(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを演算する回転角演算手段、前記ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号を演算する補償信号演算手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記トルクリップル補償信号と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項２】
ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、前記ＤＣブラシレスモータの界磁コイルの中性点電圧からトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記トルクリップル補償信号と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項３】
ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記電気角信号とからトルクリップル補償信号を演算する補償電流演算手段、前記電流指令値と前記トルクリップル補償信号との加算値と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項４】
ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記電気角信号とから第一のトルクリップル補償信号を演算する補償電流演算手段、前記ＤＣブラシレスモータの界磁コイルの中性点電圧から第二のトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、前記電流指令値と前記第一のトルクリップル補償信号との加算値から指令電圧を演算する電流制御手段、この指令電圧と前記第二のトルクリップル補償信号との加算値と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項５】
ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、前記ＤＣブラシレスモータの電路電流と前記電気角信号とからフィードバック信号を生成するフィードバック信号演算手段、前記フィードバック信号演算手段からのフィードバック信号が入力され、該フィードバック信号を前記電流指令値と合致させるべく指令電圧を演算する電流制御手段、前記フィードバック信号と前記電気角信号とからトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、前記指令電圧と前記トルクリップル補償信号と前記電気角信号とから、通電すべき二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対して印加する補償電圧のＰＷＭ信号とを前記ＤＣブラシレスモータの駆動手段に与える駆動信号演算手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項６】
ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対する電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記電気角信号とから第一のトルクリップル補償信号を演算する補償電流演算手段、前記ＤＣブラシレスモータの電路電流と前記電気角信号とからフィードバック信号を生成するフィードバック信号演算手段、前記フィードバック信号演算手段からのフィードバック信号が入力され、前記電流指令値と前記第一のトルクリップル補償信号との加算値と、該フィードバック信号を合致させるべく指令電圧を演算する電流制御手段、前記フィードバック信号と前記電気角信号とから第二のトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、前記指令電圧と前記第二のトルクリップル補償信号と前記電気角信号とから、通電すべき二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対して印加する補償電圧のＰＷＭ信号とを前記ＤＣブラシレスモータの駆動手段に与える駆動信号演算手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項７】
電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が、ＤＣブラシレスモータの回転速度から演算された逆起電圧をパラメータとして演算されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
【請求項８】
電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が、ＤＣブラシレスモータの回転速度をパラメータとして演算されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
【請求項９】
電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が予め設定された一定値であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
【請求項１０】
電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が予め設定された演算式により演算されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
【請求項１１】
電流指令値設定手段の設定する電流指令値が、最大電流指令値をＴＩｍａｘ、電源電圧をａ、電圧余裕値をｂ、モータ逆起電圧をｅ、モータ巻線抵抗値をｄとするとき、
ＴＩｍａｘ＝（ａ−ｂ−ｅ）／ｄ
として求めることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＤＣブラシレスモータを使用して操舵力を補助する車両用の電動パワーステアリング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に使用される電動パワーステアリング装置では、操舵軸に設けられたトルクセンサにより操舵トルクを、車速センサにより車速を検出し、この車速と操舵トルクとに応じた駆動電流をモータに与えて操舵用の補助トルクを得るように構成され、モータには整備を簡単にするために、あるいは、整備を排除するためにＤＣブラシレスモータが使用される。このようなＤＣブラシレスモータを使用した電動パワーステアリング装置では、モータ電流制御部において、検出した車速と操舵トルクとに応じた目標電流値を定めて指令値とすると共に、モータの駆動電流と回転電気角とのモニタを設けてモータの回転電気角に対応した電流値を検出し、モータ電流制御部が検出値と目標電流値との偏差を演算して検出値と目標電流値とが一致するようにインバータを制御している。
【０００３】
このように、目標トルク値を得るために電流値を目標電流値に制御するだけの制御方式ではＤＣブラシレスモータにトルクリップルが発生し、このトルクリップルが操舵輪に加わって操縦者に違和感を与えることがある。このトルクリップルは、モータの回転電気角を検出し、検出された回転子の位置に基づいて転流を行わせるときに生ずるものである。すなわち、転流時に電流が変動することによりトルクリップルが発生し、振動や騒音の原因になるものである。
【０００４】
このトルクリップルを低減させる手法としては、文献、ＩＥＥＥ    ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ    ＯＮ    ＰＯＷＥＲ    ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ８，ＮＯ．２，ＡＰＲＩＬ    １９９３に「Ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ    Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ    ｆｏｒ    Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ    ＤＣ    Ｍｏｔｏｒｓ：Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ    ｏｎ    Ｉｎｓｔａｎｔ    Ｔｏｒｑｕｅ」が、また、別の文献として、１９９３    Ｔｈｅ    Ｅｕｒｏｐｅａｎ    Ｐｏｗｅｒ    Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ    Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎに「Ａ    ＮＯＶＥＬ    ＣＵＲＲＥＮＴ    ＣＯＮＴＲＯＬ    ＳＴＲＡＴＥＧＹ    ＩＮ    ＴＲＡＰＥＺＯＩＤＡＬ    ＥＭＦ    ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ    ＴＯＭＩＮＩＭＩＺＥ    ＴＯＲＱＵＥ    ＲＩＰＰＬＥＳ    ＤＵＥ    ＴＯ    ＰＨＡＳＥＳ    ＣＯＭＭＵＴＡＴＩＯＮＳ」が開示されている。
【０００５】
これらは台形磁束分布型ＤＣブラシレスモータの矩形波駆動制御に関するものであり、前者を文献１、後者を文献２とすると、文献１は、モータへの印加電圧を、非転流区間で非転流相の電流を制御するためにモータ端子間へ印加する電圧と、転流時に電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御してトルクリップルを低減するためにモータ端子間に印加する電圧とで構成するものであり、さらにトルクリップルを補償するためにモータの回転電気角をパラメータとする補償電流で電流指令値を補正するものである。また、文献２は、モータへの印加電圧を、非転流相の電流を制御するためにモータ端子間へ印加する電圧と、転流時に電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御してトルクリップルを低減するために転流時に通常ではオフになる相に印加する電圧とで構成するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように制御される従来のＤＣブラシレスモータのトルクリップル低減法においては上記のように、転流時に電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御してトルクリップルを低減するためにモータの端子間へ印加する電圧など、電圧印加により補償するものであるため、電源電圧により効果に限界が生じ、補償電圧が不足して転流時に電流変動が発生したり、モータに起因するトルクリップルが充分に低減できない領域が残ってしまうなどの問題を有するものであった。特に、車両用の電動パワーステアリング装置では電源がバッテリであり、近年のように、電力消費の大きい電装部品を多数搭載する車両においては電源電圧の変動が大きく、その影響が大である。
【０００７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、転流時のトルクリップルを低減するためのトルクリップル補償信号が有効に働くよう、電源電圧によるトルクリップル抑制の限界を排除し、電源電圧の変動があっても充分にトルクリップルを低減させることが可能な車両用の電動パワーステアリング制御装置を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電動パワーステアリング制御装置は、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを演算する回転角演算手段、前記ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号を演算する補償信号演算手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記トルクリップル補償信号と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたものである。
【０００９】
また、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、前記ＤＣブラシレスモータの界磁コイルの中性点電圧からトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記トルクリップル補償信号との加算値と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１０】
さらに、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記電気角信号とからトルクリップル補償信号を演算する補償電流演算手段、前記電流指令値と前記トルクリップル補償信号との加算値と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１１】
さらにまた、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記電気角信号とから第一のトルクリップル補償信号を演算する補償電流演算手段、前記ＤＣブラシレスモータの界磁コイルの中性点電圧から第二のトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、前記電流指令値と前記第一のトルクリップル補償信号との加算値から指令電圧を演算する電流制御手段、この指令電圧と前記第二のトルクリップル補償信号との加算値と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１２】
また、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、前記ＤＣブラシレスモータの電路電流と前記電気角信号とからフィードバック信号を生成するフィードバック信号演算手段、前記フィードバック信号演算手段からのフィードバック信号が入力され、該フィードバック信号を前記電流指令値と合致させるべく指令電圧を演算する電流制御手段、前記フィードバック信号と前記電気角信号とからトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、前記指令電圧と前記トルクリップル補償信号と前記電気角信号とから、通電すべき二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対して印加する補償電圧のＰＷＭ信号とを前記ＤＣブラシレスモータの駆動手段に与える駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１３】
さらに、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対する電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記電気角信号とから第一のトルクリップル補償信号を演算する補償電流演算手段、前記ＤＣブラシレスモータの電路電流と前記電気角信号とからフィードバック信号を生成するフィードバック信号演算手段、前記フィードバック信号演算手段からのフィードバック信号が入力され、前記電流指令値と前記第一のトルクリップル補償信号との加算値と、該フィードバック信号を合致させるべく指令電圧を演算する電流制御手段、前記フィードバック信号と前記電気角信号とから第二のトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、前記指令電圧と前記第二のトルクリップル補償信号と前記電気角信号とから、通電すべき二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対して印加する補償電圧のＰＷＭ信号とを前記ＤＣブラシレスモータの駆動手段に与える駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１４】
さらにまた、電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が、ＤＣブラシレスモータの回転速度から演算された逆起電圧をパラメータとして演算されるようにしたものである。
また、電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が、ＤＣブラシレスモータの回転速度をパラメータとして演算されるようにしたものである。
さらに、電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値を予め設定された一定値としたものである。
さらにまた、電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が予め設定された演算式により演算されるようにしたものである。
【００１５】
また、電流指令値設定手段の設定する電流指令値が、最大電流指令値をＴＩｍａｘ、電源電圧をａ、電圧余裕値をｂ、モータ逆起電圧をｅ、モータ巻線抵抗値をｄとするとき、
ＴＩｍａｘ＝（ａ−ｂ−ｅ）／ｄ
として求められるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図、図２ないし図７は、その動作を説明する説明図である。図１において、１は車両の操舵軸に設けられたトルクセンサ、２は車両の走行速度を検出する車速センサ、３は電源電圧を検出する電圧検出回路、４はこれらのセンサ類の信号を入力するマイクロコンピュータよりなる制御装置、５は制御装置４の信号により三相のインバータ６を駆動する駆動回路、７はインバータ６からの電力により操舵装置に補助トルクを加えるＤＣブラシレスモータ、９はインバータ６からＤＣブラシレスモータ７への電路に設けられた相電流検出用抵抗８ａ、８ｂの出力により電路電流を検出する電流検出回路、１０はＤＣブラシレスモータ７の界磁の中性点電圧を検出する中性点電圧検出回路、１１はＤＣブラシレスモータ７に設けられたホールセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力を制御装置４に加えるホールセンサＩ／Ｆ回路である。
【００１７】
制御装置４はソフトウエアの構成ブロックとして、トルクセンサ１と車速センサ２の出力によりＤＣブラシレスモータ７に対する目標電流値を演算する目標電流値演算部４ａと、この目標電流値演算部４ａと電源電圧を検出する電圧検出回路３との信号などにより電流指令値を演算する電流指令値設定部４ｂと、この電流指令値設定部４ｂの電流指令値などにより供給電流を制御する電流制御部４ｃと、電流検出回路９が検出した電流値を電流制御部４ｃに与えるフィードバック電流演算部４ｄと、ホールセンサＩ／Ｆ回路１１の信号によりＤＣブラシレスモータ７の電気角を検出して電気角信号を出力する電気角演算部４ｅと、中性点電圧検出回路１１の信号によりトルクリップル補償電圧を演算するトルクリップル補償電圧演算部４ｆと、電流制御部４ｃとトルクリップル補償電圧演算部４ｆとの加算値と電気角信号とを入力して駆動回路５の出力電圧を制御する駆動信号演算部４ｇと、電気角演算部４ｅの電気角信号からＤＣブラシレスモータ７の回転数を演算するモータ回転数演算部４ｈと、演算されたモータの回転数から逆起電圧を演算するモータ逆起電圧演算部４ｉと、モータの逆起電圧から電圧余裕値を演算して電流指令値設定部４ｂに与える電圧余裕値設定部４ｊとから構成されている。
【００１８】
このように構成されたこの発明の実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置において、トルクセンサ１に操舵力が加わると、トルクセンサ１と車速センサ２からの信号が目標電流値演算部４ａに入力され、目標電流値演算部４ａは車速と操舵力とに応じたトルクをＤＣブラシレスモータ７に出力させるための目標電流値を演算して電流指令値設定部４ｂに出力する。この目標電流値は電流制御部４ｃと駆動信号演算部４ｇとを介して駆動回路５に加えられＤＣブラシレスモータ７を駆動するが、このとき、電気角演算部４ｅがホールセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの回転位置信号により電気角θを演算して電気角信号をフィードバック電流演算部４ｄとモータ回転数演算部４ｈとに与える。モータ回転数演算部４ｈは電気角信号からＤＣブラシレスモータ７の回転数を演算してモータ逆起電圧演算部４ｉに与え、モータ逆起電圧演算部４ｉはこの回転数からモータの逆起電圧を演算して電圧余裕値設定部４ｊに与える。
【００１９】
電圧余裕値設定部４ｊは図２に示すようなモータ逆起電圧変換テーブルを備えており、入力したモータの逆起電圧を電圧余裕値に変換して電流指令値設定部４ｂに入力する。電流指令値設定部４ｂは、図３に示すフローチャートにより目標電流値演算部４ａからの目標電流に対して限定を加える。すなわち、図３のステップ３０１において、電圧検出回路３による電源電圧値ａと、電圧余裕値設定部４ｊからの電圧余裕ｂおよびモータ逆起電圧ｅと、目標電流値演算部４ａからの目標電流値ｃと、記憶しているＤＣブラシレスモータ７の巻線抵抗値ｄとを読み込み、ステップ３０２にて最大電流指令値ＴＩｍａｘを
ＴＩｍａｘ＝（ａ−ｂ−ｅ）／ｄ
として求め、ステップ３０３では目標電流値ｃと最大電流指令値ＴＩｍａｘとの比較を行い、ＴＩｍａｘ＜ｃであればステップ３０４にて電流指令値＝ＴＩｍａｘとし、ＴＩｍａｘ≧ｃであればステップ３０５にて電流指令値＝目標電流値と設定してこの電流指令値を電流制御部４ｃに出力する。
【００２０】
また、フィードバック電流演算部４ｄは入力された電気角信号に対するフィードバック電流の演算式を記憶しており、電流検出回路９からの信号と電気角信号とにより演算したフィードバック電流値（非転流相の電流値）を電流制御部４ｃに出力する。電流制御部４ｃは電流指令値設定部４ｂから与えられた電流指令値とフィードバック電流値とが一致するように目標電圧値を設定する。一方トルクリップル補償電圧演算部４ｆは、中性点電圧検出回路１０から中性点電圧を得て上記従来例の文献１と同様に、転流時の電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御するために中性点電圧を補償するトルクリップル補償電圧値を設定する。
【００２１】
駆動信号演算部４ｇは電流制御部４ｃが設定した目標電圧値と、トルクリップル補償電圧演算部４ｆが設定したトルクリップル補償電圧値との加算値、および、電気角信号を入力し、ＤＣブラシレスモータ７を駆動するための三相ＰＷＭ信号を出力し、この三相ＰＷＭ信号が駆動回路５を介して三相インバータ６に入力され、三相の界磁電圧が生成されてＤＣブラシレスモータ７が駆動される。このように電圧余裕値設定部４ｊがモータの逆起電圧を電圧余裕値に変換し、図３に示したように、電源電圧から電圧余裕値と逆起電圧とを差し引いた値から最大電流指令値を演算し、目標電流値との比較により電流指令値を決定するので、常に電圧余裕を持たせた状態でＤＣブラシレスモータ７の電流値を設定することができ、トルクリップルを抑制することが可能となるものである。
【００２２】
このトルクリップルの抑制を図４ないし図６にて説明すると、図４は低速回転時で逆起電圧が低い状態での電流波形と出力トルクを示すもので、逆起電圧が低いために電圧余裕が充分に得られ、トルクリップルは発生せず、転流時の電流リップルも生じない。回転速度が上昇して逆起電圧が高くなればこれに伴って電圧余裕値に不足が生じ、低速回転時と同様の電流設定では図５に示すように転流時の電流リップルが発生し、この電流リップルに起因するトルクリップルが発生する。この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置においては上記のように、逆起電圧から電圧余裕値を得てこの電圧余裕値を電源電圧から差し引いて電流指令値ＴＩｍａｘを決定するようにしたので、常に電圧余裕値が確保でき、図６の実線にて示すように高速回転時にも転流時の電流リップルが発生することなく、従って、トルクリップルも発生しない電動パワーステアリング制御装置が得られることになる。
【００２３】
なお、以上の説明では電圧余裕値設定部４ｊに図２のようなモータ逆起電圧変換テーブルを記憶させる内容で説明したが、図７に示すようにモータ回転数に対して電圧余裕値を決定するモータ回転数変換テーブルを使用しても同様の効果が得られ、また、これらのテーブルに替わり、予め設定した一定電圧を電圧余裕値設定部４ｊに記憶させたり、条件に応じて演算する演算式を電圧余裕値設定部４ｊに記憶させて電圧余裕を得ることもできる。
【００２４】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図であり、図中、１はトルクセンサ、２は車速センサ、３は電源電圧検出回路、４はこれらのセンサ類の信号を入力するマイクロコンピュータよりなる制御装置、５は三相のインバータ６を駆動する駆動回路、７はＤＣブラシレスモータ、８ａおよび８ｂは相電流検出用抵抗、９は電流検出回路であり、以上は実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置とは制御装置４の内容が後述するように異なる以外は同様のものである。また、１３はＤＣブラシレスモータ７に設けられたレゾルバ１２ｄにより検出した回転位置信号を制御装置４に加えてＤＣブラシレスモータ７の回転角を検出するレゾルバＩ／Ｆ回路である。
【００２５】
また、制御装置４はソフトウエアの構成ブロックとして、目標電流値演算部４ａと、電流指令値設定部４ｂと、フィードバック電流演算部４ｄと、レゾルバ１２ｄからの信号によりＤＣブラシレスモータ７の電気角信号を演算する電気角演算部４ｅと、電流指令値設定部４ｂが出力する電流指令値と電気角演算部４ｅの出力する電気角信号とを入力してトルクリップルの補償電流を生成するトルクリップル補償電流演算部４ｋと、電流指令値設定部４ｂが出力する電流指令値とトルクリップル補償電流演算部４ｋが出力する補償電流値との加算値と電路電流のフィードバック信号とを入力する電流制御部４ｃと、この電流制御部４ｃの出力する目標電圧値と電気角演算部４ｅが出力する電気角信号とを入力して駆動回路５を制御する駆動信号演算部４ｇと、電気角演算部４ｅの出力する電気角信号からＤＣブラシレスモータ７の回転数を演算するモータ回転数演算部４ｈと、この回転数からＤＣブラシレスモータの逆起電圧を演算するモータ逆起電圧演算部４ｉと、この逆起電圧から電圧余裕値を演算して電流指令値設定部４ｂに与える電圧余裕値設定部４ｊとから構成されている。
【００２６】
すなわち、この実施の形態は、実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置に対し、ＤＣブラシレスモータ７の回転位置信号をホールセンサに替わってレゾルバ１２ｄにより得るようにし、また、中性点電圧を得てトルクリップル補償電圧値を生成するトルクリップル補償電圧演算部に替わり、電気角演算部４ｅの出力する電気角信号と、電流指令値設定部４ｂが出力する電流指令値とを入力してトルクリップルを補償するトルクリップル補償電流演算部４ｋを設けるようにしたものであり、電流制御部４ｃには電流指令値設定部４ｂの出力とトルクリップル補償電流演算部４ｋの出力とが加算されて入力され、電流制御部４ｃの出力はそのまま駆動信号演算部４ｇに入力されるようにしたものである。また、電流指令値設定部４ｂの演算内容と、電圧余裕値設定部４ｊの記憶内容とは実施の形態１と同様である。
【００２７】
そして、トルクリップル補償電流演算部４ｋは電気角信号と実施の形態１にて説明した電流指令値とからトルクの変動を相殺するように電流指令値を補正するトルクリップル補償電流値を生成し、また、フィードバック電流演算部４ｄは実施の形態１と同様に電気角信号と電流検出回路９からの信号とから演算したフィードバック電流値（非転流相の電流値）を電流制御部４ｃに出力し、電流制御部４ｃは電流指令値とトルクリップル補償電流値との加算値より得られる第二の電流指令値がフィードバック電流値と一致するように目標電圧値を設定して駆動信号演算部４ｇに加え、駆動信号演算部４ｇは電気角信号と目標電圧値とに基づき三相ＰＷＭ信号を出力し、ＤＣブラシレスモータ７を駆動する。
【００２８】
このように、この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング制御装置においても、実施の形態１と同様に、電流指令値設定部４ｂは電源電圧から電圧余裕と逆起電圧とを差し引いた値から最大電流指令値を演算し、目標電流値との比較により電流指令値を決定するので、トルクリップルの抑制が可能となり、操舵輪に加わる振動を低減し、また、騒音を抑制することができるものである。なお、電圧余裕値設定部４ｊは実施の形態１と同様に、図２のモータ逆起電圧変換テーブルや、図７のモータ回転数変換テーブルや、予め設定した一定電圧、あるいは、演算式などのいずれかを記憶させて電圧余裕を得ることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図であり、この実施の形態は、実施の形態１にて示したＤＣブラシレスモータ７の回転位置を検出するホールセンサＩ／Ｆ回路１１と、ホールセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとに替えてレゾルバ１２ｄとレゾルバＩ／Ｆ回路１３とを使用すると共に、電流指令値指令部４ｂが出力する電流指令値と電気角演算部４ｅから得た電気角信号とを入力してトルクリップルを補償するトルクリップル補償電流演算部４ｋを追設し、トルクリップル補償電流演算部４ｋが電気角信号と電流指令値とからトルクリップルを相殺するように電流指令値を補正するトルクリップル補償電流値を生成し、電流制御部４ｃが電流指令値とトルクリップル補償電流値との加算値と電路電流のフィードバック信号とから目標電圧値を設定すると共に、この目標電圧値に、トルクリップル補償電圧演算部４ｆが生成したトルクリップル補償電圧値を加算して駆動信号演算部４ｇに加えるようにしたものである。
【００３０】
このように構成されたこの発明の実施の形態３の電動パワーステアリング制御装置は、トルクリップル補償電流演算部４ｋがレゾルバ１２ｄから得た電気角信号と電流指令値とによりトルクリップル補償電流を生成してトルク変動を相殺するように電流指令値を補正すると共に、補正された電流指令値から得た目標電圧値をさらに中性点電圧を補償するトルクリップル補償電圧により補正して転流時の電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御するようにしたものである。また、電流指令値設定部４ｂは実施の形態１と同様に電圧余裕値をもとに電流指令値を演算するので、トルクリップルの抑制効果は確実なものとなり、操舵性をより安定化できるものである。なお、電圧余裕値設定部４ｊは実施の形態１と同様に、図２のモータ逆起電圧変換テーブルや、図７のモータ回転数変換テーブルや、予め設定した一定電圧、あるいは、演算式などのいずれかを記憶させて電圧余裕を得ることができるものである。
【００３１】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図であり、図中、１は操舵軸に設けられたトルクセンサ、２は走行速度を検出する車速センサ、３は電源電圧を検出する電圧検出回路、４はこれらのセンサ類の信号を入力するマイクロコンピュータよりなる制御装置、５は制御装置４の信号により三相のインバータ６を駆動する駆動回路、７はインバータ６からの電力により操舵装置に補助トルクを加えるＤＣブラシレスモータ、９はインバータ６からＤＣブラシレスモータ７への電路に設けられた相電流検出用抵抗８ａと８ｂとの出力により電路の電流を検出する電流検出回路、１１はＤＣブラシレスモータ７に設けられたホールセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力を制御装置４に加えてＤＣブラシレスモータ７の回転角を検出するホールセンサＩ／Ｆ回路である。
【００３２】
また、制御装置４はソフトウエアの構成ブロックとして、トルクセンサ１と車速センサ２の出力によりＤＣブラシレスモータ７の目標電流を演算する目標電流値演算部４ａと、目標電流値演算部４ａと電圧検出回路３との信号などにより電流を設定する電流指令値設定部４ｂと、この電流指令値設定部４ｂの指令により供給電流を制御する電流制御部４ｃと、フィードバック電流値（非転流相の電流値）を電流制御部４ｃに与えるフィードバック電流演算部４ｄと、ホールセンサＩ／Ｆ回路１１の信号によりＤＣブラシレスモータ７の電気角信号を演算する電気角演算部４ｅと、この電気角演算部４ｅの信号とフィードバック電流値とによりトルクリップルの補償電圧を出力するトルクリップル補償電圧演算部４ｆと、電流制御部４ｃの信号とトルクリップル補償電圧演算部４ｆの信号と電気角信号とを入力して駆動回路５の電圧を制御する駆動信号演算部４ｇと、電気角演算部４ｅの出力によりＤＣブラシレスモータ７の回転数を演算するモータ回転数演算部４ｈと、このモータ回転数から逆起電圧を演算するモータ逆起電圧演算部４ｉと、この逆起電圧から電圧余裕値を演算して電流指令値設定部４ｂに与える電圧余裕値設定部４ｊとから構成されている。
【００３３】
この発明の実施の形態４の電動パワーステアリング制御装置は、実施の形態１と比べ、トルクリップル補償電圧演算部４ｆに対する入力を電気角信号とフィードバック電流値としたものである。そして、トルクリップル補償電圧演算部４ｆは、転流時の電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御するために、上記した従来例の文献２と同様に、転流時に通常ではオフになる相に印加する目標電圧を生成するように構成される。また、駆動信号演算部４ｇは、電気角演算部４ｅが出力する電気角信号と、電流制御部４ｃが出力する目標電圧値と、トルクリップル補償電圧演算部４ｆが出力する目標電圧とから、通電する二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対するＰＷＭ信号との三相のＰＷＭ信号を生成する。
【００３４】
このように、上記の実施の形態１とはトルクリップルを抑制する手法は異なるが、実施の形態１と同様に、電流制御部４ｃが出力する目標電圧値は電流指令値設定部４ｂが演算して出力する電流指令値に基づくものであり、電流指令値は、電源電圧から電圧余裕値と逆起電圧とを差し引いた値から演算されるので、トルクリップルの低減に必要な電圧余裕値を確保することができ、操舵輪に加わる振動を低減し、また、騒音を抑制することができるものである。なお、電圧余裕値設定部４ｊは実施の形態１と同様に、図２のモータ逆起電圧変換テーブルや、図７のモータ回転数変換テーブルや、予め設定した一定電圧、あるいは、演算式などのいずれかを記憶させて電圧余裕を得ることができるものである。
【００３５】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図であり、この実施の形態は、実施の形態４に対し、ＤＣブラシレスモータ７の電気角信号の検出をレゾルバ１２ｄとレゾルバＩ／Ｆ回路１３とから得るようにすると共に、レゾルバＩ／Ｆ回路１３から得た電気角信号を入力してトルクリップルを補償するトルクリップル補償電流演算部４ｋを追設したもので、トルクリップル補償電流演算部４ｋが電気角信号と電流指令値とからトルクの変動を相殺するように電流指令値を補正するトルクリップル補償電流値を生成し、電流制御部４ｃが電流指令値とトルクリップル補償電流値との加算値と電路電流のフィードバック信号とから目標電圧値を設定して駆動信号演算部４ｇに出力すると共に、駆動信号演算部４ｇには実施の形態４と同様に、トルクリップル補償電圧演算部４ｆが生成する転流時の電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御するための転流時に通常ではオフになる相に印加する目標電圧と電気角信号とが入力されるようにしたものである。
【００３６】
このように、この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング制御装置においては、駆動信号演算部４ｇは、電気角演算部４ｅの電気角信号と電流制御部４ｃが出力する目標電圧値とトルクリップル補償電圧演算部４ｆが出力する補償電圧値とから、通電する二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対するＰＷＭ信号との三相のＰＷＭ信号を生成する。電流制御部４ｃが出力する目標電圧値は、レゾルバ１２ｄから得た電気角信号により生成されたトルクリップル補償電流により補正された電流指令値から得られるものであり、また、電流制御部４ｃに入力される電流指令値は、電流指令値設定部４ｂにより電源電圧から電圧余裕値と逆起電圧とを差し引いた値から演算されたものである。従って、実施の形態２と同様にトルクリップルの抑制効果はより確実となり、操舵性をより安定させることができるものである。なお、電圧余裕値設定部４ｊは実施の形態１と同様、図２のモータ逆起電圧変換テーブルや、図７のモータ回転数変換テーブルや、予め設定した一定電圧、あるいは、演算式などのいずれかを記憶させて電圧余裕値を得ることができるものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の電動パワーステアリング制御装置によれば、各手法によるトルクリップル抑制の技術に対し、ＤＣブラシレスモータを駆動するための電流を制御する制御装置に電流指令値設定部を設け、この電流指令値設定部がモータ逆起電圧やモータ回転数などから電圧余裕値を設定し、電源電圧から電圧余裕値を減算した値を基に電流指令値を設定するように構成したので、全回転域において電源電圧の変動の如何に拘わらずＤＣブラシレスモータのトルクリップルを完全に除去することができ、操作性の良好な電動パワーステアリング制御装置を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態４の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１    トルクセンサ、２    車速センサ、３    電圧検出回路、４    制御装置、
４ａ    目標電流値演算部、４ｂ    電流指令値設定部、４ｃ    電流制御部、
４ｄ    フィードバック電流演算部、４ｅ    電気角演算部、
４ｆ    トルクリップル補償電圧演算部、４ｇ    駆動信号演算部、
４ｈ    モータ回転数演算部、４ｉ    モータ逆起電圧演算部、
４ｊ    電圧余裕値設定部、４ｋ    トルクリップル補償電流演算部、
５    駆動回路、６    インバータ、７    ＤＣブラシレスモータ、
８ａ、８ｂ    相電流検出用抵抗、９    電流検出回路、１０    中性点電圧検出回路、
１１    ホールセンサＩ／Ｆ回路、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ    ホールセンサ、
１２ｄ    レゾルバ、１３    レゾルバＩ／Ｆ回路。
【図１】
0003561453.tif 000002
【図２】
0003561453.tif 000003
【図３】
0003561453.tif 000004
【図４】
0003561453.tif 000005
【図５】
0003561453.tif 000006
【図６】
0003561453.tif 000007
【図７】
0003561453.tif 000008
【図８】
0003561453.tif 000009
【図９】
0003561453.tif 000010
【図１０】
0003561453.tif 000011
【図１１】
0003561453.tif 000012