特許 7412106 モータ制御装置及びモータ制御方法

(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】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】モータ制御装置及びモータ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/10 20060101AFI20240104BHJP

   H02P 23/04 20060101ALI20240104BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20240104BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20240104BHJP

【ＦＩ】

H02P6/10

H02P23/04

B62D6/00

B62D5/04

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019144345

(22)【出願日】2019-08-06

(65)【公開番号】P2021027714

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-03-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】天下谷 浩和

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１１１７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７２９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３７９８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／１０

Ｈ０２Ｐ ２３／０４

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータに流れる相電流を制御するモータ制御装置であって、
前記モータに流すべき相電流の目標値を設定する目標電流設定部と、
前記モータに流れる相電流値が前記目標値に追従するように前記モータをフィードバック制御するための指令値を生成するフィードバック制御部と、
前記モータの誘起電圧の高調波成分により前記相電流に発生する脈動を低減するように、前記誘起電圧に対する前記高調波成分の含有率である高調波含有率を含む補正量に基づいて前記指令値を補正する誘起電圧補償部と、
前記誘起電圧補償部で補正された前記指令値に基づいて前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記誘起電圧補償部は、前記高調波含有率を前記目標値に応じて変更する、
ことを特徴とする、モータ制御装置。

【請求項2】

前記誘起電圧補償部は、
前記相電流値と前記高調波含有率との相関を示す相関情報が格納された格納部と、
前記目標値と前記相関情報とに基づいて、前記高調波含有率を求め、求めた前記高調波含有率に基づいて補正量を算出する補正量算出部と、
を備える、
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記相関情報は、複数の電流値と前記電流値が相電流として前記モータに流れた場合の前記高調波含有率と、が前記電流値ごと対応付けられている情報マップであり、
前記補正量算出部は、前記目標値が示す電流値に対応する前記高調波含有率を前記情報マップから求め、求めた前記高調波含有率に基づいて補正量を算出する
ことを特徴とする、
請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記モータは、電動パワーステアリング装置用の電動モータである
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

モータに流れる相電流を制御するモータ制御装置のモータ制御方法であって、
前記モータに流すべき相電流の目標値を設定するステップと、
前記モータに流れる相電流値が前記目標値に追従するように前記モータをフィードバック制御するための指令値を生成する第１のステップと、
前記モータの誘起電圧の高調波成分により前記相電流に発生する脈動を低減するように、前記誘起電圧に対する前記高調波成分の比である高調波含有率を含む補正量に基づいて前記指令値を補正する第２のステップと、
前記第２のステップで補正された前記指令値に基づいて前記モータの駆動を制御する第３のステップと、
を含み、
前記第２のステップは、前記高調波含有率を前記目標値に応じて変更する第４のステップを含む
ことを特徴とする、モータ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、モータの誘起電圧の高調波成分により発生するトルクリップルを打ち消すために、高調波成分の高調波含有率を含む補正量を算出し、その算出した補正量を用いて、モータを制御するための電圧指令値を補正するモータ制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５５７４７９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の高調波含有率は定数として設定されている。しかしながら、誘起電圧に含まれる高調波成分は、モータに流れる相電流の大きさ（相電流値）に対して一定ではなく、モータに流れる相電流値に対して変化する場合がある。したがって、高調波含有率を定数として設定した場合には、トルクリップルを十分に低減できない場合が起こり得るという課題があった。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、相電流値が変化した場合であっても、トルクリップルを低減できることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、モータに流れる相電流を制御するモータ制御装置であって、前記モータに流れる相電流値が目標値になるように前記モータを駆動させるための指令値を生成するフィードバック制御部と、前記モータの誘起電圧の高調波成分により前記相電流に発生する脈動を低減するように、前記誘起電圧に対する前記高調波成分の含有率である高調波含有率を含む補正量に基づいて前記指令値を補正する誘起電圧補償部と、前記誘起電圧補償部で補正された前記指令値に基づいて前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、を備え、前記誘起電圧補償部は、前記高調波含有率を前記目標値に応じて変更する、ことを特徴とする、モータ制御装置である。

【0007】

上記構成において、前記誘起電圧補償部は、前記相電流値と前記高調波含有率との相関を示す相関情報が格納された格納部と、前記目標値と前記相関情報とに基づいて、前記高調波含有率を求め、求めた前記高調波含有率に基づいて補正量を算出する補正量算出部と、を備えてもよい。

【0008】

上記構成において、前記相関情報は、複数の電流値と前記電流値が相電流として前記モータに流れた場合の前記高調波含有率と、が前記電流値ごと対応付けられている情報マップであり、前記補正量算出部は、前記目標値が示す電流値に対応する前記高調波含有率を前記情報マップから求め、求めた前記高調波含有率に基づいて補正量を算出してもよい。

【0009】

上記構成において、モータは、電動パワーステアリング装置用の電動モータであってもよい。

【0010】

本発明の一態様は、モータに流れる相電流を制御するモータ制御装置のモータ制御方法であって、前記モータに流れる相電流値が目標値になるように前記モータを駆動させるための指令値を生成する第１のステップと、前記モータの誘起電圧の高調波成分により前記相電流に発生する脈動を低減するように、前記誘起電圧に対する前記高調波成分の比である高調波含有率を含む補正量に基づいて前記指令値を補正する第２のステップと、前記誘起電圧補償部で補正された前記指令値に基づいて前記モータの駆動を制御する第３のステップと、を含み、前記第２のステップは、前記高調波含有率を前記目標値に応じて変更する第４のステップを含むことを特徴とする、モータ制御方法である。

【発明の効果】

【0011】

以上説明したように、本発明によれば、相電流値が変化した場合であっても、トルクリップルを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態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１の概略構成である。

【図2】本実施形態に係る誘起電圧補償部１３の機能部を説明する図である。

【図3】本実施形態に係る高調波含有率ｈと相電流との関係を説明する図である。

【図4】本実施形態に係る高調波含有率決定マップを説明する図である。

【図5】本実施形態に係るモータ制御装置５の動作の流れを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本実施形態に係るモータ制御装置５及びモータ制御方法を、図面を用いて説明する。

【0014】

図１は、本実施形態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１の概略構成の一例を示す図である。

【0015】

電動パワーステアリング装置１は、車両に搭載される。電動パワーステアリング装置１は、運転者等によって操舵用のステアリングハンドルに加わる操舵トルクをトルクセンサ２で検出し、その検出した操舵トルクに応じた操舵アシスト力をモータ３により発生させることで運転者の操舵をアシストする装置である。

【0016】

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、トルクセンサ２、モータ３、回転角検出部４及びモータ制御装置５を備える。

【0017】

トルクセンサ２は、ステアリングハンドルに接続されているステアリングシャフトに設けられている。トルクセンサ２は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクを検出することで、ステアリングハンドルに加わる操舵トルクＦを検出する。そして、トルクセンサ２は、検出した操作トルクＦをモータ制御装置５に出力する。

【0018】

モータ３は、モータ制御装置５に回転が制御される。本実施形態のモータ３は、電動パワーステアリング装置用の電動モータである。ただし、これに限定されず、モータ３は、電動パワーステアリング装置用に限らず、車両に用いられる電動モータであればよい。
モータ３は、回転することによってトルクセンサ２で検出された操舵トルクＦに応じた操舵アシスト力をステアリングシャフトに付与する。これにより、運転者のステアリング操作が補助され、当該運転者の労力負担が軽減される。本実施形態では、モータ３が３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のブラシレスモータである場合について説明する。

【0019】

モータ３は、永久磁石を有するロータと、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれに対応するコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗがロータの回転方向に順に巻装されているステータとを備えている。各相のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのそれぞれは、モータ制御装置５に接続されている。

【0020】

回転角検出部４は、モータ３に設けられている。回転角検出部４は、モータ３のロータの回転位置を示す電気角θを検出する。例えば、回転角検出部４は、レゾルバ又はホールＩＣを備えた磁気式のロータリエンコーダである。回転角検出部４は、検出した電気角θをモータ制御装置５に出力する。

【0021】

モータ制御装置５は、トルクセンサ２で検出された操舵トルクＦに応じてモータ３の回転を制御する。以下、本実施形態に係るモータ制御装置５の構成について説明する。

【0022】

モータ制御装置５は、電源部６、駆動部７、電流計測部８、及び制御部９を備える。

【0023】

電源部６は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、電源部６は、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。本実施形態の電源部６は、車両内に設けられたバッテリである。
なお、電源部６の出力電圧は、バッテリ電圧ＶＢとする。

【0024】

駆動部７は、複数のスイッチング素子ＳＷ_ＵＨ～ＳＷ_ＷＬ（ＳＷ_ＵＨ，ＳＷ_ＵＬ，ＳＷ_ＶＨ，ＳＷ_ＶＬ，ＳＷ_ＷＨ，ＳＷ_ＷＬ）を有するインバータである。例えば、駆動部７は、いわゆる正弦波インバータである。駆動部７は、前記スイッチング素子のオンとオフとをＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御することで電源部６からの直流電流を交流電流（相電流）に変換してモータ３に出力する。これにより、モータ３が駆動する。なお、本実施形態では、６つのスイッチング素子ＳＷ_ＵＨ～ＳＷ_ＷＬがｎ型チャネルのＦＥＴ（Field Effective Transistor）である場合について説明するが、これに限定されず、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated gate bipolar transistor）、及びＢＪＴ（bipolar junction transistor）であってもよい。

【0025】

具体的には、直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ_ＵＨ，ＳＷ_ＵＬと、直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ_ＶＨ，ＳＷ_ＶＬと、直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ_ＷＨ，ＳＷ_ＷＬとは、電源部６の高電位（出力）側と、接地電位との間に並列に接続されている。

【0026】

スイッチング素子ＳＷ_ＵＨのドレイン端子は、電源部６の出力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ_ＵＬのソース端子は、ＧＮＤ（グランド）に接続されている。スイッチング素子ＳＷ_ＵＨのソース端子と、スイッチング素子ＳＷ_ＵＬのドレイン端子との接続点Ｎ１は、コイルＬｕの一端に接続されている。

【0027】

スイッチング素子ＳＷ_ＶＨのドレイン端子は、スイッチング素子ＳＷ_ＵＨのドレイン端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ_ＶＬのソース端子は、ＧＮＤ（グランド）に接続されている。スイッチング素子ＳＷ_ＶＨのソース端子と、スイッチング素子ＳＷ_ＶＬのドレイン端子との接続点Ｎ２は、コイルＬｖの一端に接続されている。

【0028】

スイッチング素子ＳＷ_ＷＨのドレイン端子は、スイッチング素子ＳＷ_ＵＨのドレイン端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ_ＷＬのソース端子は、ＧＮＤ（グランド）に接続されている。スイッチング素子ＳＷ_ＷＨのソース端子と、スイッチング素子ＳＷ_ＷＬのドレイン端子との接続点Ｎ３は、コイルＬｗの一端に接続されている。

【0029】

また、各スイッチング素子ＳＷ_ＵＨ～ＳＷ_ＷＬは、ゲート端子が制御部９に接続されている。

【0030】

電流計測部８は、電動モータＭが有するＵ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、及びＷ相巻線Ｌｗのそれぞれに流れる相電流を計測する。そして、電流計測部８は、計測したＵ相電流の電流値であるＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流の電流値であるＶ相電流値Ｉｖ、Ｗ相電流の電流値であるＷ相電流値Ｉｗのそれぞれを制御部９に出力する。本実施形態では、電流計測部８は、複数の電流センサ８ａ～８ｃを備える。電流センサ８ａは、スイッチング素子ＳＷ_ＵＬのソース端子とグランドとの間に設けられている。電流センサ８ｂは、スイッチング素子ＳＷ_ＶＬのソース端子とグランドとの間に設けられている。電流センサ８ｃは、スイッチング素子ＳＷ_ＷＬのソース端子とグランドとの間に設けられている。なお、電流センサ８ａ～８ｃは、電流を計測できれば特に限定されないが、例えば、シャント抵抗であってもよいし、カレントトランスであってもよい。さらに、電流計測部８は、駆動部７とモータ３とを接続する接続線に設けられてもよい。

【0031】

次に、本実施形態に係る制御部９の構成について説明する。

【0032】

本実施形態に係る制御部９は、目標ｄｑ軸電流設定部１０、三相－二軸変換部１１、フィードバック制御部１２、誘起電圧補償部１３、二軸－三相変換部１４、及び駆動制御部１５を備える。

【0033】

目標ｄｑ軸電流設定部１０は、トルクセンサ２から操舵トルクＦを取得する。また、目標ｄｑ軸電流設定部１０は、回転角検出部４から電気角θを取得する。そして、目標ｄｑ軸電流設定部１０は、取得した操舵トルクＦと電気角θとに応じて、ｄ軸電流の目標値である目標ｄ軸電流値Ｉｄ_ｒｅｆと、ｑ軸電流の目標値である目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆと、を設定する。目標ｄｑ軸電流設定部１０は、目標ｄ軸電流値Ｉｄ_ｒｅｆ及び目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆをフィードバック制御部１２に出力する。また、目標ｄｑ軸電流設定部１０は、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆを誘起電圧補償部１３に出力する。

【0034】

三相－二軸変換部１１は、電流計測部８から取得したＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗを、回転角検出部４から取得した電気角θを用いて、ｄ軸の電流値であるｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸の電流値であるｑ軸電流値Ｉｑに変換する。なお、Ｕ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗからｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑへの変換には、例えば、以下に示す式（１）及び式（２）が用いられる。

【0035】

Ｉｄ＝√(２／３)×（－Ｉｕ×ｃｏｓθ－Ｉｖ×ｃｏｓ(θ－２π／３)－Ｉｗ×ｃｏｓ(θ－４π／３)） …（１）
Ｉｑ＝√(２／３)×（Ｉｕ×ｓｉｎθ＋Ｉｖ×ｓｉｎ(θ－２π／３)＋Ｉｗ×ｓｉｎ(θ－４π／３)） …（２）

【0036】

三相－二軸変換部１１は、変換したｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑをフィードバック制御部１２に出力する。

【0037】

フィードバック制御部１２は、目標ｄｑ軸電流設定部１０から取得した目標ｄ軸電流値Ｉｄ_ｒｅｆと、三相－二軸変換部１１から取得したｄ軸電流値Ｉｄとの偏差Δｄに対してＰＩ演算を実行することで、偏差Δｄをゼロに近づけるためのｄ軸の電圧であるｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出する。また、フィードバック制御部１２は、目標ｄｑ軸電流設定部１０から取得した目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆと、三相－二軸変換部１１から取得したｑ軸電流値Ｉｑとの偏差Δｑに対してＰＩ演算を実行することで、偏差Δｑをゼロに近づけるためのｑ軸の電圧であるｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。フィードバック制御部１２は、算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを誘起電圧補償部１３に出力する。

【0038】

誘起電圧補償部１３は、モータ３の誘起電圧の高調波成分により発生するトルクリップルを低減するために、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを補正することで、上記誘起電圧の高調波成分を補償する。なお、以下の説明において、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを補正することで誘起電圧の高調波成分を補償することを、「誘起電圧補償」を称する場合がある。

【0039】

具体的には、図２に示すように、誘起電圧補償部１３は、補正量算出部２０、電圧指令値補正部２１及び格納部２２を備える。

【0040】

補正量算出部２０は、誘起電圧補償を行うにあたって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄを補正するための補正量（以下、「ｄ軸補正量」という。）Ｃｄと、ｑ軸電圧指令値Ｖｑを補正するための補正量（以下、「ｑ軸補正量」という。）Ｃｑと、を算出する。なお、本実施形態では、ｄ軸補正量及びｑ軸補正量の算出には、以下に示す式（３）及び式（４）が用いられる。なお、補正量算出部２０は、回転角検出部４から電気角θを取得する。

【0041】

Ｃｄ＝ω・Ｇ・（－ｈ５－ｈ７）・ｓｉｎ６θ …（３）
Ｃｑ＝ω・Ｇ・（ｈ１＋（ｈ７－ｈ５）・ｃｏｓ６θ） …（４）

【0042】

ここで、ωは角速度であって、制御部９（例えば、誘起電圧補償部１３）により算出される。Ｇは、速度起電力定数である。ｈ１は、誘起電圧に対する１次の高調波成分の含有率であり、「１」として設定されている。ｈ５は、誘起電圧に対する５次の高調波成分の含有率（５次高調波含有率）であり、固定値ではなく、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆに応じて変動する変動値である。ｈ７は、誘起電圧に対する７次の高調波成分の含有率（７次高調波含有率）であり、固定値ではなく、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆに応じて変動する変動値である。なお、５次の高調波成分のみ補償する場合には、ｈ７＝「０」に設定される。さらに、５次及び７次以外のｎ次の高調波成分を補償する場合には、ｎ次の高調波成分の含有率を式（３）及び式（４）に含めてもよい。その場合においても、ｎ次の高調波成分の含有率は、上記と同様に、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆに応じて変動する変動値とする。本実施形態では、５次及び７次の高調波成分を補償する場合について説明する。また、５次高調波含有率ｈ５及び７次高調波含有率ｈ７のそれぞれを区別しない場合には、単に「高調波含有率ｈ」を称する。

【0043】

補正量算出部２０は、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆに応じた５次高調波含有率ｈ５を求める。また、誘起電圧補償部１３は、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆに応じた７次高調波含有率ｈ７を求める。
より具体的には、補正量算出部２０は、相電流値と高調波含有率ｈ１との相関を示す相関情報を基づいて、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆから５次高調波含有率ｈ５を求める。同様に、補正量算出部２０は、相電流値と高調波含有率ｈ７との相関を示す相関情報を基づいて、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆから７次高調波含有率ｈ７を求める。

【0044】

ここで、図３に示すように、モータ３の誘起電圧に含まれる高調波含有率ｈは、モータ３に流れる相電流の大きさ（相電流値）に対して一定ではなく、その相電流値に対して非線形に変化するという相関が存在する。

【0045】

したがって、本実施形態に係る高調波含有率ｈは定数ではなく、上記相関に応じて変動する変動値として求める。上記相関は、予め実験等によって定められており、その相関の情報である上記相関情報が格納部２２に格納されている。ただし、相電流値の実電流であるｄ軸電流値Ｉｄやｑ軸電流値Ｉｑには、誘起電圧の高調波成分によって６次の脈動成分が含まれており、当該実電流から高調波含有率ｈを求めるとその脈動成分によって高調波含有率ｈに大きな誤差が生じる。そこで、制御部９が相電流値を目標値に追従するようにフィードバック制御を行っていることから、補正量算出部２０は、当該目標値の同一電流がモータ３に流れているとして、目標値（目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆ）に対する高調波含有率ｈを相関情報から求める。換言すれば、上記相関情報は、相電流値の目標値と高調波含有率との相関を示す情報である。これにより、補正量算出部２０は、６次の脈動成分の影響を排除するとともに、フィードバック制御によって相電流値が変化した場合であっても最適な高調波含有率ｈを求めることができる。

【0046】

補正量算出部２０は、５次高調波含有率ｈ５と７次高調波含有率ｈ７を求めると、角速度ω、電気角θを更に用いて、上記式（３）及び式（４）からｄ軸補正量及びｑ軸補正量を算出する。

【0047】

電圧指令値補正部２１は、補正量算出部２０からｄ軸補正量及びｑ軸補正量を取得する。そして、電圧指令値補正部２１は、以下に示す式（５）に示すように、ｄ軸電圧指令値Ｖｄにｄ軸補正量Ｃｄを加算することでｄ軸電圧指令値Ｖｄを補正する。また、誘起電圧補償部１３は、以下に示す式（６）に示すように、ｑ軸電圧指令値Ｖｑにｑ軸補正量Ｃｑを加算することでｑ軸電圧指令値Ｖｑを補正する。
なお、以下において、補正後のｄ軸電圧指令値Ｖｄを「ｄ軸電圧指令値Ｖｄ´」、補正後のｑ軸電圧指令値Ｖｑを「ｑ軸電圧指令値Ｖｑ´」と称する。

【0048】

Ｖｄ´＝Ｖｄ＋Ｃｄ …（５）
Ｖｑ´＝Ｖｑ＋Ｃｑ …（６）

【0049】

電圧指令値補正部２１は、補正したｄ軸電圧指令値Ｖｄ´及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ´を二軸－三相変換部１４に出力する。

【0050】

格納部２２には、相関情報として、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆから高調波含有率ｈを決定するための高調波含有率決定マップ（情報マップ）が格納されている。高調波含有率決定マップは、複数の電流値Ｉｘと、その電流値Ｉｘが相電流としてモータに流れた場合の高調波含有率ｈとが電流値Ｉｘごとに対応付けられている。そして、電流値Ｉｘは、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆに相当する。高調波含有率決定マップは、テーブル形式であってよいし、計算式であってもよい。

【0051】

高調波含有率決定マップは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆによって高調波含有率ｈが連続的に変化するようになっていてもよいし、図４（ｃ）に示すように目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆによって高調波含有率ｈが階段状に不連続に変化するようになっていてもよい。高調波含有率決定マップは実験によって決定されてもよい。さらに、高調波含有率決定マップは、複数の高調波含有率ｈのそれぞれに対応して複数設けられてもよい。すなわち、格納部２２には、複数の高調波含有率に対応して、複数の高調波含有率決定マップが格納されていてもよい。例えば、格納部２２には、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆから５次高調波含有率ｈ５を決定するための第１高調波含有率決定マップと、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆから７次高調波含有率ｈ７を決定するための第２高調波含有率決定マップとが格納されてもよい。

【0052】

二軸－三相変換部１４は、誘起電圧補償部１３から出力されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ´及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ´を、回転角検出部４から取得した電気角θを用いて、ＵＶＷ相の各相の電圧指令値であるＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値Ｖｗに変換する。なお、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ´及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ´からＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値Ｖｗへの変換には、以下に示す式（７）から式（９）が用いられる。

【0053】

Ｖｕ＝－Ｖｄ´×ｃｏｓθ＋Ｖｑ´×ｓｉｎθ …（７）
Ｖｖ＝－Ｖｄ´×ｃｏｓ（θ－２π／３)＋Ｖｑ´×ｓｉｎ(θ－２π／３) …（８）
Ｖｗ＝－Ｖｄ´×ｃｏｓ(θ－４π／３)＋Ｖｑ´×ｓｉｎ(θ－４π／３) …（９）

【0054】

二軸－三相変換部１４は、変換したＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値Ｖｗを駆動制御部１５に出力する。

【0055】

駆動制御部１５は、二軸－三相変換部１４から取得したＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値Ｖｗにそれぞれ対応するデューティ比を示すＰＷＭ信号を生成する。そして、駆動制御部１５は、生成したＰＷＭ信号に基づいて、スイッチング素子ＳＷ_ＵＨ～ＳＷ_ＷＬのオン状態又はオフ状態に切り替える。

【0056】

次に、本実施形態に係るモータ制御装置５の動作の流れを、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係るモータ制御装置５の動作の流れを説明する図である。

【0057】

制御部９は、トルクセンサＴから操舵トルクＦを取得すると（ステップＳ１０１）、その取得した操作トルクＦに応じて目標ｄ軸電流値Ｉｄ_ｒｅｆと目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆとを設定する（ステップＳ１０２）。
制御部９は、電流計測部８が計測したＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗをｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに変換する（ステップＳ１０３）。そして、制御部９は、目標ｄ軸電流値Ｉｄ_ｒｅｆと、ｄ軸電流値Ｉｄとの偏差Δｄに対してＰＩ演算を実行することで、偏差Δｄをゼロに近づけるためのｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出する。また、フィードバック制御部１２は、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆとｑ軸電流値Ｉｑとの偏差Δｑに対してＰＩ演算を実行することで偏差Δｑをゼロに近づけるためのｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する（ステップＳ１０４）。

【0058】

次に、制御部９の補正量算出部２０は、トルクに起因する電流であるｑ軸電流の目標値の目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆと、格納部２２に格納されている相関情報とに基づいて、高調波含有率ｈを求め（ステップＳ１０５）、求めた高調波含有率ｈに基づいてｄ軸補正量Ｃｄ及びｑ軸補正量Ｃｑを求める（ステップＳ１０６）。例えば、補正量算出部２０は、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆに対する高調波含有率ｈを高調波含有率決定マップから求め、その求めた高調波含有率ｈに基づいてｄ軸補正量Ｃｄ及びｑ軸補正量Ｃｑを求める。例えば、補正量算出部２０は、高調波含有率決定マップを読み出して、その読み出した高調波含有率決定マップに対して目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆを入力することで高調波含有率ｈを求める。そして、補正量算出部２０は、高調波含有率ｈを用いてｄ軸補正量Ｃｄ及びｑ軸補正量Ｃｑを求める。

【0059】

電圧指令値補正部２１は、補正量算出部２０がｄ軸補正量及びｑ軸補正量を求めると、ｄ軸電圧指令値Ｖｄにｄ軸補正量Ｃｄを加算し、ｑ軸電圧指令値Ｖｑにｑ軸補正量Ｃｑを加算することでｄ軸電圧指令値Ｖｄ´及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ´を求める（ステップＳ１０７）。
その後、制御部９は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ´及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ´をＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値Ｖｗに変換して、変換したＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値ＶｗからＰＷＭ信号を生成する（ステップＳ１０８）。そして、制御部９は、生成したＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子ＳＷ_ＵＨ～ＳＷ_ＷＬをＰＷＭ制御することでモータ３の回転を制御する（ステップＳ１０９）。これにより、モータ制御装置５は、ステアリングハンドルに対して操舵アシスト力を発生させることで運転者の操舵をアシストすることができる。

【0060】

次に、本実施形態に係る作用効果について説明する。
３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のブラシレスモータであるモータ３の誘起電圧には、５次や７次の高調波成分が含まれており、これらの高調波成分が外乱となり、実電流（ｄ軸電流値Ｉｄやｑ軸電流値Ｉｑ）に６次の脈動となって表れる。実電流の６次の脈動は、電流フィードバック制御の外乱となり、ステップ応答性の低下や周波数特性の低下、およびトルクリプル低減の制御性の低下を引き起こす。そのため、誘起電圧補償を行って実電流の脈動を低減し、期待通りの電流を流せるようにする必要がある。

【0061】

ここで、モータ３が１相である場合を考えると、モータ３の電圧方程式は、以下の式（１０）で表せる。なお、ｅが誘起電圧、Ｌがモータ３のインダクタンス、Ｖがモータ３に印加される電圧、Ｒがモータ３の巻線の抵抗、Ｉが相電流値を示す。

【0062】

Ｖ－ｅ ＝ Ｉ（Ｌｓ ＋ Ｒ）
I ＝ Ｖ－ｅ／(Ｌｓ＋Ｒ) …（１０）

【0063】

定常状態とすれば、式（１０）に示した分母(Ｌｓ＋Ｒ)は一定である。したがって、相電流Iは、印加電圧Ｖと誘起電圧ｅとの差に比例する。したがって、Ｖが正弦波で、ｅが高調波を含む正弦波である場合には、相電流Iにはｅの高調波成分が現れることになる。したがって、あらかじめＶにｅと同じ量の高調波成分を重畳（誘起電圧補償）すれば、相電流Iには高調波成分は現れない。
ただし、モータ３の誘起電圧に含まれる高調波成分は、相電流に対して一定値ではなく、相電流値に対して非線形に変化する場合がある。そのため、高調波含有率を一定とすると、重畳させる補正量が足りない場合や大きすぎる場合があり、いわゆる過補償や補償不足が引き起こされる。

【0064】

そこで、本実施形態に係るモータ制御装置５は、上記補正量の算出に用いられる高調波含有率を相電流値に対して適宜変更する。ただし、この相電流値は、実電流（ｑ軸電流値Ｉｑ）ではなく、目標ｑ軸電流値Ｉｑ_ｒｅｆを用いる。これは、実電流に上述した脈動が含まれているためである。これにより、モータ制御装置５は、モータ３に流れる相電流の電流値が変化しても過補償と補償不足となることを抑制し、実電流の脈動の低減効果を維持できる。その結果、モータ制御装置５は、トルクリプルを低減することができる。

【0065】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0066】

例えば、上記実施形態の補正量算出部２０は、ｄ軸補正量及びｑ軸補正量を求めるにあたって、上記式（３）及び式（４）に代入する電気角θを調整してもよい。具体的には、補正量算出部２０は、ｄ軸補正量及びｑ軸補正量を求めるにあたって、上記式（３）及び式（４）に代入する電気角θが実際の電気角θｒとを一致させるように電気角θの値を変更してもよい。これにより、誘起電圧補償部１３は、位相誤差をなくした状態でｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑに対して補正量を重畳させることができ、トルクリップをさらに低減させることができる。

【0067】

なお、上述した制御部９の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＧＰＵなどのプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えてもよい。そして、上記制御部９の全部または一部の機能をコンピュータで実現するためのプログラムを上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを上記プロセッサに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

【符号の説明】

【0068】

１ 電動パワーステアリング装置
２ トルクセンサ
３ モータ
４ 回転角検出部
５ モータ制御装置
６ 電源部
７ 駆動部
８ 電流計測部
９ 制御部
１２ フィードバック制御部
１３ 誘起電圧補償部
１５ 駆動制御部
２０ 補正量算出部
２１ 電圧指令値補正部
２２ 格納部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】