JP5055911B2

JP5055911B2 - モータ制御方法及び装置

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Publication number: JP5055911B2
Application number: JP2006253789A
Authority: JP
Inventors: 春浩江
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Filing date: 2006-09-20
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Description

本発明は永久磁石型ブラシレスDCモータの制御方法及び装置に関し、特にモータ及び制御装置（ＥＣＵ）の製造バラツキや運行中のシステム環境の変化によるパラメータの変動に対し、駆動電圧飽和度（駆動電圧余裕度）に基づいてモータ電流指令制限値を補正することにより、駆動電圧飽和による異音を防止すると共に、過度の電流指令値制限によるモータ出力の低下現象を防ぐようにしたモータ制御方法及び装置に関するものである。本発明のモータ制御方法及び装置は、車両の電動パワーステアリング装置に最適である。

モータ、特に永久磁石型ブラシレスDCモータは広く使用されており、例えば車両のハンドルを軽く操作できるように、モータの回転力で補助力付勢する電動パワーステアリング装置にも駆動源として用いられている。電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助力付勢するようになっている。

このような電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図５に示す。操向ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１からイグニションキー信号が入力され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｈとに基づいて、アシストマップ等を用いてアシスト指令の操舵補助指令値（電流指令値）Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値（電流指令値）Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

このような構成の電動パワーステアリング装置において、操向ハンドル１から伝達された運転手のハンドル操作による操舵トルクＴｈをトルクセンサ１０で検出し、検出された操舵トルクＴｈや車速Ｖｈに基づいて算出される電流指令値（操舵補助指令値）によってモータ２０は駆動制御され、この駆動が運転手のハンドル操作の補助力となり、運転手は軽い力でハンドル操作を行うことができる。つまり、ハンドル操作によって出力された操舵トルクＴｈと車速Ｖｈから電流指令値（操舵補助指令値）を算出し、この電流指令値（操舵補助指令値）に基づきモータ２０をどのように制御するかによって、ハンドル操舵におけるフィーリングの善し悪しが決まり、電動パワーステアリング装置の性能が大きく左右される。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵも含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図６のようになる。

図６を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された車速Ｖｈは、電流指令値Ｉｒｅｆを演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｈに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆを決定する。電流指令値Ｉｒｅｆは減算部３２に入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、デューティ演算された駆動電圧指令値が駆動部としてのインバータ回路３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２にフィードバックされる。

モータをＰＷＭのデューティで制御する手法として、例えば特開２００５−３３９５７号公報（特許文献１）に開示されたモータ駆動装置がある。特許文献１に開示されたモータ駆動装置は、３相モータを駆動するインバータと、インバータ母線電流を検出する電流検出手段と、インバータに接続される直流電源の電圧を検出する直流電圧検出手段と、インバータの出力電圧値と電流検出手段により検出される電流値とからモータの誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、推定された誘起電圧推定値に基づいてモータの回転子磁極位置と回転速度を推定する回転子位置速度推定手段と、推定された回転子磁極位置の情報に基づいてインバータを制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、ＰＷＭ信号生成手段で生成されたＰＷＭ信号のデューティを補正するデューティ補正手段と、直流電圧検出手段の出力とモータに印加する電圧指令値から電圧飽和の度合いである電圧飽和率を演算して、回転子位置速度検出手段により推定されたモータの回転速度に応じて切替わる電圧飽和率設定値と比較し、電圧飽和率が電圧飽和率設定値以上の場合のみ、電圧飽和率が電圧飽和率設定値よりも小さくなるまで外部から与えられる回転速度目標値を下げる電圧飽和制御手段とを設けたものである。

また、他の制御手法として特開平１０−３１３６００号公報（特許文献２）に開示されているモータの制御装置がある。特許文献２に開示されたモータ制御装置は、Ｐ極（２以上の偶数）のロータと、
ロータに鎖交する磁束を発生するＫ相（２以上の整数）のステータ巻線と、ステータ巻線に流すステータ電流の指令値である電流指令を作成する電流指令作成手段と、電流指令に基づきステータ巻線に電力を供給する駆動手段と、ステータ巻線に流れるステータ電流を検出するステータ電流検出手段と、ステータ電流が電流指令にどれだけ追従しないかを示す飽和度を作成する飽和度作成手段と、ロータの極位置に基づき極位置信号を作成する極位置信号作成手段とを有するモータの制御装置において、電流指令作成手段が、飽和度に基づき電流指令を作成し、飽和度作成手段が、電流指令とステータ電流と極位置信号とに基づき飽和度を作成するものである。
特開２００５−３３９５７号公報特開平１０−３１３６００号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、電圧飽和制御に対して電圧の飽和を防ぐため、モータ回転速度を調整している。つまり、モータの逆起電圧を調整しながら、モータに印加しようとする電圧とモータの端子電圧を一致させる制御方法である。しかしながら、電動パワーステアリング装置で使用するモータの制御は速度制御ではなく、トルク（電流）制御により行うため、電動パワーステアリング装置には適用することができない。

また、特許文献２に開示されている方法では、ステータ電流が、ステータ電流指令にどれだけ追従しないかを示す飽和度、つまり電流センサに依存している。そして、電流センサの精度及び誤差が飽和度の生成に影響している。

従来のモータ制御における電流指令制限値は、モータとコントロールユニット（ＥＣＵ）の設計値を用いて算出したものである。電流指令制限値は基本的には、供給電圧を一定とした電流指令制限値算出マップと供給電圧変動に応じた補正回転速度算出マップより算出しており、図６の電流指令値演算部３１に内蔵されている機能である。

電流指令制限値信号算出部４０の従来の構成は図７に示されるように、モータ駆動電圧となる供給電圧Ｖｒｇを減算部４１に加算入力し、ベース電圧供給部４８からのベース電圧Ｖｒ＿ｂａｓを減算部４１に減算入力し、減算結果（＝Ｖｒｇ−ＶＲ＿ｂａｓ）をゲイン部４２で１／２倍し、その値（＝（Ｖｒｇ−ＶＲ＿ｂａｓ）／２）を乗算部４３に入力する。補正回転速度算出部４６で算出された補正回転速度ωｃは乗算部４３に入力されており、乗算部４３の乗算結果は減算部４４に減算入力され、モータ回転速度ω１も減算部４４に加算入力されている。減算部４４で得られる回転速度ω２は電流指令制限値算出部４５に入力され、算出された電流指令制限値Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍが出力されてモータ駆動部に入力され、電流指令値を補正してモータを駆動すると共に、単位遅延部４７に入力される。補正回転速度算出部４６は、単位遅延部４７から入力される１サンプリング前の電流指令制限値Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍ’を基に補正回転速度ωｃを算出し、補正回転速度ωｃを乗算部４３に入力する。

このような構成の電流指令制限値信号算出部４０は電動パワーステアリング装置のベクトル制御装置において、図８に示されるように接続される。即ち、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｈに基づいて電流指令値演算部３１で演算された電流指令値Ｉｒｅｆは最小値選択部６０に入力され、電流指令制限値信号算出部４０からの電流指令制限値Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍも最小値選択部６０に入力され、最小値選択部６０で選択された電流指令値Ｉｒｅｆa（Ｉｒｅｆ、Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍの小さい方）がd/q軸電流指令値演算部６１に入力される。d/q軸電流指令値演算部６１で演算されたｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑは２相/３相変換部６２に入力され、３相の電流指令値Iｃｎ（ｎ＝a,b.c）が減算部３２に入力される。減算部３２以降の動作は３相である点を除いて図６と同様である。

かかる電流指令制限値信号算出部４０ではモータ回転速度ω１と供給電圧Ｖｒｇに対し、出力の電流指令制限値Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍがモータ駆動電圧（デューティ）が１００％になるように制限されている。しかしながら、実際にはモータと制御装置（ＥＣＵ）の製造バラツキや温度等の環境変化でパラメータも変動し、設計条件と異なってしまうケースも多い。このようにパラメータが変動するために、デューティ飽和によってモータに騒音が発生してしまう問題がある。

本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、電流指令制限値を補正することにより、モータやコントロールユニット（ＥＣＵ）の製造のバラツキや環境の変化が生じてもモータ騒音がなく、モータ印加電圧の飽和（デューティ１００％）によるモータトルクリップルの発生を防止すると共に、過度に電流指令値が低くなることがなく、モータ最大出力を発生することができるモータ制御方法及び装置を提供することにある。電動パワーステアリング装置に適用した場合、印加電圧飽和によるトルクリップルや異音がなく、高出力の電動パワーステアリング装置を提供することができる

本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値演算部で求められた電流指令値と、ベース電圧、供給電圧及びモータ回転速度に基づいて電流指令制限値信号算出部で求められた電流指令制限値とからベクトル制御のｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づくＰＷＭの各相デューティによってモータを制御するモータ制御方法に関し、本発明の上記目的は、前記各相デューティの最大値を取得し、前記モータに連結されている回転センサからの機械角度周期パルス信号と前記最大値とから（入力値−デューティ１００％）のホールド値を計算して保持し、前記ホールド値を出力更新信号で積算して補正信号を求め、前記補正信号と前記供給電圧とを乗算して求めた乗算値によって前記電流指令制限値を補正すると共に、前記ホールド値を前記出力更新信号で積算する際、前記出力更新信号がパルス状信号になった場合のみ、前回の演算結果と入力された前記ホールド値とを加算して前記補正信号とする演算を行い、それ以外の場合は演算を行わず、前回の演算結果を保持するようになっていることによって達成される。

また、本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値演算部で求められた電流指令値と、ベース電圧、供給電圧及びモータ回転速度に基づいて電流指令制限値信号算出部で求められた電流指令制限値とからベクトル制御のｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づくＰＷＭの各相デューティによってモータを制御するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記各相デューティの最大値を取得する最大値取得計算部と、前記モータに連結されている回転センサからの機械角度周期パルス信号及び前記最大値から（入力値−デューティ１００％）のホールド値を計算して保持するホルダ部と、前記ホールド値を出力更新信号で積算して補正信号を求める積算ホルダ部と、前記補正信号及び前記供給電圧を乗算する乗算部とを具備し、前記乗算部で求めた乗算値によって前記電流指令制限値を補正すると共に、前記積算ホルダ部が前記ホールド値を前記出力更新信号で積算する際、前記出力更新信号がパルス状信号になった場合のみ、前回の演算結果と入力された前記ホールド値とを加算して前記補正信号とする演算を行い、それ以外の場合は演算を行わず、前回の演算結果を保持するようになっていることにより達成される。

本発明の上記目的は、前記電流指令制限値が前記電流指令値より小さい場合と、前記電流指令制限値が前記電流指令値以上で前記ホールド値が０より大きい場合に、前記出力更新信号を前記パルス状信号とするようになっていることにより、或いは前記電流指令制限値が前記電流指令値以上で前記ホールド値が０以下の場合には、前記出力更新信号を前記パルス状信号としないようになっていることにより、より効果的に達成される。

本発明のモータ制御方法及び装置によれば、モータやコントロールユニットの製造時のバラツキや温度等の環境の変化によるパラメータ変化に対し、常にＰＷＭによるモータ印加電圧（デューティ）の飽和度（余裕度）を監視し、その監視に基づいて電流指令制限値を補正しているので、駆動電圧飽和によるモータの異音を防止できると共に、電圧（デューティ）を抑え過ぎることによるモータ出力の低下を防止することができる。

本発明のモータ制御方法及び装置によれば、デューティ飽和により引き起こされるモータトルクリップルの発生が抑えられ、運転者に不快な振動や異音を与えることが抑制される。

また、本発明のモータ制御方法及び装置はトルク（電流）制御であるので、電動パワーステアリング装置に適用することができる。

本発明に係るモータの制御方法及び装置は、ＰＷＭ制御によるモータの駆動電圧飽和度（若しくは駆動電圧余裕度）を演算し、駆動電圧飽和度に基づいてモータ電流指令制限値を補正する。これにより、モータやコントロールユニット（ＥＣＵ）の製造上のバラツキや環境の変化により発生するパラメータ変動に対し、モータ印加電圧の飽和によるモータ異音の発生を防止し、過度の指令値制限によるモータ出力の低下現象を防止している。

本発明は、図７の電流指令制限値信号算出部４０に対して電流指令制限値補正機能を付加したものであり、電流指令制限値補正機能により製造バラツキや環境変化が生じても、デューティの飽和を引き起こすこともなく、トルクリップルやモータ異音の発生も抑制できる。

本発明の構成は図１に示す構成であり、図７の電流指令制限値信号算出部４０に電流指令制限値補正部を付加している。図７と同一部には同一符号を付して説明を省略する。

本発明の電流指令制限値補正部は、ＰＷＭ制御部からの駆動電圧であるデューティＤｕｔｙ＿ａ，Ｄｕｔｙ＿ｂ，Ｄｕｔｙ＿ｃの最大値（包絡線）を取得する最大値取得計算部５０と、最大値取得計算部５０で取得した最大値Ｄｕｔｙ＿ｍと、回転センサ等からの機械角度周期パルス信号ＭＰとを入力して（入力値−デューティ１００％）を計算して保持するホルダ部５１と、ホルダ部５１からのホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘを出力更新信号ＲＮで積算する積算ホルダ部５２と、積算ホルダ部５２からの補正信号ＣＲを供給電圧Ｖｒｇと乗算する乗算部５３とで構成されている。

ホルダ部５１には最大値取得計算部５０からの最大値Ｄｕｔｙ＿ｍが入力され、機械角度周期パルス信号ＭＰが入力されたタイミングでホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘ（＝入力値−デューティ１００％）、つまりホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘ（＝Ｄｕｔｙ−ｍ ― デューティ１００％）を計算する。ホルダ部５１で計算されたホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘは、出力更新信号ＲＮと共に積算ホルダ部５２に入力される。積算ホルダ部５２は出力更新信号ＲＮがパルス状信号になった場合のみ演算を行うようになっており、それ以外の場合は演算を行わず、前回の演算結果を保持するだけである。演算を行う場合、積算ホルダ部５２の前回の演算結果Ｄｄｕｔｙ＿ｈｏｌｄ（ｉ）と入力されたホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘとを加算し、この加算結果ＣＲ＝（Ｄｄｕｔｙ＿ｈｏｌｄ（ｉ）＋Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘ）を出力する。加算結果CRは乗算部５３に入力されて供給電圧Ｖｒｇと乗算され、その乗算結果が加算部４１で供給電圧Ｖｒｇ及びベース電圧ＶＲ＿ｂａｓと加減算される。

設定されたシステムのパラメータと環境条件が設計値と同じ場合、電流指令制限値算出マップと補正回転速度算出マップはモータ回転速度ω１及び供給電圧Ｖｒｇにより電流指令制限値Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍを算出する。この電流指令制限値Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍはデューティが丁度１００％になる値である。即ち、いつでもモータ回転速度ω１と供給電圧Ｖｒｇが分かれば、オフラインで求めた電流指令制限値算出マップと補正回転速度算出マップにより、デューティが１００％になる電流指令制限値Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍを生成することができる。

一方、システムのパラメータが設計値と違う場合、上述の計算でデューティが１００％になる電流指令値の生成ができなくなる。そこで、デューティが１００％にならない部分（飽和度又は余裕度）を算出することにより供給電圧変化相当分に換算し、更に補正回転速度算出マップに基づき電流指令制限値を算出する。デューティの飽和分は供給電圧変化分に相当するため、補正回転速度算出マップのみの使用で良い。この算出した電流指令値Ｉｒｅｆはデューティが１００％になるような値である。その理由は次の通りである。

設計条件に基づいてベクトル制御のｄ／ｑ軸モータ端子電圧を計算すると、数１のようになる。

ただし、Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑはｄ／ｑ軸モータ端子電圧、ｉ_ｄ，ｉ_ｑはｄ／ｑ軸モータ電
流、Ｒ_ｍ、Ｒ_ａｃ、Ｒ_{ａｃ＿ｍｅ}はモータ及びコントロールユニットの内部抵抗
、Ｌｍはモータインダクタンス、ｅ_ｄ、ｅ_ｑはモータ１０００[ｒｐｍ]のｄ／ｑ
軸逆起電圧、ｎはモータ回転速度、ω_ｅはモータ角速度、θ_ｅはモータ電気角度
である。

また、抵抗にはバラツキがあり、温度により変化する場合、電圧方程式は下記数２のようになる。

ただし、δＲはモータ及びコントロールユニットの抵抗変化分である。

数１に対してデューティが１００％とすれば、抵抗変化により数２に対するデューティの飽和度（余裕度）が以下のように計算すると分かる。

ただし、δＶ_ｄ、δＶ_ｑはモータｄ／ｑ軸端子電圧変化値である。

上記数３により明らかにされる飽和度（余裕度）を更に詳しく検討する。モータ端子／中性点間の電圧変動δＶ_ｕｎを２／３相変換式より表すと、下記数４になる。

ただし、δＶ_ｕｎ、δＶ_ｖｎ、δＶ_ｗｎはＵＶＷ相の各モータ端子／中性点電圧
変化値である。

また、中性点／グランドの電圧変動は下記数５のように表す。

モータ端子対グランドの電圧変動δＶ_ｕｇはモータ端子／中性点間の電圧変動δＶ_ｕｎと中性点／グランドの電圧変動δＶ_ｎｇの和であり、下記数６のように表す。

デューティが１００％の場合、モータ端子電圧と供給電圧Ｖｒｇが同じである。即ち、モータ端子電圧の変動分は供給電圧Ｖｒｇの変動分と同じである。ここで、供給電圧Ｖｒｇの電圧変動分δＶｒを下記数７によって算出する。

更に、モータ端子電圧はデューティと比例関係を持っているため、電圧変動分δＶｒはデューティの飽和度を示している。数７から分かるように、抵抗変動により生じるデューティの飽和度はＶｒ電圧の電圧変動分δＶｒで表すことができる。

一方、使用される補正回転速度算出部は、Ｖｒ電圧の変動に対してデューティが１００％になるような機能であり、下記数８のように表す。

上記数４と同様にモータ端子／中性点間の電圧変動δＶ_ｕｎは２／３相変換式より表すと、下記数９のように表す。

更に、中性点／グランドの電圧変動は下記数１０のように表す。

そして、Ｖｒ電圧の変動分δＶｒは下記数１１で示す。

上記数１１より補正回転速度マップ値は抵抗値と関係がないことが分かる。つまり、環境の変化による内部抵抗値の変化は、補正回転速度マップのパラメータと関係がないことが表されている。よって、抵抗が変わっても、補正回転速度算出マップ特性は変わらない（結論１）。また、供給電圧Ｖｒｇの変動により引き起こすべきモータ回転速度の変化量δｎは供給電圧Ｖｒｇの関数であることから、モータ回転速度の変化量δｎを調整することにより電圧変動分δＶｒを吸収できる（結論２）。以上より、モータ抵抗やコントロールユニットの内部抵抗のみが変化する場合、上記結論１により、補正回転速度算出マップ特性が変わらないため、補正回転速度算出マップ特性の扱いは抵抗変化前と同じである。また、モータ抵抗及びコントロールユニットの内部抵抗が変化することにより生じたデューティ飽和（余裕）分は、最終的に数７のように電圧変動分δＶｒに反映する。また、上記結論２により、デューティ飽和（余裕）分をなくすため、数１１に基づいてモータ回転速度の変化量δｎを調整すれば可能である。

図２及び図３はモータ電流指令値に対するモータ回転速度の特性を示しており、図２の特性（a）は設計条件で求めた電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍであり、特性（b）は抵抗変化した後、デューティが１００％になる時の理想の電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍである。そして、図3の特性（d）は、供給電圧Ｖｒが２[Ｖ]変動した場合の補正回転速度算出特性である。また、図２の特性（c）はデューティ飽和度に対し、図２の特性（a）と図３の特性（d）で合成した特性であり、この合成した特性（c）と図２の特性（b）とが完全に一致する。即ち、抵抗変化が発生しても特性（a）と特性（d）に基づいて、デューティ飽和度が分かれば電流指令制限値の補正を行うことができる。

抵抗が変化した場合、デューティが１００％にならない部分（飽和度或いは余裕度）の算出は、各相に印加するデューティとデューティが１００％時の最大誤差をとれば、飽和度或いは余裕度が分かる。安定した値をとるため、モータ１回転内最大誤差を採用するようにしても良い。

図１の構成は３相モータを駆動する例を示しており、３相モータの駆動デューティＤｕｔｙ＿ａ，Ｄｕｔｙ＿ｂ，Ｄｕｔｙ＿ｃが最大値取得計算部５０に入力され、３相デューティの包絡線である最大値Ｄｕｔｙ＿ｍが得られる。最大値Ｄｕｔｙ＿ｍはホルダ部５１に入力され、１００％デューティとの差であるホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘが機械角度周期パルス信号ＭＰに基づいてモータ回転毎に出力され、積算ホルダ５２で出力更新信号ＲＮにより表１に従って更新される。

表１における電流指令制限値制限状態は、電流指令制限値算出値が電流指令値演算部から出力された電流指令値より小さい（動作）か否（非動作）かを示している。表１より状態（ｄ）を除いて、その他は全て電流指令制限値補正が必要な状態である。状態（ａ）、（ｂ）、（ｃ）が継続する場合、定期的に電流指令制限値補正を行う。以上の電流指令制限値補正動作をまとめると、次のようになる。

電流指令制限値補正更新信号動作は、状態（ｄ）を除いて状態（ａ）〜（ｃ）に状態遷移した場合、或いは定期信号が来た場合に行われる。状態遷移した場合（状態（ｄ）を除いて）は必ず更新信号動作を行い、それと同時に定期信号をリセットする。一方、更新信号動作の禁止は、状態（ｄ）に遷移の場合、状態（ｄ）の場合及び状態（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に状態遷移した後、モータ２回転目の信号が来る前である。状態（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に状態遷移した後、モータ２回転目の信号が来る前を更新信号動作禁止とするのは、正確なデューティ誤差をとるためである。

次に、本発明の動作を図４のフローチャートを参照して説明する。

先ず算出される電流指令制限値（Ｉｒｅｆ＿ｌｉｍ）とトルクに基づいて算出された電流指令値（Ｉｒｅｆ）とを比較し（ステップＳ１０）、電流指令制限値が電流指令値より小さい場合は電流指令制限値が動作し（ステップＳ１０）、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、最大値取得計算部５０から検出される駆動デューティの最大値（Ｄｕｔｙ＿ｍ）がホルダ部５１に入力され、入力値とデューティ１００％との差であるホールド値（Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘ）（変動分）が計算される。ホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘが０より大きい場合はステップＳ１２に移行し、電流指令値制限不足状態（状態（ａ））と判断し、更新信号を積算ホルダ部５２に出力する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１１においてホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘが０以下の場合はステップＳ１３に移行して、電流指令値制限過度状態（状態（ｂ））と判断され、出力更新信号ＲＮを積算ホルダ部５２に出力する（ステップＳ１６）。また、ステップＳ１０において電流指令制限値が電流指令値以上の場合は、電流指令制限値が動作しない状態でありステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、最大値取得計算部５０から検出される駆動デューティの最大値（Ｄｕｔｙ＿ｍ）とデューティ１００％との差であるホールド値（Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘ）が計算される。ホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘが０より大きい場合はステップＳ１５に移行し、電流指令値制限不足状態（状態（ｃ））と判断され出力更新信号ＲＮを積算ホルダ部５２に出力する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１４においてホールド値Ｄｄｕｔｙ＿Ｍａｘが０以下の場合はステップＳ１７に移行し、通常状態（状態（ｄ））と判断され、出力更新信号ＲＮを停止する（ステップＳ１８）。

なお、本発明のモータ制御方法及び装置はトルク（電流）制御であるため、車両の電動パワーステアリング装置のモータ制御に適用することができる。

本発明の構成例を示す電流指令制限値信号算出部ブロック図である。本発明を説明するための図である。本発明を説明するための図である。本発明の動作例を示すフローチャートである。一般的な電動パワーステアリングの概略構成を示す図である。コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。従来の電流指令制限値信号算出部を示すブロック図である。従来のモータ制御系の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１操向ハンドル
２コラム軸
１０トルクセンサ
１２車速センサ
２０モータ
３０コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１電流指令値演算部
３５ＰＩ制御部
３６ＰＷＭ制御部
３７インバータ回路
４０電流指令制限値信号算出部
４５電流指令制限値算出部
４６補正回転速度算出部
４８ベース電圧供給部
５０最大値取得計算部
５１ホルダ部
５２積算ホルダ部
６０最小値選択部
６１ d/q軸電流指令値演算部
６２２相/３相変換部

Claims

操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値演算部で求められた電流指令値と、ベース電圧、供給電圧及びモータ回転速度に基づいて電流指令制限値信号算出部で求められた電流指令制限値とからベクトル制御のｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づくＰＷＭの各相デューティによってモータを制御するモータ制御方法において、
前記各相デューティの最大値を取得し、前記モータに連結されている回転センサからの機械角度周期パルス信号と前記最大値とから（入力値−デューティ１００％）のホールド値を計算して保持し、前記ホールド値を出力更新信号で積算して補正信号を求め、前記補正信号と前記供給電圧とを乗算して求めた乗算値によって前記電流指令制限値を補正すると共に、前記ホールド値を前記出力更新信号で積算する際、前記出力更新信号がパルス状信号になった場合のみ、前回の演算結果と入力された前記ホールド値とを加算して前記補正信号とする演算を行い、それ以外の場合は演算を行わず、前回の演算結果を保持するようになっていることを特徴とするモータ制御方法。
前記電流指令制限値が前記電流指令値より小さい場合と、前記電流指令制限値が前記電流指令値以上で前記ホールド値が０より大きい場合に、前記出力更新信号を前記パルス状信号とするようになっている請求項１に記載のモータ制御方法。
前記電流指令制限値が前記電流指令値以上で前記ホールド値が０以下の場合には、前記出力更新信号を前記パルス状信号としないようになっている請求項１に記載のモータ制御方法。
操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値演算部で求められた電流指令値と、ベース電圧、供給電圧及びモータ回転速度に基づいて電流指令制限値信号算出部で求められた電流指令制限値とからベクトル制御のｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づくＰＷＭの各相デューティによってモータを制御するモータ制御装置において、
前記各相デューティの最大値を取得する最大値取得計算部と、前記モータに連結されている回転センサからの機械角度周期パルス信号及び前記最大値から（入力値−デューティ１００％）のホールド値を計算して保持するホルダ部と、前記ホールド値を出力更新信号で積算して補正信号を求める積算ホルダ部と、前記補正信号及び前記供給電圧を乗算する乗算部とを具備し、
前記乗算部で求めた乗算値によって前記電流指令制限値を補正すると共に、前記積算ホルダ部が前記ホールド値を前記出力更新信号で積算する際、前記出力更新信号がパルス状信号になった場合のみ、前回の演算結果と入力された前記ホールド値とを加算して前記補正信号とする演算を行い、それ以外の場合は演算を行わず、前回の演算結果を保持するようになっていることを特徴とするモータ制御装置。
前記電流指令制限値が前記電流指令値より小さい場合と、前記電流指令制限値が前記電流指令値以上で前記ホールド値が０より大きい場合に、前記出力更新信号を前記パルス状信号とするようになっている請求項４に記載のモータ制御装置。
前記電流指令制限値が前記電流指令値以上で前記ホールド値が０以下の場合には、前記出力更新信号を前記パルス状信号としないようになっている請求項４に記載のモータ制御装置。