(57)【要約】【課題】モータ駆動用ＦＥＴの特性を測定することなく、モータ制御装置毎に好適な値を設定するデッドタイム設定方法を提供する。【解決手段】デッドタイム設定装置は、複数のデッドタイム設定値Ｄｎから１つのデッドタイムを順に選び（Ｓ１２、Ｓ２２）、選ばれるデッドタイムをモータ制御装置に設定してモータを駆動させ（Ｓ１４）、そのトルクの大きさを検出し（Ｓ１６）、その大きさに基づきトルクリップルの大きさを算出して（Ｓ１８）記憶し（Ｓ２０）、トルクリップルの大きさが最も小さくなるデッドタイムを選択して（Ｓ２４）、モータ制御装置に対して最終的に設定する（Ｓ２６）。そうすればモータ駆動用ＦＥＴの特性を測定する困難な測定方法によらず、ＦＥＴの特性ばらつきに応じたモータ制御装置毎の好適な値を簡単かつ低コストで設定することができる。【選択図】図８
2010228701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ相（ｎは３以上の自然数）のモータを駆動するため、単位周期毎に一定のデッドタイムを有する所定長のパルス幅のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、生成されるパルス幅変調信号に応じた電流を前記モータに供給するモータ制御装置に対して、前記デッドタイムを設定する方法であって、
予め定められる複数のデッドタイムから１つのデッドタイムを順に選ぶ選択ステップと、
前記選択ステップで選ばれるデッドタイムを前記モータ制御装置に対して設定し、前記モータを駆動させる駆動ステップと、
前記駆動ステップにおいて駆動される前記モータのトルクまたは音若しくは振動の大きさを検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出される大きさに基づき、前記モータのトルクリップルの大きさまたは当該トルクリップルに相当する音成分若しくは振動成分の大きさを算出する算出ステップと、
前記複数のデッドタイムのうち、前記算出ステップにおいて算出される大きさが最も小さくなるデッドタイムを前記モータ制御装置に対して最終的に設定する設定ステップと
を備えることを特徴とする、デッドタイム設定方法。
【請求項２】
ｎ相（ｎは３以上の自然数）のモータを駆動するモータ制御装置であって、
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制御手段と、
前記制御手段で求めたレベルの電圧を用いて単位周期毎に一定のデッドタイムを有する所定長のパルス幅のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するモータ駆動信号生成手段と、
前記パルス幅変調信号に基づき、前記モータを駆動するための複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子が前記パルス幅変調信号によってオン・オフされることにより前記モータに電流を供給するスイッチング回路を含むモータ駆動回路と
を備え、
前記モータ駆動信号生成手段は、予め定められる設定可能な複数のデッドタイムのうちから設定される前記デッドタイムを有するパルス幅変調信号を生成し、
前記制御手段は、
前記複数のデッドタイムのうち、前記モータのトルクリップルの大きさまたは当該トルクリップルに相当する音成分若しくは振動成分の大きさが最も小さくなるデッドタイムを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されるデッドタイムを前記モータ駆動信号生成手段に対して設定する設定手段と
を含むことを特徴とする、モータ制御装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記記憶手段により記憶されるデッドタイムが消失しまたは異常な値となった場合、前記複数のデッドタイムのうちの中央値に相当するデッドタイムを前記モータ駆動信号生成手段に対して設定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】
請求項２または請求項３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に付されるデッドタイムの設定方法、当該デッドタイムを設定されるモータ制御装置、および当該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。また、電流センサをすべて除去し、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）を行うモータ制御装置もある。
【０００４】
このようなモータ制御装置は、３相ブラシレスモータの各相に通電するため、例えば図４に示す６個のＭＯＳ−ＦＥＴからなるモータ駆動回路１３のようなブリッジ回路を備えることが多い。モータ制御装置は、上記６個のＭＯＳ−ＦＥＴを３種類のＰＷＭ信号とその否定信号によって制御し、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）を供給する。
【０００５】
このように上記ＰＷＭ信号とその否定信号により制御を行う場合、従来より各ＰＷＭ信号にはデッドタイムが付与される。このデッドタイムとはブリッジ回路（モータ駆動回路）の上下アームが同時にオフされる期間である。例えば図５には、Ｕ相駆動用のＰＷＭ信号に対して付与されるデッドタイムＴｄ２と、Ｕ相駆動用のＰＷＭ信号の否定信号に対して付与されるデッドタイムＴｄ１とが示されている。このデッドタイムは、ブリッジ回路の上下アームが同時にオンして貫通電流が流れることを防止するために必要なものであるが、これによりモータにトルク不足が生じたり、トルクリップルが発生することが知られている。
【０００６】
なお、本願発明に関連して、特許文献１には、トルクリップルを最小化させるため、モータに実際に流れる電流が電流命令に対して比例微積分方式で追従するよう制御する直流電動機制御システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３３７０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、モータにトルク不足やトルクリップルが発生しないようにするためには、デッドタイムは短い方が好ましい。しかし、ブリッジ回路のＦＥＴには個体毎の特性ばらつきがある。そのため、デッドタイムが短すぎると過大な貫通電流が流れ、誤動作を生じる可能性がある。よって従来より、上記特性ばらつきを考慮して十分に長いデッドタイムを設定するのが一般的である。
【０００９】
もっとも、製造時に装置毎のＦＥＴの特性を測定すれば、その測定された特性に応じたデッドタイムを設定することができるはずである。しかし上記測定は容易ではないため、実際の製造工程において実施することは困難であり、実施するとしても製造コストが高くなる。
【００１０】
そこで本発明は、モータ駆動回路におけるＦＥＴの特性を測定することなく、モータ制御装置毎に好適な値を設定するデッドタイム設定方法、および当該デッドタイムを設定されたモータ制御装置、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】
【００１１】
第１の発明は、ｎ相（ｎは３以上の自然数）のモータを駆動するため、単位周期毎に一定のデッドタイムを有する所定長のパルス幅のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、生成されるパルス幅変調信号に応じた電流を前記モータに供給するモータ制御装置に対して、前記デッドタイムを設定する方法であって、
予め定められる複数のデッドタイムから１つのデッドタイムを順に選ぶ選択ステップと、
前記選択ステップで選ばれるデッドタイムを前記モータ制御装置に対して設定し、前記モータを駆動させる駆動ステップと、
前記駆動ステップにおいて駆動される前記モータのトルクまたは音若しくは振動の大きさを検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出される大きさに基づき、前記モータのトルクリップルの大きさまたは当該トルクリップルに相当する音成分若しくは振動成分の大きさを算出する算出ステップと、
前記複数のデッドタイムのうち、前記算出ステップにおいて算出される大きさが最も小さくなるデッドタイムを前記モータ制御装置に対して最終的に設定する設定ステップと
を備えることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、ｎ相（ｎは３以上の自然数）のモータを駆動するモータ制御装置であって、
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制御手段と、
前記制御手段で求めたレベルの電圧を用いて単位周期毎に一定のデッドタイムを有する所定長のパルス幅のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するモータ駆動信号生成手段と、
前記パルス幅変調信号に基づき、前記モータを駆動するための複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子が前記パルス幅変調信号によってオン・オフされることにより前記モータに電流を供給するスイッチング回路を含むモータ駆動回路と
を備え、
前記モータ駆動信号生成手段は、予め定められる設定可能な複数のデッドタイムのうちから設定される前記デッドタイムを有するパルス幅変調信号を生成し、
前記制御手段は、
前記複数のデッドタイムのうち、前記モータのトルクリップルの大きさまたは当該トルクリップルに相当する音成分若しくは振動成分の大きさが最も小さくなるデッドタイムを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されるデッドタイムを前記モータ駆動信号生成手段に対して設定する設定手段と
を含むことを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、
前記設定手段は、前記記憶手段により記憶されるデッドタイムが消失しまたは異常な値となった場合、前記複数のデッドタイムのうちの中央値に相当するデッドタイムを前記モータ駆動信号生成手段に対して設定することを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、第２または第３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、デッドタイムをモータ制御装置に順に設定してモータを駆動させ、そのトルクまたは音若しくは振動の大きさに基づき、モータのトルクリップルの大きさまたは当該トルクリップルに相当する音成分若しくは振動成分の大きさが最も小さくなるデッドタイムをモータ制御装置に対して最終的に設定するので、例えばモータ駆動用ＦＥＴの特性を測定する困難な測定方法によらず、ＦＥＴなどの特性ばらつきに応じたモータ制御装置毎の好適なデッドタイムを簡単かつ低コストで設定することができる。
【００１６】
上記第２の発明によれば、第１の発明に相当する方法で設定される、モータのトルクリップルの大きさまたは当該トルクリップルに相当する音成分若しくは振動成分の大きさが最も小さくなるデッドタイムが記憶手段に記憶されるので、典型的にはＦＥＴなどのスイッチング素子の特性ばらつきに応じたモータ制御装置毎の好適なデッドタイムを簡単かつ低コストで設定することができる。
【００１７】
上記第３の発明によれば、記憶手段により記憶されるデッドタイムが消失しまたは異常な値となった場合でも、予め定められる複数のデッドタイムのうちの中央値に相当するデッドタイムをモータ駆動信号生成手段に対して設定することにより、好適なデッドタイムから大きくずれない（比較的好適な）デッドタイムを設定することができる。
【００１８】
上記第４の発明によれば、第１の発明と同様の効果を奏するとともに、好適なデッドタイムが設定されることにより電動パワーステアリング装置の操舵フィーリングやＮＶ（ノイズ・アンド・バイブレーション）性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本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構成を示す概略図である。
【図２】上記実施形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態における３相／ＰＷＭ変調器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】上記実施形態におけるモータ駆動回路の回路図である。
【図５】上記実施形態において、デッドタイムが付与されたＰＷＭ信号の例を示す波形図である。
【図６】上記実施形態の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７】上記実施形態におけるデッドタイム設定装置のデッドタイム設定動作に関連する各装置の接続関係を示すブロック図である。
【図８】上記実施形態におけるデッドタイム設定装置によるデッドタイム設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】上記実施形態におけるデッドタイム設定値Ｄｎに対応するデッドタイムＤｔと、トルクリップル値Ｔｒとの関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
＜１．  電動パワーステアリング装置の全体的な構成＞
図１は、本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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
＜２．  モータ制御装置の全体的な構成＞
本発明の一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、この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。
【００２６】
図２は、本発明の一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、およびモータ駆動回路１３を備えている。
【００２７】
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。
【００２８】
３相／ＰＷＭ変調器１２とモータ駆動回路１３とは、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。
【００２９】
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）とその否定信号とを生成する。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。このようにモータ駆動回路１３は、複数のスイッチング素子を有し、ブラシレスモータ１に電流を供給するスイッチング回路として機能する。
【００３０】
このモータ駆動回路１３に与えられるＰＷＭ信号には、前述したデッドタイムが付される。このようなＰＷＭ信号を生成する３相／ＰＷＭ変調器１２の詳しい構成について、図３を参照して説明する。
【００３１】
図３は、３相／ＰＷＭ変調器１２の詳細な構成を示すブロック図である。この図３に示されるように、３相／ＰＷＭ変調器１２は、基準信号生成回路１２０と、Ｕ相ＰＷＭ信号生成回路１２１と、Ｖ相ＰＷＭ信号生成回路１２２と、Ｗ相ＰＷＭ信号生成回路１２３と、論理反転回路１２４〜１２６と、デッドタイム付与回路１２７とを備える。
【００３２】
基準信号生成回路１２０は、１ＰＷＭ周期内で接地電位から所定電位（ここでは後述する指令電圧の最高値）まで線形に変化し、所定電位から接地電位へ瞬時的に戻るノコギリ波を生成する。例えばこのノコギリ波の周波数は２０ｋＨｚであり、上記ＰＷＭ周期は５０μｓである。なお、このノコギリ波に代えて、１ＰＷＭ周期内で接地電位から所定電位まで線形に変化しさらに接地電位まで線形に変化する三角波が生成される構成であってもよい。
【００３３】
Ｕ相ＰＷＭ信号生成回路１２１は、ｄｑ軸／３相変換部２３から後述するｕ相指令電圧Ｖu を受け取り、基準信号生成回路１２０から受け取ったノコギリ波の電位がｕ相指令電圧Ｖu よりも大きい時にはオフ電位となり、小さい時にはオン電位となるＵ相ＰＷＭ信号を生成する。Ｕ相ＰＷＭ信号生成回路１２１は、このＵ相ＰＷＭ信号と、論理否定回路１２４により得られるその否定信号をデッドタイム付与回路１２７に与える。
【００３４】
また、Ｖ相ＰＷＭ信号生成回路１２２についても同様に、ｖ相指令電圧Ｖv を受け取り、Ｖ相ＰＷＭ信号を生成し、論理否定回路１２５より得られるその否定信号とともにデッドタイム付与回路１２７に与える。さらに、Ｗ相ＰＷＭ信号生成回路１２３についても同様に、ｗ相指令電圧Ｖw を受け取り、Ｗ相ＰＷＭ信号を生成し、論理否定回路１２６により得られるその否定信号とともにデッドタイム付与回路１２７に与える。
【００３５】
デッドタイム付与回路１２７は、後述するマイコン２０からデッドタイム設定信号Ｖｎを受け取り、各相ＰＷＭ信号およびその否定信号に対して、モータ駆動回路１３の上下アームが同時にオンして貫通電流が流れることを防止するため、デッドタイム設定信号Ｖｎにより定められる長さのデッドタイムを付与する。このデッドタイムは、ここでは０．８〜１．２μｓまでの範囲で０．１μｓ毎に５つの長さが予め定められており、これらの中からデッドタイム設定信号Ｖｎ（ここではＶ１〜Ｖ５）に応じて、対応するデッドタイムが選択される。例えば、デッドタイム設定信号Ｖ３を受け取るとき、デッドタイム付与回路１２７は、各相ＰＷＭ信号およびその否定信号に対して、１μｓのデッドタイムを付与する。以下、このデッドタイムについて、図４および図５を参照して詳しく説明する。
【００３６】
図４は、モータ駆動回路の回路図であり、モータ駆動回路１３に含まれるＭＯＳＦＥＴ１５ｕ、１５ｖ、１５ｗのドレイン端子は図示されない電源部のプラス極に接続され、そのソース端子は対応するモータ各相の入力端に接続される。また、モータ駆動回路１３に含まれるＭＯＳＦＥＴ１６ｕ、１６ｖ、１６ｗのソース端子は抵抗体１７を介して図示されない電源部のマイナス極（接地極）に接続され、そのドレイン端子は対応するモータ各相の入力端に接続される。
【００３７】
３相／ＰＷＭ変調器１２は、上記６個のＭＯＳ−ＦＥＴを３相ＰＷＭ信号とその否定信号によって制御し、これらの信号を用いて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。このＰＷＭ信号の波形例について、図５を参照して説明する。
【００３８】
図５は、デッドタイムが付与されたＰＷＭ信号の例を示す波形図である。図５に示されるように、Ｕ相ＰＷＭ信号およびその否定信号の立ち上がり時点において所定のディレイ期間が設けられており、このことにより、Ｕ相ＰＷＭ信号に対してデッドタイムＴｄ２が付与され、Ｕ相ＰＷＭ信号の否定信号に対してデッドタイムＴｄ１が付与される。なお、図４に示すＭＯＳＦＥＴ１５ｕ，１６ｕとモータのＵ相入力端との接続点Ａの電位は、例えばブラシレスモータ１の方向へ電流が流れる場合には、図５に示すようにＭＯＳＦＥＴ１５ｕ，１６ｕがともにオフされる時刻ｔ１に電源電位から接地電位になり、ＭＯＳＦＥＴ１５ｕがオンされる時刻ｔ４に接地電位から電源電位になる。このように、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間と、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間にＭＯＳＦＥＴ１５ｕ，１６ｕが共にオフされるため、上下アームが同時にオンして貫通電流が流れることが防止される。なお、ここではＰＷＭ信号およびその否定信号に付与されるデッドタイムＴｄ１，Ｔｄ２は同じ長さであるが、異なるように設定されてもよい。
【００３９】
本実施形態では、以上のようなデッドタイムを設定するためのデッドタイム設定信号Ｖｎを上記６個のＭＯＳ−ＦＥＴの特性を測定することなく、適宜な値を定めることができる構成となっている。この点については後述する。
【００４０】
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、角度算出部２４、角速度算出部２５、およびデッドタイム設定部２６として機能する。また、マイコン２０に内蔵される不揮発性メモリの一部は、設定値記憶部２７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。
【００４１】
角度算出部２４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２５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６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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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２４で求めたものである。
【００４６】
設定値記憶部２７は、例えばＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリからなり、装置外部に設けられる後述するデッドタイム設定装置２００から与えられるデッドタイム設定値Ｄｎ（ここではデッドタイム設定値Ｄ１〜Ｄ５のうちの１つ）を受け取り、恒常的に記憶する。このデッドタイム設定値Ｄｎを設定するためのデッドタイム設定装置２００の動作については後述する。なお、この設定値記憶部２７に対応する不揮発性メモリは必ずしもマイコン２０に内蔵されている必要はなく、マイコン２０と外部バスにより接続される半導体メモリなどであってもよい。
【００４７】
デッドタイム設定部２６は、装置起動時に、設定値記憶部２７からデッドタイム設定値Ｄｎを受け取り、３相／ＰＷＭ変調器１２に対してデッドタイム設定値Ｄｎに対応するデッドタイム設定信号Ｖｎを与える。このデッドタイム設定信号Ｖｎによりデッドタイムを付与する３相／ＰＷＭ変調器１２の構成および動作については前述した。
【００４８】
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、求められた指令電圧ｖd ，ｖq を３相の指令電圧Ｖu ，Ｖv ，Ｖw に変換する処理とを行う。３相／ＰＷＭ変調器１２は、マイコン２０で求めた３相の指令電圧Ｖu ，Ｖv ，Ｖw に基づき、３種類のＰＷＭ信号を出力する。これにより、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。
【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、指令電流値とロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従いオープンループ制御の指令電圧を求めるが、ＰＷＭ信号に付与されるデッドタイムを規定するデッドタイム設定値Ｄｎは、外部のデッドタイム設定装置により求められ与えられる。そこで、図７ないし図９を参照して、デッドタイム設定値Ｄｎを設定するデッドタイム設定装置２００の動作について詳述する。
【００５０】
図７は、デッドタイム設定装置のデッドタイム設定動作に関連する各装置の接続関係を示すブロック図である。図７に示すように、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置であるＥＣＵ１０には、ブラシレスモータ１および位置検出センサ５が接続されている。もっともこれらはデッドタイム設定装置からデッドタイム設定値を与えられる（モータ制御装置を備える）電動パワーステアリング装置に実際に内蔵されるものであってもよいし、これらに相当する製造時の試験用の同一製品であってもよい。
【００５１】
また、このブラシレスモータ１には（例えばブレーキなどを含むトルク測定用の）トルク検出器２０３が取り付けられており、トルク検出器２０３により検出されたトルク値Ｔｔは、デッドタイム設定装置２００に与えられる。
【００５２】
デッドタイム設定装置２００は、ＥＣＵ１０に対して予め定められた５つのデッドタイム設定値Ｄｎ（Ｄ１〜Ｄ５）を順に与え、直流電源２０１に接続されたＥＣＵ１０から与えられる所定の電圧でモータ１を回転させた時のトルク値Ｔｔの変動成分であるトルクリップル値Ｔｒ［Ｎｍ］を算出し、これに応じて最も好適なデッドタイム設定値Ｄｎを決定し、ＥＣＵ１０に（最終的に）設定する。以下、この動作について図８を参照して詳しく説明する。
【００５３】
図８は、デッドタイム設定装置によるデッドタイム設定処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下の処理手順はデッドタイム設定装置２００に内蔵されるマイコンによりソフトウェア的に実現されるものである。
【００５４】
まず、デッドタイム設定装置２００は、デッドタイム設定値Ｄｎや後述するカウンタ値ｎなどを初期化する処理を行う（ステップＳ１０）。なお初期化されたカウンタ値ｎは０である。次に、デッドタイム設定装置２００は、カウンタ値ｎを１だけインクリメントする（ステップＳ１２）。
【００５５】
続いて、デッドタイム設定装置２００は、カウンタ値ｎに対応するデッドタイム設定値ＤｎをＥＣＵ１０に与え、ＥＣＵ１０に所定電圧でブラシレスモータ１を駆動するよう指示する（ステップＳ１４）。例えば、ｎ＝１のときにはデッドタイム設定値Ｄ１がＥＣＵ１０に与えられる。ＥＣＵ１０は、与えられるデッドタイム設定値Ｄｎを前述したように設定値記憶部２７に記憶し、記憶された値のデッドタイムが付与されたＰＷＭ信号でブラシレスモータを駆動する。
【００５６】
次に、デッドタイム設定装置２００は、駆動されているブラシレスモータ１に接続されるトルク検出器２０３から検出されるトルク値Ｔｔを取得する（ステップＳ１６）。デッドタイム設定装置２００は、このトルク値Ｔｔに基づき、トルクリップル値Ｔｒを算出する（ステップＳ１８）。
【００５７】
すなわちＥＣＵ１０は、典型的にはテスト駆動モードを有しており、デッドタイム設定装置２００（またはオペレータ）からテスト駆動モードでの駆動を指示されると、（例えば測定系の応答特性や固有周波数などを考慮して適切な回転数となるよう）予め設定された指令電圧で、与えられたデッドタイム設定値Ｄｎを付したＰＷＭ信号を生成し使用することにより、ブラシレスモータ１を所定時間駆動する。デッドタイム設定装置２００は、その間にトルク値Ｔｔを取得しつづけ、得られるトルク信号に対して、典型的には高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による周波数分析処理を行うことことにより（トルク信号の電気角あたり６次成分である）トルクリップル値Ｔｒを算出する。
【００５８】
続いて、デッドタイム設定装置２００は、上記ステップＳ１８において算出されたトルクリップル値Ｔｒを、上記ステップＳ１４においてＥＣＵ１０に与えられた（現カウンタ値ｎに対応する）デッドタイム設定値Ｄｎと関連付けて、内蔵するメモリなどに記憶する（ステップＳ２０）。
【００５９】
次に、デッドタイム設定装置２００は、現カウンタ値ｎがデッドタイム設定総数ＭＡＸ（ここではＭＡＸ＝５）未満であるか否かを判定する（ステップ２０）。このステップＳ２２での判定の結果、現カウンタ値ｎがデッドタイム設定総数ＭＡＸ未満である場合には（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２の処理へ戻り、以降、現カウンタ値ｎがデッドタイム設定総数ＭＡＸ以上になるまでステップＳ１２〜Ｓ２２を繰り返し実行する。この繰り返し処理により、デッドタイム設定総数ＭＡＸと同数のデッドタイム設定値Ｄｎおよびこれに対応するトルクリップル値Ｔｒが得られる。また、現カウンタ値ｎがデッドタイム設定総数ＭＡＸ以上の場合には（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ステップＳ２４の処理へ進む。
【００６０】
続いて、デッドタイム設定装置２００は、デッドタイム設定総数ＭＡＸと同数のデッドタイム設定値Ｄｎに関連づけて記憶された全てのトルクリップル値Ｔｒのうち、最も値が小さいトルクリップル値Ｔｒに対応するデッドタイム設定値Ｄｎを選択し（ステップＳ２４）、選択されたデッドタイム設定値ＤｎをＥＣＵ１０に最終的に設定して（ステップＳ２６）、一連の処理を終了する。このような動作について、さらに図９を参照して具体的に説明する。
【００６１】
図９は、デッドタイム設定値Ｄｎに対応するデッドタイムＤｔと、トルクリップル値Ｔｒとの関係を示すグラフ図である。図９に示されるように、本実施形態で設定可能なデッドタイムは前述したように３相／ＰＷＭ変調器１２において定められており、具体的には０．８〜１．２μｓまでの範囲で０．１μｓ毎に５つの長さが予め定められている。これらのデッドタイムのうちの１つを選択するため、ＥＣＵ１０において前述した５つのデッドタイム設定値Ｄｎ（Ｄ１〜Ｄ５）が定められている。図９を参照すればわかるように、５つのトルクリップル値Ｔｒのうち、最も値が小さいトルクリップル値Ｔｒに対応するデッドタイム設定値はＤ３である。よって、デッドタイム設定装置２００は、デッドタイム設定値Ｄ３を選択し、選択された値をＥＣＵ１０に備えられる不揮発性メモリからなる設定値記憶部２７に書き込む。
【００６２】
このように、デッドタイムを変化させることにより変化するブラシレスモータ１のトルクリップルに着目し、トルクリップルを最小にするデッドタイムを選択することにより、モータ駆動回路のＦＥＴに特性ばらつきがあっても、装置毎に異なる好適なデッドタイムを容易に選択することができる。また５個、より広くは数個から十数個程度の予め設定されたデッドタイム設定値Ｄｎの中から好適な１つを選択する構成により、デッドタイムを簡単に設定することができるとともに、測定回数を少なくすることができるので、デッドタイム設定工程を簡単にし装置の製造コストを下げることができる。
【００６３】
なお、このようなモータ制御装置を備える電動パワーステアリング装置に対するデッドタイムの設定は、製造時に一度なされた後には変更されないが、装置のメインテナンス時などにおいて上記のようなトルクリップル値Ｔｒの測定を行い、そのときに得られる新たな値を設定してもよい。
【００６４】
＜３．  効果＞
以上のように本実施形態におけるデッドタイム設定装置２００は、モータ駆動回路１３に含まれるＭＯＳＦＥＴの特性を測定する困難な測定方法によらず、ブラシレスモータ１のトルクを測定しそのトルクリップル値Ｔｒを算出する簡単な方法で、最もトルクリップル値Ｔｒが小さいときのデッドタイムをモータ制御装置、およびこれを備えた電動パワーステアリング装置毎に設定することにより、モータ駆動回路におけるＦＥＴの特性ばらつきに応じたモータ制御装置毎の好適な値を簡単かつ低コストで設定することができる。またその結果、電動パワーステアリング装置の操舵フィーリングやＮＶ（ノイズ・アンド・バイブレーション）性能を向上させることができる。
【００６５】
＜４．  変形例＞
上記実施形態では、デッドタイム設定部２６は、デッドタイム設定装置２００により設定されるデッドタイム設定値Ｄｎを記憶する設定値記憶部２７から、記憶されているデッドタイム設定値Ｄｎを読み出し、読み出されたデッドタイム設定値Ｄｎに対応するデッドタイム設定信号Ｖｎを３相／ＰＷＭ変調器１２に与える構成であるが、ＥＥＰＲＯＭなどで構成されるこの設定値記憶部２７は、マイコン２０の異常動作や熱などによりその記憶値が消失したり異常な値となることがある。
【００６６】
そこで、デッドタイム設定部２６は、設定値記憶部２７に正しく記憶されているべきデッドタイム設定値Ｄｎが消失したり異常値となっているか否かを（例えば正常な範囲と比較することにより）判定し、異常と判定される場合には、予め定められた（選択可能な）全てのデッドタイム設定値Ｄｎ（ここではＤ１〜Ｄ５）のうちの中央値（ここではＤ３）を選択し、これに対応するデッドタイム設定信号Ｖｎ（ここではＶ３）を３相／ＰＷＭ変調器１２に与える構成であってもよい。そうすれば、設定値記憶部２７に記憶されるデッドタイム設定値Ｄｎが異常な場合であっても、好適なデッドタイムから大きくずれない（比較的好適な）デッドタイムを設定することができる。
【００６７】
上記実施形態では、デッドタイム設定装置２００は、トルク検出器２０３により検出されるブラシレスモータ１のトルク値Ｔｔに基づき、トルクリップル値Ｔｒを算出する構成であるが、ブラシレスモータ１にはこのトルクリップルに応じた音や振動が発生する。そこで、トルク値Ｔｔを検出しない簡易な方法として、ブラシレスモータ１に発生する音や振動を検出することが考えられる。デッドタイム設定装置２００は、トルク検出器２０３に代えて、この音や振動を検出するセンサを新たに備え、このセンサの検出信号に対してＦＦＴによる周波数分析処理を行うことにより（検出信号の電気角あたり６次成分である）トルクリップル値Ｔｒに相当する音成分または振動成分の大きさを算出する構成であってもよい。このような音や振動を検出する装置はトルク検出器よりも簡易な装置構成とすることができる。よって、このトルクリップルに相当する信号成分のうちの最小値に対応するデッドタイムを選択すれば、モータ駆動回路におけるＦＥＴの特性ばらつきにより装置毎に異なる好適なデッドタイムを、ＦＥＴの特性を測定することなく、さらに容易に選択し設定することができる。
【００６８】
上記実施形態では、３相／ＰＷＭ変調器１２は、マイコン２０とは異なる構成要素として説明したが、３相／ＰＷＭ変調器１２を省略し、その機能をマイコン２０により実現する構成であってもよい。なお、このような構成では非常に多様なデッドタイムを設定可能である場合が多い。しかし、設定可能な全てのデッドタイムについて上記測定を行うことは極めて困難である。よって、そのなかの適宜の数個のデッドタイムを予め選定しておき、選定された（例えば数個のデッドタイムの）中から上記実施形態のように好適な１つを選択し設定することが好ましい。
【００６９】
上記実施形態では、オープンループ制御部２２によるオープンループ制御が行われるが、モータに流れる電流の検出値に基づくフィードバック制御が行われてもよい。また、上記実施形態では、３相モータを例に説明したが、ｎ相（ｎは３以上の自然数）のモータであっても本発明を同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１３…モータ駆動回路、１７…シャント抵抗、２０…マイコン、Ｄｎ…デッドタイム設定値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010228701.tif 000009
【図８】
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【図９】
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