(57)【要約】【課題】電流制御周期内に複数のＰＷＭ周期が含まれる場合において、キャリア周波数と同じ周波数を持つノイズ成分を低減させることができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】スペクトル最大ピーク低減部４７は、ある電流制御周期に対してＰＷＭデューティ演算部４６によって生成されたＰＷＭカウントを当該電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントとして設定し、設定された当該電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントを、それらのＰＷＭカウントの合計値を変更することなく、当該電流制御周期内のＰＷＭ信号波形にキャリア周波数を１／２以下に分周した周波数を持つ周波数成分が含まれるように変更する。【選択図】図２
2018046712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流制御周期内に複数のＰＷＭ周期が含まれており、電流制御周期内のＰＷＭ周期毎に生成されるＰＷＭ信号に基づいて電動モータが制御されるモータ制御装置であって、
電流制御周期毎にＰＷＭカウントを生成するＰＷＭカウント生成手段と、
ある電流制御周期に対して前記ＰＷＭカウント生成手段によって生成されたＰＷＭカウントを当該電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントとして設定し、設定された当該電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントを、それらのＰＷＭカウントの合計値を変更することなく、当該電流制御周期内のＰＷＭ信号波形にキャリア周波数を１／２以下に分周した周波数を持つ周波数成分が含まれるように変更するＰＷＭカウント変更手段と、
前記ＰＷＭカウント変更手段による変更後の前記電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントに基づいて、各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段とを含む、モータ制御装置。
【請求項２】
前記ＰＷＭカウント変更手段は、ｎを２以上の整数として、前記設定された前記電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントを、それらのＰＷＭカウントの合計値を変更することなく、前記電流制御周期内のＰＷＭ信号波形にＰＷＭ周期のｎ倍の周期を持つ周波数成分が含まれるように変更するように構成されている、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
電流制御周期に含まれるＰＷＭ周期毎に、電流制御周期内のＰＷＭ信号波形にＰＷＭ周期のｎ倍の周期を持つ周波数成分が含まれるようにするためのＰＷＭカウントふり幅であって、その合計値が零となるＰＷＭカウントふり幅を予め記憶したふり幅テーブルをさらに含み、
前記ＰＷＭカウント変更手段は、前記設定された前記電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントに、前記ふり幅テーブル内の対応するＰＷＭカウントふり幅を加算することによって、前記各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントを変更するように構成されている、請求項２に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するためのモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三相電動モータをベクトル制御するモータ制御装置においては、電流制御周期毎に、二相電流指令値が演算される。この二相電流指令値と二相電流検出値との偏差に基づいて二相電圧指令値が演算される。この二相電圧指令値が電動モータの回転角を用いて二相・三相変換されることにより、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の相電圧指令値（三相電圧指令値）が演算される。そして、このＵ相、Ｖ相およびＷ相の相電圧指令値にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ信号、Ｖ相ＰＷＭ信号およびＷ相ＰＷＭ信号が生成されて、三相インバータ回路に供給される。
【０００３】
このインバータ回路を構成するパワー素子が、Ｕ相ＰＷＭ信号、Ｖ相ＰＷＭ信号およびＷ相ＰＷＭ信号によって制御されることにより、三相電圧指令値に相当する電圧が電動モータに印加されることになる。これにより、電動モータに流れるモータ電流が二相電流指令値に等しくなるように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−５０７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動モータをＰＷＭ駆動するためのモータ制御装置においては、ＰＷＭ信号波形のデューティ比がほぼ一定である期間においては、ＰＷＭ出力波形のスペクトルには、キャリア周波数（ＰＷＭ信号の周波数）と、キャリア周波数の整数倍の周波数とにピークが現れる。スペクトルの振幅値が最大となる周波数（最大ピーク周波数）は、キャリア周波数となる。
【０００６】
このような場合、キャリア周波数と同じ周波数を持つノイズや、キャリア周波数の整数倍の周波数を持つノイズが発生しやすくなる。そして、これらのノイズの周波数成分のうち、キャリア周波数と同じ周波数成分の振幅値が最大となる。
この発明の目的は、電流制御周期内に複数のＰＷＭ周期が含まれる場合において、キャリア周波数と同じ周波数を持つノイズ成分を低減させることができ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】
請求項１記載の発明は、電流制御周期内に複数のＰＷＭ周期が含まれており、電流制御周期内のＰＷＭ周期毎に生成されるＰＷＭ信号に基づいて電動モータが制御されるモータ制御装置であって、電流制御周期毎にＰＷＭカウントを生成するＰＷＭカウント生成手段（４６）と、ある電流制御周期に対して前記ＰＷＭカウント生成手段によって生成されたＰＷＭカウントを当該電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントとして設定し、設定された当該電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントを、それらのＰＷＭカウントの合計値を変更することなく、当該電流制御周期内のＰＷＭ信号波形にキャリア周波数を１／２以下に分周した周波数を持つ周波数成分が含まれるように変更するＰＷＭカウント変更手段（４７）と、前記ＰＷＭカウント変更手段による変更後の前記電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントに基づいて、各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段（４８）とを含む、モータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００８】
この構成では、電流制御周期に対するＰＷＭ信号波形に含まれる周波数成分が、変更前に比べてより多くの周波数成分に分散される。これにより、ＰＷＭ信号由来のノイズの周波数成分も、変更前に比べてより多くの周波数成分に分散されるので、キャリア周波数と同じ周波数を持つノイズ成分を低減することができる。
請求項２に記載の発明は、前記ＰＷＭカウント変更手段は、ｎを２以上の整数として、前記設定された前記電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントを、それらのＰＷＭカウントの合計値を変更することなく、前記電流制御周期内のＰＷＭ信号波形にＰＷＭ周期のｎ倍の周期を持つ周波数成分が含まれるように変更するように構成されている、請求項１に記載のモータ制御装置である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、電流制御周期に含まれるＰＷＭ周期毎に、電流制御周期内のＰＷＭ信号波形にＰＷＭ周期のｎ倍の周期を持つ周波数成分が含まれるようにするためのＰＷＭカウントふり幅であって、その合計値が零となるＰＷＭカウントふり幅を予め記憶したふり幅テーブルをさらに含み、前記ＰＷＭカウント変更手段は、前記設定された前記電流制御周期内の各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントに、前記ふり幅テーブル内の対応するＰＷＭカウントふり幅を加算することによって、前記各ＰＷＭ周期に対するＰＷＭカウントを変更するように構成されている、請求項２に記載のモータ制御装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、電動モータの構成を図解的に示す模式図である。
【図４】図４は、ＰＷＭ信号の周期Ｔｃと電流制御周期Ｔａとの関係を示す模式図である。
【図５】図５は、検出操舵トルクＴに対するアシスト電流値Ｉａ＊の設定例を示すグラフである。
【図６】図６Ａ〜図６Ｆは、それぞれふり幅パターンの例を示す表である。
【図７】図７は、スペクトル最大ピーク低減部の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、変更前のＰＷＭカウントに対応するＰＷＭ信号波形の一例を示す波形図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８ＡのＰＷＭ信号波形のスペクトルを示すスペクトル図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図６Ａに示すふり幅パターンに応じたふり幅テーブルの内容を示す表である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、絶対値が１のふり幅基準値を記憶したふり幅基準値テーブルの内容の一例を示す表である。
【図１０】図１０は、スペクトル最大ピーク低減部の動作の一例を説明するための表である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、変更後のＰＷＭカウントに対応するＰＷＭ信号波形の一例を示す波形図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１ＡのＰＷＭ信号波形のスペクトルを示すスペクトル図である。
【図１２】図１２は、図６Ｆに示すふり幅パターンに応じたふり幅テーブルの内容を示す表である。
【図１３】図１３は、スペクトル最大ピーク低減部の動作の他の例を説明するための表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、この発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ:electric power steering）１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。
【００１２】
ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクＴを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。
【００１３】
転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。
【００１４】
ラック軸１４は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。
【００１５】
ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。電動モータ１８には、電動モータ１８のロータの回転角を検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ２３が配置されている。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。
【００１６】
ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは一体的に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。
【００１７】
車両には、車速Ｖを検出するための車速センサ２４が設けられている。トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴ、車速センサ２４によって検出される車速Ｖ、回転角センサ２３の出力信号等は、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic  Control  Unit）１２に入力される。ＥＣＵ１２は、これらの入力信号に基づいて、電動モータ１８を制御する。
【００１８】
図２は、ＥＣＵ１２の電気的構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータ３１と、マイクロコンピュータ３１によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２を含んでいる。駆動回路３２と電動モータ１８とを接続するための電力供給線には、２つの電流センサ３３，３４が設けられている。これらの電流センサ３３，３４は、駆動回路３２と電動モータ１８とを接続するための３本の電力供給線のうち、２本の電力供給線に流れる相電流を検出できるように設けられている。
【００１９】
電動モータ１８は、例えば三相ブラシレスモータであり、図３に図解的に示すように、界磁としてのロータ１００と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線１０１，１０２，１０３を含むステータ１０５とを備えている。
各相のステータ巻線１０１，１０２，１０３の方向にＵ軸、Ｖ軸およびＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ１００の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ１００の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとった二相回転座標系（ｄｑ座標系。実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ１００のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を零とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ１００の回転角（電気角）θは、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄｑ座標系は、ロータ回転角θに従う実回転座標系である。このロータ回転角θを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。
【００２０】
図２に戻り、マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ６１など。）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、アシスト電流値設定部４１と、電流指令値設定部４２と、電流偏差演算部４３と、ＰＩ（比例積分）制御部４４と、二相・三相変換部４５と、ＰＷＭデューティ演算部（PWM Duty演算部）４６と、スペクトル最大ピーク低減部４７と、ＰＷＭ出力部４８と、三相・二相変換部４９と、回転角演算部５０と、回転速度演算部５１と、回転角推定部５２とが含まれる。
【００２１】
図４に示すように、ＰＷＭ信号の周期（以下、「ＰＷＭ周期」という。）Ｔｃは、電流制御周期Ｔａよりも小さい。この実施形態では、ＴｃはＴａの１／１０である。言い換えれば、電流制御周期Ｔａ内に１０周期分のＰＷＭ周期Ｔｃが含まれる。１０周期分のＰＷＭ周期Ｔｃの最初の周期を１番目の周期といい、それ以降の周期を２，３，…，９，１０番目の周期という場合がある。また、ＰＷＭ周期の周期番号をｉ（ｉ＝１，２，…，９，１０）で表す場合がある。なお、ＰＷＭ信号の周波数（＝１／Ｔｃ）は、キャリア周波数と呼ばれる。
【００２２】
ＰＷＭ周期Ｔｃに相当するＰＷＭクロック数を、ＰＷＭ最大カウント数Ｃｍａｘという。例えば、コンピュータのＰＷＭクロック数が１００［ＭＨｚ］であり、ＰＷＭ信号の周波数（以下、「ＰＷＭ周波数」という。）が１００［ｋＨｚ］である場合には、ＰＷＭ最大カウント数Ｃｍａｘは、１００，０００，０００×（１／１００，０００）＝１０００となる。電動モータ１８への印加電圧の分解能（印可電圧の刻み幅。以下、「電圧分解能Ｖｒ」という。）は、ＰＷＭ最大カウント数をＣｍａｘとし、駆動回路３２の電源電圧をＶｂとすると、Ｖｒ＝Ｖｂ÷Ｃｍａｘで表される。したがって、電圧分解能Ｖｒは、Ｖｂ／１０００［Ｖ／ＬＳＢ］となる。電圧分解能Ｖｒの値が小さい程、印加電圧の刻み幅が細かくなり、電圧分解能が高くなる。言い換えれば、電圧分解能Ｖｒの値が大きい程、印加電圧の刻み幅が粗くなり、電圧分解能が低くなる。
【００２３】
図２に戻り、回転角演算部５０は、回転角センサ２３の出力信号に基づいて、電動モータ１８のロータの回転角θ（電気角）を電流制御周期Ｔａ毎に演算する。回転角演算部５０によって演算されるロータ回転角θは、三相・二相変換部４９、回転速度演算部５１および回転角推定部５２に与えられる。この実施形態では、ロータ回転角θが取得（検出）されるタイミングは、電流制御周期Ｔａの中央時点であるものとする。
【００２４】
回転速度演算部５１は、回転角演算部５０によって演算されるロータ回転角θを時間微分することにより、電動モータ１８のロータの回転速度（角速度）ωを演算する。回転速度演算部５１によって演算される回転速度ωは、回転角推定部５２に与えられる。
回転角推定部５２は、前回の電流制御周期Ｔａで取得された前回の電流制御周期Ｔａの中央時点でのロータ回転角θ（ｍ−１）を用いて、次式(1)に基づいて、次回の電流制御周期Ｔａの中央時点でのロータ回転角θ（ｍ＋１）を推定する。
【００２５】
θ（ｍ＋１）＝θ（ｍ−１）＋ω・２Ｔａ      …(1)
回転角推定部５２によって推定された次回の電流制御周期Ｔａでのロータ回転角θ（ｍ＋１）は、二相・三相変換部４５に与えられる。
アシスト電流値設定部４１は、トルクセンサ１１によって検出される検出操舵トルクＴと、車速センサ２４によって検出される車速Ｖとに基づいて、アシスト電流値Ｉａ＊を電流制御周期Ｔａ毎に設定する。検出操舵トルクＴに対するアシスト電流値Ｉａ＊の設定例は、図５に示されている。検出操舵トルクＴは、例えば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、アシスト電流値Ｉａ＊は、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。アシスト電流値Ｉａ＊は、検出操舵トルクＴの正の値に対しては正をとり、検出操舵トルクＴの負の値に対しては負をとる。
【００２６】
検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１（たとえば、Ｔ１＝０．４Ｎ・ｍ）の範囲（トルク不感帯）の微小な値のときには、アシスト電流値Ｉａ＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲外の値である場合には、アシスト電流値Ｉａ＊は、検出操舵トルクＴの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。また、アシスト電流値Ｉａ＊は、車速センサ２４によって検出される車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されるようになっている。これにより、低速走行時には操舵補助力が大きくされ、高速走行時には操舵補助力が小さくされる。
【００２７】
電流指令値設定部４２は、アシスト電流値設定部４１によって設定されたアシスト電流値Ｉａ＊に基づいて、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流値を電流指令値として設定する。具体的には、電流指令値設定部４２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊（以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Ｉｄｑ＊」という。）を設定する。さらに具体的には、電流指令値設定部４２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をアシスト電流値設定部４１によって設定されたアシスト電流値Ｉａ＊とする一方で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を零とする。電流指令値設定部４２によって設定された二相電流指令値Ｉｄｑ＊は、電流偏差演算部４３に与えられる。
【００２８】
三相・二相変換部４９は、まず、電流センサ３３，３４によって検出される２相分の相電流から、Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流ＩＵＶＷ」という。）を演算する。そして、三相・二相変換部４８は、ＵＶＷ座標系の三相検出電流ＩＵＶＷを、ｄｑ座標系の二相検出電流Ｉｄｑに座標変換する。二相検出電流Ｉｄｑは、ｄ軸検出電流Ｉｄおよびｑ軸検出電流Ｉｑからなる。この座標変換には、回転角演算部５０によって演算されるロータ回転角θが用いられる。
【００２９】
電流偏差演算部４３は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に対するｄ軸検出電流Ｉｄの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に対するｑ軸検出電流Ｉｑの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部４４に与えられる。
ＰＩ制御部４４は、電流偏差演算部４３によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、電動モータ１８に印加すべき二相電圧指令値Ｖｄｑ＊（ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊）を生成する。この二相電圧指令値Ｖｄｑ＊は、二相・
三相変換部４５に与えられる。
【００３０】
二相・三相変換部４５は、今回の電流制御周期ＴａにおいてＰＩ制御部４４によって演算された二相電圧指令値Ｖｄｑ＊に対して、今回の電流制御周期Ｔａにおいて回転角推定部５２によって演算された次回の電流制御周期Ｔａに対する回転角推定値θ（ｍ＋１）を用いて二相・三相変換を行うことにより、次回の電流制御周期Ｔａに対する三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊を演算する。三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊は、Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊、Ｖ相電圧指令値ＶＶ＊およびＷ相電圧指令値ＶＷ＊からなる。これにより、次回の電流制御周期Ｔａに対する三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊が得られる。
【００３１】
二相・三相変換部４５によって得られた次回の電流制御周期Ｔａに対する三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊は、ＰＷＭデューティ演算部４６に与えられる。
ＰＷＭデューティ演算部４６は、次回の電流制御周期Ｔａに対する三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊に基づいて、次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭカウント（ＰＷＭデューティ）、Ｖ相のＰＷＭカウントおよびＷ相のＰＷＭカウントを生成して、スペクトル最大ピーク低減部４７に与える。
【００３２】
たとえば、Ｕ相のＰＷＭカウントは、次のようにして求められる。すなわち、ＰＷＭデューティ演算部４６は、二相・三相変換部４５によって得られたある電流制御周期に対するＵ相電圧指令値ＶＵ＊と、ＰＷＭ最大カウント数Ｃｍａｘとを用いて、次式(2)に基づいて、当該電流制御周期に対するＵ相のＰＷＭカウントＣｕを演算する。
Ｃｕ＝ＶＵ＊×（Ｃｍａｘ／Ｖｂ）
＝ＶＵ＊×（１，０００／Ｖｂ）    …(2)
前記式(2)においてＶｂは、駆動回路３２の電源電圧である。
【００３３】
前記式(2)の右辺のＵ相電圧指令値ＶＵ＊の代わりにＶ相電圧指令値ＶＶ＊を用いると、Ｖ相のＰＷＭカウントＣｖを演算することができ、Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊の代わりにＷ相電圧指令値ＶＷ＊を用いるとＷ相のＰＷＭカウントＣｗを演算できる。
スペクトル最大ピーク低減部４７は、ＰＷＭ信号の周波数（キャリア周波数＝１／Ｔｃ）と同じ周波数を持つノイズ成分（スペクトルの振幅が最大となるノイズ成分）を低減させるために設けられたものである。スペクトル最大ピーク低減部４７は、ＰＷＭデューティ演算部４６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭカウント、Ｖ相のＰＷＭカウントおよびＷ相のＰＷＭカウントに基づいて、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウント、Ｖ相のＰＷＭカウントおよびＷ相のＰＷＭカウントを生成する。スペクトル最大ピーク低減部４７の動作の詳細については、後述する。スペクトル最大ピーク低減部４７によって生成された次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウント、Ｖ相のＰＷＭカウントおよびＷ相のＰＷＭカウントは、ＰＷＭ出力部４８に与えられる。
【００３４】
ＰＷＭ出力部４８は、スペクトル最大ピーク低減部４７から与えられる電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウント、Ｖ相のＰＷＭカウントおよびＷ相のＰＷＭカウントを、複数の電流制御周期分にわたって記憶している。ＰＷＭ出力部４８は、前回の電流制御周期Ｔａにおいてスペクトル最大ピーク低減部４７から与えられた今回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウント、Ｖ相のＰＷＭカウントおよびＷ相のＰＷＭカウントに基づいて、今回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相ＰＷＭ信号、Ｖ相ＰＷＭ信号およびＷ相ＰＷＭ信号を生成して、駆動回路３２に供給する。具体的には、ＰＷＭ出力部４８は、今回の電流制御周期Ｔａ内のＰＷＭ周期Ｔｃ毎に、当該電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウント、Ｖ相のＰＷＭカウントおよびＷ相のＰＷＭカウントにそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ信号、Ｖ相ＰＷＭ信号およびＷ相ＰＷＭ信号を生成して、駆動回路３２に供給する。
【００３５】
駆動回路３２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ出力部４８から与えられるＰＷＭ信号によって制御されることにより、ＰＷＭ周期Ｔｃ毎の三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊に相当する電圧が電動モータ１８の各相のステータ巻線１０１，１０２，１０３に印加されることになる。
【００３６】
電流偏差演算部４３およびＰＩ制御部４４は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ１８に流れるモータ電流が、電流指令値設定部４２によって設定された二相電流指令値Ｉｄｑ＊に近づくように制御される。
以下、スペクトル最大ピーク低減部４７の動作について、詳しく説明する。スペクトル最大ピーク低減部４７は、ＰＷＭデューティ演算部４６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭカウントに基づいて、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントを演算する。また、スペクトル最大ピーク低減部４７は、ＰＷＭデューティ演算部４６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＶ相のＰＷＭカウントに基づいて、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＶ相のＰＷＭカウントを演算する。また、スペクトル最大ピーク低減部４７は、ＰＷＭデューティ演算部４６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＷ相のＰＷＭカウントに基づいて、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＷ相のＰＷＭカウントを演算する。次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対する各相のＰＷＭカウントの演算方法は同様であるので、Ｕ相のＰＷＭカウントの演算方法についてのみ説明する。
【００３７】
スペクトル最大ピーク低減部４７によるノイズ低減の基本的な考え方について説明する。
電流制御周期Ｔａ内に複数のＰＷＭ周期Ｔｃが含まれているので、基本的には、ＰＷＭデューティ演算部４６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭカウントが、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントとして設定される。しかし、このようにすると、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントが同じ値となる。そうすると、それに対応するＰＷＭ信号波形のスペクトルには、キャリア周波数（＝１／Ｔｃ）と、その整数倍の周波数とにピークが現れる。このため、キャリア周波数と同じ周波数を持つノイズや、キャリア周波数の整数倍の周波数を持つノイズが発生しやすくなる。そして、これらのノイズの周波数成分のうち、キャリア周波数と同じ周波数成分の振幅値が最大となる。
【００３８】
そこで、スペクトル最大ピーク低減部４７は、次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭ信号波形に、キャリア周波数と同じ周波数成分およびその整数倍の周波数を持つ高調波成分の他に、キャリア周波数を１／２以下に分周した周波数を持つ周波数成分およびその整数倍の周波数を持つ高調波成分が含まれるように、当該電流制御周期Ｔａに対するＰＷＭ信号波形を変更する。ただし、次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭ信号波形の電圧積算値が変更されないようにする。
【００３９】
このように、次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭ信号波形を変更すると、次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭ信号波形に含まれる周波数成分が、変更前に比べてより多くの周波数成分に分散される。これにより、ＰＷＭ信号由来のノイズの周波数成分も、変更前に比べてより多くの周波数成分に分散され、キャリア周波数と同じ周波数を持つ最大振幅のノイズ成分を低減することができる。
【００４０】
ｎを２以上の整数とする。次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭ信号波形に、キャリア周波数をｎ分周した周波数を持つ周波数成分およびその整数倍の周波数を持つ高調波成分が含まれるようにするには、当該電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭ信号波形にＰＷＭ周期Ｔｃのｎ倍の周期を持つ周波数成分が含まれるようにすればよい。
たとえば、ｎ＝２の場合には、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対して設定されたＵ相のＰＷＭカウントＣｕに対して、例えば、図６Ａに示されるふり幅パターンに応じたふり幅を加算すればよい。図６Ａ内のｘは、ＰＷＭ周期ＴｃのＵ相のＰＷＭカウントに対するふり幅の絶対値を規定するためのふり幅規定値である。このようにすると、２・Ｔｃの周期毎に、同じ波形が繰り返されるようになるので、次回の該電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭ信号波形に２・Ｔｃの周期を持つ周波数成分が含まれるようになる。ふり幅規定値ｘは予め設定されていてもよいし、ＰＷＭデューティ演算部４６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭカウントに応じて設定されてもよい。
【００４１】
ｎ＝３の場合には、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対して設定されたＵ相のＰＷＭカウントＣｕに対して、例えば、図６Ｂに示されるふり幅パターンに応じたふり幅を加算すればよい。ただし、図６Ｂでは、電流制御周期Ｔａ内に６個のＰＷＭ周期Ｔｃが含まれているとしている。
ｎ＝４の場合には、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対して設定されたＵ相のＰＷＭカウントＣｕに対して、例えば、図６Ｃに示されるふり幅パターンに応じたふり幅を加算すればよい。ただし、図６Ｃでは、電流制御周期Ｔａ内に８個のＰＷＭ周期Ｔｃが含まれているとしている。
【００４２】
ｎ＝５の場合には、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対して設定されたＵ相のＰＷＭカウントＣｕに対して、例えば、図６Ｄに示されるふり幅パターンに応じたふり幅を加算すればよい。ただし、図６Ｄでは、電流制御周期Ｔａ内に１０個のＰＷＭ周期Ｔｃが含まれているとしている。
ｎ＝６の場合には、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対して設定されたＵ相のＰＷＭカウントＣｕに対して、例えば、図６Ｅに示されるふり幅パターンに応じたふり幅を加算すればよい。ただし、図６Ｅでは、電流制御周期Ｔａ内に１２個のＰＷＭ周期Ｔｃが含まれているとしている。
【００４３】
ｎ＝１０の場合には、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対して設定されたＵ相のＰＷＭカウントＣｕに対して、例えば、図６Ｆに示されるふり幅パターンに応じたふり幅を加算すればよい。ただし、図６Ｆでは、電流制御周期Ｔａ内に１０個のＰＷＭ周期Ｔｃが含まれているとしている。
図７は、スペクトル最大ピーク低減部４７の動作の一例を説明するためのフローチャートである。ただし、図７は、Ｕ相のＰＷＭカウントを演算するための動作のみを説明するためのフローチャートである。
【００４４】
まず、スペクトル最大ピーク低減部４７は、ＰＷＭデューティ演算部４６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭカウントＣｕを、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントＣｕとして設定する(ステップＳ１)。
ＰＷＭ最大カウント数Ｃｍａｘが１０００であり、ＰＷＭデューティ演算部４６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭカウントが５００であるとすると、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントに対応したＰＷＭ信号波形は、図８Ａに示すようになる。図８ＡのＰＷＭ信号波形に対するスペクトルは、図８Ｂに示すようになる。つまり、図８ＡのＰＷＭ信号波形に対するスペクトルでは、周波数ｆ１，ｆ３，ｆ５，ｆ７，ｆ９，ｆ１１等にピークが現れる。
【００４５】
図８Ｂにおいて、ｆ１はキャリア周波数を、ｆ３，ｆ５，ｆ７，ｆ９，ｆ１１は、キャリア周波数ｆ１の整数倍の周波数を示している。この例では、ＰＷＭ信号波形のデューティ比は５０％であるため、ｆ３，ｆ５，ｆ７，ｆ９およびｆ１１は、それぞれキャリア周波数ｆ１の３倍、５倍、７倍、９倍および１１倍の周波数となる。つまり、この場合には、ＰＷＭ信号波形には、キャリア周波数ｆ１と同じ周波数を持つ周波数成分およびキャリア周波数ｆ１の奇数倍の周波数と同じ周波数を持つ高調波成分が含まれるが、キャリア周波数ｆ１の偶数倍の周波数と同じ周波数を持つ高調波成分は含まれない。
【００４６】
次に、スペクトル最大ピーク低減部４７は、ステップＳ１で設定された各ＰＷＭ周期ＴｃのＵ相のＰＷＭカウントＣｕに対して、０からＰＷＭ最大カウント数Ｃｍａｘまでの範囲内で当該ＰＷＭカウントＣｕを＋方向および−方向の両方向に振ることが可能なふり幅の最大値（以下「許容ふり幅最大値ｙ」という。）を演算する(ステップＳ２)。
具体的には、スペクトル最大ピーク低減部４７は、ＰＷＭデューティ演算部４６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相のＰＷＭカウントをＣｕとし、ＰＷＭ最大カウント数をＣｍａｘ（前述した例ではＣｍａｘ＝１０００）とすると、Ａ＝Ｃｍａｘ−Ｃｕと、Ｂ＝Ｃｕ−０とを演算する。そして、スペクトル最大ピーク低減部４７は、ＡおよびＢのうち、小さい方の値を許容ふり幅最大値ｙとして求める。例えば、Ｃｍａｘ＝１０００で、Ｃｕ＝６００である場合には、許容ふり幅最大値ｙは４００となる。また、Ｃｍａｘ＝１０００で、Ｃｕ＝２０である場合には、許容ふり幅最大値ｙは２０となる。また、Ｃｍａｘ＝１０００で、Ｃｕ＝５００である場合には、許容ふり幅最大値ｙは５００となる。
【００４７】
次に、スペクトル最大ピーク低減部４７は、許容ふり幅最大値ｙが、所定の閾値Ｄ（Ｄ＞０）以上であるか否かを判別する(ステップＳ３)。所定の閾値Ｄは、前述したふり幅規定値ｘ以上の所定値に設定される。
許容ふり幅最大値ｙが閾値Ｄ未満である場合には(ステップＳ３：ＮＯ)、スペクトル最大ピーク低減部４７は、前記ステップＳ１で設定された、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントを、ＰＷＭ出力部４８に与える(ステップＳ４)。そして、スペクトル最大ピーク低減部４７は、今回の電流制御周期Ｔａでの処理を終了する。
【００４８】
前記ステップＳ３において、許容ふり幅最大値ｙが閾値Ｄ以上であると判別された場合には(ステップＳ３：ＹＥＳ)、スペクトル最大ピーク低減部４７は、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、スペクトル最大ピーク低減部４７は、ステップＳ１で設定された次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントの変更処理（以下、「ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントの変更処理」という場合がある。）を行う。
【００４９】
ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントの変更処理では、スペクトル最大ピーク低減部４７は、例えば、前述した図６Ａ〜図６Ｆに示したようなふり幅パターンにしたがって、ステップＳ１で設定された次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントを変更する。
たとえば、図６Ａに示すような２分周（ｎ＝２）に対応したふり幅パターンに応じたふり幅テーブルが不揮発性メモリ６１に記憶されているものとする。図９Ａは、図６Ａに示すようなふり幅パターンに応じたふり幅テーブル（以下、「２分周用ふり幅テーブル」という。）の一例を示している。図９Ａは、ふり幅規定値ｘが５０である場合の例を示している。また、Ｃｍａｘ＝１０００で、ステップＳ１で設定されたＵ相のＰＷＭカウントＣｕは５００であるとする。
【００５０】
スペクトル最大ピーク低減部４７は、図９Ａの２分周用ふり幅テーブルにしたがって、ステップＳ１で設定された次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントを変更する。つまり、図１０に示すように、各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントに、２分周用ふり幅テーブル内の対応するふり幅（＋５０または−５０）が加算されることにより、各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントが変更される。ただし、変更後のＵ相のＰＷＭカウントの合計は、変更前のＵ相のＰＷＭカウントの合計と同じである。
【００５１】
この場合、変更前の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントに対応するＰＷＭ信号波形（以下において、「変更前のＰＷＭカウントに対応するＰＷＭ信号波形」という場合がある。）が図８Ａで示す波形であるとすると、変更後の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントに対応するＰＷＭ信号波形（以下において、「変更後のＰＷＭカウントに対応するＰＷＭ信号波形」という場合がある。）は、図１１Ａに示すようになる。図１１ＡのＰＷＭ信号波形のスペクトルは、図１１Ｂに示すようになる。つまり、図１１ＡのＰＷＭ信号波形に対するスペクトルでは、キャリア周波数ｆ１およびその整数倍の周波数の他に、キャリア周波数ｆ１の１／２の周波数ｆ１／２およびその整数倍の周波数にも、ピークが現れる。
【００５２】
図１１Ｂのスペクトルを図８Ｂのスペクトルと比較すると、変更後のＰＷＭカウントに対応するＰＷＭ信号波形に含まれる周波数成分は、変更前のＰＷＭカウントに対応するＰＷＭ信号波形に含まれる周波数成分に比べて、より多くの周波数成分に分散されていることがわかる。これにより、変更後のＰＷＭカウントに対応するＰＷＭ信号波形由来のノイズの周波数成分も、ＰＷＭカウントの変更前に比べてより多くの周波数成分に分散されるので、キャリア周波数と同じ周波数を持つ振幅が最大のノイズ成分を低減することができる。
【００５３】
ステップＳ５の処理が終了すると、スペクトル最大ピーク低減部４７は、変更後の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントＣｕを、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントＣｕとして、ＰＷＭ出力部４８に与える。(ステップＳ６)。そして、スペクトル最大ピーク低減部４７は、今回の電流制御周期Ｔａでの処理を終了する。
【００５４】
前述の図９Ａのふり幅テーブルの代わりに、図９Ｂに示すような、絶対値が１のふり幅基準値を記憶したふり幅基準値テーブルを用い、このふり幅基準値テーブル内のふり幅基準値にふり幅規定値ｘを積算することにより、各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントを変更するためのふり幅を求めるようにしてもよい。また、この際、ふり幅規定値ｘを、許容ふり幅最大値ｙから求めるようにしてもよい。例えば、ふり幅規定値ｘは、許容ふり幅最大値ｙの所定パーセント（例えば、１０％）に設定することができる。
【００５５】
また、複数種類の分周に対するふり幅パターンを組み合わせたパターンに基づいて、前記ステップＳ１で設定された次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントを変更してもよい。たとえば、図９Ａに示すような２分周用ふり幅テーブルおよび図１２に示すような１０分周用ふり幅テーブルが不揮発性メモリ６１に記憶されているものとする。１０分周用ふり幅テーブルは、図６Ｆの１０分周のふり幅パターンに対応したふり幅テーブルである。２分周用ふり幅テーブルに用いられているふり幅規定値ｘは５０であり、１０分周用ふり幅テーブルに用いられているふり幅規定値ｘは２５である。また、Ｃｍａｘ＝１０００で、ステップＳ１で設定されたＵ相のＰＷＭカウントＣｕは５００であるとする。この場合には、図１３に示すように、各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントに、２分周用ふり幅テーブル内の対応するふり幅および１０分周用ふり幅テーブル内の対応するふり幅の合計値が加算されることにより、各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相のＰＷＭカウントが変更される。
【００５６】
なお、ＵＶＷ相の相毎に、ふり幅規定値ｘやふり幅テーブルの種類（分周比の種類）を変更してもよい。また、すべての相に対してふり幅テーブルを適用できない場合には、ふり幅テーブルを適用できる相についてのみＰＷＭカウントを変更するようにしてもよい。
前記実施形態では、この発明を電動パワーステアリング装置のモータ制御装置に適用した場合について説明したが、この発明は、電動パワーステアリング装置以外に用いられるモータ制御装置にも適用することができる。
【００５７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１２…ＥＣＵ、１８…電動パワーステアリング装置、３２…駆動回路、４６…ＰＷＭデューティ演算部、４７…スペクトル最大ピーク低減部、４８…ＰＷＭ出力部
【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】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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