圧利用率を向上してモータ性能を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示す第１実施形態の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の両端は操舵用車輪（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に取り付けられるマグネット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。本実施形態においては、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を回転させることによりラック１０４の長手方向に沿う操舵補助力が付与される。モータ１はモータ用制御装置１０に接続される。
【００１６】
図２は、制御装置１０の機能ブロック図を示す。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、３相のコイルにおける相電流それぞれを時系列に検出するもので、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、三相目標電流演算部１６、三相のコイルに対応するＰＩ（比例積分）演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ、三相のコイルに対応するＰＷＭ（パルス幅変調）制御部１８ｕ、１８ｖ、１８ｗ、三相のコイルに対応する偏差演算部１９ｕ、１９ｖ、１９ｗ、判定部２１、記憶部２２、インピーダンス演算部２３、および電流演算部２４を有する。本実施形態では、基本目標電流演算部１５と三相目標電流演算部１６は電流目標値演算部を構成し、記憶部２２は関係記憶部と最新インピーダンス記憶部を構成する。
【００１９】
駆動部１３は、モータ１への電力供給ラインに配置される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。各電流検出器１１ｕ、１１ｖ、１１ｗは電流検出用抵抗ρと検出回路δを有する。各電流検出用抵抗ρは各下アームＦＥＴ１３ｕ２、ＦＥＴ１３ｖ２、ＦＥＴ１３ｗ２と接地端との間に配置される。各検出回路δは電流検出信号を出力するために電流検出用抵抗ρを流れる電流を増幅する。
【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】
三相目標電流演算部１６は、基本目標電流Ｉ* 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き、三相のコイルにおける目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* を演算する。三相目標電流演算部１６における演算は公知の方法で行うことができる。本実施形態では、目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* が電流目標値とされる。
【００２２】
偏差演算部１９ｕ、１９ｖ、１９ｗはそれぞれ、Ｕ相コイルにおける目標相電流Ｉｕ* と判定部２１から出力される相電流Ｉｕとの偏差δＩｕ、Ｖ相コイルにおける目標相電流Ｉｖ* と判定部２１から出力される相電流Ｉｖとの偏差δＩｖ、およびＷ相コイルにおける目標相電流Ｉｗ* と判定部２１から出力される相電流Ｉｗとの偏差δＩｗを演算する。本実施形態では、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが検出電流に対応する値あるいは電流演算部２４により求められた電流に対応する値とされる。
【００２３】
ＰＩ演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗはそれぞれ、偏差演算部１９ｕ、１９ｖ、１９ｗにおいて演算された偏差δＩｕ、δＩｖ、δＩｗのＰＩ演算を行うことで、Ｕ相コイルへの目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖ相コイルへの目標印加電圧Ｖｖ* 、及びＷ相コイルへの目標印加電圧Ｖｗ* を演算する。
【００２４】
ＰＷＭ制御部１８ｕ、１８ｖ、１８ｗはそれぞれ、ＰＩ演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗにおいて演算された目標印加電圧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制御信号を形成する。
バッテリーＥにより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。
すなわち、インバータ回路におけるＵ相の上アームＦＥＴ１３ｕ１のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号と下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号は、一方がハイパルスである時は他方がローパルスとされ、一方の立ち下がり時と他方の立ち上がり時との間にデッドタイムが設定される。Ｖ相、Ｗ相においても同様である。
各相における上アームＦＥＴ１３ｕ１、１３ｖ１、１３ｗ１のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比は、デッドタイムを無視すれば、目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* が０である時は０．５、目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* がモータ１を回転させるための最大値である時は１、最小値である時は０とされる。
これにより、モータ１への電力供給ラインに配置される電力供給用スイッチング素子をＰＷＭ制御信号により開閉することで、モータ１の出力が三相のコイルそれぞれにおける相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに応じてフィードバック制御される。
【００２５】
判定部２１は、各相における下アームＦＥＴ１３ｕ２、１３ｖ２、１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が、電流検出許容域にあるか否かを判定する。その判定は、ＰＩ演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗにおいて演算された目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* に対応するデューティ比を、予め設定された基準値と比較することで行う。すなわち、各相において、そのデューティ比が０になると電流検出用抵抗ρに電流が流れ込まなくなり、また、０近傍である場合も確実な電流検出ができない。よって本実施形態では、そのデューティ比が基準値を超える場合は電流検出許容域にあり、基準値以下であれば電流検出許容域にないと判定する。その基準値の具体的な値は、正確な検出電流値を確保できる下限値以上の値とされ、予め実験により定めておけばよい。判定部２１は、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある場合に検出された相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをインピーダンス演算部２３に送る。
【００２６】
なお、各相における上アームＦＥＴ１３ｕ１、１３ｖ１、１３ｗ１のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が１になると電流検出用抵抗ρに電流が流れ込まなくなり、また、１近傍である場合も確実な電流検出ができない。よって変形例として、そのデューティ比が基準値未満である場合は電流検出許容域にあり、基準値以上であれば電流検出許容域にないと判定してもよく、この場合の基準値の具体的な値は、正確な検出電流値を確保できる上限値以下の値とされ、予め実験により定めておけばよい。
また、電流検出部を構成する電流検出用抵抗の配置は、モータ１の電機子捲線を構成するコイルに流れる電流を検出できれば特に限定されない。例えば、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相において電流検出用抵抗を上アームＦＥＴ１３ｕ１、１３ｖ１、１３ｗ１の上流位置に配置してもよく、上流位置に配置する場合、上アームＦＥＴ１３ｕ１、１３ｖ１、１３ｗ１のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が基準値を超える場合は電流検出許容域にあり、基準値以下であれば電流検出許容域にないと判定すればよい。さらに、上記実施形態のように三相のコイルそれぞれに対応して３つの電流検出器１１ｕ、１１ｖ、１１ｗを設けるのに代えて、図２におけるα位置またはβ位置に単一の電流検出用抵抗を配置し、そこでの検出電流とＦＥＴ１３ｕ１、１３ｕ２、１３ｖ１、１３ｖ２、１３ｗ１、１３ｗ２の開閉タイミングとから３相のコイルそれぞれにおける電流を求めるようにしてもよい。
【００２７】
記憶部２２は、三相のコイルそれぞれにおける相電流、端子電圧、速度起電力、およびインピーダンスの間の予め定めた関係として、上記の式（１）〜（３）で表される関係を記憶する。記憶された関係はインピーダンス演算部２３および電流演算部２４により読み出される。
なお、式（１）〜（３）の関係は、以下の式（４）と、以下の式（５）で示す三相ブラシレスモータについての公知の回路方程式とから求められる。
Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０…（４）
【数５】
2007244192.tif 000003
式（５）において、ＶｕはＵ相コイルにおける端子電圧、ＶｖはＶ相コイルにおける端子電圧、ＶｗはＷ相コイルにおける端子電圧、ＥｕはＵ相コイルに誘起される速度起電力、ＥｖはＶ相コイルに誘起される速度起電力、ＥｗはＷ相コイルに誘起される速度起電力、ＺｕはＵ相コイルのインピーダンス、ＺｖはＶ相コイルのインピーダンス、ＺｗはＷ相コイルのインピーダンス、Ｒは三相の前記コイルそれぞれの捲線抵抗、Ｌは三相の前記コイルそれぞれの自己インダクタンス、ＭはＵ相コイルとＶ相コイルとの間、Ｕ相コイルとＷ相コイルとの間、およびＶ相コイルとＷ相コイルとの間それぞれの相互インダクタンス、Ｐは時間微分演算子であり、Ｒ＋Ｐ（Ｌ＋Ｍ／２）が三相のコイルそれぞれのインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗに対応する。
【００２８】
インピーダンス演算部２３は、Ｕ相における下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、記憶された式（１）で表される関係、Ｕ相コイルにおける端子電圧Ｖｕ、速度起電力Ｅｕ、および検出相電流Ｉｕに基づき、Ｕ相コイルにおけるインピーダンスＺｕを演算により時系列に求め、Ｖ相における下アームＦＥＴ１３ｖ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、記憶された式（２）で表される関係、Ｖ相コイルにおける端子電圧Ｖｖ、速度起電力Ｅｖ、および検出相電流Ｉｖに基づき、Ｖ相コイルにおけるインピーダンスＺｖを演算により時系列に求め、Ｗ相における下アームＦＥＴ１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、記憶された式（３）で表される関係、Ｗ相コイルにおける端子電圧Ｖｗ、速度起電力Ｅｗ、および検出相電流Ｉｗに基づき、Ｗ相コイルにおけるインピーダンスＺｗを演算により時系列に求める。
【００２９】
記憶部２２は、インピーダンス演算部２３により求められた最新のインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗを記憶する。記憶されたインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗは電流演算部２４により読み出される。
【００３０】
電流演算部２４は、記憶された式（１）で表される関係、Ｕ相コイルにおける端子電圧Ｖｕ、速度起電力Ｅｕ、および記憶された最新のインピーダンスＺｕに基づき、Ｕ相コイルにおける相電流Ｉｕを演算により時系列に求め、記憶された式（２）で表される関係、Ｖ相コイルにおける端子電圧Ｖｖ、速度起電力Ｅｖ、および記憶された最新のインピーダンスＺｖに基づき、Ｖ相コイルにおける相電流Ｉｖを演算により時系列に求め、記憶された式（３）で表される関係、Ｗ相コイルにおける端子電圧Ｖｗ、速度起電力Ｅｗ、および記憶された最新のインピーダンスＺｗに基づき、Ｗ相コイルにおける相電流Ｉｗを演算により時系列に求める。求められた相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは判定部２１に送られる。
【００３１】
インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗおよび相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの演算に用いられる端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、インピーダンス演算部２３および電流演算部２４において、ＰＩ演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗにおいて演算された目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* が用いられる。これにより本実施形態においては、ＰＩ演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗが三相のコイルそれぞれにおける端子電圧を求める電圧決定部として機能する。なお、三相のコイルそれぞれにおける端子電圧を求める電圧決定部として、各端子電圧を直接に検出する電圧センサを設けてもよい。
【００３２】
インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗおよび相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの演算に用いられる各速度起電力Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗは、インピーダンス演算部２３および電流演算部２４において、レゾルバ２から時系列に入力されるロータ１ｂの回転位置の変化からロータ１ｂの回転速度ωを求め、求めた回転速度ωに単位速度起電力Ｋｅを乗じた値Ｋｅ・ωとして求められる。これにより本実施形態においては、インピーダンス演算部２３および電流演算部２４は、モータ１の回転速度ωを求める回転速度決定部として機能し、また、三相のコイルそれぞれにおける速度起電力を求める速度起電力決定部として機能する。本実施形態の単位速度起電力Ｋｅは一定値とされ、予め定められて記憶部２２に記憶され、速度起電力決定部に読み出される。
【００３３】
判定部２１は、Ｕ相における下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は検出相電流Ｉｕを、電流検出許容域にない時は電流演算部２４により求められた相電流Ｉｕを、偏差演算部１９ｕに出力し、また、Ｖ相における下アームＦＥＴ１３ｖ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は検出相電流Ｉｖを、電流検出許容域にない時は電流演算部２４により求められた相電流Ｉｖを、偏差演算部１９ｖに出力し、さらに、Ｗ相における下アームＦＥＴ１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は検出相電流Ｉｗを、電流検出許容域にない時は電流演算部２４により求められた相電流Ｉｗを、偏差演算部１９ｗに出力する。
これにより、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は電流検出部１１による検出相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* の演算のためにフィードバックされるため、目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* と検出相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとの偏差を低減するようにモータ１の出力が制御される。また、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にない時は電流演算部２４により求められた相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* の演算のためにフィードバックされるため、目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* と演算により求められた相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとの偏差を低減するようにモータ１の出力が制御される。
【００３４】
図３、図４に示すフローチャートは第１実施形態の制御装置１０による制御手順を示す。
車両のイグニッションスイッチのオン等により制御が開始されると、初期設定が行われ（ステップＳ１）、各センサによる検出値が読み込まれ（ステップＳ２）、操舵トルクと車速に応じて基本目標電流Ｉ* が演算される（ステップＳ３）。その演算された目標電流Ｉ* とロータ１ｂの回転位置とに基づき目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* が演算され（ステップＳ４）、三相のコイルそれぞれにおける速度起電力Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗが演算される（ステップＳ５）。
次に、三相のコイルそれぞれにおける目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* と相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとの偏差δＩｕ、δＩｖ、δＩｗが演算される（ステップＳ６）。
すなわち図４に示すように、Ｕ相における下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｕが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ１０１）、デューティ比Ｄｕが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｕと求められた端子電圧Ｖｕと速度起電力Ｅｕから式（１）を用いてＵ相コイルにおけるインピーダンスＺｕが演算され（ステップＳ１０２）、最新の演算されたインピーダンスＺｕが記憶され（ステップＳ１０３）、検出相電流Ｉｕが偏差演算用相電流とされ、Ｕ相コイルにおける目標相電流Ｉｕ* と相電流Ｉｕとの偏差δＩｕが演算される（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０１においてデューティ比Ｄｕが電流検出許容域にない場合、最新の記憶されたインピーダンスＺｕと求められた端子電圧Ｖｕと速度起電力Ｅｕから式（１）を用いてＵ相コイルにおける相電流Ｉｕが演算され（ステップＳ１０５）、演算された相電流Ｉｕが偏差演算用相電流とされ、Ｕ相コイルにおける目標相電流Ｉｕ* と演算された相電流Ｉｕとの偏差δＩｕが演算される（ステップＳ１０４）。
また、Ｖ相における下アームＦＥＴ１３ｖ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｖが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ１０６）、デューティ比Ｄｖが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｖと求められた端子電圧Ｖｖと速度起電力Ｅｖから式（２）を用いてＶ相コイルにおけるインピーダンスＺｖが演算され（ステップＳ１０７）、最新の演算されたインピーダンスＺｖが記憶され（ステップＳ１０８）、検出相電流Ｉｖが偏差演算用相電流とされ、Ｖ相コイルにおける目標相電流Ｉｖ* と相電流Ｉｖとの偏差δＩｖが演算される（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０６においてデューティ比Ｄｖが電流検出許容域にない場合、最新の記憶されたインピーダンスＺｖと求められた端子電圧Ｖｖと速度起電力Ｅｖから式（２）を用いてＶ相コイルにおける相電流Ｉｖが演算され（ステップＳ１１０）、演算された相電流Ｉｖが偏差演算用相電流とされ、Ｖ相コイルにおける目標相電流Ｉｖ* と演算された相電流Ｉｖとの偏差δＩｖが演算される（ステップＳ１０９）。
さらに、Ｗ相における下アームＦＥＴ１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｗが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ１１１）、デューティ比Ｄｗが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｗと求められた端子電圧Ｖｗと速度起電力Ｅｗから式（３）を用いてＷ相コイルにおけるインピーダンスＺｗが演算され（ステップＳ１１２）、最新の演算されたインピーダンスＺｗが記憶され（ステップＳ１１３）、検出相電流Ｉｗが偏差演算用相電流とされ、Ｗ相コイルにおける目標相電流Ｉｗ* と相電流Ｉｗとの偏差δＩｗが演算される（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１１においてデューティ比Ｄｗが電流検出許容域にない場合、最新の記憶されたインピーダンスＺｗと求められた端子電圧Ｖｗと速度起電力Ｅｗから式（３）を用いてＷ相コイルにおける相電流Ｉｗが演算され（ステップＳ１１５）、演算された相電流Ｉｗが偏差演算用相電流とされ、Ｗ相コイルにおける目標相電流Ｉｗ* と演算された相電流Ｉｗとの偏差δＩｗが演算される（ステップＳ１１４）。なお、制御開始当初において演算に必要な端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとしては初期設定値を用いればよい。
次に、演算された偏差δＩｕ、δＩｖ、δＩｗに応じた目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* が演算される（ステップＳ７）。バッテリーＥから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、各ＦＥＴ１３ｕ１〜１３ｗ２がＰＷＭ制御信号により開閉されることでモータ１が駆動される（ステップＳ８）。次に、例えばイグニッションスイッチの開閉状態により制御が終了されるか否かが判断され（ステップＳ９）、終了しない場合はステップＳ２に戻る。
【００３５】
上記実施形態によれば、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時は各目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* と検出相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとの偏差δＩｕ、δＩｖ、δＩｗを低減するようにモータ１の出力を制御し、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にない時は目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* と演算により求められた相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとの偏差δＩｕ、δＩｖ、δＩｗを低減するようにモータ１の出力を制御できる。よって、ＰＷＭ制御信号のデューティ比すなわちモータ１の電機子捲線を構成するコイルへの印加電圧を制限する必要がなく、例えばＰＷＭ制御信号のデューティ比を０〜１の範囲に設定できるので、バッテリーＥにより印加されるインバータ電圧を略１００％利用でき、電圧利用率を向上してモータ性能を向上できる。さらに、電流演算部２４により求められる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、演算により時系列に求められる各インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗの中の最新のインピーダンスに基づき求められる。これにより、インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗがモータ状態に応じて時間の経過により変化しても、電流演算部２４により相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを正確に求めることができ、モータ性能を十分に向上することができる。
【００３６】
図５は本発明の第２実施形態を示す。第２実施形においては、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、ｄｑ座標において基本目標電流Ｉ* から目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を求める演算を行う。第２実施形態においては、第１実施形態における三相目標電流演算部１６、各ＰＩ演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ、各偏差演算部１９ｕ、１９ｖ、１９ｗに代えて、ｄｑ軸目標電流演算部５０、相電流座標変換部５１、ｄ軸偏差演算部５２ｄ、ｑ軸偏差演算部５２ｑ、ｄ軸ＰＩ演算部５３ｄ、ｑ軸ＰＩ演算部５３ｑ、および目標電圧座標変換部５４を有する。本実施形態では、基本目標電流演算部１５とｄｑ軸目標電流演算部５０が電流目標値演算部を構成する。
【００３７】
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５０に入力される。ｄｑ軸目標電流演算部５０は、ｄ軸方向の磁界を生成するｄ軸目標電流Ｉｄ* と、ｑ軸方向の磁界を生成するｑ軸目標電流Ｉｑ* を演算する。本実施形態では、ｄ軸目標電流Ｉｄ* とｑ軸目標電流Ｉｑ* が電流目標値とされる。ｄｑ軸目標電流演算部５０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。
【００３８】
判定部２１から出力される相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは相電流座標変換部５１に入力される。相電流座標変換部５１は、ｄ軸方向の磁界を生成するｄ軸電流Ｉｄとｑ軸方向の磁界を生成するｑ軸電流Ｉｑを、判定部２１から出力された相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとレゾルバ２により検出されたロータ１ｂの回転位置から演算する。相電流座標変換部５１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。
【００３９】
ｄ軸偏差演算部５２ｄは、ｄ軸目標電流Ｉｄ* とｄ軸電流Ｉｄの偏差δＩｄを求め、その偏差δＩｄのＰＩ演算がｄ軸ＰＩ演算部５３ｄにおいて行われることでｄ軸目標電圧Ｖｄ* が求められる。ｑ軸偏差演算部５２ｑは、ｑ軸目標電流Ｉｑ* とｑ軸電流Ｉｑの偏差δＩｑを求め、その偏差δＩｑのＰＩ演算がｑ軸ＰＩ演算部５３ｑにおいて行われることでｑ軸目標電圧Ｖｑ* が求められる。本実施形態では、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑが検出電流に対応する値あるいは電流演算部２４により求められた電流に対応する値とされる。
【００４０】
目標電圧座標変換部５４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５４における演算は公知の演算式を用いて行えばよい。他は第１実施形態と同様とされる。
【００４１】
図６〜図８は本発明の第３実施形態を示す。以下、第１実施形態と同様部分は同一符号で示し、相違点を説明する。第３実施形態における制御装置１０は、第１実施形態におけるインピーダンス演算部２３、最新インピーダンス記憶部、および速度起電力決定部に代えて、単位速度起電力演算部１２３、最新単位速度起電力記憶部、および設定インピーダンス記憶部を備える。
【００４２】
第３実施形態における記憶部２２ａは関係記憶部と最新単位速度起電力記憶部と設定インピーダンス記憶部を構成する。設定インピーダンス記憶部は、三相のコイルにおける予め設定されたインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗを記憶する。本実施形態の設定インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗは一定値とされる。記憶部２２ａに記憶された式（１）〜（３）で表される関係と設定インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗは、単位速度起電力演算部１２３により読み出され、その関係は電流演算部２４によっても読み出される。
【００４３】
単位速度起電力演算部１２３は、Ｕ相における下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、記憶された式（１）で表される関係、電圧決定部において求められたＵ相コイルにおける端子電圧Ｖｕ、記憶された設定インピーダンスＺｕ、回転速度決定部において求められた回転速度ω、および検出相電流Ｉｕに基づき、Ｕ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｕを演算により時系列に求め、また、Ｖ相における下アームＦＥＴ１３ｖ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、記憶された式（２）で表される関係、電圧決定部において求められたＶ相コイルにおける端子電圧Ｖｖ、記憶された設定インピーダンスＺｖ、求められた回転速度ω、および検出相電流Ｉｖに基づき、Ｖ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｖを演算により時系列に求め、さらに、Ｗ相における下アームＦＥＴ１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、記憶された式（３）で表される関係、電圧決定部において求められたＷ相コイルにおける端子電圧Ｖｗ、記憶された設定インピーダンスＺｗ、求められた回転速度ω、および検出相電流Ｉｗに基づき、Ｗ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｗを演算により時系列に求める。本実施形態では、第１実施形態と同様にＰＩ演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗが電圧決定部として機能してもよいし、電圧決定部として電圧センサを設けても良い。また、単位速度起電力演算部１２３および電流演算部２４が回転速度決定部として機能する。
【００４４】
単位速度起電力演算部１２３により求められた最新の単位速度起電力Ｋｅｕ、Ｋｅｖ、Ｋｅｗは記憶部２２ａに記憶され、記憶された単位速度起電力Ｋｅｕ、Ｋｅｖ、Ｋｅｗは電流演算部２４により読み出される。
【００４５】
電流演算部２４は、記憶された式（１）で表される関係、電圧決定部において求められたＵ相コイルにおける端子電圧Ｖｕ、記憶された設定インピーダンスＺｕ、求められた回転速度ω、および記憶された最新の単位速度起電力Ｋｅｕに基づき、Ｕ相コイルにおける相電流Ｉｕを演算により時系列に求め、記憶された式（２）で表される関係、電圧決定部において求められたＶ相コイルにおける端子電圧Ｖｖ、記憶された設定インピーダンスＺｖ、求められた回転速度ω、および記憶された最新の単位速度起電力Ｋｅｖに基づき、Ｖ相コイルにおける相電流Ｉｖを演算により時系列に求め、記憶された式（３）で表される関係、電圧決定部において求められたＷ相コイルにおける端子電圧Ｖｗ、記憶された設定インピーダンスＺｗ、求められた回転速度ω、および記憶された最新の単位速度起電力Ｋｅｗに基づき、Ｗ相コイルにおける相電流Ｉｗを演算により時系列に求める。
【００４６】
図７、図８に示すフローチャートは第３実施形態の制御装置１０による制御手順を示す。
車両のイグニッションスイッチのオン等により制御が開始されると、初期設定が行われ（ステップＳ２０１）、各センサによる検出値が読み込まれ（ステップＳ２０２）、操舵トルクと車速に応じて基本目標電流Ｉ* が演算される（ステップＳ２０３）。その演算された目標電流Ｉ* とロータ１ｂの回転位置とに基づき目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* が演算され（ステップＳ２０４）、三相のコイルそれぞれにおける設定インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗが読み出される（ステップＳ２０５）。
次に、三相のコイルそれぞれにおいて目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* と相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとの偏差δＩｕ、δＩｖ、δＩｗが演算される（ステップＳ２０６）。
すなわち図８に示すように、Ｕ相における下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｕが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ３０１）、デューティ比Ｄｕが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｕと求められた端子電圧Ｖｕと記憶された設定インピーダンスＺｕと求められた回転速度ωから式（１）を用いてＵ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｕが演算され（ステップＳ３０２）、最新の演算された単位速度起電力Ｋｅｕが記憶され（ステップＳ３０３）、検出相電流Ｉｕが偏差演算用相電流とされ、Ｕ相コイルにおける目標相電流Ｉｕ* と相電流Ｉｕとの偏差δＩｕが演算される（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０１においてデューティ比Ｄｕが電流検出許容域にない場合、求められた端子電圧Ｖｕと記憶された設定インピーダンスＺｕと求められた回転速度ωと最新の記憶された単位速度起電力Ｋｅｕから式（１）を用いてＵ相コイルにおける相電流Ｉｕが演算され（ステップＳ３０５）、演算された相電流Ｉｕが偏差演算用相電流とされ、Ｕ相コイルにおける目標相電流Ｉｕ* と演算された相電流Ｉｕとの偏差δＩｕが演算される（ステップＳ３０４）。
また、Ｖ相における下アームＦＥＴ１３ｖ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｖが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ３０６）、デューティ比Ｄｖが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｖと求められた端子電圧Ｖｖと記憶された設定インピーダンスＺｖと求められた回転速度ωから式（２）を用いてＶ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｖが演算され（ステップＳ３０７）、最新の演算された単位速度起電力Ｋｅｖが記憶され（ステップＳ３０８）、検出相電流Ｉｖが偏差演算用相電流とされ、Ｖ相コイルにおける目標相電流Ｉｖ* と相電流Ｉｖとの偏差δＩｖが演算される（ステップＳ３０９）。ステップＳ３０６においてデューティ比Ｄｖが電流検出許容域にない場合、求められた端子電圧Ｖｖと記憶された設定インピーダンスＺｖと求められた回転速度ωと最新の記憶された単位速度起電力Ｋｅｖから式（２）を用いてＶ相コイルにおける相電流Ｉｖが演算され（ステップＳ３１０）、演算された相電流Ｉｖが偏差演算用相電流とされ、Ｖ相コイルにおける目標相電流Ｉｖ* と演算された相電流Ｉｖとの偏差δＩｖが演算される（ステップＳ３０９）。
さらに、Ｗ相における下アームＦＥＴ１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｗが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ３１１）、デューティ比Ｄｗが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｗと求められた端子電圧Ｖｗと記憶された設定インピーダンスＺｗと求められた回転速度ωから式（３）を用いてＷ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｗが演算され（ステップＳ３１２）、最新の演算された単位速度起電力Ｋｅｗが記憶され（ステップＳ３１３）、検出相電流Ｉｗが偏差演算用相電流とされ、Ｗ相コイルにおける目標相電流Ｉｗ* と相電流Ｉｗとの偏差δＩｗが演算される（ステップＳ３１４）。ステップＳ３１１においてデューティ比Ｄｗが電流検出許容域にない場合、求められた端子電圧Ｖｗと記憶された設定インピーダンスＺｗと求められた回転速度ωと最新の記憶された単位速度起電力Ｋｅｗから式（３）を用いてＷ相コイルにおける相電流Ｉｗが演算され（ステップＳ３１５）、演算された相電流Ｉｗが偏差演算用相電流とされ、Ｗ相コイルにおける目標相電流Ｉｗ* と演算された相電流Ｉｗとの偏差δＩｗが演算される（ステップＳ３１４）。なお、制御開始当初において演算に必要な端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして初期設定値を用いればよい。
次に、演算された偏差δＩｕ、δＩｖ、δＩｗに応じた目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* が演算される（ステップＳ２０７）。バッテリーＥから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、各ＦＥＴ１３ｕ１〜１３ｗ２がＰＷＭ制御信号により開閉されることでモータ１が駆動される（ステップＳ２０８）。次に、例えばイグニッションスイッチの開閉状態により制御が終了されるか否かが判断され（ステップＳ２０９）、終了しない場合はステップＳ２０２に戻る。
【００４７】
第３実施形態によれば、電流演算部２４により求められる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、求められた回転速度ωと演算により時系列に求められる単位速度起電力Ｋｅｕ、Ｋｅｖ、Ｋｅｗの中の最新の単位速度起電力との積である速度起電力Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに基づき求められる。これにより、速度起電力Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗが温度等のモータ１の状態に応じて時間の経過により変化しても、電流演算部２４により相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを正確に求めることができる。他は第１実施形態と同様とされる。さらに、第３実施形態を第１実施形態と組み合わせることで、例えばモータ１の停止時は速度起電力は０であるので、デューティ比が電流検出許容域にある時に各インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗを求めておくことができ、これによりインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗが実際はモータ１の状態に応じて時間の経過により変化した場合でも、電流演算部２４により相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを正確に求めることができる。
【００４８】
なお、第３実施形態における三相目標電流演算部１６、各ＰＩ演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ、各偏差演算部１９ｕ、１９ｖ、１９ｗに代えて、第２実施形態におけるようにｄｑ座標において基本目標電流Ｉ* から目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を求めるため、ｄｑ軸目標電流演算部５０、相電流座標変換部５１、ｄ軸偏差演算部５２ｄ、ｑ軸偏差演算部５２ｑ、ｄ軸ＰＩ演算部５３ｄ、ｑ軸ＰＩ演算部５３ｑ、および目標電圧座標変換部５４を設けてもよい。
【００４９】
図９〜図１１は本発明の第４実施形態を示す。以下、第１実施形態と同様部分は同一符号で示し、相違点を説明する。
第４実施形態における制御装置１０は、第１実施形態におけるＰＩ演算部１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ、偏差演算部１９ｕ、１９ｖ、１９ｗおよび電流演算部２４を備えておらず、それらに代わってＵ、Ｖ、Ｗ相それぞれにおける電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗを有する。また、第４実施形態においては速度起電力決定部２２５が回転速度決定部として機能し、レゾルバ２から時系列に入力されるロータ１ｂの回転位置の変化からロータ１ｂの回転速度ωを求め、求めた回転速度ωに単位速度起電力Ｋｅを乗じた値Ｋｅ・ωとして三相のコイルそれぞれにおける速度起電力を求める。本実施形態の単位速度起電力Ｋｅは一定値とされ、予め定められて記憶部２２に記憶され、速度起電力決定部２２５に読み出される。
【００５０】
各電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗは、記憶部２２に記憶される式（１）〜（３）で表される関係と最新のインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗを読み出し、目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を演算する。すなわち、Ｕ相電圧演算部２１７ｕは、目標相電流Ｉｕ* がＵ相コイルにおける相電流Ｉｕに、目標印加電圧Ｖｕ* がＵ相コイルにおける端子電圧Ｖｕにそれぞれ対応するものとして、式（１）で表される記憶された関係、求められた電流目標値Ｉｕ* 、求められた速度起電力Ｅｕ、及び求められた最新のインピーダンスＺｕに基づき、目標印加電圧Ｖｕ* を演算により求める。Ｖ相電圧演算部２１７ｖは、目標相電流Ｉｖ* がＶ相コイルにおける相電流Ｉｖに、目標印加電圧Ｖｖ* がＶ相コイルにおける端子電圧Ｖｖにそれぞれ対応するものとして、式（２）で表される記憶された関係、求められた電流目標値Ｉｖ* 、求められた速度起電力Ｅｖ、及び求められた最新のインピーダンスＺｖに基づき、目標印加電圧Ｖｖ* を演算により求める。Ｗ相電圧演算部２１７ｗは、目標相電流Ｉｗ* がＷ相コイルにおける相電流Ｉｗに、目標印加電圧Ｖｗ* がＷ相コイルにおける端子電圧Ｖｗにそれぞれ対応するものとして、式（３）で表される記憶された関係、求められた電流目標値Ｉｗ* 、求められた速度起電力Ｅｗ、及び求められた最新のインピーダンスＺｗに基づき、目標印加電圧Ｖｗ* を演算により求める。
【００５１】
ＰＷＭ制御部１８ｕ、１８ｖ、１８ｗは、電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗにおいて演算された目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* それぞれに対応するデューティ比を有するＰＷＭ制御信号を形成する。駆動部１３の各ＦＥＴ１３ｕ１〜１３ｗ２がＰＷＭ制御信号により開閉されることで、電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗにより求められる目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* がモータ１の各コイルに印加されるようにモータ１の出力が制御される。
【００５２】
判定部２１は、各相における下アームＦＥＴ１３ｕ２、１３ｖ２、１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が、電流検出許容域にあるか否かを判定する。その判定は、例えば電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗにおいて演算された目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* から演算されるデューティ比を予め設定された基準値と比較することで行う。判定部２１は、判定結果に応じた信号をインピーダンス演算部２３に出力する。
【００５３】
インピーダンス演算部２３は、Ｕ相における下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、判定部２１からの信号により、記憶された式（１）で表される関係、Ｕ相コイルにおける端子電圧Ｖｕ、求められた速度起電力Ｅｕ、および検出相電流Ｉｕに基づき、Ｕ相コイルにおけるインピーダンスＺｕを演算により時系列に求め、Ｖ相における下アームＦＥＴ１３ｖ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、判定部２１からの信号により、記憶された式（２）で表される関係、Ｖ相コイルにおける端子電圧Ｖｖ、求められた速度起電力Ｅｖ、および検出相電流Ｉｖに基づき、Ｖ相コイルにおけるインピーダンスＺｖを演算により時系列に求め、Ｗ相における下アームＦＥＴ１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、判定部２１からの信号により、記憶された式（３）で表される関係、Ｗ相コイルにおける端子電圧Ｖｗ、求められた速度起電力Ｅｗ、および検出相電流Ｉｗに基づき、Ｗ相コイルにおけるインピーダンスＺｗを演算により時系列に求める。
【００５４】
インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗの演算に用いられる端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとしては、例えば電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗにおいて演算された目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を用いる。これにより、電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗが三相のコイルそれぞれにおける端子電圧を求める電圧決定部として機能する。なお、三相のコイルそれぞれにおける端子電圧を求める電圧決定部として、各端子電圧を直接に検出する電圧センサを設けてもよい。
【００５５】
図１０、図１１に示すフローチャートは第４実施形態の制御装置１０による制御手順を示す。
車両のイグニッションスイッチのオン等により制御が開始されると、初期設定が行われ（ステップＳ４０１）、各センサによる検出値が読み込まれ（ステップＳ４０２）、操舵トルクと車速に応じて基本目標電流Ｉ* が演算される（ステップＳ４０３）。その演算された基本目標電流Ｉ* とロータ１ｂの回転位置とに基づき目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* が演算され（ステップＳ４０４）、三相のコイルそれぞれにおける速度起電力Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗが演算される（ステップＳ４０５）。
次に、三相のコイルそれぞれにおける目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* が演算される（ステップＳ４０６）。
すなわち図１１に示すように、Ｕ相における下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｕが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ５０１）、デューティ比Ｄｕが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｕと求められた端子電圧Ｖｕと速度起電力Ｅｕから式（１）を用いてＵ相コイルにおけるインピーダンスＺｕが演算され（ステップＳ５０２）、最新の演算されたインピーダンスＺｕが記憶される（ステップＳ５０３）。次にＵ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｕ* が演算される（ステップＳ５０４）。ステップＳ５０１においてデューティ比Ｄｕが電流検出許容域にない場合、ステップＳ５０４においてＵ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｕ* が演算される。また、Ｖ相における下アームＦＥＴ１３ｖ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｖが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ５０５）、デューティ比Ｄｖが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｖと求められた端子電圧Ｖｖと速度起電力Ｅｖから式（２）を用いてＶ相コイルにおけるインピーダンスＺｖが演算され（ステップＳ５０６）、最新の演算されたインピーダンスＺｖが記憶される（ステップＳ５０７）。次にＶ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｖ* が演算される（ステップＳ５０８）。ステップＳ５０５においてデューティ比Ｄｖが電流検出許容域にない場合、ステップＳ５０８においてＶ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｖ* が演算される。さらに、Ｗ相における下アームＦＥＴ１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｗが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ５０９）、デューティ比Ｄｗが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｗと求められた端子電圧Ｖｗと速度起電力Ｅｗから式（３）を用いてＷ相コイルにおけるインピーダンスＺｗが演算され（ステップＳ５１０）、最新の演算されたインピーダンスＺｗが記憶される（ステップＳ５１１）。次にＷ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｗ* が演算される（ステップＳ５１２）。ステップＳ５０９においてデューティ比Ｄｗが電流検出許容域にない場合、ステップＳ５１２においてＷ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｗ* が演算される。なお、制御開始当初において演算に必要な端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとしては初期設定値を用いればよい。
次に、バッテリーＥから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、各ＦＥＴ１３ｕ１〜１３ｗ２がＰＷＭ制御信号により開閉されることでモータ１が駆動される（ステップＳ４０７）。次に、例えばイグニッションスイッチの開閉状態により制御が終了されるか否かが判断され（ステップＳ４０８）、終了しない場合はステップＳ４０２に戻る。
【００５６】
上記実施形態によれば、モータ１の出力をオープンループ制御するための目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時もない時も、そのデューティ比が電流検出許容域にある時に求めた最新のインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗに基づき求めることができる。よって、ＰＷＭ制御信号のデューティ比の如何に係わらずモータ出力をオープンループ制御するための目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を求めることができるので、そのデューティ比すなわちコイルへの印加電圧を制限する必要がなく、電圧利用率を向上できる。
さらに、目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* は演算により時系列に求められるインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗの中の最新のインピーダンスに基づき求められる。よって、インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗがモータ１の状態に応じて時間の経過により変化しても、目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を正確に求めてモータ性能を向上することができる。他は第１実施形態と同様とされる。
【００５７】
図１２〜図１４は本発明の第５実施形態を示す。以下、第４実施形態と同様部分は同一符で示し、相違点を説明する。第５実施形態における制御装置１０は、第４実施形態におけるインピーダンス演算部２３、最新インピーダンス記憶部、および速度起電力決定部２２５に代えて、単位速度起電力演算部１２３、最新単位速度起電力記憶部、および設定インピーダンス記憶部２２６を備える。
【００５８】
第５実施形態における記憶部２２ｃは関係記憶部と最新単位速度起電力記憶部を構成する。設定インピーダンス記憶部２２６は、三相のコイルそれぞれの予め設定されたインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗを記憶する。本実施形態の設定インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗは一定値とされる。記憶部２２ｃに記憶された式（１）〜（３）で表される関係と設定インピーダンス記憶部２２６に記憶された設定インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗは、単位速度起電力演算部１２３と電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗにより読み出される。また、第５実施形態においては単位速度起電力演算部１２３および電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗが回転速度決定部として機能し、レゾルバ２から時系列に入力されるロータ１ｂの回転位置の変化からロータ１ｂの回転速度ωを求める。
【００５９】
単位速度起電力演算部１２３は、Ｕ相における下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、記憶された式（１）で表される関係、電圧決定部において求められたＵ相コイルにおける端子電圧Ｖｕ、記憶された設定インピーダンスＺｕ、回転速度決定部において求められた回転速度ω、および検出相電流Ｉｕに基づき、Ｕ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｕを演算により時系列に求め、Ｖ相における下アームＦＥＴ１３ｖ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、記憶された式（２）で表される関係、電圧決定部において求められたＶ相コイルにおける端子電圧Ｖｖ、記憶された設定インピーダンスＺｖ、求められた回転速度ω、および検出相電流Ｉｖに基づき、Ｖ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｖを演算により時系列に求め、Ｗ相における下アームＦＥＴ１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時、記憶された式（３）で表される関係、電圧決定部において求められたＷ相コイルにおける端子電圧Ｖｗ、記憶された設定インピーダンスＺｗ、求められた回転速度ω、および検出相電流Ｉｗに基づき、Ｗ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｗを演算により時系列に求める。
【００６０】
単位速度起電力演算部１２３により求められた最新の単位速度起電力Ｋｅｕ、Ｋｅｖ、Ｋｅｗは記憶部２２に記憶され、記憶された単位速度起電力Ｋｅｕ、Ｋｅｖ、Ｋｅｗは電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗにより読み出される。
【００６１】
各電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗは、記憶部２２に記憶される式（１）〜（３）で表される関係と最新の単位速度起電力Ｋｅｕ、Ｋｅｖ、Ｋｅｗを読み出し、目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を演算する。すなわち、Ｕ相電圧演算部２１７ｕは、目標相電流Ｉｕ* がＵ相コイルにおける相電流Ｉｕに、目標印加電圧Ｖｕ* がＵ相コイルにおける端子電圧Ｖｕにそれぞれ対応するものとして、式（１）で表される記憶された関係、求められた電流目標値Ｉｕ* 、記憶された設定インピーダンスＺｕ、求められた回転速度ω、及び求められた最新の単位速度起電力Ｋｅｕに基づき、目標印加電圧Ｖｕ* を演算により求める。Ｖ相電圧演算部２１７ｖは、目標相電流Ｉｖ* がＶ相コイルにおける相電流Ｉｖに、目標印加電圧Ｖｖ* がＶ相コイルにおける端子電圧Ｖｖにそれぞれ対応するものとして、式（２）で表される記憶された関係、求められた電流目標値Ｉｖ* 、記憶された設定インピーダンスＺｖ、求められた回転速度ω、及び求められた最新の単位速度起電力Ｋｅｖに基づき、目標印加電圧Ｖｖ* を演算により求める。Ｗ相電圧演算部２１７ｗは、目標相電流Ｉｗ* がＷ相コイルにおける相電流Ｉｗに、目標印加電圧Ｖｗ* がＷ相コイルにおける端子電圧Ｖｗにそれぞれ対応するものとして、式（３）で表される記憶された関係、求められた電流目標値Ｉｗ* 、記憶された設定インピーダンスＺｗ、求められた回転速度ω、及び求められた最新の単位速度起電力Ｋｅｗに基づき、目標印加電圧Ｖｗ* を演算により求める。
【００６２】
図１３、図１４に示すフローチャートは第５実施形態の制御装置１０による制御手順を示す。
車両のイグニッションスイッチのオン等により制御が開始されると、初期設定が行われ（ステップＳ６０１）、各センサによる検出値が読み込まれ（ステップＳ６０２）、操舵トルクと車速に応じて基本目標電流Ｉ* が演算される（ステップＳ６０３）。その演算された基本目標電流Ｉ* とロータ１ｂの回転位置とに基づき目標相電流Ｉｕ* 、Ｉｖ* 、Ｉｗ* が演算され（ステップＳ６０４）、三相のコイルそれぞれにおける設定インピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗが読み出される（ステップＳ６０５）。
次に、三相のコイルそれぞれにおける目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* が演算される（ステップＳ６０６）。
すなわち図１４に示すように、Ｕ相における下アームＦＥＴ１３ｕ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｕが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ７０１）、デューティ比Ｄｕが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｕと求められた端子電圧Ｖｕと記憶された設定インピーダンスＺｕと求められた回転速度ωから式（１）を用いてＵ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｕが演算され（ステップＳ７０２）、最新の演算された単位速度起電力Ｋｅｕが記憶される（ステップＳ７０３）。次にＵ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｕ* が演算される（ステップＳ７０４）。ステップＳ７０１においてデューティ比Ｄｕが電流検出許容域にない場合、ステップＳ７０４においてＵ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｕ* が演算される。また、Ｖ相における下アームＦＥＴ１３ｖ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｖが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ７０５）、デューティ比Ｄｖが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｖと求められた端子電圧Ｖｖと記憶された設定インピーダンスＺｖと求められた回転速度ωから式（２）を用いてＶ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｖが演算され（ステップＳ７０６）、最新の演算された単位速度起電力Ｋｅｖが記憶される（ステップＳ７０７）。次にＶ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｖ* が演算される（ステップＳ７０８）。ステップＳ７０５においてデューティ比Ｄｖが電流検出許容域にない場合、ステップＳ７０８においてＶ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｖ* が演算される。さらに、Ｗ相における下アームＦＥＴ１３ｗ２のゲートに入力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比Ｄｗが電流検出許容域にあるか否かが判定され（ステップＳ７０９）、デューティ比Ｄｗが電流検出許容域にある場合、検出相電流Ｉｗと求められた端子電圧Ｖｗと記憶された設定インピーダンスＺｗと求められた回転速度ωから式（３）を用いてＷ相コイルにおける単位速度起電力Ｋｅｗが演算され（ステップＳ７１０）、最新の演算された単位速度起電力Ｋｅｗが記憶される（ステップＳ７１１）。次にＷ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｗ* が演算される（ステップＳ７１２）。ステップＳ７０９においてデューティ比Ｄｗが電流検出許容域にない場合、ステップＳ７１２においてＷ相コイルにおける目標印加電圧Ｖｗ* が演算される。なお、制御開始当初において演算に必要な端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとしては初期設定値を用いればよい。
次に、バッテリーＥから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、各ＦＥＴ１３ｕ１〜１３ｗ２がＰＷＭ制御信号により開閉されることでモータ１が駆動される（ステップＳ６０７）。次に、例えばイグニッションスイッチの開閉状態により制御が終了されるか否かが判断され（ステップＳ６０８）、終了しない場合はステップＳ６０２に戻る。
【００６３】
上記実施形態によれば、モータ１の出力をオープンループ制御するための目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が電流検出許容域にある時もない時も、求められた回転速度ωとそのデューティ比が電流検出許容域にある時に求めた最新の単位速度起電力Ｋｅｕ、Ｋｅｖ、Ｋｅｗとの積である速度起電力Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに基づき求めることができる。よって、ＰＷＭ制御信号のデューティ比の如何に係わらずモータ出力をオープンループ制御するための目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を求めることができるので、そのデューティ比すなわちコイルへの印加電圧を制限する必要がなく、電圧利用率を向上できる。
さらに、目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* は求められた回転速度ωと演算により求められる最新の単位速度起電力Ｋｅｕ、Ｋｅｖ、Ｋｅｗとの積である速度起電力Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに基づき求められる。よって、速度起電力Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗがモータ１の状態に応じて時間の経過により変化しても、目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を正確に求めてモータ性能を向上することができる。他は第４実施形態と同様とされる。さらに、第５実施形態を第４実施形態と組み合わせることで、例えばモータ１の停止時は速度起電力は０であるので、デューティ比が電流検出許容域にある時にインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗを求めておくことができ、これによりインピーダンスＺｕ、Ｚｖ、Ｚｗが実際はモータ１の状態に応じて時間の経過により変化した場合でも、電圧演算部２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗにおいて目標印加電圧Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を正確に求めることができる。
【００６４】
本発明は上記各実施形態に限定されない。例えば、本発明の制御装置により制御されるモータの用途は特に限定されない。また、モータの相数は限定されず、ブラシ式モータにも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の部分破断正面図
【図２】本発明の第１実施形態に係るモータ用制御装置の構成説明図
【図３】本発明の第１実施形態に係るモータ用制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図４】本発明の第１実施形態に係るモータ用制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図５】本発明の第２実施形態に係るモータ用制御装置の構成説明図
【図６】本発明の第３実施形態に係るモータ用制御装置の構成説明図
【図７】本発明の第３実施形態に係るモータ用制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図８】本発明の第３実施形態に係るモータ用制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図９】本発明の第４実施形態に係るモータ用制御装置の構成説明図
【図１０】本発明の第４実施形態に係るモータ用制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図１１】本発明の第４実施形態に係るモータ用制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図１２】本発明の第５実施形態に係るモータ用制御装置の構成説明図
【図１３】本発明の第５実施形態に係るモータ用制御装置による制御手順を示すフローチャート
【図１４】本発明の第５実施形態に係るモータ用制御装置による制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
【００６６】
１…モータ、１ａ…ステータ、１０…制御装置、１１…電流検出部、１３ｕ１、１３ｕ２、１３ｖ１、１３ｖ２、１３ｗ１、１３ｗ２…ＦＥＴ（スイッチング素子）、１５…基本目標電流演算部（電流目標値演算部）、１６…三相目標電流演算部（電流目標値演算部）、１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ…ＰＩ演算部（電圧決定部）、２１…判定部、２２…記憶部（関係記憶部、最新インピーダンス記憶部、最新単位速度起電力記憶部、設定インピーダンス記憶部）、２２ａ…記憶部（関係記憶部、最新単位速度起電力記憶部、設定インピーダンス記憶部）、２２ｃ…記憶部（関係記憶部、最新単位速度起電力記憶部）、２３…インピーダンス演算部（速度起電力決定部、回転速度決定部）、２４…電流演算部（速度起電力決定部、回転速度決定部）、５０…ｄｑ軸目標電流演算部（電流目標値演算部）、１２３…単位速度起電力演算部（回転速度決定部）、２１７ｕ、２１７ｖ、２１７ｗ…電圧演算部（電圧決定部、回転速度決定部）、２２５…速度起電力決定部（回転速度決定部）、２２６…設定インピーダンス記憶部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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