WO2009091015A1 - モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 Download PDF

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WO2009091015A1
WO2009091015A1 PCT/JP2009/050510 JP2009050510W WO2009091015A1 WO 2009091015 A1 WO2009091015 A1 WO 2009091015A1 JP 2009050510 W JP2009050510 W JP 2009050510W WO 2009091015 A1 WO2009091015 A1 WO 2009091015A1
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current
axis
brushless motor
command value
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PCT/JP2009/050510
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French (fr)
Inventor
Takeshi Ueda
Nobuhiro Uchida
Kouya Yoshida
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Jtekt Corporation
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0463Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device for driving a brushless motor, and an electric power steering device including such a motor control device.
  • an electric power steering device that gives a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by driving an electric motor in accordance with a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) by a driver has been used.
  • a brush motor has been widely used as an electric motor of an electric power steering apparatus.
  • a brushless motor has also been used in recent years from the viewpoint of improving reliability and durability and reducing inertia.
  • the motor control device detects a current flowing through the motor, and performs PI control (proportional integral control) based on the difference between the current to be supplied to the motor and the detected current.
  • PI control proportional integral control
  • a motor control device that drives a three-phase brushless motor is provided with two or three current sensors in order to detect a current of two or more phases.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-187578 discloses that a d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value are obtained using a motor circuit equation.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-184773 discloses that the d-axis current command value is corrected according to the motor temperature.
  • the current sensor In the motor control device included in the electric power steering device, the current sensor needs to detect a large current of 100 A or more. This current sensor is large in size and hinders downsizing of the control device of the electric power steering device. For this reason, in a motor control device included in an electric power steering device or the like, reduction of current sensors is an issue. If the number of current sensors can be reduced, the cost and power consumption of the motor control device can be reduced.
  • Possible ways to reduce the number of current sensors are to reduce the number of current sensors to one and perform the same feedback control as before, or remove all current sensors and perform open loop control according to the motor circuit equation. It is done.
  • the former method has a problem that, depending on the rotational position of the rotor of the motor, a single current sensor may not be able to detect multiple phases of current necessary for feedback control, and the motor control becomes discontinuous. There is. In contrast, the latter method does not cause such a problem. However, unlike the case of feedback control for current, the latter method causes ripples (called “torque ripples”) in the output torque of the motor when there is a difference in resistance value between phases due to the following factors: There's a problem. i) When a relay is arranged in two phases for fail-safe, a resistance difference corresponding to the contact resistance of the relay is generated. ii) The contact resistance of the connector for connecting the motor control device and the motor differs between phases.
  • the brushless motor for assisting steering is driven by a motor drive circuit built in an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”). Since electric power steering devices are required to be downsized, highly efficient, and low in cost, various proposals have been made regarding the integration of this ECU and a brushless motor.
  • ECU electronice control unit
  • torque ripple when there is a difference between phases in resistance components in a motor / drive circuit system including a brushless motor and a drive circuit, generation of ripples in the output torque of the motor (referred to as “torque ripple”) becomes a problem.
  • torque ripple since smoothness of the output torque of a motor is regarded as important from the viewpoint of improving steering feeling, it is required to suppress the occurrence of such torque ripple.
  • phase resistance difference the difference between each phase of the resistance component in the motor / drive circuit system including the brushless motor and the drive circuit (hereinafter referred to as “phase resistance difference”) is less than a predetermined value.
  • phase resistance difference There has been proposed a configuration including resistance adjusting means for adjusting a resistance component in a motor / drive circuit system (see, for example, JP-A-2005-319971).
  • motor driving circuit board a circuit board on which a motor driving circuit is mounted so as to eliminate the interphase resistance difference in the motor / driving circuit system.
  • the wiring pattern on the motor drive circuit board becomes complicated, and the space for forming the circuit pattern increases. That is, in the motor drive circuit board, it is possible to design the wiring pattern so that the wiring resistance of the path from the power supply terminal to the ground terminal is uniform between the phases, but the wiring resistance does not affect the motor drive. It is difficult to make it sufficiently small and to arrange the switching elements constituting the motor drive circuit symmetrically. Therefore, the resistance component from the power supply terminal to the output terminal of the motor drive circuit (hereinafter referred to as “upper arm resistance”) and the resistance component from the output terminal to the ground terminal (hereinafter referred to as “lower arm resistance”) are aligned.
  • upper arm resistance the resistance component from the power supply terminal to the output terminal of the motor drive circuit
  • lower arm resistance the resistance component from the output terminal to the ground terminal
  • the circuit pattern becomes complicated and a large space is required for forming the circuit pattern, which increases the substrate size.
  • the area occupied by the board in the ECU becomes large, which violates the above-described demand for downsizing and the like.
  • a first invention is a motor control device for driving a brushless motor, Control calculation means for obtaining a phase voltage command value indicating a phase voltage to be applied to the brushless motor; Current detecting means for detecting a current flowing through the brushless motor; Rotational position detecting means for detecting the rotational position of the rotor in the brushless motor; The dependence of the ratio of the current flowing in the brushless motor on the q-axis or d-axis component to the q-axis or d-axis command value relative to the electrical angle of the brushless motor indicated by the ratio of the ratio to the electrical angle is reduced.
  • Correction means for correcting the phase voltage command value based on the detection result of the current detection means and the detection result of the rotational position detection means,
  • a motor control device comprising: drive means for driving the brushless motor based on the phase voltage command value corrected by the correction means.
  • the control calculation means calculates q-axis and d-axis components of a voltage to be applied to the brushless motor as q-axis and d-axis voltage command values, respectively, and applies the q-axis and d-axis voltage command values to the brushless motor.
  • the phase voltage command value is obtained by converting each phase component of the voltage to be
  • the correction means includes Based on the detection result of the current detection means, the ratio of the q-axis component of the current flowing to the brushless motor to the q-axis voltage command value and the ratio of the d-axis component of the current flowing to the brushless motor to the d-axis voltage command value
  • Data acquisition means for calculating at least one and storing the calculated ratio as angle-dependent data in association with the electrical angle of the brushless motor based on the detection result of the rotational position detection means;
  • Correction coefficient determining means for determining a correction coefficient for correcting the phase voltage command value so that the dependence on the electrical angle indicated by the second harmonic component is reduced based on the angle dependency data;
  • Correction execution means for correcting the phase voltage command value based on the correction coefficient determined by the correction coefficient determination means.
  • the control calculation means determines q-axis and d-axis components of the current to be passed to the brushless motor as q-axis and d-axis current command values, respectively, and applies the brushless motor to the brushless motor based on the q-axis and d-axis current command values.
  • the q-axis and d-axis components of the voltage to be applied are calculated as q-axis and d-axis voltage command values, respectively, and the q-axis and d-axis voltage command values are converted into respective phase components of the voltage to be applied to the brushless motor.
  • the correction means includes Based on the detection result of the current detection means, the ratio of the q-axis component of the current flowing to the brushless motor to the q-axis current command value and the ratio of the d-axis component of the current flowing to the brushless motor to the d-axis current command value Data acquisition means for calculating at least one and storing the calculated ratio as angle-dependent data in association with the electrical angle of the brushless motor based on the detection result of the rotational position detection means; Correction coefficient determining means for determining a correction coefficient for correcting the phase voltage command value so that the dependence on the electrical angle indicated by the second harmonic component is reduced based on the angle dependency data; Correction execution means for correcting the phase voltage command value based on the correction coefficient determined by the correction coefficient determination means.
  • the correction means is based on the current and rotational position detection values obtained by the current detection means and the rotational position detection means when the current detection value obtained by the current detection means is smaller than a predetermined threshold value.
  • the phase voltage command value is corrected so that dependency on the electrical angle indicated by the second harmonic component is reduced.
  • the correction unit is configured to perform the second harmonic based on the current and the rotation position detection value obtained by the current detection unit and the rotation position detection unit when the angular velocity of the brushless motor rotor is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the phase voltage command value is corrected so that the dependence on the electrical angle indicated by the wave component is reduced.
  • a sixth invention is an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by a brushless motor, A motor control device according to any one of the first to fifth inventions;
  • the motor control device drives a brushless motor that applies a steering assist force to the steering mechanism.
  • the phase voltage command value is corrected so that the dependence of the current (motor current) flowing in the brushless motor on the electrical angle of the q-axis or d-axis component is reduced, so that The difference in resistance value (phase resistance difference) between the motor currents is reduced or eliminated, and torque ripples generated in the brushless motor due to the phase resistance difference are suppressed.
  • At least one of the ratio of the current (motor current) flowing through the brushless motor to the q-axis voltage command value of the q-axis component and the ratio of the d-axis component of the motor current to the d-axis voltage command value is calculated.
  • the calculated ratio is acquired as angle dependency data in association with the electrical angle. Since this angle dependency data is data based on the ratio of the motor current to the voltage command value, the influence on the q-axis or d-axis component of the motor current due to the change in the applied voltage to the brushless motor is removed, and the motor current This properly shows the dependence of the q-axis or d-axis component on the electrical angle.
  • the phase voltage command value is corrected so that the dependency of the current flowing in the brushless motor on the electrical angle of the q-axis or d-axis component is reduced. Therefore, torque ripple generated in the brushless motor due to the interphase resistance difference can be more reliably suppressed.
  • At least one of the ratio of the current (motor current) flowing through the brushless motor to the q-axis current command value of the q-axis component and the ratio of the d-axis component of the motor current to the d-axis current command value is calculated. Then, the calculated ratio is acquired as angle dependency data in association with the electrical angle. Since this angle dependence data is data based on the ratio of the motor current to the current command value, the motor current due to a change in the current to be supplied to the brushless motor, that is, a change in the current command value (or a corresponding change in the applied voltage).
  • the influence of the motor current on the q-axis or d-axis component is removed, and the dependence of the motor current on the electrical angle of the q-axis or d-axis component is appropriately shown. Based on such angle dependency data, the phase voltage command value is corrected so that the dependency of the current flowing in the brushless motor on the electrical angle of the q-axis or d-axis component is reduced. Therefore, torque ripple generated in the brushless motor due to the interphase resistance difference can be more reliably suppressed.
  • the detected value of the motor current and the detected value of the rotor rotational position of the motor used for correcting the phase voltage command value are less than a predetermined threshold value. Get when you are small. That is, since the motor current is smaller than the threshold value, the current detection value and the rotational position detection value for correction are acquired when the increase in resistance value due to heat generation is small. As a result, since the detected current value and the detected rotational position value obtained when the interphase resistance difference is relatively larger than the resistance value are used for correcting the phase voltage command value, the interphase resistance difference is accurately compensated. Correction is possible, and the generation of torque ripple due to the interphase resistance difference can be more reliably suppressed.
  • the detected value of the motor current and the detected value of the rotor rotational position of the motor used for correcting the phase voltage command value are less than a predetermined threshold value for the angular velocity of the brushless motor rotor. Get when it is. That is, the current detection value and the rotational position detection value are acquired when the back electromotive force is small and the voltage applied to the resistance of each phase is relatively large. By using such a current detection value and rotational position detection value, it is possible to perform correction for accurately compensating for the interphase resistance difference, and the generation of torque ripple due to the interphase resistance difference can be more reliably suppressed.
  • the phase voltage command value indicating the voltage to be applied to the brushless motor that gives the steering assist force is corrected, the occurrence of torque ripple due to the interphase resistance difference is suppressed.
  • An electric power steering apparatus with good steering feeling can be provided.
  • a seventh invention is a motor control device for driving a brushless motor, Current detection means for detecting each phase current flowing through the brushless motor; Control calculation means for obtaining a command value indicating each phase voltage to be applied to the brushless motor, and outputting the command value as a phase voltage command value; Phase resistance calculating means for calculating the resistance value of each phase based on the detected value of each phase current detected by the current detecting means and the command value of each phase voltage applied to the brushless motor at the time of detection of the detected value When, Correction means for correcting the phase voltage command value according to the resistance value of each phase calculated by the phase resistance calculation means; Drive means for driving the brushless motor based on the phase voltage command value corrected by the correction means.
  • the phase resistance calculating means calculates a resistance value of each phase when the magnitude of the current flowing through the brushless motor is smaller than a predetermined value.
  • the phase resistance calculation unit calculates a resistance value of each phase based on a detected value of each phase current detected by the current detection unit and a phase voltage command value stored in the storage unit.
  • a tenth aspect of the invention is the ninth aspect of the invention,
  • the current detection means includes A single current sensor for detecting the current flowing in the brushless motor; Phase current calculation means for sequentially obtaining a detection value of each phase current based on a detection value of a current detected by the current sensor,
  • the control calculation means is Open loop control means for obtaining the phase voltage command value according to a circuit equation of a brushless motor based on a command value indicating a current to be supplied to the brushless motor and an angular velocity of a rotor of the brushless motor;
  • Parameter calculation means for obtaining a value of a parameter to be used when obtaining the phase voltage command value according to the circuit equation based on a detected value of the current detected by the current sensor;
  • the storage means stores the phase voltage command value every time a detected value of any phase current is obtained by the phase current calculation means.
  • An eleventh aspect of the invention is an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by a brushless motor, A motor control device according to any one of the seventh to tenth inventions; The motor control device drives a brushless motor that applies a steering assist force to the steering mechanism.
  • the resistance value of each phase is calculated based on the detected value of each phase current obtained by the current detecting means and the command value of each phase voltage obtained by the control calculating means, By correcting the command value of each phase voltage to be applied to the brushless motor according to the phase resistance value, the phase resistance difference is compensated, and the torque ripple caused by the phase resistance difference is reduced.
  • the resistance value of each phase is calculated when the magnitude of the current flowing through the brushless motor is smaller than a predetermined value, and at the time of the calculation, the increase in resistance value due to heat generation due to the current is calculated. Since the resistance difference between the phases is small and relatively large, a highly accurate calculated value can be obtained for the resistance of each phase. Thereby, the compensation of the interphase resistance difference by the correction of the command value of each phase voltage is performed more accurately, so that the torque ripple can be sufficiently reduced.
  • the command value of each phase voltage applied to the brushless motor at the time of detection of each phase current is stored in the storage means, and the detected value of each phase current and each phase stored in the storage means.
  • the resistance value of each phase is calculated based on the voltage command value. Therefore, since there is only one current sensor, currents of all phases cannot be detected simultaneously, and current detection values of each phase can be obtained sequentially based on the current detection values obtained by the current sensors. However, it is possible to reduce the torque ripple by calculating the resistance value of each phase and correcting the command value of each phase voltage according to the resistance value of each phase.
  • the parameter value used when determining the command value of each phase voltage is obtained based on the detected value of the current detected by the single current sensor, and the single current According to the resistance value of each phase calculated based on the detected value of each phase current sequentially obtained by the current detection means including the sensor and the command value of each phase voltage stored in the storage means, The command value is corrected. This reduces the cost and current consumption compared to using multiple current sensors, and drives the brushless motor with high accuracy even when the values of the above parameters fluctuate due to manufacturing variations or temperature changes. Can be obtained.
  • the eleventh aspect of the invention by correcting the command value of each phase voltage indicating the voltage to be applied to the brushless motor that gives the steering assist force, the occurrence of torque ripple due to the interphase resistance difference is suppressed. Therefore, it is possible to provide an electric power steering device with good steering feeling.
  • a twelfth invention is a motor control device for driving a brushless motor, Control calculation means for obtaining a command value indicating each phase voltage to be applied to the brushless motor, and outputting the command value as a phase voltage command value; Correction means for correcting the phase voltage command value; Drive means for driving the brushless motor based on the phase voltage command value corrected by the correction means,
  • the driving means is configured by connecting a pair of switching elements composed of two switching elements connected in series to each other in parallel between the power supply terminal and the ground terminal by the number of phases of the brushless motor, and corresponding to each phase.
  • a connection point between the two switching elements includes an inverter connected to the brushless motor as an output end;
  • the correction means compensates for a voltage shift at the output terminal caused by a difference between a resistance component of a path from the power supply terminal to the output terminal of the inverter and a resistance component of a path from the output terminal to the ground terminal.
  • the phase voltage command value is corrected for each phase according to the phase voltage command value.
  • the correction means includes Storage means for storing, for each phase, a correction map indicating a correspondence relationship between a command value of a phase voltage to be applied to the brushless motor and a correction amount; Correction for calculating the corrected phase voltage command value by correcting the phase voltage command value for each phase according to the correction amount associated with the phase voltage command value output from the control calculation means by the correction map. And an arithmetic means.
  • a fourteenth aspect of the invention is an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by a brushless motor
  • the motor control device according to the twelfth or thirteenth invention is provided,
  • the motor control device drives a brushless motor that applies a steering assist force to the steering mechanism.
  • the phase voltage command value is corrected for each phase according to the phase voltage command value indicating the voltage to be applied to the brushless motor, whereby the path from the power supply terminal to the output terminal of the inverter. Even if there is a difference between the upper arm resistance that is the resistance component of the current and the lower arm resistance that is the resistance component of the path from the output terminal to the ground terminal, the phase voltage corresponding to the phase voltage command value can be accurately Applied to brushless motor. Thereby, in the inverter, generation of torque ripple due to the difference between the upper arm resistance and the lower arm resistance is suppressed.
  • phase voltage command value indicating the voltage to be applied to the brushless motor is corrected for each phase so that the voltage deviation at the output terminal of the inverter is compensated, even if there is a resistance difference between the phases, The imbalance between the phases of the phase voltage applied to the brushless motor is suppressed. Thereby, generation
  • the correction map indicating the correspondence between the command value of the phase voltage to be applied to the brushless motor and the correction amount is prepared for each phase, and based on the correction map, the phase voltage command value is prepared. Is corrected for each phase, the same effect as the first aspect of the invention can be obtained.
  • Such a correction map can be created by computer simulation for a system including a brushless motor and a motor control device, or by simple calculation based on an equivalent circuit for one phase for a motor / drive circuit system. .
  • the output terminals of the respective phases of the inverter can be calculated by the computer simulation or the simple calculation based on the equivalent circuit.
  • the voltage shift at (or the relationship between the duty ratio of the inverter and the voltage shift) can be obtained, and a correction map can be created based on the voltage shift or the like.
  • torque ripple can be reduced while suppressing an increase in the circuit board size of the inverter for driving the brushless motor. Therefore, the steering fee can be reduced while responding to requests for downsizing and high efficiency in the electric power steering device.
  • the ring can be improved.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a correction map created based on the equivalent circuit shown in FIG. 15.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, together with the configuration of a vehicle related thereto.
  • the electric power steering apparatus shown in FIG. 1 includes a brushless motor 1, a speed reducer 2, a torque sensor 3, a vehicle speed sensor 4, a position detection sensor 5, and an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 10.
  • ECU electronice control unit
  • a steering wheel (steering wheel) 101 is fixed to one end of the steering shaft 102, and the other end of the steering shaft 102 is connected to a rack shaft 104 via a rack and pinion mechanism 103. Both ends of the rack shaft 104 are connected to a wheel 106 via a connecting member 105 composed of a tie rod and a knuckle arm.
  • a connecting member 105 composed of a tie rod and a knuckle arm.
  • the electric power steering device performs the following steering assistance in order to reduce the load on the driver.
  • the torque sensor 3 detects a steering torque T applied to the steering shaft 102 by operating the handle 101.
  • the vehicle speed sensor 4 detects the vehicle speed S.
  • the position detection sensor 5 detects the rotational position P of the rotor of the brushless motor 1.
  • the position detection sensor 5 is composed of, for example, a resolver.
  • ECU10 receives supply of electric power from vehicle-mounted battery 100, and drives brushless motor 1 based on steering torque T, vehicle speed S, and rotation position P.
  • the brushless motor 1 generates a steering assist force when driven by the ECU 10.
  • the speed reducer 2 is provided between the brushless motor 1 and the steering shaft 102.
  • the steering assist force generated by the brushless motor 1 acts to rotate the steering shaft 102 via the speed reducer 2.
  • the steering shaft 102 is rotated by both the steering torque applied to the handle 101 and the steering assist force generated by the brushless motor 1.
  • the electric power steering apparatus performs steering assist by applying the steering assist force generated by the brushless motor 1 to the steering mechanism of the vehicle.
  • the electric power steering device is characterized by a control device (motor control device) that drives the brushless motor 1. Therefore, hereinafter, a motor control device included in the electric power steering device according to each embodiment will be described.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the motor control device according to the first embodiment of the present invention.
  • the motor control device shown in FIG. 2 is configured using an ECU 10 and drives a brushless motor 1 having u-phase, v-phase, and w-phase three-phase windings (not shown).
  • the ECU 10 includes a phase compensator 11, a microcomputer (hereinafter abbreviated as “microcomputer”) 20, a three-phase / PWM (Pulse Width Modulation) modulator 12, a motor drive circuit 13, and a current sensor 14.
  • microcomputer microcomputer
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the steering torque T output from the torque sensor 3, the vehicle speed S output from the vehicle speed sensor 4, and the rotational position P output from the position detection sensor 5 are input to the ECU 10.
  • the phase compensator 11 performs phase compensation on the steering torque T.
  • the microcomputer 20 functions as control means for obtaining a voltage command value used for driving the brushless motor 1. Details of the function of the microcomputer 20 will be described later.
  • the three-phase / PWM modulator 12 and the motor drive circuit 13 are configured by hardware (circuit) and function as motor drive means for driving the brushless motor 1 using the voltage of the voltage command value obtained by the microcomputer 20. .
  • the three-phase / PWM modulator 12 generates three types of PWM signals (U, V, and W shown in FIG. 2) having a duty ratio corresponding to the three-phase voltage command value obtained by the microcomputer 20.
  • the motor drive circuit 13 is a PWM voltage source inverter circuit including six MOS-FETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) as switching elements.
  • the six MOS-FETs are controlled by three types of PWM signals and their negative signals. By controlling the conduction state of the MOS-FET using the PWM signal, three-phase drive currents (u-phase current, v-phase current and w-phase current) are supplied to the brushless motor 1.
  • the current sensor 14 functions as a current detection unit that detects a current flowing through the brushless motor 1.
  • the current sensor 14 is constituted by, for example, a resistor or a Hall element, and only one current sensor 14 is provided between the motor drive circuit 13 and the power source. In the example shown in FIG. 2, the current sensor 14 is provided between the motor drive circuit 13 and the negative side (ground) of the power supply. However, the current sensor 14 is provided between the motor drive circuit 13 and the positive side of the power supply. It may be provided.
  • the current value detected by the current sensor 14 changes according to the PWM signal.
  • the current sensor 14 detects a one-phase driving current and a case where the sum of the two-phase driving currents is detected. Since the sum of the three-phase drive currents becomes zero, the remaining one-phase drive current can be obtained based on the sum of the two-phase drive currents. Therefore, the three-phase drive current can be detected by using one current sensor 14 while the brushless motor 1 is rotating.
  • the current value i a detected by the current sensor 14 is input to the microcomputer 20.
  • the microcomputer 20 executes a program stored in a memory (not shown) built in the ECU 10 to thereby execute a command current calculation unit 21, an open loop control unit 22, a dq axis / three-phase conversion unit 23, and an angle calculation unit. 24, the angular velocity calculation unit 25, the ⁇ calculation unit 26, the data acquisition unit 41, the correction coefficient determination unit 42, and the correction execution unit 43.
  • the command current calculation unit 21, the open loop control unit 22, and the dq axis / three-phase conversion unit 23 constitute a control calculation unit that obtains a phase voltage command value used to drive the brushless motor 1.
  • the microcomputer 20 should be given to the motor drive circuit 13 according to the circuit equation of the motor based on the current command value indicating the amount of current to be supplied to the brushless motor 1 and the angular velocity of the rotor of the brushless motor 1 as shown below. A voltage command value indicating the voltage is obtained.
  • the angle calculation unit 24 calculates a rotation angle (hereinafter referred to as an angle ⁇ ) of the rotor of the brushless motor 1 based on the rotation position P detected by the position detection sensor 5.
  • the angular velocity calculation unit 25 obtains the angular velocity ⁇ e of the rotor of the brushless motor 1 based on the angle ⁇ .
  • the angle calculation unit 24 calculates the electrical angle ⁇ in the brushless motor 1.
  • the command current calculation unit 21 obtains the d-axis component and the q-axis component of the current to be supplied to the brushless motor 1 based on the steering torque T after phase compensation (the output signal of the phase compensator 11) and the vehicle speed S (hereinafter referred to as “the current value to be supplied”)
  • the former value is called d-axis current command value i d *
  • the latter value is called q-axis current command value i q *
  • the command current calculation unit 21 has a built-in table (hereinafter referred to as an assist map) that stores the correspondence between the steering torque T and the command current using the vehicle speed S as a parameter, and refers to the assist map. To obtain the current command value.
  • the assist map By using the assist map, when a certain amount of steering torque is applied, the current to be supplied to the brushless motor 1 in order to generate a steering assist force having an appropriate magnitude according to the magnitude is shown.
  • the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * can be obtained.
  • the q-axis current command value i q * obtained by the command current calculation unit 21 is a signed current value, and the sign indicates a steering assist direction. For example, when the sign is positive, steering assistance for turning to the right is performed, and when the sign is minus, steering assistance for turning to the left is performed. Further, the d-axis current command value i d * is typically set to zero.
  • the open loop control unit 22 obtains the d-axis component and the q-axis component of the voltage to be applied to the brushless motor 1 based on the d-axis current command value i d * , the q-axis current command value i q * and the angular velocity ⁇ e (
  • the former value is referred to as a d-axis voltage command value v d
  • the latter value is referred to as a q-axis voltage command value v q ).
  • the d-axis voltage command value v d and the q-axis voltage command value v q are calculated using the motor circuit equations shown in the following equations (1) and (2).
  • v d (R + PL d ) i d * ⁇ e L q i q * (1)
  • v q (R + PL q ) i q * + ⁇ e L d i d * + ⁇ e ⁇ (2)
  • v d is a d-axis voltage command value
  • v q is a q-axis voltage command value
  • i d * is a d-axis current command value
  • i q * is a q-axis current command value
  • ⁇ e is the rotor angular velocity
  • R is the circuit resistance including the armature winding resistance
  • L d is the d-axis self-inductance
  • L q is the q-axis self-inductance
  • is the U, V, and W-phase armature winding chain ⁇ (3/2) times the maximum value of the number of magnetic flux exchanges
  • P is a differential operator.
  • R includes the wiring resistance between the brushless motor 1 and the ECU 10, the resistance of the motor drive circuit 13 in the ECU 10, the wiring resistance, and the like. This is the same in other embodiments.
  • the dq-axis / 3-phase converter 23 converts the d-axis voltage command value v d and the q-axis voltage command value v q obtained by the open loop control unit 22 into a voltage command value on the three-phase AC coordinate axis. More specifically, the dq-axis / three-phase conversion unit 23 uses the following equations (3) to (5) based on the d-axis voltage command value v d and the q-axis voltage command value v q to determine the u-phase voltage command value. Request V u, v-phase voltage instruction value V v and w-phase voltage instruction value V w.
  • V u ⁇ (2/3) ⁇ ⁇ v d ⁇ cos ⁇ v q ⁇ sin ⁇ (3)
  • V v ⁇ (2/3) ⁇ ⁇ v d ⁇ cos ( ⁇ -2 ⁇ / 3) ⁇ v q ⁇ sin ( ⁇ 2 ⁇ / 3) ⁇ (4)
  • V w ⁇ V u ⁇ V v (5)
  • the angle ⁇ included in the above formulas (3) and (4) is an electrical angle obtained by the angle calculation unit 24.
  • the u-phase voltage command value V u , the v-phase voltage command value V v, and the w-phase voltage command value V w are also collectively referred to as “phase voltage command values V u , V v , V w ”.
  • the data acquisition unit 41 includes a current value i a detected by the current sensor 14, an electrical angle ⁇ calculated by the angle calculation unit 24, a q-axis voltage command value v q calculated by the open loop control unit 22, and Is entered.
  • Data acquisition unit 41 first u-phase flowing to the brushless motor 1 based on the current value i a and v-phase current (hereinafter, the former value u-phase current detection value i u, the latter value v-phase current detection value i v )), and convert these into current values on the dq coordinate axes.
  • the data acquisition unit 41 based on the u-phase current detection value i u and the v-phase current detection value i v, obtaining a q-axis current detection value i q using the following equation (6).
  • i q ⁇ 2 ⁇ ⁇ i v ⁇ cos ⁇ i u ⁇ cos ( ⁇ 2 ⁇ / 3) ⁇ (6)
  • the data acquisition unit 41 compares the q-axis current detection value i q with the q-axis voltage command value v q (hereinafter referred to as “voltage vs. q-axis current gain value” or “q-axis current gain value”) i q / v q is obtained when v q ⁇ 0, and this q-axis current gain value i q / v q is associated with the electrical angle ⁇ calculated by the angle calculation unit 24 at the time of current detection by the current sensor 14, Store in the data acquisition unit 41.
  • Data acquisition unit 41 stores the q-axis current gain value i q / v q is in association with an electrical angle of that point each time it is calculated the q-axis current gain value i q / v q Go.
  • data indicating the q-axis current gain values i q / v q for various electrical angles ⁇ of 0 to 360 degrees (hereinafter referred to as “angle dependency data”) is obtained in the data acquisition unit 41.
  • angle dependency data data indicating the q-axis current gain values i q / v q for various electrical angles ⁇ of 0 to 360 degrees.
  • the range of the electrical angle ⁇ when acquiring the angle dependence data is a range narrower than 0 to 360 degrees. For example, it may be in the range of 90 to 270 degrees (this is the same in the modified examples and other embodiments described later).
  • the correction coefficient determination unit 42 corrects the phase voltage command values V u , V v , and V w to be corrected by the correction execution unit 43 as will be described later, based on the angle dependency data obtained as described above.
  • the coefficients g u , g v and g w are determined.
  • the correction execution unit 43 includes the correction coefficients g u , g v , and g w described above, the armature winding linkage magnetic flux number ⁇ calculated by the ⁇ calculation unit 26, and the angular velocity ⁇ calculated by the angular velocity calculation unit 25. e is input, and the correction execution unit 43 corrects the phase voltage command values V u , V v , and V w according to the following equations (7) to (9).
  • V uc (V u ⁇ e u ) ⁇ g u + e u (7)
  • V vc (V v ⁇ e v ) ⁇ g v + e v (8)
  • V wc (V w ⁇ e w ) ⁇ g w + e w (9)
  • e u, e v, e w are each, u phases in the brushless motor 1, v-phase, a counter electromotive force of the w-phase (induced voltage).
  • the q-axis component of the back electromotive force of the brushless motor 1 is ⁇ e ⁇
  • the d-axis component is zero.
  • the correction execution unit 43 converts the d-axis component and the q-axis component of the back electromotive force into back electromotive force on the three-phase AC coordinate axis by the following equations (10) to (12), and obtains each phase obtained by the conversion.
  • e u ⁇ (2/3) ⁇ ⁇ 0 ⁇ cos ⁇ e ⁇ ⁇ sin ⁇ (10)
  • e v ⁇ (2/3) ⁇ ⁇ 0 ⁇ cos ( ⁇ 2 ⁇ / 3) ⁇ e ⁇ ⁇ sin ( ⁇ 2 ⁇ / 3) ⁇
  • e w ⁇ e u ⁇ e v (12)
  • the angle ⁇ included in the equations (10) and (11) is an electrical angle obtained by the angle calculation unit 24.
  • the microcomputer 20 obtains the current command values i d * and i q * on the dq coordinate axis, obtains the voltage command values v d and v q on the dq coordinate axis according to the motor circuit equation, and the d axis.
  • a process of converting the q-axis voltage command values v d and v q into the phase voltage command values V u , V v and V w and a process of correcting the phase voltage command values V u , V v and V w are performed.
  • the three-phase / PWM modulator 12 outputs three types of PWM signals based on the corrected phase voltage command values V uc , V vc , V wc obtained by the microcomputer 20.
  • sinusoidal currents corresponding to the corrected voltage command values V uc , V vc , and V wc for each phase flow through the three-phase windings of the brushless motor 1, and the rotor of the brushless motor 1 rotates. Accordingly, a torque corresponding to the current flowing through the brushless motor 1 is generated on the rotating shaft of the brushless motor 1.
  • the generated torque is used for steering assistance.
  • the ⁇ calculating unit 26 receives the current value i a detected by the current sensor 14, the electrical angle ⁇ calculated by the angle calculating unit 24, and the angular velocity ⁇ e calculated by the angular velocity calculating unit 25.
  • ⁇ calculator 26 first current value i a the basis seek current of u-phase and v-phase flowing in the brushless motor 1 (hereinafter, the former value u-phase current detection value i u, the latter value the v-phase current detection Value i v ) and converting these into current values on the dq coordinate axis using the following equations (13) and (14), the d-axis current detection value i d and the q-axis current detection value i q are obtained.
  • the former value u-phase current detection value i u the latter value the v-phase current detection Value i v
  • Equation (15) substitutes d-axis current detection value i d and q-axis current detection value i q for d-axis current command value i d * and q-axis current command value i q * of equation (2), The equation is solved for ⁇ .
  • the ⁇ calculating unit 26 outputs the obtained ⁇ value to the open loop control unit 22.
  • the open loop control unit 22 uses the ⁇ value calculated by the ⁇ calculation unit 26 when obtaining the q-axis voltage command value v q using the equation (2).
  • the microcomputer 20 obtains the armature winding linkage magnetic flux number ⁇ included in the motor circuit equation, and uses the ⁇ value when obtaining the q-axis voltage command value v q .
  • the ⁇ calculating unit 26 may obtain the ⁇ value at an arbitrary timing as long as ⁇ e ⁇ 0. For example, the ⁇ calculating unit 26 may obtain the ⁇ value at a predetermined time interval, may obtain the ⁇ value only once after the start of driving of the brushless motor 1, or the ⁇ value when the state such as temperature changes. You may ask for. In addition, since an error is likely to occur in the ⁇ value obtained when ⁇ e is close to zero, the ⁇ calculation unit 26 may obtain the ⁇ value only when ⁇ e is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the motor control device obtains the voltage command value by open loop control according to the motor circuit equation based on the current command value and the angular velocity of the rotor, and the current value detected by the current sensor.
  • ⁇ included in the circuit equation of the motor is obtained based on the above, and the ⁇ value is used when obtaining the voltage command value. Therefore, according to the motor control device according to the present embodiment, even when the ⁇ value included in the circuit equation of the motor fluctuates due to manufacturing variation or temperature change, the ⁇ value is obtained based on the current value detected by the current sensor.
  • the brushless motor can be driven with high accuracy, and a desired motor output can be obtained.
  • the motor control device according to the present embodiment is provided with only one current sensor. Therefore, according to the motor control device according to the present embodiment, it is possible to reduce the size, cost and power consumption of the motor control device by reducing the number of current sensors. Furthermore, since the motor control device according to the present embodiment performs open loop control, the motor control does not become discontinuous, unlike the motor control device that performs feedback control using one current sensor. Therefore, according to the motor control device according to the present embodiment, it is possible to suppress sound and vibration.
  • phase resistance difference the torque ripple caused by the difference between the u-phase, v-phase, and w-phase regarding the value of the circuit resistance including the armature winding resistance.
  • a correction unit 40 is provided to correct the phase voltage command values V u , V v , and V w to suppress the occurrence.
  • the correction unit 40 includes the data acquisition unit 41, the correction coefficient determination unit 42, and the correction execution unit 43 described above.
  • the correction execution unit 43 is a correction obtained by the data acquisition unit 41 and the correction coefficient determination unit 42.
  • phase voltage command values V u , V v , V w are corrected according to the above-described equations (7) to (9) using the coefficients g u , g v , g w .
  • correction of such phase voltage command values V u , V v , and V w will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the correction, and shows the relationship between the q-axis current that is the q-axis component of the current flowing through the brushless motor 1 and the electrical angle ⁇ . More specifically, the relationship between the q-axis current i qo and the electrical angle ⁇ when there is no interphase resistance difference and the relationship between the q-axis current i qa and the electrical angle ⁇ when there is an inter- phase resistance difference are shown. .
  • circuit resistances including the armature winding resistances for the u-phase, v-phase, and w-phase are respectively called “u-phase resistance”, “v-phase resistance”, and “w-phase resistance” (or collectively referred to as “phase These are collectively referred to as “resistors”) and are indicated by the symbols “Ru”, “Rv”, and “Rw”, respectively. Symbols “Ru”, “Rv”, and “Rw” also indicate the values of u-phase resistance, v-phase resistance, and w-phase resistance, respectively.
  • the q-axis current i qo is an electrical angle ⁇ . Regardless of the value (fixed).
  • the q-axis current i qa when there is an interphase resistance difference depends on the electrical angle ⁇ . More specifically, the q-axis current i qa when there is an interphase resistance difference includes a second harmonic component with respect to the electrical angle ⁇ , as shown in FIG.
  • the u, v, and w phase voltages (sine wave-like) applied to the brushless motor 1 have the same amplitude, but there is a difference in phase resistance, the u, v, Since the amplitude differs between the w-phase currents i u , i v , and i w , the q-axis current i q obtained from equation (6) is not fixed to a constant value, and the second harmonic component for the electrical angle ⁇ is It is because it contains.
  • the amplitude and phase of the second harmonic component vary depending on the magnitude relationship of the resistance values among the phase resistances Ru, Rv, Rw.
  • the correction unit 40 in the present embodiment corrects the phase voltage command values V u , V v , and V w to suppress torque ripple based on such a principle. The details of this correction method will be described below.
  • the q-axis current gain value i q / v q that is the ratio of the q-axis current detection value i q to the q-axis voltage command value v q is calculated by the data acquisition unit 41 of the correction unit 40 as described above.
  • Data obtained for various electrical angles ⁇ and indicating q-axis current gain values i q / v q for various electrical angles ⁇ of 0 to 360 degrees is stored in the data acquisition unit 41 as angle-dependent data.
  • the correction coefficient determination unit 42 of the correction unit 40 based on the angle dependency data acquired as described above, the electrical angle at which the q-axis current gain value i q / v q becomes maximum (hereinafter referred to as “peak electrical angle”). ) ⁇ p is determined, and the correction coefficients g u , g v , and g w in the above-described equations (7) to (9) are determined according to the peak electrical angle ⁇ p.
  • the range of the electrical angle ⁇ used for determining the correction coefficients g u , g v , and g w is not limited to this.
  • the correction coefficient determination unit 42 in the present embodiment determines the correction coefficients g u , g v , and g w as follows.
  • appropriate initial values as these correction coefficients g u , g v , and g w for example, “ It is assumed that 1 "(value corresponding to no correction) is set.
  • the current u-phase and v-phase correction coefficients g u and g v are changed to, for example, 1.1 times the value.
  • the phase resistances Ru, Rv, and Rw are Ru>Rv> Rw.
  • the current u-phase correction coefficient g u is changed to a value that is 1.1 times the current value
  • the current v-phase correction coefficient g v is changed to a value that is, for example, 1.05 times the current value. Is done.
  • the peak electrical angle ⁇ p obtained based on the angle dependency data is 180 [deg] as shown in FIG. 6C
  • the current u-phase correction coefficient gu is changed to, for example, 1.1 times the value.
  • the phase resistances Ru, Rv, Rw are Ru>Rw> Rv. Therefore, in the correction coefficient determination unit 42, the current u-phase correction coefficient g u is changed to, for example, 1.1 times the value, and the current w-phase correction coefficient g w is, for example, 1.05 times the value. Is changed to the value of.
  • the magnification when changing the current correction coefficients g u , g v , and g w or the value after the change is the second harmonic of the electrical angle ⁇ included in the q-axis current gain value i q / v q. It is determined according to the fluctuation range (amplitude) of the component.
  • the numerical values “1.1 times” and “1.05 times” shown above are merely examples, and actually, the experimental data or the computer simulation results are used to determine the q-axis current relative to the electrical angle ⁇ .
  • the correction coefficient determination unit 42 adjusts the determination method of the correction coefficients g u , g v , and g w so that appropriate correction coefficients g u , g v , and g w that can suppress the dependency are determined. Is preferred.
  • phase voltage command values V u , V v , and V w are set according to the above equations (7) to (9) using the correction coefficients g u , g v , and g w determined as described above. It is corrected.
  • Such corrected phase voltage command values V uc , V vc , V wc are used for driving the brushless motor 1 as described above.
  • the phase voltage command value is corrected so that the dependence of the q-axis current on the electrical angle ⁇ indicated by the second harmonic component related to the electrical angle ⁇ of the q-axis current is reduced or eliminated. Therefore, the resistance difference between the phases is compensated, and the occurrence of torque ripple due to the resistance difference between the phases is suppressed. Therefore, by using the motor control device according to the present embodiment to drive the brushless motor 1 that generates the steering assist force in the electric power steering device as shown in FIG. 1, a good steering feeling can be given to the driver. Can be provided.
  • data indicating the q-axis current gain value i q / v q for various electrical angles ⁇ of 0 to 360 degrees is acquired as the angle dependency data by the data acquisition unit 41, and based on the angle dependency data.
  • the correction coefficients g u , g v , and g w are determined by the correction coefficient determination unit 42.
  • the (versus-voltage) d-axis current gain value i d / for various electrical angles ⁇ of 0 to 360 degrees may be acquired by the data acquisition unit 41 as angle dependency data, and the correction coefficients g u , g v , and g w may be determined by the correction coefficient determination unit 42 based on the angle dependency data.
  • the dependency of the d-axis current i d on the electrical angle ⁇ is reduced or reduced by correcting the phase voltage command values V u , V v , V w using the correction coefficients g u , g v , g w.
  • the data indicating the q-axis current gain value i q / v q is acquired as the angle-dependent data instead of the data indicating the q-axis current detection value i q itself.
  • Data indicating the ratio i q / i q * of the detected current value i q to the q-axis current command value i q * (hereinafter referred to as “vs. command q-axis current gain value” or “q-axis current gain value”) is represented by i q * You may make it acquire as angle dependence data when it is not ⁇ 0.
  • the q-axis current command value i q * necessary for obtaining the angle dependence data is obtained from the command current calculation unit 21.
  • the electrical angle at which the q-axis current gain value i q / i q * is maximum is also referred to as “peak electrical angle”, as in the case of the first embodiment.
  • the correction coefficient determination unit 42 determines the correction coefficients g u , g v , and g w in the same manner as in the first embodiment. That is, when 90 [deg] ⁇ ⁇ p ⁇ 150 [deg], a value obtained by increasing the current v-phase correction coefficient g v is newly set as the v-phase correction coefficient g v . In the case of 150 [deg] ⁇ ⁇ p ⁇ 210 [deg] is newly the u-phase correction coefficient g u a larger value of u-phase correction coefficient g u the current.
  • magnification or changed value when changing the current correction coefficients g u , g v , and g w is the second harmonic of the electrical angle ⁇ included in the q-axis current gain value i q / i q *. It is determined according to the fluctuation range (amplitude) of the component.
  • appropriate correction coefficients g u , g v , and g w are determined using experimental data or computer simulation results so that the dependence of the q-axis current on the electrical angle ⁇ is suppressed. It is preferable to adjust the determination method of the correction coefficients g u , g v , and g w by the correction coefficient determination unit 42.
  • Other configurations in the present modification are the same as those in the above embodiment.
  • the timing at which the data acquisition unit 41 acquires the current gain values i q / v q , i d / v d or i q / i q * constituting the angle dependency data is not particularly limited.
  • Such current gain value acquisition timing and correction coefficient output timing may be set at a predetermined interval, for example, or when the state such as temperature is changed, the angle dependency data is acquired and new correction is performed.
  • the coefficients g u , g v , and g w may be output.
  • the timing of data acquisition is not particularly limited as long as v q ⁇ 0, but the q-axis voltage command value v q is If it is close to zero, an error is likely to occur, and the detection accuracy of the peak electrical angle ⁇ p decreases. Therefore, the current gain value i q / v q is set only when the q-axis voltage command value v q is equal to or greater than a predetermined lower limit value. You may make it acquire.
  • the current gain value i q / i q * constituting the angle dependency data is acquired, an error is likely to occur when the q-axis current command value i q * is close to zero, and the peak is obtained. Since the detection accuracy of the electrical angle ⁇ p decreases, the current gain value i q / i q * may be acquired only when the q-axis current command value i q * is equal to or greater than a predetermined lower limit (threshold). . In addition, when the angular velocity ⁇ e of the rotor is large, the counter electromotive force is large and the applied voltage to the resistances Ru, Rv, Rw of each phase is small.
  • the angle dependency data may be acquired only when the angular velocity ⁇ e is equal to or less than a predetermined upper limit value (threshold value). Further, since the counter electromotive force increases when the angular velocity ⁇ e is large, the torque ripple is small even if there is a resistance difference between the phases. Therefore, the phase voltage command values V u , V v , and V w may be corrected by the correction execution unit 43 only when the angular velocity ⁇ e is equal to or lower than the predetermined upper limit (Equations (7) to (9)). reference).
  • a threshold value as an upper limit value is determined in advance from the viewpoint of heat generation for the motor current (for example, the q-axis current detection value i q ), and the current gain value only when the detection value or command value of the motor current is smaller than the threshold value. It is preferable to calculate i q / v q or i q / i q * to obtain angle-dependent data.
  • the angle dependency data for either one of the q-axis current gain value and the d-axis current gain value is used to determine the correction coefficients g u , g v , and g w.
  • R, ⁇ , and the like used for obtaining the d-axis voltage command value v d and the q-axis voltage command value v q in the open loop control unit 22 are treated as known parameters.
  • the value calculated by the ⁇ calculating unit 26 is used. That is, ⁇ is appropriately corrected by the ⁇ calculating unit 26 while being treated as a known parameter.
  • the present invention is not limited to this, and an R calculator is provided instead of or together with the ⁇ calculator 26 to obtain the d-axis voltage command value v d and the q-axis voltage command value v q .
  • R calculated by the R calculating unit may be used (this is the same in the embodiments described below).
  • the R calculation unit for example, when i q ⁇ 0, the q-axis voltage command value v q , the d-axis current detection value i d , and the q-axis current detection value i Based on q and the angular velocity ⁇ e , the electric winding resistance R included in the above formulas (1) and (2) is obtained using the following formula.
  • R (v q ⁇ PL q i q ⁇ e L d i d ⁇ e ⁇ ) / i q
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a motor control device according to the second embodiment of the present invention.
  • the motor control device according to this embodiment is obtained by replacing the microcomputer 20 and the current sensor 14 with the microcomputer 30 and the current sensor 15 in the motor control device according to the first embodiment.
  • This motor control device performs feedback control when the current sensor 15 is operating normally, and performs open loop control when the current sensor 15 fails.
  • One current sensor 15 is provided on the path through which the three-phase drive current supplied to the brushless motor 1 flows, and individually detects the three-phase drive current.
  • Three-phase current values detected by the current sensor 15 (hereinafter referred to as u-phase current detection value i u , v-phase current detection value iv and w-phase current detection value i w ) are input to the microcomputer 30.
  • the microcomputer 30 is obtained by adding a three-phase / dq axis conversion unit 31, a subtraction unit 32, a feedback control unit 33, a failure monitoring unit 34, and a command voltage selection unit 35 to the microcomputer 20. Also in the microcomputer 30, the correction unit 50 including the data acquisition unit 41, the correction coefficient determination unit 42, and the correction execution unit 53 is realized as in the first embodiment. Is slightly different from the case of the first embodiment (details will be described later).
  • 3-phase / dq axis conversion section 31 based on the detected u-phase current detection value i u and the v-phase current detection value i v by the current sensor 15, d-axis current by using the following equation (16) (17)
  • a detection value id and a q-axis current detection value iq are obtained.
  • i d ⁇ 2 ⁇ ⁇ i v ⁇ sin ⁇ i u ⁇ sin ( ⁇ 2 ⁇ / 3) ⁇
  • i q ⁇ 2 ⁇ ⁇ i v ⁇ cos ⁇ i u ⁇ cos ( ⁇ 2 ⁇ / 3) ⁇ (17)
  • Subtraction unit 32 d-axis current command value i d * and the d-axis current detection value i d deviation E d, and a deviation E q of the q-axis current command value i q * and the q-axis current detection value i q .
  • the feedback control unit 33 performs the proportional-integral calculation shown in the following equations (18) and (19) on the deviations E d and E q to obtain the d-axis voltage command value v d # and the q-axis voltage command value v q #. Ask for.
  • the failure monitoring unit 34 checks whether or not the three-phase current value detected by the current sensor 15 is within a normal range, and determines whether the current sensor 15 is operating normally or has a failure. The failure monitoring unit 34 determines “normal” when all three-phase current values are within the normal range, and determines “failure” when one-phase or more current values are outside the normal range. The failure monitoring unit 34 outputs a control signal indicating the determination result.
  • the command voltage selection unit 35 When the failure monitoring unit 34 determines that the command voltage selection unit 35 is normal, the command voltage selection unit 35 outputs the d-axis voltage command value v d # and the q-axis voltage command value v q # obtained by the feedback control unit 33, and the failure monitoring unit If it is determined in 34 that a failure has occurred, the d-axis voltage command value v d and the q-axis voltage command value v q obtained by the open loop control unit 22 are output.
  • the failure monitoring unit 34 determines that it is normal, and the command voltage selection unit 35 selects the output of the feedback control unit 33.
  • the command current calculation unit 21, the dq axis / three-phase conversion unit 23, the angle calculation unit 24, the three-phase / dq axis conversion unit 31, the subtraction unit 32, and the feedback control unit 33 operate to perform feedback control.
  • the angular velocity calculation unit 25 and the ⁇ calculation unit 26 also operate.
  • the ⁇ calculating unit 26 obtains the armature winding linkage magnetic flux number ⁇ included in the equation (2) using the equation (15) while the current sensor 15 is operating normally.
  • the data acquisition unit 41 and the correction coefficient determination unit 42 also operate in the same manner as in the first embodiment while the current sensor 15 is operating normally. That is, the data acquisition unit 41, the q-axis voltage from the u-phase current detection value i u and the v-phase current detection value i v are calculated based on the q-axis current detection value i q and the feedback control section 33 from the current sensor 15 Using the command value v q # and the electrical angle ⁇ from the angle calculation unit 24, angle dependency data indicating q-axis current gain values i q / v q # with respect to various electrical angles ⁇ is acquired.
  • the correction coefficient determination unit 42 determines correction coefficients g u , g v , and g w based on the angle dependency data. These correction coefficients g u , g v , and g w are given to the correction execution unit 53.
  • the correction execution unit 53 receives the armature winding linkage magnetic flux number ⁇ from the ⁇ calculation unit 26 together with the correction coefficients g u , g v , and g w , and the angular velocity.
  • An angular velocity ⁇ e is given from the calculation unit 25.
  • the correction execution unit 53 is also given a control signal indicating the determination result in the failure monitoring unit 34.
  • the correction execution unit 53 is based on the control signal from the failure monitoring unit 34 while the current sensor 15 is operating normally, that is, during feedback control, dq axis / 3.
  • the failure monitoring unit 34 determines that there is a failure, and the command voltage selection unit 35 selects the output of the open loop control unit 22.
  • the command current calculation unit 21, the open loop control unit 22, the dq axis / 3-phase conversion unit 23, and the angle calculation unit 24 operate to perform open loop control.
  • the open loop control unit 22 obtains the d-axis voltage command value v d and the q-axis voltage command value v q using the ⁇ value obtained while the current sensor 15 is operating normally.
  • phase voltage command value V u , V v and V w are given to the correction execution unit 53.
  • the correction execution unit 53 Based on the control signal from the failure monitoring unit 34, the correction execution unit 53, when the current sensor 15 is out of order, as in the case of the first embodiment, the correction coefficients g u , A phase voltage command according to the above-described equations (7) to (12) using g v , g w , the armature winding interlinkage magnetic flux ⁇ from the ⁇ calculating unit 26 and the angular velocity ⁇ e from the angular velocity calculating unit 25.
  • the values V u , V v and V w are corrected.
  • the corrected phase voltage command values V uc , V vc , and V wc are given to the three-phase / PWM modulator 12.
  • the motor driving means comprising the three-phase / PWM modulator 12 and the motor driving circuit 13 drives the brushless motor 1 with the voltages of these phase voltage command values V uc , V vc , V wc .
  • the motor control device when the current sensor is operating normally, performs a proportional integral operation on the difference between the current command value and the current value detected by the current sensor to The command value is obtained, and when the current sensor fails, the voltage command value is obtained by performing open loop control according to the circuit equation of the motor based on the current command value and the angular velocity of the rotor.
  • the ⁇ value (the number of armature winding linkage magnetic fluxes ⁇ ) obtained while the current sensor is operating normally is used. Therefore, according to the motor control device according to the present embodiment, while the current sensor is operating normally, feedback control can be performed and the brushless motor can be driven with high accuracy.
  • the open-loop control is performed using the armature winding interlinkage magnetic flux number ⁇ obtained during the feedback control, so that the brushless motor is highly accurate. To obtain a desired motor output.
  • the correction execution unit 53 corrects the phase voltage command value so as to reduce or eliminate the dependence on. Thereby, generation
  • the data acquisition unit 41 and the correction coefficient determination unit 42 can be modified in the same manner as the modified example of the first embodiment.
  • the first embodiment and the modification only one current sensor 14 is provided, but a plurality (two or three) may be provided.
  • d-axis current detection value is used in the data acquisition unit 41 and the ⁇ calculator 26 i d and the q-axis current detection value i q is these obtained by converting the u-phase and v u-phase current detection value output from the current sensor phase i u and the v-phase current detection value i v into current values on the dq coordinate axis.
  • the feedback control and the open loop control are switched based on the determination result in the failure monitoring unit 34.
  • the determination is not based on the determination in the failure monitoring unit 34 (for example, the driver Feedback control and open loop control may be switched).
  • the present invention can be applied not only to the above-described column assist type electric power steering apparatus but also to a pinion assist type or rack assist type electric power steering apparatus.
  • the present invention can also be applied to motor control devices other than the electric power steering device.
  • the microcomputer uses a phase current calculation unit 141, a storage unit 142, and a phase resistance calculation. Mainly different from the first embodiment in that it functions as the unit 143 and the correction unit 144.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the current sensor 14 and a phase current calculation unit 41 described later constitute current detection means for detecting u-phase, v-phase, and w-phase currents I u , I v , and I w of the brushless motor 1. Is done.
  • a three-phase drive current can be detected using one current sensor 14 while the brushless motor 1 is rotating. Therefore, in the present embodiment, the phase current calculation section 141, the u-phase flowing from the current value I a detected by the current sensor 14 to the brushless motor 1, v phase, the value of w-phase current (hereinafter, respectively "u-phase current detection Value I u ”,“ v phase current detection value I v ”, and“ w phase current detection value I w ”, which are also collectively referred to as phase current detection values I u , I v , and I w ).
  • the phase voltage command values V uc , V vc , V wc are stored.
  • u-phase resistance, v-phase resistance, w-phase resistance, u-phase, respectively, v-phase shall mean the circuit resistance including the armature winding resistance of the w-phase, respectively the symbols “R u”, “ It shall be shown by Rv “,” Rw “.
  • the symbols “R u ”, “R v ”, and “R w ” also indicate the values of u-phase resistance, v-phase resistance, and w-phase resistance, respectively.
  • the u-phase resistance, the v-phase resistance, and the w-phase resistance are collectively referred to as “phase resistance”.
  • the circuit resistance corresponding to these phase resistances includes wiring resistance between the brushless motor 1 and the ECU 10, resistance of the motor drive circuit 13 in the ECU 10, wiring resistance, and the like. This is the same in other embodiments. Details of a method of calculating the phase resistances R u , R v , and R w in the phase resistance calculation unit 143 will be described later.
  • the correction unit 144 includes values of the phase resistances R u , R v , and R w calculated by the phase resistance calculation unit 143, an armature winding linkage magnetic flux number ⁇ calculated by the ⁇ calculation unit 26, and an angular velocity calculation.
  • the angular velocity ⁇ e calculated by the unit 25 is input, and the correction unit 144 corrects the phase voltage command values V u , V v and V w according to the following equations (20) to (22).
  • V uc (V u -e u ) ⁇ R u / Rr + e u ...
  • R r is the resistance value to be a reference which is set in common to the respective phases (hereinafter referred to as "reference resistance"), as the reference resistance value R r, e.g.
  • the average value of each phase resistance value can be used, and the resistance value of a specific phase at a predetermined time point may be used.
  • the reference resistance value Rr is not necessarily a fixed value.
  • R and ⁇ used for obtaining the d-axis voltage command value v d and the q-axis voltage command value v q in the open loop control unit 22 are treated as known parameters.
  • the value calculated by the ⁇ calculating unit 26 is used. That is, ⁇ is appropriately corrected by the ⁇ calculating unit 26 as parameter calculating means while being treated as a known parameter.
  • the present invention is not limited to such a configuration, and instead of the ⁇ calculating unit 26 or an R calculating unit as a parameter calculating means is provided together with the ⁇ calculating unit 26, the d-axis voltage command values v d and q
  • R calculated by the R calculation unit may be used (this is the same in other embodiments described below).
  • the R calculation unit for example, when i q ⁇ 0, the q-axis voltage command value v q , the d-axis current detection value i d , and the q-axis current detection value i Based on q and the angular velocity ⁇ e , the electric winding resistance R included in the above formulas (1) and (2) is obtained using the following formula.
  • R (v q ⁇ PL q i q ⁇ e L d i d ⁇ e ⁇ ) / i q
  • u-phase, v-phase, and w-phase back electromotive forces (induced voltages) in the brushless motor 1 at the time of detection of the x-phase current detection value Ix are expressed as “E ux ”, “E vx ”, and “E wx ”.
  • V uu I uu ⁇ R u + E uu (23a)
  • V vu I vu ⁇ R v + E vu (23b)
  • V wu I wu ⁇ R w + E wu (23c)
  • V uv I uv ⁇ R u + E uv (24a)
  • V vv I vv ⁇ R v + E vv (24b)
  • V wv I wv ⁇ R w + E wv (24c)
  • V uw I uw ⁇ R u + E uw (25a)
  • V vw I vw ⁇ R v + E vw
  • the phase current calculation unit 141 When the u-phase current is detected, the phase current calculation unit 141 outputs the u-phase current detection value Iu, and the storage unit 142 corrects the voltage command values for the u-phase, v-phase, and w-phase at the time of detection.
  • V uc , V vc , and V wc are stored as V uu , V vu , and V wu , respectively.
  • the phase resistance calculation unit 143 uses the u-phase current detection value I u and the phase voltage command values V uu , V vu , and V wu at the detection time to give Ua, Ub is calculated.
  • U a (V uu ⁇ V vu ) / Iu (29a)
  • U b (V uu ⁇ V wu ) / Iu (29b)
  • the phase current calculation unit 141 When the v-phase current is detected, the phase current calculation unit 141 outputs the v-phase current detection value I v , and the storage unit 142 corrects u-phase, v-phase, and w-phase voltage commands at the time of detection.
  • the values V uc , V vc and V wc are stored as V uv , V vv and V wv , respectively.
  • the phase resistance calculation unit 143 uses the v-phase current detection value Iv and the phase voltage command values V uv , V vv , and V wv at the detection time to give V a given by , V b are calculated.
  • V a (V vv ⁇ V wv ) / I v (30a)
  • V b (V vv ⁇ V uv ) / I v (30b)
  • phase current calculation section 141 When w-phase current is detected, the phase current calculation section 141 outputs the w-phase current detection value I w, u phase of the storage unit 142 at the detection time, v-phase voltage command corrected w-phase
  • the values V uc , V vc and V wc are stored as V uw , V vw and V ww , respectively.
  • Phase resistance calculating unit 143 when Iw ⁇ 0, the w-phase current detection value I w between the phase voltage command value V uw of the detection point, V vw, by using the V ww, W given by the following equation a and W b are calculated.
  • W a (V ww ⁇ V uw ) / I w (31a)
  • W b (V ww ⁇ V vw ) / I w (31b)
  • phase resistances R u , R v , R w necessary for correcting the phase voltage command values V u , V v , V w according to the above-described equations (20) to (22) are the u phase, v phase, and w
  • the phase current detection values I u , I v , I w are detected, they can be calculated as described above. However, when the current flowing through the brushless motor 1 increases, the phase resistances R u , R v , R are generated by heat generation. The calculation accuracy of w decreases. This point will be described below.
  • the phase resistances R u , R v , and R w are calculated as described above when the command value or detection value of the u-phase, v-phase, and w-phase currents is smaller than a predetermined threshold value. To do.
  • the operation of the phase resistance calculation unit 143 in this embodiment will be described.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining an operation example of the phase resistance calculation unit 143 in the present embodiment.
  • the phase resistance calculation unit 143 calculates the phase resistances Ru, Rv, and Rw according to the following procedure.
  • Phase current calculation section 141 as described above is, u-phase from the current detection value I a obtained by the current sensor 14, v-phase, the current detection value for each of one is calculated in the w-phase current detection value I x Is supplied to the phase resistance calculation unit 143 (x is any one of u, v, and w), and the phase resistance calculation unit 143 sequentially receives the phase current detection value I x (step S10).
  • phase resistance calculation unit 143 When the received phase current detection value I x is zero, the phase resistance calculation unit 143 returns to step S10 and receives the next calculated phase current detection value I y (y is one of u, v, and w). ). In this way, by repeating steps S10 and S12, when the non-zero u-phase, v-phase and w-phase current detection values I u , I v and I w are received, the phase resistance calculation unit 143 detects those phase currents.
  • the threshold value Ith is introduced in order to prevent a decrease in calculation accuracy of the phase resistance due to heat generation due to current as described above, and the phase resistance is within a relatively small range of increase in phase resistance due to heat generation. Set to be calculated. The specific value differs depending on the brushless motor and the motor control device that drives the brushless motor, and is actually determined using experiments, computer simulations, and the like for the individual brushless motors and motor control devices.
  • the calculated values of the phase resistances R u , R v , R w obtained as described above are given from the phase resistance calculation unit 143 to the correction unit 144 (step S20).
  • the correction unit 144 corrects the phase voltage command values V u , V v , and V w based on the above-described equations (20) to (22) using the calculated values of the phase resistances R u , R v , and R w. To do.
  • step S10 After calculating the phase resistances R u , R v , R w in this way, the process returns to step S10 to calculate the phase resistances R u , R v , R w based on the new phase current detection values I x .
  • the operation of the phase resistance calculation unit 143 according to the processing procedure shown in FIG. 11 is an example, and the operation of the phase resistance calculation unit 143 is not limited to such a processing procedure.
  • the processes in steps S10 to S20 shown in FIG. 11 may be executed at predetermined time intervals. Further, the processing of steps S10 to S20 shown in FIG. 11 may be executed only once after the start of driving of the brushless motor 1, or may be executed when a state such as temperature changes.
  • step S14 in step S14, but whether the absolute value of the detected value of each phase current is less than the threshold value I th is determined, instead of this, the command value of each phase current It may be determined whether the absolute value of is smaller than the threshold value I th .
  • the command value of each phase current can be obtained by converting the d-axis and q-axis current command values i d * and i q * obtained by the command current calculation unit 21 into values on the three-phase AC coordinate axes. it can.
  • the determination may be made based on whether the absolute value or the sum of squares of the d-axis and q-axis current command values i d * and i q * is smaller than a predetermined threshold value. More generally, by calculating the phase resistances R u , R v , R w when the magnitude of the current flowing through the brushless motor 1 is smaller than a predetermined value, the accuracy of calculation of the phase resistance due to the heat generated by the current can be improved. What is necessary is just to prevent a fall.
  • each phase current value I u , I v , I w in equations (29a) to (31b) is zero. Since the error is likely to occur when the value is close to, the absolute value
  • of each phase current detection value is larger than another threshold I th2 in addition to the determination in step S14. It may be determined whether or not the phase resistance is greater (however, I th > I th2 ), and the phase resistance may be calculated only when the threshold is greater than the threshold I th2 .
  • each phase as a portion corresponding to the voltage applied to the resistor R y of the phase of the phase voltage command value V y is proportional to the value of the resistance R y
  • the values of the phase resistances R u , R v , R w used for the correction of the phase voltage command value are calculated when each phase current is small and the increase in resistance value due to heat generation is small. Therefore, the phase resistances R u , R v , R w are calculated with high accuracy. Thereby, compensation of the resistance difference between phases by correction
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a motor control device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the motor control device according to this embodiment is obtained by replacing the microcomputer 20 and the current sensor 14 with a microcomputer 30 and a current sensor 15 in the motor control device according to the third embodiment.
  • This motor control device performs feedback control when the current sensor 15 is operating normally, and performs open loop control when the current sensor 15 fails. That is, the second embodiment is the same as the second embodiment.
  • the same components as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the microcomputer 30 also includes a phase resistance calculation unit 153 and a correction unit 154, but in this embodiment, the three-phase drive current supplied to the brushless motor 1 is individually detected. Therefore, the phase current calculation unit 141 and the storage unit 142 are not provided.
  • the phase resistance calculation unit 53 calculates the phase resistances R u , R v , and R w as in the case of the third embodiment. That is, the phase resistance calculation unit 143 detects each phase current detection value I u , I v , I w detected by the current sensor 15 and the corrected phase voltage command values V uc , V vc , V wc at the time of detection. Based on the above, the values of the u-phase resistance R u , the v-phase resistance R v and the w-phase resistance R w in the brushless motor 1 are obtained.
  • the u-phase, v-phase and w-phase current detection values I u , I v and I w are detected simultaneously.
  • the calculated values of the phase resistances R u , R v , R w obtained by the phase resistance calculation unit 53 are given to the correction unit 54.
  • the correction unit 54 includes the calculated values of the phase resistances R u , R v , and R w and the armature winding linkage magnetic flux number ⁇ from the ⁇ calculation unit 26.
  • the angular velocity ⁇ e is given from the angular velocity calculator 25.
  • the correction unit 54 is also given a control signal indicating the determination result in the failure monitoring unit 34.
  • the correction unit 54 is based on the control signal from the failure monitoring unit 34 while the current sensor 15 is operating normally, that is, while feedback control is being performed.
  • the failure monitoring unit 34 determines that there is a failure, and the command voltage selection unit 35 selects the output of the open loop control unit 22.
  • the command current calculation unit 21, the open loop control unit 22, the dq axis / 3-phase conversion unit 23, and the angle calculation unit 24 operate to perform open loop control.
  • the open loop control unit 22 obtains the d-axis voltage command value v d and the q-axis voltage command value v q using the ⁇ value obtained while the current sensor 15 is operating normally.
  • phase voltage command value V u , V v , V w are given to the correction unit 54.
  • the correction unit 54 uses the phase resistances R u and R from the phase resistance calculation unit 53 when the current sensor 15 has failed, as in the case of the first embodiment.
  • v using the angular velocity omega e from the armature winding flux linkage number ⁇ and angular velocity calculating section 25 from the calculated value and the ⁇ calculator 26 of the R w, phase according to the above equation (20) - (22) voltage command values Vu, Vv, to correct the V w.
  • the corrected phase voltage command values V uc , V vc , and V wc are given to the three-phase / PWM modulator 12.
  • the motor driving means comprising the three-phase / PWM modulator 12 and the motor driving circuit 13 drives the brushless motor 1 with the voltages of these phase voltage command values V uc , V vc , V wc .
  • the armature winding interlinkage magnetic flux number ⁇ obtained during the feedback control is used.
  • the brushless motor can be driven with high accuracy and a desired motor output can be obtained.
  • the interphase resistance is calculated using the values of the phase resistances R u , R v , R w obtained while the current sensor is operating normally.
  • the phase voltage command values V u , V v , and V w are corrected by the correction unit 54 so that the difference is compensated (see equations (20) to (22)). For this reason, according to the motor control apparatus which concerns on this embodiment, generation
  • the u-phase and v-phase current detection values used in the calculation of the phase resistances R u , R v , and R w in the phase resistance calculation unit 143 are:
  • the u-phase current detection value I u and the v-phase current detection value I v output from these u-phase and v-phase current sensors may be used, and the w-phase current detection value I w What is necessary is just to obtain
  • Iw -Iu-Iv If a plurality of current sensors 14 are provided, the u-phase, v-phase, and w-phase current detection values can be obtained at the same time, so the storage unit 142 is not necessarily required. Is provided (when the number equal to the number of phases is provided), the phase current calculation unit 141 is not necessary. In this case, a current detection means is constituted by the plurality of current sensors.
  • the phase voltage command values V u , V v , V w are corrected by the equations (7) to (9) based on the phase resistances R u , R v , R w.
  • the angular velocity omega e of the rotor of the brushless motor 1 when the angular velocity ⁇ e of the rotor of the brushless motor 1 is large, the counter electromotive force becomes large and the ratio of the applied voltage to the phase resistances R u , R v and R w becomes small. It becomes easy to be affected, and the calculation accuracy of the phase resistances R u , R v , R w decreases. Therefore, provided the threshold per angular velocity omega e, the angular velocity omega e is small when only phase resistance R u than the threshold value, R v, may be calculated to R w.
  • the motor control apparatus is configured to drive the three-phase brushless motor 1
  • the present invention is not limited to this, and four or more phases are used.
  • the present invention can also be applied to a motor control device that drives a brushless motor.
  • the feedback control and the open loop control are switched based on the determination result in the failure monitoring unit 34.
  • the determination is not based on the determination in the failure monitoring unit 34 (for example, the driver Feedback control and open loop control may be switched).
  • the present invention can be applied not only to the above-described column assist type electric power steering apparatus but also to a pinion assist type or rack assist type electric power steering apparatus.
  • the present invention can also be applied to motor control devices other than the electric power steering device.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the motor control device according to the present embodiment.
  • the motor control device shown in FIG. 13 is configured using an ECU 10 and drives a brushless motor 1 having u-phase, v-phase, and w-phase three-phase windings (not shown).
  • the ECU 10 includes a microcomputer (hereinafter abbreviated as “microcomputer”) 220, a three-phase / PWM (Pulse Width Modulation) modulator 241, a motor drive circuit 243, and a current sensor 245.
  • microcomputer hereinafter abbreviated as “microcomputer”
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the steering torque T output from the torque sensor 3, the vehicle speed S output from the vehicle speed sensor 4, and the rotational position P output from the position detection sensor 5 are input to the ECU 10.
  • the microcomputer 20 functions as control means for obtaining a voltage command value used for driving the brushless motor 1. Details of the function of the microcomputer 20 will be described later.
  • the three-phase / PWM modulator 241 and the motor drive circuit 243 are configured by hardware (circuit) and function as motor drive means for driving the brushless motor 1 using the voltage of the voltage command value obtained by the microcomputer 20. .
  • the three-phase / PWM modulator 241 generates three types of PWM signals (U, V, and W shown in FIG. 13) having a duty ratio corresponding to the three-phase voltage command value obtained by the microcomputer 20.
  • the motor drive circuit 243 is a PWM voltage source inverter circuit including six MOS-FETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) as switching elements. The six MOS-FETs are controlled by three types of PWM signals and their negative signals.
  • two MOS-FETs are assigned to each phase in the motor drive circuit 243, and the two MOS-FETs are connected in series to form a switching element pair.
  • An inverter is configured by connecting in parallel the number of phases between the power supply terminal and the ground terminal.
  • a connection point between two MOS-FETs (switching element pairs) corresponding to each phase is connected to the brushless motor 1 as an output terminal of the phase in the inverter.
  • the conduction state of two MOS-FETs corresponding to each phase is controlled by two PWM signals corresponding to the relevant phase (two PWM signals having an inversion relationship with each other), whereby the u-phase, v-phase, and w-phase are controlled.
  • the voltages obtained at the output terminals Nu, Nv, and Nw are applied to the brushless motor 1 as u-phase voltage, v-phase voltage, and w-phase voltage, respectively. In this way, the voltage is applied to the brushless motor 1, whereby the u-phase current, the v-phase current, and the w-phase current are supplied from the motor drive circuit 243 to the brushless motor 1.
  • the current sensor 245 outputs detection signals indicating the u-phase current and the v-phase current supplied to the brushless motor 1, and these detection signals are input to the microcomputer 20.
  • the microcomputer 20 executes a program stored in a memory (not shown) built in the ECU 10 to thereby execute a q-axis current command value determination unit 221, a d-axis current command value determination unit 222, subtracters 223 and 224, q-axis current PI control unit 231, d-axis current PI control unit 232, first coordinate conversion unit 233, second coordinate conversion unit 234, correction calculation unit 236, correction storage unit 237, current detection unit 214, and angle calculation unit 215 Function as.
  • the q-axis current command value determination unit 221, the d-axis current command value determination unit 222, the subtractors 223 and 224, the q-axis current PI control unit 231, the d-axis current PI control unit 232, and the first and second coordinate conversion units. 233, 234, current detection unit 214, and angle calculation unit 215 constitute control calculation means for obtaining phase voltage command values V u , V v , V w indicating phase voltages to be applied to the brushless motor 1.
  • the correction calculation unit 236 includes three adders 236 u , 236 v , and 236 w corresponding to the u, v, and w phases of the brushless motor 1, and the correction storage unit 237 includes the u phase, the v phase, The w-phase correction maps 237 u , 237 v , and 237 w are stored.
  • the correction calculation unit 236 and the correction storage unit 237 constitute a correction unit that corrects the phase voltage command values V u , V v , and V w .
  • the microcomputer 20 indicates a voltage to be applied to the motor drive circuit 243 based on a current command value indicating a current to be supplied to the brushless motor 1 and a rotation angle (electrical angle) of the rotor of the brushless motor 1 as shown below.
  • the phase voltage command values V uc , V vc , and V wc are obtained.
  • the focused phase is referred to as an “x phase”.
  • the q-axis current command value determination unit 221 is a q-axis indicating a q-axis component of the current to be supplied to the brushless motor 1 based on the steering torque T detected by the torque sensor 3 and the vehicle speed S detected by the vehicle speed sensor 4.
  • the current command value i q * is determined.
  • This q-axis current command value i * q is a current value corresponding to the torque to be generated by the brushless motor 1 and is input to the subtractor 223.
  • the current detection unit 214 Based on the detection signal from the current sensor 245, the current detection unit 214 converts the detected values of the u-phase current and the v-phase current out of the current supplied from the motor drive circuit 243 to the brushless motor 1, respectively, to the u-phase current detection value I u. And v-phase current detection value I v is output. These u-phase and v-phase current detection values I u and I v are given to the first coordinate conversion unit 233. Further, the angle calculation unit 215 obtains an electrical angle ⁇ indicating the rotational position of the rotor of the brushless motor 1 based on the rotational position P detected by the position detection sensor 5. This electrical angle ⁇ is given to the first and second coordinate conversion units 233 and 234. As shown in FIG.
  • the first coordinate conversion unit 233 uses the electrical angle ⁇ to change the u-phase and v-phase current detection values I u and I v to the q-axis, which is a value on the dq coordinate, according to the following equations (34) and (35):
  • the d-axis current detection values i q and i d are converted.
  • the q-axis and d-axis current detection values i q and i d thus obtained are input to the subtracters 223 and 224, respectively.
  • the subtractor 223 calculates a q-axis current deviation (i * q ⁇ i q ), which is a deviation between the q-axis current command value i * q and the q-axis current detection value i q, and the q-axis current PI control unit 231 Then, the q-axis voltage command value v q is obtained by the proportional-integral control calculation for the q-axis current deviation (i * q ⁇ i q ).
  • Subtractor 224 calculates a d-axis current deviation (i * d -i d) is a deviation between the d-axis current command value i * d and d-axis current detection value i d, d-axis current PI control portion 232 obtains a d-axis voltage command value v d by the proportional integral control operations on the d-axis current deviation (i * d -i d).
  • the q-axis and d-axis voltage command values v q and v d thus obtained are input to the second coordinate conversion unit 234.
  • the second coordinate conversion unit 234 uses the electrical angle ⁇ and converts the q-axis and d-axis voltage command values v q and v d to a phase that is a value on three-phase AC coordinates according to the following equations (36) to (38).
  • These phase voltage command values V u , V v , V w are respectively converted to “u phase voltage command value V u ”, “v phase voltage command Value V v ”, also referred to as“ w-phase voltage command value V w ”).
  • V u ⁇ (2/3) ⁇ ⁇ v d ⁇ cos ⁇ v q ⁇ sin ⁇ (36)
  • V v ⁇ (2/3) ⁇ ⁇ v d ⁇ cos ( ⁇ -2 ⁇ / 3) ⁇ v q ⁇ sin ( ⁇ 2 ⁇ / 3) ⁇ (37)
  • V w ⁇ V u ⁇ V v (38)
  • the corrected u-phase, v-phase and w-phase voltage command values V uc , V vc , and V wc obtained in this way are applied to the three-phase / PWM modulator 241.
  • the three-phase / PWM modulator 241 includes three types of PWM signals U, V, and W having duty ratios corresponding to these corrected phase voltage command values V uc , V vc , and V wc and their Generate a negative signal.
  • the motor drive circuit 243 is controlled by these three types of PWM signals and their negative signals, whereby three-phase drive currents (u-phase current, v-phase current and w-phase current) are supplied to the brushless motor 1.
  • the brushless motor 1 rotates and generates torque.
  • current sensors 245 are inserted in the u-phase and v-phase current paths, and the current sensor 245 is connected to the brushless motor 1 as described above. Detection signals indicating the u-phase and v-phase currents supplied to. Further, the rotational position P of the rotor of the brushless motor 1 is detected by the position detection sensor 5 as described above. A detection signal indicating the u-phase and v-phase currents and a detection signal indicating the rotational position P are input to the microcomputer 20 and used for driving control of the brushless motor 1 as described above.
  • the motor drive circuit board (circuit board on which the motor drive circuit 243 is mounted) of the motor / drive circuit system does not cause a difference in resistance between phases.
  • a circuit pattern is preferably formed. However, even if a wiring pattern is formed so that there is no difference between the resistance components of the path from the power supply terminal to the ground terminal, the path from the power supply terminal to the output terminal of the motor drive circuit 243 for each phase. Torque ripple occurs when there is a difference between the resistance component (hereinafter referred to as “upper arm resistance”) and the resistance component of the path from the output terminal to the ground terminal (hereinafter referred to as “lower arm resistance”).
  • a difference generated between the upper arm resistance and the lower arm resistance (hereinafter referred to as “upper and lower resistance difference”) is allowed for each phase.
  • the phase voltage command values V u , V v , V V are corrected by the correction means including the correction calculation unit 236 and the correction storage unit 237 so that the upper / lower resistance difference is compensated for each phase so as to suppress the occurrence of torque ripple. w is corrected.
  • the correction means including the correction calculation unit 236 and the correction storage unit 237 so that the upper / lower resistance difference is compensated for each phase so as to suppress the occurrence of torque ripple. w is corrected.
  • the correction amount to be added to the phase voltage command values V u , V v , and V w in the correction calculation unit 236 to compensate for the upper / lower resistance difference is referred to the correction map prepared for each phase. Is required. That is, the correction amount added to the u-phase, v-phase, and w-phase voltage command values V u , V v , and V w is determined by the u-phase, v-phase, and w-phase correction maps 237, 237v, and 237w. The correction amounts are respectively associated with the phase and w-phase voltage command values V u , V v and V w .
  • Such u-phase, v-phase, and w-phase correction maps 237u, 237v, and 237w can be set so that the specific correspondence between the phase voltage command value and the correction amount is different.
  • the correction map is created and used in the same way. Therefore, in the following description, the u phase, the v phase, and the w phase are represented as x phases.
  • FIG. 14 is a circuit diagram for explaining the creation of the x-phase correction map 237x in the present embodiment, and shows a circuit configuration of a motor / drive circuit system including the motor drive circuit 243 and the brushless motor 1.
  • the resistance component from the power supply terminal Npw to the x-phase output terminal Nx that is, the upper arm resistance of the x-phase is composed of the ON resistance of the switching element (FET) and the wiring resistance in the upper arm, and the x-phase output terminal Nx to the ground terminal
  • the resistance component up to Ngd that is, the lower arm resistance of the x phase consists of the ON resistance and the wiring resistance of the switching element (FET) in the lower arm.
  • FIG. 15 when the brushless motor 1 is rotating, a counter electromotive force is generated in each phase of the brushless motor 1.
  • the circuit board (motor drive circuit board) on which the motor drive circuit 243 is mounted even if the wiring pattern is formed so that the resistance component of the path from the power supply terminal Npw to the ground terminal Ngd is equal between the phases, If there is a difference (upper and lower resistance difference) between the upper arm resistance and the lower arm resistance for the x phase, the voltage V xa at the output terminal N x deviates from the original voltage.
  • the correction amount of the x-phase voltage command value V x for compensating for this voltage deviation is given by the x-phase correction map 237x.
  • the x-phase voltage command value V x output from the control calculation means is the x-phase duty ratio indicating the ratio of the ON period of the switching element of the x-phase upper arm of the motor drive circuit 243.
  • D x V x / V b (40) It is. Since Rb ⁇ Rg as described above, when the two switching elements corresponding to the x phase are driven with the duty ratio D x given by the equation (40), the output terminal N x of the motor drive circuit 243 is connected. It is not obtained voltage as the phase voltage command value V x.
  • the correction amounts obtained for each phase with reference to the u-phase, v-phase, and w-phase correction maps 237u, 237v, and 237w created in this way are used as the phase voltage command values V u , V v , V
  • corrected phase voltage command values V uc , V vc , V wc are obtained.
  • each switching element (FET) 243 of the motor drive circuit as a PWM voltage source inverter is driven (ON / OFF).
  • the voltages V ua , V va and V wa obtained at the output terminals N u , N v and N w of the motor drive circuit 243 are applied to the brushless motor 1.
  • an equivalent circuit showing a configuration for one phase in the motor / drive circuit system (FIG. 14) including the motor drive circuit 243 and the brushless motor 1 is expressed based on a simple model
  • the voltage deviation at the output terminal Nx can also be obtained based on the equivalent circuit for each phase.
  • FIG. 15A and 15B are circuit diagrams each showing a configuration of an x phase that is one phase of the motor / drive circuit system shown in FIG. In the simple model using the circuit configuration for one phase, the back electromotive force in the brushless motor 1 is not considered.
  • FIG. 15A shows a case where the x-phase current flows from the motor drive circuit 43 to the brushless motor 1
  • FIG. 15B shows a case where the x-phase current flows from the brushless motor 1 to the motor drive circuit 43.
  • the resistance component including the ON resistance and the wiring resistance of the switching element hereinafter referred to as “upper switching element”
  • SWX u in the upper arm is shown as the upper arm resistance Rb.
  • a resistance component including the ON resistance and the wiring resistance of the element SWX d (hereinafter referred to as “lower switching element”) is indicated as a lower arm resistance R g .
  • R m represents an x-phase resistance component in the brushless motor 1.
  • V b and V m are known
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a correction map created based on the equivalent circuit of FIGS. 15A and 15B based on the simple model.
  • each phase is corrected by the correction calculation unit 236 with reference to the correction map 237x created based on the actual measurement values (see FIG. 13), and according to the corrected phase voltage command values V uc , V vc , V wc.
  • Each switching element (FET) of the motor drive circuit 243 as a PWM voltage source inverter is driven (ON / OFF).
  • phase voltage command values V u , V v , and V w The applied voltage is applied to the brushless motor 1 with high accuracy.
  • the phase voltage command values V u , V v and V w are corrected for each phase according to each phase voltage command value V x with reference to the correction maps 237 u , 237 v and 237 w created for each phase. Therefore, even when there is a phase difference in the motor / drive circuit system, the imbalance between the phases of the phase voltages V ua , V va , V wa applied to the brushless motor 1 is suppressed. .
  • torque ripple in the brushless motor 1 can be reduced.
  • torque ripple is reduced by correcting the phase voltage command values V u , V v , and V w , so that an increase in the size of the motor drive circuit board can be avoided, and the wiring resistance An increase in can also be avoided.
  • torque ripple can be achieved while responding to requests for miniaturization, high efficiency, low cost, etc. by suppressing the size increase of the motor drive circuit board.
  • the steering feeling can be improved by suppressing the above.
  • the feedback control is performed so that the q-axis and d-axis components of the current flowing through the brushless motor 1 are equal to the q-axis and d-axis current command values i q * and i d * , respectively (FIG. 13).
  • the present invention can be applied even when the brushless motor 1 is driven by open loop control based on the circuit equation of the motor.
  • the present invention can be applied not only to the above-described column assist type electric power steering apparatus but also to a pinion assist type or rack assist type electric power steering apparatus.
  • the present invention can also be applied to motor control devices other than the electric power steering device.

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Abstract

 オープンループ制御部は、dq軸上の電流指令値id *、iq *と電機子巻線鎖交磁束数Φとモータにおけるロータの角速度ωeとに基づきdq軸上の電圧指令値vd 、vq を求め、dq軸/3相変換部は、電圧指令値vd 、vq を相電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換する。一方、データ取得部は、電流検出値iaと電気角θに基づきモータ電流のd軸またはq軸成分の電気角に関する2次高調波成分が示す電気角に対する依存性を示す角度依存性データを取得し、補正係数決定部は、その角度依存性データに基づき、上記依存性が低減されるように相電圧指令値を補正するための補正係数を決定する。補正実行部は、決定された補正係数に基づき、dq軸/3相変換部により得られる相電圧指令値Vu,Vv,Vwを補正する。

Description

モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
 本発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置、および、そのようなモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置に関する。
 従来から、運転者がハンドル(ステアリングホイール)に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。電動パワーステアリング装置の電動モータには従来からブラシモータが広く使用されているが、信頼性および耐久性の向上や慣性の低減などの観点から、近年ではブラシレスモータも使用されている。
 一般にモータ制御装置は、モータで発生するトルクを制御するために、モータに流れる電流を検出し、モータに供給すべき電流と検出した電流との差に基づきPI制御(比例積分制御)を行う。3相ブラシレスモータを駆動するモータ制御装置には、2相以上の電流を検出するために、2個または3個の電流センサが設けられる。
 なお、本願発明に関連して、特開2001-187578号公報には、モータの回路方程式を用いてd軸電圧指令値とq軸電圧指令値を求めることが開示されている。また、特開2000-184773号公報には、モータの温度に応じてd軸電流指令値を補正することが開示されている。
 電動パワーステアリング装置に含まれるモータ制御装置では、電流センサは100A以上の大電流を検出する必要がある。この電流センサは、サイズが大きく、電動パワーステアリング装置の制御装置の小型化を妨げている。このため、電動パワーステアリング装置などに含まれるモータ制御装置では、電流センサの削減が課題とされている。電流センサを削減できれば、モータ制御装置のコストや消費電力も低減できる。
 電流センサを削減する方法としては、電流センサを1個に削減し、従来と同様のフィードバック制御を行う方法や、電流センサをすべて除去し、モータの回路方程式に従いオープンループ制御を行う方法などが考えられる。
 これらのうち前者の方法には、モータのロータの回転位置によっては、1個の電流センサではフィードバック制御に必要な複数相の電流を検出できないことがあり、モータの制御が不連続になるという問題がある。これに対し、後者の方法では、このような問題は生じない。しかし、後者の方法には、電流についてのフィードバック制御の場合とは異なり、下記の要因によって相間で抵抗値に差が生じるとモータの出力トルクにリップル(「トルクリップル」と呼ばれる)が発生するという問題がある。
  i)フェイルセーフ用に2相にリレーを配置することでリレーの接点抵抗分の抵抗差が発生する。
  ii)モータ制御装置とモータを接続するためのコネクタの接触抵抗が相間で異なる。
 特に電動パワーステアリング装置では、操舵フィーリング向上の観点からモータの出力トルクの滑らかさが重要視されるので、このようなトルクリップルの発生を抑制することが求められている。
 また、操舵補助用のブラシレスモータは、電子制御ユニット(Electronic Control Unit :以下「ECU」という)に内蔵されたモータ駆動回路によって駆動される。電動パワーステアリング装置では、小型化や高効率化、低コスト化が要請されることから、このECUとブラシレスモータの一体化等につき種々の提案がなされている。
 ところで、ブラシレスモータおよび駆動回路を含むモータ・駆動回路系において抵抗成分につき相間で差があると、モータの出力トルクにおけるリップル(「トルクリップル」と呼ばれる)の発生が問題となる。特に電動パワーステアリング装置では、操舵フィーリング向上の観点からモータの出力トルクの滑らかさが重要視されるので、このようなトルクリップルの発生を抑制することが求められている。
 これに対し、電動パワーステアリング装置において、ブラシレスモータおよび駆動回路を含むモータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差(以下「相間抵抗差」という)が所定値以下になるように、当該モータ・駆動回路系における抵抗成分を調整する抵抗調整手段を備えるという構成が提案されている(例えば特開2005-319971号公報参照)。
 しかし、モータ・駆動回路系における相間抵抗差を解消するために抵抗を付加すると、ブラシレスモータの駆動における効率や応答性の低下を招くことになる。このため、モータの駆動回路を実装する回路基板(以下「モータ駆動回路基板」という)において、モータ・駆動回路系における相間抵抗差が解消されるように配線パターンを形成するのが好ましい。
 ところが、トルクリップルが十分に低減されるように配線パターンを形成しようとすると、上記モータ駆動回路基板における回路パターンが複雑化し、回路パターン形成のためのスペースが増大する。すなわち、モータ駆動回路基板において、電源端子から接地端子に到るまでの経路の配線抵抗が相間で揃うように配線パターンを設計することは可能であるが、配線抵抗をモータ駆動に影響しない程度に十分に小さくすることや、モータ駆動回路を構成するスイッチング素子を対称に配置することは困難である。このため、電源端子からモータ駆動回路の出力端までの抵抗成分(以下「上段アーム抵抗」という)と当該出力端から接地端子までの抵抗成分(以下「下段アーム抵抗」という)とが揃うように配線パターンを形成しようとすると、回路パターンが複雑化すると共に回路パターン形成のために大きなスペースが必要となり、基板サイズが増大する。その結果、電動パワーステアリング装置において、ECU内での基板占有面積が大きくなり、小型化等の上記要請に反することになる。
 それ故に、本発明の目的は、相間での抵抗差に起因するトルクリップルの発生が抑制されるようにブラシレスモータを駆動することができるモータ制御装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、そのようなモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置を提供することである。
 本発明の更なる目的は、ブラシレスモータの駆動回路を実装する回路基板のサイズの増大を抑制しつつ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である。また、本発明の他の目的は、そのようなモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置を提供することである。
 第1の発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置であって、
 前記ブラシレスモータに印加すべき相電圧を示す相電圧指令値を求める制御演算手段と、
 前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
 前記ブラシレスモータにおけるロータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、
 前記ブラシレスモータに流れる電流のq軸またはd軸成分のq軸またはd軸指令値に対する比の前記ブラシレスモータの電気角に関する2次高調波成分が示す、当該比の当該電気角に対する依存性が低減されるように、前記電流検出手段の検出結果および前記回転位置検出手段の検出結果に基づき前記相電圧指令値を補正する補正手段と、
 前記補正手段による補正後の相電圧指令値に基づき前記ブラシレスモータを駆動する駆動手段と
を備えることを特徴とする、モータ制御装置。
 第2の発明は、第1の発明において、
 前記制御演算手段は、前記ブラシレスモータに印加すべき電圧のq軸およびd軸成分をそれぞれq軸およびd軸電圧指令値として算出し、当該q軸およびd軸電圧指令値を前記ブラシレスモータに印加すべき電圧の各相成分に変換することにより前記相電圧指令値を求め、
 前記補正手段は、
  前記電流検出手段の検出結果に基づき、前記ブラシレスモータに流れる電流のq軸成分の前記q軸電圧指令値に対する比および前記ブラシレスモータに流れる電流のd軸成分の前記d軸電圧指令値に対する比の少なくとも一方を算出し、当該算出された比を前記回転位置検出手段の検出結果に基づき前記ブラシレスモータの電気角に対応づけて角度依存性データとして記憶するデータ取得手段と、
  前記角度依存性データに基づき、前記2次高調波成分が示す前記電気角に対する依存性が低減されるように前記相電圧指令値を補正するための補正係数を決定する補正係数決定手段と、
  前記補正係数決定手段により決定された補正係数に基づき前記相電圧指令値を補正する補正実行手段とを含むことを特徴とする。
 第3の発明は、第1の発明において、
 前記制御演算手段は、前記ブラシレスモータに流すべき電流のq軸およびd軸成分をそれぞれq軸およびd軸電流指令値として決定し、当該q軸およびd軸電流指令値に基づき、前記ブラシレスモータに印加すべき電圧のq軸およびd軸成分をそれぞれq軸およびd軸電圧指令値として算出し、当該q軸およびd軸電圧指令値を前記ブラシレスモータに印加すべき電圧の各相成分に変換することにより前記相電圧指令値を求め、
 前記補正手段は、
  前記電流検出手段の検出結果に基づき、前記ブラシレスモータに流れる電流のq軸成分の前記q軸電流指令値に対する比および前記ブラシレスモータに流れる電流のd軸成分の前記d軸電流指令値に対する比の少なくとも一方を算出し、当該算出された比を前記回転位置検出手段の検出結果に基づき前記ブラシレスモータの電気角に対応づけて角度依存性データとして記憶するデータ取得手段と、
  前記角度依存性データに基づき、前記2次高調波成分が示す前記電気角に対する依存性が低減されるように前記相電圧指令値を補正するための補正係数を決定する補正係数決定手段と、
  前記補正係数決定手段により決定された補正係数に基づき前記相電圧指令値を補正する補正実行手段とを含むことを特徴とする。
 第4の発明は、第1の発明において、
 前記補正手段は、前記電流検出手段により得られる電流の検出値が予め決められた閾値よりも小さいときに前記電流検出手段および前記回転位置検出手段により得られる電流および回転位置の検出値に基づき、前記2次高調波成分が示す前記電気角に対する依存性が低減されるように前記相電圧指令値を補正することを特徴とする。
 第5の発明は、第1の発明において、
 前記補正手段は、前記ブラシレスモータのロータの角速度が予め決められた閾値以下であるときに前記電流検出手段および前記回転位置検出手段により得られる電流および回転位置の検出値に基づき、前記2次高調波成分が示す前記電気角に対する依存性が低減されるように前記相電圧指令値を補正することを特徴とする。
 第6の発明は、車両のステアリング機構にブラシレスモータによって操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
 第1から第5の発明のいずれかの発明に係るモータ制御装置を備え、
 前記モータ制御装置は、前記ステアリング機構に操舵補助力を与えるブラシレスモータを駆動することを特徴とする。
 上記第1の発明によれば、ブラシレスモータに流れる電流(モータ電流)のq軸またはd軸成分の電気角に対する依存性が低減されるように相電圧指令値が補正されることにより、相間での抵抗値の差(相間抵抗差)によってモータ電流につき相間で生じる差が低減または解消され、相間抵抗差に起因してブラシレスモータで発生するトルクリップルが抑制される。
 上記第2の発明によれば、ブラシレスモータに流れる電流(モータ電流)のq軸成分のq軸電圧指令値に対する比およびモータ電流のd軸成分のd軸電圧指令値に対する比の少なくとも一方が算出され、当該算出された比が電気角に対応づけて角度依存性データとして取得される。この角度依存性データは、モータ電流の電圧指令値に対する比に基づくデータであるので、ブラシレスモータへの印加電圧の変化によるモータ電流のq軸またはd軸成分への影響が除去されて当該モータ電流のq軸またはd軸成分の電気角への依存性を適切に示すものとなっている。このような角度依存性データに基づき、ブラシレスモータに流れる電流のq軸またはd軸成分の電気角に対する依存性が低減されるように相電圧指令値が補正される。したがって、相間抵抗差に起因してブラシレスモータで発生するトルクリップルをより確実に抑制することができる。
 上記第3の発明によれば、ブラシレスモータに流れる電流(モータ電流)のq軸成分のq軸電流指令値に対する比およびモータ電流のd軸成分のd軸電流指令値に対する比の少なくとも一方が算出され、当該算出された比が電気角に対応づけて角度依存性データとして取得される。この角度依存性データは、モータ電流の電流指令値に対する比に基づくデータであるので、ブラシレスモータに供給すべき電流の変化すなわち電流指令値の変化(またはそれに対応する印加電圧の変化)によるモータ電流のq軸またはd軸成分への影響が除去されて、当該モータ電流のq軸またはd軸成分の電気角への依存性を適切に示すものとなっている。このような角度依存性データに基づき、ブラシレスモータに流れる電流のq軸またはd軸成分の電気角に対する依存性が低減されるように相電圧指令値が補正される。したがって、相間抵抗差に起因してブラシレスモータで発生するトルクリップルをより確実に抑制することができる。
 上記第4の発明によれば、相電圧指令値を補正するために使用されるモータ電流の検出値およびモータのロータ回転位置の検出値は、モータ電流の検出値が予め決められた閾値よりも小さいときに取得される。すなわち、モータ電流が当該閾値よりも小さいために発熱による抵抗値の増大が少ないときに補正のための電流検出値および回転位置検出値が取得される。これにより、相間抵抗差が抵抗値に比べて相対的に大きいときに取得された電流検出値および回転位置検出値が相電圧指令値の補正に使用されるので、相間抵抗差を精度よく補償する補正が可能となり、相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生をより確実に抑制することができる。
 上記第5の発明によれば、相電圧指令値を補正するために使用されるモータ電流の検出値およびモータのロータ回転位置の検出値は、ブラシレスモータのロータの角速度が予め決められた閾値以下であるときに取得される。すなわち、逆起電力が小さく各相の抵抗への印加電圧が比較的大きいときに電流検出値および回転位置検出値が取得される。このような電流検出値および回転位置検出値を用いることにより、相間抵抗差を精度よく補償する補正が可能となり、相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生をより確実に抑制することができる。
 上記第6の発明によれば、操舵補助力を与えるブラシレスモータに印加すべき電圧を示す相電圧指令値が補正されることにより、相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生が抑制されるので、操舵フィーリングの良好な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
 第7の発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置であって、
 前記ブラシレスモータに流れる各相電流を検出する電流検出手段と、
 前記ブラシレスモータに印加すべき各相電圧を示す指令値を求め、当該指令値を相電圧指令値として出力する制御演算手段と、
 前記電流検出手段により検出された各相電流の検出値と当該検出値の検出時点に前記ブラシレスモータに印加された各相電圧の指令値とに基づき各相の抵抗値を算出する相抵抗算出手段と、
 前記相抵抗算出手段により算出される各相の抵抗値に応じて前記相電圧指令値を補正する補正手段と、
 前記補正手段による補正後の相電圧指令値に基づき前記ブラシレスモータを駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする。
 第8の発明は、第7の発明において、
 前記相抵抗算出手段は、前記ブラシレスモータに流れる電流の大きさが所定値よりも小さいときに各相の抵抗値を算出することを特徴とする。
 第9の発明は、第7の発明において、
 前記電流検出手段により各相電流が検出される時点における前記補正後の相電圧指令値を記憶する記憶手段を更に備え、
 前記相抵抗算出手段は、前記電流検出手段により検出された各相電流の検出値と前記記憶手段に記憶された相電圧指令値とに基づき各相の抵抗値を算出することを特徴とする。
 第10の発明は、第9の発明において、
 前記電流検出手段は、
  前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する単一の電流センサと、
  前記電流センサにより検出される電流の検出値に基づき各相電流の検出値を順次に求める相電流算出手段とを含み、
 前記制御演算手段は、
  前記ブラシレスモータに供給すべき電流を示す指令値と前記ブラシレスモータのロータの角速度とに基づき、ブラシレスモータの回路方程式に従い前記相電圧指令値を求めるオープンループ制御手段と、
  前記電流センサにより検出される電流の検出値に基づき、前記回路方程式に従い前記相電圧指令値を求めるときに使用するパラメータの値を求めるパラメータ算出手段とを含み、
 前記記憶手段は、前記相電流算出手段によりいずれかの相電流の検出値が得られる毎に前記相電圧指令値を記憶することを特徴とする。
 第11の発明は、車両のステアリング機構にブラシレスモータによって操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
 第7から第10の発明のいずれかの発明に係るモータ制御装置を備え、
 前記モータ制御装置は、前記ステアリング機構に操舵補助力を与えるブラシレスモータを駆動することを特徴とする。
 上記第7の発明によれば、電流検出手段により得られる各相電流の検出値と制御演算手段により得られる各相電圧の指令値とに基づき各相の抵抗値が算出され、算出された各相の抵抗値に応じて、ブラシレスモータに印加すべき各相電圧の指令値が補正されることにより、相間抵抗差が補償され、相間抵抗差に起因するトルクリップルが低減される。
 上記第8の発明によれば、ブラシレスモータに流れる電流の大きさが所定値よりも小さいときに各相の抵抗値が算出され、当該算出時点では、電流による発熱に起因する抵抗値の増大が小さく相間抵抗差が相対的に大きいので、各相の抵抗につき精度の高い算出値が得られる。これにより、各相電圧の指令値の補正による相間抵抗差の補償がより正確に行われるので、トルクリップルを十分に低減することができる。
 上記第9の発明によれば、各相電流の検出時点にブラシレスモータに印加された各相電圧の指令値が記憶手段に記憶され、各相電流の検出値と記憶手段に記憶された各相電圧の指令値とに基づき各相の抵抗値が算出される。したがって、電流センサの個数が1個だけであるために全ての相の電流を同時に検出できず、当該電流センサにより得られる電流検出値に基づき順次に各相の電流検出値が得られる場合であっても、各相の抵抗値を算出し、当該各相の抵抗値に応じて各相電圧の指令値を補正することでトルクリップルを低減することができる。
 上記第10の発明によれば、単一の電流センサで検出された電流の検出値に基づき、各相電圧の指令値を求めるときに使用するパラメータの値が求められ、かつ、単一の電流センサを含む電流検出手段により順次に得られた各相電流の検出値と記憶手段に記憶された各相電圧の指令値とに基づき算出される各相の抵抗値に応じて、各相電圧の指令値が補正される。これにより、複数個の電流センサを使用する場合に比べてコストや消費電流を抑えつつ、上記パラメータの値が製造ばらつきや温度変化等によって変動するときでも高い精度でブラシレスモータを駆動し、トルクリップルの抑制されたモータ出力を得ることができる。
 上記第11の発明によれば、操舵補助力を与えるブラシレスモータに印加すべき電圧を示す各相電圧の指令値が補正されることにより、相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生が抑制されるので、操舵フィーリングの良好な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
 第12の発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置であって、
 前記ブラシレスモータに印加すべき各相電圧を示す指令値を求め、当該指令値を相電圧指令値として出力する制御演算手段と、
 前記相電圧指令値を補正する補正手段と、
 前記補正手段による補正後の相電圧指令値に基づき前記ブラシレスモータを駆動する駆動手段とを備え、
 前記駆動手段は、互いに直列に接続された2個のスイッチング素子からなるスイッチング素子対を前記ブラシレスモータの相数だけ電源端子と接地端子との間に並列に接続して構成され、各相に対応する前記2個のスイッチング素子の接続点が出力端として前記ブラシレスモータに接続されるインバータを含み、
 前記補正手段は、前記電源端子から前記インバータの出力端までの経路の抵抗成分と当該出力端から前記接地端子までの経路の抵抗成分との差により生じる当該出力端における電圧のずれが補償されるように、前記相電圧指令値に応じて前記相電圧指令値を相毎に補正することを特徴とする。
 第13の発明は、第12の発明において、
 前記補正手段は、
  前記ブラシレスモータに印加すべき相電圧の指令値と補正量との対応関係を示す補正マップを相毎に記憶している記憶手段と、
  前記制御演算手段から出力される相電圧指令値に前記補正マップによって対応付けられる補正量に応じて当該相電圧指令値を相毎に補正することにより前記補正後の相電圧指令値を算出する補正演算手段とを含むことを特徴とする。
 第14の発明は、車両のステアリング機構にブラシレスモータによって操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
 第12または第13の発明に係るモータ制御装置を備え、
 前記モータ制御装置は、前記ステアリング機構に操舵補助力を与えるブラシレスモータを駆動することを特徴とする。
 上記第12の発明によれば、ブラシレスモータに印加すべき電圧を示す相電圧指令値に応じて相毎に当該相電圧指令値が補正されることにより、電源端子からインバータの出力端までの経路の抵抗成分である上段アーム抵抗と当該出力端から接地端子までの経路の抵抗成分である下段アーム抵抗とに差がある場合であっても、当該相電圧指令値に応じた相電圧が精度よくブラシレスモータに印加される。これにより、インバータにおいて上段アーム抵抗と下段アーム抵抗との差に起因するトルクリップルの発生が抑制される。また、ブラシレスモータに印加すべき電圧を示す相電圧指令値は、インバータの出力端における電圧ずれが補償されるように相毎に補正されるので、相間抵抗差が存在する場合であっても、ブラシレスモータに印加される相電圧の相間での不均衡化が抑制される。これにより、相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生も低減できる。したがって、トルクリップルを低減すべくインバータの上段アームと下段アームの間または相間で抵抗成分が揃うように配線パターンを形成しようとするとインバータの回路基板サイズの増大を招くが、上記第1の発明によれば、相電圧指令値を上述のように補正することで、回路基板サイズの増大を抑えつつトルクリップルを低減することができる。
 上記第13の発明によれば、ブラシレスモータに印加すべき相電圧の指令値と補正量との対応関係を示す補正マップが相毎に用意されており、それらの補正マップに基づき相電圧指令値が相毎に補正されることにより、上記第1の発明と同様の効果が得られる。なお、このような補正マップは、ブラシレスモータとモータ制御装置からなるシステムについての計算機シミュレーションにより、または、モータ・駆動回路系についての1相分の等価回路に基づく簡易計算により、作成することができる。すなわち、インバータの各相の上段アーム抵抗および下段アーム抵抗やブラシレスモータの相抵抗の設計値または実測値を用いて、当該計算機シミュレーションまたは当該等価回路に基づく簡易計算により当該インバータの各相の出力端における電圧ずれ(または当該インバータのデューティ比と電圧ずれとの関係)を求め、その電圧ずれ等に基づき補正マップを作成することができる。
 上記第14の発明によれば、ブラシレスモータ駆動用のインバータの回路基板サイズの増大を抑えつつトルクリップルを低減できるので、電動パワーステアリング装置における小型化や高効率化等の要請に応えつつ操舵フィーリングを向上させることができる。
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構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 3相ブラシレスモータにおける3相交流座標とdq座標を示す図である。 上記第1の実施形態における相電圧指令値の補正の原理を説明するための図である。 上記第1の実施形態における相電圧指令値の補正方法を説明するための図である。 上記第1の実施形態における補正の具体例を説明するための図である。 上記第1の実施形態の変形例における相電圧指令値の補正方法を説明するための図である。 本発明の第2の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 上記第3の実施形態における相抵抗の算出方法を説明するための図である。 上記第3の実施形態における相抵抗算出部の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第4の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第5の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 上記実施形態における補正マップの作成を説明するための図である。 上記実施形態における補正マップの作成に必要な電圧ずれを求めるための1相分の等価回路を示す回路図である。 図15に示す等価回路に基づき作成される補正マップを説明するための図である。
<1.電動パワーステアリング装置>
 図1は、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構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。図1に示す電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ1、減速機2、トルクセンサ3、車速センサ4、位置検出センサ5、および、電子制御ユニット(Electronic Control Unit :以下、ECUという)10を備えたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。
 図1に示すように、ステアリングシャフト102の一端にはハンドル(ステアリングホイール)101が固着されており、ステアリングシャフト102の他端はラックピニオン機構103を介してラック軸104に連結されている。ラック軸104の両端は、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材105を介して車輪106に連結されている。運転者がハンドル101を回転させると、ステアリングシャフト102は回転し、これに伴いラック軸104は往復運動を行う。ラック軸104の往復運動に伴い、車輪106の向きが変わる。
 電動パワーステアリング装置は、運転者の負荷を軽減するために、以下に示す操舵補助を行う。トルクセンサ3は、ハンドル101の操作によってステアリングシャフト102に加えられる操舵トルクTを検出する。車速センサ4は、車速Sを検出する。位置検出センサ5は、ブラシレスモータ1のロータの回転位置Pを検出する。位置検出センサ5は、例えばレゾルバで構成される。
 ECU10は、車載バッテリ100から電力の供給を受け、操舵トルクT、車速Sおよび回転位置Pに基づきブラシレスモータ1を駆動する。ブラシレスモータ1は、ECU10によって駆動されると、操舵補助力を発生させる。減速機2は、ブラシレスモータ1とステアリングシャフト102との間に設けられる。ブラシレスモータ1で発生した操舵補助力は、減速機2を介して、ステアリングシャフト102を回転させるように作用する。
 この結果、ステアリングシャフト102は、ハンドル101に加えられる操舵トルクと、ブラシレスモータ1で発生した操舵補助力の両方によって回転する。このように電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ1で発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に与えることにより操舵補助を行う。
 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ1を駆動する制御装置(モータ制御装置)に特徴がある。そこで以下では、各実施形態に係る電動パワーステアリング装置に含まれるモータ制御装置について説明する。
<2.第1の実施形態>
 図2は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図2に示すモータ制御装置は、ECU10を用いて構成されており、u相、v相およびw相の3相巻線(図示せず)を有するブラシレスモータ1を駆動する。ECU10は、位相補償器11、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと略称する)20、3相/PWM(Pulse Width Modulation)変調器12、モータ駆動回路13、および、電流センサ14を備えている。
 ECU10には、トルクセンサ3から出力された操舵トルクT、車速センサ4から出力された車速S、および、位置検出センサ5から出力された回転位置Pが入力される。位相補償器11は、操舵トルクTに対して位相補償を施す。マイコン20は、ブラシレスモータ1の駆動に用いられる電圧指令値を求める制御手段として機能する。マイコン20の機能の詳細については、後述する。
 3相/PWM変調器12とモータ駆動回路13は、ハードウェア(回路)で構成されており、マイコン20で求めた電圧指令値の電圧を用いてブラシレスモータ1を駆動するモータ駆動手段として機能する。3相/PWM変調器12は、マイコン20で求めた3相の電圧指令値に応じたデューティー比を有する3種類のPWM信号(図2に示すU、V、W)を生成する。モータ駆動回路13は、スイッチング素子として6個のMOS-FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor )を含むPWM電圧形インバータ回路である。6個のMOS-FETは、3種類のPWM信号とその否定信号によって制御される。PWM信号を用いてMOS-FETの導通状態を制御することにより、ブラシレスモータ1に対して3相の駆動電流(u相電流、v相電流およびw相電流)が供給される。
 電流センサ14は、ブラシレスモータ1に流れる電流を検出する電流検出手段として機能する。電流センサ14は、例えば抵抗体やホール素子で構成され、モータ駆動回路13と電源の間に1個だけ設けられる。図2に示す例では、電流センサ14はモータ駆動回路13と電源のマイナス側(接地)との間に設けられているが、電流センサ14をモータ駆動回路13と電源のプラス側との間に設けてもよい。
 ブラシレスモータ1が回転している間、電流センサ14で検出される電流値は、PWM信号に応じて変化する。PWM信号の1周期内では、電流センサ14によって1相の駆動電流が検知されるときと、2相の駆動電流の和が検知されるときとがある。3相の駆動電流の和はゼロになるので、2相の駆動電流の和に基づき、残り1相の駆動電流を求めることができる。したがって、ブラシレスモータ1が回転している間、1個の電流センサ14を用いて3相の駆動電流を検出することができる。電流センサ14で検出された電流値ia は、マイコン20に入力される。
 マイコン20は、ECU10に内蔵されたメモリ(図示せず)に格納されたプログラムを実行することにより、指令電流算出部21、オープンループ制御部22、dq軸/3相変換部23、角度算出部24、角速度算出部25、Φ算出部26、データ取得部41、補正係数決定部42、および補正実行部43として機能する。なお、指令電流算出部21とオープンループ制御部22とdq軸/3相変換部23は、ブラシレスモータ1を駆動するために使用される相電圧指令値を求める制御演算手段を構成する。
 マイコン20は、以下に示すように、ブラシレスモータ1に供給すべき電流の量を示す電流指令値とブラシレスモータ1のロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、モータ駆動回路13に与えるべき電圧を示す電圧指令値を求める。
 角度算出部24は、位置検出センサ5で検出した回転位置Pに基づき、ブラシレスモータ1のロータの回転角(以下、角度θという)を求める。角速度算出部25は、角度θに基づき、ブラシレスモータ1のロータの角速度ωe を求める。なお、図3に示すようにブラシレスモータ1に対してu軸、v軸およびw軸を設定し、ブラシレスモータ1のロータ6に対してd軸およびq軸を設定したとき、u軸とd軸のなす角が角度θとなる。すなわち、角度算出部24ではブラシレスモータ1における電気角θが求められる。
 指令電流算出部21は、位相補償後の操舵トルクT(位相補償器11の出力信号)と車速Sに基づき、ブラシレスモータ1に供給すべき電流のd軸成分とq軸成分を求める(以下、前者の値をd軸電流指令値id *、後者の値をq軸電流指令値iq *という)。より詳細には、指令電流算出部21は、車速Sをパラメータとして、操舵トルクTと指令電流との対応づけを記憶したテーブル(以下、アシストマップという)を内蔵しており、アシストマップを参照して電流指令値を求める。アシストマップを用いることにより、或る大きさの操舵トルクが与えられたときに、その大きさに応じた適切な大きさの操舵補助力を発生させるためにブラシレスモータ1に供給すべき電流を示すd軸電流指令値id *とq軸電流指令値iq *を求めることができる。
 なお、指令電流算出部21で求めるq軸電流指令値iq *は符号付きの電流値であり、その符号は操舵補助の方向を示す。例えば、符号がプラスのときには右方向へ曲がるための操舵補助が行われ、符号がマイナスのときには左方向へ曲がるための操舵補助が行われる。また、d軸電流指令値id *は、典型的にはゼロに設定される。
 オープンループ制御部22は、d軸電流指令値id * ,q軸電流指令値iq * および角速度ωe に基づき、ブラシレスモータ1に印加すべき電圧のd軸成分とq軸成分を求める(以下、前者の値をd軸電圧指令値vd 、後者の値をq軸電圧指令値vq という)。d軸電圧指令値vd とq軸電圧指令値vq は、次式(1)と(2)に示すモータの回路方程式を用いて算出される。
  vd=(R+PLd)id *-ωeqq      …(1)
  vq=(R+PLq)iq *+ωedd *+ωeΦ  …(2)
 ただし、式(1)と(2)において、vd はd軸電圧指令値、vq はq軸電圧指令値、id *はd軸電流指令値、iq *はq軸電流指令値、ωe はロータの角速度、Rは電機子巻線抵抗を含む回路抵抗、Ld はd軸の自己インダクタンス、Lq はq軸の自己インダクタンス、ΦはU,V,W相電機子巻線鎖交磁束数の最大値の√(3/2)倍、Pは微分演算子である。このうちR、Ld 、Lq およびΦは、既知のパラメータとして扱われる。なお、Rで示される回路抵抗には、ブラシレスモータ1とECU10との間の配線抵抗やECU10内でのモータ駆動回路13の抵抗および配線抵抗などが含まれる。この点は他の実施形態でも同様である。
 dq軸/3相変換部23は、オープンループ制御部22で求めたd軸電圧指令値vd とq軸電圧指令値vq を3相交流座標軸上の電圧指令値に変換する。より詳細には、dq軸/3相変換部23は、d軸電圧指令値vd とq軸電圧指令値vq に基づき、次式(3)~(5)を用いてu相電圧指令値Vu 、v相電圧指令値Vv およびw相電圧指令値Vw を求める。
  Vu=√(2/3)×{vd×cosθ-vq×sinθ}  …(3)
  Vv=√(2/3)×{vd×cos(θ-2π/3)
            -vq×sin(θ-2π/3)}  …(4)
  Vw=-Vu-Vv                    …(5)
 上記の式(3)と(4)に含まれる角度θは、角度算出部24で求めた電気角である。なお、u相電圧指令値Vu 、v相電圧指令値Vv およびw相電圧指令値Vw を総称して「相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw 」ともいう。
 データ取得部41には、電流センサ14で検出された電流値ia と、角度算出部24で算出された電気角θと、オープンループ制御部22で算出されたq軸電圧指令値vqとが入力される。データ取得部41は、まず電流値ia に基づきブラシレスモータ1に流れるu相とv相の電流(以下、前者の値をu相電流検出値iu 、後者の値をv相電流検出値iv という)を求め、これらをdq座標軸上の電流値に変換する。より詳細には、データ取得部41は、u相電流検出値iu とv相電流検出値iv に基づき、次式(6)を用いてq軸電流検出値iq を求める。
  iq=√2×{iv×cosθ-iu×cos(θ-2π/3)}  …(6)
 次にデータ取得部41は、上記q軸電流検出値iqのq軸電圧指令値vqに対する比(以下「対電圧q軸電流ゲイン値」または「q軸電流ゲイン値」という)iq/vqを、vq≠0のときに求め、このq軸電流ゲイン値iq/vqを電流センサ14での電流検出時点に角度算出部24で算出される電気角θと対応付けて、データ取得部41内に記憶する。このようにしてデータ取得部41は、q軸電流ゲイン値iq/vqが算出される毎にその時点の電気角と対応付けて当該q軸電流ゲイン値iq/vqを記憶していく。これにより、データ取得部41内には、0~360度の種々の電気角θに対するq軸電流ゲイン値iq/vqを示すデータ(以下「角度依存性データ」という)が得られる。なお後述のように、q軸電流の電気角θへの依存性は2次高調波成分に基づくので、角度依存性データを取得する際の電気角θの範囲は0~360度よりも狭い範囲、例えば90~270度の範囲でもよい(この点は、後述の変形例や他の実施形態においても同様)。
 補正係数決定部42は、上記のようにして得られた角度依存性データに基づき、補正実行部43で後述のように相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw をそれぞれ補正するための補正係数g,gv ,gwを決定する。
 補正実行部43には、上記の補正係数g,gv ,gwと、Φ算出部26で算出された電機子巻線鎖交磁束数Φと、角速度算出部25で算出された角速度ωe とが入力され、当該補正実行部43は、次式(7)~(9)に従って相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正する。
  Vuc =(Vu-eu)・gu+eu  …(7)
  Vvc =(Vv-ev)・gv+ev  …(8)
  Vwc =(Vw-ew)・gw+ew  …(9)
上記式(7)~(9)において、eu , ev ,ew は、それぞれ、ブラシレスモータ1におけるu相、v相、w相の逆起電力(誘起電圧)である。ところで、ブラシレスモータ1の逆起電力のq軸成分はωeΦであり、d軸成分は0である。そこで補正実行部43は、これら逆起電力のd軸成分およびq軸成分を次式(10)~(12)により3相交流座標軸上の逆起電力に変換し、その変換により得られる各相の逆起電力eu , ev ,ew を用いて上記式(7)~(9)に従って補正後の相電圧指令値Vuc ,Vvc ,Vwcを算出する。
  eu=√(2/3)×{0×cosθ-ωeΦ×sinθ}  …(10)
  ev=√(2/3)×{0×cos(θ-2π/3)
            -ωeΦ×sin(θ-2π/3)}  …(11)
  ew=-eu-ev                    …(12)
なお式(10)と(11)に含まれる角度θは、角度算出部24で求めた電気角である。
 このようにマイコン20は、dq座標軸上の電流指令値id * ,iq * を求める処理と、モータの回路方程式に従いdq座標軸上の電圧指令値vd ,vq を求める処理と、d軸およびq軸電圧指令値vd ,vq を相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw に変換する処理と、相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正する処理とを行う。3相/PWM変調器12は、マイコン20で求めた補正後の相電圧指令値Vuc ,Vvc ,Vwc に基づき、3種類のPWM信号を出力する。これにより、ブラシレスモータ1の3相巻線には、各相の補正後の電圧指令値Vuc ,Vvc ,Vwc に応じた正弦波状の電流が流れ、ブラシレスモータ1のロータは回転する。これに伴い、ブラシレスモータ1の回転軸には、ブラシレスモータ1を流れる電流に応じたトルクが発生する。発生したトルクは操舵補助に用いられる。
 Φ算出部26には、電流センサ14で検出された電流値ia と、角度算出部24で算出された電気角θと、角速度算出部25で算出された角速度ωe とが入力される。Φ算出部26は、まず電流値ia に基づきブラシレスモータ1に流れるu相とv相の電流を求め(以下、前者の値をu相電流検出値iu 、後者の値をv相電流検出値iv という)を求め、これらを次式(13)と(14)を用いてdq座標軸上の電流値に変換することにより、d軸電流検出値id とq軸電流検出値iq を求める。
  id=√2×{iv×sinθ-iu×sin(θ-2π/3)}  …(13)
  iq=√2×{iv×cosθ-iu×cos(θ-2π/3)}  …(14)
 次に、Φ算出部26は、ωe≠0のときに、q軸電圧指令値vq 、d軸電流検出値id 、q軸電流検出値iq および角速度ωe に基づき、次式(15)を用いて式(2)に含まれる電機子巻線鎖交磁束数Φを求める。
  Φ={vq-(R+PLq)iq-ωedd}/ωe …(15)
なお、式(15)は、式(2)のd軸電流指令値id *とq軸電流指令値iq *にd軸電流検出値id とq軸電流検出値iq を代入し、その式をΦについて解いたものである。
 Φ算出部26は、求めたΦ値をオープンループ制御部22に対して出力する。オープンループ制御部22は、式(2)を用いてq軸電圧指令値vq を求めるときに、Φ算出部26で算出されたΦ値を使用する。このようにマイコン20は、モータの回路方程式に含まれる電機子巻線鎖交磁束数Φを求め、q軸電圧指令値vq を求めるときにはそのΦ値を使用する。
 Φ算出部26は、ωe≠0である限り、任意のタイミングでΦ値を求めてもよい。Φ算出部26は、例えば、所定の時間間隔でΦ値を求めてもよく、ブラシレスモータ1の駆動開始後に1回だけΦ値を求めてもよく、温度などの状態が変化したときにΦ値を求めてもよい。また、ωe がゼロに近いときに求めたΦ値には誤差が発生しやすいので、Φ算出部26は、ωe が所定の閾値以上であるときに限りΦ値を求めることとしてもよい。
 以上に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置は、電流指令値とロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従いオープンループ制御により電圧指令値を求めると共に、電流センサで検出した電流値に基づきモータの回路方程式に含まれるΦを求め、電圧指令値を求めるときにはそのΦ値を使用する。したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、モータの回路方程式に含まれるΦ値が製造ばらつきや温度変化によって変動するときでも、電流センサで検出した電流値に基づきΦ値を求めることにより、高い精度でブラシレスモータを駆動し、所望のモータ出力を得ることができる。
 また、本実施形態に係るモータ制御装置には、電流センサは1個だけ設けられている。したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、電流センサを削減することにより、モータ制御装置の小型化、低コスト化および低消費電力化が可能となる。さらに、本実施形態に係るモータ制御装置はオープンループ制御を行うので、1個の電流センサを用いてフィードバック制御を行うモータ制御装置とは異なり、モータの制御が不連続にならない。したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、音や振動を抑制することができる。
<2.1 補正の原理>
 本実施形態では、電機子巻線抵抗を含む回路抵抗の値についてのu相,v相,w相の間での差(以下、この差を「相間抵抗差」という)に起因するトルクリップルの発生を抑制すべく相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正するために、補正部40が設けられている。この補正部40は、既述のデータ取得部41と補正係数決定部42と補正実行部43から構成されており、補正実行部43は、データ取得部41および補正係数決定部42により得られる補正係数g,gv ,gwを用いて既述の式(7)~(9)に従って相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正する。以下、このような相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw の補正につき図4~図6を参照して説明する。
 図4は、この補正の原理を説明するための図であり、ブラシレスモータ1に流れる電流のq軸成分であるq軸電流と電気角θとの関係を示している。より詳しくは、相間抵抗差が無い場合のq軸電流iqoと電気角θとの関係、および、相間抵抗差が有る場合のq軸電流iqaと電気角θとの関係が示されている。いま、u相,v相,w相についての電機子巻線抵抗を含む回路抵抗を、それぞれ「u相抵抗」、「v相抵抗」、「w相抵抗」といい(または、まとめて「相抵抗」と総称し)、それぞれ記号"Ru","Rv","Rw"で示すものとする。また、記号"Ru","Rv","Rw"は、u相抵抗、v相抵抗、w相抵抗の値をもそれぞれ示すものとする。
 図4に示すように、これらの相抵抗Ru,Rv,Rwの間に抵抗差が無い場合(Ru=Rv=Rw)すなわち相間抵抗差が無い場合のq軸電流iqoは、電気角θに関係なく一定の値(固定)となる。これに対し、相間抵抗差が有る場合のq軸電流iqaは、電気角θに依存する。より詳しくは、相間抵抗差が有る場合のq軸電流iqaは、図4に示すように、電気角θについての2次高調波成分を含む。これは、ブラシレスモータ1に印加される(正弦波状の)u,v,w相電圧の振幅が互いに同一であっても、相間抵抗差が有る場合には、ブラシレスモータ1に流れるu,v,w相電流i,iv ,iw 間で振幅が相違するので、(6)式より得られるq軸電流iqは一定値に固定されず、電気角θについての2次高調波成分を含むからである。この2次高調波成分の振幅と位相は、相抵抗Ru,Rv,Rwの間での抵抗値の大小関係に応じて異なる。
 したがって、ブラシレスモータ1におけるq軸電流iqの位相に応じて相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正することにより、q軸電流iqの電気角に対する依存性を低減または解消し、これにより、相間抵抗差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。本実施形態における補正部40は、このような原理に基づきトルクリップルを抑制すべく相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正する。以下、この補正方法の詳細につき説明する。
<2.2 補正方法>
 本実施形態では、既述のように補正部40のデータ取得部41により、q軸電流検出値iqのq軸電圧指令値vqに対する比であるq軸電流ゲイン値iq/vqが種々の電気角θについて求められ、0~360度の種々の電気角θに対するq軸電流ゲイン値iq/vqを示すデータが角度依存性データとしてがデータ取得部41内に記憶される。ここで、q軸電流検出値iqではなくq軸電流ゲイン値iq/vqを示すデータを記憶するのは、ブラシレスモータ1への印加電圧の変化によるq軸電流への影響を除去して、q軸電流の電気角θに対する依存性を示すデータを適切に取得するためである。
 補正部40の補正係数決定部42では、上記のようにして取得された角度依存性データに基づき、q軸電流ゲイン値iq/vqが最大となる電気角(以下「ピーク電気角」という)θpが求められ、このピーク電気角θpに応じて、既述の式(7)~(9)における補正係数g,gv ,gwが決定される。なお、q軸電流ゲイン値iq/vqに含まれる電気角θについての2次高調波成分にはθ=0~360度の範囲で2つのピークが存在するが、本実施形態における補正係数g,gv ,gwの決定には、θ=90~270度の範囲に含まれるピーク電気角θpが使用される。ただし、補正係数g,gv ,gwの決定に使用される電気角θの範囲は、これに限定されるものではない。また、既述の式(7)~(9)からわかるように、補正係数gx(x=u,v,w)の値が1のときには、当該相の抵抗Rxに印加される電圧(の振幅)は補正前と同じであり、補正係数g(x=u,v,w)の値が1よりも大きいときには、当該相の抵抗Rxに印加される電圧(の振幅)が補正前よりも大きくなる。
 また、上記式(6)から次の事項が導かれる。すなわち、相抵抗Ru,Rv,RwがRv>Rw,Ruなる関係にあるときには、例えば図5(a)に示すようにθ=90~150度の範囲にピーク電気角θpが存在し、Ru>Rv,Rwなる関係にあるときには、例えば図5(b)に示すようにθ=150~210度の範囲にピーク電気角θpが存在し、Rw>Ru,Rvなる関係にあるときには、例えば図5(c)に示すようにθ=210~270度の範囲にピーク電気角θpが存在する。
 そこで、本実施形態における補正係数決定部42では、次のようにして補正係数g,gv ,gwが決定される。なお以下において、角度依存性データに基づく補正係数g,gv ,gwの決定が全くなされていない時点では、これらの補正係数g,gv ,gwとして適切な初期値、例えば"1"(補正無しに相当する値)が設定されているものとする。
(A1)90[deg]≦θp<150[deg]の場合
 現時点のv相補正係数gvを大きくした値を新たにv相補正係数gvとする。これは、v相電流とu相およびw相電流との振幅差を低減すべく、v相抵抗Rvへの印加電圧を補正前よりも大きくすることを意味する。
(A2)150[deg]≦θp<210[deg]の場合
 現時点のu相補正係数guを大きくした値を新たにu相補正係数guとする。これは、u相電流とv相およびw相電流との振幅差を低減すべく、u相抵抗Ruへの印加電圧を補正前よりも大きくすることを意味する。
(A3)210[deg]≦θp<270[deg]の場合
 現時点のw相補正係数gwを大きくした値を新たにw相補正係数gwとする。これは、w相電流とu相およびv相電流との振幅差を低減すべく、w相抵抗Rwへの印加電圧を補正前よりも大きくすることを意味する。
 上記(A1)~(A3)のような補正によれば、u相、v相、w相の電流の間での振幅差が低減または解消されるので、q軸電流iqの電気角θに対する依存性が解消され、その結果、ブラシレスモータ1におけるトルクリップルが抑制される。以下、このような補正の具体例につき更に説明する。
 例えば、上記角度依存性データに基づき求められたピーク電気角θpが図6(a)に示すように150[deg]である場合には、相抵抗Ru,Rv,RwはRu=Rv>Rwなる関係にある。この場合、補正係数決定部42において、現時点のu相およびv相補正係数g,gvが例えばその1.1倍の値に変更される。また、上記角度依存性データに基づき求められたピーク電気角θpが図6(b)に示すように165[deg]である場合には、相抵抗Ru,Rv,RwはRu>Rv>Rwなる関係にある。この場合、補正係数決定部42において、現時点のu相補正係数guが例えばその1.1倍の値に変更され、現時点のv相補正係数gvが例えばその1.05倍の値に変更される。さらに、上記角度依存性データに基づき求められたピーク電気角θpが図6(c)に示すように180[deg]である場合には、相抵抗Ru,Rv,RwはRu>Rv=Rwなる関係にある。この場合、補正係数決定部42において、現時点のu相補正係数guが例えばその1.1倍の値に変更される。更にまた、上記角度依存性データに基づき求められたピーク電気角θpが図6(d)に示すように195[deg]である場合には、相抵抗Ru,Rv,RwはRu>Rw>Rvなる関係にあることから、補正係数決定部42において、現時点のu相補正係数guが例えばその1.1倍の値に変更され、現時点のw相補正係数gwが例えばその1.05倍の値に変更される。
 上記において、現時点の補正係数g,gv ,gwを変更する際の倍率または変更後の値は、q軸電流ゲイン値iq/vqに含まれる電気角θについての2次高調波成分の変動幅(振幅)に応じて決められる。なお、上記で示した「1.1倍」や「1.05倍」という数値は一例に過ぎず、実際には、実験データまたは計算機シミュレーション結果等を用いて、q軸電流の電気角θに対する依存性が抑制されるような適切な補正係数g,gv ,gwが決定されるように、補正係数決定部42による補正係数g,gv ,gwの決定方法を調整するのが好ましい。
 補正実行部43では、上記のようにして決定された補正係数g,gv ,gwを用いて上記式(7)~(9)に従って相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw が補正される。このような補正後の相電圧指令値Vuc ,Vvc ,Vwc は、既述のようにブラシレスモータ1の駆動に使用される。
 以上のように本実施形態によれば、q軸電流の電気角θに関する2次高調波成分が示すq軸電流の電気角θに対する依存性が低減または解消されるように相電圧指令値が補正されるので、相間抵抗差が補償されて相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生が抑制される。したがって、図1に示すような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させるブラシレスモータ1を駆動するために本実施形態に係るモータ制御装置を使用することにより、良好な操舵フィーリングを運転者に提供することができる。
<3.第1の実施形態の変形例>
 次に、上記実施形態の変形例について説明する。なお、以下に述べる変形例の構成要素のうち上記実施形態の構成要素と同一または対応するものについては、同一の参照符号を付し詳しい説明を省略する。
 上記実施形態では、0~360度の種々の電気角θに対するq軸電流ゲイン値iq/vqを示すデータが角度依存性データとしてデータ取得部41により取得され、この角度依存性データに基づき補正係数g,gv ,gwが補正係数決定部42により決定されるが、これに代えて、0~360度の種々の電気角θに対する(対電圧)d軸電流ゲイン値id/vdを示すデータが角度依存性データとしてデータ取得部41により取得され、この角度依存性データに基づき補正係数gu ,gv ,gwが補正係数決定部42により決定される構成としてもよい。この構成によれば、補正係数gu ,gv ,gwを用いた相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw の補正により、d軸電流idの電気角θに対する依存性が低減または解消され、u相、v相、w相の電流の間での振幅差が低減または解消されるので、上記実施形態と同様、ブラシレスモータ1におけるトルクリップルを抑制することができる。
 また上記実施形態では、q軸電流検出値iq自体を示すデータではなくq軸電流ゲイン値iq/vqを示すデータが角度依存性データとして取得されるが、これに代えて、q軸電流検出値iqのq軸電流指令値iq *に対する比(以下「対指令q軸電流ゲイン値」または「q軸電流ゲイン値」という)iq/iq *を示すデータを、iq *≠0のときに角度依存性データとして取得するようにしてもよい。この角度依存性データの取得に必要なq軸電流指令値iq *は指令電流算出部21から得られる。このような変形例によっても、ブラシレスモータ1に供給すべき電流の変化すなわち電流指令値の変化(またはそれに対応するブラシレスモータ1への印加電圧の変化)によるq軸電流への影響を除去して、q軸電流の電気角θに対する依存性を示すデータを適切に取得することができる。以下、この変形例につき図7を参照して説明する。
 上記のq軸電流ゲイン値iq/iq *が最大となる電気角も「ピーク電気角」と呼ぶものとすると、上記第1の実施形態の場合と同様、既述の式(6)から次の事項が導かれる。すなわち、相抵抗Ru,Rv,RwがRv>Rw,Ruなる関係にあるときには、図7(a)に示すようにθ=90~150度の範囲にピーク電気角θpが存在し、Ru>Rv,Rwなる関係にあるときには、図7(b)に示すようにθ=150~210度の範囲にピーク電気角θpが存在し、Rw>Ru,Rvなる関係にあるときには、図7(c)に示すようにθ=210~270度の範囲にピーク電気角θpが存在する。
 そこで本変形例においても、補正係数決定部42では、上記第1の実施形態の場合と同様にして補正係数g,gv ,gwが決定される。すなわち、90[deg]≦θp<150[deg]の場合には、現時点のv相補正係数gvを大きくした値を新たにv相補正係数gvとする。また、150[deg]≦θp<210[deg]の場合には、現時点のu相補正係数guを大きくした値を新たにu相補正係数guとする。さらに、210[deg]≦θp<270[deg]の場合には、現時点のw相補正係数gwを大きくした値を新たにw相補正係数gwとする。そして本変形例の補正実行部43は、このような新たな補正係数gu ,gv ,gwを用い、既述の式(7)~(9)に従って相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正する。
 なお、現時点の補正係数g,gv ,gwを変更する際の倍率または変更後の値は、q軸電流ゲイン値iq/iq *に含まれる電気角θについての2次高調波成分の変動幅(振幅)に応じて決められる。実際には、実験データまたは計算機シミュレーション結果等を用いて、q軸電流の電気角θに対する依存性が抑制されるような適切な補正係数g,gv ,gwが決定されるように、補正係数決定部42による補正係数g,gv ,gwの決定方法を調整するのが好ましい。本変形例における他の構成は、上記実施形態と同様である。
 上記のような変形例によっても、u相、v相、w相の電流の間での振幅差が低減または解消されるので、q軸電流iqの電気角θに対する依存性が解消され、その結果、ブラシレスモータ1におけるトルクリップルが抑制される。
 また、上記実施形態や変形例において、上記角度依存性データを構成する電流ゲイン値iq/v,id/vまたはiq/iq をデータ取得部41が取得するタイミングや、上記角度依存性データに基づいて補正係数決定部42が新たな補正係数gu ,gv ,gwを決定して補正実行部43に出力するタイミングは、特に限定されない。このような電流ゲイン値の取得タイミングや補正係数の出力タイミングは、例えば所定間隔に設定されていてもよいし、温度などの状態が変化したときに上記角度依存性データを取得して新たな補正係数gu ,gv ,gwを出力するようにしてもよい。
 なお、上記角度依存性データを構成する電流ゲイン値iq/vqを取得する場合には、データ取得のタイミングはvq≠0であれば特に限定されないが、q軸電圧指令値vqが零に近い場合には誤差が発生しやすくピーク電気角θpの検出精度が低下するので、q軸電圧指令値vqが所定の下限値以上であるときに限り電流ゲイン値iq/vqを取得するようにしてもよい。同様の理由により、上記角度依存性データを構成する電流ゲイン値iq/iq *を取得する場合には、q軸電流指令値iq *が零に近い場合には誤差が発生しやすくピーク電気角θpの検出精度が低下するので、q軸電流指令値iq *が所定の下限値(閾値)以上であるときに限り電流ゲイン値iq/iq *を取得するようにしてもよい。また、ロータの角速度ωeが大きいときには、逆起電力が大きくなって各相の抵抗Ru,Rv,Rwへの印加電圧が小さくなるので、同様の理由により、上記角度依存性データの取得に際して誤差が発生しやすくピーク電気角θpの検出精度が低下する。したがって、角速度ωeが所定の上限値(閾値)以下であるときに限り上記角度依存性データを取得するようにしてもよい。また、角速度ωeが大きいと逆起電力が大きくなるので、相間抵抗差があってもトルクリップルは小さなものとなる。したがって、角速度ωeが所定の上限値以下であるときに限り補正実行部43で相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正するようにしてもよい(式(7)~(9)参照)。
 ところで、ブラシレスモータ1に流れる電流(モータ電流)が大きくなると発熱によって抵抗が大きくなるのに対し、通常、相間抵抗差は電流によって変化しない。したがって、モータ電流が大きくなると、相間抵抗差は抵抗値に比べて相対的に小さくなり、その結果、相間での電流差も小さくなる。このため、電流ゲイン値iq/vqまたはiq/iq *に含まれる(電気角θについての)2次高調波成分の振幅も小さくなるので、上記角度依存性データから得られるピーク電気角θpの検出精度が低下する。したがって、モータ電流(例えばq軸電流検出値iq)につき発熱の観点から上限値としての閾値を予め定めておき、モータ電流の検出値または指令値が当該閾値よりも小さいときに限り電流ゲイン値iq/vqまたはiq/iq *を算出して角度依存性データを取得するようにするのが好ましい。
 また、上記実施形態やその変形例では、補正係数g,gv ,gwを決定するためにq軸電流ゲイン値とd軸電流ゲイン値のいずれか一方についての角度依存性データが使用されるが、q軸電流ゲイン値とd軸電流ゲイン値の双方についての角度依存性データを取得し、その角度依存性データに基づき補正係数g,gv ,gwを決定するようにしてもよい。
 なお、上記実施形態や変形例では、オープンループ制御部22においてd軸電圧指令値vd およびq軸電圧指令値vq を求めるために使用されるRやΦ等は、既知のパラメータとして扱われるが、ΦについてはΦ算出部26により算出された値が使用される。すなわち、Φについては既知のパラメータとして扱いつつもΦ算出部26により適宜補正される。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、Φ算出部26に代えて又はΦ算出部26と共にR算出部を設け、d軸電圧指令値vd およびq軸電圧指令値vq を求める際に、当該R算出部により算出されたRを使用してもよい(この点は、以下に述べる実施形態においても同様)。なお、R算出部が設けられている場合、当該R算出部は、例えば、iq≠0のときに、q軸電圧指令値vq 、d軸電流検出値id 、q軸電流検出値iq および角速度ωe に基づき、次式を用いて上記式(1)と(2)に含まれる電気子巻線抵抗Rを求める。
  R=(vq-PLqq-ωedd-ωeΦ)/iq
<4.第2の実施形態>
 図8は、本発明の第2の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係るモータ制御装置は、第1の実施形態に係るモータ制御装置においてマイコン20と電流センサ14をマイコン30と電流センサ15に置換したものである。このモータ制御装置は、電流センサ15が正常に動作しているときにはフィードバック制御を行い、電流センサ15が故障したときにはオープンループ制御を行う。
 電流センサ15は、ブラシレスモータ1に供給される3相の駆動電流が流れる経路上に1個ずつ設けられ、3相の駆動電流を個別に検出する。電流センサ15で検出された3相の電流値(以下、u相電流検出値iu 、v相電流検出値iv およびw相電流検出値iw という)は、マイコン30に入力される。
 マイコン30は、マイコン20に対して、3相/dq軸変換部31、減算部32、フィードバック制御部33、故障監視部34、および、指令電圧選択部35を追加したものである。また、マイコン30においても、上記第1の実施形態と同様に、データ取得部41,補正係数決定部42および補正実行部53からなる補正部50が実現されているが、補正実行部53の機能が上記第1の実施形態の場合と若干異なる(詳細は後述)。
 3相/dq軸変換部31は、電流センサ15で検出されたu相電流検出値iu とv相電流検出値iv に基づき、次式(16)と(17)を用いてd軸電流検出値id とq軸電流検出値iq を求める。
  id=√2×{iv×sinθ-iu×sin(θ-2π/3)}  …(16)
  iq=√2×{iv×cosθ-iu×cos(θ-2π/3)}  …(17)
 減算部32は、d軸電流指令値id *とd軸電流検出値id の偏差Ed 、および、q軸電流指令値iq *とq軸電流検出値iq の偏差Eq を求める。フィードバック制御部33は、偏差Ed 、Eq に対して次式(18)と(19)に示す比例積分演算を施して、d軸電圧指令値vd #とq軸電圧指令値vq #を求める。
  vd #=K×{Ed+(1/T)∫Ed・dt} …(18)
  vq #=K×{Eq+(1/T)∫Eq・dt} …(19)
ただし、式(18)と(19)において、Kは比例ゲイン定数であり、Tは積分時間である。
 故障監視部34は、電流センサ15で検出された3相の電流値が正常範囲内にあるか否かを調べ、電流センサ15が正常に動作しているか、故障しているかを判断する。故障監視部34は、3相の電流値がすべて正常範囲内にあるときには「正常」と判断し、1相以上の電流値が正常範囲外にあるときには「故障」と判断する。故障監視部34は、判断結果を示す制御信号を出力する。
 指令電圧選択部35は、故障監視部34で正常と判断されたときには、フィードバック制御部33で求めたd軸電圧指令値vd #とq軸電圧指令値vq #を出力し、故障監視部34で故障と判断されたときには、オープンループ制御部22で求めたd軸電圧指令値vd とq軸電圧指令値vq を出力する。
 電流センサ15が正常に動作しているときには、故障監視部34は正常と判断し、指令電圧選択部35はフィードバック制御部33の出力を選択する。このとき、指令電流算出部21、dq軸/3相変換部23、角度算出部24、3相/dq軸変換部31、減算部32およびフィードバック制御部33が動作し、フィードバック制御が行われる。これに加えて、電流センサ15が正常に動作している間に、角速度算出部25とΦ算出部26も動作する。Φ算出部26は、電流センサ15が正常に動作している間に、式(15)を用いて式(2)に含まれる電機子巻線鎖交磁束数Φを求める。
 データ取得部41および補正係数決定部42も、電流センサ15が正常に動作している間に、上記第1の実施形態の場合と同様に動作する。すなわち、データ取得部41は、電流センサ15からのu相電流検出値iu およびv相電流検出値iv に基づき算出されるq軸電流検出値iq とフィードバック制御部33からのq軸電圧指令値vq #と角度算出部24からの電気角θと用いて、種々の電気角θに対するq軸電流ゲイン値iq/vq #を示す角度依存性データを取得する。また、補正係数決定部42は、この角度依存性データに基づき補正係数g,gv ,gwを決定する。これらの補正係数g,gv ,gwは補正実行部53に与えられる。この補正実行部53には、上記第1の実施形態の場合と同様、これらの補正係数g,gv ,gwと共に、Φ算出部26から電機子巻線鎖交磁束数Φが、角速度算出部25から角速度ωe がそれぞれ与えられる。さらに補正実行部53には、故障監視部34での判断結果を示す制御信号も与えられる。
 ところで、電流センサ15が正常に動作している間は、d軸電流指令値id *とd軸電流検出値id の偏差Ed 、および、q軸電流指令値iq *とq軸電流検出値iq の偏差Eq が打ち消されるようにフィードバック制御が行われることから、通常、相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生は問題とはならない。そこで本実施形態では、補正実行部53は、故障監視部34からの上記制御信号に基づき、電流センサ15が正常に動作している間すなわちフィードバック制御が行われている間は、dq軸/3相変換部23から出力される相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正することなく、そのまま3相/PWM変調器12に与える。すなわち、Vu =Vuc,Vv =Vvc,Vw =Vwcである。しかし、フィードバック制御が行われている間においても、上記補正係数g,gv ,gwを使用して相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正するようにしてもよい。
 その後、電流センサ15が故障すると、故障監視部34は故障と判断し、指令電圧選択部35は、オープンループ制御部22の出力を選択する。このとき、指令電流算出部21、オープンループ制御部22、dq軸/3相変換部23および角度算出部24が動作し、オープンループ制御が行われる。オープンループ制御部22は、電流センサ15が正常に動作している間に求められたΦ値を用いて、d軸電圧指令値vd とq軸電圧指令値vq を求める。これらのd軸電圧指令値vd とq軸電圧指令値vq は、指令電圧選択部35を介してdq軸/3相変換部23に与えられ、そこで相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw に変換される。これらの相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw は補正実行部53に与えられる。
 補正実行部53は、故障監視部34からの制御信号に基づき、電流センサ15が故障しているときには、上記第1の実施形態の場合と同様、補正係数決定部42からの補正係数g,gv ,gwとΦ算出部26からの電機子巻線鎖交磁束数Φと角速度算出部25からの角速度ωe とを用い、既述の式(7)~(12)に従って相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を補正する。この補正後の相電圧指令値Vuc ,Vvc ,Vwcは3相/PWM変調器12に与えられる。この3相/PWM変調器12とモータ駆動回路13からなるモータ駆動手段は、これらの相電圧指令値Vuc ,Vvc ,Vwcの電圧によってブラシレスモータ1を駆動する。
 以上に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置は、電流センサが正常に動作しているときには、電流指令値と電流センサで検出された電流値との差に比例積分演算を施して電圧指令値を求め、電流センサが故障したときには、電流指令値とロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従いオープンループ制御を行って電圧指令値を求める。また、オープンループ制御を行うときには、電流センサが正常に動作している間に求めたΦ値(電機子巻線鎖交磁束数Φ)が使用される。したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、電流センサが正常に動作している間は、フィードバック制御を行い、高い精度でブラシレスモータを駆動することができる。また、電流センサが故障し、フィードバック制御を行えないときには、フィードバック制御を行っている間に求めた電機子巻線鎖交磁束数Φを用いてオープンループ制御を行うことにより、高い精度でブラシレスモータを駆動し、所望のモータ出力を得ることができる。
 また本実施形態によれば、オープンループ制御を行う場合には、データ取得部41および補正係数決定部42により得られる補正係数を用いてq軸電流iqまたはd軸電流idの電気角θに対する依存性が低減または解消されるように相電圧指令値が補正実行部53により補正される。これにより、相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生が抑制される。したがって、電流センサが故障し、フィードバック制御を行えない場合であっても、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
 なお、本実施形態においても、データ取得部41および補正係数決定部42については上記第1の実施形態の変形例と同様の変形が可能である。
<5.その他の変形例>
 上記第1の実施形態や変形例では、電流センサ14が1個だけ設けられているが、複数個(2個または3個)設けられていてもよい。例えばu相およびv相用電流センサが設けられている場合には、データ取得部41およびΦ算出部26において使用されるd軸電流検出値idおよびq軸電流検出値iqは、これらのu相およびv相用電流センサから出力されるu相電流検出値iu およびv相電流検出値iv をdq座標軸上の電流値に変換することにより得られる。
 また、第2の実施形態に係るモータ制御装置では、故障監視部34での判断結果によってフィードバック制御とオープンループ制御が切り替えられるが、故障監視部34での判断以外の判断によって(例えば、運転者の選択によって)フィードバック制御とオープンループ制御を切り替えてもよい。
 なお、本発明は、上述したコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置だけでなく、ピニオンアシスト型やラックアシスト型の電動パワーステアリング装置にも適用できる。また、本発明は、電動パワーステアリング装置以外のモータ制御装置にも適用できる。
<6.第3の実施形態>
 次の本発明の第3の実施形態に係るモータ制御装置を図9乃至11を参照しながら説明する。
 尚、第3の実施形態は、第1の実施形態におけるデータ取得部41、補正係数決定部42、および補正実行部43の代わりに、マイコンが相電流算出部141、記憶部142、相抵抗算出部143、および補正部144として機能する点で主に第1の実施形態と異なる。以下の説明において、第1実施形態と同じ構成には同じ符号を付しその説明を省略する。
 本実施形態では、この電流センサ14と後述の相電流算出部41とにより、ブラシレスモータ1のu相、v相、w相の電流Iu,Iv,Iwを検出する電流検出手段が構成される。
 第3の実施形態によれば、ブラシレスモータ1が回転している間、1個の電流センサ14を用いて3相の駆動電流を検出することができる。そこで本実施形態では、相電流算出部141が、電流センサ14で検出された電流値Iaからブラシレスモータ1に流れるu相、v相、w相電流の値(以下、それぞれ「u相電流検出値Iu」、「v相電流検出値Iv」、「w相電流検出値Iw」いい、総称して各相電流検出値Iu,Iv,Iwともいう)を算出する。また、記憶部142は、各相電流検出値Ix(x=u,v,w)の検出時点すなわち各相電流検出値Ixの算出に使用された電流値Iaの検出時点における補正後の相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcを記憶する。以下では、x相電流検出値Ixの検出時点における補正後の相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcを、それぞれ、記号“Vux”,“Vvx”,“Vwx”で示すものとする(x=u,v,w)。
 相抵抗算出部143は、上記のような相電流算出部141および電流センサ14からなる電流検出手段によって検出された各相電流検出値Ixと、その検出時点における補正後の相電圧指令値Vux,Vvx,Vwx(x=u,v,w)とに基づき、u相抵抗Ru、v相抵抗Rv、w相抵抗Rw(図10参照)の値を求める。ここで、u相抵抗、v相抵抗、w相抵抗は、それぞれu相、v相、w相についての電機子巻線抵抗を含む回路抵抗を意味するものとし、それぞれ記号"Ru","Rv","Rw"で示すものとする。また、記号"Ru","Rv","Rw"は、u相抵抗、v相抵抗、w相抵抗の値をもそれぞれ示すものとする。なお以下では、u相抵抗、v相抵抗、w相抵抗をまとめて「相抵抗」ともいう。これらの相抵抗に相当する回路抵抗には、ブラシレスモータ1とECU10との間の配線抵抗やECU10内でのモータ駆動回路13の抵抗および配線抵抗等が含まれる。この点は他の実施形態でも同様である。相抵抗算出部143における相抵抗Ru,Rv,Rwの算出方法の詳細は後述する。
 補正部144には、相抵抗算出部143で算出された相抵抗Ru,Rv,Rwの値と、Φ算出部26で算出された電機子巻線鎖交磁束数Φと、角速度算出部25で算出された角速度ωe とが入力され、当該補正部144は、次式(20)~(22)に従って相電圧指令値Vu,Vv,Vwを補正する。
  Vuc=(Vu-eu)・Ru/Rr+eu  …(20)
  Vvc=(Vv-ev)・Rv/Rr+ev  …(21)
  Vwc=(Vw-ew)・Rw/Rr+ew  …(22)
上記式(20)~(22)において、Rrは、各相に共通に設定される基準とすべき抵抗値(以下「基準抵抗値」という)であり、この基準抵抗値Rrとして、例えば各相抵抗値の平均値を使用することができ、また、所定時点における特定相の抵抗値を使用してもよい。さらに、この基準抵抗値Rrは、必ずしも固定値でなくてもよい。なお、相抵抗Ru,Rv,Rwの値が未算出のときには、基準抵抗Rrの値を予め決めておき、Ru=Rv=Rw=Rrとして補正後の相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcを算出してもよい。
 上記式(20)~(22)における、eu , ev ,ew は、第1の実施形態と同様に式(11)~(13)から算出する。また、Φ算出部26による電機子巻線鎖交磁束数Φも第1の実施形態と同様に算出することができるので、Φ値を使用して、電圧指令値を求めることができる。
 以上の構成により、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
 なお第2の実施形態では、オープンループ制御部22においてd軸電圧指令値vd およびq軸電圧指令値vq を求めるために使用されるRやΦ等は、既知のパラメータとして扱われるが、ΦについてはΦ算出部26により算出された値が使用される。すなわち、Φについては既知のパラメータとして扱いつつもパラメータ算出手段としてのΦ算出部26により適宜補正される。しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、Φ算出部26に代えて又はΦ算出部26と共にパラメータ算出手段としてのR算出部を設け、d軸電圧指令値vd およびq軸電圧指令値vq を求める際に、当該R算出部により算出されたRを使用してもよい(この点は、以下に述べる他の実施形態においても同様)。なお、R算出部が設けられている場合、当該R算出部は、例えば、iq≠0のときに、q軸電圧指令値vq 、d軸電流検出値id 、q軸電流検出値iq および角速度ωe に基づき、次式を用いて上記式(1)と(2)に含まれる電気子巻線抵抗Rを求める。
  R=(vq-PLqq-ωedd-ωeΦ)/iq
 次に、相抵抗算出部143における相抵抗Ru,Rv,Rwの算出方法について説明する。本実施形態では、x相の電流の時間的変化が緩やかなときに当該x相の電流を検出するものとし、当該x相のインダクタンスによって生じる電圧降下を無視できるものとする(x=u,v,w)。この場合、x相電流検出値Ixの検出時点でのブラシレスモータ1におけるu相、v相、w相の逆起電力(誘起電圧)を"Eux","Evx","Ewx"でそれぞれ示すものとし、x相電流検出値Ixの検出時点でのu相、v相、w相の電流値を"Iux","Ivx","Iwx"でそれぞれ示すものとすると(x=u,v,w)、下記の式が成立する。
  Vuu=Iuu・Ru+Euu …(23a)
  Vvu=Ivu・Rv+Evu …(23b)
  Vwu=Iwu・Rw+Ewu …(23c)
  Vuv=Iuv・Ru+Euv …(24a)
  Vvv=Ivv・Rv+Evv …(24b)
  Vwv=Iwv・Rw+Ewv …(24c)
  Vuw=Iuw・Ru+Euw …(25a)
  Vvw=Ivw・Rv+Evw …(25b)
  Vww=Iww・Rw+Eww …(25c)
  Iuu+Ivu+Iwu=0  …(26a)
  Iuv+Ivv+Iwv=0  …(26b)
  Iuw+Ivw+Iww=0  …(26c)
  Euu+Evu+Ewu=0  …(27a)
  Euv+Evv+Ewv=0  …(27b)
  Euw+Evw+Eww=0  …(27c)
  Vuu+Vvu+Vwu=0  …(28a)
  Vuv+Vvv+Vwv=0  …(28b)
  Vuw+Vvw+Vww=0  …(28c)
 上記18個の式(23a)~(28c)において、相電圧指令値Vux,Vvx,Vwx(x=u,v,w)および相電流検出値Iuu,Ivv,Iwwは既知であり、未知数は相抵抗Ru,Rv,Rw、相電流値Ivu,Iwu,Iuv,Iwv,Iuw,Ivwおよび誘起電圧Eux,Evx,Ewx(x=u,v,w)の18個であるので、上記式(23a)~(28c)から相抵抗Ru,Rv,Rwを求めることができる。具体的には下記のようにして相抵抗Ru,Rv,Rwを求める。
 u相電流が検出されると、相電流算出部141がu相電流検出値Iuを出力すると共に、記憶部142がその検出時点でのu相、v相、w相の補正後の電圧指令値Vuc,Vvc,VwcをそれぞれVuu,Vvu,Vwuとして記憶する。相抵抗算出部143は、Iu≠0のときに、このu相電流検出値Iuとその検出時点の相電圧指令値Vuu,Vvu,Vwuとを用いて次式により与えられるUa,Ubを算出する。
  Ua=(Vuu-Vvu)/Iu  …(29a)
  Ub=(Vuu-Vwu)/Iu  …(29b)
 v相電流が検出されると、相電流算出部141がv相電流検出値Ivを出力すると共に、記憶部142がその検出時点での補正後のu相、v相、w相の電圧指令値Vuc,Vvc,VwcをそれぞれVuv,Vvv,Vwvとして記憶する。相抵抗算出部143は、Iv≠0のときに、このv相電流検出値Ivとその検出時点の相電圧指令値Vuv,Vvv,Vwvとを用いて、次式により与えられるVa,Vbを算出する。
  Va=(Vvv-Vwv)/Iv  …(30a)
  Vb=(Vvv-Vuv)/Iv  …(30b)
 w相電流が検出されると、相電流算出部141がw相電流検出値Iwを出力すると共に、記憶部142がその検出時点でのu相、v相、w相の補正後の電圧指令値Vuc,Vvc,VwcをそれぞれVuw,Vvw,Vwwとして記憶する。相抵抗算出部143は、Iw≠0のときに、このw相電流検出値Iwとその検出時点の相電圧指令値Vuw,Vvw,Vwwとを用いて、次式により与えられるWa,Wbを算出する。
  Wa=(Vww-Vuw)/Iw  …(31a)
  Wb=(Vww-Vvw)/Iw  …(31b)
 次に、算出されたUa,Ub,Va,Vb,Wa,Wbを用いて、次式により与えられるra,rb,rc,rdを算出する。
  ra=Ua・Va・Wa-Ub・Vb・Wb  …(32a)
  rb=Wa・Ua-Wa・Vb+Ub・Vb  …(32b)
  rc=Ua・Va-Ua・Wb+Vb・Wb  …(32c)
  rd=Va・Wa-Va・Ub+Wb・Ub  …(32d)
 次に、算出されたra,rb,rc,rdを用いて、次式により相抵抗Ru,Rv,Rwを算出する。
  Ru=ra・rb/(rb・rc+rc・rd+rd・rb)  …(33a)
  Rv=ra・rc/(rb・rc+rc・rd+rd・rb)  …(33b)
  Rw=ra・rd/(rb・rc+rc・rd+rd・rb)  …(33c)
 既述の式(20)~(22)による相電圧指令値Vu,Vv,Vwの補正に必要な相抵抗Ru,Rv,Rwの値は、u相、v相およびw相の電流検出値Iu,Iv,Iwが検出されると上記のように算出することができるが、ブラシレスモータ1に流れる電流が増大すると、発熱によって相抵抗Ru,Rv,Rwの算出精度が低下する。以下、この点につき説明する。
 いま、u相抵抗Ruに対するv相抵抗Rvの差を1mΩとし、u相抵抗Ruに対するw相抵抗Rwの差を2mΩとする。この場合、Ru=10mΩであれば、Rv=11mΩ、Rw=12mΩとなる。したがって、抵抗比Rv/Ru,Rw/Ruは、
  Rv/Ru=11/10=1.1
  Rw/Ru=12/10=1.2
であるので、抵抗差を相対値で示すと、u相抵抗Ruに対するv相抵抗Rvの差は10%であり、u相抵抗Ruに対するw相抵抗Rwの差は20%である。
 一般に、相間の抵抗差はモータに流れる電流による発熱には影響されない。このため、電流による発熱によってu相抵抗Ruが例えばRu=20mΩになったとすると、Rv=21mΩ、Rw=22mΩとなる。このときの抵抗比Rv/Ru,Rw/Ruは、
  Rv/Ru=21/20=1.05
  Rw/Ru=22/20=1.1
であるので、抵抗差を相対値で示すと、u相抵抗Ruに対するv相抵抗Rvの差は5%となり、u相抵抗Ruに対するw相抵抗Rwの差は10%となる。
 このように、電流による発熱によって抵抗値が大きくなると、相間の抵抗差は相対的に小さくなる。したがって、相間の抵抗差の観点から見ると、電流による発熱は相抵抗の算出精度を低下させることになる。よって、電流による発熱が小さいときに相抵抗を算出するのが好ましい。そこで本実施形態では、u相、v相およびw相電流の指令値または検出値が、予め決められた閾値よりも小さいときに上記のようにして相抵抗Ru,Rv,Rwを算出する。以下、このような本実施形態における相抵抗算出部143の動作を説明する。
 図11は、本実施形態における相抵抗算出部143の動作例を説明するためのフローチャートである。この動作例では、相抵抗算出部143は下記の手順により相抵抗Ru,Rv,Rwを算出する。既述のように相電流算出部141は、電流センサ14により得られる電流検出値Iaからu相、v相、w相電流検出値のいずれかが算出される毎にその電流検出値Ixを相抵抗算出部143に与え(xはu,v,wのいずれか)、相抵抗算出部143は、この相電流検出値Ixを順次受け取る(ステップS10)。相抵抗算出部143は、受け取った相電流検出値Ixがゼロの場合にはステップS10へ戻り、次に算出される相電流検出値Iyを受け取る(yはu,v,wのいずれか)。このようにしてステップS10,S12を繰り返すことにより、ゼロでないu相、v相およびw相電流検出値Iu,Iv,Iwを受け取ると、相抵抗算出部143は、それらの相電流検出値の絶対値|Iu|,|Iv|,|Iw|が全て、予め決められた閾値Ithよりも小さいか否かを判定し、その結果、|Iu|,|Iv|,|Iw|のいずれかが閾値Ith以上であればステップS10へ戻り、|Iu|,|Iv|,|Iw|のすべてが閾値Ithよりも小さければステップS16へ進む。ここで、閾値Ithは、既述のように電流による発熱によって相抵抗の算出精度の低下を防止するために導入されたものであり、発熱による相抵抗の増大が比較的小さい範囲で相抵抗が算出されるように設定される。その具体的な値は、ブラシレスモータおよびそれを駆動するモータ制御装置によって異なり、実際には、個々のブラシレスモータおよびモータ制御装置についての実験や計算機シミュレーション等を用いて決定される。
 ステップS16へ進んだときには、いずれもゼロではなく且つ絶対値が閾値Ithよりも小さい各相電流検出値Ix(x=u,v,w)が得られている。相抵抗算出部143は、この各相電流検出値Ixの検出時点での(補正後の)各相電圧指令値Vux,Vvx,Vwxを記憶部142から取り出し、この各相電圧指令値Vux,Vvx,Vwx(x=u,v,w)と上記各相電流検出値Ixとを用い、既述の式(29a)~(33c)に基づいて相抵抗Ru,Rv,Rwを算出する。
 上記のようにして得られた相抵抗Ru,Rv,Rwの算出値は、相抵抗算出部143から補正部144に与えられる(ステップS20)。補正部144は、これらの相抵抗Ru,Rv,Rwの算出値を用いて既述の式(20)~(22)に基づき相電圧指令値Vu,Vv,Vwを補正する。
 このようにして相抵抗Ru,Rv,Rwを算出した後は、新たな各相電流検出値Ixに基づき相抵抗Ru,Rv,Rwを算出すべくステップS10へ戻る。
 なお、図11に示す処理手順による相抵抗算出部143の動作は一例であり、相抵抗算出部143の動作はこのような処理手順に限定されない。例えば、図11に示すステップS10~S20の処理を所定時間間隔で実行するようにしてもよい。また、図11に示すステップS10~S20の処理を、ブラシレスモータ1の駆動開始後に1回だけ実行してもよく、温度などの状態が変化したときに実行してもよい。
 図11に示す動作例では、ステップS12の判定結果が"No"で且つステップS14の判定結果が"Yes"の場合に各相電流の検出時点における各相電圧の指令値Vux,Vvx,Vwxが記憶部142から取り出されるが、これに代えて、いずれかの相の電流検出値Ixが得られる毎に、当該相電流検出値Ixがゼロでないか、その絶対値が閾値Ithよりも小さいかを判定し、当該相電流検出値Ixがゼロでなく且つその絶対値が閾値Ithよりも小さければ、式(29a)(29b)または(30a)(30b)または(31a)(31b)に基づき、当該電流検出値Ixに対応する中間的なパラメータ値Xa,Xbを算出するようにしてもよい(x=u,v,w;X=U,V,W)。
 また、図11に示す動作例では、ステップS14において、各相電流の検出値の絶対値が閾値Ithよりも小さいか否かが判定されるが、これに代えて、各相電流の指令値の絶対値が閾値Ithよりも小さいか否かを判定するようにしてもよい。この場合、各相電流の指令値は、指令電流算出部21により得られるd軸およびq軸電流指令値id *,iq *を3相交流座標軸上の値に変換することにより求めることができる。また、これらに代えて、d軸およびq軸電流指令値id *,iq *の絶対値または2乗和が所定の閾値よりも小さいか否かで判定するようにしてもよい。より一般的には、ブラシレスモータ1に流れる電流の大きさが所定値よりも小さいときに相抵抗Ru,Rv,Rwを算出することで、電流による発熱に起因する相抵抗算出精度の低下が防止できればよい。
 また、各相の電流値の絶対値等が所定の閾値よりも小さく発熱が小さい場合であっても、式(29a)~(31b)における各相電流値Iu,Iv,Iwがゼロに近い場合には誤差が発生しやすいので、ステップS14の判定に加えて、各相電流検出値の絶対値|Iu|,|Iv|,|Iw|が別の閾値Ith2よりも大きいか否かを判定し(ただし、Ith>Ith2)、当該閾値Ith2よりも大きい場合にのみ相抵抗を算出するようにしてもよい。
 以上のように本実施形態によれば、各相電流の検出値Ixとその検出時点の各相電圧の指令値Vux,Vvx,Vwx(x=u,v,w)とを用いて相抵抗Ru,Rv,Rwが算出され、現時点の各相電圧の指令値Vyが当該相の抵抗Ryの値に応じて補正される(y=u,v,w)。すなわち、これらの相抵抗Ru,Rv,Rwの算出値を用いて式(20)~(22)により各相電圧指令値Vu,Vv,Vwが補正される。ここで、式(20)~(22)は、各相電圧指令値Vyのうち当該相の抵抗Ryへの印加電圧に相当する部分が当該抵抗Ryの値に比例するように各相電圧指令値Vyが補正されることを表している(y=u,v,w)。このような補正により、相間抵抗差が補償され、相間抵抗差に起因するトルクリップルが低減される。したがって、本実施形態に係るモータ制御装置を用いた電動パワーステアリング装置によれば、モータの出力トルクが滑らかになり、操舵フィーリングが向上する。
 しかも本実施形態によれば、相電圧指令値の補正に使用する相抵抗Ru,Rv,Rwの値は、各相電流が小さくて発熱による抵抗値の増大が小さいときに算出されるので、精度良く相抵抗Ru,Rv,Rwが算出される。これにより、相電圧指令値の補正による相間抵抗差の補償がより正確に行われ、その結果、トルクリップルを十分に低減することができる。
<7.第4の実施形態>
 図12は、本発明の第4の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係るモータ制御装置は、第3の実施形態に係るモータ制御装置においてマイコン20と電流センサ14をマイコン30と電流センサ15に置換したものである。このモータ制御装置は、電流センサ15が正常に動作しているときにはフィードバック制御を行い、電流センサ15が故障したときにはオープンループ制御を行う。すなわち、第1の実施形態に対する第2の実施形態と同様のものである。以下の説明において、第2実施形態と同じ構成には同じ符号を付しその説明を省略する。
 マイコン30においても、上記第3の実施形態と同様に相抵抗算出部153および補正部154を備えているが、本実施形態では、ブラシレスモータ1に供給される3相の駆動電流が個別に検出されることから、相電流算出部141および記憶部142を備えていない。
 電流センサ15が正常に動作している間、相抵抗算出部53は、上記第3の実施形態の場合と同様に相抵抗Ru,Rv,Rwを算出する。すなわち、相抵抗算出部143は、電流センサ15によって検出された各相電流検出値Iu,Iv,Iwと、その検出時点における補正後の相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcとに基づき、ブラシレスモータ1におけるu相抵抗Ru、v相抵抗Rv、w相抵抗Rwの値を求める。ここで、u相、v相およびw相電流検出値Iu,Iv,Iwは同時に検出されるものとする。このため、上記検出時点における相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcは、第1の実施形態における各相電流の検出時点の各相電圧指令値Vux,Vvx,Vwx(x=u,v,w)に対応する。したがって、図11に示すフローチャートにおける"Vux,Vvx,Vwx(x=u,v,w)"を"Vuc,Vvc,Vwc"に置き換えれば、このフローチャートは本実施形態における動作例を示すことになるので、相抵抗算出部53についての詳しい説明を省略する。
 相抵抗算出部53により得られる相抵抗Ru,Rv,Rwの算出値は、補正部54に与えられる。この補正部54には、上記第1の実施形態の場合と同様、これらの相抵抗Ru,Rv,Rwの算出値と共に、Φ算出部26から電機子巻線鎖交磁束数Φが、角速度算出部25から角速度ωe がそれぞれ与えられる。さらに補正部54には、故障監視部34での判断結果を示す制御信号も与えられる。
 ところで、電流センサ15が正常に動作している間は、d軸電流指令値id *とd軸電流検出値id の偏差Ed 、および、q軸電流指令値iq *とq軸電流検出値iq の偏差Eq が打ち消されるようにフィードバック制御が行われることから、通常、相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生は問題とはならない。そこで本実施形態では、補正部54は、故障監視部34からの上記制御信号に基づき、電流センサ15が正常に動作している間すなわちフィードバック制御が行われている間は、dq軸/3相変換部23から出力される相電圧指令値Vu,Vv,Vwを補正することなく、そのまま3相/PWM変調器12に与える。すなわち、Vu=Vuc,Vv=Vvc,Vw=Vwcである。しかし、フィードバック制御が行われている間においても、上記相抵抗Ru,Rv,Rwの算出値を使用して相電圧指令値Vu,Vv,Vwを補正するようにしてもよい。
 その後、電流センサ15が故障すると、故障監視部34は故障と判断し、指令電圧選択部35は、オープンループ制御部22の出力を選択する。このとき、指令電流算出部21、オープンループ制御部22、dq軸/3相変換部23および角度算出部24が動作し、オープンループ制御が行われる。オープンループ制御部22は、電流センサ15が正常に動作している間に求められたΦ値を用いて、d軸電圧指令値vd とq軸電圧指令値vq を求める。これらのd軸電圧指令値vd とq軸電圧指令値vq は、指令電圧選択部35を介してdq軸/3相変換部23に与えられ、そこで相電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換される。これらの相電圧指令値Vu,Vv,Vwは補正部54に与えられる。
 補正部54は、故障監視部34からの制御信号に基づき、電流センサ15が故障しているときには、上記第1の実施形態の場合と同様、相抵抗算出部53からの相抵抗Ru,Rv,Rwの算出値とΦ算出部26からの電機子巻線鎖交磁束数Φと角速度算出部25からの角速度ωe とを用い、既述の式(20)~(22)に従って相電圧指令値Vu,Vv,Vwを補正する。この補正後の相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcは3相/PWM変調器12に与えられる。この3相/PWM変調器12とモータ駆動回路13からなるモータ駆動手段は、これらの相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcの電圧によってブラシレスモータ1を駆動する。
 以上に示すように、第2の実施形態と同様に、電流センサが故障し、フィードバック制御を行えないときには、フィードバック制御を行っている間に求めた電機子巻線鎖交磁束数Φを用いてオープンループ制御を行うことにより、高い精度でブラシレスモータを駆動し、所望のモータ出力を得ることができる。
 また第4の実施形態によれば、オープンループ制御を行う場合には、電流センサが正常に動作している間に求めた相抵抗Ru,Rv,Rwの値を用いて、相間抵抗差が補償されるように相電圧指令値Vu,Vv,Vwが補正部54により補正される(式(20)~(22)参照)。このため、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、相間抵抗差に起因するトルクリップルの発生が抑制される。したがって、電流センサが故障し、フィードバック制御を行えない場合であっても、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
<8.変形例>
 上記第1の実施形態では、電流センサ14が1個だけ設けられているが、複数個(2個または3個)設けられていてもよい。例えばu相およびv相用電流センサが設けられている場合には、相抵抗算出部143において相抵抗Ru,Rv,Rwの算出に使用されるu相およびv相電流検出値は、これらのu相およびv相用電流センサから出力されるu相電流検出値Iuおよびv相電流検出値Ivを使用すればよく、w相電流検出値Iwは、相電流算出部141において次式により求めればよい。
  Iw=-Iu-Iv
なお、電流センサ14が複数個設けられている場合には、同一時点においてu相、v相およびw相の電流検出値を得ることができるので、記憶部142は必ずしも必要ではなく、電流センサ14が3個設けられている場合(相数に等しい個数だけ設けられている場合)には、相電流算出部141は不要となる。この場合、当該複数個の電流センサにより電流検出手段が構成される。
 また、上記第1および第2の実施形態では、相抵抗Ru,Rv,Rwに基づき式(7)~(9)により相電圧指令値Vu,Vv,Vwが補正されるが、本発明は、このような式(7)~(9)による補正に限定されない。より一般的には、相間抵抗差を補償すべく、各相電圧指令値Vxのうち当該相の抵抗Rxへの印加電圧に相当する部分が当該抵抗Rxの値と正の相関を有するように各相電圧指令値Vxを補正すればよい(x=u,v,w)。
 ところで、ブラシレスモータ1のロータの角速度ωeが大きいときには、逆起電力が大きくなって相抵抗Ru,Rv,Rwへの印加電圧の割合が小さくなるので、逆起電力の算出誤差の影響を受けやすくなり、相抵抗Ru,Rv,Rwの算出精度が低下する。したがって、角速度ωeにつき閾値を設け、角速度ωeが当該閾値よりも小さいときにのみ相抵抗Ru,Rv,Rwを算出するようにしてもよい。
 また、上記第1および第2の実施形態に係るモータ制御装置は、3相ブラシレスモータ1を駆動するように構成されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、4相以上のブラシレスモータを駆動するモータ制御装置にも適用可能である。
 また、第2の実施形態に係るモータ制御装置では、故障監視部34での判断結果によってフィードバック制御とオープンループ制御が切り替えられるが、故障監視部34での判断以外の判断によって(例えば、運転者の選択によって)フィードバック制御とオープンループ制御を切り替えてもよい。
 なお、本発明は、上述したコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置だけでなく、ピニオンアシスト型やラックアシスト型の電動パワーステアリング装置にも適用できる。また、本発明は、電動パワーステアリング装置以外のモータ制御装置にも適用できる。
<9.第5の実施形態>
 次に本発明の第5の実施形態に係るモータ制御装置を図13乃至16を用いて説明する。
 第5の実施形態に係るモータ制御装置は、上記の実施形態と同様に図1に示す電動パワーステアリング装置に用いられる。よって、電動パワーステアリングの説明はここでは省略する。
 図13は、本実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図13に示すモータ制御装置は、ECU10を用いて構成されており、u相、v相およびw相の3相巻線(図示せず)を有するブラシレスモータ1を駆動する。ECU10は、マイクロコンピュータ(以下「マイコン」と略称する)220、3相/PWM(Pulse Width Modulation)変調器241、モータ駆動回路243、および、電流センサ245を備えている。
 ECU10には、トルクセンサ3から出力された操舵トルクT、車速センサ4から出力された車速S、および、位置検出センサ5から出力された回転位置Pが入力される。マイコン20は、ブラシレスモータ1の駆動に用いられる電圧指令値を求める制御手段として機能する。マイコン20の機能の詳細については、後述する。
 3相/PWM変調器241とモータ駆動回路243は、ハードウェア(回路)で構成されており、マイコン20で求めた電圧指令値の電圧を用いてブラシレスモータ1を駆動するモータ駆動手段として機能する。3相/PWM変調器241は、マイコン20で求めた3相の電圧指令値に応じたデューティ比を有する3種類のPWM信号(図13に示すU、V、W)を生成する。モータ駆動回路243は、スイッチング素子として6個のMOS-FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor )を含むPWM電圧形インバータ回路である。6個のMOS-FETは、3種類のPWM信号とその否定信号によって制御される。すなわち、モータ駆動回路243において各相に対し2個ずつMOS-FETが割り当てられており、当該2個のMOS-FETは互いに直列に接続されてスイッチング素子対をなし、このようなスイッチング素子対が電源端子と接地端子との間に相数だけ並列に接続されることによりインバータが構成される。そして、各相に対応する2個のMOS-FET(スイッチング素子対)の接続点は、インバータにおける当該相の出力端としてブラシレスモータ1に接続される。各相に2個ずつ対応するMOS-FETの導通状態が当該相に対応する2つのPWM信号(互いに反転関係にある2つのPWM信号)によって制御され、これによりu相、v相、w相の出力端Nu,Nv,Nwに得られる電圧が、それぞれu相電圧、v相電圧およびw相電圧としてブラシレスモータ1に印加される。このようにしてブラシレスモータ1に電圧が印加されることにより、モータ駆動回路243からu相電流、v相電流およびw相電流がブラシレスモータ1に供給される。
 電流センサ245は、ブラシレスモータ1に供給されるu相電流およびv相電流を示す検出信号を出力し、これらの検出信号はマイコン20に入力される。
 マイコン20は、ECU10に内蔵されたメモリ(図示せず)に格納されたプログラムを実行することにより、q軸電流指令値決定部221、d軸電流指令値決定部222、減算器223,224、q軸電流PI制御部231、d軸電流PI制御部232、第1座標変換部233、第2座標変換部234、補正演算部236、補正記憶部237、電流検出部214、および角度算出部215として機能する。なお、q軸電流指令値決定部221とd軸電流指令値決定部222と減算器223,224とq軸電流PI制御部231とd軸電流PI制御部232と第1および第2座標変換部233,234と電流検出部214と角度算出部215は、ブラシレスモータ1に印加すべき相電圧を示す相電圧指令値Vu,Vv,Vwを求める制御演算手段を構成する。また、補正演算部236は、ブラシレスモータ1のu,v,w相にそれぞれ対応した3個の加算器236u,236v,236wからなり、補正記憶部237は、u相,v相およびw相補正マップ237u,237v,237wを格納している。そして、このような補正演算部236と補正記憶部237は、上記の相電圧指令値Vu,Vv,Vwを補正する補正手段を構成する。
 マイコン20は、以下に示すように、ブラシレスモータ1に供給すべき電流を示す電流指令値とブラシレスモータ1のロータの回転角(電気角)とに基づき、モータ駆動回路243に与えるべき電圧を示す相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcを求める。なお以下におて、便宜上、u相,v相およびw相のうち任意の1つの相に着目して説明する場合には、その着目した相を「x相」として言及するものとする。
 q軸電流指令値決定部221は、トルクセンサ3によって検出された操舵トルクTと車速センサ4によって検出された車速Sとに基づき、ブラシレスモータ1に供給すべき電流のq軸成分を示すq軸電流指令値iq *を決定する。このq軸電流指令値i* qは、ブラシレスモータ1が発生すべきトルクに対応する電流値であり、減算器223に入力される。一方、d軸電流指令値決定部222は、ブラシレスモータ1に供給すべき電流のd軸成分を示すd軸電流指令値id *を決定する。ブラシレスモータ1に流れる電流のd軸成分は、トルクに関与しないので、典型的にはid *=0である。このd軸電流指令値id *は減算器224に入力される。
 電流検出部214は、電流センサ245からの検出信号に基づき、モータ駆動回路243からブラシレスモータ1に供給される電流のうちu相電流およびv相電流の検出値をそれぞれu相電流検出値Iuおよびv相電流検出値Ivとして出力する。これらのu相およびv相電流検出値Iu,Ivは、第1座標変換部233に与えられる。また、角度算出部215は、位置検出センサ5で検出した回転位置Pに基づき、ブラシレスモータ1のロータの回転位置を示す電気角θを求める。この電気角θは、第1および第2座標変換部233,234に与えられる。なお、図3に示すようにブラシレスモータ1に対してu軸、v軸およびw軸を設定し、ブラシレスモータ1のロータ6に対してd軸およびq軸を設定したとき、u軸とd軸のなす角が電気角θとなる。
 第1座標変換部233は、電気角θを用い次式(34)および(35)に従って、上記のu相およびv相電流検出値Iu,Ivをdq座標上の値であるq軸およびd軸電流検出値iq,idに変換する。
  id=√2×{Iv×sinθ-Iu×sin(θ-2π/3)} …(34)
  iq=√2×{Iv×cosθ-Iu×cos(θ-2π/3)} …(35)
このようにして得られたq軸およびd軸電流検出値iq,idは減算器223,224にそれぞれ入力される。
 減算器223は、q軸電流指令値i* qとq軸電流検出値iqとの偏差であるq軸電流偏差(i* q-iq)を算出し、q軸電流PI制御部231は、このq軸電流偏差(i* q-iq)に対する比例積分制御演算によってq軸電圧指令値vqを求める。減算器224は、d軸電流指令値i* dとd軸電流検出値idとの偏差であるd軸電流偏差(i* d-id)を算出し、d軸電流PI制御部232は、このd軸電流偏差(i* d-id)に対する比例積分制御演算によってd軸電圧指令値vdを求める。このようにして求められたq軸およびd軸電圧指令値vq,vdは、第2座標変換部234に入力される。
 第2座標変換部234は、電気角θを用い次式(36)~(38)に従って、上記のq軸およびd軸電圧指令値vq,vdを3相交流座標上の値である相電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換する(以下では、これらの相電圧指令値Vu,Vv,Vwを、それぞれ「u相電圧指令値Vu」、「v相電圧指令値Vv」、「w相電圧指令値Vw」ともいう)。
  Vu=√(2/3)×{vd×cosθ-vq×sinθ}  …(36)
  Vv=√(2/3)×{vd×cos(θ-2π/3)
            -vq×sin(θ-2π/3)}   …(37)
  Vw=-Vu-Vv                   …(38)
これらの相電圧指令値Vu,Vv,Vwは、補正演算部236の加算器236u,236v,236wにそれぞれ与えられると共に、補正記憶部37に格納されたu相、v相およびw相補正マップ237u,237v,237wにそれぞれ与えられる。
 x相補正マップ237x(x=u,v,w)は、x相の電圧指令値と当該電圧指令値に必要な補正量とを対応づけるためのマップである。x相補正マップ237xによりx相電圧指令値Vxに対応する補正量が得られ、これらの補正量は補正演算部236におけるx相に対応する加算器236xにそれぞれ与えられる(x=u,v,w)。
 補正演算部236において、x相に対応する加算器236xは、x相補正マップ237xにより得られる補正量をx相電圧指令値Vxに加算することにより当該x相電圧指令値Vxを補正する(x=u,v,w)。このようにして得られた補正後のu相、v相およびw相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcは3相/PWM変調器241に与えられる。
 既述のように3相/PWM変調器241は、これらの補正後の相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcに応じたデューティ比を有する3種類のPWM信号U,V,Wとその否定信号を生成する。モータ駆動回路243は、これら3種類のPWM信号とその否定信号によって制御されることにより、ブラシレスモータ1に対して3相の駆動電流(u相電流、v相電流およびw相電流)が供給される。これによりブラシレスモータ1が回転し、トルクを発生する。
 なお、モータ駆動回路243からブラシレスモータ1への電流経路のうちu相およびv相の電流経路には電流センサ245が挿入されており、この電流センサ245は、既述のように、ブラシレスモータ1に供給されるu相およびv相電流を示す検出信号を出力する。また、ブラシレスモータ1のロータの回転位置Pは、既述のように、位置検出センサ5によって検出される。u相およびv相電流を示す検出信号および回転位置Pを示す検出信号は、マイコン20に入力され、上記のようにブラシレスモータ1の駆動制御に使用される。
<10.相電圧指令値の補正について>
 ブラシレスモータ1の出力トルクに含まれるリップル(トルクリップル)を抑制すべく、モータ・駆動回路系において相間抵抗差が生じないようにモータ駆動回路基板(モータ駆動回路243が実装される回路基板)の回路パターンを形成するのが好ましい。しかし、電源端子から接地端子に到るまでの経路の抵抗成分に相間で差が生じないように配線パターンを形成しても、各相につき、電源端子からモータ駆動回路243の出力端までの経路の抵抗成分(以下「上段アーム抵抗」という)と当該出力端から接地端子までの経路の抵抗成分(以下「下段アーム抵抗」という)との間に差がある場合には、トルクリップルが発生する。これに対し、モータ・駆動回路系において相間抵抗差が生じないようにするだけでなく、各相につき上段アーム抵抗と下段アーム抵抗とが等しくなるように配線パターンを形成しようとすると、モータ駆動回路基板における回路パターンが複雑化し、回路パターン形成のためのスペースが増大する。
 そこで本実施形態では、モータ駆動回路基板の面積の増大を抑えるべく、各相につき上段アーム抵抗と下段アーム抵抗との間に生じる差(以下、「上下段抵抗差」という)を許容している。そして、トルクリップルの発生を抑制すべく上下段抵抗差が相毎に補償されるように、上記補正演算部236および補正記憶部237からなる補正手段によって相電圧指令値Vu,Vv,Vwが補正される。以下、この補正手段による補正の詳細について説明する。
 本実施形態では、上下段抵抗差を補償するために補正演算部236において相電圧指令値Vu,Vv,Vwに加算すべき補正量は、相毎に用意された補正マップを参照して求められる。すなわち、u相、v相およびw相電圧指令値Vu,Vv,Vwに加算される補正量は、u相、v相およびw相補正マップ237,237v,237wによって当該u相、v相およびw相電圧指令値Vu,Vv,Vwにそれぞれ対応付けられた補正量である。このようなu相、v相およびw相補正マップ237u,237v,237wは、相電圧指令値と補正量との具体的な対応の仕方が異なるように設定することが可能であるが、いずれの補正マップもその作成方法や利用方法は同様である。そこで以下では、u相、v相およびw相をx相で代表させて説明する。
 図14は、本実施形態におけるx相補正マップ237xの作成を説明するための回路図であり、モータ駆動回路243およびブラシレスモータ1からなるモータ・駆動回路系の回路構成を示している。電源端子Npwからx相の出力端Nxまでの抵抗成分すなわちx相の上段アーム抵抗は、その上段アームにおけるスイッチング素子(FET)のオン抵抗と配線抵抗からなり、x相の出力端Nxから接地端子Ngdまでの抵抗成分すなわちx相の下段アーム抵抗は、その下段アームにおけるスイッチング素子(FET)のオン抵抗と配線抵抗からなる。なお、図15では示されていないが、ブラシレスモータ1が回転している場合には、ブラシレスモータ1の各相には逆起電力が発生する。以下、この図14を参照して、x相補正マップの作成について説明する(x=u,v,w)。
 モータ駆動回路243が実装される回路基板(モータ駆動回路基板)において、電源端子Npwから接地端子Ngdに到るまでの経路の抵抗成分が相間で等しくなるように配線パターンが形成されていても、x相につき上段アーム抵抗と下段アーム抵抗との間に差(上下段抵抗差)が存在すると、出力端Nxの電圧Vxaが本来の電圧からずれる。本実施形態では、この電圧ずれを補償するためのx相電圧指令値Vxの補正量がx相補正マップ237xによって与えられる。
 モータ駆動回路243のx相の出力端Nxの電圧Vxaは、モータ駆動回路243に供給される直流電源の電圧をVbとし、x相の上段アームのスイッチング素子のオン期間の比率であるデューティ比をDxで示すものとすると、理想的(Rb=Rg=0の場合)には、
  Vxa=Dx・Vb  …(39)
となる。しかし実際には、上段アーム抵抗Rbおよび下段アーム抵抗Rgはゼロでない値を有しており、Rb≠Rgであるので、出力端の電圧Vxaは、上記式(39)で与えられる値Dx・Vbからずれる。
 一方、制御演算手段(の第2座標変換部234)から出力されるx相電圧指令値Vxは、モータ駆動回路243のx相上段アームのスイッチング素子のオン期間の比率を示すx相デューティ比Dxに対応し、
  Dx=Vx/Vb …(40)
である。上記のようにRb≠Rgであることから、式(40)で与えられるデューティ比Dxでx相に対応する2個のスイッチング素子が駆動されると、モータ駆動回路243の出力端Nxには相電圧指令値Vx通りの電圧が得られない。
 これに対し本実施形態では、各相における上段アーム抵抗Rb、下段アーム抵抗Rg、およびブラシレスモータ1の抵抗成分(以下「モータ相抵抗」という)Rmの設計値または実測値を用いて、各種のデューティ比Dxにつき当該デューティ比Dxに対応する理想的な出力端電圧Vxa(=Dx・Vb=Vx)に対する実際の出力端電圧Vxaのずれを予め求めておく。そして、各種のデューティ比Dxにつき、そのデューティ比Dxにおける上記電圧ずれを補償するための相電圧指令値Vx(=Dx・Vb)の補正量を決定し、当該補正量とその相電圧指令値Vxまたはデューティ比Dxとを対応付けるデータをx相補正マップ237xとして補正記憶部237に格納しておく(x=u,v,w)。
 本実施形態では、このようにして作成されたu相、v相およびw相補正マップ237u,237v,237wを参照して相毎に得られる補正量を相電圧指令値Vu,Vv,Vwに加算することにより、補正後の相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcが得られる。そして、この補正後の相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcに応じて、PWM電圧形インバータとしてのモータ駆動回路の243の各スイッチング素子(FET)が駆動(オン/オフ)される。これによりモータ駆動回路243の出力端Nu,Nv,Nwに得られる電圧Vua,Vva,Vwaが、ブラシレスモータ1に印加される。
<11.補正マップの作成の具体例>
 本実施形態において使用する各相の補正マップ237u,237v,237wを作成するには、各相につき、上段アーム抵抗Rb、下段アーム抵抗Rg、およびモータ相抵抗Rmの設計値または実測値を用いて、各種のデューティ比Dxにおける(モータ駆動回路243の)出力端電圧Vxaが理想値(=相電圧指令値Vx)からどの程度ずれるかを求める必要がある。このような出力端Nxにおける電圧ずれは、上記抵抗Rb,Rg,Rmの設計値または実測値を用いて、モータ駆動回路243を含むモータ制御装置とブラシレスモータ1とからなるシステムの動作を計算機でシミュレーションすることにより求めることができる。
 このような計算機シミュレーションを行うことなく、モータ駆動回路243とブラシレスモータ1からなるモータ・駆動回路系(図14)のうち1相分の構成を示す等価回路を簡易なモデルに基づいて表現し、相毎の等価回路に基づいて出力端Nxにおける電圧ずれを求めることもできる。以下、x相における出力端Nxの電圧ずれをこの簡易モデルで求め、その電圧ずれに基づきx相補正マップ237xを作成するという方法について説明する(x=u,v,w)。
 図15A、15Bは、いずれも、図14に示すモータ・駆動回路系のうちの1相分であるx相の構成を示す回路図である。この1相分の回路構成を用いる簡易モデルでは、ブラシレスモータ1における逆起電力は考慮されていない。図15Aは、x相電流がモータ駆動回路43からブラシレスモータ1に流れる場合を示しており、図15Bは、x相電流がブラシレスモータ1からモータ駆動回路43に流れる場合を示している。また、図15A、15Bにおいて、上段アームにおけるスイッチング素子(以下「上段スイッチング素子」という)SWXuのオン抵抗および配線抵抗を含む抵抗成分は、上段アーム抵抗Rbとして示されており、下段アームにおけるスイッチング素子SWXd(以下「下段スイッチング素子」という)のオン抵抗および配線抵抗を含む抵抗成分は、下段アーム抵抗Rgとして示されている。なお、Rmはブラシレスモータ1におけるx相の抵抗成分を示している。
 図15Aに示すようにx相電流がモータ駆動回路243からブラシレスモータ1に流れる場合において、上段スイッチング素子SWXuがオン状態のとき、そのx相電流Ixは
  Ix=(Vb-Vm)/(Rb+Rm)  …(41)
であるので、このときの出力端Nxの電圧Vxuは、
  Vxu=(Vb-Vm)Rm/(Rb+Rm)+Vm  …(42)
となる。ここで、Vbはモータ駆動回路243に与えられる直流電源の電圧であり、Vmはブラシレスモータ1の中性点Nnの電圧である。また、ブラシレスモータ1は誘導性負荷であることから、この場合において上段スイッチング素子SWXuがオフ状態となり下段スイッチング素子SWXdがオン状態となっても、上記式(41)で示される電流Ixが引き続き流れる。したがって、下段スイッチング素子SWXdがオン状態のときの出力端Nxの電圧Vxdは、
  Vxd=-Ix・Rg
     =-(Vb-Vm)Rg/(Rb+Rm)  …(43)
となる。よって、ブラシレスモータ1に印加されるx相電圧に相当する出力端電圧Vxaは、上段スイッチング素子SWXuのオン期間の比率であるデューティ比Dxを用いて、式(42)と(43)より次式のように表すことができる。
  Vxa=Dx・Vxu+(1-Dx)・Vxd
     =(Vb-Vm){Dx・(Rm+Rg)-Rg}/(Rb+Rm
       +Dx・Vm    …(44)
 ところで、デューティ比Dxに対応する理想的なx相電圧すなわちRb=Rg=0のときの出力端Nxの電圧Vxoは、
  Vxo=Dx・Vb  …(45)
である。また、出力端Nxにおける電圧ずれはVxa-Vxoであるので、本実施形態では補正量ΔVx
  ΔVx=Vxo-Vxa  …(46)
とする。したがって、抵抗Rb,Rg,Rmの設計値または実測値が与えられると(Vb,Vmは既知)、x相電流がモータ駆動回路243からブラシレスモータ1に流れる場合すなわちDx>0.5の場合につき、種々のデューティ比Dxに対する補正量ΔVxを式(44)~(46)より求めることができる。
 一方、図15Bに示すようにx相電流がブラシレスモータ1からモータ駆動回路243に流れる場合において、下段スイッチング素子SWXdがオン状態のとき、そのx相電流Ix
  Ix=Vm/(Rg+Rm)  …(47)
であるので、このときの出力端Nxの電圧Vxdは、
  Vxd=Vm・Rg/(Rg+Rm)  …(48)
となる。また、ブラシレスモータ1は誘導性負荷であることから、この場合において下段スイッチング素子SWXdがオフ状態となり上段スイッチング素子SWXuがオン状態となっても、上記式(47)で示される電流Ixが引き続き流れる。したがって、上段スイッチング素子SWXuがオン状態のときの出力端Nxの電圧Vxuは、
  Vxu=Vb-Ix・Rb
     =Vb-Vm・Rb/(Rg+Rm)  …(49)
となる。よって、ブラシレスモータ1に印加されるx相電圧に相当する出力端電圧Vxaは、Nxにおける上段スイッチング素子SWXuのオン期間の比率であるデューティ比Dxを用いて、式(48)と(49)より次式のように表すことができる。
  Vxa=Dx・Vxu+(1-Dx)・Vxd
     =Vm・{Rg-Dx・(Rb+Rg)}/(Rg+Rm
      +Dx・Vb     …(50)
 ところで、デューティ比Dxに対応する理想的なx相電圧すなわちRb=Rg=0のときの出力端Nxの電圧Vxoは、
  Vxo=Dx・Vb  …(51)
である。したがって、抵抗Rb,Rg,Rmの設計値または実測値が与えられると、x相電流がブラシレスモータ1からモータ駆動回路243に流れる場合すなわちDx<0.5の場合につき、種々のデューティ比Dxに対する補正量ΔVxを式(50)と(51)と(46)より求めることができる。
 以上のようにして、式(44)~(46)および式(50)~(51)より、種々のデューティ比Dxに対する補正量ΔVxを求めることができるので、x相につきデューティ比Dxに補正量ΔVxを対応付けるx相補正マップ37xを作成することができる(x=u,v,w)。
 図16は、上記の簡易モデルによる図15A、15Bの等価回路に基づき作成される補正マップの一例を示す図である。ただし、この図16は、便宜上、デューティ比Dxと補正量ΔVxとの対応関係を、Rb>Rgの場合とRb=Rg≠0の場合とRb<Rgの場合とRb=Rg=0の場合(理想の場合)という4つの場合について同時に示している。上記のように、本発明を実施しようとするモータ制御装置のモータ駆動回路243およびブラシレスモータ1についての抵抗Rb,Rg,Rmの設計値または実測値を用いれば(電源電圧Vb、中性点電圧Vmは既知)、各相につきデューティ比Dxに補正量ΔVxを対応付ける補正マップとして、それらの抵抗Rb,Rg,Rmの抵抗値に応じた補正2マップ37xを作成することができる。すなわち、上下段抵抗差および相間抵抗差を反映させた補正マップ237x(x=u,v,w)を作成することができる。このようにして作成された補正マップ237xは、図16に示す4つの場合のうち理想の場合(Rg=Rb=0の場合)を除く3つの場合のいずれかに対応する曲線(折れ線)によって種々のデューティ比Dxと相電圧指令値Vxの補正量とを対応付けるマップとなっている。ここで、デューティ比Dxは、(補正前の)x相電圧指令値Vxを用いてDx=Vx/Vbと表すことができる。したがって、このx相補正マップ237xは、x相電圧指令値Vxにその補正量ΔVxを対応付けるマップとして使用することができる(x=u,v,w)。
<12.効果>
 上記のような本実施形態によれば、制御演算手段によって算出された相電圧指令値Vx(x=u,v,w)が、上段アーム抵抗Rbや下段アーム抵抗Rg等の設計値または実測値等に基づき作成された補正マップ237xを参照して補正演算部236により相毎に補正され(図13参照)、補正後の相電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcに応じて、PWM電圧形インバータとしてのモータ駆動回路243の各スイッチング素子(FET)が駆動(オン/オフ)される。これにより、モータ駆動回路243における上段アーム抵抗Rbと下段アーム抵抗Rgとに差(上下段抵抗差)がある場合であっても、相電圧指令値Vu,Vv,Vwに応じた電圧が精度よくブラシレスモータ1に印加される。また、相電圧指令値Vu,Vv,Vwは、相毎に作成された補正マップ237u,237v,237wを参照して各相電圧指令値Vxに応じて相毎に補正されるので、モータ・駆動回路系において相間抵抗差が存在する場合であっても、ブラシレスモータ1に印加される相電圧Vua,Vva,Vwaの相間での不均衡化が抑制される。
 したがって、このような本実施形態によれば、ブラシレスモータ1におけるトルクリップルを低減することができる。ところで、インバータとしてのモータ駆動回路243における上下段抵抗差や相間抵抗差が解消されるように配線パターンを形成することによりトルクリップルの発生を抑制しようとすると、モータ駆動回路基板のサイズの増大を招く。これに対し本実施形態によれば、相電圧指令値Vu,Vv,Vwの補正によりトルクリップルが低減されるので、モータ駆動回路基板のサイズの増大を回避することができ、配線抵抗の増大も避けることができる。このため、本実施形態に係るモータ制御装置を使用した電動パワーステアリング装置において、モータ駆動回路基板のサイズ増大を抑えることで小型化や高効率化、低コスト化等の要請に応えつつ、トルクリップルを抑制して操舵フィーリングを向上させることができる。
<13.変形例>
 上記実施形態では、ブラシレスモータ1に流れる電流のq軸およびd軸成分がq軸およびd軸電流指令値iq *,id *にそれぞれ等しくなるようにフィードバック制御が行われる構成(図13)となっているが、モータの回路方程式に基づくオープンループ制御によってブラシレスモータ1が駆動される場合であっても本発明を適用することができる。
 なお本発明は、上述したコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置だけでなく、ピニオンアシスト型やラックアシスト型の電動パワーステアリング装置にも適用できる。また、本発明は、電動パワーステアリング装置以外のモータ制御装置にも適用できる。

Claims (14)

  1.  ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置であって、
     前記ブラシレスモータに印加すべき相電圧を示す相電圧指令値を求める制御演算手段と、
     前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
     前記ブラシレスモータにおけるロータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、
     前記ブラシレスモータに流れる電流のq軸またはd軸成分のq軸またはd軸指令値に対する比の前記ブラシレスモータの電気角に関する2次高調波成分が示す、当該比の当該電気角に対する依存性が低減されるように、前記電流検出手段の検出結果および前記回転位置検出手段の検出結果に基づき前記相電圧指令値を補正する補正手段と、
     前記補正手段による補正後の相電圧指令値に基づき前記ブラシレスモータを駆動する駆動手段と
    を備えることを特徴とする、モータ制御装置。
  2.  前記制御演算手段は、前記ブラシレスモータに印加すべき電圧のq軸およびd軸成分をそれぞれq軸およびd軸電圧指令値として算出し、当該q軸およびd軸電圧指令値を前記ブラシレスモータに印加すべき電圧の各相成分に変換することにより前記相電圧指令値を求め、
     前記補正手段は、
      前記電流検出手段の検出結果に基づき、前記ブラシレスモータに流れる電流のq軸成分の前記q軸電圧指令値に対する比および前記ブラシレスモータに流れる電流のd軸成分の前記d軸電圧指令値に対する比の少なくとも一方を算出し、当該算出された比を前記回転位置検出手段の検出結果に基づき前記ブラシレスモータの電気角に対応づけて角度依存性データとして記憶するデータ取得手段と、
      前記角度依存性データに基づき、前記2次高調波成分が示す前記電気角に対する依存性が低減されるように前記相電圧指令値を補正するための補正係数を決定する補正係数決定手段と、
      前記補正係数決定手段により決定された補正係数に基づき前記相電圧指令値を補正する補正実行手段と
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載のモータ制御装置。
  3.  前記制御演算手段は、前記ブラシレスモータに流すべき電流のq軸およびd軸成分をそれぞれq軸およびd軸電流指令値として決定し、当該q軸およびd軸電流指令値に基づき、前記ブラシレスモータに印加すべき電圧のq軸およびd軸成分をそれぞれq軸およびd軸電圧指令値として算出し、当該q軸およびd軸電圧指令値を前記ブラシレスモータに印加すべき電圧の各相成分に変換することにより前記相電圧指令値を求め、
     前記補正手段は、
      前記電流検出手段の検出結果に基づき、前記ブラシレスモータに流れる電流のq軸成分の前記q軸電流指令値に対する比および前記ブラシレスモータに流れる電流のd軸成分の前記d軸電流指令値に対する比の少なくとも一方を算出し、当該算出された比を前記回転位置検出手段の検出結果に基づき前記ブラシレスモータの電気角に対応づけて角度依存性データとして記憶するデータ取得手段と、
      前記角度依存性データに基づき、前記2次高調波成分が示す前記電気角に対する依存性が低減されるように前記相電圧指令値を補正するための補正係数を決定する補正係数決定手段と、
      前記補正係数決定手段により決定された補正係数に基づき前記相電圧指令値を補正する補正実行手段と
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載のモータ制御装置。
  4.  前記補正手段は、前記電流検出手段により得られる電流の検出値が予め決められた閾値よりも小さいときに前記電流検出手段および前記回転位置検出手段により得られる電流および回転位置の検出値に基づき、前記2次高調波成分が示す前記電気角に対する依存性が低減されるように前記相電圧指令値を補正することを特徴とする、請求項1に記載のモータ制御装置。
  5.  前記補正手段は、前記ブラシレスモータのロータの角速度が予め決められた閾値以下であるときに前記電流検出手段および前記回転位置検出手段により得られる電流および回転位置の検出値に基づき、前記2次高調波成分が示す前記電気角に対する依存性が低減されるように前記相電圧指令値を補正することを特徴とする、請求項1に記載のモータ制御装置。
  6.  車両のステアリング機構にブラシレスモータによって操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
     請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ制御装置を備え、
     前記モータ制御装置は、前記ステアリング機構に操舵補助力を与えるブラシレスモータを駆動することを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
  7.  ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置であって、
     前記ブラシレスモータに流れる各相電流を検出する電流検出手段と、
     前記ブラシレスモータに印加すべき各相電圧を示す指令値を求め、当該指令値を相電圧指令値として出力する制御演算手段と、
     前記電流検出手段により検出された各相電流の検出値と当該検出値の検出時点に前記ブラシレスモータに印加された各相電圧の指令値とに基づき各相の抵抗値を算出する相抵抗算出手段と、
     前記相抵抗算出手段により算出される各相の抵抗値に応じて前記相電圧指令値を補正する補正手段と、
     前記補正手段による補正後の相電圧指令値に基づき前記ブラシレスモータを駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする、モータ制御装置。
  8.  前記相抵抗算出手段は、前記ブラシレスモータに流れる電流の大きさが所定値よりも小さいときに各相の抵抗値を算出することを特徴とする、請求項7に記載のモータ制御装置。
  9.  前記電流検出手段により各相電流が検出される時点における前記補正後の相電圧指令値を記憶する記憶手段を更に備え、
     前記相抵抗算出手段は、前記電流検出手段により検出された各相電流の検出値と前記記憶手段に記憶された相電圧指令値とに基づき各相の抵抗値を算出することを特徴とする、
    請求項7に記載のモータ制御装置。
  10.  前記電流検出手段は、
      前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する単一の電流センサと、
      前記電流センサにより検出される電流の検出値に基づき各相電流の検出値を順次に求める相電流算出手段とを含み、
     前記制御演算手段は、
      前記ブラシレスモータに供給すべき電流を示す指令値と前記ブラシレスモータのロータの角速度とに基づき、ブラシレスモータの回路方程式に従い前記相電圧指令値を求めるオープンループ制御手段と、
      前記電流センサにより検出される電流の検出値に基づき、前記回路方程式に従い前記相電圧指令値を求めるときに使用するパラメータの値を求めるパラメータ算出手段とを含み、
     前記記憶手段は、前記相電流算出手段によりいずれかの相電流の検出値が得られる毎に前記補正後の相電圧指令値を記憶することを特徴とする、請求項9に記載のモータ制御装置。
  11.  車両のステアリング機構にブラシレスモータによって操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
     請求項7から10のいずれか1項に記載のモータ制御装置を備え、
     前記モータ制御装置は、前記ステアリング機構に操舵補助力を与えるブラシレスモータを駆動することを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
  12.  ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置であって、
     前記ブラシレスモータに印加すべき各相電圧を示す指令値を求め、当該指令値を相電圧指令値として出力する制御演算手段と、
     前記相電圧指令値を補正する補正手段と、
     前記補正手段による補正後の相電圧指令値に基づき前記ブラシレスモータを駆動する駆動手段とを備え、
     前記駆動手段は、互いに直列に接続された2個のスイッチング素子からなるスイッチング素子対を前記ブラシレスモータの相数だけ電源端子と接地端子との間に並列に接続して構成され、各相に対応する前記2個のスイッチング素子の接続点が出力端として前記ブラシレスモータに接続されるインバータを含み、
     前記補正手段は、前記電源端子から前記インバータの出力端までの経路の抵抗成分と当該出力端から前記接地端子までの経路の抵抗成分との差により生じる当該出力端における電圧のずれが補償されるように、前記相電圧指令値に応じて前記相電圧指令値を相毎に補正することを特徴とする、モータ制御装置。
  13.  前記補正手段は、
      前記ブラシレスモータに印加すべき相電圧の指令値と補正量との対応関係を示す補正マップを相毎に記憶している記憶手段と、
      前記制御演算手段から出力される相電圧指令値に前記補正マップによって対応付けられる補正量に応じて当該相電圧指令値を相毎に補正することにより前記補正後の相電圧指令値を算出する補正演算手段と
    を含むことを特徴とする、請求項12に記載のモータ制御装置。
  14.  車両のステアリング機構にブラシレスモータによって操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
     請求項12または13に記載のモータ制御装置を備え、
     前記モータ制御装置は、前記ステアリング機構に操舵補助力を与えるブラシレスモータを駆動することを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103026615A (zh) * 2010-07-28 2013-04-03 三菱电机株式会社 交流旋转机的控制装置
CN103368478A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 株式会社电装 用于旋转电机的控制装置
US9041334B2 (en) 2010-04-16 2015-05-26 Trw Limited Motor control with voltage harmonic shaping
US9966882B2 (en) 2010-03-02 2018-05-08 Trw Limited Current sensor error compensation

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010068653A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Sanyo Electric Co Ltd インバータ制御装置及びモータ駆動システム
JP5343599B2 (ja) * 2009-02-10 2013-11-13 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
DE102009027346A1 (de) * 2009-06-30 2011-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und elektrische Schaltung zum Betreiben eines Elektromotors, insbesondere eines Stellmotors für eine Komponente einer Brennkraftmaschine
JP5703963B2 (ja) * 2011-05-25 2015-04-22 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
US8786223B2 (en) * 2011-10-14 2014-07-22 Ford Global Technologies, Llc Controlling torque ripple in interior permanent magnet machines
CN103187708B (zh) * 2011-12-31 2015-09-30 联创汽车电子有限公司 电动助力转向***电机运行实时自诊断的方法
JP6008273B2 (ja) * 2012-04-25 2016-10-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 インバータ装置
JP5945741B2 (ja) * 2012-09-24 2016-07-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動パワーステアリング装置
KR101694216B1 (ko) * 2012-12-10 2017-01-09 한국전자통신연구원 전동기 구동 모듈 및 브러쉬리스 전동기 시스템
JP5908424B2 (ja) * 2013-03-25 2016-04-26 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 モータ制御装置およびパワーステアリング装置
JP6217299B2 (ja) * 2013-10-15 2017-10-25 トヨタ自動車株式会社 モータ制御システム
JP6313145B2 (ja) * 2014-07-08 2018-04-18 東芝シュネデール・インバータ株式会社 永久磁石型モータの一次抵抗同定方法及びインバータ装置
WO2016007705A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Trw Automotive U.S.Llc System and method for robust active disturbance rejection in electric power steering
US10976182B2 (en) * 2014-12-22 2021-04-13 Nidec Corporation Position estimation method and position control device
WO2016152523A1 (ja) * 2015-03-23 2016-09-29 日本精工株式会社 モータ制御装置並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両
JP6519281B2 (ja) * 2015-03-31 2019-05-29 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JP6527747B2 (ja) * 2015-05-12 2019-06-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ制御装置
JP6484544B2 (ja) * 2015-10-29 2019-03-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 モータ駆動装置およびモータシステム
JP6774622B2 (ja) 2016-09-26 2020-10-28 株式会社ジェイテクト モータ制御装置
JP6277247B1 (ja) * 2016-10-03 2018-02-07 本田技研工業株式会社 変換装置、機器及び制御方法
KR102205254B1 (ko) * 2017-04-27 2021-01-21 현대모비스 주식회사 전동식 파워 스티어링 시스템의 모터 제어 장치 및 방법
US10333445B2 (en) * 2017-11-22 2019-06-25 Steering Solutions Ip Holding Corporation Torque ripple compensation with feedforward control in motor control systems
JP7111471B2 (ja) * 2018-01-24 2022-08-02 マブチモーター株式会社 制御装置
KR102637909B1 (ko) * 2019-01-23 2024-02-19 에이치엘만도 주식회사 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로
CN110417310B (zh) * 2019-07-15 2021-01-15 西北工业大学 无刷直流电机电动与发电两种运行状态的统一控制方法
CN112234876B (zh) * 2020-10-16 2021-12-07 宁波拓普集团股份有限公司 一种用于电动助力转向***的电机力矩谐波补偿方法
US20240055864A1 (en) * 2022-08-15 2024-02-15 General Electric Technology Gmbh Sensors for use in hvdc power transmission networks

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001187578A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Koyo Seiko Co Ltd 電動パワーステアリング装置のためのモータ制御装置
JP2004072856A (ja) * 2002-08-05 2004-03-04 Nissan Motor Co Ltd 同期電動機の制御装置
JP2005218215A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Nsk Ltd Pmモータの駆動方法および温度推定方法
JP2007228767A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Hitachi Ltd 永久磁石同期モータの制御装置,制御方法、及びモジュール

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5481168A (en) * 1993-01-29 1996-01-02 Hitachi, Ltd. Electric vehicle torque controller
JP3567770B2 (ja) 1998-12-15 2004-09-22 豊田工機株式会社 モータ制御装置
JP3559258B2 (ja) * 2001-07-30 2004-08-25 三菱電機株式会社 ステアリング制御装置
JP3559260B2 (ja) * 2001-09-04 2004-08-25 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング制御装置及び制御方法
JP4033030B2 (ja) * 2003-04-21 2008-01-16 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JP4230276B2 (ja) * 2003-05-19 2009-02-25 本田技研工業株式会社 ブラシレスdcモータの制御装置
JP4470445B2 (ja) * 2003-10-24 2010-06-02 ダイキン工業株式会社 モータケーブル抵抗検出方法およびその装置
US20080211446A1 (en) * 2004-02-23 2008-09-04 Hideyuki Kobayashi Control Apparatus of Electric Power Steering Apparatus
JP4617716B2 (ja) 2004-05-11 2011-01-26 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JP2006304478A (ja) * 2005-04-20 2006-11-02 Nsk Ltd モータ駆動制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置
JP4703251B2 (ja) * 2005-04-28 2011-06-15 オリジン電気株式会社 電源装置の運転方法及び電源装置
JP2007074796A (ja) 2005-09-06 2007-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd インバータ装置
JP2007215306A (ja) 2006-02-08 2007-08-23 Jtekt Corp モータ用制御装置
JP4899611B2 (ja) * 2006-04-24 2012-03-21 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
US7889978B2 (en) 2007-02-08 2011-02-15 Jtekt Corporation Motor controller and electric power steering system
JP2009017715A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Nsk Ltd モータ制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置
JP2009165259A (ja) 2008-01-07 2009-07-23 Jtekt Corp モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
JP2009247181A (ja) 2008-03-31 2009-10-22 Jtekt Corp モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
JP5228578B2 (ja) 2008-03-31 2013-07-03 株式会社ジェイテクト モータ制御装置および電動パワーステアリング装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001187578A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Koyo Seiko Co Ltd 電動パワーステアリング装置のためのモータ制御装置
JP2004072856A (ja) * 2002-08-05 2004-03-04 Nissan Motor Co Ltd 同期電動機の制御装置
JP2005218215A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Nsk Ltd Pmモータの駆動方法および温度推定方法
JP2007228767A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Hitachi Ltd 永久磁石同期モータの制御装置,制御方法、及びモジュール

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2262098A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9966882B2 (en) 2010-03-02 2018-05-08 Trw Limited Current sensor error compensation
US9041334B2 (en) 2010-04-16 2015-05-26 Trw Limited Motor control with voltage harmonic shaping
CN103026615A (zh) * 2010-07-28 2013-04-03 三菱电机株式会社 交流旋转机的控制装置
CN103368478A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 株式会社电装 用于旋转电机的控制装置

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