JP6709141B2 - ブラシレスモータの駆動装置及び駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動アクチュエータや電動ポンプ等に用いられるブラシレスモータの駆動装置及び駆動方法に関する。

従来、ブラシレスモータの制御には、ｄ軸電流とｑ軸電流を個別に制御するベクトル制御が用いられている。ベクトル制御において、ｄ軸電流は無効電流成分であるので基本的には０Ａに制御し、ｑ軸電流はモータトルクに寄与するので必要なトルク相当の電流を指令値として与える。相電流の検出には、３つのシャント抵抗を用いる方式（３シャント方式）と１つのシャント抵抗を用いる方式（１シャント方式）が一般的である。

前者は、相電流を常時検出可能であるが、シャント抵抗が３つ必要となりコストが高くなる。一方、後者は、シャント抵抗が１つで済むため低コスト化できるが、電圧パルスの印加時にしか電流検出ができない。しかも、電圧パルス印加時に相電流のリンギングが発生すると、電流が安定するまで正確な電流値を取得できない。このため、電圧パルス幅（デューティ幅）に制約がある。

そこで、例えば、特許文献１の第４の実施の形態には、キャリアの単調増加周期において電圧に補正を加え、その次の単調減少周期では修正した量を差し引き、平均零となるようにしてリンギングの収まったタイミングでの電流検出を行う技術（以後、パルスシフトと称する）が記載されている。

国際公開第２０１０／１０３５６５号

しかしながら、パルスシフトを実施すると、可変圧縮比（ＶＣＲ：Variable Compression Ratio）エンジンにおける電動アクチュエータのような位置制御を行うブラシレスモータの駆動に適用した場合に、一定角度保持時に不快な騒音（雑音）が発生する可能性がある。これは、パルスシフトによって電流が大きく振れる（変動する）ことに起因するものである。このような一定角度制御時の騒音は、静音化されたエンジンや、アイドルストップ機能が搭載されたエンジンでは無視できず問題となる虞がある。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、パルスシフト処理による騒音の発生を抑制できるブラシレスモータの駆動装置及び駆動方法を提供することにある。

本発明のブラシレスモータの駆動装置は、可変圧縮比エンジンの圧縮比を変更する機構の電動アクチュエータに適用され、１シャント方式で相電流を計測して３相ブラシレスモータを駆動する装置であって、前記圧縮比を変更する機構の一定角度保持時に、前記可変圧縮比エンジンの圧縮比に応じてパルスシフトの実施／不実施を切り替え、ｄ軸及びｑ軸電流フィードバック制御の実施／不実施を、前記パルスシフトの実施／不実施に応じて切り替える、ことを特徴とする。

また、本発明のブラシレスモータの駆動方法は、可変圧縮比エンジンの圧縮比を変更する機構の電動アクチュエータに適用され、１シャント方式で相電流を計測して３相ブラシレスモータを駆動する方法であって、前記圧縮比を変更する機構を一定角度に保持するステップと、前記圧縮比を変更する機構の一定角度保持時に、前記可変圧縮比エンジンの圧縮比に応じてパルスシフトの実施／不実施を切り替えるステップと、ｄ軸及びｑ軸電流フィードバック制御の実施／不実施を、前記パルスシフトの実施／不実施に応じて切り替えるステップとを具備する、ことを特徴とする。

本発明によれば、ブラシレスモータの駆動線間の電圧パルス幅が所定値より大きいときには、パルスシフトを実施するのでベクトル制御のために正確な電流値を取得でき、所定値より小さいときには、パルスシフトを不実施とするので騒音の発生を抑制できる。

本発明に係るブラシレスモータの制御装置を適用した可変圧縮比エンジンの概略断面構成図である。 本発明の実施形態に係るブラシレスモータの駆動装置について説明するためのもので、図１における電動アクチュエータとＶＣＲコントローラにおいて要部を抽出して示すブロック図である。 図２のＶＣＲコントローラにおける駆動回路の構成例を示す回路図である。 図２のＶＣＲコントローラにおけるコントロールユニットの制御の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るブラシレスモータの駆動方法について説明するためのフローチャートである。 パルスシフト処理を行う場合の相電流情報の取得について説明するための波形図である。 パルスシフトが有る場合のＶ相電流とＵ相電流を示す波形図である。 パルスシフトが無い場合のＶ相電流とＵ相電流を示す波形図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、エンジンの概略断面構成図であり、本発明に係るブラシレスモータの制御装置を適用したものである。このエンジン１０は、ピストン１２の上死点位置を変更する可変圧縮比機構１００を備えている。

可変圧縮比機構１００は、クランクシャフト１４とピストン１２とを、ロアリンク１６及びアッパリンク１８で連結すると共に、コントロールリンク２０でロアリンク１６の移動を規制し、ピストン１２の上死点位置を変更することで圧縮比を変更する機構である。ピストン１２の上死点位置が高くなる、すなわち、ピストン１２の上死点位置がシリンダヘッド２１に近づく変化を高圧縮比化といい、ピストン１２の上死点位置が低くなる、すなわち、ピストン１２の上死点位置がシリンダヘッド２１から離れる変化を低圧縮比化という。

ロアリンク１６は、左右の２部材に分割可能に構成され、略中央の連結孔でクランクシャフト１４のクランクピン１４ｂに取り付けられる。そして、ロアリンク１６は、クランクピン１４ｂを中心軸として回転する。

クランクシャフト１４は、複数のジャーナル１４ａとクランクピン１４ｂとを備える。ジャーナル１４ａは、シリンダブロック２２及びラダーフレーム２４によって回転自在に支持される。クランクピン１４ｂは、ジャーナル１４ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１６が回転自在に連結する。

ロアリンク１６の一端は、連結ピン２６を介してアッパリンク１８に連結し、ロアリンク１６の他端は、連結ピン２８を介してコントロールリンク２０に連結する。
アッパリンク１８の下端は、連結ピン２６を介してロアリンク１６の一端に連結し、アッパリンク１８の上端は、ピストンピン３０を介してピストン１２に連結する。
ピストン１２は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック２２のシリンダ２２ａ内を往復動する。

コントロールリンク２０は、先端に設けた連結ピン２８を介して、ロアリンク１６に回動可能に連結し、コントロールリンク２０の他端は、連結ピン３２を介してコントロールシャフト３６に対して偏心して連結し、コントロールリンク２０は、連結ピン３２を中心として揺動する。

コントロールシャフト３６の外周にはギヤが形成されており、ギヤは、電動アクチュエータ１０２の回転軸１０４に設けられたピニオン１０６に噛合する。そして、電動アクチュエータ１０２によってコントロールシャフト３６が回転させられ、連結ピン３２が移動する。電動アクチュエータ１０２は内蔵の３相ブラシレスモータ１１２を動力源としている。ブラシレスモータ１１２は正逆両方向に回転できるように構成され、したがって、回転軸１０４、ピニオン１０６、ひいてはコントロールシャフト３６も正逆両方向に回転することができ、ピストン１２の上死点位置を低圧縮比側にも高圧縮比側にも変化させることが可能となる。

また、コントロールシャフト３６の軸端には、コントロールシャフト３６の実際の回転角度である実回転角度を検出する回転角度検出センサ（例えば、レゾルバセンサ）１０８が接続され、検出した実回転角度の実回転角度信号をＶＣＲコントローラ１１０へ出力する。コントロールシャフト３６の実回転角度は、ピストン１２の実際の上死点位置である実上死点位置（実際の動作位置）に相当するパラメータである。

筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射装置（燃料噴射弁）３８の燃料噴射を制御し、また、点火プラグ（点火コイル）４０の点火時期を制御するメインコントローラ４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェースなどを備えたマイクロコンピュータを含んで構成される。メインコントローラ４２は、エンジン１０のエンジン負荷ＴＰを検出する負荷センサ４４、エンジン１０の回転速度ＮＥを検出する回転センサ４６、エンジン１０の冷却水の温度（エンジン温度）ＴＷを検出する水温センサ４８など、各種センサからの検出信号を入力する。メインコントローラ４２は、これら各種センサからの検出信号に基づいて、燃料噴射装置３８、点火プラグ４０などの制御信号（操作信号）を出力する。

また、メインコントローラ４２は、各種センサからの検出信号に基づいて、エンジン１０の負荷状態（例えば、車両の加速状態など）を推定し、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークにより通信可能に接続される下位のＶＣＲコントローラ１１０に対し、推定したエンジン１０の負荷状態に応じて、ピストン１２の目標となる上死点位置である目標上死点位置（目標動作位置）に相当する信号、すなわち、可変圧縮比機構１００におけるコントロールシャフト３６の目標回転角度の信号をＶＣＲコントローラ１１０へ出力する。

ＶＣＲコントローラ１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェースなどを備えたマイクロコンピュータを含んで構成され、回転角度検出センサ１０８から入力する実回転角度信号と、メインコントローラ４２から入力するコントロールシャフト３６の目標回転角度信号とに基づいて、可変圧縮比機構１００における電動アクチュエータ１０２（ブラシレスモータ１１２）を制御してコントロールシャフト３６を回転させる。これにより、ＶＣＲコントローラ１１０は、ピストン１２の上死点位置を変更し、エンジン１０の圧縮比（機械圧縮比）を低圧縮比化又は高圧縮比化のいずれかへ変更する。

より具体的には、ＶＣＲコントローラ１１０は、コントロールシャフト３６の実回転角度と目標回転角度との偏差に応じてブラシレスモータ１１２に供給する電流の目標電流値を設定し、この目標電流値とブラシレスモータ１１２に実際に流れる実電流値との差分に基づいて電流フィードバック制御を行う。電流フィードバック制御は、ベクトル制御により回転直交座標であるｄ−ｑ座標上で行う。ｄ−ｑ座標は、ブラシレスモータ１１２のうち、永久磁石回転子であるロータに同期して回転する界磁方向をｄ軸とするとともに、このｄ軸と直交するトルク生成方向をｑ軸としたものである。

図２は、図１の電動アクチュエータ１０２とＶＣＲコントローラ１１０において、ブラシレスモータの駆動に関係する要部を抽出して構成例を示している。電動アクチュエータ１０２には、ブラシレスモータ１１２が内蔵されている。ブラシレスモータ１１２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線１１４ｕ，１１４ｖ，１１４ｗが巻回された円筒状のステータ（図示せず）と、このステータの中央部に回転可能に備えられた永久磁石回転子としてのロータ１２０とを有している。このロータ１２０の回転位置は、回転角度検出センサ１０８で検出される。巻線１１４ｕ，１１４ｖ，１１４ｗの一端は共通接続（スター結線）され、他端はそれぞれＶＣＲコントローラ１１０の駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗに接続される。なお、ブラシレスモータ１１２は、３相の巻線１１４ｕ，１１４ｖ，１１４ｗをデルタ状に結線したものであってもよい。

ＶＣＲコントローラ１１０は、駆動回路（インバータ回路）２００、ブラシレスモータ１１２への電圧パルスの印加時に相電流を検出するシャント抵抗（１シャント方式）２２０、バッテリ等の車載電源２３０及びコントロールユニット３００を備えている。コントロールユニット３００は、メインコントローラ４２から供給されるアクチュエータ指令角度とアクチュエータ角度（検出値）、シャント抵抗２２０で検出した３相電流検出値、及び回転角度検出センサ１０８で検出したブラシレスモータ１１２の実回転角度を示す実回転角度信号（モータ角度検出用センサ出力）に基づいて、駆動回路２００中の各スイッチング素子をオン／オフ制御するゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成して駆動回路２００に供給する。

駆動回路２００は、駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗをそれぞれ介して、ブラシレスモータ１１２をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御で駆動するための３相端子電圧Ｖｕｄ，Ｖｖｄ，Ｖｗｄを供給する。

駆動回路２００は、図３に示すように、電力用のパワー半導体素子（スイッチング素子２１１ａ〜２１１ｆ）を各相２組ずつ用いた３相ブリッジ回路を備え、車載電源２３０から供給される直流電力を交流電力に変換してブラシレスモータ１１２へ供給する電力変換器を構成している。各スイッチング素子２１１ａ〜２１１ｆは、本例ではＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）で構成されているが、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）など他の電力制御用の半導体素子でも良い。これらＩＧＢＴのコレクタ，エミッタ間にはそれぞれ、ダイオード２１２ａ〜２１２ｆのカソード，アノードが通電方向を逆にして接続されている。

スイッチング素子２１１ａ〜２１１ｆの制御端子（ゲート端子）には、コントロールユニット３００からゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが供給されて選択的にオン／オフ制御され、ブラシレスモータ１１２を駆動する３相端子電圧Ｖｕｄ，Ｖｖｄ，Ｖｗｄが生成される。そして、これらの電圧パルスが車載電源２３０の電圧ＶＢとなっているタイミングで、３相ブリッジ回路を流れる相電流がシャント抵抗２２０によって取得され、３相電流検出値がコントロールユニット３００に供給される。

図４は、コントロールユニット３００による制御の一例を示す機能ブロック図である。従来は、アクチュエータの指令角度とアクチュエータ角度（検出値）とを基に、位置フィードバック制御（モデル規範制御）を行ってｑ軸電圧を求め、この電圧を電流に変換してｑ軸電流指令を生成し、ベクトル制御でｑ軸電流フィードバックを行っていた。

これに対し、本実施形態では、ブラシレスモータ１１２の駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗ間の電圧パルス幅が所定値より大きいときにパルスシフトを実施し、所定値より小さいときにはパルスシフトを不実施とする。そして、パルスシフト不実施中には、相電流が検出できないので、位置フィードバック制御のｑ軸電圧をそのままｑ軸電圧として用いることで電流を使わない制御をする。

すなわち、コントロールユニット３００は、ｑ軸電圧を出力する位置フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部３１０を備えている。この位置フィードバック制御部３１０は、可変圧縮比機構１００におけるコントロールシャフト３６を制御するために、電動アクチュエータ１０２の指令角度と、検出したアクチュエータ角度とに基づいてｑ軸電圧を算出する。これによって、ピストン１２の目標上死点位置に対して実上死点位置をフィードバックして、電動アクチュエータ１０２（ブラシレスモータ１１２）の操作量を設定するモデル規範制御を行う。

位置フィードバック制御部３１０から出力されるｑ軸電圧は、切替スイッチ部３２０の第１固定接点に入力される。また、このｑ軸電圧は、加算器３３０に入力されて非干渉項演算部３４０から出力される非干渉項が加算され、切替スイッチ部３２０の第２固定接点に入力される。切替スイッチ部３２０は、切替信号によって制御され、位置フィードバック制御部３１０の出力、あるいは加算器３３０の出力が選択される。上記切替信号は、例えばブラシレスモータ１１２の駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗ間の３相端子電圧Ｖｕｄ，Ｖｖｄ，Ｖｗｄのパルス幅が、所定値より大きいか否か（小さいか）に対応する信号となっている。

ｄ軸電流指令は、ｄ軸電流制御及び非干渉項演算部３５０に供給される。このｄ軸電流指令は、無効電流成分であるので０Ａにするが、弱め磁界実施時には−２０Ａとする。このｄ軸電流制御及び非干渉項演算部３５０には、３相２軸変換器３６０から出力されるｄ軸電流とｑ軸電流がそれぞれ供給される。ｄ軸電流制御及び非干渉項演算部３５０は、ｄ軸電流指令、ｄ軸電流及びｑ軸電流に基づいてｄ軸電圧を算出し、非干渉項を加算してｄ軸電圧を補正する。

切替スイッチ部３７０の第１固定接点には０Ｖの電圧が印加され、第２固定接点にはｄ軸電流制御及び非干渉項演算部３５０の出力が供給される。切替スイッチ部３７０は、切替信号によって制御され、０Ｖが選択されるか、あるいはｄ軸電流制御及び非干渉項演算部３５０の出力が選択される。切替スイッチ部３２０を介して供給されるｑ軸電圧と、切替スイッチ部３７０を介して供給されるｄ軸電圧はそれぞれ、２軸３相変換器３８０に供給される。２軸３相変換器３８０では、モータ角度に基づいて２軸３相変換が行われ、ｑ軸電圧とｄ軸電圧からゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが生成される。

２軸３相変換器３８０で生成されたゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、切替スイッチ部３９０の第１固定接点に供給されるとともに、パルスシフト処理部４００に供給され、パルスシフト処理を施した電圧Ｖｕ’，Ｖｖ’，Ｖｗ’が切替スイッチ部３９０の第２固定接点に供給される。この切替スイッチ部３９０は、切替信号によって制御され、ゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、あるいはゲート電圧Ｖｕ’，Ｖｖ’，Ｖｗ’が選択される。

回転角度検出センサ１０８で検出したブラシレスモータ１１２の実回転角度を示す実回転角度信号（モータ角度検出用センサ出力）は、ＢＬＭ角度及び角速度演算部４１０に入力され、モータ角度とモータ角速度が算出される。算出されたモータ角度は３相２軸変換器３６０及び２軸３相変換器３８０に供給され、算出されたモータ角速度は非干渉項演算部３４０に供給される。３相２軸変換器３６０では、ＢＬＭ角度及び角速度演算部４１０で算出されたモータ角度と、シャント抵抗２２０で検出された３相電流検出値とに基づいて３相２軸変換が行われ、ｄ軸電流とｑ軸電流が生成される。

生成されたｄ軸電流は、非干渉項演算部３４０とｄ軸電流制御及び非干渉項演算部３５０に入力され、ｑ軸電流はｄ軸電流制御及び非干渉項演算部３５０に入力される。非干渉項演算部３４０で非干渉項が算出され、上位系の制御から求めた電圧（位置フィードバック制御部３１０の出力）に加算することにより、ｑ軸電圧が生成される。
なお、図４においては、破線４２０で囲んだ領域が、従来のベクトル制御部に対応している。

上記のような構成において、ブラシレスモータ１１２の駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗ間の３相端子電圧Ｖｕｄ，Ｖｖｄ，Ｖｗｄのパルス幅が所定値より大きい場合にはパルスシフトを実施し、所定値より小さい場合には不実施とする。

＜パターン１＞
パルスシフトを実施する場合、ｑ軸電圧に関しては、切替信号により切替スイッチ部３２０の可動接点を第１固定接点に接続し、位置フィードバック制御部３１０の出力を選択して、ｑ軸電流フィードバックを行う。また、ｄ軸電圧に関しては、切替スイッチ部３７０の可動接点を第２固定接点に接続し、ｄ軸電流制御及び非干渉項演算部３５０の出力を選択する。この結果得られたｑ軸電圧とｄ軸電圧を２軸３相変換器３８０に供給して、ゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成し、パルスシフト処理部４００に供給する。更に、切替信号により切替スイッチ部３９０の可動接点を第２固定接点に接続してパルスシフト処理部４００の出力を選択し、パルスシフト処理が施された電圧Ｖｕ’，Ｖｖ’，Ｖｗ’を、駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗを介してブラシレスモータ１１２の巻線１１４ｕ，１１４ｖ，１１４ｗにそれぞれ供給する。

一方、パルスシフト不実施の場合には、ｑ軸電圧に関しては、切替信号により切替スイッチ部３２０の可動接点を第１固定接点に接続し、位置フィードバック制御部３１０の出力を選択して、ｑ軸電流フィードバックを行う。また、ｄ軸電圧に関しては、切替スイッチ部３７０の可動接点を第１固定接点に接続し、ｄ軸電圧として０Ｖを入力する。このようにして得られたｑ軸電圧とｄ軸電圧を２軸３相変換器３８０に供給してゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。そして、切替信号により切替スイッチ部３９０の可動接点を第１固定接点に接続して２軸３相変換器３８０の出力を選択し、生成したゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗを介してブラシレスモータ１１２の巻線１１４ｕ，１１４ｖ，１１４ｗにそれぞれ供給する。

このように、パターン１では、パルスシフトの実施中はｑ軸電圧を電流に戻し、ｑ軸電流にしてベクトル制御でｑ軸電流フィードバックを行う。

＜パターン２＞
あるいは、パルスシフトを実施する場合、ｑ軸電圧に関しては、切替信号により切替スイッチ部３２０の可動接点を第２固定接点に接続し、加算器３３０の出力を選択して、規範モデルのｑ軸電圧に非干渉項を加算した電圧を選択する。また、ｄ軸電圧に関しては、切替スイッチ部３７０の可動接点を第２固定接点に接続し、ｄ軸電流制御及び非干渉項演算部３５０の出力を選択する。この結果得られたｑ軸電圧とｄ軸電圧を２軸３相変換器３８０に供給して、ゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成し、パルスシフト処理部４００に供給する。そして、切替信号により切替スイッチ部３９０の可動接点を第２固定接点に接続してパルスシフト処理部４００の出力を選択し、パルスシフト処理が施された電圧Ｖｕ’，Ｖｖ’，Ｖｗ’を、駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗを介してブラシレスモータ１１２の巻線１１４ｕ，１１４ｖ，１１４ｗにそれぞれ供給する。

一方、パルスシフト不実施の場合には、ｑ軸電圧に関しては、切替信号により切替スイッチ部３２０の可動接点を第２固定接点に接続し、加算器３３０の出力を選択して、規範モデルのｑ軸電圧に非干渉項を加算した電圧を選択する。また、ｄ軸電圧に関しては、切替信号により切替スイッチ部３７０の可動接点を第１固定接点に接続し、ｄ軸電圧として０Ｖを入力する。このようにして得られたｑ軸電圧とｄ軸電圧を２軸３相変換器３８０に供給して、ゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。そして、切替信号により切替スイッチ部３９０の可動接点を第１固定接点に接続して２軸３相変換器３８０の出力を選択し、生成したゲート電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗを介してブラシレスモータ１１２の巻線１１４ｕ，１１４ｖ，１１４ｗにそれぞれ供給する。

このように、パターン２では、パルスシフトを実施しようが実施しまいが、ｑ軸電流フィードバックはせずに、ｑ軸電圧をそのまま使って常時制御する。

図５は、本発明の実施形態に係るブラシレスモータの駆動方法について説明するためのフローチャートである。図５では、１シャント方式で相電流を計測する手順を示している。まず、ブラシレスモータ１１２の駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗ間の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのパルス幅を計測する（ステップＳ１）。次に、計測した電圧パルス幅とＶＣＲコントローラ１１０（メインコントローラ４２でも良い）の記憶装置に予め記憶した所定値とを比較する（ステップＳ２）。

そして、計測した電圧パルス幅が所定値より大きいときにパルスシフトを実施してブラシレスモータ１１２を駆動し（ステップＳ３）、所定値より小さいときにはパルスシフトを不実施にしてブラシレスモータ１１２を駆動する（ステップＳ４）。この際、パルスシフトが不実施のときには、前述のように相電流が検出できないので、位置フィードバック制御のｑ軸電圧をそのままｑ軸電圧として用いることで電流を使わない制御を行う。

上述したように、本実施形態では、ｄ軸電流とｑ軸電流をともに制御するベクトル制御を実施せず、ｑ軸電圧は上位のメインコントローラ４２から求めた電圧を基に決定する。ｑ軸電流は、ブラシレスモータ１１２に与える電圧パルス幅が小さいとき（低デューティ時）には電流検出を実施せずにｄ軸電圧を０［Ｖ］とし、低デューティ時以外では電流検出を行って電流フィードバック制御を実施する。

これによって、１シャント方式で電圧パルス印加時に相電流のリンギングが発生しても、パルスシフト処理によりリンギングの収まったタイミングで電流検出ができ、ベクトル制御のために正確な電流値を取得できる。これに対し、電圧パルス幅が所定値より小さいときには、パルスシフトを不実施とすることで騒音の発生を抑制できる。

図６は、パルスシフト処理を行う場合の相電流情報の取得について説明するための波形図である。（ａ）図に示すように、入力したい電圧パルス幅（＝Ｄｕｔｙ）ΔＤ１が小さいと、シャント抵抗２２０に相電流が短時間しか流れず、リンギングの影響を大きく受けて相電流の検出精度が低下する。

そこで、（ｂ）図に示すように、１回目に確実に相電流を取得できる最小デューティ幅ΔＤ２の電圧パルスを印加して相電流情報を取得し、２回目の電圧パルスでは相電流情報は取得せずに、補正デューティ幅ΔＤ３の電圧パルスを印加（場合によっては逆トルク方向も発生）する。この際、補正デューティ幅ΔＤ３は、『ΔＤ３＝２×ΔＤ１−ΔＤ２』である。

（ｃ）図は、（ｂ）図の破線で囲んだ領域を拡大して示している。１回目の電圧パルスはリンギングが収まってから相電流情報を取得し、２回目の電圧パルスはリンギングの影響を受けるが相電流情報を取得しない。このように、連続して印加した２回の電圧パルスの平均で、入力したいデューティ幅ΔＤ１に設定できる。

図７はパルスシフトが有る場合のＶ相電流とＵ相電流を示す波形図であり、図８はパルスシフトが無い場合のＶ相電流とＵ相電流を示す波形図である。図７に示すようにブラシレスモータ１１２に与える電圧のデューティが小さい（低電圧）時において、パルスシフトにより電流の振れが発生してザーという音が発生していたが、パルスシフトを不実施にすることで、図８に示すように一定角度制御時の電流の振れを抑制し、騒音を低減できた。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

［変形例１］
例えば、上記実施形態では、ブラシレスモータ１１２の駆動線２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗ間の３相端子電圧Ｖｕｄ，Ｖｖｄ，Ｖｗｄのパルス幅に基づいてパルスシフトの実施と不実施を切り替えるようにしたが、電動アクチュエータ１０２の動作要求に応じた信号で制御するようにしても良い。

また、電動アクチュエータ１０２の位置指令値と検出位置との偏差と、所定値との比較によりパルスシフトの実施／不実施を切り替えるようにしても良く、エンジン圧縮比の指示値と実値に応じてパルスシフトの実施／不実施を切り替えるようにしても良い。更に、これらの組み合わせに基づいて切り替えるようにしても良い。

［変形例２］
加えて、ｄ軸及びｑ軸電流フィードバック制御の実施／不実施を、パルスシフトの実施／不実施に応じて切り替えるようにしても良く、ｄ軸電圧が所定値以下となったときに、ｄ軸電流フィードバック制御を不実施とする。

［変形例３］
また、弱め界磁制御を実施したときは、ｄ軸電流の指令値が０Ａとなった時に、ｄ軸電流フィードバック制御の実施から不実施へ切り替えるようにしても良い。

［変形例４］
パルスシフトを実施している最中に不実施に切り替える場合には、ｄ軸電圧に関する切替条件としては、上記条件に加えてｄ軸電流フィードバック中のｄ軸電圧が０Ｖもしくは極性が変化したときにｄ軸電圧を０Ｖに切り替える。
あるいはｄ軸電流指令値が０Ａ、パルスシフト実施中は弱め界磁でｄ軸電流（基本は０Ａであるが）に指令が０Ａ以外に設定する状況があるので、０Ａに戻ったときにパルスシフト不実施に切り替える。

１０…エンジン、４２…メインコントローラ、１００…可変圧縮比機構、１０２…電動アクチュエータ、１０８…回転角度検出センサ、１１０…ＶＣＲコントローラ、１１２…ブラシレスモータ、１１４ｕ，１１４ｖ，１１４ｗ…巻線、２００…駆動回路、２１０ｕ，２１０ｖ，２１０ｗ…駆動線、２１１ａ〜２１１ｆ…スイッチング素子、２２０…シャント抵抗、２３０…車載電源、３００…コントロールユニット、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ…ゲート電圧、Ｖｕｄ，Ｖｖｄ，Ｖｗｄ…３相端子電圧、３１０…位置フィードバック制御部、３２０…切替スイッチ部、３３０…加算器、３４０…非干渉項演算部、３５０…ｄ軸電流制御及び非干渉項演算部、３６０…３相２軸変換器、３７０…切替スイッチ部、３８０…２軸３相変換器、３９０…切替スイッチ部、４００…パルスシフト処理部、４１０…ＢＬＭ角度及び角速度演算部

Claims (5)

1. 可変圧縮比エンジンの圧縮比を変更する機構の電動アクチュエータに適用され、１シャント方式で相電流を計測して３相ブラシレスモータを駆動する装置であって、
   前記圧縮比を変更する機構の一定角度保持時に、前記可変圧縮比エンジンの圧縮比に応じてパルスシフトの実施／不実施を切り替え、ｄ軸及びｑ軸電流フィードバック制御の実施／不実施を、前記パルスシフトの実施／不実施に応じて切り替える、
   ことを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
2. ｄ軸電圧が所定値以下となったときに、前記ｄ軸電流フィードバック制御を不実施とする、請求項１に記載のブラシレスモータの駆動装置。
3. 弱め界磁制御を実施したときは、前記ｄ軸電流の指令値が０Ａとなった時に、前記ｄ軸電流フィードバック制御の実施から不実施へ切り替える、請求項２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
4. 前記パルスシフトの実施中に、ｑ軸電圧を上位系の制御から求めた電圧に対して非干渉項を加えることにより生成する、請求項１乃至３いずれか１つの項に記載のブラシレスモータの駆動装置。
5. 可変圧縮比エンジンの圧縮比を変更する機構の電動アクチュエータに適用され、１シャント方式で相電流を計測して３相ブラシレスモータを駆動する方法であって、
   前記圧縮比を変更する機構を一定角度に保持するステップと、
   前記圧縮比を変更する機構の一定角度保持時に、前記可変圧縮比エンジンの圧縮比に応じてパルスシフトの実施／不実施を切り替えるステップと、
   ｄ軸及びｑ軸電流フィードバック制御の実施／不実施を、前記パルスシフトの実施／不実施に応じて切り替えるステップと
   を具備する、ことを特徴とするブラシレスモータの駆動方法。