JP2017127066A - モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを駆動制御するためにフィードバックされるモータ電流に含まれる高調波成分に起因して発生する不具合に対応可能なモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】モータに対する電流指令値及びフィードバックされるモータ電流に基づいてモータを駆動制御するモータ制御装置において、モータ電流としてモータ電流の基本波成分及び少なくとも１つの高調波成分をフィードバックし、基本波成分に対する電流指令値及び高調波成分に対する電流指令値を用いてモータを駆動制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、モータに対する電流指令値及びフィードバックされるモータ電流に基づいてモータを駆動制御するモータ制御装置に関し、特にモータ電流の高調波成分をフィードバックすることにより高調波成分に起因する不具合に対応可能なモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。

モータ制御装置を搭載し、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、モータの駆動力で減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、電源としてのバッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー（ＩＧ）信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧指令値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転角センサから得ることもできる。

コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。

コントロールユニット３０は主としてＭＣＵ（ＣＰＵやＭＰＵ等を含む）で構成されるが、そのＭＣＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、例えば図２に示されるような構成となっている。

図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｅｌは電流指令値演算部３１に入力され、電流指令値演算部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給するモータ電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆを演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆは加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ（比例積分）制御等の電流制御部３５に入力される。電流制御部３５で特性改善された電圧指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。インバータ３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。モータ２０にはレゾルバ等の回転角センサ２１が連結されており、回転角θｅが検出されて出力される。

加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４３と慣性３４２を加算部３４４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４１を加算部３４５で加算し、加算部３４５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。

このような電動パワーステアリング装置において、モータとしては耐久性や保守性に優れ、騒音やノイズも少ないブラシレスモータが一般的に使用されており、ブラシレスモータを使用する場合、ｄ軸及びｑ軸で定義されるｄｑ回転座標系でモータの電流制御を実現することが多い。ｄｑ回転座標系でのモータの電流制御では、例えば３相のブラシレスモータの場合、ｄｑ回転座標系からＵ相、Ｖ相及びＷ相で定義されるＵＶＷ固定座標系への変換及びその逆の変換が実行される。具体的には、モータ電流に対するＵＶＷ固定座標系からｄｑ回転座標系への変換や電圧指令値に対するｄｑ回転座標系からＵＶＷ固定座標系への変換等が実行されている。これらの変換ではモータ（ロータ）の回転角（電気角）が使用される。つまり、モータの駆動制御にはモータから検出されるモータ電流及び回転角が使用されているが、これらにはノイズ等により歪みやズレが生じ、それに起因して振動や騒音が発生することがあるので、その歪みやズレへの対応が必要となっている。例えば、特許第４５０２７３４号公報（特許文献１）で開示されている電動機制御装置では、電動機（モータ）に取り付けた回転位置検出装置（回転角センサ等）の取り付け位置のズレ等により生じる位相差（オフセット量）の算出精度を向上させ、それを用いて回転位置検出装置の出力（回転角）を補正することにより対応している。

特許第４５０２７３４号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、補正された回転角を使用してモータ電流のＵＶＷ固定座標系からｄｑ回転座標系への変換を行っているが、モータ電流自体に対しては特に補正を行っていない。通常、モータ電流には基本波成分の他に高調波成分を含んでおり、この高調波成分に起因してトルクリップルが発生し、振動や騒音の要因の１つとなるが、特許文献１の装置ではそれに対応することができない。

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、モータを駆動制御するためにフィードバックされるモータ電流に含まれる高調波成分に起因して発生する不具合に対応可能なモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、モータに対する電流指令値及びフィードバックされるモータ電流に基づいて前記モータを駆動制御するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータ電流として前記モータ電流の基本波成分及び少なくとも１つの高調波成分をフィードバックし、前記基本波成分に対する電流指令値及び前記高調波成分に対する電流指令値を用いて前記モータを駆動制御することにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記モータ電流から基本波成分である基本波モータ電流及び高調波成分である少なくとも１つの高調波モータ電流を分離して出力する高調波分離部と、前記基本波成分に対する電流指令値と前記基本波モータ電流との偏差を用いて基本波電圧指令値を演算して出力する基本波電流制御部と、前記高調波成分に対する電流指令値と前記高調波モータ電流との偏差を用いて高調波電圧指令値を演算して出力する高調波電流制御部とを備え、前記基本波電圧指令値及び前記高調波電圧指令値に基づいて前記モータを駆動制御することにより達成される。

更に、本発明の上記目的は、前記基本波電圧指令値及び前記高調波電圧指令値を加算した値に基づいて前記モータを駆動制御することにより、或いは３相の電流を２相の電流に変換する３相／２相変換部と、２相の電圧を３相の電圧に変換する２相／３相変換部とをさらに備え、前記高調波分離部から出力される前記基本波モータ電流及び前記高調波モータ電流が３相の電流で、前記３相の基本波モータ電流及び前記３相の高調波モータ電流を前記３相／２相変換部でそれぞれ２相の電流に変換してフィードバックし、前記基本波電流制御部から出力される前記基本波電圧指令値及び前記高調波電流制御部から出力される前記高調波電圧指令値が２相の電圧で、前記２相の基本波電圧指令値及び前記２相の高調波電圧指令値を前記２相／３相変換部でそれぞれ３相の電圧に変換することにより、或いは前記高調波成分として少なくとも第５次高調波成分を含むことにより、或いは前記モータを駆動することにより操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に用いられることにより、より効果的に達成される。

また、上記モータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置により上記目的は達成される。

本発明のモータ制御装置によれば、モータを駆動制御するために使用されるモータ電流として、基本波成分の他に高調波成分もフィードバックし、高調波成分に対する電流指令値も用いて駆動制御する。これにより、高調波成分に起因して発生するトルクリップル等の不具合を効率的に抑制することができ、振動や騒音を抑えることができる。

また、上記モータ制御装置を電動パワーステアリング装置に搭載することにより、振動や騒音が少ない電動パワーステアリング装置を提供することができる。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 本発明の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 本発明の動作例（第２実施形態）を示すフローチャートである。

本発明では、モータ電流のフィードバック制御において、モータ電流の基本波成分の他に高調波成分もフィードバックし、基本波成分及び高調波成分それぞれで電流追従制御を実行する。

高調波とは基本波の整数倍の周波数をもつ正弦波のことで、例えば、基本波の５倍の周波数をもつ高調波は第５次高調波と呼ばれる。基本波とは、１つの非正弦波（ひずみ波）を構成する種々の周波数の正弦波のうち、最も低い周波数の正弦波のことで、これよりも高い周波数をもつ高調波はトルクリップルを発生させ、振動や騒音の原因になる等の悪影響を及ぼす。高調波のうち、第５次及び第７次高調波が悪影響を強く及ぼすとされているが、高調波を発生させる原因によっては他の次数の高調波の悪影響が強くなる可能性があるので、本発明では、任意の次数の高調波に対応できるようになっている。

基本波成分（以下、単に「基本波」とする）及び高調波成分（以下、単に「高調波」とする）それぞれで電流追従制御を実行するために、本発明はフィードバックされるモータ電流を基本波と高調波に分離する機能を有する。分離後、基本波と高調波それぞれでフィードバック経路を構成しており、モータ電流の制御目標値である電流指令値も、基本波に対する電流指令値（以下、「基本波電流指令値」とする）及び高調波に対する電流指令値（以下、「高調波電流指令値」とする）が設定される。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図３は本発明の実施形態の構成例（第１実施形態）を図２に対応させて示しており、同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態での駆動制御の対象は３相のブラシレスモータであり、モータ電流は３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の電流で、フィードバックされる際に２相（ｄ軸及びｑ軸）の電流に変換される。変換された２相のモータ電流のフィードバックにより２相の電圧指令値が演算され、２相の電圧指令値は３相の電圧指令値に変換され、モータ２０を制御する。また、図３の例で対象とする高調波は第５次高調波である。なお、本実施形態は、図２に示される電流制限部３３及び補償信号生成部３４を備えていないが、備えるようにしても良い。

電流指令値演算部１１０は、図２に示される電流指令値演算部３１と同様に、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて電流指令値を演算するが、電流指令値として基本波電流指令値Ｉｒｅｆ１及び高調波電流指令値Ｉｒｅｆ５を演算する。基本波電流指令値Ｉｒｅｆ１は平均トルクの制御用として使用され、或る回転速度の下、最大のトルクが発生するように生成される。高調波電流指令値Ｉｒｅｆ５はトルクリップルの制御用として使用され、トルクリップルが最小となるように生成される。通常、高調波をなくすため、高調波電流指令値Ｉｒｅｆ５として０（ゼロ）指令を与えるが、意図的に高調波を混入させるため、任意の値を指令しても良い。

モータ角速度演算部２４０は、モータ２０に連結されている回転角センサ２１が検出する回転角（電気角）θｅからモータ角速度ωｅを算出する。

ｄｑ軸電流指令値演算部１２０は、基本波電流指令値Ｉｒｅｆ１及びモータ角速度ωｅを用いて、ｄ軸基本波電流指令値Ｉｄｒｅｆ１及びｑ軸基本波電流指令値Ｉｑｒｅｆ１を算出する。ｄ軸基本波電流指令値Ｉｄｒｅｆ１及びｑ軸基本波電流指令値Ｉｑｒｅｆ１は、例えば特許第５２８２３７６号公報に記載されているｄ−ｑ軸電流指令値算出部で実行されている方法等で算出される。この際、モータの機械角に対するモータ角速度が必要な場合は、電気角に対するモータ角速度ωｅに基づいて算出する。ｄｑ軸電流指令値演算部１３０も、ｄｑ軸電流指令値演算部１２０と同様の構成及び動作により、高調波電流指令値Ｉｒｅｆ５及びモータ角速度ωｅを用いて、ｄ軸高調波電流指令値Ｉｄｒｅｆ５及びｑ軸高調波電流指令値Ｉｑｒｅｆ５を算出する。

高調波分離部２００は、モータ電流検出器３８が検出するモータ２０の各相に流れるモータ電流（Ｕ相モータ電流Ｉｕｍ、Ｖ相モータ電流Ｉｖｍ及びＷ相モータ電流Ｉｗｍ）を基本波（基本波モータ電流）と第５次高調波（高調波モータ電流）に分離する。即ち、Ｕ相モータ電流ＩｕｍをＵ相基本波モータ電流Ｉｕｍ１とＵ相高調波モータ電流Ｉｕｍ５に分離し、Ｖ相モータ電流ＩｖｍをＶ相基本波モータ電流Ｉｖｍ１とＶ相高調波モータ電流Ｉｖｍ５に分離し、Ｗ相モータ電流ＩｗｍをＷ相基本波モータ電流Ｉｗｍ１とＷ相高調波モータ電流Ｉｗｍ５に分離する。高調波分離部２００は、例えば第５次高調波の周波数を通過させるバンドパスフィルタの機能を有しており、モータ電流に対してフィルタ機能を働かせて高調波モータ電流を抽出し、高調波モータ電流を抽出されたモータ電流を基本波モータ電流とする。この場合、基本波モータ電流には基本波以外の周波数成分も含まれている可能性があり、厳密には基本波という表現と合わないが、基本波を含むということで基本波の表現を使用する。なお、高調波分離部２００が基本波の周波数を通過させるバンドパスフィルタの機能も有し、その機能を使用して基本波モータ電流を抽出するようにしても良い。

３相／２相変換部２１０は、回転角θｅを用いて、３相の電流である基本波モータ電流Ｉｕｍ１、Ｉｖｍ１及びＩｗｍ１を、２相の電流に変換する。具体的には、下記数１のベクトル変換式を用いて、基本波モータ電流を、２相の電流であるｄ軸基本波モータ電流Ｉｄｍ１及びｑ軸基本波モータ電流Ｉｑｍ１に変換する。

ここで、Ｋは定数で、絶対変換の場合は√（２／３）で、相対変換の場合は２/３であり、変換前後のベクトルの大きさを無視して良い場合は１でも良い。

３相／２相変換部２２０も、ベクトル変換式を用いて、高調波モータ電流Ｉｕｍ５、Ｉｖｍ５及びＩｗｍ５を、２相の電流であるｄ軸高調波モータ電流Ｉｄｍ５及びｑ軸高調波モータ電流Ｉｑｍ５に変換するが、高調波モータ電流は第５次高調波であるから、回転角θｅではなく、回転角θｅを５倍にした回転角θｅｍ（＝θｅ×５）を使用する。回転角θｅｍの算出は定数乗算部２３０で実行される。

減算部２５０、２５１、２５２及び２５３には、ｄ軸基本波電流指令値Ｉｄｒｅｆ１、ｑ軸基本波電流指令値Ｉｑｒｅｆ１、ｄ軸高調波電流指令値Ｉｄｒｅｆ５及びｑ軸高調波電流指令値Ｉｑｒｅｆ５がそれぞれ加算入力され、ｄ軸基本波モータ電流Ｉｄｍ１、ｑ軸基本波モータ電流Ｉｑｍ１、ｄ軸高調波モータ電流Ｉｄｍ５及びｑ軸高調波モータ電流Ｉｑｍ５がそれぞれ減算入力され、偏差Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ５及びＩｑ５が算出される。

基本波電流制御部１４０は、図２に示される電流制御部３５と同様に、ＰＩ制御等により偏差Ｉｄ１に基づいてｄ軸基本波電圧指令値Ｖｄｒｅｆ１を求める。同様に、基本波電流制御部１５０も、偏差Ｉｑ１に基づいてｑ軸基本波電圧指令値Ｖｑｒｅｆ１を求める。高調波電流制御部１６０及び１７０は、それぞれ偏差Ｉｄ５及びＩｑ５に基づいてｄ軸高調波電圧指令値Ｖｄｒｅｆ５及びｑ軸高調波電圧指令値Ｖｑｒｅｆ５を求める。

２相／３相変換部１８０は、回転角θｅを用いて、２相の電圧であるｄ軸基本波電圧指令値Ｖｄｒｅｆ１及びｑ軸基本波電圧指令値Ｖｑｒｅｆ１を、３相の電圧であるＵ相基本波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ１、Ｖ相基本波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ１及びＷ相基本波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ１に変換する。同様に、２相／３相変換部１９０も、２相の電圧であるｄ軸高調波電圧指令値Ｖｄｒｅｆ５及びｑ軸高調波電圧指令値Ｖｑｒｅｆ５を、３相の電圧であるＵ相高調波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ５、Ｖ相高調波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ５及びＷ相高調波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ５に変換するが、３相／２相変換部２２０の場合と同様に、回転角θｅではなく回転角θｅｍを使用する。

加算部２６０は、Ｕ相基本波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ１及びＵ相高調波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ５を加算して、Ｕ相電圧指令値Ｖｕｒｅｆを算出する。同様に、加算部２６１はＶ相基本波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ１及びＶ相高調波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ５を加算してＶ相電圧指令値Ｖｖｒｅｆを算出し、加算部２６２はＷ相基本波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ１及びＷ相高調波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ５を加算してＷ相電圧指令値Ｖｗｒｅｆを算出する。

ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７は、図２に示される構成と同じものであり、Ｕ相電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖｒｅｆ及びＷ相電圧指令値Ｖｗｒｅｆに基づいてモータ２０をＰＷＭ駆動する。

このような構成において、その動作例を図４のフローチャートを参照して説明する。

動作がスタートすると、操舵トルクＴｈをトルクセンサ１０（図１参照）が検出し、車速Ｖｅｌを車速センサ１２（図１参照）が検出（又はＣＡＮ４０（図１参照）が出力）し、回転角θｅを回転角センサ２１が検出する（ステップＳ１０）。操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌは電流指令値演算部１１０に入力され、回転角θｅはモータ角速度演算部２４０、定数乗算部２３０、２相／３相変換部１８０及び３相／２相変換部２１０に入力される。モータ電流検出器３８はモータ２０のＵ相に流れるＵ相モータ電流Ｉｕｍ、Ｖ相に流れるＶ相モータ電流Ｉｖｍ及びＷ相に流れるＷ相モータ電流Ｉｗｍを検出し（ステップＳ２０）、高調波分離部２００に出力する。

電流指令値演算部１１０は、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて基本波電流指令値Ｉｒｅｆ１及び高調波電流指令値Ｉｒｅｆ５を演算し（ステップＳ３０）、基本波電流指令値Ｉｒｅｆ１はｄｑ軸電流指令値演算部１２０に、高調波電流指令値Ｉｒｅｆ５はｄｑ軸電流指令値演算部１３０にそれぞれ入力される。

モータ角速度演算部２４０は、回転角θｅからモータ角速度ωｅを算出し（ステップＳ４０）、ｄｑ軸電流指令値演算部１２０及び１３０に出力する。

定数乗算部２３０は、回転角θｅを５倍した回転角θｅｍを算出し（ステップＳ５０）、２相／３相変換部１９０及び３相／２相変換部２２０に出力する。なお、電流指令値演算部１１０、モータ角速度演算部２４０及び定数乗算部２３０の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。

ｄｑ軸電流指令値演算部１２０は、基本波電流指令値Ｉｒｅｆ１及びモータ角速度ωｅを用いて、ｄ軸基本波電流指令値Ｉｄｒｅｆ１及びｑ軸基本波電流指令値Ｉｑｒｅｆ１を算出する（ステップＳ６０）。ｄｑ軸電流指令値演算部１３０は、高調波電流指令値Ｉｒｅｆ５及びモータ角速度ωｅを用いて、ｄ軸高調波電流指令値Ｉｄｒｅｆ５及びｑ軸高調波電流指令値Ｉｑｒｅｆ５を算出する（ステップＳ７０）。なお、ｄｑ軸電流指令値演算部１２０及び１３０の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。

ｄ軸基本波電流指令値Ｉｄｒｅｆ１は減算部２５０に、ｑ軸基本波電流指令値Ｉｑｒｅｆ１は減算部２５１に、ｄ軸高調波電流指令値Ｉｄｒｅｆ５は減算部２５２に、ｑ軸高調波電流指令値Ｉｑｒｅｆ５は減算部２５３にそれぞれ加算入力される。

モータ電流を入力した高調波分離部２００は、Ｕ相モータ電流ＩｕｍをＵ相基本波モータ電流Ｉｕｍ１とＵ相高調波モータ電流Ｉｕｍ５に、Ｖ相モータ電流ＩｖｍをＶ相基本波モータ電流Ｉｖｍ１とＶ相高調波モータ電流Ｉｖｍ５に、Ｗ相モータ電流ＩｗｍをＷ相基本波モータ電流Ｉｗｍ１とＷ相高調波モータ電流Ｉｗｍ５にそれぞれフィルタ処理により分離し（ステップＳ８０）、基本波であるＵ相基本波モータ電流Ｉｕｍ１、Ｖ相基本波モータ電流Ｉｖｍ１及びＷ相基本波モータ電流Ｉｗｍ１を３相／２相変換部２１０に出力し、第５次高調波であるＵ相高調波モータ電流Ｉｕｍ５、Ｖ相高調波モータ電流Ｉｖｍ５及びＷ相高調波モータ電流Ｉｗｍ５を３相／２相変換部２２０に出力する。

３相／２相変換部２１０は、入力した回転角θｅを用いて、Ｕ相基本波モータ電流Ｉｕｍ１、Ｖ相基本波モータ電流Ｉｖｍ１及びＷ相基本波モータ電流Ｉｗｍ１を、数１によりｄ軸基本波モータ電流Ｉｄｍ１及びｑ軸基本波モータ電流Ｉｑｍ１に変換する（ステップＳ９０）。３相／２相変換部２２０は、入力した回転角θｅｍを用いて、Ｕ相高調波モータ電流Ｉｕｍ５、Ｖ相高調波モータ電流Ｉｖｍ５及びＷ相高調波モータ電流Ｉｗｍ５をｄ軸高調波モータ電流Ｉｄｍ５及びｑ軸高調波モータ電流Ｉｑｍ５に変換する（ステップＳ１００）。なお、３相／２相変換部２１０及び２２０の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。

ｄ軸基本波モータ電流Ｉｄｍ１は減算部２５０に、ｑ軸基本波モータ電流Ｉｑｍ１は減算部２５１に、ｄ軸高調波モータ電流Ｉｄｍ５は減算部２５２に、ｑ軸高調波モータ電流Ｉｑｍ５は減算部２５３にそれぞれ減算入力される。

減算部２５０は、ｄ軸基本波電流指令値Ｉｄｒｅｆ１とｄ軸基本波モータ電流Ｉｄｍ１との偏差Ｉｄ１を算出し、基本波電流制御部１４０に出力する。減算部２５１は、ｑ軸基本波電流指令値Ｉｑｒｅｆ１とｑ軸基本波モータ電流Ｉｑｍ１との偏差Ｉｑ１を算出し、基本波電流制御部１５０に出力する。減算部２５２は、ｄ軸高調波電流指令値Ｉｄｒｅｆ５とｄ軸高調波モータ電流Ｉｄｍ５との偏差Ｉｄ５を算出し、高調波電流制御部１６０に出力する。減算部２５３は、ｑ軸高調波電流指令値Ｉｑｒｅｆ５とｑ軸高調波モータ電流Ｉｑｍ５との偏差Ｉｑ５を算出し、高調波電流制御部１７０に出力する（ステップＳ１１０）。

基本波電流制御部１４０は偏差Ｉｄ１よりｄ軸基本波電圧指令値Ｖｄｒｅｆ１を求め、基本波電流制御部１５０は偏差Ｉｑ１よりｑ軸基本波電圧指令値Ｖｑｒｅｆ１を求め、高調波電流制御部１６０は偏差Ｉｄ５よりｄ軸高調波電圧指令値Ｖｄｒｅｆ５を求め、高調波電流制御部１７０は偏差Ｉｑ５よりｑ軸高調波電圧指令値Ｖｑｒｅｆ５を求める（ステップＳ１２０）。

ｄ軸基本波電圧指令値Ｖｄｒｅｆ１及びｑ軸基本波電圧指令値Ｖｑｒｅｆ１は２相／３相変換部１８０に入力され、２相／３相変換部１８０は、入力された回転角θｅを用いてＵ相基本波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ１、Ｖ相基本波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ１及びＷ相基本波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ１に変換する（ステップＳ１３０）。ｄ軸高調波電圧指令値Ｖｄｒｅｆ５及びｑ軸高調波電圧指令値Ｖｑｒｅｆ５は２相／３相変換部１９０に入力され、２相／３相変換部１９０は、入力された回転角θｅｍを用いてＵ相高調波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ５、Ｖ相高調波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ５及びＷ相高調波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ５に変換する（ステップＳ１４０）。なお、２相／３相変換部１８０及び１９０の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。

Ｕ相基本波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ１及びＵ相高調波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ５は加算部２６０で加算され、Ｕ相電圧指令値Ｖｕｒｅｆとして出力される。Ｖ相基本波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ１及びＶ相高調波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ５は加算部２６１で加算され、Ｖ相電圧指令値Ｖｖｒｅｆとして出力される。Ｗ相基本波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ１及びＷ相高調波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ５は加算部２６２で加算され、Ｗ相電圧指令値Ｖｗｒｅｆとして出力される（ステップＳ１５０）。

Ｕ相電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖｒｅｆ及びＷ相電圧指令値ＶｗｒｅｆはＰＷＭ制御部３６に入力され、さらにインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される（ステップＳ１６０）。

本発明の他の実施形態について説明する。

第１実施形態では２相の電圧指令値を３相の電圧指令値に変換しているが、本実施形態（第２実施形態）では２相の電流指令値を３相の電流指令値に変換する。

本実施形態の構成例を図５に示す。図３に示される第１実施形態の構成例と比べると、第１実施形態では基本波電流制御部及び高調波電流制御部の後に２相／３相変換部が位置しているが、第２実施形態ではｄｑ軸電流指令値演算部の後に位置しており、それに伴い、３相／２相変換部が不要となっている。また、基本波電流制御部、高調波電流制御部及び減算部の数が増えている。なお、図３の構成例と同一構成には同一符号を付し、説明は省略する。

２相／３相変換部１８１は、回転角θｅを用いて、２相の電流であるｄ軸基本波電流指令値Ｉｄｒｅｆ１及びｑ軸基本波電流指令値Ｉｑｒｅｆ１を、３相の電流であるＵ相基本波電流指令値Ｉｕｒｅｆ１、Ｖ相基本波電流指令値Ｉｖｒｅｆ１及びＷ相基本波電流指令値Ｉｗｒｅｆ１に変換する。２相／３相変換部１９１は、回転角θｅｍを用いて、２相の電流であるｄ軸高調波電流指令値Ｉｄｒｅｆ５及びｑ軸高調波電流指令値Ｉｑｒｅｆ５を、３相の電流であるＵ相高調波電流指令値Ｉｕｒｅｆ５、Ｖ相高調波電流指令値Ｉｖｒｅｆ５及びＷ相高調波電流指令値Ｉｗｒｅｆ５に変換する。

高調波分離部２００から出力される基本波モータ電流及び高調波モータ電流は、減算部２５４〜２５９にそれぞれ減算入力される。減算部２５４〜２５９は、２相／３相変換部１８１及び１９１から出力される電流指令値から、それぞれに対応する基本波モータ電流又は高調波モータ電流を減算して、偏差Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１、Ｉｕ５、Ｉｖ５及びＩｗ５を算出する。

偏差毎に基本波電流制御部又は高調波電流制御部が用意され、基本波電流制御部１４１、１４２及び１４３は、それぞれ偏差Ｉｕ１、Ｉｖ１及びＩｗ１に基づいてＵ相基本波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ１、Ｖ相基本波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ１及びＷ相基本波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ１を求め、高調波電流制御部１６１、１６２及び１６３は、それぞれ偏差Ｉｕ５、Ｉｖ５及びＩｗ５に基づいてＵ相高調波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ５、Ｖ相高調波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ５及びＷ相高調波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ５を求める。

第２実施形態での動作例を図６のフローチャートを参照して説明する。

図４に示される第１実施形態での動作例と比べると、ステップＳ１０からＳ８０までの動作は同じで、その後からステップＳ１５０直前までの動作が異なり、ステップＳ１５０以降はまた同じ動作である。

ステップＳ１０からＳ８０までの動作を実行した後、ｄｑ軸電流指令値演算部１２０で算出されたｄ軸基本波電流指令値Ｉｄｒｅｆ１及びｑ軸基本波電流指令値Ｉｑｒｅｆ１は２相／３相変換部１８１に入力され、ｄｑ軸電流指令値演算部１３０で算出されたｄ軸高調波電流指令値Ｉｄｒｅｆ５及びｑ軸高調波電流指令値Ｉｑｒｅｆ５は２相／３相変換部１９１に入力される。

一方、高調波分離部２００から出力されたＵ相基本波モータ電流Ｉｕｍ１は減算部２５４に、Ｖ相基本波モータ電流Ｉｖｍ１は減算部２５５に、Ｗ相基本波モータ電流Ｉｗｍ１は減算部２５６に、Ｕ相高調波モータ電流Ｉｕｍ５は減算部２５７に、Ｖ相高調波モータ電流Ｉｖｍ５は減算部２５８に、Ｗ相高調波モータ電流Ｉｗｍ５は減算部２５９にそれぞれ減算入力される。

２相／３相変換部１８１は、回転角センサ２１で検出された回転角θｅを入力し、回転角θｅを用いてｄ軸基本波電流指令値Ｉｄｒｅｆ１及びｑ軸基本波電流指令値Ｉｑｒｅｆ１をＵ相基本波電流指令値Ｉｕｒｅｆ１、Ｖ相基本波電流指令値Ｉｖｒｅｆ１及びＷ相基本波電流指令値Ｉｗｒｅｆ１に変換する（ステップＳ９５）。２相／３相変換部１９１は、定数乗算部２３０から出力された回転角θｅｍを入力し、回転角θｅｍを用いてｄ軸高調波電流指令値Ｉｄｒｅｆ５及びｑ軸高調波電流指令値Ｉｑｒｅｆ５をＵ相高調波電流指令値Ｉｕｒｅｆ５、Ｖ相高調波電流指令値Ｉｖｒｅｆ５及びＷ相高調波電流指令値Ｉｗｒｅｆ５に変換する（ステップＳ１０５）。なお、２相／３相変換部１８１及び１９１の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。

Ｕ相基本波電流指令値Ｉｕｒｅｆ１は減算部２５４に、Ｖ相基本波電流指令値Ｉｖｒｅｆ１は減算部２５５に、Ｗ相基本波電流指令値Ｉｗｒｅｆ１は減算部２５６に、Ｕ相高調波電流指令値Ｉｕｒｅｆ５は減算部２５７に、Ｖ相高調波電流指令値Ｉｖｒｅｆ５は減算部２５８に、Ｗ相高調波電流指令値Ｉｗｒｅｆ５は減算部２５９にそれぞれ加算入力される。

減算部２５４はＵ相基本波電流指令値Ｉｕｒｅｆ１とＵ相基本波モータ電流Ｉｕｍ１の偏差Ｉｕ１を基本波電流制御部１４１に、減算部２５５はＶ相基本波電流指令値Ｉｖｒｅｆ１とＶ相基本波モータ電流Ｉｖｍ１の偏差Ｉｖ１を基本波電流制御部１４２に、減算部２５６はＷ相基本波電流指令値Ｉｗｒｅｆ１とＷ相基本波モータ電流Ｉｗｍ１の偏差Ｉｗ１を基本波電流制御部１４３にそれぞれ出力する。減算部２５７はＵ相高調波電流指令値Ｉｕｒｅｆ５とＵ相高調波モータ電流Ｉｕｍ５の偏差Ｉｕ５を高調波電流制御部１６１に、減算部２５８はＶ相高調波電流指令値Ｉｖｒｅｆ５とＶ相高調波モータ電流Ｉｖｍ５の偏差Ｉｖ５を高調波電流制御部１６２に、減算部２５９はＷ相高調波電流指令値Ｉｗｒｅｆ５とＷ相高調波モータ電流Ｉｗｍ５の偏差Ｉｗ５を高調波電流制御部１６３にそれぞれ出力する（ステップＳ１１５）。

基本波電流制御部１４１は偏差Ｉｕ１よりＵ相基本波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ１を求め、基本波電流制御部１４２は偏差Ｉｖ１よりＶ相基本波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ１を求め、基本波電流制御部１４３は偏差Ｉｗ１よりＷ相基本波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ１を求め、それぞれ加算部２６０、２６１及び２６２に出力する。高調波電流制御部１６１は偏差Ｉｕ５よりＵ相高調波電圧指令値Ｖｕｒｅｆ５を求め、高調波電流制御部１６２は偏差Ｉｖ５よりＶ相高調波電圧指令値Ｖｖｒｅｆ５を求め、高調波電流制御部１６３は偏差Ｉｗ５よりＷ相高調波電圧指令値Ｖｗｒｅｆ５を求め、それぞれ加算部２６０、２６１及び２６２に出力する（ステップＳ１２５）。

その後は、加算部２６０、２６１及び２６２での加算によりＵ相電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖｒｅｆ及びＷ相電圧指令値Ｖｗｒｅｆが算出され（ステップＳ１５０）、それらがＰＷＭ制御部３６に入力され、さらにインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される（ステップＳ１６０）。

上述の実施形態（第１実施形態、第２実施形態）では、高調波として第５次高調波を対象としているが、他の次数の高調波を対象としても良く、次数が異なる複数の高調波を対象としても良い。複数の高調波を対象とする場合、高調波分離部はモータ電流を基本波と複数の高調波に分離し、基本波及び複数の高調波それぞれでフィードバック経路を構成することになる。

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
２０ モータ
２１ 回転角センサ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１、１１０ 電流指令値演算部
３５ 電流制御部
３６ ＰＷＭ制御部
３７ インバータ
３８ モータ電流検出器
１２０、１３０ ｄｑ軸電流指令値演算部
１４０、１４１、１４２、１４３、１５０ 基本波電流制御部
１６０、１６１、１６２、１６３、１７０ 高調波電流制御部
１８０、１８１、１９０、１９１ ２相／３相変換部
２００ 高調波分離部
２１０、２２０ ３相／２相変換部
２３０ 定数乗算部
２４０ モータ角速度演算部

Claims (7)

1. モータに対する電流指令値及びフィードバックされるモータ電流に基づいて前記モータを駆動制御するモータ制御装置において、
   前記モータ電流として前記モータ電流の基本波成分及び少なくとも１つの高調波成分をフィードバックし、前記基本波成分に対する電流指令値及び前記高調波成分に対する電流指令値を用いて前記モータを駆動制御することを特徴とするモータ制御装置。
2. モータに対する電流指令値及びフィードバックされるモータ電流に基づいて前記モータを駆動制御するモータ制御装置において、
   前記モータ電流から基本波成分である基本波モータ電流及び高調波成分である少なくとも１つの高調波モータ電流を分離して出力する高調波分離部と、
   前記基本波成分に対する電流指令値と前記基本波モータ電流との偏差を用いて基本波電圧指令値を演算して出力する基本波電流制御部と、
   前記高調波成分に対する電流指令値と前記高調波モータ電流との偏差を用いて高調波電圧指令値を演算して出力する高調波電流制御部とを備え、
   前記基本波電圧指令値及び前記高調波電圧指令値に基づいて前記モータを駆動制御することを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記基本波電圧指令値及び前記高調波電圧指令値を加算した値に基づいて前記モータを駆動制御する請求項２に記載のモータ制御装置。
4. ３相の電流を２相の電流に変換する３相／２相変換部と、
   ２相の電圧を３相の電圧に変換する２相／３相変換部とをさらに備え、
   前記高調波分離部から出力される前記基本波モータ電流及び前記高調波モータ電流が３相の電流で、前記３相の基本波モータ電流及び前記３相の高調波モータ電流を前記３相／２相変換部でそれぞれ２相の電流に変換してフィードバックし、
   前記基本波電流制御部から出力される前記基本波電圧指令値及び前記高調波電流制御部から出力される前記高調波電圧指令値が２相の電圧で、前記２相の基本波電圧指令値及び前記２相の高調波電圧指令値を前記２相／３相変換部でそれぞれ３相の電圧に変換する請求項２又は３に記載のモータ制御装置。
5. 前記高調波成分として少なくとも第５次高調波成分を含む請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
6. 前記モータを駆動することにより操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に用いられる請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ制御装置。
7. 請求項６に記載のモータ制御装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
   

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