JP2009247181A - 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

Abstract

【課題】検出・制御タイミングのずれなどがあっても、モータの制御を精度良く行う。
【解決手段】角度算出部２４はロータの角度θ_a を求め、３相／ｄｑ軸変換部２５は検出角度θ_a に対して電流検出時点との検出ずれ量を加算または減算した補正検出角度θ_c に基づく変換を行ってｄｑ座標軸上の検出電流ｉ_d 、ｉ_q を出力する。指令電流算出部２１は、操舵トルクＴと車速Ｓに基づき、ｄｑ座標軸上の指令電流ｉ_d ^*、ｉ_q ^*を求める。フィードバック制御部２２は、指令電流ｉ_d ^* 、ｉ_q ^* と検出電流ｉ_d 、ｉ_q に基づき、ｄｑ座標軸上の指令電圧ｖ_d 、ｖ_q を求め、ｄｑ軸／３相変換部２３は、検出角度θ_a に対してモータ駆動時点との検出ずれ量を加算した補正検出角度θ_b に基づき指令電圧ｖ_d 、ｖ_q を３相の指令電圧に変換する。この指令電圧により上記ずれが解消され、高い精度でモータを駆動できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置、および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。このモータは、例えば３相ブラシレスモータであって、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。また、詳しくは後述するｄｑ軸／３相変換や各種演算等に使用するため、レゾルバやホールＩＣなどのモータの回転角度を検出するための検出器が設けられている。

なお、本願発明に関連して、特許文献１、２には、モータの回転角検出器や角速度検出器を使用することなくモータ回転角を推定する構成が開示されている。また、特許文献３、４には、モータ回転角検出手段に異常がある場合にモータの回転角を推定する構成が開示されている。
特開平９−３３１６９３号公報 特開２００６−５６４７３号公報 特開２００７−１１８８２３号公報 特開２００８−３７３９９号公報

以上のように、従来のモータ制御装置には、モータ回転角の検出手段が設けられていることが多いが、設けられていない場合にのみ（または故障している場合にのみ）モータ回転角を推定する手段が設けられることがある。

しかしながら、モータの回転角検出手段により検出される角度は、時々刻々と変化するので、モータの回転角検出手段が設けられている場合であっても、その検出角度はモータの制御時点において必ずしも正確な角度であるとは言えない。演算時間による遅れ、検出タイミングのずれ、または制御タイミングのずれなどが生じるからである。したがって、モータの回転角検出手段により検出される角度によりモータの制御を精度良く行えないことがある。

そこで、本発明は、モータ回転角の検出結果に基づきモータの制御を精度良く行うことができるモータ制御装置、およびこれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、ブラシレスモータを駆動するモータ制御装置であって、
前記ブラシレスモータにおけるロータの回転角度を検出する角度検出手段と、
前記ブラシレスモータの駆動のための指令電圧のレベルを示す指令値を求める駆動制御手段と、
前記駆動制御手段で求めた前記指令値により示されるレベルの電圧を用いて前記ブラシレスモータを駆動するモータ駆動手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記角度検出手段により検出される角度に対して、前記角度検出手段による前記角度の検出時点からの時間的なずれに対応する検出ずれ量を加算または減算することにより得られる補正検出角度に基づき、前記指令値を求めることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記駆動制御手段は、前記角度検出手段による前記角度の検出時点と前記指令値により示されるレベルの電圧を用いて前記ブラシレスモータを駆動する時点との時間差に対応する第１の検出ずれ量を前記検出角度に加算することにより得られる第１の補正検出角度に基づき、ｄｑ座標軸上の指令電圧を３相の指令電圧に変換するｄｑ軸／３相変換手段を含むことを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
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をさらに備え、
前記駆動制御手段は、前記角度検出手段による前記角度の検出時点と前記電流検出手段による前記電流の検出時点との時間差に対応する第２の検出ずれ量を前記検出角度から加算または減算することにより得られる第２の補正検出角度に基づき、前記電流検出手段により検出される３相の電流検出値をｄｑ座標軸上の電流検出値に変換する３相／ｄｑ軸変換手段を含むことを特徴とする。

第４の発明は、第１から第３までのいずれか１つの発明に係るモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置である。

上記第１の発明によれば、角度検出手段による角度の検出時点からの時間的なずれに対応する検出ずれ量を検出角度に対して加算または減算することにより得られる補正検出角度に基づき指令値が求められるので、例えば演算時間による遅れ、角度以外の検出値との検出タイミングのずれ、または制御タイミングのずれなどの時間的なずれによる影響を解消することができ、モータの制御を精度良く行うことができる。

上記第２の発明によれば、角度検出手段による角度の検出時点と指令値により示されるレベルの電圧を用いてブラシレスモータを駆動する時点との時間差に対応する第１の検出ずれ量を検出角度に対して加算した第１の補正検出角度に基づき変換を行うので、上記時間差（制御タイミングのずれ）の影響を解消することができ、モータの制御を精度良く行うことができる。

上記第３の発明によれば、角度検出手段による角度の検出時点と電流検出手段による電流の検出時点との時間差に対応する第２の検出ずれ量を検出角度に対して加算または減算した第２の補正検出角度に基づき変換を行うので、上記時間差（検出タイミングのずれ）の影響を解消することができ、モータの制御を精度良く行うことができる。

上記第４の発明によれば、高い精度でモータを駆動し、所望のモータ出力を得ることができるので、スムーズな操舵補助が可能となる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜１． 電動パワーステアリング装置の全体的な構成＞
図１は、本発明の一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、例えばレゾルバやホールＩＣなどで構成される。

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、本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． モータ制御装置の全体的な構成＞
図２は、本発明の一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指令電圧のレベル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とは、ハードウェア（回路）で構成されており、マイコン２０で求めたレベル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相の電圧のレベルに応じたデューティ比を有する３種類のＰＷＭ信号（図２に示すＵ、Ｖ、Ｗ）を生成するため、上記デューティ比に対応する電圧信号をマイコン２０から受け取り、上記デューティ比を有する３種類のＰＷＭ信号を生成する。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。このようにモータ駆動回路１３は、複数のスイッチング素子を有し、ブラシレスモータ１に電流を供給するスイッチング回路として機能する。

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、例えば抵抗体またはホール素子などで構成され、モータ駆動回路１３と電源の間に各相ごとに１個ずつの合計３個が設けられる。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。電流センサ１４で検出された３相の検出電流値ｉ_u 、ｉ_v 、ｉ_w 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、フィードバック制御部２２、ｄｑ軸／３相変換部２３、角度算出部２４、および３相／ｄｑ軸変換部２５として機能する。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指令電流値とブラシレスモータ１の検出電流値との偏差がゼロになるよう、モータ駆動回路１３に与えるべき電圧（以下、指令電圧という）のレベルを求める。以下、このマイコン２０が動作することにより実現される各部の機能について詳しく説明する。

＜３． マイコンの動作＞
マイコン２０に含まれる機能要素としての角度算出部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。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。

３相／ｄｑ軸変換部２５は、電流センサ１４で検出された３相交流座標軸上の検出電流値ｉ_u 、ｉ_v と角度算出部２４で算出した角度θと基づき、次式（１）と（２）とを用いて、ｄｑ座標軸上のｄ軸検出電流ｉ_d およびｑ軸検出電流ｉ_q を算出する。
ｉ_d＝√２×｛ｉ_v×ｓｉｎθ_c−ｉ_u×ｓｉｎ（θ_c−２π／３）｝ …（１）
ｉ_q＝√２×｛ｉ_v×ｃｏｓθ_c−ｉ_u×ｃｏｓ（θ_c−２π／３）｝ …（２）

ここで、上式（１）と（２）に含まれる角度θ_c は、角度算出部２４で求めた角度θ（以下ではその他の角度と区別するために検出角度θ_a と表す）とは異なり、図４に示されるように、検出角度θ_a に対してブラシレスモータ１のロータ回転方向と逆の方向へ所定の角度だけ戻った角度、すなわち時間的に早い時点の角度である。以下、この角度θ_c の算出方法について詳しく説明する。なお、図４に示される角度θ_b については後述する。

まず上式（１）と（２）の関係は、同一時点における検出電流値と検出角度との関係を表すものである。しかし、マイコン２０は、内蔵するＡ／Ｄ変換器の個数に限りがあることから、１つ（または複数で１組）のＡ／Ｄ変換器を電流検出と角度検出とで共用することがある。この場合には、電流センサ１４からの電流値をＡ／Ｄ変換して取得した後に、角度算出部２４からの検出角度θ_a をＡ／Ｄ変換して取得することが多い。したがってこの場合には、電流センサ１４からの電流検出時点と同一時点となるべき角度算出部２４の角度検出時点ｔｃは、実際の角度検出時点ｔａよりも早い時点となる。

そこで、この時間差Ｔ１（＝ｔｃ〜ｔａ）だけ早い時点の角度算出部２４からの検出角度θ_c を現時点での検出角度θ_a から算出するためには、ブラシレスモータ１の回転角速度ωが上記時点ｔｃから上記時点ｔａまでの間でほぼ一定であるものとするとき、次式（３）のように表すことができる。
θ_c ＝θ_a −Ｔ１×ω …（３）

また、上記とは逆の順番で、すなわち角度算出部２４からの検出角度θ_a をＡ／Ｄ変換して取得した後に、電流センサ１４からの電流値をＡ／Ｄ変換して取得する場合であっても同様に考えることができる。この場合には、図４に示される場合とは異なり、電流センサ１４からの電流検出時点と同一時点となるべき角度算出部２４の角度検出時点ｔｃ’は、実際の角度検出時点ｔａよりも遅い時点となる。そこで、この時間差Ｔ１（＝ｔａ〜ｔｃ’）だけ遅い時点の角度算出部２４からの検出角度θ_c を現時点での検出角度θ_a から算出するためには、ブラシレスモータ１の回転角速度ωが上記時点ｔａから上記時点ｔｃ’までの間でほぼ一定であるものとするとき、次式（３）’のように表すことができる。
θ_c ＝θ_a ＋Ｔ１×ω …（３）’

なお、上記角速度ωは、角度算出部２４における検出角度を微分することにより得ることができる。また、例えば所定時間前の検出角度を記憶して当該記憶値と検出角度との差を算出し、当該算出値に対応する予め定められた値を角速度ωに相当する値として用いてもよい。

以上のように、３相／ｄｑ軸変換部２５は、角度算出部２４による検出角度θ_a に対して、その角度の検出時点と電流センサ１４による電流の検出時点との時間差に対応する検出ずれ量であるＴ１×ωを加算または減算し、その結果得られる補正検出角度θ_c に基づき、電流センサ１４で検出された３相交流座標軸上の検出電流値ｉ_u 、ｉ_v 、ｉ_w をｄｑ座標軸上のｄ軸検出電流ｉ_d およびｑ軸検出電流ｉ_q に変換する。変換されたｄ軸検出電流ｉ_d およびｑ軸検出電流ｉ_q は、フィードバック制御部２２に与えられる。

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ｄ軸電流とｑ軸電流を求める（以下、前者をｄ軸指令電流ｉ_d ^*、後者をｑ軸指令電流ｉ_q ^*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指令電流を求める。アシストマップを用いることにより、あ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ｄ軸指令電流ｉ_d ^*とｑ軸指令電流ｉ_q ^*を求めることができる。求められたｄ軸指令電流ｉ_d ^*とｑ軸指令電流ｉ_q ^*はフィードバック制御部２２に与えられる。

なお、指令電流算出部２１で求めるｑ軸指令電流ｉ_q ^*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軸指令電流ｉ_d ^*は、典型的にはゼロに設定される。

フィードバック制御部２２は、ｄ軸指令電流ｉ_d ^* とｄ軸検出電流ｉ_d との電流偏差、およびｑ軸指令電流ｉ_q ^* とｑ軸検出電流ｉ_q との電流偏差がそれぞれゼロになるよう、これらの電流偏差に対して周知の比例積分演算を行い、ブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸電圧とｑ軸電圧を求める（以下、前者をｄ軸指令電圧ｖ_d 、後者をｑ軸指令電圧ｖ_q という）。

もっとも、ｄ軸検出電流ｉ_d はモータトルクの発生に寄与しないので一般的にはゼロになるよう制御されることが多いが、いわゆる弱め磁束制御（弱め界磁制御）が行われる場合にはｄ軸検出電流ｉ_d を流すよう制御される。

ｄｑ軸／３相変換部２３は、フィードバック制御部２２で求めたｄ軸指令電圧ｖ_d とｑ軸指令電圧ｖ_q を３相交流座標軸上の指令電圧に変換する。より詳細には、ｄｑ軸／３相変換部２３は、ｄ軸指令電圧ｖ_d とｑ軸指令電圧ｖ_q に基づき、次式（４）〜（６）を用いてｕ相指令電圧Ｖ_u 、ｖ相指令電圧Ｖ_v およびｗ相指令電圧Ｖ_w を求める。
Ｖ_u＝√（２／３）×｛ｖ_d×ｃｏｓθ_b−ｖ_q×ｓｉｎθ_b｝ …（４）
Ｖ_v＝√（２／３）×｛ｖ_d×ｃｏｓ（θ_b−２π／３）
−ｖ_q×ｓｉｎ（θ_b−２π／３）｝ …（５）
Ｖ_w＝−Ｖ_u−Ｖ_v …（６）
ここで、上式（４）と（５）に含まれる角度θ_b は、角度算出部２４で求めた検出角度θ_a とは異なり、図４に示されるように、検出角度θ_a に対してブラシレスモータ１のロータ回転方向へ所定の角度だけ進んだ角度、すなわち時間的に遅い時点の角度である。以下、この角度θ_b の算出方法について詳しく説明する。

まず上式（４）と（５）の関係は、同一時点における指令電圧と検出角度との関係を表すものである。しかし、上記指令電圧は３相／ＰＷＭ変調器１２により出力されるべきＰＷＭ信号のデューティ比を指示するものである。よって、このＰＷＭ信号に応じた電流がブラシレスモータ１の３相巻線に流れ、ブラシレスモータ１のロータが回転する時点が指令電圧により制御を行うべき時点であると言える。したがって、上記指令電圧により制御を行うべき時点と同一時点となるべき角度算出部２４の角度検出時点ｔｂは、実際の角度検出時点ｔａよりも遅い時点となる。

そこで、この時間差Ｔ２（＝ｔａ〜ｔｂ）だけ遅い時点の角度算出部２４からの検出角度θ_b を現時点での検出角度θ_a から算出するためには、ブラシレスモータ１の回転角速度ωが上記時点ｔａから上記時点ｔｂまでの間でほぼ一定であるものとするとき、次式（７）のように表すことができる。
θ_b ＝θ_a ＋Ｔ２×ω …（７）
ここで上記角速度ωは、角度算出部２４における検出角度を微分することにより得ることができることは前述した。

なお、上記指令電圧により制御を行うべき時点（すなわち角度検出時点ｔｂ）は、具体的にはモータ駆動回路１３によりブラシレスモータ１へ電圧が印加される時点よりも後の時点、例えば電流センサ１４から次の電流値が取得される時点またはその直前の時点などが好ましい。

以上のように、ｄｑ軸／３相変換部２３は、角度算出部２４による検出角度θ_a に対して、角度算出部２４による角度の検出時点と、指令値により示されるレベルの電圧を用いてブラシレスモータ１を駆動する時点との時間差に対応する検出ずれ量であるＴ２×ωを加算し、加算した結果得られる補正検出角度θ_b に基づき、ｄ軸指令電圧ｖ_d とｑ軸指令電圧ｖ_q をｕ相指令電圧Ｖ_u 、ｖ相指令電圧Ｖ_v およびｗ相指令電圧Ｖ_w に変換する。変換されたｕ相指令電圧Ｖ_u 、ｖ相指令電圧Ｖ_v およびｗ相指令電圧Ｖ_w は、図示されない電源（ここではバッテリ）の電圧検出器により検出された電源電圧に基づき、３相／ＰＷＭ変調器１２により出力されるべきＰＷＭ信号のデューティ比を指示する電圧信号として３相／ＰＷＭ変調器１２に出力される。

このようにマイコン２０は、ｄｑ座標軸上の指令電流ｉ_d ^* 、ｉ_q ^* を求める処理と、３相の検出電流値ｉ_u 、ｉ_v 、ｉ_w をｄｑ座標軸上の検出電流ｉ_d 、ｉ_q に変換する処理と、ｄｑ座標軸上の指令電圧ｖ_d 、ｖ_q を求める処理と、ｄｑ座標軸上の指令電圧ｖ_d 、ｖ_q を３相の指令電圧Ｖ_u 、Ｖ_v 、Ｖ_w に変換する処理とを行うモータの駆動制御手段として機能する。

３相／ＰＷＭ変調器１２は、マイコン２０から与えられる３相の指令電圧Ｖ_u 、Ｖ_v 、Ｖ_w に応じたデューティ比を指示する電圧信号に基づき、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、各相の指令電圧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。

＜４． 効果＞
以上に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置は、３相／ｄｑ軸変換部２５において、角度算出部２４による検出角度θ_a に対して電流の検出時点との時間差に対応する検出ずれ量を加算または減算することにより得られる補正検出角度θ_c に基づき変換を行い、ｄｑ軸／３相変換部２３において、上記検出角度θ_a に対してブラシレスモータ１を駆動する時点との時間差に対応する検出ずれ量を加算することにより得られる補正検出角度θ_b に基づき変換を行う。

したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、演算時間による遅れ、角度以外の検出値との検出タイミングのずれ、または制御タイミングのずれなどの時間的なずれによる影響をモータの回転角検出手段により検出される角度を補正することによって解消することができ、モータの制御を精度良く行うことができる。

また、このモータ制御装置を備える電動パワーステアリング装置によれば、高い精度でモータが駆動されるので、所望のモータ出力を得ることができ、スムーズな操舵補助が可能となる。

＜５． 変形例＞
上記実施形態ではフィードバック制御部２２によるフィードバック制御がなされる構成であるが、これに代えて周知のオープンループ制御がなされる構成であってもよい。このオープンループ制御では、ｄ軸指令電圧ｖ_d とｑ軸指令電圧ｖ_q は、次式（８）と（９）を用いて算出される。
ｖ_d＝（Ｒ＋ＰＬ_d）ｉ_d ^*−ω_eＬ_qｉ_q ^* …（８）
ｖ_q＝（Ｒ＋ＰＬ_q）ｉ_q ^*＋ω_eＬ_dｉ_d ^*＋ω_eΦ …（９）
ただし、式（８）と（９）において、ω_e はロータの角速度、Ｒは電機子巻線抵抗を含む回路抵抗、Ｌ_d はｄ軸の自己インダクタンス、Ｌ_q 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、Ｌ_d 、Ｌ_q およびΦは、既知のパラメータとして扱われる。

このように、オープンループ制御が行われる場合には、制御にロータの角速度が必要となるので、この角速度を角度算出部２４による検出角度θ_a に対して微分することにより得る場合には、３相／ｄｑ軸変換部２５における場合と同様に角度算出部２４による検出角度θ_a を補正した補正検出角度θ_c に基づき、角速度を算出してもよい。なお、微分演算に必要な時間をさらに考慮して、上記補正検出角度が算出されてもよい。また、角速度を直接検出するセンサ等が設けられる場合であっても、上記と同様に考えることができる。

また、上記オープンループ制御が行われる場合のみならず、上記実施形態のフィードバック制御が行われる場合であっても、弱め磁束（弱め界磁）制御が行われる場合には、上式（８）を用いてｄ軸指令電圧ｖ_d が算出されるので、同様に角速度が使用される。したがって、この場合にも、３相／ｄｑ軸変換部２５における場合と同様に角度算出部２４による検出角度θ_a を補正した補正検出角度θ_c に基づき、角速度を算出してもよい。

さらに、角度算出部２４による検出角度θ_a （またはその微分値である角速度やその２階微分値である角加速度）を用いた周知の制御のための各種演算が行われる場合には、３相／ｄｑ軸変換部２５またはｄｑ軸／３相変換部２３における場合と同様に（または演算時間等をさらに考慮して）角度算出部２４による検出角度θ_a を補正した補正検出角度に基づき、角速度を算出してもよい。

本発明の一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。 上記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。 上記実施形態の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。 上記実施形態の３相ブラシレスモータにおけるロータの検出角度と補正後の検出角度との関係を示す図である。

符号の説明

１０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１３…モータ駆動回路、２０…マイコン

Claims (4)

1. ブラシレスモータを駆動するモータ制御装置であって、
   前記ブラシレスモータにおけるロータの回転角度を検出する角度検出手段と、
   前記ブラシレスモータの駆動のための指令電圧のレベルを示す指令値を求める駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段で求めた前記指令値により示されるレベルの電圧を用いて前記ブラシレスモータを駆動するモータ駆動手段とを備え、
   前記駆動制御手段は、前記角度検出手段により検出される角度に対して、前記角度検出手段による前記角度の検出時点からの時間的なずれに対応する検出ずれ量を加算または減算することにより得られる補正検出角度に基づき、前記指令値を求めることを特徴とする、モータ制御装置。
2. 前記駆動制御手段は、前記角度検出手段による前記角度の検出時点と前記指令値により示されるレベルの電圧を用いて前記ブラシレスモータを駆動する時点との時間差に対応する第１の検出ずれ量を前記検出角度に加算することにより得られる第１の補正検出角度に基づき、ｄｑ座標軸上の指令電圧を３相の指令電圧に変換するｄｑ軸／３相変換手段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をさらに備え、
   前記駆動制御手段は、前記角度検出手段による前記角度の検出時点と前記電流検出手段による前記電流の検出時点との時間差に対応する第２の検出ずれ量を前記検出角度から加算または減算することにより得られる第２の補正検出角度に基づき、前記電流検出手段により検出される３相の電流検出値をｄｑ座標軸上の電流検出値に変換する３相／ｄｑ軸変換手段を含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のモータ制御装置を備えた、電動パワーステアリング装置。

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