モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
【課題】電源平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を検出してモータ制御を高い精度で行う。
【解決手段】オープンループ制御部２２は、ｄｑ軸上の指令電流ｉd* 、ｉq* とモータの角速度ωe に基づき、モータの回路方程式に従いｄｑ軸上の指令電圧ｖd 、ｖq を求める。ｄｑ軸／３相変換部２３は、指令電圧ｖd 、ｖq を３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw に変換する。３相電圧補正部２４は、電圧センサ１５で検出されたインバータ電圧値ＶI 、バッテリ電圧ＶB 、配線部のインダクタンスＬに基づき、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC を求め、求めた抵抗値ＲC に基づき３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正する。
【解決手段】オープンループ制御部２２は、ｄｑ軸上の指令電流ｉd* 、ｉq* とモータの角速度ωe に基づき、モータの回路方程式に従いｄｑ軸上の指令電圧ｖd 、ｖq を求める。ｄｑ軸／３相変換部２３は、指令電圧ｖd 、ｖq を３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw に変換する。３相電圧補正部２４は、電圧センサ１５で検出されたインバータ電圧値ＶI 、バッテリ電圧ＶB 、配線部のインダクタンスＬに基づき、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC を求め、求めた抵抗値ＲC に基づき３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正する。
【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、モータ制御装置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】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。電動パワーステアリング装置の電動モータには従来からブラシモータが広く使用されているが、信頼性および耐久性の向上や慣性の低減などの観点から、近年ではブラシレスモータも使用されている。
【０００３】
一般にモータ制御装置は、モータで発生するトルクを制御するために、モータに流れる電流を検出し、モータに供給すべき電流と検出した電流との差に基づきＰＩ制御（比例積分制御）を行う。３相ブラシレスモータを駆動するモータ制御装置には、２相以上の電流を検出するために、２個または３個の電流センサが設けられる。この電流センサは、モータ制御装置の小型化の妨げになる。そこで、モータ制御装置を小型化するために、電流センサを可能な限り除去し、モータの回路方程式に従いオープンループ制御（フィードフォワード制御）を行う方法が知られている。
【０００４】
オープンループ制御では、モータ指令電流は、モータやモータ制御回路の電気特性値や周囲温度などに基づき決定される。これらの電気特性値は、製品出荷前に製造ラインで測定され、モータ制御装置の内部に電気的に記録される。モータ使用時には、電気特性値はモータ制御装置によって補正され、モータ制御は補正後の電気特性値を用いて行われる。
【０００５】
車両に搭載される電動パワーステアリング装置では、モータ制御装置は車載バッテリから電力の供給を受ける。車載バッテリはモータ制御装置から離れた位置に設けられるので、モータに電流を素早く供給して電源電圧を安定化させるために、モータ制御装置には平滑用コンデンサとして電解コンデンサが設けられる。平滑用コンデンサは、車載バッテリによって常に充電された状態にあり、モータ駆動回路に含まれるスイッチング素子の状態が変化したときに、電荷を充放電してモータ駆動回路に素早く電流を供給する。
【０００６】
なお、本願発明に関連して、特許文献１には、コンデンサの等価直列抵抗により生じるサージ電圧に基づき最大許容モータ電流値を求めること、および、コンデンサの温度に対応して初期許容モータ電流値のマップを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３６３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
モータ使用時には、モータに流れる電流によって電圧降下が発生する。電圧降下の量は、配線部の抵抗に応じて変化する。配線部の抵抗には、回路導体抵抗や電子部品（ＭＯＳ−ＦＥＴ、平滑用コンデンサなど）の抵抗などが含まれる。特に、平滑用コンデンサとして設けられる電解コンデンサは等価抵抗（内部抵抗）が大きく、等価抵抗の値は動作条件（例えば、温度など）に応じて変動する。このため、平滑用コンデンサの等価抵抗の変動を考慮せずにモータ制御を行うと、モータ駆動回路に対する印加電圧に不定量の電圧降下が発生し、モータ制御の精度が低下する。
【０００９】
それ故に、本発明は、電源平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を検出してモータ制御を高い精度で行うモータ制御装置、および、これを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段と、
前記モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正する補正手段と、
前記補正手段で補正されたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段とを備える。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
前記補正手段は、次式（Ａ）に従い、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求めることを特徴とする。
ＲC＝ＶB・Ｌ／∫（｜ＶB−ＶI｜）ｄｔ …（Ａ）
ただし、ＶB は前記モータの電源電圧値、ＶI は前記モータ駆動手段に対する印加電圧値、Ｌは配線部のインダクタンス、ＲC は求めるべき抵抗値である。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、
前記モータ駆動手段は、ＰＷＭ制御によって前記モータを駆動し、
前記補正手段は、ＰＷＭ制御によって前記モータに電流が流れ始める初期における、前記モータ駆動手段に対する印加電圧値に基づき、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求めることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記補正手段は、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値の初期値を記憶し、求めた抵抗値と記憶した初期値との偏差が所定値以上のときに警告信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明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である。
【発明の効果】
【００１５】
上記第１の発明によれば、モータの回路方程式に従いオープンループ制御のためのモータの駆動電圧を求めるときに、モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値を用いた補正を行う。したがって、モータ制御を高い精度で行うことができる。
【００１６】
上記第２の発明によれば、モータの電源電圧値、モータ駆動手段に対する印加電圧値、および、配線部のインダクタンスに基づき、モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値を用いてモータの駆動電圧を補正することにより、モータ制御を高い精度で行うことができる。
【００１７】
上記第３の発明によれば、ＰＷＭ制御でモータを駆動する場合に、モータに電流が流れ始める初期におけるモータ駆動手段に対する印加電圧値に基づき、平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値を用いてモータの駆動電圧を補正することにより、モータ制御を高い精度で行うことができる。
【００１８】
上記第４の発明によれば、平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値が初期値から所定値以上変化したときに警告信号を出力することにより、経路上の電子部品や接合部の劣化を利用者に認識させることができる。
【００１９】
上記第５の発明によれば、平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値を用いてモータの駆動電圧を補正することにより、モータ制御を高い精度で行えるので、スムーズな操舵補助が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すモータ制御装置の電源回路を示す回路図である。
【図４】３相ブラシレスモータにおける３相交流座標とｄｑ座標を示す図である。
【図５】図２に示すモータ制御装置における電圧の検出タイミングを示す信号波形図である。
【図６】図２に示すモータ制御装置のマイクロコンピュータの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。図１に示す電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１、減速機２、トルクセンサ３、車速センサ４、位置検出センサ５、および、電子制御ユニット（Electronic Control Unit ：以下、ＥＣＵという）１０を備えたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。
【００２２】
図１に示すように、ステアリングシャフト１０２の一端にはハンドル（ステアリングホイール）１０１が固着されており、ステアリングシャフト１０２の他端はラックピニオン機構１０３を介してラック軸１０４に連結されている。ラック軸１０４の両端は、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材１０５を介して車輪１０６に連結されている。運転者がハンドル１０１を回転させると、ステアリングシャフト１０２は回転し、これに伴いラック軸１０４は往復運動を行う。ラック軸１０４の往復運動に伴い、車輪１０６の向きが変わる。
【００２３】
電動パワーステアリング装置は、運転者の負荷を軽減するために、以下に示す操舵補助を行う。トルクセンサ３は、ハンドル１０１の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクＴを検出する。車速センサ４は、車速Ｓを検出する。位置検出センサ５は、ブラシレスモータ１のロータの回転位置Ｐを検出する。位置検出センサ５は、例えばレゾルバで構成される。
【００２４】
ＥＣＵ１０は、車載バッテリ１００から電力の供給を受け、操舵トルクＴ、車速Ｓおよび回転位置Ｐに基づきブラシレスモータ１を駆動する。ブラシレスモータ１は、ＥＣＵ１０によって駆動されると、操舵補助力を発生させる。減速機２は、ブラシレスモータ１とステアリングシャフト１０２との間に設けられる。ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力は、減速機２を介して、ステアリングシャフト１０２を回転させるように作用する。
【００２５】
この結果、ステアリングシャフト１０２は、ハンドル１０１に加えられる操舵トルクと、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力の両方によって回転する。このように電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に与えることにより操舵補助を行う。
【００２６】
本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１を駆動する制御装置（モータ制御装置）に特徴がある。そこで以下では、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置に含まれるモータ制御装置について説明する。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図２に示すモータ制御装置は、ＥＣＵ１０を用いて構成されており、ｕ相、ｖ相およびｗ相の３相巻線（図示せず）を有するブラシレスモータ１を駆動する。ＥＣＵ１０は、位相補償器１１、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する）２０、３相／ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調器１２、モータ駆動回路１３、電流センサ１４、電圧センサ１５、および、電解コンデンサ１６を備えている。
【００２８】
ＥＣＵ１０には、トルクセンサ３から出力された操舵トルクＴ、車速センサ４から出力された車速Ｓ、および、位置検出センサ５から出力された回転位置Ｐが入力される。位相補償器１１は、操舵トルクＴに対して位相補償を施す。マイコン２０は、ブラシレスモータ１の駆動に用いられる指令電圧のレベルを求める制御手段として機能する。マイコン２０の機能の詳細については、後述する。
【００２９】
３相／ＰＷＭ変調器１２とモータ駆動回路１３は、ハードウェア（回路）で構成されており、マイコン２０で求めたレベルの電圧を用いてブラシレスモータ１を駆動するモータ駆動手段として機能する。３相／ＰＷＭ変調器１２は、モータを駆動制御するための信号として、マイコン２０で求めた３相の電圧のレベルに応じたデューティ比を有する３種類のＰＷＭ信号（図２に示すＵ、Ｖ、Ｗ）を生成する。モータ駆動回路１３は、スイッチング素子として６個のＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ）を含むＰＷＭ電圧形インバータ回路である。６個のＭＯＳ−ＦＥＴは、３種類のＰＷＭ信号とその否定信号によって制御される。ＰＷＭ信号を用いてＭＯＳ−ＦＥＴの導通状態を制御することにより、ブラシレスモータ１に対して３相の駆動電流（ｕ相電流、ｖ相電流およびｗ相電流）が供給される。
【００３０】
電流センサ１４は、ブラシレスモータ１に流れる電流を検出する電流検出手段として機能する。電流センサ１４は、例えば抵抗体やホール素子で構成され、モータ駆動回路１３と電源の間に１個だけ設けられる。図２に示す例では、電流センサ１４はモータ駆動回路１３と電源のマイナス側（接地）との間に設けられているが、電流センサ１４をモータ駆動回路１３と電源のプラス側との間に設けてもよい。電流センサ１４で検出された電流値は（以下、モータ電流値ＩT という）、マイコン２０に入力される。
【００３１】
電圧センサ１５は、モータ駆動回路１３に対する印加電圧を検出する電圧検出手段として機能する。電圧センサ１５の一方の端子はモータ駆動回路１３と電源のプラス側との間に接続され、他方の端子は接地される。このように接続された電圧センサ１５は、モータ駆動回路１３のプラス側端子の電圧を検知する。電圧センサ１５で検知された電圧値（以下、インバータ電圧値ＶI という）は、マイコン２０に入力される。
【００３２】
ＥＣＵ１０は車載バッテリ１００に接続され、ＥＣＵ１０内の回路（マイコン２０やモータ駆動回路１３など）は車載バッテリ１００から電力の供給を受ける。電解コンデンサ１６は２個の端子を有し、一方の端子は車載バッテリ１００のプラス側端子に接続され、他方の端子は車載バッテリ１００のマイナス側端子に接続される。このようにブラシレスモータ１の電源に並列に接続された電解コンデンサ１６は、平滑用コンデンサとして機能する。なお、図２からモータ駆動回路１３の電源回路を抽出して示すと、図３のようになる。
【００３３】
マイコン２０は、ＥＣＵ１０に内蔵されたメモリ（図示せず）に格納されたプログラムを実行することにより、指令電流算出部２１、オープンループ制御部２２、ｄｑ軸／３相変換部２３、３相電圧補正部２４、角度算出部２５、および、角速度算出部２６として機能する。マイコン２０は、以下に示すように、ブラシレスモータ１に供給すべき電流の量を示す指令電流値とブラシレスモータ１のロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、モータ駆動回路１３に与えるべき電圧（以下、指令電圧という）のレベルを求める。
【００３４】
角度算出部２５は、位置検出センサ５で検出した回転位置Ｐに基づき、ブラシレスモータ１のロータの回転角（以下、角度θという）を求める。角速度算出部２６は、角度θに基づき、ブラシレスモータ１のロータの角速度ωe を求める。なお、図４に示すようにブラシレスモータ１に対してｕ軸、ｖ軸およびｗ軸を設定し、ブラシレスモータ１のロータ６に対してｄ軸およびｑ軸を設定したとき、ｕ軸とｄ軸のなす角が角度θとなる。
【００３５】
指令電流算出部２１は、位相補償後の操舵トルクＴ（位相補償器１１の出力信号）と車速Ｓに基づき、ブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸電流とｑ軸電流を求める（以下、前者をｄ軸指令電流ｉd*、後者をｑ軸指令電流ｉq*という）。より詳細には、指令電流算出部２１は、車速Ｓをパラメータとして、操舵トルクＴと指令電流との対応づけを記憶したテーブル（以下、アシストマップという）を内蔵しており、アシストマップを参照して指令電流を求める。アシストマップを用いることにより、ある大きさの操舵トルクが与えられたときに、その大きさに応じた適切な大きさの操舵補助力を発生させるためにブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸指令電流ｉd*とｑ軸指令電流ｉq*を求めることができる。
【００３６】
なお、指令電流算出部２１で求めるｑ軸指令電流ｉq*は符号付きの電流値であり、その符号は操舵補助の方向を示す。例えば、符号がプラスのときには右方向へ曲がるための操舵補助が行われ、符号がマイナスのときには左方向へ曲がるための操舵補助が行われる。また、ｄ軸指令電流ｉd*は、典型的にはゼロに設定される。
【００３７】
オープンループ制御部２２は、ｄ軸指令電流ｉd* 、ｑ軸指令電流ｉq* および角速度ωe に基づき、ブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸電圧とｑ軸電圧を求める（以下、前者をｄ軸指令電圧ｖd 、後者をｑ軸指令電圧ｖq という）。ｄ軸指令電圧ｖd とｑ軸指令電圧ｖq は、次式（１）と（２）に示すモータの回路方程式を用いて算出される。
ｖd＝（Ｒ＋ＰＬd）ｉd*−ωeＬqｉq* …（１）
ｖq＝（Ｒ＋ＰＬq）ｉq*＋ωeＬdｉd*＋ωeΦ …（２）
ただし、式（１）と（２）において、ｖd はｄ軸指令電圧、ｖq はｑ軸指令電圧、ｉd*はｄ軸指令電流、ｉq*はｑ軸指令電流、ωe はロータの角速度、Ｒは電機子巻線抵抗を含む回路抵抗、Ｌd はｄ軸の自己インダクタンス、Ｌq はｑ軸の自己インダクタンス、ΦはＵ、Ｖ、Ｗ相電機子巻線鎖交磁束数の最大値の√（３／２）倍、Ｐは微分演算子である。このうちＲ、Ｌd 、Ｌq およびΦは、既知のパラメータとして扱われる。なお、上記回路抵抗には、ブラシレスモータ１とＥＣＵ１０との間の配線抵抗やＥＣＵ１０内でのモータ駆動回路１３の抵抗および配線抵抗などが含まれる。
【００３８】
ｄｑ軸／３相変換部２３は、オープンループ制御部２２で求めたｄ軸指令電圧ｖd とｑ軸指令電圧ｖq を３相交流座標軸上の指令電圧に変換する。より詳細には、ｄｑ軸／３相変換部２３は、ｄ軸指令電圧ｖd とｑ軸指令電圧ｖq に基づき、次式（３）〜（５）を用いてｕ相指令電圧Ｖu 、ｖ相指令電圧Ｖv およびｗ相指令電圧Ｖw を求める。
Ｖu＝√（２／３）×｛ｖd×ｃｏｓθ−ｖq×ｓｉｎθ｝ …（３）
Ｖv＝√（２／３）×｛ｖd×ｃｏｓ（θ−２π／３）
−ｖq×ｓｉｎ（θ−２π／３）｝ …（４）
Ｖw＝−Ｖu−Ｖv …（５）
なお、式（３）と（４）に含まれる角度θは、角度算出部２５で求めたものである。
【００３９】
図５は、図２に示すモータ制御装置における電圧の検出タイミングを示す信号波形図である。図５には、Ｕ相ＰＷＭ信号Ｕが各ＰＷＭ周期において所定時間だけハイレベルになり、Ｕ相ＭＯＳ−ＦＥＴを経由してブラシレスモータ１に電流が流れるときの信号波形が記載されている。図５に示すように、モータ電流ＩT は、Ｕ相ＰＷＭ信号Ｕがハイレベルのときに流れる。また、Ｕ相ＰＷＭ信号Ｕがハイレベルに変化したときに、インバータ電圧ＶI は、一時的に高くなり、モータ電流ＩT が流れ始めると一時的に低くなり、その後に最終レベルに到達する。インバータ電圧ＶI は、Ｕ相ＰＷＭ信号Ｕがハイレベルに変化し、モータ電流ＩT が流れ始めるタイミング（より詳細には、モータ電流ＩT が所定のレベルに到達したタイミング）で検知される。
【００４０】
３相電圧補正部２４は、ｄｑ軸／３相変換部２３で求めた３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正して、補正後の指令電圧Ｖuc、Ｖvc、Ｖwcを求める。より詳細には、３相電圧補正部２４は、まず、電圧センサ１５で検出されたインバータ電圧値ＶI に基づき、次式（６）を用いて電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC を求める。
ＲC＝ＶB・Ｌ／∫（｜ＶB−ＶI｜）ｄｔ …（６）
ただし、式（６）において、ＶB は車載バッテリ１００から供給される電源電圧の値（以下、バッテリ電圧値という）、Ｌは配線部のインダクタンスである（図３を参照）。バッテリ電圧値ＶB とインダクタンスＬは固定値であるとする。
【００４１】
次に、３相電圧補正部２４は、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC に基づき、３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正する。例えば、モータの回路方程式（１）、（２）において、Ｒに（Ｒ＋ＲC ）を代入する。
【００４２】
このようにマイコン２０は、ｄｑ座標軸上の指令電流ｉd* 、ｉq* を求める処理と、モータの回路方程式に従いｄｑ座標軸上の指令電圧ｖd 、ｖq を求める処理と、求めた指令電圧ｖd 、ｖq を３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw に変換する処理と、３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正して補正後の指令電圧Ｖuc、Ｖvc、Ｖwcを求める処理とを行う。３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正するときには、式（６）を用いて電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC を求め、抵抗値ＲC に基づく補正を行う。
【００４３】
３相／ＰＷＭ変調器１２は、マイコン２０で求めた３相の指令電圧Ｖuc、Ｖvc、Ｖwcに基づき、３種類のＰＷＭ信号を出力する。各ＰＷＭ信号の幅は、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC を考慮して補正されている。ブラシレスモータ１の３相巻線には、各相の指令電圧に応じた正弦波状の電流が流れ、ブラシレスモータ１のロータは回転する。これに伴い、ブラシレスモータ１の回転軸には、ブラシレスモータ１を流れる電流に応じたトルクが発生する。発生したトルクは、操舵補助に用いられる。
【００４４】
図６は、マイコン２０の動作を示すフローチャートである。図６において、ステップＳ１１〜１７は３相電圧補正部２４によって実行され、ステップＳ１８は３相電圧補正部２４以外の各部によって実行される。また、ステップＳ１１、Ｓ１２はモータ制御装置の製品出荷前に製造ラインで１回だけ実行され、ステップＳ１３〜Ｓ１８はモータ動作中に繰り返し実行される。
【００４５】
マイコン２０は、まず、電圧センサ１５からインバータ電圧の初期値ＶI ＿ＩＮＩを取得して、内部のメモリ（図示せず）に記憶する（ステップＳ１１）。次に、マイコン２０は、ステップＳ１１で取得したインバータ電圧の初期値ＶI ＿ＩＮＩに基づき、式（６）を用いて、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗の初期値ＲC ＿ＩＮＩを求め、求めた値を記憶する（ステップＳ１２）。
【００４６】
モータ動作中において、マイコン２０は、検査周期か否かを判断し、検査周期のときにはステップＳ１４へ、検査周期でないときにはステップＳ１８へ進む（ステップＳ１３）。前者の場合、マイコン２０は、電圧センサ１５からインバータ電圧の現在値ＶI を取得する（ステップＳ１４）。次に、マイコン２０は、ステップＳ１４で取得したインバータ電圧の現在値ＶI に基づき、式（６）を用いて、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗の現在値ＲC を求める（ステップＳ１５）。
【００４７】
次に、マイコン２０は、ステップＳ１２で記憶した抵抗の初期値ＲC ＿ＩＮＩとステップＳ１５で求めた抵抗の現在値ＲC との偏差（２個の値の差の絶対値）を求め、求めた偏差が所定の閾値よりも大きいときにはステップＳ１７へ、偏差が閾値以下のときにはステップＳ１８へ進む。前者の場合、マイコン２０は、警告信号ＡＬを出力する（ステップＳ１７）。警告信号ＡＬは、例えば車両の警告灯の制御回路に供給される。警告信号ＡＬが出力されると、警告灯が点灯する。
【００４８】
ステップＳ１３で検査周期でないと判断された後、ステップＳ１６で偏差が閾値以下と判断された後、および、ステップＳ１７の後に、マイコン２０はオープンループ制御を実行する（ステップＳ１８）。次に、マイコン２０は、ステップＳ１３へ進む。このようにマイコン２０は、ステップＳ１１、Ｓ１２を１回だけ実行し、その後はステップＳ１３〜Ｓ１８を繰り返し実行する。
【００４９】
以上に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置は、モータの回路方程式に従いオープンループ制御のためのモータの駆動電圧を求めるときに、モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値に基づく補正を行う。この補正を行うときには、ＰＷＭ駆動されるモータに電流が流れ始める初期における、モータ駆動回路に対する印加電圧値を検出し、検出した電流値、モータの電源電圧値（バッテリ電圧値）、および、配線部のインダクタンスに基づき、式（６）を用いて、平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求める。これにより、モータ制御を高い精度で行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態に係るモータ制御装置は、所定の検査周期で平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値と最初に記憶した初期値との偏差が所定値以上のときに、警告信号を出力する。これにより、経路上の電子部品や接合部の劣化を利用者に認識させることができる。また、このモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置によれば、モータ制御を高い精度で行えるので、スムーズな操舵補助が可能となる。
【００５１】
なお、以上の説明では、バッテリ電圧値ＶB は固定値であることとしたが、電圧センサ１５とは別に、バッテリ電圧値ＶB を検出する電圧センサを車載バッテリ１００の近傍に設け、式（６）を用いて電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値を求めるときに、電圧センサで検出されたバッテリ電圧値ＶB を用いてもよい。
【００５２】
また、本発明は、上述したコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置だけでなく、ピニオンアシスト型やラックアシスト型の電動パワーステアリング装置にも適用できる。また、本発明は、電動パワーステアリング装置以外のモータ制御装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１３…モータ駆動回路、１６…電解コンデンサ、２０…マイコン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置、および、モータ制御装置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】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。電動パワーステアリング装置の電動モータには従来からブラシモータが広く使用されているが、信頼性および耐久性の向上や慣性の低減などの観点から、近年ではブラシレスモータも使用されている。
【０００３】
一般にモータ制御装置は、モータで発生するトルクを制御するために、モータに流れる電流を検出し、モータに供給すべき電流と検出した電流との差に基づきＰＩ制御（比例積分制御）を行う。３相ブラシレスモータを駆動するモータ制御装置には、２相以上の電流を検出するために、２個または３個の電流センサが設けられる。この電流センサは、モータ制御装置の小型化の妨げになる。そこで、モータ制御装置を小型化するために、電流センサを可能な限り除去し、モータの回路方程式に従いオープンループ制御（フィードフォワード制御）を行う方法が知られている。
【０００４】
オープンループ制御では、モータ指令電流は、モータやモータ制御回路の電気特性値や周囲温度などに基づき決定される。これらの電気特性値は、製品出荷前に製造ラインで測定され、モータ制御装置の内部に電気的に記録される。モータ使用時には、電気特性値はモータ制御装置によって補正され、モータ制御は補正後の電気特性値を用いて行われる。
【０００５】
車両に搭載される電動パワーステアリング装置では、モータ制御装置は車載バッテリから電力の供給を受ける。車載バッテリはモータ制御装置から離れた位置に設けられるので、モータに電流を素早く供給して電源電圧を安定化させるために、モータ制御装置には平滑用コンデンサとして電解コンデンサが設けられる。平滑用コンデンサは、車載バッテリによって常に充電された状態にあり、モータ駆動回路に含まれるスイッチング素子の状態が変化したときに、電荷を充放電してモータ駆動回路に素早く電流を供給する。
【０００６】
なお、本願発明に関連して、特許文献１には、コンデンサの等価直列抵抗により生じるサージ電圧に基づき最大許容モータ電流値を求めること、および、コンデンサの温度に対応して初期許容モータ電流値のマップを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３６３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
モータ使用時には、モータに流れる電流によって電圧降下が発生する。電圧降下の量は、配線部の抵抗に応じて変化する。配線部の抵抗には、回路導体抵抗や電子部品（ＭＯＳ−ＦＥＴ、平滑用コンデンサなど）の抵抗などが含まれる。特に、平滑用コンデンサとして設けられる電解コンデンサは等価抵抗（内部抵抗）が大きく、等価抵抗の値は動作条件（例えば、温度など）に応じて変動する。このため、平滑用コンデンサの等価抵抗の変動を考慮せずにモータ制御を行うと、モータ駆動回路に対する印加電圧に不定量の電圧降下が発生し、モータ制御の精度が低下する。
【０００９】
それ故に、本発明は、電源平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を検出してモータ制御を高い精度で行うモータ制御装置、および、これを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段と、
前記モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正する補正手段と、
前記補正手段で補正されたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段とを備える。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
前記補正手段は、次式（Ａ）に従い、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求めることを特徴とする。
ＲC＝ＶB・Ｌ／∫（｜ＶB−ＶI｜）ｄｔ …（Ａ）
ただし、ＶB は前記モータの電源電圧値、ＶI は前記モータ駆動手段に対する印加電圧値、Ｌは配線部のインダクタンス、ＲC は求めるべき抵抗値である。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、
前記モータ駆動手段は、ＰＷＭ制御によって前記モータを駆動し、
前記補正手段は、ＰＷＭ制御によって前記モータに電流が流れ始める初期における、前記モータ駆動手段に対する印加電圧値に基づき、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求めることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記補正手段は、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値の初期値を記憶し、求めた抵抗値と記憶した初期値との偏差が所定値以上のときに警告信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明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である。
【発明の効果】
【００１５】
上記第１の発明によれば、モータの回路方程式に従いオープンループ制御のためのモータの駆動電圧を求めるときに、モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値を用いた補正を行う。したがって、モータ制御を高い精度で行うことができる。
【００１６】
上記第２の発明によれば、モータの電源電圧値、モータ駆動手段に対する印加電圧値、および、配線部のインダクタンスに基づき、モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値を用いてモータの駆動電圧を補正することにより、モータ制御を高い精度で行うことができる。
【００１７】
上記第３の発明によれば、ＰＷＭ制御でモータを駆動する場合に、モータに電流が流れ始める初期におけるモータ駆動手段に対する印加電圧値に基づき、平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値を用いてモータの駆動電圧を補正することにより、モータ制御を高い精度で行うことができる。
【００１８】
上記第４の発明によれば、平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値が初期値から所定値以上変化したときに警告信号を出力することにより、経路上の電子部品や接合部の劣化を利用者に認識させることができる。
【００１９】
上記第５の発明によれば、平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値を用いてモータの駆動電圧を補正することにより、モータ制御を高い精度で行えるので、スムーズな操舵補助が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すモータ制御装置の電源回路を示す回路図である。
【図４】３相ブラシレスモータにおける３相交流座標とｄｑ座標を示す図である。
【図５】図２に示すモータ制御装置における電圧の検出タイミングを示す信号波形図である。
【図６】図２に示すモータ制御装置のマイクロコンピュータの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。図１に示す電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１、減速機２、トルクセンサ３、車速センサ４、位置検出センサ５、および、電子制御ユニット（Electronic Control Unit ：以下、ＥＣＵという）１０を備えたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。
【００２２】
図１に示すように、ステアリングシャフト１０２の一端にはハンドル（ステアリングホイール）１０１が固着されており、ステアリングシャフト１０２の他端はラックピニオン機構１０３を介してラック軸１０４に連結されている。ラック軸１０４の両端は、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材１０５を介して車輪１０６に連結されている。運転者がハンドル１０１を回転させると、ステアリングシャフト１０２は回転し、これに伴いラック軸１０４は往復運動を行う。ラック軸１０４の往復運動に伴い、車輪１０６の向きが変わる。
【００２３】
電動パワーステアリング装置は、運転者の負荷を軽減するために、以下に示す操舵補助を行う。トルクセンサ３は、ハンドル１０１の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクＴを検出する。車速センサ４は、車速Ｓを検出する。位置検出センサ５は、ブラシレスモータ１のロータの回転位置Ｐを検出する。位置検出センサ５は、例えばレゾルバで構成される。
【００２４】
ＥＣＵ１０は、車載バッテリ１００から電力の供給を受け、操舵トルクＴ、車速Ｓおよび回転位置Ｐに基づきブラシレスモータ１を駆動する。ブラシレスモータ１は、ＥＣＵ１０によって駆動されると、操舵補助力を発生させる。減速機２は、ブラシレスモータ１とステアリングシャフト１０２との間に設けられる。ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力は、減速機２を介して、ステアリングシャフト１０２を回転させるように作用する。
【００２５】
この結果、ステアリングシャフト１０２は、ハンドル１０１に加えられる操舵トルクと、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力の両方によって回転する。このように電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に与えることにより操舵補助を行う。
【００２６】
本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１を駆動する制御装置（モータ制御装置）に特徴がある。そこで以下では、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置に含まれるモータ制御装置について説明する。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図２に示すモータ制御装置は、ＥＣＵ１０を用いて構成されており、ｕ相、ｖ相およびｗ相の３相巻線（図示せず）を有するブラシレスモータ１を駆動する。ＥＣＵ１０は、位相補償器１１、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する）２０、３相／ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調器１２、モータ駆動回路１３、電流センサ１４、電圧センサ１５、および、電解コンデンサ１６を備えている。
【００２８】
ＥＣＵ１０には、トルクセンサ３から出力された操舵トルクＴ、車速センサ４から出力された車速Ｓ、および、位置検出センサ５から出力された回転位置Ｐが入力される。位相補償器１１は、操舵トルクＴに対して位相補償を施す。マイコン２０は、ブラシレスモータ１の駆動に用いられる指令電圧のレベルを求める制御手段として機能する。マイコン２０の機能の詳細については、後述する。
【００２９】
３相／ＰＷＭ変調器１２とモータ駆動回路１３は、ハードウェア（回路）で構成されており、マイコン２０で求めたレベルの電圧を用いてブラシレスモータ１を駆動するモータ駆動手段として機能する。３相／ＰＷＭ変調器１２は、モータを駆動制御するための信号として、マイコン２０で求めた３相の電圧のレベルに応じたデューティ比を有する３種類のＰＷＭ信号（図２に示すＵ、Ｖ、Ｗ）を生成する。モータ駆動回路１３は、スイッチング素子として６個のＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ）を含むＰＷＭ電圧形インバータ回路である。６個のＭＯＳ−ＦＥＴは、３種類のＰＷＭ信号とその否定信号によって制御される。ＰＷＭ信号を用いてＭＯＳ−ＦＥＴの導通状態を制御することにより、ブラシレスモータ１に対して３相の駆動電流（ｕ相電流、ｖ相電流およびｗ相電流）が供給される。
【００３０】
電流センサ１４は、ブラシレスモータ１に流れる電流を検出する電流検出手段として機能する。電流センサ１４は、例えば抵抗体やホール素子で構成され、モータ駆動回路１３と電源の間に１個だけ設けられる。図２に示す例では、電流センサ１４はモータ駆動回路１３と電源のマイナス側（接地）との間に設けられているが、電流センサ１４をモータ駆動回路１３と電源のプラス側との間に設けてもよい。電流センサ１４で検出された電流値は（以下、モータ電流値ＩT という）、マイコン２０に入力される。
【００３１】
電圧センサ１５は、モータ駆動回路１３に対する印加電圧を検出する電圧検出手段として機能する。電圧センサ１５の一方の端子はモータ駆動回路１３と電源のプラス側との間に接続され、他方の端子は接地される。このように接続された電圧センサ１５は、モータ駆動回路１３のプラス側端子の電圧を検知する。電圧センサ１５で検知された電圧値（以下、インバータ電圧値ＶI という）は、マイコン２０に入力される。
【００３２】
ＥＣＵ１０は車載バッテリ１００に接続され、ＥＣＵ１０内の回路（マイコン２０やモータ駆動回路１３など）は車載バッテリ１００から電力の供給を受ける。電解コンデンサ１６は２個の端子を有し、一方の端子は車載バッテリ１００のプラス側端子に接続され、他方の端子は車載バッテリ１００のマイナス側端子に接続される。このようにブラシレスモータ１の電源に並列に接続された電解コンデンサ１６は、平滑用コンデンサとして機能する。なお、図２からモータ駆動回路１３の電源回路を抽出して示すと、図３のようになる。
【００３３】
マイコン２０は、ＥＣＵ１０に内蔵されたメモリ（図示せず）に格納されたプログラムを実行することにより、指令電流算出部２１、オープンループ制御部２２、ｄｑ軸／３相変換部２３、３相電圧補正部２４、角度算出部２５、および、角速度算出部２６として機能する。マイコン２０は、以下に示すように、ブラシレスモータ１に供給すべき電流の量を示す指令電流値とブラシレスモータ１のロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、モータ駆動回路１３に与えるべき電圧（以下、指令電圧という）のレベルを求める。
【００３４】
角度算出部２５は、位置検出センサ５で検出した回転位置Ｐに基づき、ブラシレスモータ１のロータの回転角（以下、角度θという）を求める。角速度算出部２６は、角度θに基づき、ブラシレスモータ１のロータの角速度ωe を求める。なお、図４に示すようにブラシレスモータ１に対してｕ軸、ｖ軸およびｗ軸を設定し、ブラシレスモータ１のロータ６に対してｄ軸およびｑ軸を設定したとき、ｕ軸とｄ軸のなす角が角度θとなる。
【００３５】
指令電流算出部２１は、位相補償後の操舵トルクＴ（位相補償器１１の出力信号）と車速Ｓに基づき、ブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸電流とｑ軸電流を求める（以下、前者をｄ軸指令電流ｉd*、後者をｑ軸指令電流ｉq*という）。より詳細には、指令電流算出部２１は、車速Ｓをパラメータとして、操舵トルクＴと指令電流との対応づけを記憶したテーブル（以下、アシストマップという）を内蔵しており、アシストマップを参照して指令電流を求める。アシストマップを用いることにより、ある大きさの操舵トルクが与えられたときに、その大きさに応じた適切な大きさの操舵補助力を発生させるためにブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸指令電流ｉd*とｑ軸指令電流ｉq*を求めることができる。
【００３６】
なお、指令電流算出部２１で求めるｑ軸指令電流ｉq*は符号付きの電流値であり、その符号は操舵補助の方向を示す。例えば、符号がプラスのときには右方向へ曲がるための操舵補助が行われ、符号がマイナスのときには左方向へ曲がるための操舵補助が行われる。また、ｄ軸指令電流ｉd*は、典型的にはゼロに設定される。
【００３７】
オープンループ制御部２２は、ｄ軸指令電流ｉd* 、ｑ軸指令電流ｉq* および角速度ωe に基づき、ブラシレスモータ１に供給すべきｄ軸電圧とｑ軸電圧を求める（以下、前者をｄ軸指令電圧ｖd 、後者をｑ軸指令電圧ｖq という）。ｄ軸指令電圧ｖd とｑ軸指令電圧ｖq は、次式（１）と（２）に示すモータの回路方程式を用いて算出される。
ｖd＝（Ｒ＋ＰＬd）ｉd*−ωeＬqｉq* …（１）
ｖq＝（Ｒ＋ＰＬq）ｉq*＋ωeＬdｉd*＋ωeΦ …（２）
ただし、式（１）と（２）において、ｖd はｄ軸指令電圧、ｖq はｑ軸指令電圧、ｉd*はｄ軸指令電流、ｉq*はｑ軸指令電流、ωe はロータの角速度、Ｒは電機子巻線抵抗を含む回路抵抗、Ｌd はｄ軸の自己インダクタンス、Ｌq はｑ軸の自己インダクタンス、ΦはＵ、Ｖ、Ｗ相電機子巻線鎖交磁束数の最大値の√（３／２）倍、Ｐは微分演算子である。このうちＲ、Ｌd 、Ｌq およびΦは、既知のパラメータとして扱われる。なお、上記回路抵抗には、ブラシレスモータ１とＥＣＵ１０との間の配線抵抗やＥＣＵ１０内でのモータ駆動回路１３の抵抗および配線抵抗などが含まれる。
【００３８】
ｄｑ軸／３相変換部２３は、オープンループ制御部２２で求めたｄ軸指令電圧ｖd とｑ軸指令電圧ｖq を３相交流座標軸上の指令電圧に変換する。より詳細には、ｄｑ軸／３相変換部２３は、ｄ軸指令電圧ｖd とｑ軸指令電圧ｖq に基づき、次式（３）〜（５）を用いてｕ相指令電圧Ｖu 、ｖ相指令電圧Ｖv およびｗ相指令電圧Ｖw を求める。
Ｖu＝√（２／３）×｛ｖd×ｃｏｓθ−ｖq×ｓｉｎθ｝ …（３）
Ｖv＝√（２／３）×｛ｖd×ｃｏｓ（θ−２π／３）
−ｖq×ｓｉｎ（θ−２π／３）｝ …（４）
Ｖw＝−Ｖu−Ｖv …（５）
なお、式（３）と（４）に含まれる角度θは、角度算出部２５で求めたものである。
【００３９】
図５は、図２に示すモータ制御装置における電圧の検出タイミングを示す信号波形図である。図５には、Ｕ相ＰＷＭ信号Ｕが各ＰＷＭ周期において所定時間だけハイレベルになり、Ｕ相ＭＯＳ−ＦＥＴを経由してブラシレスモータ１に電流が流れるときの信号波形が記載されている。図５に示すように、モータ電流ＩT は、Ｕ相ＰＷＭ信号Ｕがハイレベルのときに流れる。また、Ｕ相ＰＷＭ信号Ｕがハイレベルに変化したときに、インバータ電圧ＶI は、一時的に高くなり、モータ電流ＩT が流れ始めると一時的に低くなり、その後に最終レベルに到達する。インバータ電圧ＶI は、Ｕ相ＰＷＭ信号Ｕがハイレベルに変化し、モータ電流ＩT が流れ始めるタイミング（より詳細には、モータ電流ＩT が所定のレベルに到達したタイミング）で検知される。
【００４０】
３相電圧補正部２４は、ｄｑ軸／３相変換部２３で求めた３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正して、補正後の指令電圧Ｖuc、Ｖvc、Ｖwcを求める。より詳細には、３相電圧補正部２４は、まず、電圧センサ１５で検出されたインバータ電圧値ＶI に基づき、次式（６）を用いて電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC を求める。
ＲC＝ＶB・Ｌ／∫（｜ＶB−ＶI｜）ｄｔ …（６）
ただし、式（６）において、ＶB は車載バッテリ１００から供給される電源電圧の値（以下、バッテリ電圧値という）、Ｌは配線部のインダクタンスである（図３を参照）。バッテリ電圧値ＶB とインダクタンスＬは固定値であるとする。
【００４１】
次に、３相電圧補正部２４は、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC に基づき、３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正する。例えば、モータの回路方程式（１）、（２）において、Ｒに（Ｒ＋ＲC ）を代入する。
【００４２】
このようにマイコン２０は、ｄｑ座標軸上の指令電流ｉd* 、ｉq* を求める処理と、モータの回路方程式に従いｄｑ座標軸上の指令電圧ｖd 、ｖq を求める処理と、求めた指令電圧ｖd 、ｖq を３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw に変換する処理と、３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正して補正後の指令電圧Ｖuc、Ｖvc、Ｖwcを求める処理とを行う。３相の指令電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を補正するときには、式（６）を用いて電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC を求め、抵抗値ＲC に基づく補正を行う。
【００４３】
３相／ＰＷＭ変調器１２は、マイコン２０で求めた３相の指令電圧Ｖuc、Ｖvc、Ｖwcに基づき、３種類のＰＷＭ信号を出力する。各ＰＷＭ信号の幅は、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値ＲC を考慮して補正されている。ブラシレスモータ１の３相巻線には、各相の指令電圧に応じた正弦波状の電流が流れ、ブラシレスモータ１のロータは回転する。これに伴い、ブラシレスモータ１の回転軸には、ブラシレスモータ１を流れる電流に応じたトルクが発生する。発生したトルクは、操舵補助に用いられる。
【００４４】
図６は、マイコン２０の動作を示すフローチャートである。図６において、ステップＳ１１〜１７は３相電圧補正部２４によって実行され、ステップＳ１８は３相電圧補正部２４以外の各部によって実行される。また、ステップＳ１１、Ｓ１２はモータ制御装置の製品出荷前に製造ラインで１回だけ実行され、ステップＳ１３〜Ｓ１８はモータ動作中に繰り返し実行される。
【００４５】
マイコン２０は、まず、電圧センサ１５からインバータ電圧の初期値ＶI ＿ＩＮＩを取得して、内部のメモリ（図示せず）に記憶する（ステップＳ１１）。次に、マイコン２０は、ステップＳ１１で取得したインバータ電圧の初期値ＶI ＿ＩＮＩに基づき、式（６）を用いて、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗の初期値ＲC ＿ＩＮＩを求め、求めた値を記憶する（ステップＳ１２）。
【００４６】
モータ動作中において、マイコン２０は、検査周期か否かを判断し、検査周期のときにはステップＳ１４へ、検査周期でないときにはステップＳ１８へ進む（ステップＳ１３）。前者の場合、マイコン２０は、電圧センサ１５からインバータ電圧の現在値ＶI を取得する（ステップＳ１４）。次に、マイコン２０は、ステップＳ１４で取得したインバータ電圧の現在値ＶI に基づき、式（６）を用いて、電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗の現在値ＲC を求める（ステップＳ１５）。
【００４７】
次に、マイコン２０は、ステップＳ１２で記憶した抵抗の初期値ＲC ＿ＩＮＩとステップＳ１５で求めた抵抗の現在値ＲC との偏差（２個の値の差の絶対値）を求め、求めた偏差が所定の閾値よりも大きいときにはステップＳ１７へ、偏差が閾値以下のときにはステップＳ１８へ進む。前者の場合、マイコン２０は、警告信号ＡＬを出力する（ステップＳ１７）。警告信号ＡＬは、例えば車両の警告灯の制御回路に供給される。警告信号ＡＬが出力されると、警告灯が点灯する。
【００４８】
ステップＳ１３で検査周期でないと判断された後、ステップＳ１６で偏差が閾値以下と判断された後、および、ステップＳ１７の後に、マイコン２０はオープンループ制御を実行する（ステップＳ１８）。次に、マイコン２０は、ステップＳ１３へ進む。このようにマイコン２０は、ステップＳ１１、Ｓ１２を１回だけ実行し、その後はステップＳ１３〜Ｓ１８を繰り返し実行する。
【００４９】
以上に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置は、モータの回路方程式に従いオープンループ制御のためのモータの駆動電圧を求めるときに、モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値に基づく補正を行う。この補正を行うときには、ＰＷＭ駆動されるモータに電流が流れ始める初期における、モータ駆動回路に対する印加電圧値を検出し、検出した電流値、モータの電源電圧値（バッテリ電圧値）、および、配線部のインダクタンスに基づき、式（６）を用いて、平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求める。これにより、モータ制御を高い精度で行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態に係るモータ制御装置は、所定の検査周期で平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値と最初に記憶した初期値との偏差が所定値以上のときに、警告信号を出力する。これにより、経路上の電子部品や接合部の劣化を利用者に認識させることができる。また、このモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置によれば、モータ制御を高い精度で行えるので、スムーズな操舵補助が可能となる。
【００５１】
なお、以上の説明では、バッテリ電圧値ＶB は固定値であることとしたが、電圧センサ１５とは別に、バッテリ電圧値ＶB を検出する電圧センサを車載バッテリ１００の近傍に設け、式（６）を用いて電解コンデンサ１６を含む経路の抵抗値を求めるときに、電圧センサで検出されたバッテリ電圧値ＶB を用いてもよい。
【００５２】
また、本発明は、上述したコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置だけでなく、ピニオンアシスト型やラックアシスト型の電動パワーステアリング装置にも適用できる。また、本発明は、電動パワーステアリング装置以外のモータ制御装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１３…モータ駆動回路、１６…電解コンデンサ、２０…マイコン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段と、
前記モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正する補正手段と、
前記補正手段で補正されたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段とを備えた、モータ制御装置。
【請求項２】
前記補正手段は、次式（Ａ）に従い、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求めることを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。
ＲC＝ＶB・Ｌ／∫（｜ＶB−ＶI｜）ｄｔ …（Ａ）
ただし、ＶB は前記モータの電源電圧値、ＶI は前記モータ駆動手段に対する印加電圧値、Ｌは配線部のインダクタンス、ＲC は求めるべき抵抗値である。
【請求項３】
前記モータ駆動手段は、ＰＷＭ制御によって前記モータを駆動し、
前記補正手段は、ＰＷＭ制御によって前記モータに電流が流れ始める初期における、前記モータ駆動手段に対する印加電圧値に基づき、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め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】
前記補正手段は、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値の初期値を記憶し、求めた抵抗値と記憶した初期値との偏差が所定値以上のときに警告信号を出力することを特徴とする、請求項２または３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置を備えた、電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段と、
前記モータの電源に並列に接続された平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め、求めた抵抗値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正する補正手段と、
前記補正手段で補正されたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段とを備えた、モータ制御装置。
【請求項２】
前記補正手段は、次式（Ａ）に従い、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求めることを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。
ＲC＝ＶB・Ｌ／∫（｜ＶB−ＶI｜）ｄｔ …（Ａ）
ただし、ＶB は前記モータの電源電圧値、ＶI は前記モータ駆動手段に対する印加電圧値、Ｌは配線部のインダクタンス、ＲC は求めるべき抵抗値である。
【請求項３】
前記モータ駆動手段は、ＰＷＭ制御によって前記モータを駆動し、
前記補正手段は、ＰＷＭ制御によって前記モータに電流が流れ始める初期における、前記モータ駆動手段に対する印加電圧値に基づき、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値を求め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】
前記補正手段は、前記平滑用コンデンサを含む経路の抵抗値の初期値を記憶し、求めた抵抗値と記憶した初期値との偏差が所定値以上のときに警告信号を出力することを特徴とする、請求項２または３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置を備えた、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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２８４０３０（Ｐ２０１０−２８４０３０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３６２９６（Ｐ２００９−１３６２９６）
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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