特許 7415891 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】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 5/60 20060101AFI20240110BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H02P5/60

B62D5/04

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020194448

(22)【出願日】2020-11-24

(65)【公開番号】P2022083159

(43)【公開日】2022-06-03

【審査請求日】2023-05-12

(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】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤井 淳

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】特許第５７６８９９９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００１２３５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平３－２５０７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ５／６０

Ｂ６２Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多相モータ（８００）に通電する電力変換回路である第１の回路（６８、６８１、６８２）と、
所定の区間を移動体（２４）が移動可能に構成された区間移動アクチュエータ（２０、３０）において、前記移動体を移動させるようにトルクを出力する直流モータ（７２０、７３０）に通電する電力変換回路である第２の回路（６７）と、
前記第１の回路及び前記第２の回路を操作し、前記直流モータ及び前記多相モータに電圧を印加し、電流を通電して前記多相モータ及び前記直流モータの動作を制御する制御部（４００）と、
を備え、
前記第１の回路及び前記第２の回路は同一の筐体（６００）内に設けられており、前記第１の回路及び前記第２の回路において直列接続された一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子をレッグとすると、前記直流モータの一方の端子が前記多相モータの一相の相電流経路に接続され、前記直流モータの他方の端子が前記第２の回路における一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子の間に接続されることで、前記第１の回路及び前記第２の回路は、一つのレッグを共有する統合電力変換回路（６０）をなしており、
前記制御部は、前記直流モータへの通電時に、前記区間移動アクチュエータの前記移動体が区間の端に当接したことであるエンド当てを判定するエンド当て判定部（５０２、５０３、５０４、５０４Ｔ、５０５）を有し、
前記エンド当て判定部は、
前記多相モータにおける前記直流モータが接続された接続相の相電流検出値に基づいて前記直流モータに流れる直流モータ電流値を推定し、推定した前記直流モータ電流値を用いて前記エンド当てを判定するモータ制御装置。

【請求項2】

前記エンド当て判定部（５０２）は、
前記多相モータの全相の電流検出値の和を前記直流モータ電流値として推定する請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記エンド当て判定部（５０３）は、
前記多相モータの前記接続相の相電流検出値と相電流指令値との差分を前記直流モータ電流値として推定する請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記エンド当て判定部（５０４、５０４Ｔ）は、
前記多相モータの前記接続相の相電流検出値をフィルタ処理して交流電流成分と直流電流成分とに分離し、当該直流電流成分の値を前記直流モータ電流値として推定する請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記エンド当て判定部（５０４Ｔ）は、
前記多相モータの角速度に応じてフィルタ処理のフィルタ時定数を変更する請求項４に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記エンド当て判定部は、
前記直流モータ電流値の絶対値が電流閾値を上回ったとき、エンド当て状態であると判定する請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記多相モータの相電圧指令値の中心電圧を操作量とするフィードバック制御により前記直流モータ電流値を制御する請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項8】

多相モータ（８００）に通電する電力変換回路である第１の回路（６８、６８１、６８２）と、
所定の区間を移動体（２４）が移動可能に構成された区間移動アクチュエータ（２０、３０）において、前記移動体を移動させるようにトルクを出力する直流モータ（７２０、７３０）に通電する電力変換回路である第２の回路（６７）と、
前記第１の回路及び前記第２の回路を操作し、前記直流モータ及び前記多相モータに電圧を印加し、電流を通電して前記多相モータ及び前記直流モータの動作を制御する制御部（４００）と、
を備え、
前記第１の回路及び前記第２の回路は同一の筐体（６００）内に設けられており、前記第１の回路及び前記第２の回路において直列接続された一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子をレッグとすると、前記直流モータの一方の端子が前記多相モータの一相の相電流経路に接続され、前記直流モータの他方の端子が前記第２の回路における一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子の間に接続されることで、前記第１の回路及び前記第２の回路は、一つのレッグを共有する統合電力変換回路（６０）をなしており、
前記制御部は、前記直流モータへの通電時に、前記区間移動アクチュエータの前記移動体が区間の端に当接したことであるエンド当てを判定するエンド当て判定部（５０１、５０５）を有し、
前記制御部は、前記多相モータの相電圧指令値の中心電圧を操作量とするフィードバック制御により前記直流モータに流れる直流モータ電流値を制御し、
前記エンド当て判定部は、
前記直流モータ電流値の検出値を用いて前記エンド当てを判定するモータ制御装置。

【請求項9】

前記エンド当て判定部（５０５）は、
前記フィードバック制御により前記直流モータの端子間電圧の絶対値が電圧閾値を下回ったとき、エンド当て状態であると判定する請求項７または８に記載のモータ制御装置。

【請求項10】

前記多相モータは、車両の電動パワーステアリングシステムにおいてドライバの操舵をアシストする操舵アシストモータ、又は、ステアバイワイヤシステムにおいてドライバの操舵に対する反力を付与する反力モータであり、
前記区間移動アクチュエータは、ステアリング位置を可変させるチルトアクチュエータ（２０）又はテレスコピックアクチュエータ（３０）である請求項１～９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、多相モータと直流モータとを駆動する回路を共用したモータ制御装置が知られている。

【0003】

例えば特許文献１に開示されたモータ制御装置は、一つの三相インバータ駆動回路により、三相交流モータと二つの直流モータとを駆動する。具体的にこのモータ制御装置は車両のステアリング装置に用いられ、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）用三相モータと、チルトアクチュエータ用の直流モータ及びテレスコピックアクチュエータ用の直流モータとを駆動する。三相モータ及び直流モータの電力変換器を共用することで、電力変換器の小型化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５６１４５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えばステアリング装置のチルトアクチュエータやテレスコピックアクチュエータは、所定の区間を移動体が移動することで、上昇限から下降限まで、或いは前進限から後退限までの範囲を変位する。本明細書では、所定の区間を移動体が移動可能に構成されたアクチュエータを総称して「区間移動アクチュエータ」という。また、区間移動アクチュエータの移動体が区間の端に当接したことを「エンド当て」という。ここで、「当接した」の語は過去形ではなく現在完了形、すなわち、今ちょうど当接したところだ、という意味で用いている。

【0006】

直流モータは、区間移動アクチュエータにおいて、移動体を移動させるようにトルクを出力する。エンド当て状態では移動体の速度がゼロになるため、直流モータの誘起電圧がゼロになり、過電流が発生する。オープン制御の直流モータでは、電流を検出して出力を制御することができず、さらに過大な推力の発生により区間移動アクチュエータの機構が破損するおそれがある。これを防ぐために位置センサを搭載しようとすると、センサ信号を受信するコネクタピン数の増加や、部品増加に伴うコストアップ等の問題が発生する。このようなエンド当てを考慮した直流モータの制御法に関し、特許文献１には何ら言及されていない。

【0007】

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、多相モータ、及び、区間移動アクチュエータの移動体を移動させる直流モータの駆動を制御するモータ制御装置において、電力変換回路を小型化しつつ、区間移動アクチュエータのエンド当てを判定可能なモータ制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のモータ制御装置は、第１の回路（６８、６８１、６８２）と、第２の回路（６７）と、制御部（４００）とを備える。第１の回路は、多相モータ（８００）に通電する電力変換回路である。第２の回路は、直流モータ（７２０、７３０）に通電する電力変換回路である。この直流モータは、所定の区間を移動体（２４）が移動可能に構成された区間移動アクチュエータ（２０、３０）において、移動体を移動させるようにトルクを出力する。制御部は、第１の回路及び第２の回路を操作し、直流モータ及び多相モータに電圧を印加し、電流を通電して多相モータ及び直流モータの動作を制御する。

【0009】

第１の回路及び第２の回路は同一の筐体（６００）内に設けられている。第１の回路及び第２の回路において直列接続された一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子をレッグとする。直流モータの一方の端子が多相モータの一相の相電流経路に接続され、直流モータの他方の端子が第２の回路における一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子の間に接続されることで、第１の回路及び第２の回路は、一つのレッグを共有する「統合電力変換回路（６０）」をなしている。

【0010】

制御部は、直流モータへの通電時に、区間移動アクチュエータの移動体が区間の端に当接したことである「エンド当て」を判定するエンド当て判定部（５０）を有する。

【0011】

エンド当て判定部は、多相モータにおける直流モータが接続された接続相の相電流検出値に、直流モータの電流が重畳する現象を利用する。一態様のエンド当て判定部は、接続相の相電流検出値から直流モータ電流値を推定し、推定した直流モータ電流値を用いてエンド当てを判定する。或いは、制御部がフィードバック制御により直流モータ電流値を制御する構成において、他の態様のエンド当て判定部は、直流モータ電流値の検出値を用いてエンド当てを判定する。例えばエンド当て判定部は、直流モータの端子間電圧の絶対値に基づいてエンド当てを判定する。

【0012】

本発明では、多相モータに通電する第１の回路、及び、直流モータに通電する第２の回路は、一つのレッグを共有する統合電力変換回路をなしている。そのため、複数のモータを駆動対象とする電力変換回路を小型化することができる。

【0013】

また本発明では、エンド当て判定部によりエンド当てを判定可能である。区間移動アクチュエータがエンド当て状態であると判定されたとき、制御部は、例えば直流モータへの通電を停止することで、直流モータに過電流が流れることや、過大な推力の発生により機構が破損することを未然に防止することができる。さらに、位置センサの搭載が不要になることで、コネクタピン数の増加等を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態のモータ制御装置が適用されるコラムタイプＥＰＳシステムの図。

【図2】本実施形態のモータ制御装置が適用されるラックタイプＥＰＳシステムの図。

【図3】本実施形態のモータ制御装置が適用されるＳＢＷシステムの図。

【図4】（ａ）チルトアクチュエータの模式図、（ｂ）テレスコピックアクチュエータの模式図。

【図5】コネクタの接続構成例を示す図。

【図6】一系統の三相モータを駆動する統合電力変換回路の回路構成図。

【図7】二系統の三相モータを駆動する統合電力変換回路の回路構成図。

【図8】三相二重巻線回転機の構成を示す模式図。

【図9】制御部の基本的な制御アルゴリズムを示すブロック図。

【図10】（ａ）区間移動アクチュエータのエンド当てを説明する模式図、（ｂ）エンド当てによるＤＣモータ電流の変化を示す波形図。

【図11】第１実施形態によるエンド当て判定部の構成図。

【図12】第２～第４実施形態によるＤＣモータ電流の推定原理として、接続相の相電流にＤＣモータ電流が重畳することを説明する回路図。

【図13】第２実施形態によるエンド当て判定部の構成図。

【図14】第２実施形態によるＤＣモータ電流の推定を説明する波形図。

【図15】第３実施形態によるエンド当て判定部の構成図。

【図16】第３実施形態によるＤＣモータ電流の推定を説明する波形図。

【図17】第４実施形態によるエンド当て判定部の構成図。

【図18】第４実施形態によるＤＣモータ電流の推定を説明する波形図。

【図19】第４実施形態の変形例によるエンド当て判定部の構成図。

【図20】第１～第４実施形態によるエンド当て判定のフローチャート。

【図21】第５実施形態の制御アルゴリズムを示すブロック図。

【図22】第５実施形態によるエンド当て判定のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明による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。各実施形態のモータ制御装置は、車両の電動パワーステアリングシステム（以下「ＥＰＳシステム」）又はステアバイワイヤシステム（以下「ＳＢＷシステム」）に適用され、ＥＰＳ－ＥＣＵ又はＳＢＷ-ＥＣＵとして機能する。以下、ＥＰＳ－ＥＣＵ又はＳＢＷ－ＥＣＵをまとめて「ＥＣＵ」と表す。また、後述の各実施形態を包括して「本実施形態」という。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。

【0016】

［システム構成］
最初に図１～図４を参照し、「モータ制御装置」としてのＥＣＵが適用されるシステムの構成について説明する。図１、図２には、操舵機構と転舵機構とが機械的に接続されたＥＰＳシステム９０１を示す。そのうち、図１にはコラムタイプ、図２にはラックタイプのＥＰＳシステム９０１を示す。区別する場合、コラムタイプのＥＰＳシステムの符号を９０１Ｃ、ラックタイプのＥＰＳシステムの符号を９０１Ｒと記す。図３には、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離したＳＢＷシステム９０２を示す。図１～図３において車輪９９は片側のみを図示し、反対側の車輪の図示を省略する。

【0017】

ＥＰＳシステム９０１及びＳＢＷシステム９０２は共通に、「多相モータ」としての三相モータ８００、及び、直流モータ７２０、７３０を備える。ＥＰＳシステム９０１における三相モータ８００は、ドライバの操舵をアシストする操舵アシストモータであり、ＳＢＷシステム９０２における三相モータ８００は、ドライバの操舵に対する反力を付与する反力モータである。直流モータ７２０、７３０は、それぞれチルトアクチュエータ２０及びテレスコピックアクチュエータ３０用のモータである。以下の実施形態の説明及び図面において、直流モータを「ＤＣモータ」と記す。

【0018】

図１、図２に示すように、ＥＰＳシステム９０１は、ステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、インターミディエイトシャフト９５、ステアリングラック９７等を含む。ステアリングシャフト９２はステアリングコラム９３に内包されており、一端にステアリングホイール９１が接続され、他端にインターミディエイトシャフト９５が接続されている。

【0019】

インターミディエイトシャフト９５のステアリングホイール９１と反対側の端部には、ラックアンドピニオン機構により回転を往復運動に変換して伝達するステアリングラック９７が設けられている。ステアリングラック９７が往復すると、タイロッド９８及びナックルアーム９８５を介して車輪９９が転舵される。また、インターミディエイトシャフト９５の途中にはユニバーサルジョイント９６１、９６２が設けられている。

【0020】

図１に示すコラムタイプのＥＰＳシステム９０１Ｃでは、三相モータ８００はステアリングコラム９３に配置される。三相モータ８００の出力トルクは、ステアリングシャフト９２に伝達される。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、トーションバーの捩れ変位に基づきトルクを検出し、トルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓを出力する。

【0021】

図２に示すラックタイプのＥＰＳシステム９０１Ｒでは、三相モータ８００はステアリングラック９７に配置される。三相モータ８００の出力トルクによりステアリングラック９７の往復運動がアシストされる。トルクセンサ９４は、ステアリングラック９７に伝達されるトルクを検出し、トルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓを出力する。

【0022】

ＥＣＵ１０は、車両スイッチ１１のＯＮ／ＯＦＦ信号等により起動する。なお、車両スイッチ１１は、エンジン車、ハイブリッド車、電気自動車のイグニッションスイッチやプッシュスイッチに相当する。ＥＣＵ１０への各信号は、ＣＡＮやシリアル通信等を用いて通信されるか、アナログ電圧信号で送られる。

【0023】

本明細書では、所定の区間を移動体が移動可能に構成されたアクチュエータを総称して「区間移動アクチュエータ」という。ステアリングコラム９３には、区間移動アクチュエータとしてのチルトアクチュエータ２０及びテレスコピックアクチュエータ３０が設けられている。ＤＣモータ７２０、７３０は、それぞれチルトアクチュエータ２０及びテレスコピックアクチュエータ３０において、移動体を移動させるようにトルクを出力する。

【0024】

ドライバがチルトスイッチ１２を操作することにより、「上がる／下がる」の指示がＥＣＵ１０に入力されると、ＥＣＵ１０は、指示方向に応じてチルトアクチュエータ２０用のＤＣモータ７２０を正転又は逆転させる。すると図４（ａ）に示すように、チルトアクチュエータ２０はチルト角度を調整し、ステアリングホイール９１を上下に移動させる。そして、車両スイッチ１１がオンされて車両が起動するとき、あらかじめ記憶してある運転位置まで動き、車両スイッチ１１がオフされて車両が停止するとき、ドライバの空間が広くなる側に移動する。

【0025】

また、ドライバがテレスコピックスイッチ１３を操作することにより、「伸びる／縮む」の指示がＥＣＵ１０に入力されると、ＥＣＵ１０は、指示方向に応じてテレスコピックアクチュエータ３０用のＤＣモータ７３０を正転又は逆転させる。すると図４（ｂ）に示すように、テレスコピックアクチュエータ３０はテレスコピック長を調整し、ステアリングホイール９１を前後に移動させる。そして、車両スイッチ１１がオンされて車両が起動するとき、あらかじめ記憶してある運転位置まで動き、車両スイッチ１１がオフされて車両が停止するとき、ドライバの空間が広くなる側に移動する。

【0026】

続いて図３に示すように、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されたＳＢＷシステム９０２では、ＥＰＳシステム９０１に対し、インターミディエイトシャフト９５が存在しない。ドライバの操舵トルクあるいはステアリングホイール９１の角度などのドライバ入力情報が、ＥＣＵ１０を経由して電気的に転舵モータ８９０に伝達される。転舵モータ８９０の回転は、ステアリングラック９７の往復運動に変換され、タイロッド９８及びナックルアーム９８５を介して車輪９９が転舵される。なお、図３には図示を省略するが、ドライバのステアリングホイール入力に対して転舵モータ８９０を駆動する転舵モータＥＣＵが存在する。

【0027】

また、ＳＢＷシステム９０２では、ドライバは操舵に対する反力を直接感知することができない。そこで、ＥＣＵ１０は、反力モータである三相モータ８００の駆動を制御し、操舵に対する反力を付与するようにステアリングホイール９１を回転させ、ドライバに適切な操舵フィーリングを与える。以下、ＥＣＵ１０の説明において、ＥＰＳシステム９０１とＳＢＷシステム９０２との違いは無い。

【0028】

制御部４００は、三相モータ８００及びＤＣモータ７２０、７３０に電圧を印加し、電流を通電する。「第１の回路」としての三相インバータ回路６８は、三相モータ８００に通電する電力変換回路である。「第２の回路」としてのＨブリッジ回路６７は、ＤＣモータ７２０、７３０に通電する電力変換回路である。

【0029】

本実施形態において三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７は、制御部４００と共に同一の筐体６００内に設けられている。これにより、ＥＣＵ１０を小型化し、ハーネスやコネクタ等の配線部品を減らすことができる。また、詳しくは図６、図７を参照して後述するように、三相インバータ回路６８及びＨブリッジ回路６７は、一つのレッグを共有する「統合電力変換回路６０」をなしている。図１～図３において、三相インバータ回路６８とＨブリッジ回路６７との枠が一部重なるように図示しているのは、二つの回路がレッグを共有することを意味している。

【0030】

制御部４００は、マイコン、駆動回路等で構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備え、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に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。

【0031】

制御部４００は、三相インバータ回路６８、Ｈブリッジ回路６７に対して共通に設けられており、三相モータ８００及びＤＣモータ７２０、７３０の動作を制御する。制御部４００は、トルクセンサ９４が検出したトルクセンサ値Ｔ＿ｓｎｓや車速センサ１４が検出した車速Ｖに基づいて三相インバータ回路６８を操作し、三相モータ８００の動作を制御する。また制御部４００は、Ｈブリッジ回路６７を操作し、ＤＣモータ７２０、７３０の動作を制御する。

【0032】

さらに本実施形態の制御部４００は、ＤＣモータ７２０、７３０への通電時に、チルトアクチュエータ２０及びテレスコピックアクチュエータ３０のエンド当てを判定する。エンド当てとは、区間移動アクチュエータの移動体が区間の端に当接したことをいう。詳しくは後述するように、エンド当てが発生すると、ＤＣモータ７２０、７３０の過電流や機構の破損が生じるおそれがある。本実施形態では制御部４００が区間移動アクチュエータ２０、３０のエンド当てを判定することで、ＤＣモータ７２０、７３０の過電流や機構の破損を防止することができる。

【0033】

以下では、区間移動アクチュエータとして一台のチルトアクチュエータ２０が接続される構成として説明し、テレスコピックアクチュエータ３０については省略する。次に図５を参照し、コネクタ接続構成の一例を示す。本実施形態の三相モータ８００は、軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体に構成された「機電一体式」のブラシレス三相モータとして構成されている。一方、チルトアクチュエータ２０用のＤＣモータ７２０は、コネクタを介してＥＣＵ１０と接続されている。

【0034】

この接続構成では、パワー系コネクタ１９１、信号系コネクタ１９２及びトルクセンサ用コネクタ１９３が分かれて設けられている。パワー系コネクタ１９１には、直流電源からの電源線（ＰＩＧ）及びグランド線が接続される。信号系コネクタ１９２には、制御用電源線（ＩＧ）、ＣＡＮ通信線、駆動指令の信号線の他、区間移動アクチュエータ用ＤＣモータのモータ線（Ｍ＋、Ｍ－）が接続される。トルクセンサ用コネクタ１９３には、トルクセンサ９４の電源線、信号線、グランド線がまとめて接続される。

【0035】

ＤＣモータのモータ線（Ｍ＋、Ｍ－）はパワー系であるが、三相モータに比べてモータ電流が小さいため、信号系コネクタ１９２に含めて接続可能である。ＤＣモータの電流が大きい場合は別のコネクタとするか、直流電源からの電源線（ＰＩＧ）及びグランド線のパワー系コネクタ１９１と共通のコネクタとしてもよい。

【0036】

なお、一般に区間移動アクチュエータの配線では、モータ線の他に、位置センサの電源線、信号線及びグランド線が接続される構成が知られている。位置センサにより移動体が所定の位置に到達したことを検出することでエンド当てを判定可能である。しかし、位置センサを搭載することにより必要なコネクタピン数が増加する。特に入出力信号の種類が多いＥＰＳシステム９０１やＳＢＷシステム９０２では、ピン数の確保が問題となる。本実施形態では制御部４００がエンド当てを判定することにより位置センサが不要となり、位置センサの配線も不要となるため、コネクタの使用ピン数を節減することができる。

【0037】

［統合電力変換回路の構成］
続いて図６～図８を参照し、統合電力変換回路の回路構成例について説明する。まず、三相インバータ回路６８の駆動対象である三相モータ８００に関し、三相巻線組と当該巻線組に対応する三相インバータ回路とを含む単位を「系統」という。図６には一系統の回路構成例を示し、図７には二系統の回路構成例を示す。図８に示すように、二系統構成では、「第１の回路」６８は二つの三相インバータ回路６８１、６８２からなる。

【0038】

一系統構成の三相巻線組は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線８１１、８１２、８１３が中性点Ｎで接続されて構成されている。各相の巻線８１１、８１２、８１３には、三相インバータ回路６８から電圧が印加される。各相には、回転数と位相のｓｉｎ値との積に比例した逆起電圧が発生する。各相に発生する逆起電圧は、電圧振幅Ａ、回転数ω、位相θに基づき、例えば式（１．１）～（１．３）により表される。なお、後述の部分では、回転数ωは角速度ω、位相θは電気角θとも言い換えられる。

【0039】

Ｅｕ＝－Ａωｓｉｎθ ・・・（１．１）
Ｅｖ＝－Ａωｓｉｎ（θ－１２０） ・・・（１．２）
Ｅｗ＝－Ａωｓｉｎ（θ＋１２０） ・・・（１．３）

【0040】

二系統構成の三相モータ８００は二組の三相巻線組８０１、８０２を有する。第１系統の三相巻線組８０１は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３が中性点Ｎ１で接続されて構成されている。第１系統の三相巻線組８０１の各相の巻線８１１、８１２、８１３には、第１系統の三相インバータ回路６８１から電圧が印加される。第２系統の三相巻線組８０２は、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３が中性点Ｎ２で接続されて構成されている。第２系統の三相巻線組８０２の各相の巻線８２１、８２２、８２３には、第２系統の三相インバータ回路６８２から電圧が印加される。

【0041】

図８に示すように、二系統構成の三相モータ８００は、二組の三相巻線組８０１、８０２が同軸に設けられた二重巻線回転機をなしている。二組の三相巻線組８０１、８０２は電気的特性が同等であり、例えば共通のステータに、互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらして配置されている。その場合、第１系統及び第２系統の各相に発生する逆起電圧は、電圧振幅Ａ、回転数ω、位相θに基づき、例えば式（２．１）～（２．３）、（２．４ａ）～（２．６ａ）により表される。

【0042】

Ｅｕ１＝－Ａωｓｉｎθ ・・・（２．１）
Ｅｖ１＝－Ａωｓｉｎ（θ－１２０） ・・・（２．２）
Ｅｗ１＝－Ａωｓｉｎ（θ＋１２０） ・・・（２．３）
Ｅｕ２＝－Ａωｓｉｎ（θ＋３０） ・・・（２．４ａ）
Ｅｖ２＝－Ａωｓｉｎ（θ－９０） ・・・（２．５ａ）
Ｅｗ２＝－Ａωｓｉｎ（θ＋１５０） ・・・（２．６ａ）

【0043】

なお、二系統の位相関係を逆にした場合、例えばＵ２相の位相（θ＋３０）は（θ－３０）となる。その場合、第２系統の各相に発生する逆起電圧は、式（２．４ａ）～（２．６ａ）に代えて式（２．４ｂ）～（２．６ｂ）で表される。さらに、３０［ｄｅｇ］と等価な位相差は、一般化して（３０±６０×ｋ）［ｄｅｇ］（ｋは整数）と表される。或いは第２系統が第１系統と同位相に配置されてもよい。

【0044】

Ｅｕ２＝－Ａωｓｉｎ（θ－３０） ・・・（２．４ｂ）
Ｅｖ２＝－Ａωｓｉｎ（θ＋９０） ・・・（２．５ｂ）
Ｅｗ２＝－Ａωｓｉｎ（θ－１５０） ・・・（２．６ｂ）

【0045】

Ｈブリッジ回路６７の駆動対象であるＤＣモータについては、代表としてチルトアクチュエータ２０用のＤＣモータ７２０の一台のみについて説明する。二台以上のＤＣモータを駆動する場合は同様の構成が複数設けられる。ＤＣモータ７２０への通電時、巻線７２４に、回転数ωｄに比例した逆起電圧Ｅｄが発生する。比例定数をＥとすると、逆起電圧Ｅは、式「Ｅｄ＝－Ｅωｄ」で表される。また、ＤＣモータ７２０に通電される直流電流をＩｄｃと記す。

【0046】

次に、一系統、二系統の回路構成例について順に説明する。「第１の回路」である三相インバータ回路６８、及び、「第２の回路」であるＨブリッジ回路６７において直列接続された一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子を「レッグ」とする。図６に示す一系統の回路構成例では、Ｈブリッジ回路６７の片側のレッグが三相インバータ回路６８のＵ相レッグと共有されている。図示の都合上、符号「６７」は、非共有側レッグを指しているように見えるが、実際には、三相インバータ回路６８のＵ相レッグと非共有側レッグとを合わせた部分を指している。

【0047】

このように、三相インバータ回路６８の一相（例えばＵ相）のレッグと、Ｈブリッジ回路６７の片側のレッグとが共有されて構成される電力変換回路を、本明細書では「統合電力変換回路」という。図６の回路構成例では、一系統の三相インバータ回路６８とＨブリッジ回路６７とが統合電力変換回路６０をなしている。

【0048】

統合電力変換回路６０は、高電位線Ｌｐを介して電源Ｂｔの正極と接続され、低電位線Ｌｇを介して電源Ｂｔの負極と接続されている。電源Ｂｔは、例えば基準電圧１２［Ｖ］のバッテリである。電源Ｂｔから統合電力変換回路６０に入力される直流電圧を「入力電圧Ｖｒ」と記す。

【0049】

統合電力変換回路６０の電源Ｂｔ側には高電位線Ｌｐと低電位線Ｌｇとの間にコンデンサＣが設けられている。電源ＢｔとコンデンサＣとの間の電流経路において、電源Ｂｔ側に電源リレーＰｒ、コンデンサＣ側に逆接保護リレーＰＲが直列接続されている。電源リレーＰｒ及び逆接保護リレーＰＲは、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子もしくは機械式リレー等により構成され、オフ時に電源Ｂｔから統合電力変換回路６０への通電を遮断可能である。電源リレーＰｒは、電源Ｂｔの電極が正規の向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。逆接保護リレーＰＲは、電源Ｂｔの電極が正規の向きとは逆向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。

【0050】

三相インバータ回路６８は、ブリッジ接続された高電位側及び低電位側の複数のインバータスイッチング素子ＩＵＨ、ＩＵＬ、ＩＶＨ、ＩＶＬ、ＩＷＨ、ＩＷＬの動作により電源Ｂｔの直流電力を三相交流電力に変換し、三相モータ８００に通電する。詳しくは、インバータスイッチング素子ＩＵＨ、ＩＶＨ、ＩＷＨは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の高電位側に設けられる上アーム素子であり、インバータスイッチング素子ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の低電位側に設けられる下アーム素子である。以下、同相の上アーム素子と下アーム素子とをまとめて、符号を「ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌ」と記す。「ＩＵＨ／Ｌ」はＵ相レッグの符号に相当する。

【0051】

三相インバータ回路６８の各相の下アーム素子ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬと低電位線Ｌｇとの間には、各相を流れる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流センサＳＡＵ、ＳＡＶ、ＳＡＷが設置されている。電流センサＳＡＵ、ＳＡＶ、ＳＡＷは、例えばシャント抵抗で構成される。

【0052】

Ｈブリッジ回路６７の非共有側レッグは、ＤＣモータ端子Ｍｄｃを介して直列接続された高電位側のスイッチング素子ＭＵＨ、及び、低電位側のスイッチング素子ＭＵＬにより構成される。以下、非共有側レッグを構成する一組のスイッチング素子を「ＤＣモータ用スイッチング素子」と称する。インバータスイッチング素子と同様に、高電位側及び低電位側のスイッチング素子をまとめてＤＣモータ用スイッチング素子の符号を「ＭＵＨ／Ｌ」と記す。

【0053】

三相インバータ回路６８の各相インバータスイッチング素子ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌ、及び、ＤＣモータ用スイッチング素子ＭＵＨ／Ｌは、例えばＭＯＳＦＥＴである。その他、スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ以外の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等であってもよい。ここで、ＤＣモータ７２０に通電される電流は、三相モータ８００に流れる相電流よりも小さい。そのため、ＤＣモータ用スイッチング素子ＭＵＨ／Ｌは、インバータスイッチング素子ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌよりも電流容量が小さいスイッチが使用されてもよい。

【0054】

三相巻線組のＵ相電流経路の分岐点Ｊｕには、ＤＣモータ７２０の一方の端子である第１端子Ｔ１が接続されている。ＤＣモータ７２０の他方の端子である第２端子Ｔ２は、Ｈブリッジ回路６７における一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子の間のＤＣモータ端子Ｍｄｃに接続されている。ＤＣモータ用スイッチング素子ＭＵＨ／ＬはＤＣモータ７２０を介してＵ相巻線８１１に接続されている。以下、三相モータ８００におけるＤＣモータ７２０が接続された相を「接続相」と記す。ＤＣモータ用スイッチング素子の符号「ＭＵＨ／Ｌ」の「Ｕ」は接続相であるＵ相を意味する。なお、二台以上のＤＣモータが共通の三相モータ８００に接続される場合、各ＤＣモータの接続相は同じ相でも異なる相でもよい。

【0055】

三相インバータ回路６８に流れる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに対し、三相巻線組に通電される相電流をＩｕ＃、Ｉｖ＃、Ｉｗ＃と記す。図６の例では接続相であるＵ相電流経路の分岐点Ｊｕにおいて相電流Ｉｕの一部がＤＣモータ電流Ｉｄｃとして分かれる。分岐点Ｊｕの三相インバータ回路６８側に流れるインバータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、分岐点Ｊｕの三相モータ８００側に通電されるモータ相電流Ｉｕ＃、Ｉｖ＃、Ｉｗ＃との関係は、式（３．１）～（３．４）により表される。式（３．４）の関係は第２、第３実施形態で利用される。

【0056】

Ｉｕ＃＝－Ｉｖ－Ｉｗ ・・・（３．１）
Ｉｖ＃＝Ｉｖ ・・・（３．２）
Ｉｗ＃＝Ｉｗ ・・・（３．３）
Ｉｄｃ＝Ｉｕ－Ｉｕ＃＝Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ ・・・（３．４）

【0057】

ＤＣモータ７２０において、第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２に向かう電流Ｉｄｃの方向を正方向とし、第２端子Ｔ２から第１端子Ｔ１に向かう電流Ｉｄｃの方向を負方向とする。第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間には端子間電圧Ｖｘが印加される。端子間電圧Ｖｘの符号は、第１端子Ｔ１の電圧が第２端子Ｔ２の電圧より高いときを正とする。ＤＣモータ７２０は、正方向に通電されたとき正転し、負方向に通電されたとき逆転する。

【0058】

制御部４００は、電流センサＳＡＵ、ＳＡＶ、ＳＡＷが検出した相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、及び、三相モータ８００の電気角θ又は角速度ωに基づき、三相モータ８００の動作を制御する。また制御部４００は、三相モータ８００の三相電圧指令値の中心電圧を操作しながら、三相インバータ回路６８に「ゲート信号」を出力する。それと同時に制御部４００は、ＤＣモータ７２０の回転方向に応じて、ＤＣモータ用スイッチング素子ＭＵＨ／Ｌの一方をＯＮし、他方をＯＦＦするように「ＤＣモータ駆動指令」を出力する。

【0059】

つまり、ＤＣモータ７２０の正方向に通電するとき、制御部４００は、低電位側スイッチング素子をＯＮし、高電位側スイッチング素子をＯＦＦすると共に、接続相の分岐点Ｊｕの電圧をＤＣモータ端子Ｍｄｃの電圧よりも高く設定して、端子間電圧Ｖｘを正の値に調整する。また、ＤＣモータ７２０の負方向に通電するとき、制御部４００は、高電位側スイッチング素子をＯＮし、低電位側スイッチング素子をＯＦＦすると共に、接続相の分岐点Ｊｕの電圧をＤＣモータ端子Ｍｄｃの電圧よりも低く設定して、端子間電圧Ｖｘを負の値に調整する。

【0060】

以上のように、三相モータ８００に通電する三相インバータ回路６８、及び、ＤＣモータ７２０に通電するＨブリッジ回路６７は、三相インバータ回路６８の一相のレッグとＨブリッジ回路６７の片側のレッグとを共有する統合電力変換回路６０をなしている。そのため、複数のモータを駆動対象とする電力変換回路を小型化することができる。

【0061】

また、本実施形態の制御部４００は、エンド当て判定部５０を有している。後述する複数の実施形態のうち第１実施形態では、エンド当て判定部５０は、破線で示すように、ＤＣモータ７２０の電流経路に設けられた電流センサ７５からＤＣモータ電流値の検出値Ｉｄｃ＿ｓｎｓを取得する。第２～第４実施形態では、エンド当て判定部５０は、制御部４００に入力された相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗや三相モータ８００の角速度ωの情報に基づき、ＤＣモータ電流値Ｉｄｃを推定する。以下、文脈に応じて、「ＤＣモータ電流」と「ＤＣモータ電流値」のように「値」の有無が併存する場合がある。基本的には「電流値」は「値」であることを強調した語であるが、厳密に区別するものではない。

【0062】

図７に示す二系統の回路構成例では、三相モータ８００に通電する「第１の回路」６８（符号は図８参照）が二系統の三相インバータ回路６８１、６８２により構成される。第１系統の三相インバータ回路６８１は、三相巻線組８０１のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３に接続されている。第２系統の三相インバータ回路６８２は、三相巻線組８０２のＵ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３に接続されている。第２系統の構成要素の符号及び電流の記号は、第１系統の構成要素の符号及び電流の記号の「１」を「２」に置き換えて表される。また、第２系統の構成要素について、第１系統の構成要素についての説明が援用される。

【0063】

第１系統の三相インバータ回路６８１には、インバータスイッチング素子ＩＵ１Ｈ／Ｌ、ＩＶ１Ｈ／Ｌ、ＩＷ１Ｈ／Ｌ、及び、各相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を検出する電流センサＳＡＵ１、ＳＡＶ１、ＳＡＷ１が設けられている。三相インバータ回路６８１の電源Ｂｔ側にはコンデンサＣ１が設けられている。また、電源Ｂｔと三相インバータ回路６８１との間に、電源リレーＰ１ｒ及び逆接保護リレーＰ１Ｒが設けられている。電源Ｂｔから三相インバータ回路６８１に入力される直流電圧を「入力電圧Ｖｒ１」と記す。三相巻線組８０１には相電流Ｉｕ１＃、Ｉｖ１＃、Ｉｗ１＃が通電される。

【0064】

図７の構成例では、第１系統の回路が図６に示す一系統の回路と同様に構成される。つまり、第１系統の三相巻線組８０１の接続相であるＵ１相電流経路の分岐点ＪｕにＤＣモータ７２０の第１端子Ｔ１が接続されており、第１系統の三相インバータ回路６８１のＵ１相レッグがＨブリッジ回路６７の片側のレッグと共有されている。一方、第２系統の回路はＤＣモータ７２０とは直接接続されておらず、専ら三相モータ８００の駆動にのみ用いられる。また、制御部４００がエンド当て判定部５０を有する点やエンド当て判定部５０への信号入力についても図６と同様であるため省略する。以下の説明では一系統構成を基本として示す。三相モータ８００が二系統構成の場合、第１系統の制御に対し、適宜第２系統の制御を追加して解釈すればよい。

【0065】

［基本的な制御アルゴリズム］
次に図９を参照し、制御部４００が一系統構成の三相モータ８００及びＤＣモータ７２０を駆動する基本的な制御アルゴリズムの例について説明する。制御部４００は、ｑ軸電流偏差算出器４３、ｑ軸電流制御器４４、ｄ軸電流偏差算出器４５、ｄ軸電流制御器４６、ｄｑ／三相変換部４７、中性点電圧操作部４８及びＰＷＭ変調器４９を備える。

【0066】

ｑ軸電流偏差算出器４３は、ｑ軸電流指令Ｉｑ^*と、フィードバックされたｑ軸電流Ｉｑとのｑ軸電流偏差ΔＩｑを算出する。ｑ軸電流制御器４４は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを０に近づけるように、言い換えればｑ軸電流Ｉｑがｑ軸電流指令Ｉｑ^*に追従するようにｑ軸電圧指令Ｖｑ^*を演算する。なお、ｑ軸電流指令Ｉｑ^*は、トルク制御、位置制御、速度制御、電流制御、電圧制御等により演算される。また、必要に応じて電流制限値以下に制限されてもよい。

【0067】

ｄ軸電流偏差算出器４５は、ｄ軸電流指令Ｉｄ^*と、フィードバックされたｄ軸電流Ｉｄとのｄ軸電流偏差ΔＩｄを算出する。ｄ軸電流制御器４６は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを０に近づけるように、言い換えればｄ軸電流Ｉｄがｄ軸電流指令Ｉｄ^*に追従するようにｄ軸電圧指令Ｖｄ^*を演算する。

【0068】

ｄｑ／三相変換部４７は、ｄｑ軸電圧指令Ｖｑ^*、Ｖｄ^*を三相電圧指令Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に座標変換する。なお、座標変換演算のためｄｑ／三相変換部４７に入力される電気角θの信号図示を省略する。ｄｑ／三相変換部４７が出力する三相電圧指令Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*の中心電圧は０［Ｖ］である。

【0069】

中心電圧操作部４８は、オフセット電圧Ｖｍ^*を用いて三相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*の中心電圧を操作する。例えば入力電圧Ｖｒが１２［Ｖ］の場合、ＤＣモータ７２０が非駆動状態での中心電圧は６［Ｖ］にオフセットされる。ＤＣモータ７２０の正方向に通電するとき、要求トルクが大きいほど正の端子間電圧の絶対値｜Ｖｘ｜が大きくなるように、中心電圧は１２［Ｖ］に近い値にオフセットされる。ＤＣモータ７２０の負方向に通電するとき、要求トルクが大きいほど負の端子間電圧の絶対値｜Ｖｘ｜が大きくなるように、中心電圧は０［Ｖ］に近い値にオフセットされる。

【0070】

ＰＷＭ変調器４９は、中心電圧操作後の三相電圧指令をＰＷＭ変調し、ゲート信号を生成する。ＰＷＭ変調器４９が出力したゲート信号は、図６に示す三相インバータ回路６８のインバータスイッチング素子ＩＵＨ／Ｌ、ＩＶＨ／Ｌ、ＩＷＨ／Ｌの各ゲートに入力される。

【0071】

［エンド当て判定部の構成］
次に図１０（ａ）、（ｂ）を参照し、区間移動アクチュエータにおけるエンド当てについて説明する。図１０（ａ）には、区間移動アクチュエータを代表してチルトアクチュエータの符号「２０」を用い、区間移動アクチュエータの構成例を模式的に示す。

【0072】

例えば区間移動アクチュエータ２０は、区間の両端に設けられたエンド部材２７、２８の間にボールねじ２３が回転可能に支持されている。ボールねじ２３は、ＤＣモータ７２０の出力軸に連結されており、ＤＣモータ７２０の回転に従って正逆方向に回転する。これに伴い、ボールねじ２３に螺合した移動体２４が、図示しない機構によりガイドされてエンド部材２７、２８の間を往復移動する。そして、移動体２４が一方のエンド部材２７又は他方のエンド部材２８に当接すると、エンド当て状態となる。

【0073】

ここで、ＤＣモータ７２０の印加電圧Ｖｘは、巻線７２４のインダクタンスＬ及び抵抗Ｒ、微分演算子ｓ、逆起電圧Ｅωｄを用いて、式（４）で表される。
Ｖｘ＝（Ｌｓ＋Ｒ）×Ｉｄｃ＋Ｅωｄ ・・・（４）

【0074】

エンド当て状態では回転が停止し角速度ωｄ＝０となるため、逆起電圧項が０となる。したがって図１０（ｂ）に示すように、通常駆動時からエンド当てしたとき、ＤＣモータ電流値の絶対値｜Ｉｄｃ｜が急激に増加する。この現象を利用して、エンド当て判定部５０は、検出又は推定されたＤＣモータ電流値の絶対値｜Ｉｄｃ｜が急激に増加したことに基づきエンド当てを判定する。

【0075】

続いて図１１～図２２を参照し、各実施形態によるエンド当て判定について順に説明する。エンド当て判定の一つの方法については、第１～第４実施形態の構成を説明した後、図２０のフローチャートを参照して説明する。また、エンド当て判定の別の方法については、第５実施形態の構成を説明した後、図２２のフローチャートを参照して説明する。以下、各実施形態のエンド当て判定部の符号は、「５０」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。

【0076】

（第１実施形態）
図１１に第１実施形態のエンド当て判定部５０１の構成を示す。図６に破線で示すように、第１実施形態ではＤＣモータ７２０の電流経路に電流センサ７５が設けられている。エンド当て判定部５０１は、電流センサ７５から取得したＤＣモータ電流値の検出値Ｉｄｃ＿ｓｎｓを用いてエンド当てを判定する。第１実施形態ではＤＣモータ電流Ｉｄｃの推定演算をしないため、演算負荷を低減することができる。

【0077】

（第２～第４実施形態の共通事項）
第２～第４実施形態では、図６に破線で示すＤＣモータ電流センサ７５は設けられないことを前提とする。第２～第４実施形態のエンド当て判定部５０２、５０３、５０４は、三相モータ８００の接続相の相電流検出値Ｉｕに基づいてＤＣモータ電流値Ｉｄｃを推定し、推定したＤＣモータ電流値Ｉｄｃ＿ｅｓｔを用いてエンド当てを判定する。第２～第４実施形態では、ＤＣモータ電流センサ７５が不要であるため、搭載スペースや部品コスト低減の点で有利となる。

【0078】

図１２を参照し、ＤＣモータ電流値Ｉｄｃの推定原理について説明する。三相インバータ回路６８のＤｕｔｙ動作により、三相モータ８００のＵ相電流Ｉｕ＃は中性点Ｎから低電位線Ｌｇに太実線矢印の経路で流れる。また、高電位側のＤＣモータ用スイッチング素子ＭＵＨがＯＮし、低電位側のＤＣモータ用スイッチング素子ＭＵＬがＯＦＦしたとき、ＤＣモータ電流Ｉｄｃは太破線矢印の経路で流れる。

【0079】

したがって、電流センサＳＡＵには、Ｕ相電流Ｉｕ＃にＤＣモータ電流Ｉｄｃが重畳した電流Ｉｕが流れる。つまり、Ｕ相電流Ｉｕ＃にＤＣモータ電流Ｉｄｃが重畳した値が、電流センサＳＡＵによりＵ相電流検出値Ｉｕとして検出される。そこでエンド当て判定部５０２、５０３、５０４は、Ｕ相電流検出値ＩｕからＤＣモータ電流Ｉｄｃを抽出することで、ＤＣモータ電流Ｉｄｃを推定することができる。

【0080】

以下の図１４、図１６、図１８には、ＤＣモータ７２０の通電開始時に正のＤＣモータ電流Ｉｄｃが重畳したＵ相電流検出値Ｉｕの波形を示す。時刻ｔｓに通電を開始すると、突入電流によりＤＣモータ電流値Ｉｄｃが増加し、時刻ｔｐにピークに達する。時刻ｔｐ後、ＤＣモータ電流値Ｉｄｃは漸減する。仮にＤＣモータ７２０の通電中にエンド当てすると、図１０（ｂ）に参照されるように、ＤＣモータ電流値Ｉｄｃは急激に増加する。

【0081】

（第２実施形態）
図１３、図１４を参照し、第２実施形態のエンド当て判定部５０２について説明する。三相モータ８００の各相巻線８１１、８１２、８１３に流れる三相電流Ｉｕ＃、Ｉｖ＃、Ｉｗ＃の和は理論的にゼロである。そのため、上述の式（３．４）の通り、三相の相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの和とゼロとの差分がＤＣモータ電流値Ｉｄｃに相当する。そこでエンド当て判定部５０２は、Ｕ相電流検出値Ｉｕ、Ｖ相電流検出値Ｉｖ及びＷ相電流検出値Ｉｗを加算することで、重畳したＤＣモータ電流Ｉｄｃを抽出する。このようにエンド当て判定部５０２は、三相モータ８００の三相の電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの和をＤＣモータ電流値Ｉｄｃ＿ｅｓｔとして推定する。

【0082】

（第３実施形態）
図１５、図１６を参照し、第３実施形態のエンド当て判定部５０３について説明する。Ｕ相電流検出値Ｉｕは、三相モータ８００のＵ相巻線８１１への通電に係るＵ相電流指令値Ｉｕ^*にＤＣモータ電流値Ｉｄｃを加えた値となる。そこでエンド当て判定部５０３は、Ｕ相電流検出値ＩｕからＵ相電流指令値Ｉｕ^*を減じることで、重畳したＤＣモータ電流Ｉｄｃを抽出する。この考え方は、式（３．４）において、モータ相電流Ｉｕ＃をＵ相電流指令値Ｉｕ^*に置き換えた式に相当する。このように、エンド当て判定部５０３は、三相モータ８００の接続相の相電流検出値と相電流指令値との差分をＤＣモータ電流値Ｉｄｃ＿ｅｓｔとして推定する。

【0083】

（第４実施形態）
図１７、図１８を参照し、第４実施形態のエンド当て判定部５０４について説明する。エンド当て判定部５０４は、相電流検出値Ｉｕをフィルタ処理して交流電流成分と直流電流成分とに分離するローパスフィルタ５４１を有している。ローパスフィルタ５４１により、交流電流成分に重畳した直流電流成分がＤＣモータ電流Ｉｄｃとして抽出される。このように、エンド当て判定部５０４は、三相モータ８００の接続相の相電流検出値をフィルタ処理して交流電流成分と直流電流成分とに分離し、当該直流電流成分の値をＤＣモータ電流値Ｉｄｃ＿ｅｓｔとして推定する。

【0084】

図１９に第４実施形態の変形例のエンド当て判定部５０４Ｔを示す。エンド当て判定部５０４Ｔは、ローパスフィルタ５４１に加え、カットオフ周波数設定部５４２を有している。カットオフ周波数設定部５４２は、三相モータ８００の角速度ωに応じてカットオフ周波数ｆｃｏを変更する。具体的には、低速域ではカットオフ周波数ｆｃｏを小さくし、高速域ではカットオフ周波数ｆｃｏを大きくする。高速になるほど交流電流の周波数が高くなるため、カットオフ周波数ｆｃｏを大きくすることで、ＤＣモータ電流値Ｉｄｃの抽出速度及び精度が向上する。

【0085】

ローパスフィルタ５４１によるフィルタ処理のカットオフ周波数ｆｃｏとフィルタ時定数τとの関係は、ｆｃｏ＝（１／２πτ）で表されるため、カットオフ周波数ｆｃｏを変更することとフィルタ時定数τを変更することは実質的に同じ意味である。このように、エンド当て判定部５０４Ｔは、三相モータ８００の角速度ωに応じてフィルタ処理のフィルタ時定数τを変更する。

【0086】

（第１～第４実施形態のエンド当て判定）
次に図２０のフローチャートを参照し、第１～第４実施形態により検出又は推定したＤＣモータ電流値Ｉｄｃに基づくエンド当て判定について説明する。フローチャートの記号「Ｓ」はステップを示す。図２０の説明ではエンド当て判定部の総括符号である「５０」を用いる。Ｓ１３でエンド当て判定部５０は、ＤＣモータ電流値Ｉｄｃを検出又は推定する。

【0087】

Ｓ１４では、ＤＣモータ電流値の絶対値｜Ｉｄｃ｜が電流閾値Ｉｄｃ＿ｔｈを上回ったか判断される。この例では、Ｓ１４でＹＥＳと判断された回数をカウントし、所定回数に達したとき、Ｓ１４の肯定判断を確定する。Ｓ１４でＮＯの場合、Ｓ１５で「カウント値＝０」が出力され、ルーチンを終了する。Ｓ１４でＹＥＳの場合、Ｓ１６でカウント値がインクリメントされる。

【0088】

Ｓ１７では、カウント値が閾値Ｃｏｕｎｔ＿ｔｈに達したか判断され、ＮＯの場合、Ｓ１４からの処理が繰り返される。Ｓ１７でＹＥＳの場合、Ｓ１８でエンド当て判定部５０は、エンド当て状態であると判定し、ＤＣモータ７２０への通電を停止する。

【0089】

以上のように第１～第４実施形態では、エンド当て判定部５０は、ＤＣモータ電流値の絶対値｜Ｉｄｃ｜が電流閾値Ｉｄｃ＿ｔｈを上回ったことに基づき、エンド当てを判定可能である。また、区間移動アクチュエータがエンド当て状態であると判定されたとき、制御部４００は、ＤＣモータ７２０への通電を停止することで、ＤＣモータ７２０に過電流が流れることや、過大な推力の発生により機構が破損することを未然に防止することができる。

【0090】

（第５実施形態）
次に図２１、図２２を参照し、第５実施形態によるエンド当て判定について説明する。図２１には、図９に示す制御アルゴリズムに加え、中心電圧操作部４８において三相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*の中心電圧を操作するオフセット電圧Ｖｍ^*の演算が追加された構成を示す。

【0091】

制御部４００は、図９の構成に加え、ＤＣモータ電流偏差算出器５５及びＤＣモータ電流制御器５６を備える。ＤＣモータ電流偏差算出器５５は、ＤＣモータ電流指令Ｉｄｃ^*と、フィードバックされたＤＣモータ電流値ＩｄｃとのＤＣモータ電流偏差ΔＩｄｃを算出する。フィードバックされるＤＣモータ電流値Ｉｄｃは、第１実施形態のような検出値Ｉｄｃ＿ｓｎｓでもよく、第２～第４実施形態と同様に推定された推定値Ｉｄｃ＿ｅｓｔでもよい。

【0092】

ＤＣモータ電流制御器５６は、ＤＣモータ電流偏差ΔＩｄｃを０に近づけるように、言い換えればＤＣモータ電流ＩｄｃがＤＣモータ電流指令Ｉｄｃ^*に追従するようにオフセット電圧Ｖｍ^*を演算し、相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*の中心電圧を操作する。上述の通り、ＤＣモータ用スイッチング素子ＭＵＨ／ＬのＯＮ／ＯＦＦに合わせて中心電圧が操作されることで、ＤＣモータ７２０の端子間電圧Ｖｘが変化する。そして、端子間電圧の絶対値｜Ｖｘ｜に伴って、ＤＣモータ電流値の絶対値｜Ｉｄｃ｜が変化する。変化後のＤＣモータ電流値Ｉｄｃは、ＤＣモータ電流偏差算出器５５にフィードバックされる。

【0093】

このように制御部４００は、三相モータ８００の相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*の中心電圧を操作量とするフィードバック制御によりＤＣモータ電流値Ｉｄｃを制御する。この制御は、ＤＣモータでの一般的なオープン制御とは異なり、三相モータの制御と同様に、ＤＣモータのトルクを正確に制御しようとする思想によるものである。

【0094】

この制御構成において、エンド当てによりＤＣモータ電流値の絶対値｜Ｉｄｃ｜が急激に増加すると、ＤＣモータ電流制御器５６は、端子間電圧の絶対値｜Ｖｘ｜を小さくする方向に相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*の中心電圧を操作する。そこで、第５実施形態のエンド当て判定部５０５は、例えばオフセット電圧Ｖｍ^*の変化に基づいて端子間電圧の絶対値｜Ｖｘ｜が小さくなったことを認識し、これに基づきエンド当てを判定する。

【0095】

図２２に、第５実施形態によるエンド当て判定について説明する。制御部４００は、Ｓ５１でＤＣモータ電流値Ｉｄｃを指令値Ｉｄｃ^*に対してフィードバックし、Ｓ５２で三相モータ８００の相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*の中心電圧を操作する。Ｓ５３でエンド当て判定部５０５は、例えばオフセット電圧Ｖｍ^*に基づき、端子間電圧Ｖｘの情報を取得する。この取得には算出や検出が含まれる。

【0096】

Ｓ５４では、端子間電圧の絶対値｜Ｖｘ｜が電圧閾値Ｉｄｃ＿ｔｈを下回ったか判断される。Ｓ５４の後のＳ１５～Ｓ１８は、図２０のフローチャートと同じでるため、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

【0097】

第５実施形態では、エンド当て判定部５０５は、端子間電圧の絶対値｜Ｖｘ｜が電圧閾値Ｉｄｃ＿ｔｈを下回ったことに基づき、エンド当てを判定可能である。また、エンド当てが発生したとき、フィードバック制御により端子間電圧の絶対値｜Ｖｘ｜が抑制されるため、それ自体で、ＤＣモータ７２０に過電流が流れることや、過大な推力の発生により機構が破損することを未然に防止することができる。

【0098】

（その他の実施形態）
（ａ）本発明においてＤＣモータは、チルトアクチュエータやテレスコピックアクチュエータの他、ステアリングロック、シート、スライドドア等、所定の区間で移動体を往復移動させる各種の区間移動アクチュエータに用いることができる。また、多相モータは、ＥＰＳの操舵アシストモータに限らない。例えば、多相モータとＤＣモータとが近接配置される車両用モータとして、ブレーキの油圧ポンプ用のモータと電動パーキングブレーキ用のモータ、電動ウォーターポンプのモータと電動ファンのモータなどの組み合わせに適用可能である。さらに、本発明は車載用以外のモータに適用されてもよい。

【0099】

（ｂ）区間移動アクチュエータにおいて移動体を移動させる機構は、図１０（ａ）に例示したボールねじを用いるものに限らず、減速ギヤ機構やラックアンドピニオン機構等を適宜組み合わせて構成されてもよい。ＤＣモータ自体が移動体と共に移動するように構成されてもよい。

【0100】

（ｃ）「多相モータ」は三相モータに限らず、四相以上のモータであってもよい。その場合、第２実施形態における「三相モータの三相の電流検出値の和」は、「多相モータの全相の電流検出値の和」に一般化される。

【0101】

（ｄ）図６、図７に示した一系統又は二系統の回路構成に対し、三相モータリレーやＤＣモータリレーが追加されたり、入力部にＬＣフィルタ回路が追加されたりしてもよい。第１の回路と第２の回路とが共通の電源Ｂｔに接続されるのでなく、個別の電源に接続されてもよい。また、二台以上のＤＣモータが、同一系統の同じ相もしくは異なる相、又は、それぞれ別の系統に接続されてもよい。

【0102】

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。

【0103】

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】

【0104】

１０・・・ＥＣＵ（モータ制御装置）、
２０・・・チルトアクチュエータ（区間移動アクチュエータ）、 ２４・・・移動体、
３０・・・テレスコピックアクチュエータ（区間移動アクチュエータ）、
４００・・・制御部、
５０（５０１－５０５）・・・エンド当て判定部、
６０・・・統合電力変換回路、
６７・・・Ｈブリッジ回路（第２の回路）、
６８（６８１、６８２）・・・三相インバータ回路（第１の回路）、
７２０、７３０・・・ＤＣモータ（直流モータ）、
８００・・・三相モータ（多相モータ）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】