JP5397664B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、モータ（とくにブラシレスモータ）を駆動するためのモータ制御装置に関する。ブラシレスモータは、たとえば、電動パワーステアリング装置における操舵補助力の発生源として利用される。

ブラシレスモータのためのモータ制御装置は、モータの電機子巻線を流れる電流を検出する電流検出部と、モータのロータ回転角を検出する回転角検出部と、ｄ軸目標電流およびｑ軸目標電流を演算するｄｑ軸目標電流演算部と、検出された電機子巻線電流およびロータ回転角に基づいてｄ軸電流およびｑ軸電流を求めるｄｑ軸電流演算部と、ｄ軸電圧指令値演算部と、ｑ軸電圧指令値演算部とを備えている。ｄ軸電圧指令値演算部は、ｄ軸目標電流とｄ軸電流との間のｄ軸偏差を低減するように、ｄ軸偏差のＰＩ演算に基づいてｄ軸電圧指令値を求める。ｑ軸電圧指令値演算部は、ｑ軸目標電流とｑ軸電流との間のｑ軸偏差を低減するように、ｑ軸偏差のＰＩ演算に基づいてｑ軸電圧指令値を求める。こうして求められたｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値、および検出されたロータ回転角に基づいて、モータ制御装置は、電機子巻線に電圧を印加する。これにより、ロータの回転力が発生する。

一方、ＰＩ演算値に対して非干渉化制御量を加算する非干渉化制御が知られている（特許文献１参照）。非干渉化制御とは、ロータの回転に伴ってモータ内部で生じる速度起電力を補償するように電圧指令値を定めることにより、ｄ軸の制御系とｑ軸の制御系との干渉を打ち消すための制御である。非干渉化制御を行うことによって、速度起電力による応答性や追従性の低下を効果的に抑制できると期待されている。
特開２００５−８２０３４号公報

モータ内部で生じる速度起電力は、回転角速度および電流に依存する。したがって、これを補償するための非干渉化制御量も同様に回転角速度および電流に依存する。より具体的には、ｄ軸非干渉化制御量は回転角速度およびｑ軸電流に依存し、ｑ軸非干渉化制御量は回転角速度およびｄ軸電流に依存する。
ところが、電流の検出から非干渉化制御量の演算が完了するまでには、回転角速度などの演算のための時間がかかる。そのため、非干渉化制御量の変化がモータ内部の速度起電力の変化から遅れることになる。このような非干渉化制御量を用いて電圧指令値を補正しても、モータ電流を必ずしも理想的な波形に制御することができない。そのため、非干渉化制御が必ずしも期待どおりの効果を生じない場合がある。

そこで、この発明の目的は、電流検出からの演算時間に起因する非干渉化制御量のずれを補償して、モータ電流を良好に制御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。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、モータ（１）に流れるモータ電流を検出するモータ電流検出手段（１１）と、目標電流値と前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流との偏差に基づいて基本電圧指令値を生成する基本電圧指令値生成手段（５１ａ，５２ａ）と、前記モータの回転角速度を演算する回転角速度演算手段（２２）と、前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流および前記回転角速度演算手段によって演算される回転角速度に基づいて、前記モータの非干渉化制御のための非干渉化制御量を演算する非干渉化制御量演算手段（５１ｂ，５２ｂ）と、前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流に対して位相進み演算を行ってモータ電圧を推定するモータ電圧推定手段（５１ｃ，５２ｃ）と、前記モータ電圧推定手段によって推定される推定モータ電圧と前記基本電圧指令値生成手段が生成する基本電圧指令値とに基づいて補正値を演算する補正値演算手段（５１ｄ，５２ｄ）と、前記基本電圧指令値生成手段が生成する基本電圧指令値を前記非干渉化制御量および補正値によって補正して電圧指令値を求める補正手段（５１ｅ，５２ｅ）と、この補正手段によって求められた電圧指令値を用いて前記モータを駆動する駆動手段（２０，２１，１３）とを含む、モータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。

この構成によれば、目標電流値とモータ電流との偏差に基づいて基本電圧指令値が生成される一方で、モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流に対して位相進み演算を行うことでモータ電圧が推定される。この推定モータ電圧は、具体的には、基本電圧指令値を非干渉化制御量等で補正して電圧指令値が求められ、この電圧指令値を用いてモータを駆動する時点でのモータ電圧の推定値であることが好ましい。このような推定モータ電圧と基本電圧指令値との差に基づいて補正値が求められる。この補正値は、モータ電流が検出されてから回転角速度が演算され、さらに非干渉化制御量が演算されて電圧指令値が求められるまでの演算時間中に生じる非干渉化制御量のずれ量（適正な非干渉化制御量からの誤差）に対応している。そこで、基本電圧指令値が、非干渉化制御量だけでなく、前記補正値によっても補正される。これにより、演算時間の遅れを補償した非干渉化制御を行うことができるので、モータ電流波形を理想の波形に近づけることができ、モータの応答性および追従性を効果的に向上することができる。

請求項２記載の発明は、前記モータ電圧推定手段が行う位相進み演算が、前記モータの時定数によって定義されるものである、請求項１記載のモータ制御装置である。
この構成によれば、前記位相進み演算がモータの時定数によって定義されるので、電圧指令値によってモータを駆動するときのモータ電圧に近似した値の推定モータ電圧を求めることができる。これにより、非干渉化制御量のずれを一層適正に補償することができるので、非干渉化制御による効果を一層増大させることができる。

請求項３記載の発明は、前記補正値演算手段は、前記推定モータ電圧と前記基本電圧指令値との偏差に対して１以下のゲインを乗じて前記補正値を求めるものである、請求項１または２記載のモータ制御装置である。
この構成によれば、推定モータ電圧と基本電圧指令値との偏差に対して１以下のゲインを乗じて補正値を求める構成であるので、非干渉化制御量を適正に補正することができる。ゲインが１のとき補正の効果が最大となるが、ゲインの値を１以下の適切な値（ただし、０よりも大きな値）とすることで補正の度合いを調節することができる。

前記モータ電流検出手段は、モータの電機子巻線に流れる相電流を検出する相電流検出手段（１１）と、この相電流検出手段が検出する相電流をロータ回転角に基づいて回転座標系（たとえば、ｄｑ座標系）の電流値に変換する座標変換手段（１７）とを含むものであってもよい。この場合に、座標変換手段（１７）は、ロータ回転角を検出する回転角検出手段（２）の出力に基づいて、座標変換処理を行うものであってもよい。

前記基本電圧指令値生成手段は、ｄ軸基本電圧指令値およびｑ軸基本電圧指令値を演算するものであり、前記非干渉化制御量演算手段は、ｄ軸非干渉化制御量およびｑ軸非干渉化制御量を演算するものであり、前記モータ電圧推定手段は、ｄ軸推定電圧およびｑ軸推定電圧を演算するものであり、前記補正値演算手段は、ｄ軸推定電圧およびｄ軸基本電圧指令値に基づいてｄ軸補正値を求め、ｑ軸推定電圧およびｑ軸基本電圧指令値に基づいてｑ軸補正値を求めるものであり、前記補正手段は、ｄ軸基本電圧指令値をｄ軸非干渉化制御量およびｄ軸補正値に基づいて補正してｄ軸電圧指令値を求め、ｑ軸基本電圧指令値をｑ軸非干渉化制御量およびｑ軸補正値に基づいて補正してｑ軸電圧指令値を求めるものであり、前記駆動手段は、ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値に基づいてモータを駆動するものであってもよい。

この場合に、前記非干渉化制御量演算手段は、ｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dを下記式Ａに従って演算し、ｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qを下記式Ｂに従って演算するものであってもよい。
Ｄ_d＝−ωＬ_qＩ_q …Ａ
Ｄ_q＝ωＬ_dＩ_d＋ωΦ …Ｂ
ただし、ωはモータの回転角速度(rad/秒)、Ｌ_dはｄ軸インダクタンス（Ｈ）、Ｌ_qはｑ軸インダクタンス（Ｈ）、Ｉ_dはｄ軸電流（Ａ）、Ｉ_qはｑ軸電流（Ａ）、Φはモータの界磁のＵ，Ｖ，Ｗ相電機子巻線鎖交磁束数の最大値の√（３／２）倍をそれぞれ表す。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両のステアリングホイールに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ７と、車両の速度を検出する車速センサ８と、車両の舵取り機構３に操舵補助力を与えるモータ１と、このモータ１を駆動制御するモータ制御装置１０とを備えている。モータ制御装置１０は、トルクセンサ７が検出する操舵トルクおよび車速センサ８が検出する車速に応じてモータ１を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。モータ１は、たとえば、三相ブラシレスモータである。

モータ制御装置１０は、電流検出部１１、信号処理部としてのマイクロコンピュータ１２、および駆動回路１３を有する。このモータ制御装置１０に、モータ１内のロータの回転角を検出するレゾルバ２（回転角センサ）とともに、前述のトルクセンサ７および車速センサ８が接続されるようになっている。
電流検出部１１はモータ１の電機子巻線を流れる電流を検出する。より具体的には、電流検出部１１は、３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の電機子巻線における相電流をそれぞれ検出する電流検出器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗと、電流検出器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗによる電流検出信号をＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換するＡ／Ｄ変換器１１ｕ′，１１ｖ′，１１ｗ′とを有する。

マイクロコンピュータ１２は、プログラム処理（ソフトウェア処理）によって実現される複数の機能処理部を備えている。これらの複数の機能処理部には、基本目標電流演算部１５、ｄｑ軸目標電流演算部１６、ｄｑ軸電流演算部１７、ｄ軸偏差演算部１８ｄ、ｑ軸偏差演算部１８ｑ、ｄｑ軸電圧指令値演算部１９、電圧指令値座標変換部２０、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御部２１、および回転角速度演算部２２が含まれている。

駆動回路１３は、インバータ回路で構成され、ＰＷＭ制御部２１によって制御されることにより、車載バッテリ等の電源からの電力をモータ１のＵ相、Ｖ相およびＷ相電機子巻線に供給する。この駆動回路１３とモータ１の各相の電機子巻線との間において流れる相電流が電流検出器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗにより検出されるようになっている。
基本目標電流演算部１５は、トルクセンサ７により検知される操舵トルクと、車速センサ８により検出される車速とに基づいて、モータ１の基本目標電流Ｉ^*を演算する。基本目標電流Ｉ^*は、たとえば、操舵トルクの大きさが大きいほど大きく、車速が小さい程大きくなるように定められる。

基本目標電流演算部１５により演算された基本目標電流Ｉ^*はｄｑ軸目標電流演算部１６に入力される。ｄｑ軸目標電流演算部１６は、ｄ軸方向の磁界を生成するためのｄ軸目標電流Ｉ_d ^*と、ｑ軸方向の磁界を生成するためのｑ軸目標電流Ｉ_q ^*とを演算する。ｄ軸とは、モータ１のロータの有する界磁の磁束方向に沿う軸であり、ｑ軸とは、ｄ軸およびロータ回転軸に直交する軸である。ｄｑ軸目標電流演算部１６における演算は公知の演算式を用いて行うことができる。

電流検出部１１から出力される相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗはｄｑ軸電流演算部１７に入力される。ｄｑ軸電流演算部１７は、レゾルバ２により検出されたロータ回転角に基づいて、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを座標変換することにより、ｄ軸電流Ｉ_dおよびｑ軸電流Ｉ_qを演算する。ｄｑ軸電流演算部１７における演算は公知の演算式を用いて行うことができる。

ｄ軸偏差演算部１８ｄは、ｄ軸目標電流Ｉ_d ^*とｄ軸電流Ｉ_dとの間のｄ軸偏差δＩ_dを求める。同様に、ｑ軸偏差演算部１８ｑは、ｑ軸目標電流Ｉ_q ^*とｑ軸電流Ｉ_qとの間のｑ軸偏差δＩ_qを求める。
ｄｑ軸電圧指令値演算部１９は、ｄ軸偏差δＩ_dに対応するｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*とｑ軸偏差δＩ_qに対応するｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*とを求める。

電圧指令値座標変換部２０は、レゾルバ２により検出されたロータ回転角に基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*の座標変換を行い、Ｕ相電機子巻線、Ｖ相電機子巻線、Ｗ相電機子巻線にそれぞれ印加すべき印加電圧指令値Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^*を演算する。電圧指令値座標変換部２０における演算は公知の演算式を用いて行えばよい。

ＰＷＭ制御部２１は、印加電圧指令値Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^*に対応するデューティ比を有するパルス信号である各相のＰＷＭ制御信号を生成する。これにより、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*に対応する電圧が駆動回路１３から各相の電機子巻線に印加され、ロータの回転力が発生する。
回転角速度演算部２２は、レゾルバ２により検出されたロータ回転角の時間変化（微分）を演算することによって、回転角速度ω（ｒａｄ／ｓｅｃ）を求める。この回転角速度ωは、ｄｑ軸電圧指令値演算部１９に入力されるようになっている。

図２は、ｄｑ軸電圧指令値演算部１９の詳しい構成を説明するためのブロック図である。
ｄｑ軸電圧指令値演算部１９は、ｄ軸電圧指令値演算部５１、およびｑ軸電圧指令値演算部５２を有する。ｄ軸電圧指令値演算部５１は、ｄ軸偏差δＩ_dを低減するように、ｄ軸偏差δＩ_dのＰＩ演算（以下「ｄ軸ＰＩ演算」という。）等に基づいてｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*を求める。ｑ軸電圧指令値演算部５２は、ｑ軸偏差δＩ_qを低減するように、ｑ軸偏差δＩ_qのＰＩ演算（以下「ｑ軸ＰＩ演算」という。）等に基づいてｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*を求める。

ｄ軸電圧指令値演算部５１は、ｄ軸ＰＩ演算部５１ａと、ｄ軸非干渉化制御量演算部５１ｂと、ｄ軸電圧推定部５１ｃと、ｄ軸補正値演算部５１ｄと、ｄ軸補正部５１ｅとを有する。
ｄ軸ＰＩ演算部５１ａは、ｄ軸電流をフィードバック制御するものであり、ｄ軸偏差δＩ_dのＰＩ演算によりｄ軸基本電圧指令値としてのｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0を演算し、このｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0をｄ軸補正部５１ｅに出力する。このｄ軸補正部５１ｅでｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0を補正することによって、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*が得られる。

ｄ軸非干渉化制御量演算部５１ｂは、ｄｑ軸電流演算部１７により求められるｑ軸電流Ｉ_qと、回転角速度演算部２２によって求められる回転角速度ω（ｒａｄ／ｓｅｃ）とに基づき、ｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dを求める。より具体的には、ｄ軸非干渉化制御量演算部５１ｂは、ｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dを次式(1)に従って演算する。
Ｄ_d＝−ωＬ_qＩ_q …(1)
ただし、式中、Ｌ_qはモータ１の電機子巻線のｑ軸自己インダクタンスであり、予め測定済みの定数である。

ｄ軸電圧推定部５１ｃは、ｄ軸電流Ｉ_dに電機子巻線抵抗（モータ抵抗）Ｒを乗じる乗算器６１ａと、ｄ軸電流Ｉ_d（モータ抵抗Ｒを乗じた値）に対して位相進み演算を行う位相進み演算部６１ｂと、位相進み演算後のｄ軸電流Ｉ_d（モータ抵抗Ｒを乗じた値）に対して平滑化処理を施すローパスフィルタ６１ｃとを含む。この構成により、ｄ軸電圧推定部５１ｃは、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*によってモータ１を駆動するときのモータ電圧（ｄ軸電圧）を推定して、ｄ軸推定電圧Ｖ^E _dを生成する。すなわち、モータ電流が検出されてから、回転角速度ωが演算され、ｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0が演算され、さらにｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0に対してｄ軸補正部５１ｅによる補正が施されるまでの遅れ時間を考慮して、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*によるモータ駆動が実際に行われるときのｄ軸推定電圧Ｖ^E _dが求められる。

位相進み演算部６１ｂの伝達関数は、（Ｔ_mdｓ＋１）／（Ｔ_L1ｓ＋１）と表され、ローパスフィルタ６１ｃの伝達関数は、１／（Ｔ_L2ｓ＋１）と表される。ｓはラプラス演算子である。Ｔ_mdはモータの時定数であり、ｄ軸インダクタンスＬ_dとモータ抵抗Ｒとによって、Ｔ_md＝Ｌ_d／Ｒと表される。Ｔ_L1，Ｔ_L2はローパスフィルタの時定数である。位相進み演算部６１ｂの伝達関数の分子（Ｔ_mdｓ＋１）が位相進み要素である。位相進み演算部６１ｂの一次遅れ要素１／（Ｔ_L1ｓ＋１）は、位相進み演算部６１ｂのゲインが無限大となることを抑制する。ローパスフィルタ６１ｃは、位相進み演算部６１ｂによる位相進み演算により生じるノイズを除去して平滑化するためのものである。

ｄ軸補正値演算部５１ｄは、ｄ軸推定電圧Ｖ^E _dとｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0との偏差ΔＶ_d（＝Ｖ^E _d−Ｖ_d0）を求める偏差演算部６３ａと、この偏差ΔＶ_dにゲインＫ（ただし、０＜Ｋ≦１）を乗じてｄ軸補正値Ｃ_d（＝Ｋ・ΔＶ_d）を求める乗算器６３ｂとを有している。そして、乗算器６３ｂが生成するｄ軸補正値Ｃ_dが、ｄ軸補正部５１ｅに与えられるようになっている。ｄ軸補正値Ｃ_dは、モータ電流が検出されてからｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*による駆動が行われるまでの遅れ時間におけるｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dのずれ量（誤差）に相当する。

ｄ軸補正部５１ｅは、ｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0にｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dを加算する非干渉化制御補正部６５ａと、この非干渉化制御補正部６５ａの出力からｄ軸補正値Ｃ_dを減算する遅延補正部６５ｂとを有している。この構成により、ｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0が、ｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dおよびｄ軸補正値Ｃ_dで補正され、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*が求められる。むろん、ｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0に対して先にｄ軸補正値Ｃ_d の減算を行い、その結果に対してｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dを加算してもよい。また、ｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dに対してｄ軸補正値Ｃ_d の減算を行い（すなわち、ｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dを補正し）、この結果（補正されたｄ軸非干渉化制御量Ｄ_d）をｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0に加算してもよい。いずれの場合にも、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*は、次式(2)で与えられる。

Ｖ_d ^*＝Ｖ_d0＋Ｄ_d −Ｃ_d …(2)
このｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*は、非干渉化制御量Ｄ_dの演算遅れに起因するズレ量（誤差）を補正した値となる。
ｑ軸電圧指令値演算部５２は、ｑ軸ＰＩ演算部５２ａと、ｑ軸非干渉化制御量演算部５２ｂと、ｑ軸電圧推定部５２ｃと、ｑ軸補正値演算部５２ｄと、ｑ軸補正部５２ｅとを有する。

ｑ軸ＰＩ演算部５２ａは、ｑ軸電流をフィードバック制御するものであり、ｑ軸偏差δＩ_qのＰＩ演算によりｑ軸基本電圧指令値としてのｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0を演算し、このｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0をｑ軸補正部５２ｅに出力する。このｑ軸補正部５２ｅでｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0を補正することによって、ｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*が得られる。
ｑ軸非干渉化制御量演算部５２ｂは、ｄｑ軸電流演算部１７により求められるｄ軸電流Ｉ_dと、回転角速度演算部２２によって求められる回転角速度ω（ｒａｄ／ｓｅｃ）とに基づき、ｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qを求める。より具体的には、ｑ軸非干渉化制御量演算部５２ｂは、ｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qを次式(3)に従って演算する。

Ｄ_q＝ωＬ_dＩ_d＋ωΦ …(3)
ただし、式中、Ｌ_dはモータ１の電機子巻線のｄ軸自己インダクタンスであり、予め測定済みの定数である。また、Φはロータの界磁のＵ，Ｖ，Ｗ相電機子巻線鎖交磁束数の最大値の（３／２）^1/2倍である。
ｑ軸電圧推定部５２ｃは、ｑ軸電流Ｉ_qに電機子巻線抵抗（モータ抵抗）Ｒを乗じる乗算器６２ａと、ｑ軸電流Ｉ_q（モータ抵抗Ｒを乗じた値）に対して位相進み演算を行う位相進み演算部６２ｂと、位相進み演算後のｑ軸電流Ｉ_q（モータ抵抗Ｒを乗じた値）に対して平滑化処理を施すローパスフィルタ６２ｃとを含む。この構成により、ｑ軸電圧推定部５２ｃは、ｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*によってモータ１を駆動するときのモータ電圧（ｑ軸電圧）を推定して、ｑ軸推定電圧Ｖ^E _qを生成する。すなわち、モータ電流が検出されてから、回転角速度ωが演算され、ｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0が演算され、さらにｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0に対してｑ軸補正部５２ｅによる補正が施されるまでの遅れ時間を考慮して、ｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*によるモータ駆動が実際に行われるときのｑ軸推定電圧Ｖ^E _qが求められる。

位相進み演算部６２ｂの伝達関数は、（Ｔ_mqｓ＋１）／（Ｔ_L1ｓ＋１）と表され、ローパスフィルタ６２ｃの伝達関数は、１／（Ｔ_L2ｓ＋１）と表される。ｓはラプラス演算子である。Ｔ_mqはモータの時定数であり、ｑ軸インダクタンスＬ_qとモータ抵抗Ｒとによって、Ｔ_mq＝Ｌ_q／Ｒと表される。Ｔ_L1，Ｔ_L2はローパスフィルタの時定数である。位相進み演算部６２ｂの伝達関数の分子（Ｔ_mqｓ＋１）が位相進み要素である。位相進み演算部６２ｂの一次遅れ要素１／（Ｔ_L1ｓ＋１）は、位相進み演算部６２ｂのゲインが無限大となることを抑制する。ローパスフィルタ６２ｃは、位相進み演算部６２ｂによる位相進み演算により生じるノイズを除去して平滑化するためのものである。

ｑ軸補正値演算部５２ｄは、ｑ軸推定電圧Ｖ^E _qとｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0との偏差ΔＶ_q（＝Ｖ^E _q−Ｖ_q0）を求める偏差演算部６４ａと、この偏差ΔＶ_qにゲインＫ（ただし、０＜Ｋ≦１）を乗じてｑ軸補正値Ｃ_q（＝Ｋ・ΔＶ_q）を求める乗算器６４ｂとを有している。そして、乗算器６４ｂが生成するｑ軸補正値Ｃ_qが、ｑ軸補正部５２ｅに与えられるようになっている。ｑ軸補正値Ｃ_qは、モータ電流が検出されてからｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*による駆動が行われるまでの遅れ時間におけるｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qのずれ量（誤差）に相当する。

ｑ軸補正部５２ｅは、ｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0にｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qを加算する非干渉化制御補正部６６ａと、この非干渉化制御補正部６６ａの出力からｑ軸補正値Ｃ_qを減算する遅延補正部６６ｂとを有している。この構成により、ｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0が、ｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qおよびｑ軸補正値Ｃ_qで補正され、ｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*が求められる。むろん、ｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0に対して先にｑ軸補正値Ｃ_q の減算を行い、その結果に対してｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qを加算してもよい。また、ｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qに対してｑ軸補正値Ｃ_q の減算を行い（すなわち、ｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qを補正し）、この結果（補正されたｑ軸非干渉化制御量Ｄ_q）をｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0に加算してもよい。いずれの場合にも、ｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*は、次式(4)で与えられる。

Ｖ_q ^*＝Ｖ_q0＋Ｄ_q −Ｃ_q …(4)
このｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*は、非干渉化制御量Ｄ_qの演算遅れに起因するズレ量（誤差）を補正した値となる。
図３は、モータ制御装置１０によるモータ１の制御手順を説明するためのフローチャートである。まず、マイクロコンピュータ１２は、トルクセンサ７、車速センサ８、電流検出器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗおよびレゾルバ２による検出値を読み込む（ステップＳ１）。基本目標電流演算部１５は、検出された操舵トルクおよび車速に基づき、目標電流Ｉ^*を演算する（ステップＳ２）。ｄｑ軸目標電流演算部１６は、その目標電流Ｉ^*に対応するｄ軸目標電流Ｉ_d ^*とｑ軸目標電流Ｉ_q ^*とを演算する（ステップＳ３）。ｄｑ軸電流演算部１７は、検出された相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対応するｄ軸電流Ｉ_dおよびｑ軸電流Ｉ_qを演算する（ステップＳ４）。ｄ軸目標電流Ｉ_d ^*とｄ軸電流Ｉ_dとから、ｄ軸偏差演算部１８ｄにおいて、ｄ軸偏差δＩ_dが演算され、ｑ軸目標電流Ｉ_q ^*とｑ軸電流Ｉ_qとから、ｑ軸偏差演算部１８ｑにおいて、ｑ軸偏差δＩ_qが演算される（ステップＳ５）。また、回転角速度演算部２２は、レゾルバ２によって検出されるロータ回転角に基づいて、回転角速度ωを演算する（ステップＳ６）。

次に、ｄｑ軸電圧指令値演算部１９において、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*とｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*とが演算される（ステップＳ７）。そして、電圧指令値座標変換部２０において、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*に対応するＵ相電機子巻線、Ｖ相電機子巻線、Ｗ相電機子巻線への印加電圧指令値Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^*が演算される（ステップＳ８）。これらの印加電圧指令値Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^*に対応するＰＷＭ制御信号がＰＷＭ制御部２１から駆動回路１３に与えられる。これより、モータ１が駆動される（ステップＳ９）。そして、制御を終了するか否かを例えばイグニッションスイッチのオン・オフにより判断し（ステップＳ１０）、終了しない場合はステップＳ１に戻る。

図４は、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*の演算手順を示すフローチャートである。まず、ｄ軸ＰＩ演算およびｑ軸ＰＩ演算によりｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0およびｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0がそれぞれ求められる（ステップＳ１０１）。回転角速度演算部２２によって演算される回転角速度ωを用いて、ｄ軸非干渉化制御量演算部５１ｂにおいてｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dが求められ、ｑ軸非干渉化制御量演算部５２ｂにおいてｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qが求められる（ステップＳ１０２）。また、ｄ軸電圧推定部５１ｃによってｄ軸推定電圧Ｖ^E _dが求められ、ｑ軸電圧推定部５２ｃによってｑ軸推定電圧Ｖ^E _qが求められる（ステップＳ１０３）。

さらに、ｄ軸補正値演算部５１ｄにおいてｄ軸補正値Ｃ_dが求められ、ｑ軸補正値演算部５２ｄにおいてｑ軸補正値Ｃ_qが求められる（ステップＳ１０４）。
そして、ｄ軸補正部５１ｅにおいて、ｄ軸ＰＩ演算値Ｖ_d0にｄ軸非干渉化制御量Ｄ_dおよびｄ軸補正値Ｃ_d による補正がされてｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*が求められる（ステップＳ１０５）。また、ｑ軸補正部５２ｅにおいて、ｑ軸ＰＩ演算値Ｖ_q0にｑ軸非干渉化制御量Ｄ_qおよびｑ軸補正値Ｃ_q による補正がされてｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*が求められる（ステップＳ１０５）。こうして求められたｄ軸電圧指令値Ｖ_d ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖ_q ^*が出力される。

以上のように、この実施形態によれば、非干渉化制御量Ｄ_d，Ｄ_qの演算等による遅れ時間の影響を推定電圧Ｖ^E _d，Ｖ^E _qに基づいて生成した補正値Ｃ_d，Ｃ_qによって補償するようにしている。これにより、非干渉化制御を良好に行うことができるので、電流波形を理想的な波形に近似させることができ、モータ１の応答性および追従性を向上することができる。電動パワーステアリング装置における操舵フィーリングを向上することができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することも可能である。たとえば、前述の実施形態では、レゾルバ２でロータ回転角を検出しているが、いわゆるセンサレス制御によってロータ回転角を推定してもよい。そして、この推定されたロータ回転角に基づいて回転角速度ωを演算するようにしてもよい。
また、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置の駆動源としてのモータに本発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の用途のモータの制御に対しても適用が可能である。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 ｄｑ軸電圧指令値演算部の詳しい構成を説明するためのブロック図である。 モータ制御装置によるモータの制御手順を説明するためのフローチャートである。 ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値の演算手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…モータ、２…レゾルバ、１０…モータ制御装置、１１…電流検出部、１２…マイクロコンピュータ、５１…ｄ軸電圧指令値演算部、５１ｃ…ｄ軸電圧推定部、５１ｄ…ｄ軸補正値演算部、５１ｅ…ｄ軸補正部、５２…ｑ軸電圧指令値演算部、５２ｃ…ｑ軸電圧推定部、５２ｄ…ｑ軸補正値演算部、５２ｅ…ｑ軸補正部、６１ａ…乗算器、６１ｂ…位相進み演算部、６１ｃ…ローパスフィルタ、６２ａ…乗算器、６２ｂ…位相進み演算部、６２ｃ…ローパスフィルタ、６３ａ…偏差演算部、６３ｂ…乗算器、６４ａ…偏差演算部、６４ｂ…乗算器、６５ａ…非干渉化制御補正部、６５ｂ…遅延補正部、６６ａ…非干渉化制御補正部、６６ｂ…遅延補正部

Claims (3)

1. モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、
   目標電流値と前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流との偏差に基づいて基本電圧指令値を生成する基本電圧指令値生成手段と、
   前記モータの回転角速度を演算する回転角速度演算手段と、
   前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流および前記回転角速度演算手段によって演算される回転角速度に基づいて、前記モータの非干渉化制御のための非干渉化制御量を演算する非干渉化制御量演算手段と、
   前記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流に対して位相進み演算を行ってモータ電圧を推定するモータ電圧推定手段と、
   前記モータ電圧推定手段によって推定される推定モータ電圧と前記基本電圧指令値生成手段が生成する基本電圧指令値とに基づいて補正値を演算する補正値演算手段と、
   前記基本電圧指令値生成手段が生成する基本電圧指令値を前記非干渉化制御量および補正値によって補正して電圧指令値を求める補正手段と、
   この補正手段によって求められた電圧指令値を用いて前記モータを駆動する駆動手段とを含む、モータ制御装置。
2. 前記モータ電圧推定手段が行う位相進み演算が、前記モータの時定数によって定義されるものである、請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記補正値演算手段は、前記推定モータ電圧と前記基本電圧指令値との偏差に対して１以下のゲインを乗じて前記補正値を求めるものである、請求項１または２記載のモータ制御装置。

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