特許 7099225 モータ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-04

(45)【発行日】2022-07-12

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/26 20160101AFI20220705BHJP

   H02P 25/026 20160101ALI20220705BHJP

【ＦＩ】

H02P21/26

H02P25/026

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018180125

(22)【出願日】2018-09-26

(65)【公開番号】P2020054086

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-08-18

(73)【特許権者】

【識別番号】301065892

【氏名又は名称】株式会社アドヴィックス

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】高橋 淳

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１０８３５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／４３５３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－４６００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／２３３９２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２１／２６

Ｈ０２Ｐ ２５／０２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベクトル制御の回転座標のｄ軸の方向の電流指令値であるｄ軸指令電流、及び、前記回転座標のｑ軸の方向の電流指令値であるｑ軸指令電流を基にブラシレスモータを駆動させるモータ制御装置において、
電源からの給電によって前記ブラシレスモータに流れる電流を取得する電流取得部と、
前記電源から前記ブラシレスモータに印加される電源電圧を取得する電圧取得部と、
前記ｄ軸指令電流及び前記ｑ軸指令電流を決定する指令電流決定部と、を備え、
前記指令電流決定部は、前記ｄ軸の方向の電圧成分及び前記ｑ軸の方向の電圧成分を含む電圧ベクトルと、前記ブラシレスモータに流れる電流から得られる前記ｄ軸の方向の電流成分及び前記ｑ軸の方向の電流成分を含む電流ベクトルとの内積に基づいた前記ｄ軸と前記ｑ軸との電流特性である電力制限円、及び、前記電源電圧及び前記ブラシレスモータの角速度に基づいた前記ｄ軸と前記ｑ軸との電流特性である電圧制限円を基に、前記ｄ軸指令電流及び前記ｑ軸指令電流を決定する
ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

前記指令電流決定部は、前記電圧制限円と前記電力制限円とが交差するときには、前記電圧制限円と前記電力制限円との交点を基に前記ｄ軸指令電流及び前記ｑ軸指令電流を決定する
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記指令電流決定部は、
前記電圧制限円と前記電力制限円とを基に、前記ブラシレスモータに対するトルクの制限値である制限トルクを導出する制限トルク導出部と、
前記制限トルクを超えない範囲で指令トルクを導出する指令トルク導出部と、
前記指令トルクを基に、前記ｄ軸指令電流及び前記ｑ軸指令電流を導出する指令電流導出部と、を有する
請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記ブラシレスモータのロータの回転速度を取得する回転速度取得部を備え、
前記指令トルク導出部は、
前記ロータの回転速度の指令値と、前記ロータの回転速度とに基づいたフィードバック制御によって補正トルクを算出し、
前記ブラシレスモータの負荷トルクと前記補正トルクとの和と、前記制限トルクとのうちの小さい方の値を前記指令トルクとする
請求項３に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記ブラシレスモータのロータの回転速度を取得する回転速度取得部を備え、
前記指令電流決定部は、前記ロータの回転速度と、前記指令トルクと、前記電源電圧と、前記ｄ軸指令電流及び前記ｑ軸指令電流との関係を示すマップを記憶するマップ記憶部を有し、
前記指令電流導出部は、前記マップを用い、前記指令トルク、前記ロータの回転速度、及び前記電源電圧を基に、前記ｄ軸指令電流及び前記ｑ軸指令電流を導出する
請求項３又は請求項４に記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブラシレスモータを制御するモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、ベクトル制御によってブラシレスモータを駆動させるモータ制御装置が知られている。ベクトル制御では、回転座標のｄ軸の方向の電流指令値であるｄ軸指令電流と、ｑ軸の方向の電流指令値であるｑ軸指令電流とが算出される。そして、ｄ軸指令電流とｑ軸指令電流とに基づいたインバータの制御を通じてブラシレスモータが駆動される。

【0003】

例えば特許文献１では、ブラシレスモータへの入力電力と、ブラシレスモータを流れた電流とに基づいたｄ軸とｑ軸との電流特性から定まる電力制限円を越えないように、ｄ軸指令電流が算出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１７９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ブラシレスモータの角速度によっては、電力制限円を超えないように算出したｄ軸指令電流及びｑ軸指令電流に基づいてブラシレスモータを制御しても、ｄ軸の方向に流れる電流成分を示すｄ軸電流がｄ軸指令電流から乖離したり、ｑ軸の方向に流れる電流成分を示すｑ軸電流がｑ軸指令電流から乖離したりすることがある。この場合、ブラシレスモータの出力トルクが要求トルクを下回ったり、ロータの回転速度が回転速度の要求値を下回ったりするおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するためのモータ制御装置は、ベクトル制御の回転座標のｄ軸の方向の電流指令値であるｄ軸指令電流、及び、回転座標のｑ軸の方向の電流指令値であるｑ軸指令電流を基にブラシレスモータを駆動させる装置である。このモータ制御装置は、電源からの給電によってブラシレスモータに流れる電流を取得する電流取得部と、電源からブラシレスモータに印加される電源電圧を取得する電圧取得部と、ｄ軸指令電流及びｑ軸指令電流を決定する指令電流決定部と、を備えている。指令電流決定部は、ｄ軸の方向の電圧成分及びｑ軸の方向の電圧成分を含む電圧ベクトルと、ブラシレスモータに流れる電流から得られるｄ軸の方向の電流成分及びｑ軸の方向の電流成分を含む電流ベクトルとの内積に基づいたｄ軸とｑ軸との電流特性である電力制限円、及び、電源電圧及びブラシレスモータの角速度に基づいたｄ軸とｑ軸との電流特性である電圧制限円を基に、ｄ軸指令電流及びｑ軸指令電流を決定する。

【0007】

電源電圧がある値で保持されていてもブラシレスモータの角速度が変化すると、電圧制限円の大きさは変わってしまう。電力制限円を超えないように算出されたｄ軸指令電流及びｑ軸指令電流を基にブラシレスモータを制御する場合であっても、回転座標で、ｄ軸指令電流及びｑ軸指令電流を表す点が電圧制限円の外に位置する場合、ｄ軸の方向に流れる電流成分を示すｄ軸電流がｄ軸指令電流から乖離したり、ｑ軸の方向に流れる電流成分を示すｑ軸電流がｑ軸指令電流から乖離したりするおそれがある。

【0008】

この点、上記構成によれば、電力制限円だけではなく、角速度によっても変化する電圧制限円をも考慮してｄ軸指令電流及びｑ軸指令電流が決定される。そのため、回転座標上で、ｄ軸指令電流及びｑ軸指令電流を表す点を、電力制限円内及び電圧制限円内の双方に収めることができる。そして、こうしたｄ軸指令電流及びｑ軸指令電流を基にブラシレスモータを駆動させることにより、ｄ軸電流がｄ軸指令電流から乖離しにくいとともに、ｑ軸電流がｑ軸指令電流から乖離しにくくなる。したがって、ブラシレスモータの制御性の低下を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態のモータ制御装置と、同モータ制御装置によって制御されるブラシレスモータとを示す概略構成図。

【図2】指令トルクを導出する際に実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。

【図3】（ａ），（ｂ）は、第１のマップを説明するグラフ。

【図4】（ａ），（ｂ）は、第２のマップを説明するグラフ。

【図5】各種の制限円及び最大トルク曲線を示すグラフ。

【図6】ロータ回転数が低い場合における各種の制限円及び最大トルク曲線の位置関係の一例を示すグラフ。

【図7】ロータ回転数が高い場合における各種の制限円及び最大トルク曲線の位置関係の一例を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、モータ制御装置の一実施形態を図１～図７に従って説明する。
図１には、本実施形態のモータ制御装置１０と、モータ制御装置１０によって制御されるブラシレスモータ１００とが図示されている。ブラシレスモータ１００は、車載のブレーキ装置におけるブレーキ液の吐出用の動力源として用いられる。ブラシレスモータ１００は、永久磁石埋込型同期モータである。ブラシレスモータ１００は、複数の相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）のコイルと、突極性を有するロータ１０５とを備えている。ロータ１０５としては、例えば、Ｎ極とＳ極とが一極ずつ着磁されている２極ロータを挙げることができる。

【0011】

モータ制御装置１０は、ベクトル制御によってブラシレスモータ１００を駆動させる。このようなモータ制御装置１０は、指令電流決定部１３、指令電圧算出部１４、２相／３相変換部１５、インバータ１６、３相／２相変換部１７、回転速度取得部１８及び回転角取得部１９を有している。また、モータ制御装置１０は、バッテリ２００の状態を監視するバッテリ制御部２１０から情報が入力される電圧取得部１１及び電流取得部１２を有している。電圧取得部１１は、入力された情報を基に、バッテリ２００の電圧である電源電圧Ｖｄｃを取得する。この電源電圧Ｖｄｃは、インバータ１６を通じてブラシレスモータ１００に印加できる電圧である。

【0012】

電流取得部１２は、バッテリ制御部２１０から入力された情報を基に、バッテリ２００からインバータ１６を介してブラシレスモータ１００に流すことのできる電流の上限である制限電流ＩＬｄｃを取得する。制限電流ＩＬｄｃとは、バッテリ制御部２１０で決められた値である。

【0013】

なお、バッテリ２００は、ブレーキ装置以外の他の車載アクチュエータの電源としても機能する。バッテリ２００から他の車載アクチュエータへの給電量が多い状況下では、バッテリ制御部２１０は、バッテリ２００からブラシレスモータ１００に供給できる電力量が少ないと判断する。そのため、バッテリ制御部２１０は、バッテリ２００から車載の各種のアクチュエータへの電力の供給態様を基に、ブラシレスモータ１００に対する制限電流ＩＬｄｃを決める。

【0014】

指令電流決定部１３は、詳しくは後述するが、ベクトル制御の回転座標におけるｄ軸の方向の電流成分の指令値であるｄ軸指令電流Ｉｄ＊と、回転座標におけるｑ軸の方向の電流成分の指令値であるｑ軸指令電流Ｉｑ＊とを決定する。ｄ軸及びｑ軸は、回転座標上で互いに直交している。

【0015】

指令電圧算出部１４は、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊と、ｄ軸電流Ｉｄとに基づいたフィードバック制御によって、ｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を算出する。ｄ軸電流Ｉｄとは、ブラシレスモータ１００への給電によって回転座標上で発生した電流ベクトルのうちの推定ｄ軸の方向の電流成分を示す値である。また、指令電圧算出部１４は、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊と、ｑ軸電流Ｉｑとに基づいたフィードバック制御によって、ｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を算出する。ｑ軸電流Ｉｑとは、ブラシレスモータ１００への給電によって回転座標上で発生した電流ベクトルのうちの推定ｑ軸の方向の電流成分を示す値である。

【0016】

なお、推定ｄ軸とは、回転座標のｄ軸と推定される軸のことである。回転座標の実際のｄ軸のことを実ｄ軸という。また、回転座標の実際のｑ軸のことを実ｑ軸といい、回転座標のｑ軸と推定される軸のことを推定ｑ軸という。

【0017】

２相／３相変換部１５は、ロータ１０５の回転角であるロータ回転角θを基に、ｄ軸指令電圧Ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を、Ｕ相指令電圧ＶＵ＊と、Ｖ相指令電圧ＶＶ＊と、Ｗ相指令電圧ＶＷ＊とに変換する。Ｕ相指令電圧ＶＵ＊は、Ｕ相のコイルに印加する電圧の指令値である。Ｖ相指令電圧ＶＶ＊は、Ｖ相のコイルに印加する電圧の指令値である。Ｗ相指令電圧ＶＷ＊は、Ｗ相のコイルに印加する電圧の指令値である。

【0018】

インバータ１６は、バッテリ２００から供給される電力によって動作する複数のスイッチング素子を有している。インバータ１６は、２相／３相変換部１５から入力されたＵ相指令電圧ＶＵ＊と、スイッチング素子のオン／オフ動作によってＵ相信号を生成する。また、インバータ１６は、入力されたＶ相指令電圧ＶＶ＊と、スイッチング素子のオン／オフ動作によってＶ相信号を生成する。また、インバータ１６は、入力されたＷ相指令電圧ＶＷ＊と、スイッチング素子のオン／オフ動作によってＷ相信号を生成する。すると、Ｕ相信号がブラシレスモータ１００のＵ相のコイルに入力され、Ｖ相信号がＶ相のコイルに入力され、Ｗ相信号がＷ相のコイルに入力される。

【0019】

３相／２相変換部１７には、ブラシレスモータ１００のＵ相のコイルに流れた電流であるＵ相電流ＩＵが入力され、Ｖ相のコイルに流れた電流であるＶ相電流ＩＶが入力され、Ｗ相のコイルに流れた電流であるＷ相電流ＩＷが入力される。そして、３相／２相変換部１７は、ロータ回転角θを基に、Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶ及びＷ相電流ＩＷを、ｄ軸の方向の電流成分であるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸の方向の電流成分であるｑ軸電流Ｉｑに変換する。

【0020】

回転速度取得部１８は、ロータ１０５の回転速度であるロータ回転数Ｖｍｔを取得する。ロータ回転数Ｖｍｔの取得方法としては、例えば、誘起電圧方式を挙げることができる。この場合、回転速度取得部１８は、ｄ軸指令電圧Ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧Ｖｑ＊と、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとを基に、実ｄ軸の向きと推定ｄ軸の向きとの位相差Δθを算出する。そして、回転速度取得部１８は、算出した位相差Δθを比例積分することにより、ロータ１０５の回転速度としてロータ回転数Ｖｍｔを求める。

【0021】

回転角取得部１９は、ロータ回転角θを取得する。例えば、回転角取得部１９は、ロータ回転数Ｖｍｔを積分することにより、ロータ回転角θを求める。
次に、図１及び図２を参照し、指令電流決定部１３について詳述する。

【0022】

図１に示すように、指令電流決定部１３は、制限トルク導出部３１と、指令トルク導出部３２と、第２の記憶部３３と、指令電流導出部３４とを有している。
制限トルク導出部３１は、電圧取得部１１によって取得された電源電圧Ｖｄｃと、電流取得部１２によって取得された制限電流ＩＬｄｃと、回転速度取得部１８によって取得されたロータ回転数Ｖｍｔとを基に、ブラシレスモータ１００に対するトルクの制限値である制限トルクＴＲＬｍを導出する。本実施形態では、制限トルク導出部３１は、第１の記憶部３１ａに記憶されている第１のマップを用い、電源電圧Ｖｄｃ、制限電流ＩＬｄｃ及びロータ回転数Ｖｍｔに基づいた値を制限トルクＴＲＬｍとして導出する。なお、第１のマップについては後述する。

【0023】

指令トルク導出部３２は、ブラシレスモータ１００に対するトルクの指令値である指令トルクＴＲ＊を導出する。すなわち、指令トルク導出部３２は、ブラシレスモータ１００の負荷トルクの推定値ＴＲＬｄと、ロータ回転数の指令値である指令回転数Ｖｍｔ＊と、回転速度取得部１８によって取得されたロータ回転数Ｖｍｔと、制限トルク導出部３１によって導出された制限トルクＴＲＬｍとを基に、指令トルクＴＲ＊を導出する。

【0024】

ここで、ブラシレスモータ１００の負荷は、例えばブレーキ装置内を循環するブレーキ液の粘度が高いほど大きくなりやすい。ブレーキ液の温度が高いほどブレーキ液の粘度が低くなりやすい。そのため、負荷トルクの推定値ＴＲＬｄは、ブレーキ液の温度が高いほど小さくなる。

【0025】

図２を参照し、指令トルクＴＲ＊を導出する際に指令トルク導出部３２が実行する処理ルーチンについて説明する。この処理ルーチンは、所定の制御サイクル毎に実行される。
本処理ルーチンにおいて、はじめのステップＳ１１では、指令回転数Ｖｍｔ＊とロータ回転数Ｖｍｔとの偏差ΔＶｍｔが算出される。例えば、指令回転数Ｖｍｔ＊からロータ回転数Ｖｍｔを引いた値が偏差ΔＶｍｔとして算出される。続いて、ステップＳ１２において、算出した偏差ΔＶｍｔを入力とするフィードバック制御によって、補正トルクＴＲＡが算出される。本実施形態では、偏差ΔＶｍｔを入力とする、比例要素の算出値と、積分要素の算出値との和として補正トルクＴＲＡが算出される。

【0026】

なお、フィードバック制御としては、偏差ΔＶｍｔを基に補正トルクＴＲＡを算出することができるのであれば、上記の算出方法とは異なる算出方法によって補正トルクＴＲＡを算出するようにしてもよい。例えば、偏差ΔＶｍｔを入力とする、比例要素の算出値と、微分要素の算出値と、積分要素の算出値との和として補正トルクＴＲＡを算出するようにしてもよい。

【0027】

次のステップＳ１３において、負荷トルクの推定値ＴＲＬｄと、算出した補正トルクＴＲＡとの和として算出指令トルクＴＲＴｒａが算出される。続いて、ステップＳ１４において、制限トルクＴＲＬｍと、算出した算出指令トルクＴＲＴｒａとのうちの小さい方の値が指令トルクＴＲ＊とされる。すなわち、本実施形態では、制限トルクＴＲＬｍを超えない範囲で指令トルクＴＲ＊が導出される。指令トルクＴＲ＊が導出されると、本処理ルーチンが一旦終了される。

【0028】

図１に戻り、指令電流導出部３４は、指令トルク導出部３２によって導出された指令トルクＴＲ＊と、電圧取得部１１によって取得された電源電圧Ｖｄｃと、回転速度取得部１８によって取得されたロータ回転数Ｖｍｔとを基に、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を導出する。この際、弱め界磁制御によってブラシレスモータ１００内での誘起電圧を抑えるため、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊は負の値になる。本実施形態では、指令電流導出部３４は、第２の記憶部３３に記憶されている第２のマップを用い、電源電圧Ｖｄｃ、指令トルクＴＲ＊及びロータ回転数Ｖｍｔに基づいた値をｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊として導出する。すなわち、第２の記憶部３３が、ロータ回転数Ｖｍｔと、指令トルクＴＲ＊と、電源電圧Ｖｄｃと、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊との関係を示す第２のマップを記憶する「マップ記憶部」の一例に相当する。なお、第２のマップについては後述する。

【0029】

次に、第１の記憶部３１ａに記憶されている第１のマップ、及び、第１のマップを用いた制限トルクＴＲＬｍの算出について説明する。
図３（ａ）に示すように、第１のマップは、電源電圧Ｖｄｃと、ロータ回転数Ｖｍｔと、トルクとを軸とするマップである。第１のマップは、制限電流ＩＬｄｃ毎のマップを含んでいる。

【0030】

図３（ｂ）は、第１のマップの中から、図３（ａ）において破線で囲まれている部分を表すものである。すなわち、図３（ｂ）は、電源電圧Ｖｄｃが第１の電圧Ｖｄｃ１であるときにおける、ロータ回転数Ｖｍｔと、トルクと、制限電流ＩＬｄｃとの関係を示している。図３（ｂ）において、線Ｌ１は、制限電流ＩＬｄｃが第１の電流ＩＬｄｃ１であるときにおけるロータ回転数Ｖｍｔとトルクとの関係を表す線である。線Ｌ２は、制限電流ＩＬｄｃが第２の電流ＩＬｄｃ２であるときにおけるロータ回転数Ｖｍｔとトルクとの関係を表す線である。第２の電流ＩＬｄｃ２は、第１の電流ＩＬｄｃ１よりも小さい。線Ｌ３は、制限電流ＩＬｄｃが第３の電流ＩＬｄｃ３であるときにおけるロータ回転数Ｖｍｔとトルクとの関係を表す線である。第３の電流ＩＬｄｃ３は、第２の電流ＩＬｄｃ２よりも小さい。

【0031】

そのため、制限トルク導出部３１では、第１のマップを用いることにより、電源電圧Ｖｄｃと、ロータ回転数Ｖｍｔと、制限電流ＩＬｄｃとに応じたトルクを、制限トルクＴＲＬｍとして導出することができる。例えば、電源電圧Ｖｄｃがある電圧で保持され、且つ、ロータ回転数Ｖｍｔがある回転数で保持される場合、制限トルク導出部３１は、制限電流ＩＬｄｃが小さいほど、制限トルクＴＲＬｍを小さい値とする。また、電源電圧Ｖｄｃがある電圧で保持され、且つ、制限電流ＩＬｄｃがある電流で保持される場合、制限トルク導出部３１は、ロータ回転数Ｖｍｔが高いほど、制限トルクＴＲＬｍを小さい値とする。さらに、ロータ回転数Ｖｍｔがある回転数で保持され、且つ、制限電流ＩＬｄｃがある電流で保持される場合、制限トルク導出部３１は、電源電圧Ｖｄｃが低いほど、制限トルクＴＲＬｍを小さい値とする。

【0032】

ちなみに、第１のマップは、図５に示す電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１を考慮して作成されたマップである。そのため、第１のマップを用いて制限トルクＴＲＬｍを算出した場合、回転座標上では、当該制限トルクＴＲＬｍに対応するｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを表す点を許容選択領域ＲＡ内に含ませることができる。ここでいう「許容選択領域ＲＡ」とは、図５に示すように、電力制限円ＣＲ１の領域内であること、電圧制限円ＣＲ２の領域内であること、及び電流制限円ＣＲ３の領域内であることの何れをも満たす領域のことである。

【0033】

ここでいう「制限円の領域内」とは、制限円の輪郭を表す線上と、当該線の内側との双方を含んでいる。例えば、電力制限円ＣＲ１の領域内とは、電力制限円ＣＲ１の輪郭を表す線上と、当該線の内側との双方を含んでいる。

【0034】

電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１の位置関係は、ロータ回転数Ｖｍｔによって変わる。図６に示すグラフは、ロータ回転数Ｖｍｔが比較的低速であるときにおける電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１の回転座標上での位置関係の一例を表している。図６に示す例では、許容選択領域ＲＡ内を最大トルク曲線ＣＶ１が通過する。

【0035】

この場合に第１のマップを用いて制限トルクＴＲＬｍを算出すると、当該制限トルクＴＲＬｍに対応するｑ軸電流Ｉｑが第１のｑ軸電流Ｉｑ１以下であるときには、当該制限トルクＴＲＬｍに対応するｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを表す点は、最大トルク曲線ＣＶ１上に位置する。一方、当該制限トルクＴＲＬｍに対応するｑ軸電流Ｉｑが第１のｑ軸電流Ｉｑ１よりも大きいときには、当該制限トルクＴＲＬｍに対応するｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを表す点は、電圧制限円ＣＲ２の輪郭を表す線上に位置する。

【0036】

図７に示すグラフは、ロータ回転数Ｖｍｔが比較的高速であるときにおける電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１の回転座標上での位置関係の一例を表している。すなわち、ロータ回転数Ｖｍｔが比較的高速である場合、ロータ回転数Ｖｍｔが比較的低速である場合と比較し、電力制限円ＣＲ１が小さくなるとともに、電圧制限円ＣＲ２が小さくなる。そのため、図７に示す例では、許容選択領域ＲＡ内を最大トルク曲線ＣＶ１が通過しない。

【0037】

この場合に第１のマップを用いて制限トルクＴＲＬｍを算出すると、当該制限トルクＴＲＬｍに対応するｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを表す点は、電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１との交点となる。

【0038】

ただし、電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１の位置関係によっては、許容選択領域ＲＡ内を最大トルク曲線ＣＶ１が通過しないとともに、電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１とが交差していないこともある。このような場合に第１のマップを用いて制限トルクＴＲＬｍを算出すると、当該制限トルクＴＲＬｍに対応するｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを表す点は、許容選択領域ＲＡ内で最もトルクを大きくすることができる点となる。

【0039】

なお、図６及び図７における太い実線は、電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１との交点を通過する等トルク線ＥＴＬである。
次に、第２の記憶部３３に記憶されている第２のマップ、及び、第２のマップを用いたｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊の算出について説明する。

【0040】

図４（ａ）に示すように、第２のマップは、電源電圧Ｖｄｃと、ロータ回転数Ｖｍｔと、指令トルクＴＲ＊とを軸とするマップである。図４（ｂ）は、第２のマップの中から、図４（ａ）において破線で囲まれている部分を表すものである。すなわち、図４（ｂ）は、電源電圧Ｖｄｃが第２の電圧Ｖｄｃ２であるときにおける、ロータ回転数Ｖｍｔと、指令トルクＴＲ＊と、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの関係を示している。

【0041】

そのため、指令電流導出部３４では、第２のマップを用いることにより、電源電圧Ｖｄｃと、ロータ回転数Ｖｍｔと、指令トルクＴＲ＊とに応じたｄ軸電流Ｉｄをｄ軸指令電流Ｉｄ＊として導出し、電源電圧Ｖｄｃと、ロータ回転数Ｖｍｔと、指令トルクＴＲ＊とに応じたｑ軸電流Ｉｑをｑ軸指令電流Ｉｑ＊として導出することができる。

【0042】

第２のマップは、第１のマップと同様に、電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１を考慮して作成されたマップである。そのため、第２のマップを用いてｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を算出した場合、回転座標上では、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を表す点である指令点を許容選択領域ＲＡ内に含ませることができる。より具体的には、指令点を、許容選択領域ＲＡ内において、ブラシレスモータ１００の出力トルクを指令トルクＴＲ＊とするための点のうち、ｄ軸電流Ｉｄの絶対値が最小となる点とすることができる。

【0043】

次に、電流制限円ＣＲ３について詳述する。
電流制限円ＣＲ３は、図５における一点鎖線で示す円である。電流制限円ＣＲ３は、インバータ１６を構成するスイッチング素子に流せる電流の上限である上限電流Ｉｄｑｌｉｍｉｔから定まるｄ軸とｑ軸との電流特性である。例えば、電流制限円ＣＲ３は、以下に示す関係式（式１）のように表すことができる。関係式（式１）からも明らかなように、電流制限円ＣＲ３の大きさは、スイッチング素子の上限電流Ｉｄｑｌｉｍｉｔが大きいほど大きくなる。

【0044】

【数1】

次に、電圧制限円ＣＲ２について詳述する。

【0045】

電圧制限円ＣＲ２は、図５における破線で示す円である。電圧制限円ＣＲ２は、電源電圧Ｖｄｃ及び角速度ωｅに基づくｄ軸とｑ軸との電流特性である。そのため、電源電圧Ｖｄｃ及び角速度ωｅの少なくとも一方が変化すると、電圧制限円ＣＲ２の形状は変わる。電圧制限円ＣＲ２は、関係式（式５）のように表すことができる。関係式（式５）は、以下に示す関係式（式２）～（式４）を用いて導出することができる。関係式（式２）は、電源電圧Ｖｄｃと、ｄ軸の方向の電圧成分を示す値であるｄ軸電圧Ｖｄと、ｑ軸の方向の電圧成分を示す値であるｑ軸電圧Ｖｑとの関係を表す式である。関係式（式３）はｄ軸電圧Ｖｄの算出式であり、関係式（式４）はｑ軸電圧Ｖｑの算出式である。なお、「Ｌｄ」はブラシレスモータ１００のｄ軸の方向のインダクタンスであり、「Ｌｑ」はブラシレスモータ１００のｑ軸の方向のインダクタンスである。「Ｒａ」はブラシレスモータ１００のコイルの抵抗値であり、「ψａ」は鎖交磁束（すなわち、磁束とコイル巻き数との積）である。

【0046】

【数2】

そして、関係式（式３）及び（式４）を用い、関係式（式２）をｄ軸電流Ｉｄの式に整理することにより、関係式（式５）を導出することができる。関係式（式５）において、「Ａ１」は関係式（式６）で表すことができ、「Ｂ１」は関係式（式７）で表すことができ、「Ｃ１」は関係式（式８）で表すことができる。

【0047】

【数3】

本実施形態のモータ制御装置１０によって制御されるブラシレスモータ１００のロータ１０５は突極性を有している。そのため、ｄ軸の方向のインダクタンスＬｄは、ｑ軸の方向のインダクタンスＬｑと同じではない。よって、電圧制限円ＣＲ２は、図５に破線で示すように楕円となる。

【0048】

次に、電力制限円ＣＲ１について詳述する。
電力制限円ＣＲ１は、図５における実線で示す円である。電力制限円ＣＲ１は、ベクトル制御の回転座標上に発生する電圧ベクトルと電流ベクトルとの内積に基づくｄ軸とｑ軸の電流特性である。電圧ベクトルとは、ｄ軸の方向の電圧成分及びｑ軸の方向の電圧成分を含むものである。また、電流ベクトルとは、ブラシレスモータ１００に流れる電流から得られるｄ軸の方向の電流成分及びｑ軸の方向の電流成分を含むものである。電力制限円ＣＲ１は、関係式（式１１）のように表すことができる。関係式（式１１）は、関係式（式３）、（式４）及び（式９）を用いて導出することができる。関係式（式９）において、「ＶＩｍａｘ」はバッテリ２００からブラシレスモータ１００に入力される電力である入力電力のことであり、「ｃｏｓθ」は力率のことである。また、「Ｉｄｑ」は、ブラシレスモータ１００に流れる電流のことである。

【0049】

【数4】

ｄ軸電圧Ｖｄは関係式（式３）で表し、ｑ軸電圧Ｖｑは関係式（式４）で表すことができる。そのため、関係式（式９）は、以下の関係式（式１０）に変換することができる。

【0050】

【数5】

そして、関係式（式１０）をｄ軸電流Ｉｄの式に整理することにより、関係式（式１１）を導出することができる。なお、式（式１１）において、「Ａ２」は関係式（式１２）で表すことができ、「Ｂ２」は関係式（式１３）で表すことができ、「Ｃ２」は関係式（式１４）で表すことができる。

【0051】

【数6】

ブラシレスモータ１００のロータ１０５は突極性を有している。そのため、ｄ軸の方向のインダクタンスＬｄは、ｑ軸の方向のインダクタンスＬｑと同じではない。よって、電力制限円ＣＲ１は、図５に実線で示すように楕円となる。

【0052】

次に、最大トルク曲線ＣＶ１について詳述する。
最大トルク曲線ＣＶ１は、図５における二点鎖線で示す線である。最大トルク曲線ＣＶ１は、以下に示す式（式１５）で表すことができる。

【0053】

【数7】

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0054】

（１）本実施形態では、電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１を考慮した第２のマップを用い、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊が導出される。その結果、回転座標上で上記指令点が電力制限円ＣＲ１内及び電圧制限円ＣＲ２内に位置するように、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を導出することができる。そして、こうしたｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を基にブラシレスモータ１００が制御される。そのため、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸指令電流Ｉｄ＊との間に乖離が生じにくいとともに、ｑ軸電流Ｉｑとｑ軸指令電流Ｉｑ＊との間に乖離が生じにくい。したがって、ブラシレスモータ１００の制御性の低下を抑制することができる。

【0055】

（２）許容選択領域ＲＡ内で、ブラシレスモータ１００の出力トルクを指令トルクＴＲ＊とすることのできる点は、複数存在する。本実施形態では、こうした複数の点のうち、ｄ軸電流Ｉｄの絶対値が最小となる点が指令点となるように、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊が算出される。そして、このｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を基にブラシレスモータ１００の駆動が制御される。そのため、ブラシレスモータ１００の制御性の低下を抑制しつつ、消費電力の増大を抑制することができる。

【0056】

指令電流導出部３４では、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊は予め用意されている第２のマップを用いて導出される。そのため、各種の制限円ＣＲ１～ＣＲ３の計算式を用いた計算によってｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を算出する場合と比較し、モータ制御装置１０の演算負荷を低減させることができる。

【0057】

なお、算出指令トルクＴＲＴｒａが制限トルクＴＲＬｍ以上であった場合、指令トルクＴＲ＊は制限トルクＴＲＬｍと等しくなる。このような状況下で回転座標上で電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１とが交差する場合、電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１との交点が上記指令点となるように、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊が算出される。したがって、本実施形態では、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊は、電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１との交点を基に算出されるということができる。この場合、当該交点以外の点に基づいて決められたｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を基にブラシレスモータ１００を駆動させる場合と比較し、ブラシレスモータ１００から大きなトルクを出力させることができる。

【0058】

（３）制限トルクＴＲＬｍの算出に際し、許容選択領域ＲＡ内を最大トルク曲線ＣＶ１が通過する場合には、最大トルク曲線ＣＶ１上の点を表すｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに応じたトルクを制限トルクＴＲＬｍとする。また、許容選択領域ＲＡ内を最大トルク曲線ＣＶ１が通過しない場合、電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１との交点を表すｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに相当するトルクを制限トルクＴＲＬｍとする。一方、電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１とが互いに交差しない場合、許容選択領域ＲＡ内のうち、トルクを最大とできるような点を表すｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに相当するトルクを制限トルクＴＲＬｍとする。

【0059】

すなわち、本実施形態では、電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１を基に、そのときにブラシレスモータ１００から出力させることのできるトルクの最大値を制限トルクＴＲＬｍとするようにしている。このように算出した制限トルクＴＲＬｍを基に指令トルクＴＲ＊が算出される。そのため、指令回転数Ｖｍｔ＊までロータ回転数Ｖｍｔを上昇させることのできない事象が生じにくくなる。

【0060】

なお、制限トルクＴＲＬｍは、予め用意されている第１のマップを用いて算出される。そのため、各種の制限円ＣＲ１～ＣＲ３の計算式を用いた計算によって制限トルクＴＲＬｍを算出する場合と比較し、モータ制御装置１０の演算負荷を低減させることができる。

【0061】

（４）ブラシレスモータ１００の負荷トルクの推定値ＴＲＬｄを用い、指令トルクＴＲ＊、すなわち算出指令トルクＴＲＴｒａが算出される。これにより、負荷トルクの推定値ＴＲＬｄを用いず、指令回転数Ｖｍｔ＊とロータ回転数Ｖｍｔとの偏差ΔＶｍｔを入力とするフィードバック制御によって指令トルクＴＲ＊、すなわち算出指令トルクＴＲＴｒａを算出する場合と比較し、指令回転数Ｖｍｔ＊の変化に対する指令トルクＴＲ＊の変化の遅れを抑制することができる。その結果、指令回転数Ｖｍｔ＊が変更される場合、指令回転数Ｖｍｔ＊の変更に対するロータ回転数Ｖｍｔの変化の応答遅れを抑制することができる。

【0062】

上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１を考慮して制限トルクＴＲＬｍを算出することができるのであれば、上記実施形態のようにマップを用いることなく、制限トルクＴＲＬｍを導出するようにしてもよい。例えば、各種の制限円ＣＲ１～ＣＲ３の計算式を用いた計算によって制限トルクＴＲＬｍを算出するようにしてもよい。

【0063】

・上記実施形態では、そのときの電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１の位置関係を基に想定されるトルクの最大値が制限トルクＴＲＬｍとなるように、制限トルクＴＲＬｍが導出される。しかし、そのときの許容選択領域ＲＡ内の点に対応するトルクを制限トルクＴＲＬｍとすることができるのであれば、上記位置関係を基に想定されるトルクの最大値とは異なる値を制限トルクＴＲＬｍとしてもよい。例えば、上記位置関係を基に想定されるトルクの最大値よりも僅かに小さい値を制限トルクＴＲＬｍとするようにしてもよい。

【0064】

・電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２、電流制限円ＣＲ３及び最大トルク曲線ＣＶ１を考慮してｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を導出することができるのであれば、上記実施形態のようにマップを用いることなく、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を導出するようにしてもよい。例えば、各種の制限円ＣＲ１～ＣＲ３の計算式を用いた計算によってｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を算出するようにしてもよい。

【0065】

・上記実施形態では、そのときの許容選択領域ＲＡ内で、ブラシレスモータ１００の出力トルクを指令トルクＴＲ＊とすることのできる点のうち、ｄ軸電流Ｉｄの絶対値が最小となる点が指令点となるように、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を導出するようにしている。しかし、そのときの許容選択領域ＲＡ内で、ブラシレスモータ１００の出力トルクを指令トルクＴＲ＊とすることのできる点を指令点とすることができるのであれば、ｄ軸電流Ｉｄの絶対値が最小となる点とは異なる点を指令点とするようにしてもよい。

【0066】

・ロータ回転数Ｖｍｔの取得処理は、上記実施形態で説明した取得処理とは異なる手法でロータ回転数Ｖｍｔを算出する処理であってもよい。
・ロータ回転数Ｖｍｔの変化速度が低い場合には、ブラシレスモータ１００の負荷トルクの推定値ＴＲＬｄを用いずに、算出指令トルクＴＲＴｒａを算出するようにしてもよい。この場合、指令回転数Ｖｍｔ＊とロータ回転数Ｖｍｔとの偏差ΔＶｍｔを入力とするフィードバック制御によって算出された値を算出指令トルクＴＲＴｒａとすることとなる。

【0067】

・算出指令トルクＴＲＴｒａを指令トルクＴＲ＊とするようにしてもよい。この場合、電力制限円ＣＲ１、電圧制限円ＣＲ２及び電流制限円ＣＲ３を基に、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊の制限値及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊の制限値を導出することが好ましい。そして、このような指令トルクＴＲ＊に基づいたｄ軸電流Ｉｄとｄ軸指令電流Ｉｄ＊の制限値とのうちの絶対値が小さい方の値をｄ軸指令電流Ｉｄ＊とし、指令トルクＴＲ＊に基づいたｑ軸電流Ｉｑとｑ軸指令電流Ｉｑ＊の制限値とのうちの絶対値の小さい方の値をｑ軸指令電流Ｉｑ＊とするようにしてもよい。

【0068】

・回転座標上で電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１とが交差する場合には、電圧制限円ＣＲ２と電力制限円ＣＲ１との交点が上記指令点となるように、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を導出し、当該ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を基にブラシレスモータ１００を駆動させるようにしてもよい。この場合、ブラシレスモータ１００の出力トルクを、そのときの最大値又は当該最大値近傍の値とすることができる。

【0069】

・モータ制御装置１０は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア（特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）などの１つ以上の専用のハードウェア回路又はこれらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリ、すなわち記憶媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

【0070】

・ブラシレスモータ１００のロータ１０５は、突極性を有さないものであってもよい。この場合、ｄ軸の方向のインダクタンスＬｄは、ｑ軸の方向のインダクタンスＬｑと同じとなる。そのため、電圧制限円ＣＲ２及び電力制限円ＣＲ１の双方は真円となる。

【0071】

・ブラシレスモータ１００に適用されるロータ１０５は、２極ロータではなく、４極ロータであってもよい。
・モータ制御装置１０が適用されるブラシレスモータは、車載のブレーキ装置とは別のアクチュエータの動力源であってもよい。

【符号の説明】

【0072】

１０…モータ制御装置、１１…電圧取得部、１２…電流取得部、１３…指令電流決定部、１８…回転速度取得部、３１…制限トルク導出部、３２…指令トルク導出部、３３…マップ記憶部の一例である第２の記憶部、３４…指令電流導出部、１００…ブラシレスモータ、１０５…ロータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】