特許 7658229 モータ制御装置、モータ制御方法、及び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】2025-03-31

(45)【発行日】2025-04-08

(54)【発明の名称】モータ制御装置、モータ制御方法、及び電動パワーステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/05 20060101AFI20250401BHJP

【ＦＩ】

H02P21/05

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021154519

(22)【出願日】2021-09-22

(65)【公開番号】P2023045904

(43)【公開日】2023-04-03

【審査請求日】2024-04-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 玄

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１２７０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６６３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０２０９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００１９６９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ２１／００－２５／０３

２５／０４

２５／１０－２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同期モータの角速度に基づいて、前記同期モータのトルク指令値に対応する第１の２相電流指令値を演算する第１の演算手段と、
前記トルク指令値と前記同期モータの回転角に基づいて、ｄｑ回転座標系における６ｎ次成分に対応する第２の２相電流指令値を演算する第２の演算手段と、
前記同期モータの回転角に基づいて、前記同期モータに供給されている３相電流値を、２相電流値に変換する第１の変換手段と、
前記第１の２相電流指令値と前記第２の２相電流指令値とを重畳させた２相電流指令値と、前記第１の変換手段にて変換された２相電流値との差分を用いて、第１の２相電圧指令値を導出する導出手段と、
前記第１の２相電圧指令値を、３相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、
前記３相電圧指令値に基づいて、前記同期モータに３相電圧を供給する供給手段と
を備え、
前記導出手段は、
前記差分を用いてＰＩ制御を行って、第２の２相電圧指令値を算出し、
前記差分と前記同期モータの角速度とに基づいて、前記第２の２相電圧指令値に対する補正値を算出し、
前記第２の２相電圧指令値を前記補正値により補正することで、前記第１の２相電圧指令値を導出する、ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

前記導出手段は、正弦関数に基づく伝達関数を用いて、前記補正値を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記導出手段は、余弦関数に基づく伝達関数を用いて、前記補正値を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記伝達関数は、分母多項式に｛ｓ^２＋（６ｎω）^２｝を含む、ことを特徴とする請求項２または３に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記補正値は、前記第１の変換手段にて変換された２相電流値の６ｎ次成分に対応する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

同期モータの角速度に基づいて、前記同期モータのトルク指令値に対応する第１の２相電流指令値を演算する第１の演算工程と、
前記トルク指令値と前記同期モータの回転角に基づいて、ｄｑ回転座標系における６ｎ次成分に対応する第２の２相電流指令値を演算する第２の演算工程と、
前記同期モータの回転角に基づいて、前記同期モータに供給されている３相電流値を、２相電流値に変換する第１の変換工程と、
前記第１の２相電流指令値と前記第２の２相電流指令値とを重畳させた２相電流指令値と、前記第１の変換工程にて変換された２相電流値との差分を用いて、第１の２相電圧指令値を導出する導出工程と、
前記第１の２相電圧指令値を、３相電圧指令値に変換する第２の変換工程と、
前記３相電圧指令値に基づいて、前記同期モータに３相電圧を供給する供給工程とを有し、
前記導出工程において、
前記差分を用いてＰＩ制御を行って、第２の２相電圧指令値を算出し、
前記差分と前記同期モータの角速度とに基づいて、前記第２の２相電圧指令値に対する補正値を算出し、
前記第２の２相電圧指令値を前記補正値により補正することで、前記第１の２相電圧指令値を導出する、ことを特徴とするモータ制御方法。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置にて制御される同期モータと
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】

本願発明は、モータ制御装置、モータ制御方法、及び電動パワーステアリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）などに備えられる交流モータなどの交流電動機に対して、周波数や電圧、電流、位相などを制御可能な電源から電力を供給し、その動作を制御することが行われている。例えば、電動パワーステアリング装置では、操舵に係る補助力のトルクを適切に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御が行われている。フィードバック制御では、電流指令値と実電流値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整する。一般的に、モータ印加電圧の調整は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御により行われる。

【0003】

また、電動パワーステアリング装置にて用いられるモータとして、同期モータが挙げられる。同期モータとしては、耐久性や保守性に優れ、騒音やノイズも少ないブラシレスモータが一般的に用いられている。ブラシレスモータの駆動方法として、ｄ軸及びｑ軸にて定義されるｄｑ回転座標系でモータ電流を制御するベクトル制御が知られている。

【0004】

ブラシレスモータを流れるモータ電流には、基本波成分の他に高調波成分が含まれている。この高調波成分に起因して発生するトルクリップルは、振動や騒音の要因の一つとなる。このトルクリップルを低減するために、例えば、特許文献１では、ｄｑ回転座標系上の基本波成分の電流指令値に対して、基本波成分の整数倍の周波数の高調波成分を重畳させ、高調波成分が重畳された電流指令値に基づいて電流制御することが記載されている。

【0005】

また、特許文献２では、電動パワーステアリング装置のモータの高回転域で発生するトルクリップルを低減させるために、高回転域に相当する期間において、トルクリップル低減用の重畳成分をモータ電流に重畳させることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第４４８４３２５号公報

【文献】特開２０１９－８８１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１や特許文献２では、トルクリップルを低減することを目的として、フィードバック信号のための多くの機能部が設けられている。フィードバック信号のため機能部として、モータに流れているモータ電流から各高調波成分を抽出して回転座標系への変換するための機能部、追従制御するようにゲインを用いてモータ電流から得られた高調波成分を調整するための機能部、調整された高調波成分を逆変換して基本波成分に反映させるための機能部などが相当する。また、モータ電流から高調波成分を抽出する際に精度を向上させる場合、ローパスフィルタを備えた機能部が更に必要となる。

【0008】

機能部が増加することで、装置全体における応答性が低下してしまう。例えば、従来の構成において、ローパスフィルタなどによりモータ電流からの高調波成分の抽出の精度を向上させようとした場合、必然的に制御における精度と応答性との間にトレードオフが生じてしまう。応答性の観点からは、装置の機能部の数を抑制しつつ、トルクリップルを低減可能な構成が求められている。

【0009】

上記課題を鑑み、本願発明は、装置における機能部の数を従来よりも抑制しつつ、交流電動機にて発生するトルクリップルを適切に低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を有する。すなわち、モータ制御装置であって、
同期モータの角速度に基づいて、前記同期モータのトルク指令値に対応する第１の２相電流指令値を演算する第１の演算手段と、
前記トルク指令値と前記同期モータの回転角に基づいて、ｄｑ回転座標系における６ｎ次成分に対応する第２の２相電流指令値を演算する第２の演算手段と、
前記同期モータの回転角に基づいて、前記同期モータに供給されている３相電流値を、２相電流値に変換する第１の変換手段と、
前記第１の２相電流指令値と前記第２の２相電流指令値とを重畳させた２相電流指令値と、前記第１の変換手段にて変換された２相電流値との差分を用いて、第１の２相電圧指令値を導出する導出手段と、
前記第１の２相電圧指令値を、３相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、
前記３相電圧指令値に基づいて、前記同期モータに３相電圧を供給する供給手段と
を備え、
前記導出手段は、
前記差分を用いてＰＩ制御を行って、第２の２相電圧指令値を算出し、
前記差分と前記同期モータの回転角とに基づいて、前記第２の２相電圧指令値に対する補正値を算出し、
前記第２の２相電圧指令値を前記補正値により補正することで、前記第１の２相電圧指令値を導出する。

【0011】

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、モータ制御方法であって、
同期モータの角速度に基づいて、前記同期モータのトルク指令値に対応する第１の２相電流指令値を演算する第１の演算工程と、
前記トルク指令値と前記同期モータの回転角に基づいて、ｄｑ回転座標系における６ｎ次成分に対応する第２の２相電流指令値を演算する第２の演算工程と、
前記同期モータの回転角に基づいて、前記同期モータに供給されている３相電流値を、２相電流値に変換する第１の変換工程と、
前記第１の２相電流指令値と前記第２の２相電流指令値とを重畳させた２相電流指令値と、前記第１の変換工程にて変換された２相電流値との差分を用いて、第１の２相電圧指令値を導出する導出工程と、
前記第１の２相電圧指令値を、３相電圧指令値に変換する第２の変換工程と、
前記３相電圧指令値に基づいて、前記同期モータに３相電圧を供給する供給工程と
を有し、
前記導出工程において、
前記差分を用いてＰＩ制御を行って、第２の２相電圧指令値を算出し、
前記差分と前記同期モータの回転角とに基づいて、前記第２の２相電圧指令値に対する補正値を算出し、
前記第２の２相電圧指令値を前記補正値により補正することで、前記第１の２相電圧指令値を導出する。

【0012】

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、モータ制御装置と、前記モータ制御装置にて制御される同期モータとを備える、電動パワーステアリング装置であって、
前記モータ制御装置は、
同期モータの角速度に基づいて、前記同期モータのトルク指令値に対応する第１の２相電流指令値を演算する第１の演算手段と、
前記トルク指令値と前記同期モータの回転角に基づいて、ｄｑ回転座標系における６ｎ次成分に対応する第２の２相電流指令値を演算する第２の演算手段と、
前記同期モータの回転角に基づいて、前記同期モータに供給されている３相電流値を、２相電流値に変換する第１の変換手段と、
前記第１の２相電流指令値と前記第２の２相電流指令値とを重畳させた２相電流指令値と、前記第１の変換手段にて変換された２相電流値との差分を用いて、第１の２相電圧指令値を導出する導出手段と、
前記第１の２相電圧指令値を、３相電圧指令値に変換する第２の変換手段と、
前記３相電圧指令値に基づいて、前記同期モータに３相電圧を供給する供給手段と
を備え、
前記導出手段は、
前記差分を用いてＰＩ制御を行って、第２の２相電圧指令値を算出し、
前記差分と前記同期モータの回転角とに基づいて、前記第２の２相電圧指令値に対する補正値を算出し、
前記第２の２相電圧指令値を前記補正値により補正することで、前記第１の２相電圧指令値を導出する。

【発明の効果】

【0013】

本願発明により、装置における機能部の数を従来よりも抑制しつつ、交流電動機にて発生するトルクリップルを適切に低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本願発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概要構成の例を示す構成図。

【図2】本願発明の一実施形態に係る制御系の機能構成の例を示す図。

【図3】本願発明の一実施形態に係るフィードバック式の伝達関数の例を説明するための図。

【図4】本願発明の一実施形態に係るフィードバック式の伝達関数の別の例を説明するための図。

【図5】本願発明の一実施形態に係る制御処理を示すフローチャート。

【図6】本願発明の一実施形態に係るフィードバック式の伝達関数の別の例を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本願発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本願発明を説明するための一実施形態であり、本願発明を限定して解釈されることを意図するものではなく、また、各実施形態で説明されている全ての構成が本願発明の課題を解決するために必須の構成であるとは限らない。また、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。

【0016】

＜第１の実施形態＞
以下、本願発明の第１の実施形態について説明を行う。なお、以下に示す電動パワーステアリング装置の構成は一例であり、本願発明は、電動パワーステアリング装置の他、交流モータを含む電動機全般に適用可能である。

【0017】

［構成概要］
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成例を図１に示す。ステアリングホイール１は、ドライバが転舵操作を行うための転舵輪である。ステアリングホイール１の操舵軸２は、減速機構を構成する減速ギア（ウォームギア）３、ユニバーサルジョイント４ａ、４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ、６ｂを経て、更にハブユニット７ａ、７ｂを介して操向車輪８Ｌ、８Ｒに連結されている。

【0018】

操舵軸２は、トーションバー９を介して、ステアリングホイール１側の入力軸と、ピニオンラック機構５側の出力軸とが連結して構成される。ピニオンラック機構５は、ユニバーサルジョイント４ｂから操舵力が伝達されるピニオンシャフト（不図示）に連結されたピニオン５ａと、ピニオン５ａに噛合するラック５ｂとを有する。ピニオン５ａに伝達された回転運動が、ラック５ｂで車幅方向の直進運動に変換される。

【0019】

操舵軸２には、トーションバー９に対して加えられる操舵トルクＴ_ｄｃｔを検出するトルクセンサ１０が設けられている。また、操舵軸２には、操舵軸２のステアリングホイール１側（入力軸側）の軸周りの回転角を示す操舵角θ_ｈを検出する操舵角センサ１４が設けられている。また、操舵軸２には、操舵軸２のピニオンラック機構５側（出力軸側）の軸周りの回転角を示す出力軸角θ_ｃを検出する出力軸角センサ１５が設けられている。つまり、操舵角センサ１４はトーションバー９に対する入力軸側の回転角を操舵角θ_ｈとして検出し、出力軸角センサ１５はトーションバー９に対する出力軸側の回転角を出力軸角θ_ｃとして検出する。トルクセンサ１０は、操舵角θ_ｈと出力軸角θ_ｃの差によって生じるトーションバー９のねじれに基づき、操舵トルクＴ_ｄｃｔを検出する。

【0020】

なお、操舵角センサ１４と出力軸角センサ１５は、一体となって構成されたセンサであってもよい。また、図１では、説明を容易にするために、操舵軸２とトルクセンサ１０を分けて示しているが、これらが一体となった構成であってもよい。トルクセンサ１０の構成は特に限定するものではなく、例えば、トーションバー９のねじれからトルクを検出するスリーブタイプやリングタイプなどが用いられてよい。また、上記の構成では、操舵トルクＴ_ｄｃｔは、操舵角θ_ｈと出力軸角θ_ｃの差によって生じるトーションバー９のねじれに基づいて検出されているが、これに限定するものではない。例えば、トーションバー９のステアリングホイール１側の角度信号と、ピニオンラック機構５側の角度信号の差を用いて、トルク値を検出してもよい。以下の説明において、操舵軸２のステアリングホイール１側を上流側、ピニオンラック機構５側を下流側とも称する。

【0021】

トルクセンサ１０にて検出される操舵トルクＴ_ｄｃｔには、ドライバによるステアリングホイール１に対する操作に基づくドライバトルクの他、下流側からの入力（外乱等）により生じたトルクが含まれる。操舵トルクＴ_ｄｃｔに基づく指令値を、下流側の入力に起因する振動を抑制するように補正する。ここでの抑制方法は特に限定するものではなく、任意の手法が用いられてよい。

【0022】

ステアリングホイール１に対する操舵力を補助する操舵補助モータ２０が減速ギア３を介して操舵軸２に連結されている。電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）装置を制御するコントローラであるＥＰＳ－ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されるとともに、イグニッション（ＩＧＮ）キー１１を経てイグニッションキー信号が入力される。

【0023】

本実施形態に係る操舵補助モータ２０（以下、単にモータ２０とも称する）は、例えば３相交流モータであり、永久磁石界磁または巻線界磁を有する。モータ２０は、ｕ相、ｖ相、ｗ相の各相コイル（不図示）に１２０°ずつ位相が異なる３相の交流電流が供給されることにより回転する。モータ２０の回転子（不図示）の軸には、レゾルバやロータリエンコーダなどから構成される回転角センサ２１９が設置される。回転角センサ２１９にて検出されたモータ２０の回転角θは、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０へ出力される。ここで検出される回転角θの用途については後述する。

【0024】

ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴ_ｄｃｔ、および車速センサ１２で検出された車速Ｖ_ｈに基づいてアシスト指令値としての電圧指令値の演算を行う。さらに、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、操舵トルクＴ_ｄｃｔに基づく電圧指令値と、運転支援機能に基づく電圧指令値とに応じて操舵補助モータ２０に供給する電力（電圧値Ｖ_ｒｅｆ）を制御する。操舵補助モータ２０は、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０から入力された電圧値Ｖ_ｒｅｆに基づき、減速ギア３を動作させ、ステアリングホイール１に対するアシスト制御を行う。

【0025】

ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、例えば、プロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを含むコンピュータを備えてよい。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってよい。記憶装置は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリを含んでよい。以下に説明するＥＰＳ－ＥＣＵ３０の機能は、例えばＥＰＳ－ＥＣＵ３０のプロセッサが、記憶装置に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。

【0026】

なお、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウェアにより形成されてもよい。例えば、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を備えてもよい。例えば、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）等を有していてもよい。

【0027】

［ベクトル制御の機能構成］
交流モータを流れるモータ電流には、基本波成分の他に高調波成分が含まれている。この高調波成分に起因して発生するトルクリップルは、振動や騒音の要因となり得る。三相交流モータの場合、トルクリップルの主成分は、電気角で６ｎ次成分であり、その原因となる巻線電流の高調波成分は、（６ｎ±１）次成分であることが知られている。この（６ｎ±１）次成分をモータの基本波の成分である角速度ωで同期したｄｑ回転座標系では、６ｎ次成分（６ｎω）として観察される。

【0028】

したがって、ｄｑ回転座標系にて６ｎ次成分（６ｎω）を適切に制御することと、巻線電流の（６ｎ±１）次成分を適切に制御することとは同義となり、これによりトルクリップルを低減することが可能となる。本実施形態では、上記に着目してモータ制御を行う。

【0029】

図２は、本実施形態に係るモータ２０のベクトル制御に係る制御系の機能構成の例を示す図である。図２に示す制御系は、２相フィードバック式のベクトル制御により構成されている。本制御系は、例えば、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０にて構成される。

【0030】

制御系において、まず、トルク指令値Ｔ_ｒｑ＊が、電流指令値演算部２０１、およびｎ次電流指令値演算部２０２に入力される。トルク指令値Ｔ_ｒｑ＊は、例えば、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０が備える他の制御部（不図示）から入力されてよい。なお、以下の説明において記号「＊」は、指令値であることを示す。電流指令値演算部２０１は、角速度演算部２２１から入力されるモータ２０の角速度ωに基づいて、モータ２０にて発生させるトルクと、トルク指令値Ｔ_ｒｑ＊とが一致するようにｄ軸およびｑ軸それぞれにおける０次成分の電流指令値ｉ_ｄ０＊、ｉ_ｑ０＊を演算する。電流指令値ｉ_ｄ０、ｉ_ｑ０は、例えば、予め規定された比例定数をトルク指令値Ｔ_ｒｑ＊に掛けることで演算される。

【0031】

ｄ軸およびｑ軸は、ｄｑ回転座標系における軸である。ｄ軸は、モータ２０が備える回転子（不図示）の磁束の方向を示す。また、ｑ軸は、ｄ軸に直交した方向を示す。電流指令値演算部２０１により演算されたｄ軸成分の電流指令値ｉ_ｄ０＊は加算器２０３に出力される。また、電流指令値演算部２０１により演算されたｑ軸成分の電流指令値ｉ_ｑ０＊は加算器２０５に出力される。

【0032】

ｎ次電流指令値演算部２０２は、回転角センサ２１９から入力される回転角θおよびトルク指令値Ｔ_ｒｑ＊に基づいて、ｄ軸およびｑ軸それぞれにおける６ｎ次成分（６ｎω）の電流指令値ｉ_ｄｎ＊、ｉ_ｑｎ＊を演算する。電流指令値ｉ_ｄｎ＊、ｉ_ｑｎ＊は、例えば、回転角θおよびトルク指令値Ｔ_ｒｑ＊を入力とし、電流指令値ｉ_ｄｎ＊、ｉ_ｑｎ＊を出力として対応付けられたテーブルや、予め規定された算出式を用いて演算されてよい。ｎ次電流指令値演算部２０２により演算されたｄ軸の電流指令値ｉ_ｄｎ＊は加算器２０３に出力される。また、ｎ次電流指令値演算部２０２により演算されたｑ軸の電流指令値ｉ_ｑｎ＊は加算器２０５に出力される。

【0033】

加算器２０３は、電流指令値演算部２０１からの電流指令値ｉ_ｄ０＊とｎ次電流指令値演算部２０２からの電流指令値ｉ_ｄｎ＊とを加算して電流指令値ｉ_ｄ＊を求め、減算器２０４へ出力する。加算器２０５は、電流指令値演算部２０１からの電流指令値ｉ_ｑ０＊とｎ次電流指令値演算部２０２からの電流指令値ｉ_ｑｎ＊とを加算して電流指令値ｉ_ｑ＊を求め、減算器２０４へ出力する。

【0034】

減算器２０４は、電流指令値ｉ_ｄ＊から、３相／２相変換部２２０から出力される電流値ｉ_ｄを減算し、偏差Δｉ_ｄ＊としてＰＩ制御部２０７および補正値算出部２０８へ出力する。減算器２０６は、電流指令値ｉ_ｑ＊から、３相／２相変換部２２０から出力される電流値ｉ_ｑを減算し、偏差Δｉ_ｑ＊としてＰＩ制御部２１０および補正値算出部２１１へ出力する。

【0035】

ＰＩ制御部２０７は、減算器２０４から入力された偏差Δｉ_ｄ＊に対して、以下の式（１）にて示す伝達関数を用いて、電圧指令値を算出する。そして、ＰＩ制御部２０７は算出した電圧指令値を加算器２０９へ出力する。

【0036】

【数1】

【0037】

補正値算出部２０８は、電流指令値に対して、６ｎ次成分である実電流値ｉ_ｄを遅延することなく追従させるために、内部モデル原理に基づく補正値を算出する。補正値算出部２０８は、減算器２０４から入力された偏差Δｉ_ｄ＊と、角速度演算部２２１から入力されるモータ２０の角速度ωに基づいて、電圧指令値に対する補正値を算出し、加算器２０９へ出力する。本実施形態では、補正値算出部２０８は、以下の式（２）に示す伝達関数を用いて補正値を算出する。式（２）では、６ｎ次成分に対応させるために、伝達関数の分母多項式にｓ^２＋（６ｎω）^２を含む。また、式（２）に示す伝達関数は、余弦関数（ｃｏｓ関数）に由来する。

【0038】

【数2】

【0039】

加算器２０９は、ＰＩ制御部２０７からの電圧指令値と、補正値算出部２０８からの補正値とを加算し、ｄ軸に対する電圧指令値ｖ_ｄ＊として、２相／３相変換部２１３に出力する。

【0040】

ＰＩ制御部２１０は、減算器２０６から入力された偏差Δｉ_ｑ＊に対して、ＰＩ制御部２０７と同様、上記の式（１）にて示した伝達関数を用いて、電圧指令値を算出する。そして、ＰＩ制御部２１０は算出した電圧指令値を加算器２１２へ出力する。

【0041】

補正値算出部２１１は、電流指令値に対して、６ｎ次成分である実電流値ｉ_ｑを追従させるために、内部モデル原理に基づく補正値を算出する。補正値算出部２１１は、減算器２０６から入力された偏差Δｉ_ｑ＊と、角速度演算部２２１から入力されるモータ２０の角速度ωに基づいて、電圧指令値に対する補正値を算出し、加算器２１２へ出力する。本実施形態では、補正値算出部２１１は、補正値算出部２０８と同様、上記の式（２）にて示した伝達関数を用いて、補正値を算出する。

【0042】

加算器２１２は、ＰＩ制御部２１０からの電圧指令値と、補正値算出部２１１からの補正値とを加算し、ｑ軸に対する電圧指令値ｖ_ｑ＊として、２相／３相変換部２１３に出力する。

【0043】

２相／３相変換部２１３は、２相電圧指令値（加算器２０９からの電圧指令値ｖ_ｄ＊、および加算器２１２からの電圧指令値ｖ_ｑ＊）、および回転角センサ２１９からのモータ２０の回転角θを入力とし、回転角θに同期するように２相電圧指令値をモータ２０に対応した３相電圧指令値ｖ_ｕ＊、ｖ_ｖ＊、ｖ_ｗ＊へ座標変換する。そして、２相／３相変換部２１３は、３相電圧指令値ｖ_ｕ＊、ｖ_ｖ＊、ｖ_ｗ＊それぞれをＰＷＭ制御部２１４へ出力する。

【0044】

ＰＷＭ制御部２１４は、２相／３相変換部２１３からの３相電圧指令値ｖ_ｕ＊、ｖ_ｖ＊、ｖ_ｗ＊それぞれに基づいて、各相のｄｕｔｙ比を導出し、インバータ２１５へ出力する。

【0045】

インバータ２１５は、ＰＷＭ制御部２１４からの入力に基づいて、バッテリ１３により供給される交流電源の電力を３相電圧ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗに変換して、モータ２０へ供給する。なお、図１では、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０からモータ２０に出力される電圧として、電圧値Ｖ_ｒｅｆを示したが、これは、３相電圧ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗに対応する。

【0046】

インバータ２１５とモータ２０との間の接続線上には、電流値を検出するための電流検出回路２１６、２１７、２１８が備えられ、３相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗの値が検出される。電流検出回路２１６、２１７、２１８は、検出した電流値を３相／２相変換部２２０へ出力する。なお、電流検出回路２１６、２１７、２１８は、インバータ２１５内部に設けられてもよい。

【0047】

回転角センサ２１９は、モータ２０の回転角θを検出し、２相／３相変換部２１３、３相／２相変換部２２０、角速度演算部２２１、およびｎ次電流指令値演算部２０２へ出力する。

【0048】

３相／２相変換部２２０は、３相電流値（インバータ２１５からモータ２０に供給される３相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗの値）、および回転角センサ２１９からのモータ２０の回転角θを入力とし、３相電流値をｄｑ回転座標系のｄ軸およびｑ軸それぞれに対応した２相の実電流値ｉ_ｄ、ｉ_ｑに座標変換する。そして、３相／２相変換部２２０は、実電流値ｉ_ｄを減算器２０４へ出力し、実電流値ｉ_ｑを減算器２０６へ出力する。

【0049】

角速度演算部２２１は、回転角センサ２１９からの回転角θを微分してモータ２０の角速度ωを算出し、電流指令値演算部２０１、補正値算出部２０８、および補正値算出部２１１へ出力する。

【0050】

図３、図４は、図２に示したＰＩ制御部２０７やＰＩ制御部２１０、およびモータ２０周りのフィードバック式の制御系を説明するための図である。図３、図４において、入力をＵ（ｓ）とし、出力をＹ（ｓ）とする。また、ＰＩ制御部２０７と補正値算出部２０８（および、ＰＩ制御部２１０と補正値算出部２１１）のモデルをＧ_ｃ（ｓ）とする。また、モータ２０周りのモータモデルを制御対象Ｇ_ｐ（ｓ）として示す。制御対象Ｇ_ｐ（ｓ）の伝達関数は、以下の式（３）を用いる。

【0051】

【数3】

【0052】

図３、図４では、ｎ＝１、２の場合を示している。本実施形態において、補正値算出部２０８や補正値算出部２１１にて用いられる上記の式（２）は、ｃｏｓ関数由来の伝達関数である。この伝達関数は、図３に示すように、並列に接続してよい。または、伝達関数を図４に示すように直列に接続してもよい。

【0053】

［処理フロー］
図５は、本実施形態に係るＥＰＳ－ＥＣＵ３０による制御処理のフローチャートである。ここでは、説明を簡略化するために、処理主体をＥＰＳ－ＥＣＵ３０として包括的に記載する。

【0054】

Ｓ５０１にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、トルク指令値Ｔ_ｒｑ＊を取得する。トルク指令値Ｔ_ｒｑ＊は、ＥＰＳ―ＥＣＵ３０が備える他の部位（不図示）から取得してもよいし、車両（不図示）に備えられたＡＤＡＳ―ＥＣＵ（不図示）などから取得してもよい。

【0055】

Ｓ５０２にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０１にて取得したトルク指令値Ｔ_ｒｑ＊から、モータ２０の角速度ωに基づいて、ｄｑ回転座標系における０次の電流指令値ｉ_ｄ０＊、ｉ_ｑ０＊を算出する。

【0056】

Ｓ５０３にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０１にて取得したトルク指令値Ｔ_ｒｑ＊から、モータ２０の回転角θに基づいて、トルクリップルを低減するためのｎ次の電流指令値ｉ_ｄｎ＊、ｉ_ｑｎ＊を算出する。

【0057】

Ｓ５０４にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０２にて算出したｄ軸における０次の電流指令値ｉ_ｄ０＊と、Ｓ５０３にて算出したｄ軸におけるｎ次の電流指令値ｉ_ｄｎ＊とを重畳し、電流指令値Ｉ_ｄ＊を算出する。同様に、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０２にて算出したｑ軸における０次の電流指令値ｉ_ｑ０＊と、Ｓ５０３にて算出したｑ軸におけるｎ次の電流指令値ｉ_ｑｎ＊とを重畳し、電流指令値ｉ_ｑ＊を算出する。

【0058】

Ｓ５０５にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０５にて算出した電流指令値ｉ_ｄ＊、ｉ_ｑ＊とモータ２０の実電流値ｉ_ｄ、ｉ_ｑとの偏差Δｉ_ｄ＊、Δｉ_ｑ＊を算出する。

【0059】

Ｓ５０６にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０５にて算出したｄ軸成分、ｑ軸成分それぞれの電流値の偏差Δｉ_ｄ＊、Δｉ_ｑ＊を用いてＰＩ制御により電圧指令値を算出する。ここでのＰＩ制御では、上述した式（１）にて示す伝達関数を用いてよい。

【0060】

Ｓ５０７にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０５にて算出したｄ軸成分、ｑ軸成分それぞれの電流値の偏差Δｉ_ｄ＊、Δｉ_ｑ＊と、モータ２０の角速度ωを用いて電圧指令値に対する補正値を算出する。ここでは、上述した式（２）にて示す伝達関数を用いてよい。

【0061】

Ｓ５０８にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０６にて算出したｄ軸成分の電圧指令値を、Ｓ５０７にて算出したｄ軸成分の補正値にて補正することで、ｄ軸成分における電圧指令値ｖ_ｄ＊を算出する。同様に、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０６にて算出したｑ軸成分の電圧指令値を、Ｓ５０７にて算出したｑ軸成分の補正値にて補正することで、ｑ軸成分における電圧指令値ｖ_ｑ＊を算出する。

【0062】

Ｓ５０９にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０８にて算出した電圧指令値ｖ_ｄ＊、ｖ_ｑ＊を、モータの２０の回転角θに基づいて、モータ２０を制御するための３相の電圧指令値ｖ_ｕ＊、ｖ_ｖ＊、ｖ_ｗ＊に変換する。

【0063】

Ｓ５１０にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ５０９にて得られた電圧指令値ｖ_ｕ＊、ｖ_ｖ＊、ｖ_ｗ＊を用いて、ＰＷＭ制御部２１４による各相のｄｕｔｙを導出し、これに基づいて、３相電圧ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗを制御してモータ２０の制御を行わせる。そして、本処理フローを終了する。本処理フローは、モータ２０の制御を行っている間、繰り返し実行される。

【0064】

以上、本実施形態により、装置における機能部の数を抑制しつつ、電動機にて発生するトルクリップルを適切に低減することが可能となる。特に、従来の構成よりもフィードバックに係る機能部の数を抑制できるため、装置全体における応答性を向上させることが可能となる。

【0065】

［変形例］
上記の例では、補正値算出部２０８、および補正値算出部２１１にて用いる伝達関数として、式（２）を用いた。しかしこれに限定するものでは無く、他の伝達関数を用いてもよい。

【0066】

上記の式（２）に示した伝達関数は、余弦関数に由来する伝達関数である。これに代えて、正弦関数（ｓｉｎ関数）に由来する以下の式（４）に示す伝達関数を用いてもよい。式（４）においても、式（２）と同様、６ｎ次成分に対応させるために、伝達関数の分母多項式にｓ^２＋（６ｎω）^２を含む。

【0067】

【数4】

【0068】

図６は、図２に示したＰＩ制御部２０７やＰＩ制御部２１０、およびモータ２０周りの制御系を説明するための図である。図３との差異は、補正値算出部２０８や補正値算出部２１１にて上記の式（４）を用いている点である。ここでは、伝達関数を並列に接続した構成例を示している。

【0069】

＜その他の実施形態＞
本願発明に係る制御を用いる同期モータの適用対象として、電動パワーステアリング装置を例に挙げて説明したが、電動パワーステアリング装置の構成は、図１に示した構成に限定するものではない。例えば、電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１側と、ピニオンラック機構５側とが機械的に切り離されたステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Ｓｔｅｅｒ－Ｂｙ－Ｗｉｒｅ）機構により構成されていてもよい。

【0070】

また、本願発明において、上述した１以上の実施形態の機能を実現するためのプログラムやアプリケーションを、ネットワーク又は記憶媒体等を用いてシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。

【0071】

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

【0072】

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 同期モータ（例えば、２０）の角速度（例えば、ω）に基づいて、前記同期モータのトルク指令値（例えば、Ｔ_ｒｑ＊）に対応する第１の２相電流指令値（例えば、ｉ_ｄ０＊，ｉ_ｑ０＊）を演算する第１の演算手段（例えば、２０１）と、
前記トルク指令値と前記同期モータの回転角に基づいて、ｄｑ回転座標系における６ｎ次成分に対応する第２の２相電流指令値（例えば、ｉ_ｄｎ＊，ｉ_ｑｎ＊）を演算する第２の演算手段（例えば、２０２）と、
前記同期モータの回転角に基づいて、前記同期モータに供給されている３相電流値（例えば、ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗ）を、２相電流値（例えば、ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）に変換する第１の変換手段（例えば、２２０）と、
前記第１の２相電流指令値と前記第２の２相電流指令値とを重畳させた２相電流指令値（例えば、ｉ_ｄ＊，ｉ_ｑ＊）と、前記第１の変換手段にて変換された２相電流値との差分（例えば、Δｉ_ｄ＊，Δｉ_ｑ＊）を用いて、第１の２相電圧指令値（例えば、ｖ_ｄ＊，ｖ_ｑ＊）を導出する導出手段（例えば、２０７～２１１）と、
前記第１の２相電圧指令値を、３相電圧指令値（例えば、ｖ_ｕ＊，ｖ_ｖ＊，ｖ_ｗ＊）に変換する第２の変換手段（例えば、２１３）と、
前記３相電圧指令値に基づいて、前記同期モータに３相電圧を供給する供給手段（例えば、２１４、２１５）と
を備え、
前記導出手段は、
前記差分を用いてＰＩ制御を行って、第２の２相電圧指令値を算出し（例えば、２０７、２１０）、
前記差分と前記同期モータの回転角とに基づいて、前記第２の２相電圧指令値に対する補正値を算出し（例えば、２０８、２１１）、
前記第２の２相電圧指令値を前記補正値により補正することで、前記第１の２相電圧指令値を導出する（例えば、２０９、２１２）、ことを特徴とするモータ制御装置。
この構成によれば、装置における機能部の数を抑制しつつ、交流電動機にて発生するトルクリップルを適切に低減することが可能となる。

【0073】

（２） 前記導出手段は、正弦関数に基づく伝達関数を用いて、前記補正値を算出する、ことを特徴とする（１）に記載のモータ制御装置。
この構成によれば、正弦関数を用いて、同期モータの実２相電流の６次成分を遅延なく、電流指令値に反映させることで、適切にトルクリップルを低減させることができる。

【0074】

（３） 前記導出手段は、余弦関数に基づく伝達関数を用いて、前記補正値を算出する、ことを特徴とする（１）に記載のモータ制御装置。
この構成によれば、余弦関数を用いて、同期モータの実２相電流の６次成分を遅延なく、電流指令値に反映させることで、適切にトルクリップルを低減させることができる。

【0075】

（４） 前記伝達関数は、分母多項式に｛ｓ^２＋（６ｎω）^２｝を含む、ことを特徴とする（２）または（３）に記載のモータ制御装置。
この構成によれば、同期モータの実２相電流の６次成分に着目して、電流指令値に反映させることができる。

【0076】

（５） 前記補正値は、前記第１の変換手段にて変換された２相電流値の６ｎ次成分に対応する、ことを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載のモータ制御装置。
この構成によれば、トルクリップルの原因となる同期モータの実２相電流の６次成分に着目して、電流指令値を導出することができる。

【0077】

（６） 同期モータの角速度に基づいて、前記同期モータのトルク指令値に対応する第１の２相電流指令値を演算する第１の演算工程と、
前記トルク指令値と前記同期モータの回転角に基づいて、ｄｑ回転座標系における６ｎ次成分に対応する第２の２相電流指令値を演算する第２の演算工程と、
前記同期モータの回転角に基づいて、前記同期モータに供給されている３相電流値を、２相電流値に変換する第１の変換工程と、
前記第１の２相電流指令値と前記第２の２相電流指令値とを重畳させた２相電流指令値と、前記第１の変換工程にて変換された２相電流値との差分を用いて、第１の２相電圧指令値を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出された２相電圧指令値を、３相電圧指令値に変換する第２の変換工程と、
前記３相電圧指令値に基づいて、前記同期モータに３相電圧を供給する供給工程と
を有し、
前記導出工程において、
前記差分を用いてＰＩ制御を行って、第２の２相電圧指令値を算出し、
前記差分と前記同期モータの回転角とに基づいて、前記第２の２相電圧指令値に対する補正値を算出し、
前記第２の２相電圧指令値を前記補正値により補正することで、前記第１の２相電圧指令値を導出する、ことを特徴とするモータ制御方法。
この構成によれば、装置における機能部の数を抑制しつつ、交流電動機にて発生するトルクリップルを適切に低減することが可能となる。

【0078】

（７） （１）～（５）のいずれかに記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置にて制御される同期モータと
を備える、電動パワーステアリング装置。
この構成によれば、モータ制御装置における機能部の数を抑制しつつ、電動パワーステアリング装置に搭載された交流電動機にて発生するトルクリップルを適切に低減することが可能となる。

【符号の説明】

【0079】

１ ステアリングホイール
２ 操舵軸
３ 減速ギア
４ａ，４ｂ ユニバーサルジョイント
５ ピニオンラック機構
６ａ，６ｂ タイロッド
７ａ，７ｂ ハブユニット
８Ｌ，８Ｒ 操向車輪
９ トーションバー
１０ トルクセンサ
１１ イグニッション（ＩＮＧ）キー
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
１４ 操舵角センサ
２０ 操舵補助モータ（モータ）
３０ ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）－ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ））
２０１ 電流指令値演算部
２０２ ｎ次電流指令値演算部
２０３，２０５，２０９，２１２ 加算器
２０４，２０６ 減算器
２０７，２１０ ＰＩ制御部
２０８，２１１ 補正値算出部
２１３ ２相／３相変換部
２１４ ＰＷＭ制御部
２１５ インバータ
２１６，２１７，２１８ 電流検出回路
２１９ 回転角センサ
２２０ ３相／２相変換部
２２１ 角速度演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】