特許 7567565 モータ制御装置、および、それを備えた電動パワーステアリング装置

(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】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】モータ制御装置、および、それを備えた電動パワーステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/05 20060101AFI20241008BHJP

   H02P 21/22 20160101ALI20241008BHJP

   H02P 6/10 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H02P21/05

H02P21/22

H02P6/10

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021035609

(22)【出願日】2021-03-05

(65)【公開番号】P2022135662

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2023-09-07

(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】加藤 貴之

(72)【発明者】

【氏名】藤本 耕士

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 敦

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１８４８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２５９５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０６３７８６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２１／０５

Ｈ０２Ｐ ２１／２２

Ｈ０２Ｐ ６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源（６０）の電力をインバータ（７０）で３相交流電力に変換しブラシレス式のモータ（８０）に供給するモータ駆動システムに適用され、前記インバータに出力する電圧指令をベクトル制御により演算するモータ制御装置であって、
入力されたトルク指令をｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に変換するトルク指令／電流指令変換器（２１）と、
弱め界磁制御におけるｄ軸電流指令補正値を、前記直流電源の電圧に対する前記インバータに印加される電圧振幅の比率に相関する変調率に応じて決定する弱め界磁制御器（５０）と、
前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流指令補正値とを用いて演算したｄ軸電流指令最終値を出力するｄ軸電流最終値演算器（２２）と、
前記ｄ軸電流指令最終値およびｑ軸電流指令値のフィードバック制御を行う電流制御器（２７、２８）と、
少なくとも下限周波数が決められた特定周波数帯域におけるｑ軸電流指令値の周波数成分の入力をカットする帯域制限フィルタ（３１）を有し、前記帯域制限フィルタを通過したｑ軸電流指令値に基づいて前記ｄ軸電流指令最終値を調整するｄ軸電流調整器（３０）と、
を備えるモータ制御装置。

【請求項2】

前記帯域制限フィルタは、複数の一次フィルタから構成されている請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記帯域制限フィルタ（３１１）は、一つ以上のローパスフィルタと一つ以上のハイパスフィルタとから構成されたバンドストップフィルタである請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記帯域制限フィルタ（３１２）は、カットオフ周波数が同一の複数のローパスフィルタから構成されている請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記帯域制限フィルタ（３１３）は、カットオフ周波数が異なる複数のローパスフィルタから構成されている請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記モータは複数の巻線組（８０１、８０２）を有する多重巻線モータであり、複数の前記巻線組に対応して複数の前記インバータ（７０１、７０２）が設けられたモータ駆動システムに適用され、
各前記インバータに対し電圧指令を出力する請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項7】

複数の前記インバータは、複数の直流電源（６０１、６０２）に個別に接続されている請求項６に記載のモータ制御装置。

【請求項8】

操舵アシストトルクを出力する前記モータと、
前記モータの駆動を制御する請求項１～７のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を備える電動パワーステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置、および、それを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、３相ブラシレスモータをベクトル制御するモータ制御装置において、高回転時に発生する逆起電力によってモータ巻線に電流が流れにくくなることを防ぐため、負のｄ軸電流を流すことで弱め界磁制御を行う技術が知られている。

【0003】

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駆動を制御する制御装置では、急なハンドル操作に伴ってモータの回転数を上げるために弱め界磁制御のｄ軸電流が急峻に流れると、モータの電気的な共振現象が誘発され、ｄｑ軸電流に脈動が発生する。これによりモータの出力トルクが振動し、ドライバが不快と感じる音や振動が発生する場合がある。例えば特許文献１には、弱め界磁制御時にｄ軸電流指令値の変化率を制限することで、音や振動の発生を抑えるモータ駆動制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－１１６８４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の技術はｄ軸電流指令値の変化率のみに着目しているが、モータへの逆入力等に伴って発生するｑ軸電流指令値の変化による音や振動への影響には着目していない。そのため、弱め界磁制御時におけるｑ軸電流指令値の変化の影響による音や振動に対する対策は不十分である。

【0006】

本発明は上述の点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、３相ブラシレスモータのベクトル制御により弱め界磁制御を行うモータ制御装置において、ｑ軸電流指令値の変化の影響による音や振動の発生を抑制する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】

【0007】

本発明のモータ制御装置は、直流電源（６０）の電力をインバータ（７０）で３相交流電力に変換しブラシレス式のモータ（８０）に供給するモータ駆動システムに適用され、インバータに出力する電圧指令をベクトル制御により演算する。

【0008】

このモータ制御装置は、トルク指令／電流指令変換器（２１）と、弱め界磁制御器（５０）と、ｄ軸電流最終値演算器（２２）と、電流制御器（２７、２８）と、ｄ軸電流調整器（３０）と、を備える。

【0009】

トルク指令／電流指令変換器は、入力されたトルク指令をｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に変換する。弱め界磁制御器は、弱め界磁制御におけるｄ軸電流指令補正値を、直流電源の電圧に対するインバータに印加される電圧振幅の比率に相関する変調率に応じて決定する。ｄ軸電流最終値演算器は、ｄ軸電流指令値とｄ軸電流指令補正値とを用いて演算したｄ軸電流指令最終値を出力する。電流制御器は、ｄ軸電流指令最終値およびｑ軸電流指令値のフィードバック制御を行う。

【0010】

ｄ軸電流調整器は、少なくとも下限周波数が決められた特定周波数帯域におけるｑ軸電流指令値の周波数成分の入力をカットする帯域制限フィルタ（３１）を有し、帯域制限フィルタを通過したｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸電流指令最終値を調整する。

【0011】

これにより本発明では、３相ブラシレスモータのベクトル制御により弱め界磁制御を行うモータ制御装置において、ｑ軸電流指令値の変化の影響による音や振動の発生を適切に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】各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構成図。

【図2】二重巻線モータの構成を示す模式図。

【図3】二系統モータ駆動システムの構成図。

【図4】一実施形態のモータ制御装置の制御ブロック図。

【図5】ｄ軸電流調整器のブロック図。

【図6】（ａ）、（ｂ）ｄ軸電流制限器の制限マップの例。

【図7】（ａ）、（ｂ）ｄ軸電流制限器の制限マップの例。

【図8】帯域制限フィルタの構成例１の図。

【図9】帯域制限フィルタの構成例２の図。

【図10】帯域制限フィルタの構成例３の図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態によるモータ制御装置を図面に基づいて説明する。本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装置において操舵アシストモータを駆動するモータ駆動システムに適用される。このモータ駆動システムでは直流電源の電力がインバータで３相交流電力に変換され、ブラシレス式モータに供給される。モータ制御装置は、インバータに出力する電圧指令をベクトル制御により演算する。

【0014】

［電動パワーステアリング装置］
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はコラムアシスト式であるが、本実施形態のモータ制御装置１８は、ラック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。ＥＣＵ１０はモータ制御装置１８およびインバータ７０を含む。例えばＥＣＵ１０はモータ８０と一体に構成されている。

【0015】

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および電動パワーステアリング装置９０等を含む。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の両端には一対の車輪９８が設けられている。ドライバがハンドル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、操舵トルクセンサ９４、モータ制御装置１８、インバータ７０、モータ８０および減速ギア８９等を含む。操舵トルクセンサ９４はドライバの操舵トルクを検出する。モータ制御装置１８は、操舵トルク等の情報から演算された要求トルクに応じて電圧指令を演算し、インバータ７０に出力する。インバータ７０は、電圧指令に基づいて直流電源６０の電力を３相交流電力に変換しモータ８０に供給する。モータ８０が出力した操舵アシストトルクは、減速ギア８９を介してステアリングシャフト９２に伝達される。

【0017】

モータ８０は３相ブラシレスモータである。本実施形態は、ＳＰＭモータにもＩＰＭにも適用可能である。ただし、後述のようにｑ軸電流指令値に応じてｄ軸電流指令値を調整するという特性上、ｄ軸電流およびｑ軸電流に依存するリラクタンストルクが生成されるＩＰＭモータにおいて、より効果が発揮される。

【0018】

［二系統モータ駆動システム］
次に図２、図３を参照し、二系統モータ駆動システムの構成例について説明する。このモータ駆動システムにおけるモータ８０は、図３に示すように、二組の３相巻線組８０１、８０２を有する二重巻線モータである。３相巻線組８０１、８０２は電気的特性が同等であり、共通のステータに互いに例えば電気角３０［ｄｅｇ］ずらして配置されている。これに応じて、振幅が等しく位相が３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が巻線組８０１、８０２に通電される。

【0019】

二組の巻線組８０１、８０２に対応して設けられた二つのインバータ７０１、７０２は、各巻線組８０１、８０２に３相交流電力を供給する。第１インバータ７０１は、第１巻線組８０１のＵ１、Ｖ１、Ｗ１端子に接続されている。第２インバータ７０２は、第２巻線組８０２のＵ２、Ｖ２、Ｗ２端子に接続されている。

【0020】

図３に二系統モータ駆動システム１００の構成を示す。第１インバータ７０１に対応する一群の構成要素の単位を第１系統といい、第２インバータ７０２に対応する一群の構成要素の単位を第２系統という。第１系統の構成要素の符号または信号の末尾に「１」を付し、第２系統の構成要素の符号または信号の末尾に「２」を付して記す。二系統は冗長的に設けられており、一方の系統が故障した場合、他方の正常な系統でモータ８０の駆動を継続することができる。

【0021】

各系統のインバータ７０１、７０２は、実線で示すように、二つの直流電源６０１、６０２に個別に接続されてもよいし、破線で示すように、一つの直流電源（例えば６０１）に並列に接続されてもよい。二系統のインバータ７０１、７０２が個別の直流電源６０１、６０２に接続されるシステム構成は「完全二系統」と呼ばれている。二系統のインバータ７０１、７０２が共通の直流電源に並列に接続されるシステム構成は「駆動二系統」と呼ばれている。完全二系統システムでは、一方の直流電源が失陥した場合にも駆動を継続可能である。以下、図３について、完全二系統システム構成を前提として説明する。

【0022】

各系統の構成は同様であるため、代表として第１系統の構成について説明する。第２系統の構成については、第１系統の構成の説明における末尾の「１」を「２」に読み替えて同様に解釈する。インバータ７０１の入力側には、直流電源６０１の電圧Ｖｄｃ１を検出する電圧検出器６５１、および、入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ６６１が設けられている。以下、直流電源の電圧を「電源電圧」と記す。

【0023】

インバータ７０１からモータ８０への３相電流経路には、相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を検出する電流検出器７５１が設けられている。また図３の構成例では、モータ８０の電気角を検出する回転角検出器８５１、８５２が系統毎に設けられており、それぞれ電気角θ１、θ２を検出する。一つの回転角検出器が供用される構成では、例えば電気角θ１に基づき、電気角θ２が「θ２＝θ１＋３０［ｄｅｇ］」として算出されてもよい。

【0024】

モータ制御装置１８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、および、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１８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。

【0025】

モータ制御装置１８は、第１系統制御部１８１及び第２系統制御部１８２を含む。各系統の制御部１８１、１８２の構成は、図４に示す一系統のモータ制御装置１８の構成に相当する。第１系統制御部１８１は、要求トルクのうち第１系統が分担するトルク指令ｔｒｑ１^*を取得する。また第１系統制御部１８１は、電圧検出器６５１、電流検出器７５１および回転角検出器８５１から、電源電圧Ｖｄｃ１、相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１、回転角θ１を取得する。

【0026】

第１系統制御部１８１は、これらの情報に基づいて、インバータ７０１に出力する電圧指令をベクトル制御により演算する。インバータ７０１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相上下アームのスイッチング素子がブリッジ接続されて構成されている。インバータ７０１は、電圧指令に基づいて各スイッチング素子が動作することで、直流電源６０１の電力を３相交流電力に変換して、モータ８０の第１巻線組８０１に供給する。

【0027】

図４を参照して後述する構成要素に関し、二系統のモータ駆動システムにおいてモータ制御装置１８は、二つのインバータ７０１、７０２に対応する二組の電流制御器および二つの弱め界磁制御器を備える。モータ制御装置１８は、各インバータ７０１、７０２に対し電圧指令を出力する。第１系統制御部１８１および第２系統制御部１８２は、基本的に系統毎の情報に基づき、独立して電圧指令を演算する。ただし必要に応じて、系統間で互いに情報を通信して協調制御を行ってもよい。

【0028】

［モータ制御装置］
３相ブラシレスモータのベクトル制御により弱め界磁制御を行う各実施形態のモータ制御装置の詳細な構成について、順に説明する。最初に弱め界磁制御の技術的意義について説明する。モータ回転数が高回転の条件においては、ロータ磁石磁束と回転数とに比例して発生する逆起電力がインバータ出力電力より大きくなり、モータ巻線に電流を発生させることが困難となる。この現象に対する対策として、磁石磁束を弱めるように負のｄ軸電流を発生させることで、高回転条件においても電流の発生が可能となる。

【0029】

ところで、弱め界磁制御のｄ軸電流が急峻に流れると、モータ８０の電気的な共振現象が誘発され、ｄｑ軸電流に脈動が発生することで、モータ８０の出力トルクが振動する。電動パワーステアリング装置９０では、これによりドライバが不快と感じる音や振動が発生する場合がある。

【0030】

従来技術ではｄ軸電流指令値の変化率を制限しているが、モータへの逆入力等に伴って発生するｑ軸電流指令値の変化による音や振動への影響には着目していない。そこで本実施形態のモータ制御装置では、弱め界磁制御において、ｑ軸電流指令値の変化の影響による音や振動の発生を抑制することを目的とする。

【0031】

（一実施形態）
図４、図５を参照し、一実施形態のモータ制御装置１８の構成について説明する。簡単のため、一系統のモータ駆動システムに適用される構成として図示する。モータ駆動システムの直流電源、電圧検出器、インバータ、電流検出器、回転角検出器の符号は、図３における符号末尾の「１」、「２」を削除し、６０、６５、７０、７５、８５と記す。トルク指令ｔｒｑ^*、電源電圧Ｖｄｃ、３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、電気角θの記号についても同様とする。二系統のモータ駆動システムに適用される場合、一系統の構成が二組設けられるものとして解釈すればよい。

【0032】

モータ制御装置１８は、ベクトル制御、電流フィードバック制御および弱め界磁制御の構成を備える。まず周知の構成として、モータ制御装置１８は、トルク指令／電流指令変換器２１、ｄ軸電流最終値演算器２２、３相／２相変換部２４、ｄ軸電流偏差算出器２５、ｑ軸電流偏差算出器２６、ｄ軸電流制御器２７、ｑ軸電流制御器２８、２相／３相変換部２９を備える。

【0033】

トルク指令／電流指令変換器２１は、上位制御回路から入力されたトルク指令ｔｒｑ^*をｄ軸電流指令値Ｉｄ^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^*に変換する。記号「／」は、「／」の前の入力が「／」の後の出力に変換されることを意味する。３相／２相変換部２４および２相／３相変換部２９についても同様である。

【0034】

ｄ軸電流最終値演算器２２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*と、弱め界磁制御器５０のｄ軸電流補正値演算器５４が演算したｄ軸電流指令補正値Ｉｄ＿ｆｗ^*とを用いて演算したｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**を出力する。図４に示す構成例では、ｄ軸電流最終値演算器２２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*と軸電流指令補正値Ｉｄ＿ｆｗ^*とを加算する。

【0035】

３相／２相変換部２４は、電気角θを用い、電流検出器７５から取得した３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑに変換する。ｄ軸電流偏差算出器２５は、ｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**と、フィードバックされたｄ軸電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄを算出する。なお、ｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**として、後述するｄ軸電流調整器３０による調整後の値が入力される。ｑ軸電流偏差算出器２６は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^*と、フィードバックされたｑ軸電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑを算出する。

【0036】

電流制御器２７、２８は、ｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^*のフィードバック制御を行う。詳しくは、ｄ軸電流制御器２７は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを０に近づけるようにＰＩ演算等によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*を演算する。ｑ軸電流制御器２８は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを０に近づけるようにＰＩ演算等によりｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を演算する。

【0037】

２相／３相変換部２９は、電気角θを用い、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^*、Ｖｑ^*を３相の電圧指令に変換してインバータ７０に出力する。固定座標系の３相電圧指令は正弦波電圧となる。なお、電圧指令に基づくデューティ比の演算やＰＷＭによるパルス信号の生成についてはインバータ７０の中に含めるものとし、詳細な説明を省略する。

【0038】

また、弱め界磁制御の構成として、モータ制御装置１８は、弱め界磁制御器５０および変調率演算器５６を備える。弱め界磁制御器５０は、弱め界磁制御におけるｄ軸電流指令補正値Ｉｄ＿ｆｗ^*を、変調率演算器５６が演算した変調率Ｍｏｄに応じて決定する。変調率Ｍｏｄは、「電源電圧Ｖｄｃに対する、インバータ７０に印加される電圧振幅Ｖａｍｐの比率」に相関する。

【0039】

変調率演算器５６は、電源電圧Ｖｄｃ、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*に基づき、式（１）、（２）により変調率Ｍｏｄを算出する。式（１）における比例係数２√（２／３）は、本実施形態で採用する一例の値である。これ以外の比例係数を用いて変調率Ｍｏｄが定義されてもよい。
Ｍｏｄ＝２√（２／３）×Ｖａｍｐ／Ｖｄｃ ・・・（１）
Ｖａｍｐ＝√（Ｖｄ^*2＋Ｖｑ^*2） ・・・（２）

【0040】

弱め界磁制御器５０は、変調率指令決定器５１、変調率偏差算出器５３およびｄ軸電流補正値演算器５４を有する。変調率指令決定器５１は、固定値の変調率指令Ｍｏｄ^*を出力する。変調率偏差算出器５３は、変調率指令Ｍｏｄ^*と、変調率演算器５６が演算した変調率Ｍｏｄとの偏差ΔＭｏｄを算出する。ｄ軸電流補正値演算器５４は、変調率偏差ΔＭｏｄを０に近づけるようにＰＩ演算等によりｄ軸電流指令補正値Ｉｄ＿ｆｗ^*を演算する。

【0041】

さらにモータ制御装置１８は、本実施形態に特有の構成として、ｄ軸電流最終値演算器２２とｄ軸電流偏差算出器２５との間にｄ軸電流調整器３０を備える。ｄ軸電流調整器３０は、特定周波数帯域におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ^*の周波数成分による影響を抑制するように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^*に基づいてｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**を調整する。

【0042】

抑制対象となる特定周波数帯域は、少なくとも下限周波数が決められており、下限周波数よりも低周波側の周波数成分は抑制対象としない。上限周波数は、決められても、決められなくてもよい。そのバリエーションについては図８～図１０を参照して後述する。

【0043】

図５に示すように、ｄ軸電流調整器３０は、帯域制限フィルタ３１およびｄ軸電流制限器３２を含む。帯域制限フィルタ３１は、特定周波数帯域におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ^*の周波数成分の入力をカットする。そのため、特定周波数帯域でのｑ軸電流指令値Ｉｑ^*の時間的変化が抑制される。ｄ軸電流制限器３２は、帯域制限フィルタ３１を通過したｑ軸電流指令値Ｉｑ^*に基づいてｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**を調整する。

【0044】

ここで「調整」とは、負の値であるｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**の絶対値をｑ軸電流指令値Ｉｑ^*に応じた制限値以下に制限することを意味する。入力されたｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**の絶対値が制限値未満の場合、入力値がそのまま出力される。入力されたｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**の絶対値が制限値以上の場合、入力値にかかわらず制限値が出力される。これにより、インバータ７０の電力消費量や発熱量が抑制される。

【0045】

例えばｄ軸電流制限器３２は、制限マップを用いて、ｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**の絶対値をｑ軸電流指令値Ｉｑ^*に応じた制限値以下に制限する。図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）に、ｄ軸電流制限器３２の制限マップの例を示す。制限マップは、ｄｑ軸座標の「Ｉｑ^*≧０、Ｉｄ^**≦０」の範囲で定義される。

【0046】

ｄ軸電流制限器３２は、定格電流による限界線の範囲内で、要求出力と損失とのバランスを鑑み、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^*とｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**との関係を規定する。定格電流をＩｒとすると、限界線は式（３）で表される。ｄｑ軸座標において限界線は、原点を中心とする半径Ｉｒの円弧で図示される。
Ｉｒ＝√（Ｉｑ^*2＋Ｉｄ^**2） ・・・（３）

【0047】

定格電流による限界線の範囲内であれば、マップの形状は任意に設定可能である。この部分の説明では「ｑ軸電流指令値」および「ｄ軸電流指令最終値」の名称の記載を省略し、Ｉｑ^*、Ｉｄ^**の記号のみを記す。

【0048】

図６（ａ）に示すマップでは、Ｉｄ^**は限界線に沿って曲線状に変化する。

【0049】

図６（ｂ）に示すマップでは、０≦Ｉｑ^*≦αの範囲でＩｄ^**一定であり、α＜Ｉｑ^*の範囲でＩｑ^*の増加につれてＩｄ^**が直線状に増加する。

【0050】

図７（ａ）に示すマップでは、０≦Ｉｑ^*≦βの範囲でＩｄ^**一定であり、β＜Ｉｑ^*の範囲でＩｑ^*の増加につれてＩｄ^**が外方向に膨らんだ曲線状に増加する。

【0051】

図７（ｂ）に示すマップでは、０≦Ｉｑ^*≦βの範囲でＩｄ^**一定であり、β＜Ｉｑ^*の範囲でＩｑ^*の増加につれてＩｄ^**が内方向に凹んだ曲線状に増加する。

【0052】

またｄ軸電流制限器３２は、マップ以外に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^*の関数ｆ（Ｉｑ^*）を用いてｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**の制限値を演算してもよい。例えば関数ｆ（Ｉｑ^*）は、式（４）のような多項式で表される。式（４）中のａ、ｂ、ｃは定数である。
ｆ（Ｉｑ^*）＝ａ×Ｉｑ^*2＋ｂ×Ｉｑ^*＋ｃ ・・・（４）

【0053】

帯域制限フィルタ３１は、好ましくは複数の一次フィルタから構成されている。複数の一次フィルタを組み合わせることで、作用効果の異なる帯域制限フィルタを、目的に応じて容易に設計することができる。図８～図１０を参照し、複数の一次フィルタから構成された帯域制限フィルタ３１の構成例について説明する。各構成例１、２、３における帯域制限フィルタの符号をそれぞれ３１１、３１２、３１３とする。図８～図１０の周波数特性図において、横軸のｆは周波数、縦軸のＧはゲインである。

【0054】

構成例１の帯域制限フィルタ３１１は、一つ以上のローパスフィルタと一つ以上のハイパスフィルタとから構成されたバンドストップフィルタである。図８には、帯域制限フィルタ３１１として、一つのローパスフィルタＬＰＦと一つのハイパスフィルタＨＰＦとから構成されたバンドストップフィルタを示す。図８の例に限らず、ローパスフィルタは複数のローパスフィルタから構成されてもよく、ハイパスフィルタは複数のハイパスフィルタから構成されてもよい。

【0055】

帯域制限フィルタ３１１は、特定周波数帯域の下限周波数に加えて上限周波数が決められ、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^*における、特定周波数帯域の下限周波数と上限周波数との間の周波数成分をカットする。言い換えれば帯域制限フィルタ３１１は、下限周波数より低周波の成分および上限周波数より高周波の成分を通過させる。下限周波数および上限周波数の用語は、例えばゲインＧが－３［ｄＢ］のときのカットオフ周波数を意味する。

【0056】

例えば電動パワーステアリング装置９０において、路面から逆入力されるロードノイズ等でモータ８０が回生駆動する際、ある周波数帯域のｑ軸電流が発生する。その周波数帯域を特定周波数帯域とした帯域制限フィルタ３１１でｑ軸電流の周波数成分をカットすることで、逆入力によるｄ軸電流指令値への影響を排除することができる。

【0057】

構成例２の帯域制限フィルタ３１２は、カットオフ周波数が同一の複数のローパスフィルタから構成されている。図９には、二つのローパスフィルタＬＰＦ１、ＬＰＦ２から構成された帯域制限フィルタ３１２を示す。ＬＰＦ１のカットオフ周波数ｆｃｏ１とＬＰＦ２のカットオフ周波数ｆｃｏ２とは同一である。「同一」とは、フィルタの技術分野で常識的に同一とみなされるばらつき範囲を含むものと解釈する。

【0058】

構成例２では、ｑ軸電流に重畳したノイズや電流変動を急峻にカット可能である。したがって、ｑ軸電流の変動によるｄ軸電流のノイズや電流変動の影響をカットすることができる。

【0059】

構成例３の帯域制限フィルタ３１３は、カットオフ周波数が異なる複数のローパスフィルタから構成されている。図１０には、二つのローパスフィルタＬＰＦ１、ＬＰＦ２から構成された帯域制限フィルタ３１３を示す。ＬＰＦ１のカットオフ周波数ｆｃｏ１とＬＰＦ２のカットオフ周波数ｆｃｏ２とは異なる。

【0060】

構成例３では、カットオフ周波数が異なる複数のローパスフィルタを組み合わせることで、構成例２と同様の高周波成分カットの効果に加え、ｑ軸電流の位相遅れを抑制することができる。

【0061】

以上のように本実施形態のモータ制御装置１８では、ｄ軸電流調整器３０によりｑ軸電流指令値Ｉｑ^*に基づいてｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**を調整することで、特定周波数帯域でのｑ軸電流指令値Ｉｑ^*の時間的変化が抑制される。つまり、特定周波数帯域におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ^*の周波数成分によるｄ軸電流への影響が抑制される。よって、弱め界磁制御を行うモータ制御装置において、ｑ軸電流指令値の変化の影響による音や振動の発生を適切に抑制することができる。

【0062】

特に電動パワーステアリング装置９０では追従性、および、モータの音や振動に対するケアが必要であり、ｄ軸電流指令の設定の仕方が重要である。本実施形態では、電動パワーステアリング装置９０においてドライバが不快と感じる音や振動が抑制され、運転中の快適性が向上する。また、駆動二系統または完全二系統のモータ駆動システムでは、系統毎の情報に基づき、独立してｄ軸電流指令を調整することができる。

【0063】

（その他の実施形態）
（ａ）本発明における帯域制限フィルタ３１は、上記構成例に限らず、その他の複数の一次フィルタの組み合わせ、或いは一つの一次フィルタにより構成されてもよい。また、帯域制限フィルタを用いる構成に限らず、特定周波数帯域におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ^*の周波数成分による影響を抑制するように、ｄ軸電流調整器３０がｑ軸電流指令値Ｉｑ^*に基づいてｄ軸電流指令最終値Ｉｄ^**を調整するものであればよい。

【0064】

（ｂ）本発明による弱め界磁制御は、動作の干渉や矛盾が生じない限り、特許文献１等に開示された他の弱め界磁制御と組み合わせて用いられてもよい。

【0065】

（ｃ）制御対象となるモータは、図２に示す二重巻線モータの他、三組以上の複数の巻線組を有する多重巻線モータであってもよい。モータ制御装置は、三組以上の巻線組に対応する三系統以上のインバータが設けられたモータ駆動システムに適用されてもよい。複数系統のモータ駆動システムにおいてモータ制御装置は、複数のインバータ７０に対応する複数の電流制御器２７、２８および複数の弱め界磁制御器５０を備える。複数の弱め界磁制御器５０は、系統毎に弱め界磁制御を行う。

【0066】

（ｄ）本発明のモータ制御装置は、電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータに限らず、車両に搭載される他の用途のモータや、車両以外のシステムのモータに適用されてもよい。

【0067】

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。

【0068】

本開示に記載のモータ制御装置及びその手法は、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、本開示に記載のモータ制御装置及びその手法は、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、本開示に記載のモータ制御装置及びその手法は、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】

【0069】

１８・・・モータ制御装置、
２１・・・トルク指令／電流指令変換器、
２２・・・ｄ軸電流最終値演算器、
２７・・・ｄ軸電流制御器、
２８・・・ｑ軸電流制御器、
３０・・・ｄ軸電流調整器、
５０・・・弱め界磁制御器、
６０（６０１、６０２）・・・直流電源、
７０（７０１、７０２）・・・インバータ、
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】