JP2008211908A - モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弱め界磁制御の実行時においても有効に誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルの発生を抑制することができるモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】補償制御演算部２３は、ｄ軸誘起電圧補正量演算部３１及びｑ軸誘起電圧補正量演算部３２を備える。各誘起電圧補正量演算部は、マップ３３を参照することにより回転角θに応じたｄ軸補正係数Ｂd(θ)及びｑ軸補正係数Ｂq(θ)を演算し、対象軸に関する補正係数にｑ軸電流指令値Ｉq*を乗じた第１項と他方軸に関する補正係数にｄ軸電流指令値Ｉd*を乗じた第２項とからなる演算式に基づいて、ｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを演算する。そして、補償制御演算部２３は、これらｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*に重畳することにより、誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを生じさせないｄ軸電流指令値Ｉd0及びｑ軸電流指令値Ｉq0を演算する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、こうしたＥＰＳには、油圧式のパワーステアリング装置と比較して、レイアウト自由度が高く、且つエネルギー消費量が小さいという特徴がある。このため、近年では、幅広い車種において、その採用が検討されるようになっている。

さて、モータは、コギングトルク、或いはモータコイルに生ずる誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップル等、本質的に、その出力トルクに変動を有するものである。しかしながら、ＥＰＳにおいては、このような出力トルクの変動が直接、その操舵フィーリングに反映されることになる。このため、従来、ＥＰＳ用のモータ制御装置においては、数多くのトルクリップル対策が提案されている。

例えば、特許文献１には、ｄ／ｑ座標系の電流フィードバック制御によりモータ制御信号を生成するモータ制御装置において、モータを定速回転させた際の誘起電圧波形の実測データに基づき演算されたｄ軸及びｑ軸に関する各補正係数をモータの回転角毎に保持する。そして、該各補正係数に基づき演算される回転角に応じたｄ軸補正量及びｑ軸補正量を上記電流フィードバック制御の目標値であるｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に重畳することにより、これらｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を補正する方法が開示されている。

即ち、モータの回転により各相に生ずる誘起電圧の各回転角（電気角）における単位回転角速度あたりの値が既知であるならば、誘起電圧波形に歪みがある場合においても、その出力トルクの変動を抑える、即ちトルクリップルを生じさせないような各相電流値を求めることが可能である。

例えば、単位回転角速度あたりの誘起電圧値（単位誘起電圧値）を以下に示す（１）式のようにおくと、モータの発熱が最小となる制約条件の下において誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを生じさせないための各相電流値は、（２）〜（４）式により求めることができる。

（但し、ｅ0u，ｅ0v，ｅ0w：各相単位誘起電圧値、ｅu，ｅv，ｅw：各相誘起電圧波形（誘起電圧値）、ωm：回転角速度（機械角）、Ｉu，Ｉv，Ｉw：各相電流値、Ｔ：モータトルク）
従って、ｄ／ｑ座標系の電流フィードバック御制を行う構成においては、これら（２）〜（４）式をｄ／ｑ座標に写像（ｄ／ｑ変換）することにより、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算すればよい。

具体的には、先ず、上記（２）〜（４）式を以下の（５）〜（７）及び（８）〜（１０）式のように変形する。

（但し、θ：回転角（電気角）、Ｋt：トルク定数、Ｉq*：ｑ軸電流指令値）
そして、（５）〜（７）式をｄ／ｑ変換することにより、誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを生じさせないためのｄ軸電流指令値Ｉd0及びｑ軸電流指令値Ｉq0の演算式として、次の（１１）（１２）式を得ることができる。

ここで、これら（１１）（１２）式は、更に、以下に示す（１３）（１４）及び（１５）（１６）式のように変形することができる。

つまり、ｄ軸非干渉制御の実行（Ｉd*＝０）を前提とすれば、誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを生じさせないためのｄ軸電流指令値Ｉd0及びｑ軸電流指令値Ｉq0は、本来のｄ軸電流指令値Ｉd*（Ｉd*＝０）及びｑ軸電流指令値Ｉq*のそれぞれに、対応するｄ軸補正量（εd＝Ｂd(θ)×Ｉq*）、ｑ軸補正量（εq＝Ｂq(θ)×Ｉq*）を重畳することにより求めることができる。

実際には、先ず、モータを定速回転させた際の各相の誘起電圧波形（ｅu，ｅv，ｅw）を測定（実測）し、これを当該定速回転時における回転角速度ωm（機械角速度）で除することにより、各回転角毎の単位回転角速度あたりの誘起電圧値、即ち単位誘起電圧値ｅ0u，ｅ0v，ｅ0wを求める（上記（１）式参照）。次に、これら各単位誘起電圧値ｅ0u，ｅ0v，ｅ0w、上記（８）〜（１０）式、及び上記（１５）（１６）式に基づいて、各回転角θ毎のｄ軸補正係数Ｂd(θ)及びｑ軸補正係数Ｂq(θ)を演算し、回転角θと各ｄ軸補正係数Ｂd(θ)及びｑ軸補正係数Ｂq(θ)とが関連付けられたマップを作成する。

モータ制御時には、この予め作成されて記憶領域（ＲＯＭ）に格納されたマップを参照することにより、回転角θに応じたｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを演算し、これら各ｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを本来のｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*に重畳（加算）する。そして、その補正後のｄ軸電流指令値Ｉd0及びｑ軸電流指令値Ｉq0に基づいて電流フィードバック制御を実行することにより、誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルの発生を抑制することができる。
特開２００４−３２８８１４号公報

ところで、ＥＰＳにおいては、素早いステアリング操作の発生時等には、その基底速度を超えた高速領域でのモータ回転が要求される場合がある。そして、このような高速操舵時の追従性を確保する手法として、モータの回転角速度に応じてｄ軸電流指令値を負の値とする弱め界磁制御がある。即ち、負方向のｄ軸電流を流すことにより生ずるｄ軸電機子反作用による減磁起磁力を利用して永久磁石磁束の存在するｄ軸方向の磁束を減少させる。そして、これにより、基底速度を超えた高速領域までモータの運転範囲を拡大するのである。

しかしながら、上記従来例は、ｄ軸非干渉制御の実行（Ｉd*＝０）を前提としているため、このような弱め界磁制御に対応することができない。つまり、弱め界磁制御の実行により、各相電流の位相は、本来の位相からずれることになる。このため、弱め界磁制御時には、その適切な補正ができず、トルクリップルの発生が避けられないという問題があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、弱め界磁制御の実行時においても有効に誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルの発生を抑制することができるモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータを制御するための電流指令値としてｄ／ｑ座標系のｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、検出される前記モータの各相電流値を前記ｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換し該ｄ軸電流値及びｑ軸電流値を前記演算されたｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に追従させるべくフィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成手段とを備えるとともに、各相のモータコイルに生ずる誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを抑制すべく前記ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を補正する補正手段を備え、前記補正手段は、前記誘起電圧波形の実測データに基づき演算されたｄ軸及びｑ軸に関する各補正係数を前記モータの回転角毎に保持し、該各補正係数に基づき演算される前記回転角に応じたｄ軸補正量及びｑ軸補正量を前記ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に重畳することにより前記補正を実行するモータ制御装置であって、前記補正手段は、対象軸に関する前記補正係数に前記ｑ軸電流指令値を乗じた第１項と他方軸に関する前記補正係数に前記ｄ軸電流指令値を乗じた第２項とからなる演算式により、前記ｄ軸補正量及びｑ軸補正量を演算すること、を要旨とする。

請求項２に記載の発明は、前記補正手段は、以下の各式、

（但し、εd：ｄ軸補正量、εq：ｑ軸補正量、Ｂd(θ)：ｄ軸補正係数、Ｂq(θ)：ｑ軸補正係数、Ｉｄ*：ｄ軸電流指令値、Ｉq*：ｑ軸電流指令値、θ：回転角（電気角）、Ｋt：トルク定数、Ａu(θ)，Ａv(θ)，Ａw(θ)：各相補正係数、e0u, e0v, e0w：各相単位誘起電圧値、eu, ev, ew：各相誘起電圧波形、ωm：回転角速度（機械角））
に基づき前記ｄ軸補正量及びｑ軸補正量を演算すること、を要旨とする。

上記各構成によれば、どのような高調波成分を含む誘起電圧波形を有するものであっても、その誘起電圧波形の歪みを補正することができる。その結果、弱め界磁制御の有無に関わらず、有効にトルクリップルの発生を抑制することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、前記補正手段は、前記モータの回転角速度が所定速度を超える場合には、該回転角速度が速いほど、前記ｄ軸補正量及びｑ軸補正量を低減すること、を要旨とする。

即ち、通常、モータ制御装置に用いられる演算装置（マイコン）には、演算処理能力上の制約があるため、多くの場合、電流フィードバック制御と補償制御との間には演算周期差が存在する。このため、高速操舵時等、モータが高速回転する場合には、補償制御の位相にずれが生じ、正しく補償できない場合がある。しかしながら、上記構成によれば、こうした位相にずれが生ずる状況には、補償制御における補正量が低減される。その結果、位相のずれた状態での誤補償に起因するトルクリップルの発生を抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。
上記構成によれば、弱め界磁制御の実行時においても有効に誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルの発生を抑制して、操舵フィーリングに優れた電動パワーステアリング装置を提供することができる。

本発明によれば、弱め界磁制御の実行時においても有効に誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルの発生を抑制することが可能なモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。

以下、本発明を電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のＥＰＳ１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により操舵輪６の舵角が変更されるようになっている。

また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、その駆動源であるモータ１２がラック５と同軸に配置された所謂ラック型のＥＰＳアクチュエータであり、モータ１２が発生するアシストトルクは、ボールねじ機構（図示略）を介してラック５に伝達される。尚、本実施形態のモータ１２は、ブラシレスモータであり、ＥＣＵ１１から三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給を受けることにより回転する。そして、モータ制御装置としてのＥＣＵ１１は、このモータ１２が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する（パワーアシスト制御）。

本実施形態では、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されている。そして、ＥＣＵ１１は、これらトルクセンサ１４及び車速センサ１５によりそれぞれ検出される操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ちパワーアシスト制御を実行する。

次に、本実施形態のＥＰＳの電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳの制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段としてのマイコン１７と、モータ制御信号に基づいてモータ１２に三相の駆動電力を供給する駆動回路１８とを備えている。

尚、本実施形態の駆動回路１８は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として各相に対応する３つのアームを並列接続してなる周知のＰＷＭインバータであり、マイコン１７の出力するモータ制御信号は、駆動回路１８を構成する各スイッチング素子のオンｄｕｔｙ比を規定するものとなっている。そして、モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、同モータ制御信号に応答して各スイッチング素子がオン／オフすることにより、車載電源（図示略）の直流電圧が三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に変換されてモータ１２に供給されるようになっている。

本実施形態では、ＥＣＵ１１には、モータ１２に通電される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出するための電流センサ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ、及びモータ１２の回転角θを検出するための回転角センサ２１が接続されている。そして、マイコン１７は、これら各センサの出力信号に基づき検出されたモータ１２の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θ、並びに上記操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて駆動回路１８にモータ制御信号を出力する。

さらに詳述すると、マイコン１７は、操舵系に付与するアシスト力の制御目標量として電流指令値を演算する電流指令値演算手段としての電流指令値演算部２２と、電流指令値演算部２２により算出された電流指令値に基づいてモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成手段としてのモータ制御信号生成部２４とを備えている。

電流指令値演算部２２は、上記トルクセンサ１４及び車速センサ１５により検出された操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。尚、本実施形態では、電流指令値演算部２２は、後述する弱め界磁制御を行わない場合には、ｄ軸電流指令値Ｉd*として「０」を演算する（Ｉd*＝０）。また、本実施形態のマイコン１７は、トルクリップルの発生を抑制するための補償制御を実行する補償制御演算部２３を備えており、電流指令値演算部２２が出力するｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*は、この補償制御演算部２３に入力される。そして、同補償制御演算部２３は、その補償制御により補正された後のｄ軸電流指令値Ｉd**及びｑ軸電流指令値Ｉq**をモータ制御信号生成部２４に出力する。

モータ制御信号生成部２４には、ｄ軸電流指令値Ｉd**及びｑ軸電流指令値Ｉq**とともに、各電流センサ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗにより検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角センサ２１により検出された回転角θが入力される。そして、モータ制御信号生成部２４は、これら各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角θ（電気角）に基づいて、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を生成する。

即ち、モータ制御信号生成部２４において、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは、回転角θとともに３相／２相変換部２５に入力され、同３相／２相変換部２５によりｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに変換される。また、モータ制御信号生成部２４に入力されたｑ軸電流指令値Ｉq**は、上記ｑ軸電流値Ｉqとともに減算器２６ｑに入力され、ｄ軸電流指令値Ｉd**は、ｄ軸電流値Ｉdとともに減算器２６ｄに入力される。これら減算器２６ｄ，２６ｑにおいて演算されたｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqは、それぞれ対応するＦ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑに入力される。そして、これら各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑにおいて、その制御目標値であるｄ軸電流指令値Ｉd**及びｑ軸電流指令値Ｉq**に実電流であるｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqを追従させためのフィードバック制御が行われる。

具体的には、Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑは、入力されたｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqに所定のＦ／Ｂゲイン（ＰＩゲイン）を乗ずることにより、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する。そして、各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑにより演算されたこれらｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*は、回転角θとともに２相／３相変換部２８に入力され、同２相／３相変換部２８において三相の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換される。

２相／３相変換部２８において演算された各電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*は、ＰＷＭ変換部３０に入力され、同ＰＷＭ変換部３０において、該各電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に対応するｄｕｔｙ指令値が生成される。そして、モータ制御信号生成部２４は、これら各ｄｕｔｙ指令値に示されるオンｄｕｔｙ比を有するモータ制御信号を生成し、マイコン１７は、そのモータ制御信号を、駆動回路１８を構成する各スイッチング素子（のゲート端子）に出力することにより、同駆動回路１８の作動、即ちモータ１２への駆動電力の供給を制御する。

また、本実施形態では、電流指令値演算部２２には、モータ１２の回転角速度ωが入力される。そして、電流指令値演算部２２は、この入力される回転角速度ωに応じてｄ軸電流指令値Ｉd*を負の値とする弱め界磁制御を実行する。即ち、モータ１２の回転角速度ωが増加するに従い各相のモータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに生ずる逆起電力もまた増大するため、モータの回転速度には上限（基底速度）がある。しかしながら、ｄ軸電流指令値Ｉd*を負の値として負方向のｄ軸電流を流すことで、ｄ軸電機子反作用による減磁起磁力を利用して、ｄ軸方向の磁束を減少させることが可能である。そして、本実施形態では、モータ１２の回転角速度ωに応じて、このような弱め界磁制御を実行することにより、基底速度を超えた高速領域までモータ１２の運転範囲を拡張する構成となっている。

（トルクリップル補償制御）
次に、補償制御演算部におけるトルクリップル補償制御の態様について説明する。
図２に示すように、本実施形態では、補償制御演算部２３には、電流指令値演算部２２の出力するｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*とともに、回転角θが入力される。そして、補正手段としての補償制御演算部２３は、その入力されるｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*、並びに回転角θに基づいて、誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルの発生を抑制するための補償制御を実行する（トルクリップル補償制御）。

詳述すると、図３に示すように、本実施形態の補償制御演算部２３は、トルクリップルの発生を抑制するための補償成分として、ｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを演算するｄ軸誘起電圧補正量演算部３１及びｑ軸誘起電圧補正量演算部３２を備えている。そして、補償制御演算部２３は、これらｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを、対応するｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*に重畳（加算）することにより、該ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を補正し、誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを生じさせないためのｄ軸電流指令値Ｉd0及びｑ軸電流指令値Ｉq0を演算する。

さらに詳述すると、本実施形態では、ｄ軸誘起電圧補正量演算部３１及びｑ軸誘起電圧補正量演算部３２には、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*、並びに回転角θが入力される。ｄ軸誘起電圧補正量演算部３１及びｑ軸誘起電圧補正量演算部３２は、上述の回転角θとｄ軸補正係数Ｂd(θ)及びｑ軸補正係数Ｂq(θ)とが関連付けられたマップ３３を備えており、入力される回転角θをこのマップ３３に参照することにより、当該回転角θに応じたｄ軸補正係数Ｂd(θ)及びｑ軸補正係数Ｂq(θ)を演算する。

尚、マップ３３は、上述のように、誘起電圧波形の実測データに基づいて、上記の（１）式、及び（８）〜（１０）式、並びに（１５）（１６）式を用いて予め作成され、マイコン１７の記憶領域に格納（保持）される。そして、ｄ軸誘起電圧補正量演算部３１及びｑ軸誘起電圧補正量演算部３２は、その回転角θに応じたｄ軸補正係数Ｂd(θ)及びｑ軸補正係数Ｂq(θ)に基づいて、以下の（１７）（１８）式により、ｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを演算する。

即ち、本実施形態では、ｄ軸誘起電圧補正量演算部３１及びｑ軸誘起電圧補正量演算部３２は、対象軸に関する補正係数にｑ軸電流指令値Ｉq*を乗じた第１項と他方軸に関する補正係数にｄ軸電流指令値Ｉd*を乗じた第２項とからなる演算式に基づいて、ｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを演算する。

尚、ｄ軸誘起電圧補正量演算部３１においては、対象軸がｄ軸、他方軸がｑ軸であり、ｑ軸誘起電圧補正量演算部３２においては、対象軸がｑ軸、他方軸がｄ軸である。つまり、ｄ軸誘起電圧補正量演算部３１においては、第１項の補正係数はｄ軸補正係数Ｂd(θ)、第２項の補正係数はｑ軸補正係数Ｂq(θ)である。そして、ｑ軸誘起電圧補正量演算部３２においては、第１項の補正係数はｑ軸補正係数Ｂq(θ)、第２項の補正係数はｄ軸補正係数Ｂd(θ)である。

また、補償制御演算部２３は、該補償制御演算部２３における上記補償制御とモータ制御信号生成部２４における電流フィードバック制御との間の演算周期差に起因するトルクリップルの発生を抑制するための速度ゲインＫωを演算する速度ゲイン演算部３４を備えている。この速度ゲイン演算部３４には、モータ１２の回転角速度ωが入力されるようになっており、速度ゲイン演算部３４は、入力される回転角速度ωに応じた速度ゲインＫωを演算する。そして、速度ゲイン演算部３４は、入力される回転角速度ω（の絶対値）が所定速度ω０を超える場合には、該回転角速度ωが速いほど、ｑ軸電流指令値Ｉq*及びｄ軸電流指令値Ｉd*に加算されるｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを低減するような速度ゲインＫωを演算する。

即ち、通常、モータ制御装置に用いられる演算装置（マイコン）には、演算処理能力上の制約があるため、多くの場合、電流フィードバック制御と補償制御との間には演算周期差が存在する。このため、高速操舵時等、モータ１２が高速回転する場合には、補償制御の位相にずれが生じ、正しく補償できない場合がある。そこで、本実施形態では、このような場合には、その補正量を低減することにより、位相のずれた状態での誤補償に起因するトルクリップルの発生を抑制する。

具体的には、速度ゲイン演算部３４は、回転角速度ωと速度ゲインＫωとが関連づけられたマップ３４ａを備えており（図４参照）、同マップ３４ａにおいて、速度ゲインＫωは、回転角速度ω（の絶対値）が、所定速度ω０以下である場合（|ω|≦ω０）には「１」、所定速度ω１以上である場合（|ω|≧ω１）には「０」となるように設定されている。尚、同マップ３４ａにおいて、回転角速度ω（の絶対値）が、所定速度ω０より速く、所定速度ω１より遅い場合（ω０＜|ω|＜ω１）には、速度ゲインＫωは、回転角速度ωが速いほど小さくなるように、即ちｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqをより大きく低減するような値に設定されている。そして、速度ゲイン演算部３４は、このマップ３４ａに参照することにより、入力される回転角速度ωに応じた速度ゲインＫωを演算する。

速度ゲイン演算部３４において演算された速度ゲインＫωは、乗算器３５ｄ，３５ｑに入力され、該各乗算器３５ｄ，３５ｑにおいて、ｄ軸誘起電圧補正量演算部３１の出力するｄ軸補正量εd、及びｑ軸誘起電圧補正量演算部３２の出力するｑ軸補正量εqに乗ぜられる（乗算される）。

次に、速度ゲインＫωが乗ぜられた補正後のｄ軸補正量εd´は、加算器３６ｄにおいてｄ軸電流指令値Ｉd*に重畳（加算）され、同じく補正後のｑ軸補正量εq´は、加算器３６ｑにおいてｑ軸電流指令値Ｉq*に重畳される。そして、これにより、誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを抑制可能なｄ軸電流指令値Ｉd0及びｑ軸電流指令値Ｉq0が演算される。

そして、補償制御演算部２３は、これら補正後のｄ軸電流指令値Ｉd0及びｑ軸電流指令値Ｉq0を、ｄ軸電流指令値Ｉd**及びｑ軸電流指令値Ｉq**として、モータ制御信号生成部２４に出力する。

（検証）
次に、本実施形態のトルクリップル補償制御の効果について検証する。
上記（１７）（１８）式により求められたｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを重畳することにより得られる補正後のｄ軸電流指令値Ｉd0及びｑ軸電流指令値Ｉq0は、次の（１９）（２０）式に表される。

これら（１９）（２０）式に、上記（１）式、及び（８）〜（１０）式、並びに（１５）（１６）式を代入し整理することで、次の（２１）（２２）式を得る。

更に、上記（２１）（２２）式をｄ／ｑ逆変換して各相電流指令値Ｉu*，Ｉv*，Ｉw*で表すと以下の（２３）〜（２５）式が得られる。

そして、これら（２３）〜（２５）式を、次の（２６）式（トルクの関係式）に代入し整理することにより、（２７）式に示される関係式が導かれる。

従って、本実施形態のトルクリップル補償制御を実行することにより、どのような高調波成分を含む誘起電圧波形を有するものであっても、その誘起電圧波形の歪みを補正することができる。その結果、上述の弱め界磁制御の有無に関わらず、有効にトルクリップルの発生を抑制することができる。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）補償制御演算部２３は、ｄ軸誘起電圧補正量演算部３１及びｑ軸誘起電圧補正量演算部３２を備える。これら各誘起電圧補正量演算部は、マップ３３を参照することにより回転角θに応じたｄ軸補正係数Ｂd(θ)及びｑ軸補正係数Ｂq(θ)を演算し、対象軸に関する補正係数にｑ軸電流指令値Ｉq*を乗じた第１項と他方軸に関する補正係数にｄ軸電流指令値Ｉd*を乗じた第２項とからなる演算式に基づいて、ｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを演算する。そして、補償制御演算部２３は、これらｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを、対応するｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*に重畳（加算）することにより、誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを生じさせないためのｄ軸電流指令値Ｉd0及びｑ軸電流指令値Ｉq0を演算する。

上記構成によれば、どのような高調波成分を含む誘起電圧波形を有するものであっても、その誘起電圧波形の歪みを補正することができる。その結果、弱め界磁制御の有無に関わらず、有効にトルクリップルの発生を抑制することができるようになる。

（２）補償制御演算部２３は、速度ゲインＫωを演算する速度ゲイン演算部３４を備え、速度ゲイン演算部３４は、モータ１２の回転角速度ωに応じた速度ゲインＫωを演算する。そして、速度ゲイン演算部３４は、回転角速度ω（の絶対値）が所定速度ω０を超える場合には、該回転角速度ωが速いほど、ｑ軸電流指令値Ｉq*及びｄ軸電流指令値Ｉd*に加算されるｄ軸補正量εd及びｑ軸補正量εqを低減するような速度ゲインＫωを演算する。

即ち、通常、モータ制御装置に用いられる演算装置（マイコン）には、演算処理能力上の制約があるため、多くの場合、電流フィードバック制御と補償制御との間には演算周期差が存在する。このため、高速操舵時等、モータ１２が高速回転する場合には、補償制御の位相にずれが生じ、正しく補償できない場合がある。しかしながら、上記構成によれば、こうした位相にずれが生ずる状況には、補償制御における補正量が低減される。その結果、位相のずれた状態での誤補償に起因するトルクリップルの発生を抑制することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化したが、ＥＰＳ以外の用途に用いられるモータ制御装置に具体化してもよい。

・本実施形態では、補償制御演算部２３は、速度ゲインＫωを演算する速度ゲイン演算部３４を備えることとした。しかし、例えば、電流フィードバック制御と補償制御との間に演算周期差がないものにおいては、必ずしも、こうしたモータの回転角速度に応じて補正量を低減する構成は、設けなくともよい。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの電気的構成を示すブロック図。 補償制御演算部の概略構成を示すブロック図。 速度ゲイン演算部の概略構成図。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＰＳＥＣＵ、１２…モータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ…モータコイル、１７…マイコン、１８…駆動回路、２２…電流指令値演算部、２３…補償制御演算部、２４…モータ制御信号生成部、３１…ｄ軸誘起電圧補正量演算部、３２…ｑ軸誘起電圧補正量演算部、３３…マップ、３４…速度ゲイン演算部、θ…回転角、ω，ωm…回転角速度、ω０，ω１…所定速度、Ｉx，Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、Ｉd…ｄ軸電流値、Ｉq…ｑ軸電流値、Ｉd*，Ｉd**，Ｉd0…ｄ軸電流指令値、Ｉq*，Ｉq**，Ｉq0…ｑ軸電流指令値、ｅ0u，ｅ0v，ｅ0w…単位誘起電圧値、Ｂd(θ)…ｄ軸補正係数、Ｂq(θ)…ｑ軸補正係数、εd…ｄ軸補正量、εq…ｑ軸補正量、Ｋω…速度ゲイン。

Claims (4)

1. モータを制御するための電流指令値としてｄ／ｑ座標系のｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、検出される前記モータの各相電流値を前記ｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換し該ｄ軸電流値及びｑ軸電流値を前記演算されたｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に追従させるべくフィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成手段とを備えるとともに、各相のモータコイルに生ずる誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを抑制すべく前記ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を補正する補正手段を備え、前記補正手段は、前記誘起電圧波形の実測データに基づき演算されたｄ軸及びｑ軸に関する各補正係数を前記モータの回転角毎に保持し、該各補正係数に基づき演算される前記回転角に応じたｄ軸補正量及びｑ軸補正量を前記ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に重畳することにより前記補正を実行するモータ制御装置であって、
   前記補正手段は、対象軸に関する前記補正係数に前記ｑ軸電流指令値を乗じた第１項と他方軸に関する前記補正係数に前記ｄ軸電流指令値を乗じた第２項とからなる演算式により、前記ｄ軸補正量及びｑ軸補正量を演算すること、を特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記補正手段は、以下の各式、
   

   

   （但し、εd：ｄ軸補正量、εq：ｑ軸補正量、Ｂd(θ)：ｄ軸補正係数、Ｂq(θ)：ｑ軸補正係数、Ｉｄ*：ｄ軸電流指令値、Ｉq*：ｑ軸電流指令値、θ：回転角（電気角）、Ｋt：トルク定数、Ａu(θ)，Ａv(θ)，Ａw(θ)：各相補正係数、e0u, e0v, e0w：各相単位誘起電圧値、eu, ev, ew：各相誘起電圧波形、ωm：回転角速度（機械角））
   に基づき前記ｄ軸補正量及びｑ軸補正量を演算すること、
   を特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置において、
   前記補正手段は、前記モータの回転角速度が所定速度を超える場合には、該回転角速度が速いほど、前記ｄ軸補正量及びｑ軸補正量を低減すること、
   を特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置。

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