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(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】2022-11-08
(45)【発行日】2022-11-16
(54)【発明の名称】モータ制御装置
(51)【国際特許分類】
H02P 21/36 20160101AFI20221109BHJP
B62D 6/00 20060101ALI20221109BHJP
【ＦＩ】
H02P21/36
B62D6/00
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019070404
(22)【出願日】2019-04-02
(65)【公開番号】P2020171098
(43)【公開日】2020-10-15
【審査請求日】2021-08-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100093779
【弁理士】
【氏名又は名称】服部 雅紀
(72)【発明者】
【氏名】大竹 弘泰
(72)【発明者】
【氏名】中島 信頼
【審査官】柏崎 翔
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１８２７８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１１９７９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－４６００５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２１８８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２３８６５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｐ ２１／３６
Ｂ６２Ｄ ６／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータ（８０）により操舵アシストトルクを生成する電動パワーステアリング装置（９０）において、前記モータの力行動作及び回生動作に応じて電力変換回路（７０）を動作させて電源（１１）の直流電力と前記モータの交流電力とを相互に変換し、前記モータの通電を制御するモータ制御装置であって、ｄｑ軸電流のフィードバック制御によりｑ軸電圧指令値（Ｖｑ＊）及びｄ軸電圧指令値（Ｖｄ＊）を演算する電圧指令値演算部（４３）と、
前記電源と前記電力変換回路との間に流れる電源電流の推定値（Ｉｂ＿ｅｓｔ）又は検出値（Ｉｂ＿ｓｎｓ）の絶対値と、前記電源電流の絶対値の上限目標である目標電源電流（Ｉｂ＿ｌｉｍ）とを比較し、前記目標電源電流を前記電源電流の推定値又は検出値の絶対値で除した値を目標飽和率（Ｒｓ＿ｌｉｍ）として算出する電源電流監視部（４４）と、
ｑ軸電圧指令値又はｄ軸電圧指令値の少なくとも一方を制限する電圧指令値制限部（４５）と、
を備え、
前記モータの回生動作時、前記電圧指令値制限部は、
ｑ軸電圧指令値をｄ軸電圧指令値よりも優先して制限するｑ軸電圧優先制限処理、又は、ｄ軸電圧指令値をｑ軸電圧指令値よりも優先して制限するｄ軸電圧優先制限処理を実行するものであり、
回生動作による前記電力変換回路への入力が許容される電力を総目標電力（Ｗ＿ｌｉｍ）、前記総目標電力を構成するｑ軸電力及びｄ軸電力を、それぞれ、ｑ軸目標電力（Ｗｑ＿ｌｉｍ）及びｄ軸目標電力（Ｗｄ＿ｌｉｍ）と定義し、前記総目標電力、前記ｑ軸目標電力及び前記ｄ軸目標電力がいずれも０以上の値で規定される場合、
前記電圧指令値制限部は、
ｑ軸電圧指令値とｑ軸電流との積であるｑ軸推定電力（Ｗｑ＿ｅｓｔ）、及び、ｄ軸電圧指令値とｄ軸電流との積であるｄ軸推定電力（Ｗｄ＿ｅｓｔ）を算出し、
さらに、前記ｑ軸目標電力を前記ｑ軸推定電力の絶対値で除したｑ軸電圧制限ゲイン（Ｋｐ）、及び、前記ｄ軸目標電力を前記ｄ軸推定電力の絶対値で除したｄ軸電圧制限ゲイン（Ｋｄ）を算出し、
前記ｑ軸推定電力の絶対値が前記ｑ軸目標電力より大きいとき、ｑ軸電圧指令値に前記ｑ軸電圧制限ゲインを乗じて制限後ｑ軸電圧指令値（Ｖｑ ＊＊ ）を算出し、
前記ｄ軸推定電力の絶対値が前記ｄ軸目標電力より大きいとき、ｄ軸電圧指令値に前記ｄ軸電圧制限ゲインを乗じて制限後ｄ軸電圧指令値（Ｖｄ ＊＊ ）を算出し、
前記ｑ軸電圧優先制限処理では、ｑ軸電圧指令値のみを前記制限後ｑ軸電圧指令値に制限した後、前記目標飽和率が所定の飽和率閾値（Ｒｓ＿ｔｈ）未満のとき、さらにｄ軸電圧指令値を前記制限後ｄ軸電圧指令値に制限し、
前記ｄ軸電圧優先制限処理では、ｄ軸電圧指令値のみを前記制限後ｄ軸電圧指令値に制限した後、前記目標飽和率が前記飽和率閾値未満のとき、さらにｑ軸電圧指令値を前記制限後ｑ軸電圧指令値に制限するモータ制御装置。
【請求項2】
前記電圧指令値制限部は、前記ｑ軸目標電力及び前記ｄ軸目標電力について、電圧指令値が優先して制限される軸である優先軸の目標電力を０に設定し、
前記優先軸の相手側の軸である非優先軸の目標電力を前記総目標電力に設定する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項3】
前記電圧指令値制限部は、前記ｑ軸目標電力及び前記ｄ軸目標電力について、電圧指令値が優先して制限される軸である優先軸の目標電力を、前記総目標電力から前記優先軸の相手側の軸である非優先軸の推定電力の絶対値を減じた値に設定し、
前記非優先軸の目標電力を前記総目標電力に設定する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項4】
前記モータの出力軸（８８）に逆入力されるトルクにより前記モータが回生動作する逆入力モードであるか、運転者のハンドル操作により前記モータが回生動作するハンドル操作モードであるかを判別する回生要因判別部（５２）をさらに備え、前記電圧指令値制限部は、
前記逆入力モードのとき、前記ｑ軸電圧優先制限処理を実行し、
前記ハンドル操作モードのとき、前記ｄ軸電圧優先制限処理を実行する請求項１～３のいずれか一項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、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電動パワーステアリング装置において、操舵アシストモータの力行動作及び回生動作に応じて電力変換回路を操作することで、モータの通電を制御するモータ制御装置が知られている。ここで、回生動作が起きる場合としては、走行中に車輪が障害物に乗り上げることによってモータの出力軸に逆入力が加わった場合や、車輪をジャッキアップした無負荷状態でハンドルを操作した場合等がある。また、走行中の緊急回避等で急操舵した場合や電源装置の電圧が低い場合等にも回生動作が起きる可能性がある。
【0003】
例えば特許文献１に開示されたモータ制御装置は、モータの回生動作時に、回生エネルギーによるスイッチング素子等の破損を防ぐため、電源電流の絶対値が目標値以下となるように、ｄｑ軸電圧指令値を制限している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６４２８２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本明細書において、「電源電流を低減する」とは、回生動作時に負の値で定義される電源電流を０に近づけることを意味する。特許文献１のモータ制御装置は、主に電子部品の保護のために電源電流を低減することを目的として、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を一律に制限しており、制限時におけるモータ電流や発生するトルクについては考慮していない。
【0006】
回生動作時にｄ軸電圧指令値を制限すると、ｄ軸電流が指令値より負側に大きくなり、逆起電圧により負側に流れるｑ軸電流が０に近づく。ｑ軸電流はトルクに比例するため、回転方向と逆側に発生するブレーキトルクが減少する。ブレーキトルクが小さいと、逆入力の衝撃がギヤ等のメカ部品へ伝わりやすくなり、その衝撃に耐える強度が必要となる。一方、無負荷状態での操舵や緊急回避時、低電源電圧時の操舵等、ハンドル操作によっても回生動作となる場合がある。このとき、ｑ軸電圧指令値の制限度合が大きいと、ブレーキトルクが大きく作用するため、過大な操舵力が必要となる。
【0007】
つまり、逆入力の衝撃を受けるメカ部品等の強度が比較的低い車両にモータ制御装置が適用される場合、ブレーキトルクを確保することが要求される。また、メカ部品等の強度が比較的高い車両にモータ制御装置が適用される場合、ハンドル操作を阻害しないようにブレーキトルクを低減することが要求される。ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を一律に制限する特許文献１の従来技術では、このような要求の違いに対応できない。
【0008】
本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、回生動作時にモータのブレーキトルクを確保又は低減する要求に応じつつ、電源電流を低減可能なモータ制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、モータ（８０）により操舵アシストトルクを生成する電動パワーステアリング装置（９０）において、モータの力行動作及び回生動作に応じて電力変換回路（７０）を動作させて電源（１１）の直流電力とモータの交流電力とを相互に変換し、モータの通電を制御するモータ制御装置である。
【0010】
このモータ制御装置は、電圧指令値演算部（４３）と、電源電流監視部（４４）と、電圧指令値制限部（４５）と、を備える。電圧指令値演算部は、ｄｑ軸電流のフィードバック制御によりｑ軸電圧指令値（Ｖｑ＊）及びｄ軸電圧指令値（Ｖｄ＊）を演算する。電源電流監視部（４４）は、電源と電力変換回路との間に流れる電源電流の推定値（Ｉｂ＿ｅｓｔ）又は検出値（Ｉｂ＿ｓｎｓ）の絶対値と、電源電流の絶対値の上限目標である目標電源電流（Ｉｂ＿ｌｉｍ）とを比較し、目標電源電流を電源電流の推定値又は検出値の絶対値で除した値を目標飽和率（Ｒｓ＿ｌｉｍ）として算出する。電圧指令値制限部は、ｑ軸電圧指令値又はｄ軸電圧指令値の少なくとも一方を制限する。モータの回生動作時、電圧指令値制限部は、ｑ軸電圧指令値をｄ軸電圧指令値よりも優先して制限する「ｑ軸電圧優先制限処理」、又は、ｄ軸電圧指令値をｑ軸電圧指令値よりも優先して制限する「ｄ軸電圧優先制限処理」を実行する。
回生動作による電力変換回路への入力が許容される電力を総目標電力（Ｗ＿ｌｉｍ）、総目標電力を構成するｑ軸電力及びｄ軸電力を、それぞれ、ｑ軸目標電力（Ｗｑ＿ｌｉｍ）及びｄ軸目標電力（Ｗｄ＿ｌｉｍ）と定義し、総目標電力、ｑ軸目標電力及びｄ軸目標電力がいずれも０以上の値で規定される場合、電圧指令値制限部は、以下の処理を行う。
電圧指令値制限部は、ｑ軸電圧指令値とｑ軸電流との積であるｑ軸推定電力（Ｗｑ＿ｅｓｔ）、及び、ｄ軸電圧指令値とｄ軸電流との積であるｄ軸推定電力（Ｗｄ＿ｅｓｔ）を算出し、さらに、ｑ軸目標電力をｑ軸推定電力の絶対値で除したｑ軸電圧制限ゲイン（Ｋｐ）、及び、ｄ軸目標電力をｄ軸推定電力の絶対値で除したｄ軸電圧制限ゲイン（Ｋｄ）を算出する。
電圧指令値制限部は、ｑ軸推定電力の絶対値がｑ軸目標電力より大きいとき、ｑ軸電圧指令値にｑ軸電圧制限ゲインを乗じて制限後ｑ軸電圧指令値（Ｖｑ ＊＊ ）を算出し、ｄ軸推定電力の絶対値がｄ軸目標電力より大きいとき、ｄ軸電圧指令値にｄ軸電圧制限ゲインを乗じて制限後ｄ軸電圧指令値（Ｖｄ ＊＊ ）を算出する。
電圧指令値制限部は、ｑ軸電圧優先制限処理では、ｑ軸電圧指令値のみを制限後ｑ軸電圧指令値に制限した後、目標飽和率が所定の飽和率閾値（Ｒｓ＿ｔｈ）未満のとき、さらにｄ軸電圧指令値を制限後ｄ軸電圧指令値に制限し、ｄ軸電圧優先制限処理では、ｄ軸電圧指令値のみを制限後ｄ軸電圧指令値に制限した後、目標飽和率が飽和率閾値未満のとき、さらにｑ軸電圧指令値を制限後ｑ軸電圧指令値に制限する。
回生動作による電力変換回路への入力が許容される電力を総目標電力（Ｗ＿ｌｉｍ）、総目標電力を構成するｑ軸電力及びｄ軸電力を、それぞれ、ｑ軸目標電力（Ｗｑ＿ｌｉｍ）及びｄ軸目標電力（Ｗｄ＿ｌｉｍ）と定義し、総目標電力、ｑ軸目標電力及びｄ軸目標電力がいずれも０以上の値で規定される場合、電圧指令値制限部は、以下の処理を行う。
電圧指令値制限部は、ｑ軸電圧指令値とｑ軸電流との積であるｑ軸推定電力（Ｗｑ＿ｅｓｔ）、及び、ｄ軸電圧指令値とｄ軸電流との積であるｄ軸推定電力（Ｗｄ＿ｅｓｔ）を算出し、さらに、ｑ軸目標電力をｑ軸推定電力の絶対値で除したｑ軸電圧制限ゲイン（Ｋｐ）、及び、ｄ軸目標電力をｄ軸推定電力の絶対値で除したｄ軸電圧制限ゲイン（Ｋｄ）を算出する。
電圧指令値制限部は、ｑ軸推定電力の絶対値がｑ軸目標電力より大きいとき、ｑ軸電圧指令値にｑ軸電圧制限ゲインを乗じて制限後ｑ軸電圧指令値（Ｖｑ ＊＊ ）を算出し、ｄ軸推定電力の絶対値がｄ軸目標電力より大きいとき、ｄ軸電圧指令値にｄ軸電圧制限ゲインを乗じて制限後ｄ軸電圧指令値（Ｖｄ ＊＊ ）を算出する。
電圧指令値制限部は、ｑ軸電圧優先制限処理では、ｑ軸電圧指令値のみを制限後ｑ軸電圧指令値に制限した後、目標飽和率が所定の飽和率閾値（Ｒｓ＿ｔｈ）未満のとき、さらにｄ軸電圧指令値を制限後ｄ軸電圧指令値に制限し、ｄ軸電圧優先制限処理では、ｄ軸電圧指令値のみを制限後ｄ軸電圧指令値に制限した後、目標飽和率が飽和率閾値未満のとき、さらにｑ軸電圧指令値を制限後ｑ軸電圧指令値に制限する。
【0011】
例えば、逆入力の衝撃を受けるメカ部品の強度が比較的低い車両に適用される場合、モータ制御装置がｑ軸電圧優先制限処理を実行することで、モータのブレーキトルクが確保され、メカ部品への衝撃が緩和される。一方、逆入力の衝撃を受けるメカ部品の強度が比較的高い車両に適用される場合、モータ制御装置がｄ軸電圧優先制限処理を実行することで、モータのブレーキトルクが低減し、ハンドル操作が阻害されにくくなる。また、ｑ軸電圧優先制限処理及びｄ軸電圧優先制限処理のいずれにおいても、電源電流が低減されることで、スイッチング素子等の破損が防止される。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本実施形態のモータ制御装置が適用される電動パワーステアリング装置の全体構成図。
【図2】第１実施形態によるモータ制御装置の制御ブロック図。
【図3】ｑ軸電圧優先制限処理のフローチャート。
【図4】ｄ軸電圧優先制限処理のフローチャート。
【図5】ｑ軸電圧優先制限処理後の電源電流監視により、ｄ軸電圧指令値の制限要否を判断するフローチャート。
【図6】ｄ軸電圧優先制限処理後の電源電流監視により、ｑ軸電圧指令値の制限要否を判断するフローチャート。
【図7】比較例の電圧指令値制限処理による作用効果を説明する図。
【図8】本実施形態のｑ軸電圧優先制限処理による作用効果を説明する図。
【図9】第２実施形態によるモータ制御装置の制御ブロック図。
【図10】回生要因判別処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、モータ制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。また、第１、第２実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態のモータ制御装置は、モータにより操舵アシストトルクを生成する電動パワーステアリング装置に適用される。
【0014】
図１に、電動パワーステアリング装置９０を含むステアリングシステム９９の全体構成を示す。なお、図１の電動パワーステアリング装置９０はラックアシスト式であるが、本実施形態のモータ制御装置４０は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。ステアリングシステム９９は、ハンドル９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、及び、電動パワーステアリング装置９０等を含む。ハンドル９１にはステアリングシャフト９２が接続されている。
【0015】
ステアリングシャフト９２の先端に設けられたピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が設けられる。運転者がハンドル９１を回転させると、ハンドル９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によりラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が操舵される。
【0016】
電動パワーステアリング装置９０は、モータ８０、操舵トルクセンサ９４、モータ制御装置４０及びインバータ７０を含む。モータ８０は、多相交流ブラシレスモータであり、本実施形態では三相交流ブラシレスモータである。なお、他の実施形態では相の数が四相以上であってもよい。操舵トルクセンサ９４は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、運転者の操舵トルクＴｓを検出する。
【0017】
電動パワーステアリング装置９０では、運転者の操舵トルクに応じてモータ８０にアシストトルクを出力させる動作が力行動作に相当する。また、走行中に車輪９８が障害物に乗り上げることによってモータ８０の出力軸８８に逆入力が加わった場合や、車輪をジャッキアップした無負荷状態でハンドル９１を操作した場合等にモータ８０が逆起電力を発生する動作が回生動作に相当する。さらに、走行中の緊急回避等で急操舵した場合や電源装置の電圧が低い場合等にも回生動作が起きる可能性がある。ハンドル９１からの入力により回生動作に至る場合、入力は［Ｈ］から［Ｒ］へと伝達される。一方、ラック軸９７からの入力により回生動作に至る場合、入力は［Ｒ］から［Ｈ］へと伝達される。
【0018】
モータ制御装置４０は、電流センサ７５が検出した相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、及び、回転角センサ８５が検出した電気角θを取得する。そして、モータ制御装置４０は、力行動作時、操舵トルクＴｓに基づいて、モータ８０が所望のアシストトルクを発生するようにモータ８０の駆動を制御する。また、モータ制御装置４０は、回生動作時、逆入力やハンドル操作によりモータ８０に発生した逆起電力のエネルギーを、バッテリ等の直流電源である電源１１に回生する。
【0019】
モータ制御装置４０の各演算部は、マイコンやプリドライバ等で構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。モータ制御装置４０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
【0020】
「電力変換回路」としてのインバータ７０は、ブリッジ接続された上下アームの複数のスイッチング素子から構成され、入力部に平滑コンデンサが設けられる。このようなインバータの構成は周知技術であるため図示を省略する。モータ制御装置４０は、モータ８０の力行動作及び回生動作に応じてインバータ７０を動作させて電源１１の直流電力とモータ８０の交流電力とを相互に変換し、モータ８０の通電を制御する。
【0021】
電源１１とインバータ７０との間に流れる電流を「電源電流Ｉｂ」という。電源電流Ｉｂは、力行動作時、電源１１からインバータ７０に向かって流れ、回生動作時、インバータ７０から電源１１に向かって流れる。以下、電源電流Ｉｂの符号を、力行状態のとき正、回生動作のとき負と定義する。例えば、破線で示す電源電流センサ１５によって検出された電源電流の検出値Ｉｂ＿ｓｎｓがモータ制御装置４０に取得されてもよい。ただし本実施形態では、電源電流センサを設けず、モータ制御装置４０が電源電流の推定値を算出する例を主として説明する。
【0022】
ところで、従来技術である特許文献１（特許第６４２８２４８号公報、対応ＵＳ公報：ＵＳ９５４８６８８Ｂ２）には、モータの回生動作時に、回生エネルギーによるスイッチング素子等の破損を防ぐため、電圧指令値を制限し、電源電流の絶対値｜Ｉｂ｜を低減させる技術が開示されている。本明細書において「電圧指令値を制限する」とは、電圧指令値を０に近づける方向に補正することを意味する。また、「電源電流を低減する」とは、回生動作時に負の値で定義される電源電流を０に近づけることを意味する。
【0023】
特許文献１のモータ制御装置は、主に電子部品の保護のために電源電流を低減することを目的として、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を一律に制限している。しかし、詳しくは後述するように、回生動作時にｄ軸電圧指令値を制限すると、回転方向と逆側に発生するブレーキトルクが減少し、逆入力の衝撃がギヤ等のメカ部品へ伝わりやすくなるという問題がある。したがって、メカ部品への衝撃を緩和するためにモータ８０のブレーキトルクを確保したいという要求が生じる。
【0024】
一方、ハンドル操作による回生動作時にブレーキトルクが大きく作用すると、過大な操舵力が必要となるという問題がある。したがって、操舵を阻害しないためにモータ８０のブレーキトルクを低減したいという要求が生じる。そこで本実施形態では、回生動作時にモータのブレーキトルクを確保又は低減する要求に応じつつ、電源電流を低減可能とすることを目的とする。
【0025】
次に、本実施形態のモータ制御装置４０の詳細な構成、及び、ｄｑ軸電圧指令値の制限による作用効果について実施形態毎に説明する。各実施形態のモータ制御装置の符号は、「４０」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。
【0026】
（第１実施形態）
図２～図８を参照して、第１実施形態のモータ制御装置４０１について説明する。図２に示すように、モータ制御装置４０１は、電流指令値演算部４１、電流偏差算出部４２、電圧指令値演算部４３、電源電流監視部４４、電圧指令値制限部４５、２相３相変換部４６、ＰＷＭ変換部４７、３相２相変換部４８等を有している。電源電流監視部４４及び電圧指令値制限部４５以外は、一般的な電流フィードバック制御の構成であるため、簡単に説明する。なお、本明細書では、ｄｑ軸の電流及び電圧を併記するとき、基本的にｑ軸が先、ｄ軸が後の順で記載する。
図２～図８を参照して、第１実施形態のモータ制御装置４０１について説明する。図２に示すように、モータ制御装置４０１は、電流指令値演算部４１、電流偏差算出部４２、電圧指令値演算部４３、電源電流監視部４４、電圧指令値制限部４５、２相３相変換部４６、ＰＷＭ変換部４７、３相２相変換部４８等を有している。電源電流監視部４４及び電圧指令値制限部４５以外は、一般的な電流フィードバック制御の構成であるため、簡単に説明する。なお、本明細書では、ｄｑ軸の電流及び電圧を併記するとき、基本的にｑ軸が先、ｄ軸が後の順で記載する。
【0027】
電流指令値演算部４１は、ｄｑ軸電流指令値Ｉｑ*、Ｉｄ*を演算する。３相２相変換部４８は、電気角θを用いて、電流センサ７５が検出した相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄｑ軸電流Ｉｑ、Ｉｄに変換する。電流偏差算出部４２は、ｄｑ軸電流指令値Ｉｑ*、Ｉｄ*とｄｑ軸電流Ｉｑ、Ｉｄとの電流偏差ΔＩｑ、ΔＩｄを算出する。電圧指令値演算部４３は、ｄｑ軸電流Ｉｑ、Ｉｄのフィードバック制御により電流偏差ΔＩｑ、ΔＩｄを０に近づけるように、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*及びｄ軸電圧指令値Ｖｄ*を演算する。
【0028】
電圧指令値制限部４５は、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*又はｄ軸電圧指令値Ｖｄ*の少なくとも一方を制限する。電圧指令値制限部４５の詳細な構成については後述する。電圧指令値制限部４５による制限前の電圧指令値の記号に「*」を付し、実質的に制限されない場合を含め、制限後の電圧指令値の記号に「**」を付して区別する。電圧指令値が実質的に制限されない場合、制限後の電圧指令値Ｖｑ**、Ｖｄ**は制限前の電圧指令値Ｖｑ*、Ｖｄ*と同じ値となる。
【0029】
２相３相変換部４６は、電気角θを用いて、制限後のｑ軸電圧指令値Ｖｑ**及びｄ軸電圧指令値Ｖｄ**を３相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。ＰＷＭ変換部４７は、３相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づき駆動信号としてスイッチングパルス信号を生成し、インバータ７０に出力する。インバータ７０が駆動信号に従って動作することで、電源１１の直流電力とモータ８０の交流電力とが相互に変換され、モータ８０の通電が制御される。
【0030】
また、本実施形態のモータ制御装置４０１は電源電流監視部４４を有している。電源電流監視部４４は、電源電流の推定値又は検出値の絶対値と目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍとを比較する。図２に示す電源電流監視部４４は、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｑ*、Ｖｄ*及びｄｑ軸電流Ｉｑ、Ｉｄに基づき、電源電流の推定値である推定電源電流Ｉｂ＿ｅｓｔを算出する。以下では、この構成を基本として説明する。ただし、電源電流監視部４４は、図１に示す電源電流センサ１５が検出した電源電流の検出値Ｉｂ＿ｅｓｔを取得してもよい。
【0031】
目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍは、電源電流の絶対値｜Ｉｂ｜の上限目標であり、例えば、０又は正の値、すなわち「０以上の値」で規定される。目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍは、インバータ入力電圧やインバータ周辺温度等の基準状態における固定値として記憶されてもよい。或いは、特開２０１８－５７１６６号公報（対応ＵＳ公報：ＵＳ２０１８／００９１０８１Ａ１）に開示されているように、インバータ入力電圧やインバータ周辺温度等をパラメータとして可変に設定されてもよい。
【0032】
電源電流監視部４４は、目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍを推定電源電流Ｉｂ＿ｅｓｔの絶対値で除した値である目標飽和率に基づき、電圧指令値の制限の要否を判断し、電圧指令値制限部４５に通知する。この処理の詳細は、図５、図６を参照して後述する。なお、他の実施形態では、電源電流監視部４４が設けられなくてもよい。
【0033】
電圧指令値制限部４５は、制限ゲイン演算部４５１、ｑ軸電圧指令値制限部４５２及びｄ軸電圧指令値制限部４５３を含む。制限ゲイン演算部４５１は、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｑ*、Ｖｄ*、ｄｑ軸電流Ｉｑ、Ｉｄ、及び、総目標電力Ｗ＿ｌｉｍに基づき、ｄｑ軸電圧制限ゲインＫｑ、Ｋｄを演算する。総目標電力Ｗ＿ｌｉｍは、回生動作によるインバータ７０への入力が許容される電力であり、目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍと基準電圧Ｖｒｅｆとの積として、０又は正の値、すなわち「０以上の値」で規定される。目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍが可変に設定される場合、それに応じて総目標電力Ｗ＿ｌｉｍも変化する。
【0034】
ｑ軸電圧指令値制限部４５２は、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*にｑ軸電圧制限ゲインＫｑを乗じて制限後ｑ軸電圧指令値Ｖｑ**を算出する。ｄ軸電圧指令値制限部４５３は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*にｄ軸電圧制限ゲインＫｄを乗じて制限後ｄ軸電圧指令値Ｖｄ**を算出する。ここで、特許文献１の従来技術では、抑制ゲインＫｒｅｓは、ｑ軸とｄ軸とで区別されることなく、同じ値が用いられる。
【0035】
それに対し本実施形態では、ｑ軸電圧制限ゲインＫｑとｄ軸電圧制限ゲインＫｄとは、異なる値に設定される。「Ｋｑ＜Ｋｄ」の場合、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*をｄ軸電圧指令値Ｖｄ*よりも優先して制限する「ｑ軸電圧優先制限処理」が実行される。「Ｋｄ＜Ｋｑ」の場合、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*をｑ軸電圧指令値Ｖｑ*よりも優先して制限する「ｄ軸電圧優先制限処理」が実行される。つまり、本実施形態のモータ制御装置４０は、「ｑ軸電圧優先制限処理」又は「ｄ軸電圧優先制限処理」の一方又は両方を実行する。
【0036】
第１実施形態のモータ制御装置４０１は、少なくとも一度起動してから停止するまでの期間において、ｑ軸電圧優先制限処理又はｄ軸電圧優先制限処理のいずれか一方を実行するように予め選択される。例えば、逆入力の衝撃を受けるメカ部品の強度が比較的低い車両に適用される場合、ブレーキトルクの確保を優先し、常にｑ軸電圧優先制限処理を実行するように設定される。一方、逆入力の衝撃を受けるメカ部品の強度が比較的高い車両に適用される場合、ブレーキトルクの低減を優先し、常にｄ軸電圧優先制限処理を実行するように設定される。或いは、上記設定をデフォルトとしながら、ユーザが設定を変更できるようにしてもよい。いずれにしても、設定を変更しない限り、動作途中でｑ軸電圧優先制限処理とｄ軸電圧優先制限処理とが自在に切り替わることは想定しない。
【0037】
次に図３、図４のフローチャートを参照し、ｑ軸電圧優先制限処理及びｄ軸電圧優先制限処理の具体例について説明する。フローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを意味する。以下、ｑ軸電圧優先制限処理におけるｑ軸、及び、ｄ軸電圧優先制限処理におけるｄ軸を「電圧指令値が優先して制限される軸」として「優先軸」という。また、ｑ軸電圧優先制限処理におけるｄ軸、及び、ｑ軸電圧優先制限処理におけるｑ軸を「優先軸の相手側の軸」として「非優先軸」という。図３、図４における優先軸の目標電力について、それぞれ（ａ）、（ｂ）の２パターンの設定例をまとめて記す。
【0038】
図３に示すｑ軸電圧優先制限処理では、ｑ軸電圧指令値制限部４５２がＳ１５、Ｓ１７を実行し、ｄ軸電圧指令値制限部４５３がＳ２６、Ｓ２７を実行する。それ以外のステップは、制限ゲイン演算部４５１が実行するものとする。制限ゲイン演算部４５１は、総目標電力Ｗ＿ｌｉｍを内部に記憶しているか、他のブロックで演算された値を取得する。
【0039】
Ｓ１１で制限ゲイン演算部４５１は、式（１．１）により、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*とｑ軸電流Ｉｑとの積であるｑ軸推定電力Ｗｑ＿ｅｓｔを算出する。また、制限ゲイン演算部４５１は、式（１．２）により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*とｄ軸電流Ｉｄとの積であるｄ軸推定電力Ｗｄ＿ｅｓｔを算出する。
Ｗｑ＿ｅｓｔ＝Ｖｑ*×Ｉｑ ・・・（１．１）
Ｗｄ＿ｅｓｔ＝Ｖｄ*×Ｉｄ ・・・（１．２）
Ｗｑ＿ｅｓｔ＝Ｖｑ*×Ｉｑ ・・・（１．１）
Ｗｄ＿ｅｓｔ＝Ｖｄ*×Ｉｄ ・・・（１．２）
【0040】
後述の図７、図８に参照されるように、回生動作時の電圧指令値制限が実行される回転数域では「Ｖｑ*≧０、Ｖｄ*≧０、Ｉｑ＜０」である。また、図７、図８には図示されないが、ｄ軸電流Ｉｄについても「Ｉｄ＜０」であるため、原則として、「Ｗｑ＿ｅｓｔ≦０、Ｗｄ＿ｅｓｔ≦０」となる。ただし、例外的に「Ｗｑ＿ｅｓｔ＞０、又は、Ｗｄ＿ｅｓｔ＞０」となる場合、上限を０にするようにガードしてもよい。
【0041】
総目標電力Ｗ＿ｌｉｍを構成するｑ軸電力及びｄ軸電力を、それぞれ、ｑ軸目標電力Ｗｑ＿ｌｉｍ及びｄ軸目標電力Ｗｄ＿ｌｉｍと定義する。本実施形態では、ｑ軸目標電力Ｗｑ＿ｌｉｍ及びｄ軸目標電力Ｗｄ＿ｌｉｍは、総目標電力Ｗ＿ｌｉｍに準じ、いずれも０以上の値で規定される。
【0042】
Ｓ１２で制限ゲイン演算部４５１は、ｑ軸目標電力Ｗｑ＿ｌｉｍ及びｄ軸目標電力Ｗｄ＿ｌｉｍを設定する。優先軸であるｑ軸の目標電力Ｗｑ＿ｌｉｍは、パターン（ａ）では、式（２．１ａ）により、０に設定される。パターン（ｂ）では、ｑ軸目標電力Ｗｑ＿ｌｉｍは、式（２．１ｂ）により、総目標電力Ｗ＿ｌｉｍから、非優先軸であるｄ軸の推定電力の絶対値｜Ｗｄ＿ｅｓｔ｜を減じた値に設定される。
Ｗｑ＿ｌｉｍ＝０ ・・・（２．１ａ）
Ｗｑ＿ｌｉｍ＝Ｗ＿ｌｉｍ－｜Ｗｄ＿ｅｓｔ｜ ・・・（２．１ｂ）
Ｗｑ＿ｌｉｍ＝０ ・・・（２．１ａ）
Ｗｑ＿ｌｉｍ＝Ｗ＿ｌｉｍ－｜Ｗｄ＿ｅｓｔ｜ ・・・（２．１ｂ）
【0043】
非優先軸であるｄ軸の目標電力Ｗｄ＿ｌｉｍは、式（３．１）により、総目標電力Ｗ＿ｌｉｍに設定される。
Ｗｄ＿ｌｉｍ＝Ｗ＿ｌｉｍ ・・・（３．１）
Ｗｄ＿ｌｉｍ＝Ｗ＿ｌｉｍ ・・・（３．１）
【0044】
Ｓ１３で制限ゲイン演算部４５１は、式（４．１）により、ｑ軸目標電力Ｗｑ＿ｌｉｍをｑ軸推定電力の絶対値｜Ｗｑ＿ｅｓｔ｜で除したｑ軸電圧制限ゲインＫｐを算出する。パターン（ａ）では、Ｋｑ＝０となる。
Ｋｑ＝Ｗｑ＿ｌｉｍ／｜Ｗｑ＿ｅｓｔ｜ ・・・（４．１）
Ｋｑ＝Ｗｑ＿ｌｉｍ／｜Ｗｑ＿ｅｓｔ｜ ・・・（４．１）
【0045】
また、制限ゲイン演算部４５１は、式（４．２）により、ｄ軸目標電力Ｗｄ＿ｌｉｍをｄ軸推定電力の絶対値｜Ｗｄ＿ｅｓｔ｜で除したｄ軸電圧制限ゲインＫｄを算出する。
Ｋｄ＝Ｗｄ＿ｌｉｍ／｜Ｗｄ＿ｅｓｔ｜ ・・・（４．２）
Ｋｄ＝Ｗｄ＿ｌｉｍ／｜Ｗｄ＿ｅｓｔ｜ ・・・（４．２）
【0046】
次のＳ１４及びＳ２４は、順序を問わず、並列に実行されてもよい。図３では、優先軸側を先に、非優先軸側を後に記載する。Ｓ１４では、ｑ軸推定電力の絶対値｜Ｗｑ＿ｅｓｔ｜がｑ軸目標電力Ｗｑ＿ｌｉｍより大きいか判断される。Ｓ２４では、ｄ軸推定電力の絶対値｜Ｗｄ＿ｅｓｔ｜がｄ軸目標電力Ｗｄ＿ｌｉｍより大きいか判断される。
【0047】
Ｓ１４でＹＥＳの場合、Ｓ１５でｑ軸電圧指令値制限部４５２は、式（５．１）により、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*にｑ軸電圧制限ゲインＫｐを乗じた値を制限後ｑ軸電圧指令値Ｖｑ**とする。パターン（ａ）では、Ｖｑ**＝０となる。
Ｖｑ**＝Ｋｑ×Ｖｑ* ・・・（５．１）
Ｖｑ**＝Ｋｑ×Ｖｑ* ・・・（５．１）
【0048】
Ｓ１４でＮＯの場合、Ｓ１７でｑ軸電圧指令値制限部４５２は、式（５．２）により、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を制限せずに、つまり「Ｋｐ＝１」として、そのまま制限後ｑ軸電圧指令値Ｖｑ**を出力する。
Ｖｑ**＝Ｖｑ* ・・・（５．２）
Ｖｑ**＝Ｖｑ* ・・・（５．２）
【0049】
Ｓ２４でＹＥＳの場合、Ｓ２６でｄ軸電圧指令値制限部４５３は、式（６．１）により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*にｄ軸電圧制限ゲインＫｄを乗じた値を制限後ｄ軸電圧指令値Ｖｄ**とする。
Ｖｄ**＝Ｋｄ×Ｖｄ* ・・・（６．１）
Ｖｄ**＝Ｋｄ×Ｖｄ* ・・・（６．１）
【0050】
Ｓ２４でＮＯの場合、Ｓ２７でｄ軸電圧指令値制限部４５３は、式（６．２）により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*を制限せずに、つまり「Ｋｄ＝１」として、そのまま制限後ｄ軸電圧指令値Ｖｄ**を出力する。
Ｖｄ**＝Ｖｄ* ・・・（６．２）
Ｖｄ**＝Ｖｄ* ・・・（６．２）
【0051】
図４に示すｄ軸電圧優先制限処理では、ｄ軸電圧指令値制限部４５３がＳ２５、Ｓ２７を実行し、ｑ軸電圧指令値制限部４５２がＳ１６、Ｓ１７を実行する。それ以外のステップは、制限ゲイン演算部４５１が実行するものとする。図４は、図３のｑ軸とｄ軸とを単純に逆にしたものであり、図３と実質的に同一のステップには同一のステップ番号を付して説明を省略する。Ｓ１１は、図３と同じである。
【0052】
Ｓ２２で制限ゲイン演算部４５１は、０以上の値であるｑ軸目標電力Ｗｑ＿ｌｉｍ、及び、０以上の値であるｄ軸目標電力Ｗｄ＿ｌｉｍを設定する。非優先軸であるｑ軸の目標電力Ｗｑ＿ｌｉｍは、式（２．２）により、総目標電力Ｗ＿ｌｉｍに設定される。
Ｗｑ＿ｌｉｍ＝Ｗ＿ｌｉｍ ・・・（２．２）
Ｗｑ＿ｌｉｍ＝Ｗ＿ｌｉｍ ・・・（２．２）
【0053】
優先軸であるｄ軸の目標電力Ｗｄ＿ｌｉｍは、パターン（ａ）では、式（３．２ａ）により、０に設定される。パターン（ｂ）では、ｄ軸目標電力Ｗｄ＿ｌｉｍは、式（３．２ｂ）により、総目標電力Ｗ＿ｌｉｍから、非優先軸であるｑ軸の推定電力の絶対値｜Ｗｑ＿ｅｓｔ｜を減じた値に設定される。
Ｗｄ＿ｌｉｍ＝０ ・・・（３．２ａ）
Ｗｄ＿ｌｉｍ＝Ｗ＿ｌｉｍ－｜Ｗｑ＿ｅｓｔ｜ ・・・（３．２ｂ）
Ｗｄ＿ｌｉｍ＝０ ・・・（３．２ａ）
Ｗｄ＿ｌｉｍ＝Ｗ＿ｌｉｍ－｜Ｗｑ＿ｅｓｔ｜ ・・・（３．２ｂ）
【0054】
Ｓ２３で制限ゲイン演算部４５１は、図３のＳ１３と同じ式（４．１）、（４．２）により、ｑ軸電圧制限ゲインＫｐ及びｄ軸電圧制限ゲインＫｄを算出する。パターン（ａ）では、Ｋｄ＝０となる。
Ｋｑ＝Ｗｑ＿ｌｉｍ／｜Ｗｑ＿ｅｓｔ｜ ・・・（４．１）
Ｋｄ＝Ｗｄ＿ｌｉｍ／｜Ｗｄ＿ｅｓｔ｜ ・・・（４．２）
Ｋｑ＝Ｗｑ＿ｌｉｍ／｜Ｗｑ＿ｅｓｔ｜ ・・・（４．１）
Ｋｄ＝Ｗｄ＿ｌｉｍ／｜Ｗｄ＿ｅｓｔ｜ ・・・（４．２）
【0055】
Ｓ２４及びＳ１４は、記載順が逆であるが図３と同じである。Ｓ２４でＹＥＳの場合、Ｓ２５でｄ軸電圧指令値制限部４５３は、図３のＳ２６と同じ式（６．１）により、制限後ｄ軸電圧指令値Ｖｄ**を算出する。パターン（ａ）では、Ｖｄ**＝０となる。Ｓ２４でＮＯの場合、Ｓ２７は図３と同じである。
Ｖｄ**＝Ｋｄ×Ｖｄ* ・・・（６．１）
Ｖｄ**＝Ｋｄ×Ｖｄ* ・・・（６．１）
【0056】
Ｓ１４でＹＥＳの場合、Ｓ１６でｑ軸電圧指令値制限部４５２は、図３のＳ１５と同じ式（５．１）により、制限後ｑ軸電圧指令値Ｖｑ**を算出する。Ｓ１４でＮＯの場合、Ｓ１７は図３と同じである。
Ｖｑ**＝Ｋｑ×Ｖｑ* ・・・（５．１）
Ｖｑ**＝Ｋｑ×Ｖｑ* ・・・（５．１）
【0057】
次に図５、図６のフローチャートを参照し、優先軸の電圧指令値を制限した後、非優先軸の電圧指令値をさらに制限するか否かを、電源電流の目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍに基づいて判断する処理について説明する。上述した図３、図４の処理では、優先軸及び非優先軸の制限ゲインが最初に設定されており、各軸の推定電力が目標電力を超えている場合、制限の実行順序に関係なく、ｄｑ軸両方の電圧指令値が制限される。
【0058】
それに対し、図５、図６の処理では、優先軸の電圧指令値のみを先に制限した後、電源電流の抑制が不十分な場合に限り、非優先軸の電圧指令値をさらに制限する点が異なる。すなわち、「優先制限」の意味が、制限ゲインの値の差だけでなく、制限の実行順序にまで拡張される。また、図５、図６の処理では、推定電源電流と目標電源電流との比較により、電圧指令値の制限要否が判断される。すなわち、本実施形態の主目的である電源電流の抑制程度が電源電流監視部４４によって直接的に監視される。
【0059】
図５に、ｑ軸電圧優先制限処理の実行後に電源電流を監視する処理を示す。Ｓ３１で電源電流監視部４４は、電源電流の推定値である推定電源電流Ｉｂ＿ｅｓｔを式（７．１）により算出する。なお、式（７．１）は、特許文献１にも開示されている。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆは、実際のインバータ電圧によらない定数であり、例えば１２［Ｖ］が用いられる。
Ｉｂ＿ｅｓｔ＝（Ｖｄ*×Ｉｄ＋Ｖｑ*×Ｉｑ）／Ｖｒｅｆ ・・・（７．１）
Ｉｂ＿ｅｓｔ＝（Ｖｄ*×Ｉｄ＋Ｖｑ*×Ｉｑ）／Ｖｒｅｆ ・・・（７．１）
【0060】
なお、他の実施形態では、Ｓ３１に代えて、図１に示す電源電流センサ１５が検出した電源電流検出値Ｉｂ＿ｓｎｓが取得されてもよい。その場合、以下の推定電源電流Ｉｂ＿ｅｓｔは、電源電流検出値Ｉｂ＿ｓｎｓに読み替えて解釈される。また、この処理は回生動作中に行われることを前提とし、「Ｉｂ＿ｅｓｔ＜０」が成立するものとする。この前提を設けない場合、Ｓ３１の次に「Ｉｂ＿ｅｓｔ＜０？」を判断し、ＮＯ、すなわち力行動作又は停止中の場合、ルーチンを終了するようにしてもよい。
【0061】
電源電流監視部４４は、目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍを内部に記憶しているか、他のブロックで演算された値を取得する。Ｓ３２で電源電流監視部４４は、式（８）により、正の値である目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍを推定電源電流の絶対値｜Ｉｂ＿ｅｓｔ｜で除して、目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍを算出する。推定電源電流の絶対値｜Ｉｂ＿ｅｓｔ｜が目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍを超えている場合、推定電源電流の絶対値｜Ｉｂ＿ｅｓｔ｜を目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍ以下に制限することが目標となる。目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍは、その目標に対する達成度合を表し、回路を保護する立場から大きいほど好ましい。
Ｒｓ＿ｌｉｍ＝Ｉｂ＿ｌｉｍ／｜Ｉｂ＿ｅｓｔ｜ ・・・（８）
Ｒｓ＿ｌｉｍ＝Ｉｂ＿ｌｉｍ／｜Ｉｂ＿ｅｓｔ｜ ・・・（８）
【0062】
Ｓ３３で電源電流監視部４４は、目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈ未満であるか判断する。飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈは、単純に１に設定されてもよい。また、目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍに対する安全マージンを考慮する場合、飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈは、例えば１．１～１．５に設定されてもよい。もっとも、目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍ自体に安全マージンが含まれている場合、飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈは１以下の値であってもよい。目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈ以上である場合、電源電流を抑制する必要は無いため、Ｓ３３でＮＯと判断され、ルーチンを終了する。
【0063】
一方、目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈ未満である場合、Ｓ３３でＹＥＳと判断され、電源電流監視部４４は、電圧指令値の制限が必要であることを電圧指令値制限部４５に通知する。これに応じて、Ｓ３４で電圧指令値制限部４５は、ｑ軸電圧優先制限処理として、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*のみを制限後ｑ軸電圧指令値Ｖｑ**に制限する。これにより、モータ８０のブレーキトルクが確保され、メカ部品への衝撃が緩和される。
【0064】
ｑ軸電圧優先制限処理の実行後、ｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑは、電流フィードバック制御の応答により変化すると考えられる。Ｓ３５で電源電流監視部４４は、Ｖｑ*がＶｑ**に変更された式（７．２）により、推定電源電流Ｉｂ＿ｅｓｔを再び算出する。
Ｉｂ＿ｅｓｔ＝（Ｖｄ*×Ｉｄ＋Ｖｑ**×Ｉｑ）／Ｖｒｅｆ ・・・（７．２）
Ｉｂ＿ｅｓｔ＝（Ｖｄ*×Ｉｄ＋Ｖｑ**×Ｉｑ）／Ｖｒｅｆ ・・・（７．２）
【0065】
電源電流監視部４４は、再びＳ３６で目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍを算出し、Ｓ３７で目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈ未満であるか判断する。そして、目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈ以上である場合、Ｓ３７でＮＯと判断され、ルーチンを終了する。
【0066】
一方、目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈ未満である場合、Ｓ３７でＹＥＳと判断され、電源電流監視部４４は、電圧指令値の制限がさらに必要であることを電圧指令値制限部４５に通知する。これに応じて、Ｓ３８で電圧指令値制限部４５は、さらにｄ軸電圧指令値Ｖｄ*を制限後ｄ軸電圧指令値Ｖｄ**に制限する。これにより、電源電流がさらに目標値に近づくように抑制される。
【0067】
なお、ｑ軸電圧優先制限処理の中で、目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈ未満の場合、制限ゲインＫｐを変更した処理を数回繰り返し、それでも目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈに達しない場合、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*の制限に移行するようにしてもよい。
【0068】
図６に、ｄ軸電圧優先制限処理の実行後に電源電流を監視する処理を示す。図６は、図５のｑ軸とｄ軸とを単純に逆にしたものであり、図５と実質的に同一のステップには同一のステップ番号を付して説明を省略する。Ｓ３１～Ｓ３３は、図５と同じである。Ｓ３４に代えてＳ４４で電圧指令値制限部４５は、ｄ軸電圧優先制限処理として、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ*のみを制限後ｄ軸電圧指令値Ｖｄ**に制限する。これにより、モータ８０のブレーキトルクが低減し、ハンドル操作が阻害されにくくなる。
【0069】
Ｓ３５に代えてＳ４５で電源電流監視部４４は、Ｖｄ*がＶｄ**に変更された式（７．３）により、推定電源電流Ｉｂ＿ｅｓｔを再び算出する。
Ｉｂ＿ｅｓｔ＝（Ｖｄ**×Ｉｄ＋Ｖｑ*×Ｉｑ）／Ｖｒｅｆ ・・・（７．３）
Ｉｂ＿ｅｓｔ＝（Ｖｄ**×Ｉｄ＋Ｖｑ*×Ｉｑ）／Ｖｒｅｆ ・・・（７．３）
【0070】
Ｓ３６、Ｓ３７は、図５と同じである。Ｓ３８に代えてＳ４８で電圧指令値制限部４５は、さらにｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を制限後ｑ軸電圧指令値Ｖｑ**に制限する。
【0071】
次に図７、図８を参照し、本実施形態による作用効果を比較例と対比しつつ説明する。図７に示す比較例は、特許文献１の従来技術に相当し、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｑ*、Ｖｄ*を一律に制限するものである。図８には、本実施形態のうち、ｑ軸電圧優先制限処理によりｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を０に制限する実施例、すなわち図３のパターン（ａ）の処理を示す。
【0072】
各図の縦軸には上から順に、ｄｑ電圧指令値Ｖｑ*、Ｖｄ*、ｑ軸電流Ｉｑ、電源電流Ｉｂを示す。ブレーキトルクは、負のｑ軸電流（－Ｉｑ）にほぼ比例する。各図の横軸はモータ回転数ωであり、低回転側から高回転側に加速する途中で、電源電流Ｉｂの負側への増加を抑制するため、電圧指令値Ｖｑ*、Ｖｄ*の制限を開始したことを示す。図中の実線及び一点鎖線は電圧指令値を制限するように制御したときの値を示し、破線及び二点鎖線は、電圧指令値を制御しないときの値を示す。
【0073】
図７、図８の説明に移る前に、回生動作時にモータ回転数ωが上昇したときの一般的な挙動について、周知の電圧方程式（９．１）、（９.２）に基づき補足する。Ｒは抵抗、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、φｍは逆起電圧定数である。なお、過渡状態を示す電流微分項を省略する。
Ｖｄ＝Ｒ×Ｉｄ－ω×Ｌｑ×Ｉｑ ・・・（９．１）
Ｖｑ＝Ｒ×Ｉｑ＋ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋ω×φｍ ・・・（９．２）
Ｖｄ＝Ｒ×Ｉｄ－ω×Ｌｑ×Ｉｑ ・・・（９．１）
Ｖｑ＝Ｒ×Ｉｑ＋ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋ω×φｍ ・・・（９．２）
【0074】
この部分の説明では、各量の名称の記載を省略し、記号のみを記載する。Ｉｑを流すために必要なＶｑは、式（９．２）の通りである。ωが大きくなると、右辺の逆起電圧「ω×φｍ」項が正側に大きくなるため、左辺のＶｑを同じだけ大きくしないと目標通りのＩｑが流れない。電流フィードバック制御によりＶｑは正側に増える。しかし、ωがある値より大きくなると、Ｖｑは正側の上限に張り付き、Ｉｑは目標通りに流れず、負側に流れる。
【0075】
Ｉｑが負側に大きく流れると、式（９．１）の右辺の「－ω×Ｌｑ×Ｉｑ」項が正側に大きくなる。すると、左辺のＶｄを同じだけ大きくしないと目標通りのＩｄが流れない。電流フィードバック制御によりＶｄは正側に増える。しかし、ωがある値より大きくなると、Ｖｄは正側の上限に張り付き、Ｉｄは目標通りに流れず、負側に流れる。
【0076】
まとめると、回生動作においてモータ回転数ωが大きいとき、Ｉｑ＜０、Ｉｄ＜０となり、且つ、Ｖｑ及びＶｄは正側に張り付く。図７、図８において制御しないとき、Ｖｑ*（破線）及びＶｄ*（二点鎖線）は正側に張り付いている。また、Ｉｑはωの上昇に伴って正側から負側に移行し、制御開始ポイントでは大きく負側に向かっている。
【0077】
続いて、比較例と本実施形態のｑ軸電圧優先制限処理との作用効果の違いを説明する。比較例では、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*及びｄ軸電圧指令値Ｖｄ*の両方を制限することで、電源電流Ｉｂが低減する。しかし、回生動作時にｄ軸電圧指令値Ｖｄ*を制限すると、ｄ軸電流Ｉｄが指令値Ｉｄ*より負側に大きくなり、逆起電圧により負側に流れるｑ軸電流Ｉｑが０に近づくため、モータ８０のブレーキトルクが減少する。したがって、逆入力の衝撃がギヤ等のメカ部品へ伝わりやすくなり、その衝撃に耐える強度が必要となる。
【0078】
それに対し、本実施形態のｑ軸電圧優先制限処理では、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を優先して制限することで、ｑ軸電流Ｉｑが負側に大きくなり、モータ８０のブレーキトルクが増加する。したがって、逆入力によるメカ部品への衝撃を緩和することができる。また、電源電流Ｉｂは比較例と同様に低減する。
【0079】
以上のように、本実施形態においてｑ軸電圧優先制限処理を選択した場合、逆入力による回生動作時にメカ部品への衝撃力を緩和するように、モータ８０のブレーキトルクを確保することができる。また、電源電流が目標値まで低減することで、回生エネルギーによるスイッチング素子等の破損が防止される。
【0080】
また、本実施形態においてｄ軸電圧優先制限処理を選択した場合、ハンドル操作による回生動作時に操舵を阻害しないように、ブレーキトルクを低減することができる。また、電源電流が目標値まで低減することで、回生エネルギーによるスイッチング素子等の破損が防止される。
【0081】
（第２実施形態）
次に図９、図１０を参照し、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、ｑ軸電圧優先制限処理又はｄ軸電圧優先制限処理のいずれか一方が予め選択されるのに対し、第２実施形態では、回生動作の要因に応じて、ｑ軸電圧優先制限処理とｄ軸電圧優先制限処理とを切り替え可能とする。図９に示すように、第２実施形態のモータ制御装置４０２は、第１実施形態のモータ制御装置４０１の構成に加え、回転数算出部５１及び回生要因判別部５２を有している。回転数算出部５１は、電気角θを時間微分してモータ回転数ωを算出する。
次に図９、図１０を参照し、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、ｑ軸電圧優先制限処理又はｄ軸電圧優先制限処理のいずれか一方が予め選択されるのに対し、第２実施形態では、回生動作の要因に応じて、ｑ軸電圧優先制限処理とｄ軸電圧優先制限処理とを切り替え可能とする。図９に示すように、第２実施形態のモータ制御装置４０２は、第１実施形態のモータ制御装置４０１の構成に加え、回転数算出部５１及び回生要因判別部５２を有している。回転数算出部５１は、電気角θを時間微分してモータ回転数ωを算出する。
【0082】
回生要因判別部５２は、モータ８０の出力軸８８に逆入力されるトルクによりモータ８０が回生動作する「逆入力モード」であるか、運転者のハンドル操作によりモータ８０が回生動作する「ハンドル操作モード」であるかを判別する。特に、図９に示す構成の回生要因判別部５２は、モータ回転数ωに基づき、比較的高回転の場合、外部からの衝撃による逆入力モードであり、比較的低回転の場合、運転者によるハンドル操作モードであると判別する。そして回生要因判別部５２は、判別結果を電圧指令値制限部４５の制限ゲイン演算部４５１に通知する。
【0083】
制限ゲイン演算部４５１は、逆入力モードではｑ軸電圧優先制限処理用に、ハンドル操作モードではｄ軸電圧優先制限処理用に制限ゲインＫｐ、Ｋｄを演算し、ｑ軸電圧指令値制限部４５２及びｄ軸電圧指令値制限部４５３に出力する。こうして、電圧指令値制限部４５は、逆入力モードのとき、ブレーキトルクを大きくするようにｑ軸電圧優先制限処理を実行し、ハンドル操作モードのとき、ブレーキトルクを小さくするようにｄ軸電圧優先制限処理を実行する。
【0084】
図１０に、回生要因判別処理のフローチャートを示す。Ｓ５１では、例えば推定電源電流Ｉｂ＿ｅｓｔが負であることにより、現在、回生動作中であるか判断される。Ｓ５１でＹＥＳの場合、Ｓ５２に移行する。Ｓ５１でＮＯの場合、すなわち力行動作又は停止中の場合、ルーチンを終了する。
【0085】
Ｓ５２では、モータ回転数ωが回転数閾値ω＿ｔｈより大きいか判断される。回転数閾値ω＿ｔｈは、緊急回避時等の運転者の操舵で想定される最大回転数に減速比を乗じた値に設定される。Ｓ５２でＹＥＳの場合、Ｓ５３で逆入力モードであると判別され、Ｓ５４で、ブレーキトルクの確保を目的としてｑ軸電圧優先制限処理が実行される。Ｓ５２でＮＯの場合、Ｓ５５でハンドル操作モードであると判別され、Ｓ５６で、ブレーキトルクの低減を目的としてｄ軸電圧優先制限処理が実行される。
【0086】
これにより第２実施形態では、回生動作の要因に応じて、ｑ軸電圧優先制限処理によるブレーキトルク確保の効果と、ｄ軸電圧優先制限処理によるブレーキトルク低減の効果とを両立することができる。なお、外部からの逆入力が緩やかに作用した場合、ハンドル操作モードと誤判別される可能性はあるが、その場合の衝撃は小さいため、ブレーキトルクが確保されなくても問題無いと考えられる。また、回転数閾値を二段階に設定し、中間の回転数領域では、特許文献１の従来技術と同様に、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｑ*、Ｖｄ*を同程度に制限してもよい。
【0087】
また、図１に示されるラックアシスト式のＥＰＳ９０では、ハンドル９１を操作したとき、操舵トルクセンサ９４からモータ８０の回転角センサ８５の順に回転が検出される。一方、タイヤ９８への衝撃によりラック軸９７が横移動したとき、先に回転角センサ８５で回転が検出される。そこで第２実施形態の変形例として、回生要因判別部５２は、回転の検出順序に基づいて、逆入力モードとハンドル操作モードとを判別してもよい。
【0088】
（その他の実施形態）
（ａ）図２、図９に示すモータ制御装置４０１、４０２は電源電流監視部４４を備え、優先軸の電圧指令値のみを制限後に目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈ未満の場合、非優先軸の電圧指令値を制限することで、電源電流をさらに低減する。ただし、他の実施形態では電源電流監視部４４が設けられず、例えば、優先軸の電圧指令値のみを制限した後に処理を終了してもよい。
（ａ）図２、図９に示すモータ制御装置４０１、４０２は電源電流監視部４４を備え、優先軸の電圧指令値のみを制限後に目標飽和率Ｒｓ＿ｌｉｍが飽和率閾値Ｒｓ＿ｔｈ未満の場合、非優先軸の電圧指令値を制限することで、電源電流をさらに低減する。ただし、他の実施形態では電源電流監視部４４が設けられず、例えば、優先軸の電圧指令値のみを制限した後に処理を終了してもよい。
【0089】
（ｂ）電圧指令値制限部４５によるｄｑ軸電圧指令値Ｖｑ*、Ｖｄ*の制限処理は、図３～図６に示す上記実施形態の方式に限らない。例えば、目標総電力Ｗ＿ｌｉｍが目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍと基準電圧Ｖｒｅｆとの積である関係に基づき、図３、図４における電力の演算を電流に換算して実施してもよい。また、電圧制限ゲインとして０を乗算する代わりに、「制限値＝０」として上限又は下限をガードしてもよい。
【0090】
（ｃ）目標電源電流Ｉｂ＿ｌｉｍ、目標総電力Ｗ＿ｌｉｍ等の正負の定義は、上記実施形態の方式に限らない。各量の正負の考え方に応じて、処理の各ステップにおける絶対値の使用や大小関係の判断は、適宜変更してよい。単に正負の定義等を変更したに過ぎない構成は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に含まれるものと解釈する。
【0091】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【0092】
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【符号の説明】
【0093】
１１ ・・・電源、
４０（４０１、４０２）・・・モータ制御装置、
４３ ・・・電圧指令値演算部、
４５ ・・・電圧指令値制限部、
７０ ・・・インバータ（電力変換回路）、
８０ ・・・モータ、
９０ ・・・電動パワーステアリング装置。
４０（４０１、４０２）・・・モータ制御装置、
４３ ・・・電圧指令値演算部、
４５ ・・・電圧指令値制限部、
７０ ・・・インバータ（電力変換回路）、
８０ ・・・モータ、
９０ ・・・電動パワーステアリング装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】