JP4816257B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ｎ相（ｎは３以上の整数）の多相ブラシレスモータを駆動制御するモータ制御装置に関する。

従来のモータ制御装置としては、例えばモータ駆動回路の全ての相に電流検出手段を備え、モータ制御部に全ての相の電流検出回路で検出された検出信号に基づくモータ電流値の総和をモータの相数で除することにより補正値を算出する補正値算出手段と、その補正値をモータ電流値から減ずることにより当該モータ電流値を補正するモータ電流値補正手段とを備え、モータの各相に実際に流れる電流値に基づいてモータを駆動するようにした電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−５９７８６号公報（第１頁、図２）

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、電流指令値に対する平滑処理、位相補償処理やゲイン調整などを行う調整手段や、電流指令値と電流検出値との偏差演算後の平滑処理、位相補償処理やゲイン調整などを行う調整手段で発生する量子化誤差によるノイズの影響を取り除くことができず、ノイズによって騒音の発生やトルクリップルが大きくなるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ノイズによる騒音の影響やトルクリップルを低減することができるモータ制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係るモータ制御装置は、ｎ相（ｎは３以上の整数）のブラシレスモータをモータ駆動回路で駆動制御するモータ制御装置であって、前記ブラシレスモータの各相電流を検出するモータ電流検出手段と、前記ブラシレスモータの各ｎ相の電流指令値を出力する電流指令値演算手段と、前記電流検出手段で検出された各相電流と前記電流指令値演算手段から出力される各相電流指令値との電流偏差を演算するｎ個の電流偏差演算手段と、該電流偏差演算手段から出力されるｎ相の電流偏差の平均値を補正値として算出する補正値算出手段と、前記ｎ個の偏差演算手段のうちのｎ−１個の偏差演算手段から出力される電流偏差に前記補正値算出手段で算出された補正値を減算してから電流制御を行ってｎ−１相の電圧指令値を出力する電流制御手段と、前記電流制御手段から出力されるｎ−１相の電圧指令値から残りの１相分の電圧指令値を算出する電圧指令値算出手段とを備え、前記電流制御手段から出力されるｎ−１相の電圧指令値及び前記電圧指令値算出手段で算出された残りの１相の電圧指令値を前記モータ駆動手段に供給して量子化誤差によるノイズを分散するようにしたことを特徴としている。

この請求項１に係る発明では、補正値算出手段で、偏差演算手段から出力される電流偏差の平均値を算出し、これを補正値として電流偏差演算手段から出力されるｎ−１相分の電流偏差に加算してから電流制御してｎ−１相の電圧指令値を出力し、このｎ−１相の電圧指令値から電圧指令値算出手段で残りの１相分の電圧指令値を算出し、これらｎ相の電圧指令値をモータ駆動手段に出力するので、各相に対して平滑処理、位相補償処理、ゲイン調整等の調整処理を行う時に発生する量子化誤差によるノイズの影響が分散されてノイズの影響による耳障りな波打ち音を抑制することができると共に、トルクリップルを減少させることができる。

また、請求項２に係るモータ制御装置は、請求項１に係る発明において、前記電流偏差演算手段は、ｎ個の電流偏差に対して個別に平滑処理、位相補償処理、ゲイン調整処理等の量子化誤差を伴う調整処理を行う電流偏差調整手段を有し、該電流偏差調整手段の出力を前記補正手段に入力するように構成されていることを特徴としている。

さらにまた、請求項４に係るモータ制御装置は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記電流偏差演算手段は、電流指令値演算手段から出力されるｎ相の電流指令値に対して個別に平滑処理、位相補償処理及びゲイン調整処理の少なくとも１つの量子化誤差を伴う調整処理を行う指令値調整手段を有し、該指令値調整手段の出力と前記電流検出手段で検出したｎ相の電流検出値との偏差を演算するように構成されていることを特徴としている。

なおさらに、請求項５に係るモータ制御装置は、請求項１乃至４の何れか１つに係る発明において、前記ブラシレスモータのｎ相の逆起電圧を算出する各相逆起電圧算出手段と、前記電流制御手段及び前記電圧指令値算出手段から出力されるｎ相電圧指令値と前記各相逆起電圧算出手段のｎ相の逆起電圧とを個別に加算して前記モータ駆動回路に出力する逆起電圧加算手段とを備えていることを特徴としている。

本発明によれば、各相に対して平滑処理、位相補償及びゲイン調整の少なくとも１つの調整処理を行う時に発生する量子化誤差によるノイズの影響が分散されてノイズの影響による耳障りな波打ち音を抑制することができると共に、トルクリップルを減少させることができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、１は図示しないステアリングホイールに伝達される操舵トルクＴを検出する操舵トルクセンサ、２は車両の車速Ｖｓを検出する車速センサである。
操舵トルクセンサ１で検出した操舵トルクＴと車速センサ２で検出した車速Ｖｓとが電流指令値演算手段としての電流指令値演算部３に入力され、この電流指令値演算部３から出力される３相電流指令値Ｉａ^*〜Ｉｃ^*が電流フィードバック制御部４に入力されて電流フィードバック制御されて電圧指令値Ｖａｎ〜Ｖｃｎが出力される。この電流フィードバック制御部４から出力される電圧指令値Ｖａｎ〜Ｖｃｎ及び後述する各相逆起電圧推定値Ｅａ〜Ｅｃが逆起電圧加算手段としての逆起電圧加算部５に入力され、この逆起電圧加算部５で、両者を加算して電圧指令値Ｖａ^*〜Ｖｃ^*を算出する。この逆起電圧加算部５から出力される電圧指令値Ｖａ^*〜Ｖｃ^*がモータ駆動手段としてのモータ駆動回路６に供給され、このモータ駆動回路６から出力されるモータ駆動電流Ｉａ〜Ｉｃが３相ブラシレスモータ７の各相に供給される。

そして、モータ駆動回路６から出力されるモータ駆動電流Ｉａ〜Ｉｃが夫々モータ電流検出部８ａ〜８ｃで検出されると共に、３相ブラシレスモータ７の各相の端子電圧Ｖａ〜Ｖｃが端子電圧検出回路９ａ〜９ｃで検出される。モータ電流検出部８ａ〜８ｃで検出されたモータ駆動電流Ｉａ〜Ｉｃ及び端子電圧検出回路９ａ〜９ｃで検出された各相の端子電圧Ｖａ〜Ｖｃが各相逆起電圧算出手段としての各相逆起電圧算出部１０に供給されてａ相〜ｃ相の逆起電圧推定値Ｅａ〜Ｅｃが算出され、算出された逆起電圧推定値Ｅａ〜Ｅｃが逆起電圧加算部５に入力される。

指令値演算部３は、入力される操舵トルクＴ及び車速Ｖｓをもとに図２に示す電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉ_M ^*を算出する操舵補助電流指令値算出部１１と、この操舵補助電流指令値算出部１１で算出した操舵補助電流指令値Ｉ_M ^*をベクトル制御してｄ−ｑ軸の電流指令値Ｉｄ及びＩｑを算出するベクトル制御部１２と、このベクトル制御部１２から出力される電流指令値Ｉｄ及びＩｑを２相／３相変換して３相電流指令値Ｉａ^*、Ｉｂ^*及びＩｃ^*を算出する２相／３相変換部１３とを備えている。

ここで、操舵補助電流指令値算出部１１の操舵補助電流指令値算出マップは、図２に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助電流指令値Ｉ_M ^*をとると共に、車速検出値Ｖをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成されている。そして、操舵トルクＴが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助電流指令値Ｉ_M ^*が“０”を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助電流指令値Ｉ_M ^*が操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助電流指令値Ｉ_M ^*が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が、車速が増加するに従って傾きが小さくなるように複数本設定されている。

ベクトル制御部１２では、後述する３相ブラシレスモータに一体に連結されたモータ回転位置を検出するモータ回転位置検出手段としてのレゾルバ１５から出力される回転角検出信号に基づいてモータ回転角θを算出する回転角検出部１６から出力されるモータ回転角θ及びモータ回転角θを微分する微分回路１７から出力されるモータ角速度ωが入力され、これらに基づいてｄ−ｑ軸演算処理を行って、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出してこれらを２相／３相変換部１３に出力する。
そして、２相／３相変換部１３で３相電流指令値Ｉａ^*、Ｉｂ^*及びＩｃ^*に変換して電流フィードバック制御部４に出力する。

この電流フィードバック制御部４は、図３に示すように、電流指令値演算部３の２相／３相変換部１３から出力される３相電流指令値Ｉａ^*、Ｉｂ^*及びＩｃ^*が個別に入力され、電流指令値Ｉａ^*、Ｉｂ^*及びＩｃ^*に対してノイズ除去のための平滑フィルタ処理、安定性、応答性を補償するための位相補償処理及びゲイン調整の少なくもと１つなどの調整処理を行う指令値調整部２１ａ、２１ｂ及び２１ｃと、これら指令値調整部２１ａ、２１ｂ及び２１ｃから出力される調整済み指令値Ｉａ^*′、Ｉｂ^*′及びＩｃ^*′とモータ電流検出部８ａ、８ｂ及び８ｃで検出したモータ駆動電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃとの電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃを演算する電流偏差演算手段としての電流偏差演算部２２ａ、２２ｂ及び２２ｃと、これら電流偏差演算部２２ａ、２２ｂ及び２２ｃから出力される電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃが個別に入力されて、電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃに含まれるノイズ成分を抑制するための平滑処理、位相補償及びゲイン調整の少なくとも１つを行う電流偏差調整手段としての電流偏差調整部２３ａ、２３ｂ及び２３ｃと、これら電流偏差調整部２３ａ、２３ｂ及び２３ｃから出力される調整済みの電流偏差ΔＩａ′、ΔＩｂ′及びΔＩｃ′が入力されてこれらに基づいて補正値Ｃを算出する補正値算出手段としての補正値算出部２４と、この補正値算出部２４から出力される補正値Ｃを電流偏差調整部２３ａ及び２３ｃから出力される調整済み電流偏差ΔＩａ′及びΔＩｃ′から減算する減算部２５ａ及び２５ｃと、これら減算部２５ａ及び２５ｃから出力される減算値に対して例えば比例積分制御処理（ＰＩ制御処理）を行って電圧指令値Ｖａｎ及びＶｃｎを出力する電流制御手段としての電流制御部２６ａ及び２６ｃと、これら電流制御部２６ａ及び２６ｃから出力される電圧指令値Ｖａｎ及びＶｃｎに基づいて残りの電圧指令値Ｖｂｎを算出する電圧指令値算出部２７とを備えている。

補正値算出部２４は、電流偏差調整部２３ａ〜２３ｃから出力される調整済みの３相の電流偏差ΔＩａ′〜ΔＩｃ′を加算して総和を算出する加算器ＡＤＤ１と、この加算器ＡＤＤ１から出力される３相電流偏差ΔＩａ′〜ΔＩｃ′の総和を相数ｎ＝３で除して電流偏差平均値を算出する平均値演算部ＭＯとを有し、この電流偏差平均値を補正値Ｃとして減算部２５ａ及び２５ｃに出力する。

また、電圧指令値算出部２７は、電流制御部２６ａ及び２６ｃから出力される電圧指令値Ｖａｎ及びＶｃｎを加算する加算器ＡＤＤ２と、この加算器ＡＤＤ２から出力される加算値の符号を反転させる符号反転器ＣＩとを備え、ａ相電圧指令値Ｖａｎ及びｃ相電圧指令値Ｖｃｎを加算した加算値の符号を反転することにより、３相電圧指令値の残りの１相即ちｂ相電圧指令値Ｖｂｎを算出することができる。

また、モータ駆動回路６は、逆起電圧加算部５から出力される３相の電圧指令値Ｖａ^*〜Ｖｃ^*が入力され、これら３相電圧指令値Ｖａ^*〜Ｖｃ^*をもとにパルス幅変調を行うパルス幅変調制御部６１と、このパルス幅変調制御部６１から出力されるパルス幅変調信号によって６個の電界効果トランジスタ等のスイッチング素子のゲートが制御されて３相モータ電流Ｉａ〜Ｉｃを３相ブラシレスモータ７に出力するインバータ回路６２とを備えている。

さらに、各相逆起電圧算出部１０は、電流検出部８ａ〜８ｃで検出されたモータ駆動電流Ｉａ〜Ｉｃと端子電圧検出回路９ａ〜９ｃで検出された各相の端子電圧Ｖａ〜Ｖｃが個別に入力されたａ相逆起電圧算出部１０ａ、ｂ相逆起電圧算出部１０ｂ及びｃ相逆起電圧算出部１０ｃとを有し、これら逆起電圧算出部１０ａ〜１０ｃで下記（１）〜（３）式の演算を行って算出したａ相〜ｃ相逆起電圧推定値Ｅａ〜Ｅｃを逆起電圧加算部５を構成する加算器５１ａ〜５１ｃに個別に入力する。
Ｅａ＝Ｖａ−（Ｒａ＋ｓ・Ｌａ）・Ｉａ …………（１）
Ｅｂ＝Ｖｂ−（Ｒｂ＋ｓ・Ｌｂ）・Ｉｂ …………（２）
Ｅｃ＝Ｖｃ−（Ｒｃ＋ｓ・Ｌｃ）・Ｉｃ …………（３）
ただし、Ｒａ〜Ｒｃはモータの巻線抵抗、Ｌａ〜Ｌｃはモータのインダクタンス、ｓはラプラス演算子で、ここでは微分演算（ｄ／ｄｔ）を表している。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、運転者が図示しないステアリングホイールを操舵することにより、ステアリングホイールに操舵トルクＴが伝達されると、この操舵トルクＴが操舵トルクセンサ１によって検出されると共に、そのときの車速Ｖｓが車速センサ２で検出される。
そして、検出された操舵トルクＴ及び車速Ｖｓが電流指令値演算部３の操舵補助電流指令値算出部１１に入力されることにより、この操舵補助電流指令値算出部１１で、操舵トルクＴ及び車速Ｖｓをもとに図２に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉ_M ^*を算出し、この操舵補助電流指令値Ｉ_M ^*をベクトル制御部１２に供給することにより、このベクトル制御部１２で回転角検出部１６から入力されるモータ回転角θ及び微分回路１７から入力されるモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ座標でのｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑを算出し、これらｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑを２相／３相変換部１３で３相電流指令値Ｉａ^*、Ｉｂ^*及びＩｃ^*に変換して電流フィードバック制御部４に出力する。

この電流フィードバック制御部４では、入力される３相電流指令値Ｉａ^*、Ｉｂ^*及びＩｃ^*に対して、指令値調整部２１ａ、２１ｂ及び２１ｃで、平滑処理、位相補償処理及びゲイン調整処理の少なくとも１つの調整処理を行ってから電流偏差演算部２２ａ、２２ｂ及び２２ｃに入力し、これら電流偏差演算部２２ａ、２２ｂ及び２２ｃで調整済み指令値Ｉａ^*′、Ｉｂ^*′及びＩｃ^*′から電流検出部８ａ、８ｂ及び８ｃで検出したモータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを夫々減算して電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃを演算する。

そして、演算された電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃに対して電流偏差調整部２３ａ、２３ｂ及び２３ｃで電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃに含まれる振動を抑制するための平滑フィルタ処理、位相補償処理及びゲイン調整処理の少なくとも１つの電流偏差調整処理を行い、これらの調整済み電流偏差ΔＩａ′、ΔＩｂ′及びΔＩｃ′を補正値算出部２４に入力する。この補正値算出部２４では、入力される調整済み電流偏差ΔＩａ′、ΔＩｂ′及びΔＩｃ′を加算器ＡＤＤ１で加算して、３相調整済み電流偏差の総和（＝ΔＩａ′＋ΔＩｂ′＋ΔＩｃ′）を算出し、次いで平均値演算部ＭＯで３相調整済み電流偏差の総和を“３”で除して電流偏差平均値を算出し、この電流偏差平均値を補正値Ｃとして、電流偏差調整部２３ａ及び２３ｃからの（ｎ−１）相の調整済み電流偏差ΔＩａ′及びΔＩｃ′が個別に入力された減算部２５ａ及び２５ｃに供給し、調整済み電流偏差ΔＩａ′及びΔＩｃ′から補正値Ｃを減算し、これらの減算出力を電流制御部２６ａ及び２６ｃに供給して比例積分制御を行って電圧指令値Ｖａｎ及びＶｃｎを算出する。

また、算出した電圧指令値Ｖａｎ及びＶｃｎを電圧指令値算出部２７に供給して、残りの１相であるｂ相の電圧指令値Ｖｂｎを算出し、算出した各相電圧指令値Ｖａｎ、Ｖｂｎ及びＶｃｎを逆起電圧演算部５に供給し、この逆起電圧演算部５で、電流フィードバック制御部４から出力される電圧指令値Ｖａｎ、Ｖｂｎ及びＶｃｎにモータ電流Ｉａ〜Ｉｃ及びモータ端子電圧Ｖａ〜Ｖｃに基づいて算出された逆起電圧推定値Ｅａ、Ｅｂ及びＥｃを加算して３相の電圧指令値Ｖａ^*、Ｖｂ^*及びＶｃ^*を算出する。

そして、３相の電圧指令値Ｖａ^*、Ｖｂ^*及びＶｃ^*をモータ駆動回路６のパルス幅変調制御部６１に出力することにより、インバータ回路６２の各スイッチング素子のゲートを制御するパルス幅変調信号が出力されて、３相ブラシレスモータ７を操舵トルクＴ及び車速Ｖｓに応じた最適な操舵補助力を発生するように駆動する３相のモータ駆動電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃが３相ブラシレスモータ７に出力される。このため、３相ブラシレスモータ７で最適な操舵補助力が発生され、これが例えば減速ギヤを介してステアリングホイールが連結されたステアリングシャフト又はステアリングギヤのピニオンシャフトに伝達されることにより、ステアリングホイールを軽い操舵トルクで操舵することができる。

ところで、電流フィードバック制御部４では、補正値算出部２４で電流偏差調整部２３ａ〜２３ｃから出力される調整済み電流偏差ΔＩａ′〜ΔＩｃ′の平均値を補正値Ｃとして算出し、これを（ｎ−１）相の調整済み電流偏差ΔＩａ′及びΔＩｃ′から減算し、その後に電流制御部２６ａ及び２６ｃで比例積分制御するようにしているので、調整部２１ａ〜２１ｃ及び２３ａ〜２３ｃで生じる量子化誤差によるノイズを各相に分散してノイズによる波打ち音の発生を抑制すると共に、トルクリップルを低減することができる。

すなわち、説明を簡単にするために、電流制御部２６ａ及び２６ｃで比例制御（ゲインＰ＞０）のみを行う場合を想定して説明する。
今、電流制御部２６ａ及び２６ｃの理想状態の３相入力をＩｎａ′、Ｉｎｂ′及びＩｎｃ′とし、出力される理想状態の３相電圧指令値をＶａ′、Ｖｂ′及びＶｃ′とする。
この状態では、Ａ相、Ｃ相及びＢ相の入出力関係は、
Ａ相 Ｖａｎ′＝Ｐ・Ｉｎａ′
Ｃ相 Ｖｃｎ′＝Ｐ・Ｉｎｃ′
Ｂ相 Ｖｂｎ′＝−Ｖａｎ′−Ｖｃｎ′＝−Ｐ（Ｉｎａ′＋Ｉｎｃ′）
Ｉｎａ′＋Ｉｎｂ′＋Ｉｎｃ′＝０

入力に誤差Ｗａ、Ｗｂ及びＷｃがあるとすると入力Ｉｎａ、Ｉｎｂ及びＩｎｃは、下記のように表すことができる。
Ａ相 Ｉｎａ＝Ｉｎａ′＋Ｗａ
Ｂ相 Ｉｎｂ＝Ｉｎｂ′＋Ｗｂ
Ｃ相 Ｉｎｂ＝Ｉｎｂ′＋Ｗｃ
このため、補正値算出部２４で算出される補正値Ｃは、
Ｃ＝（Ｉｎａ＋Ｉｎｂ＋Ｉｎｃ）／３
＝（Ｉｎａ′＋Ｉｎｂ′＋Ｉｎｃ′＋Ｗａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ）／３
で表され、Ｉｎａ′＋Ｉｎｂ′＋Ｉｎｃ′＝０であるので、
Ｃ＝（Ｗａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ）／３
となる。

そして、各相電圧指令値Ｖａｎ、Ｖｂｎ及びＶｃｎは、
Ａ相 Ｖａｎ＝Ｐ（Ｉｎａ−Ｃ）
＝Ｐ（Ｉｎａ′＋２／３Ｗａ−１／３Ｗｂ−１／３Ｗｃ）
Ｃ相 Ｖｃｎ＝Ｐ（Ｉｎｃ−Ｃ）
＝Ｐ（Ｉｎｃ′−１／３Ｗａ−１／３Ｗｂ＋２／３Ｗｃ）
Ｂ相 Ｖｂｎ＝−Ｖａｎ−Ｖｃｎ
＝−Ｐ（Ｉｎａ′＋Ｉｎｃ′＋１／３Ｗａ−２／３Ｗｂ＋１／３Ｗｃ）
各相の理想電圧指令値Ｖａｎ′、Ｖｂｎ′及びＶｃｎ′からの誤差の絶対値は、
Ａ相 ｜Ｖan−Ｖan′｜＝｜Ｐ（Ｉna′＋2/3Ｗa−1/3Ｗb−1/3Ｗc）−Ｐ・Ｉna′｜
≦2/3Ｐ｜Ｗa｜＋1/3Ｐ｜Ｗb｜＋1/3Ｐ｜Ｗc｜
Ｃ相 ｜Ｖcn−Ｖcn′｜＝｜Ｐ（Ｉna′＋2/3Ｗa−1/3Ｗb−1/3Ｗc）−Ｐ・Ｉna′｜
≦1/3Ｐ｜Ｗa｜＋1/3Ｐ｜Ｗb｜＋2/3Ｐ｜Ｗc｜
Ｂ相 ｜Ｖbn−Ｖbn′｜＝｜−Ｐ（Ｉna′＋Ｉnc′＋1/3Ｗa−2/3Ｗb＋1/3Ｗｃ）
＋Ｐ（Ｉna′＋Ｉnc′）｜
≦1/3Ｐ｜Ｗa｜＋2/3Ｐ｜Ｗb｜＋1/3Ｐ｜Ｗc｜
となる。簡単のため、｜Ｗa｜＝｜Ｗb｜＝｜Ｗc｜＝Ｗとすると、
Ａ相 ｜Ｖan−Ｖan′｜≦4/3Ｐ・Ｗ …………（４）
Ｃ相 ｜Ｖcn−Ｖcn′｜≦4/3Ｐ・Ｗ …………（５）
Ｂ相 ｜Ｖbn−Ｖbn′｜≦4/3Ｐ・Ｗ …………（６）
となる。つまり、各相均等にノイズの影響が出ることになる。

一方、モータトルクＴｍは下記（７）式のように表される。
Ｔｍ＝Ｉａ・Ｅar＋Ｉｂ・Ｅbr＋Ｉｃ・Ｅcr …………（７）
ただし、Ｅar、Ｅbr及びＥcrは各相逆起電圧である。
ここで、各相のモータ電流と逆起電圧とは、前述した（１）式〜（３）式の関係を有するので、図４に示すように、同位相で逆起電圧が大きくなるとモータ電流も大きくなる。また、モータトルクＴｍは上記（７）式のモータトルク式から明らかなように各相におけるモータ電流と逆起電圧との積の総和となる。電圧指令値Ｖａ〜Ｖｃが変動するとモータ電流Ｉａ〜Ｉｃが変動することになり、トルクリップルが生じることになるが、本実施形態では、前述した（４）式〜（６）式で表されるように、各相の電圧指令値Ｖａｎ〜Ｖｃｎに均等にノイズの影響が出るので、トルクリップルを抑制することができる。同時に後述するように補正値算出部２４及び減算器２５ａ，２５ｃを設けない従来例の場合に生じる波打ち音の発生を確実に防止することができる。

因みに、補正値算出部２４及び減算器２５ａ，２５ｃを設けない場合には、各相電圧指令値Ｖａｎ〜Ｖｃｎは、
Ａ相 Ｖａｎ＝Ｐ・Ｉｎａ＝Ｐ（Ｉｎａ′＋Ｗａ）
Ｃ相 Ｖｃｎ＝Ｐ・Ｉｎｃ＝Ｐ（Ｉｎｃ′＋Ｗｃ）
Ｂ相 Ｖｂｎ＝−Ｖａｎ−Ｖｃｎ＝−Ｐ（Ｉｎａ′＋Ｗａ）−Ｐ（Ｉｎｃ′＋Ｗｃ）
となり、各相の理想電圧指令値からの誤差の絶対値は、
Ａ相 ｜Ｖａｎ−Ｖａｎ′｜＝｜Ｐ（Ｉｎａ′＋Ｗａ）−ＰＩｎａ′｜＝Ｐ｜Ｗａ｜
Ｃ相 ｜Ｖｃｎ−Ｖｃｎ′｜＝｜Ｐ（Ｉｎｃ′＋Ｗｃ）−ＰＩｎｃ′｜＝Ｐ｜Ｗｃ｜
Ｂ相 ｜Ｖｂｎ−Ｖｂｎ′｜＝｜−Ｐ（Ｉｎａ′＋Ｗａ）−Ｐ（Ｉｎｃ′＋Ｗｃ）
＋Ｐ（Ｉｎａ′＋Ｉｎｃ′）｜
＝｜−ＰＷａ−ＰＷｃ｜≦Ｐ｜Ｗａ｜＋Ｐ｜Ｗｃ｜
説明を簡単にするため、｜Ｗａ｜＝｜Ｗｂ｜＝｜Ｗｃ｜＝Ｗとすると、
Ａ相 ｜Ｖａｎ−Ｖａｎ′｜＝Ｐ・Ｗ
Ｃ相 ｜Ｖｃｎ−Ｖｃｎ′｜＝Ｐ・Ｗ
Ｂ相 ｜Ｖｂｎ−Ｖｂｎ′｜＝２Ｐ・Ｗ
となる。つまり、Ｂ相電圧指令値は他のＡ相電圧指令値及びＣ相電圧指令値と比べてノイズの影響が大きくなる。

このため、Ｂ相のモータ電流Ｉｂの変動・乱れが大きくなり、前述した（７）式のモータトルク演算式からＢ相のモータ電流Ｉｂの絶対値が大きくなるタイミングでＢ相の逆起電圧推定値Ｅｂの絶対値も大きくなることから、ノイズによるトルクリップルが大きくなり、騒音が大きくなる。このような状況では、特に、ステアリングホイールをゆっくり操舵したときには、音が波打つように聞こえる異音となり、乗員に違和感を与えることになる。

しかしながら、本実施形態では、前述したように、Ａ相、Ｂ相及びＣ相の電圧指令値Ｖａｎ、Ｖｂｎ及びＶｃｎにノイズの影響が均等に出るので、トルクリップルを減少させることができると共に、波打ち音の発生を確実に防止することができ、乗員に違和感を与えることを確実に防止することができる。
また、上記実施形態では、（ｎ−１）相の電圧指令値Ｖａｎ及びＶｃｎから残りの１相となるＢ相の電圧指令値Ｖｂｎを算出するので、各相個別のパラメータ変化に対応しながら、各相の制御系に制御偏差が残存することのない安定した制御系の解を得ることができる安定したモータ制御が可能となる。

なお、上記実施形態においては、３相ブラシレスモータ７の３相モータ駆動電流Ｉａ〜Ｉｃをモータ電流検出部８ａ〜８ｃで検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、例えばＢ相のモータ電流検出部８ｂを省略し、これに代えて、モータ電流検出部８ａ及び８ｃで検出したＡ相及びＣ相モータ駆動電流Ｉａ及びＩｃを加算器８１で加算してから符号反転器８２で符号反転することにより、Ｂ相モータ駆動電流Ｉｂを算出し、算出したＢ相モータ駆動電流Ｉｂを電流フィードバック制御部４の偏差演算部２２ｂ及び各相逆起電圧算出部１０のＢ相逆起電圧算出部１０ｂに供給するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、３相ブラシレスモータ７のモータ制御装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４相以上の多相ブラシレスモータに本発明を適用することができ、この場合にも電流フィードバック制御部４で多相ブラシレスモータの相数ｎに対応する数の電流偏差調整部２３ａ〜２３ｎの出力を補正値算出部２４の加算器ＡＤＤ１で加算してから平均値演算部ＭＯで相数ｎで除算して平均値を算出し、これを補正値Ｃとして（ｎ−１）相の調整済み電流偏差ΔＩ1′〜ΔＩ（ｎ−１）′から減算し、その減算値に電流制御部２６(1)〜２６（ｎ−１）で電流制御して電圧指令値Ｖ１〜Ｖ（ｎ−１）を算出し、残りの１相を電圧指令値算出部２７で算出するようにすればよい。

さらに、上記実施形態においては、各相のモータ駆動電流Ｉａ〜Ｉｃと各相端子電圧Ｖａ〜Ｖｃとに基づいて各相逆起電圧推定値Ｅａ〜Ｅｃを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータの回転角度θ及びモータ角速度ωを用いてＡ相〜Ｃ相の逆起電圧推定値Ｅａ〜Ｅｃを算出するようにしてもよく、また例えば２つの逆起電圧推定値Ｅａ及びＥｃを先に求めておいてから残りの逆起電圧推定値ＥｂをＥｂ＝Ｅａ−Ｅｃとして算出するようにしてもよい。

さらにまた、上記実施形態においては、モータ電流検出部８ａ〜８ｃがインバータ回路６２とブラシレスモータ７との間に配設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、インバータ回路内にモータ電流検出部を設けるようにしてもよい。
なおさらに、上記実施形態においては、Ａ相及びＣ相の電流制御部２６ａ及び２６ｃを設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、Ａ相及びＢ相の電流制御部を設けたり、Ｂ相及びＣ相の電流制御部を設けたりしてもよいことは言うまでもない。
また、上記実施形態では、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動チルト装置、電動テレスコ装置、電動ブレーキ装置等の電動モータを使用する任意の制御機器に本発明を適用することができるものである。

本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示すブロック図である。 操舵補助指令値演算部で使用する操舵補助指令値算出マップを示す特性線図である。 図１の電流フィードバック制御部の具体的構成を示すブロック図である。 各相モータ駆動電流と各相逆起電圧との関係を示す特性線図である。 本発明の他の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１…操舵トルクセンサ、２…車速センサ、３…電流指令値演算部、４…電流フィードバック制御部、５…電圧指令値算出部、６…モータ駆動回路、７…３相ブラシレスモータ、８ａ〜８ｃ…モータ電流検出部、９ａ〜９ｃ…端子電圧検出回路、１０…各相逆起電圧算出部、１１…操舵補助電流指令値演算部、１２…ベクトル制御部、１３…２相／３相変換部、２１ａ〜２１ｃ…指令値調整部、２２ａ〜２２ｃ…電流偏差演算部、２３ａ〜２３ｃ…電流偏差調整部、２４…補正値算出部、ＡＤＤ１…加算器、ＭＯ…平均値演算部、２５ａ，２５ｂ…減算器、２６ａ，２６ｃ…電流制御部、２７…電圧指令値算出部

Claims (5)

1. ｎ相（ｎは３以上の整数）のブラシレスモータをモータ駆動回路で駆動制御するモータ制御装置であって、
   前記ブラシレスモータの各相電流を検出するモータ電流検出手段と、前記ブラシレスモータの各ｎ相の電流指令値を出力する電流指令値演算手段と、前記電流検出手段で検出された各相電流と前記電流指令値演算手段から出力される各相電流指令値との電流偏差を演算するｎ個の電流偏差演算手段と、該電流偏差演算手段から出力されるｎ相の電流偏差の平均値を補正値として算出する補正値算出手段と、前記ｎ個の偏差演算手段のうちのｎ−１個の偏差演算手段から出力される電流偏差に前記補正値算出手段で算出された補正値を減算してから電流制御を行ってｎ−１相の電圧指令値を出力する電流制御手段と、前記電流制御手段から出力されるｎ−１相の電圧指令値から残りの１相分の電圧指令値を算出する電圧指令値算出手段とを備え、
   前記電流制御手段から出力されるｎ−１相の電圧指令値及び前記電圧指令値算出手段で算出された残りの１相の電圧指令値を前記モータ駆動手段に供給して量子化誤差によるノイズを分散するようにしたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記電流偏差演算手段は、ｎ個の電流偏差に対して個別に平滑処理、位相補償処理、ゲイン調整処理等の量子化誤差を伴う調整処理を行う電流偏差調整手段を有し、該電流偏差調整手段の出力を前記補正手段に入力するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記電流偏差調整手段は、電流偏差の振動を抑制する平滑処理、位相補償処理及びゲイン調整の少なくとも１つの調整処理を行うように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記電流偏差演算手段は、電流指令値演算手段から出力されるｎ相の電流指令値に対して個別に平滑処理、位相補償処理及びゲイン調整処理の少なくとも１つの量子化誤差を伴う調整処理を行う指令値調整手段を有し、該指令値調整手段の出力と前記電流検出手段で検出したｎ相の電流検出値との偏差を演算するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記ブラシレスモータのｎ相の逆起電圧を算出する各相逆起電圧算出手段と、前記電流制御手段及び前記電圧指令値算出手段から出力されるｎ相電圧指令値と前記各相逆起電圧算出手段のｎ相の逆起電圧とを個別に加算して前記モータ駆動回路に出力する逆起電圧加算手段とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のモータ制御装置。

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