(57)【要約】【課題】駆動電圧の飽和により生じる電動機のトルクリップルを抑制し、所定のトルクを維持して軽快な操舵フィーリングを実現する。【解決手段】ｑ軸目標電流設定手段２１は、操舵トルクセンサＴＳからの操舵入力信号と車速センサＶＳからの車速信号とに基づいてｑ軸電流指令値を生成する。このｑ軸電流指令値とフィードバックされたｑ軸実電流とが加算されたｑ軸電流（トルク電流）によって電動機８は所定のトルクを発生する。一方、ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、電圧飽和度算出手段から出力された電圧飽和度（デューティ比＝電動機の駆動電圧／電源電圧）に応じて界磁弱め電流（ｄ軸電流）を設定する。これにより、電圧飽和度が高くなったときは、所定のトルク電流で一定トルクを維持したまま、電圧飽和度を下げることにより電流の歪み（高調波成分）が低減でき、トルクリップルが抑制される。【選択図】図２
2011194914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操舵入力に応じて操舵アシスト用の電動機を駆動制御する電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵入力の大きさを検出する操舵入力検出手段と、
前記操舵入力検出手段からの信号に基づいて、前記電動機のトルク電流を設定するトルク電流設定手段と、
前記電動機の界磁を弱めるための界磁弱め電流を設定する界磁弱め電流設定手段と、
前記トルク電流設定手段によって設定されたトルク電流および前記界磁弱め電流設定手段によって設定された界磁弱め電流に基づいて前記電動機を駆動制御する電動機駆動制御手段と、
前記電動機駆動制御手段の電源電圧に対する前記電動機の駆動電圧の比率で定義される前記電動機の電圧飽和度を算出する電圧飽和度算出手段とを備え、
前記界磁弱め電流設定手段は、前記電圧飽和度算出手段によって算出された電圧飽和度に応じて界磁弱め電流の値を設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記界磁弱め電流設定手段は、前記電圧飽和度算出手段によって算出された電圧飽和度が所定値以下となるように界磁弱め電流の値を設定することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記界磁弱め電流設定手段は、前記電圧飽和度算出手段によって算出された電圧飽和度が上限値に近いほど、絶対値の大きい界磁弱め電流の値を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
運転者の操舵入力に応じて操舵アシスト用の電動機を駆動制御する電動パワーステアリング装置に用いられる電動機制御装置であって、
前記操舵入力の大きさを検出する操舵入力検出手段と、
前記操舵入力検出手段からの信号に基づいて、前記電動機のトルク電流を設定するトルク電流設定手段と、
前記電動機の界磁を弱めるための界磁弱め電流を設定する界磁弱め電流設定手段と、
前記トルク電流設定手段によって設定されたトルク電流および前記界磁弱め電流設定手段によって設定された界磁弱め電流に基づいて前記電動機を駆動制御する電動機駆動制御手段と、
前記電動機駆動制御手段の電源電圧に対する前記電動機の駆動電圧の比率で定義される前記電動機の電圧飽和度を算出する電圧飽和度算出手段とを備え、
前記界磁弱め電流設定手段は、前記電圧飽和度算出手段によって算出された電圧飽和度に応じて界磁弱め電流の値を設定することを特徴とする電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置およびこれに用いられる電動機駆動制御装置に関し、特に、電動機の動力によって車両の操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置、およびこれに用いられる電動機駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車などの車両に搭載された電動パワーステアリング装置に使用される電動機としては、永久磁石型ブラシレスＤＣモータが好んで用いられている。このような電動機（以下、単に電動機またはモータという）は、電動機の駆動電圧がＥＣＵの電源電圧（バッテリ電圧）に近づくと（つまり、駆動電圧の電圧飽和度＝駆動電圧／電源電圧が１００％に近づくと）、電動機への供給電力に余裕がなくなるために駆動電流の電流波形に歪みが生じて電動機にトルクリップルが発生する。その結果、電動機に異音が発生したり、操舵フィーリングが悪化したりして、車両としての商品性が損なわれてしまう。そこで、このような不具合を避けるために、電動機の駆動電圧の電圧飽和度（または、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御波形における１周期時間に対するＯＮ時間の比であるデュ−ティ比）を演算し、その電圧飽和度（デューティ比）に基づいて電動機の電流指令制限値を補正することによって、電動機の駆動電圧の電圧飽和を抑制し（つまり、電動機の駆動電圧の電圧飽和度（デュ−ティ比）を下げて）、電動機に異音が発生するのを防止したり、操舵フィーリングの悪化を抑制したりする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、電源電圧（バッテリ電圧）が低下するにしたがって、電動機の駆動電圧を低下させて駆動電流を下げているので、電動機のトルクリップルの発生を抑制して回転ムラによる異音の発生を防止することができる。
また、必要に応じて電動パワーステアリング装置の電動機に界磁弱め電流を流すことにより、その電動機の回転速度を高めることでステアリング系に滑らかな操舵フィーリングを実現させる技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７９３８７号公報
【特許文献２】特開２００４−４０８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術は、駆動電圧の電圧飽和度（デュ−ティ比）に基づいて電動機の電流指令制限値を補正しているので、電動機のトルクリップルは抑制されるものの、駆動電圧の飽和状態において電動機の駆動電流が制限されてしまう。このため、特許文献１の技術は、駆動電流の低下によって電動機のトルクが制限されることになり、電動パワーステアリング装置のステアリング操作が重くなってしまう。その結果、電動パワーステアリング装置として軽快な操舵フィーリングが得られなくなるおそれがある。
一方、特許文献２の技術は、電源電圧（例えば、バッテリ電圧）が低下して電動機の駆動電圧に余裕がなくなると（つまり、駆動電圧飽和度が高くなると）、電動機のトルク電流に歪が生じるおそれがある。すなわち、特許文献２の技術は、その電動機にトルクリップルが発生し、良好な操舵フィーリングが得られなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電動機のトルクリップルを抑制しつつ、所定のトルクを維持することができる電動パワーステアリング装置およびこれに用いられる電動機駆動制御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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、運転者の操舵入力に応じて操舵アシスト用の電動機を駆動制御する電動パワーステアリング装置であって、前記操舵入力の大きさを検出する操舵入力検出手段と、前記操舵入力検出手段からの信号に基づいて、前記電動機のトルク電流を設定するトルク電流設定手段と、前記電動機の界磁を弱めるための界磁弱め電流を設定する界磁弱め電流設定手段と、前記トルク電流設定手段によって設定されたトルク電流および前記界磁弱め電流設定手段によって設定された界磁弱め電流に基づいて前記電動機を駆動制御する電動機駆動制御手段と、前記電動機駆動制御手段の電源電圧に対する前記電動機の駆動電圧の比率で定義される前記電動機の電圧飽和度を算出する電圧飽和度算出手段とを備え、前記界磁弱め電流設定手段は、前記電圧飽和度算出手段によって算出された電圧飽和度に応じて界磁弱め電流の値を設定することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、電源電圧に対する電動機の駆動電圧の比率で定義させる電圧飽和度が高いときには、界磁弱め電流を多く流すことによって、回転速度が上昇する。また、電圧飽和度が低いときには、界磁弱め電流を少なくすることによって、回転速度が低下する。一方、回転速度の上昇により駆動電圧を下げることができるので、電圧飽和度が低下するように帰還制御される。したがって、電動機の駆動電圧に余裕を持たせることができるので、電動機のトルクリップルを抑制しつつ、一定のトルク電流によって所定のトルクを維持することができる。すなわち、電動機のトルクを一定に維持しながら駆動電圧の飽和によって生じる電動機のトルクリップルを抑制することができる。これによって、電動パワーステアリング装置は、軽快な操舵フィーリングを実現させることができる。
【０００８】
また、前記界磁弱め電流設定手段は、前記電圧飽和度算出手段によって算出された電圧飽和度が所定値以下となるように界磁弱め電流を設定することを特徴とすることができる。この構成によれば、電圧飽和度が所定値以下（例えば、９０％以下）となるような界磁弱め電流を設定するように界磁弱め制御を行っているので、電動機の駆動電圧は常に余裕を持っている。したがって、電動機には大きなトルクリップルが発生しないので、常に軽快な操舵フィーリングを維持することができる。
【０００９】
また、前記界磁弱め電流設定手段は、前記電圧飽和度算出手段によって算出された電圧飽和度が上限値に近いほど、絶対値の大きな界磁弱め電流の値を設定することを特徴とすることができる。この構成によれば、電圧飽和度が上限値に近づくほど強い界磁弱め電流を設定しているので、電圧飽和度が１００％近くになった場合には、一定トルクを維持しながら電圧飽和度を下げて駆動電圧に余裕を持たせることができる。その結果、電動機には大きなトルクリップルが発生しないので、常に軽快な操舵フィーリングを維持することができる。
【００１０】
また、本発明は、電動パワーステアリング装置に用いられる電動機制御装置を提供することもできる。すなわち、外部から人為的に入力された操舵入力の大きさに応じて操舵アシスト用の電動機を駆動制御する電動パワーステアリング装置に用いられる電動機制御装置であって、前記操舵入力の大きさを検出する操舵入力検出手段と、前記操舵入力検出手段からの信号に基づいて、前記電動機のトルク電流を設定するトルク電流設定手段と、前記電動機の界磁を弱めるための界磁弱め電流を設定する界磁弱め電流設定手段と、前記トルク電流設定手段によって設定されたトルク電流および前記界磁弱め電流設定手段によって設定された界磁弱め電流に基づいて前記電動機を駆動制御する電動機駆動制御手段とを備えると共に、さらに、前記電動機駆動制御手段の電源電圧に対する前記電動機の駆動電圧の比率で定義される前記電動機の電圧飽和度を算出する電圧飽和度算出手段を備え、前記界磁弱め電流設定手段は、前記電圧飽和度算出手段によって算出された電圧飽和度に応じて界磁弱め電流を設定することを特徴とする電動機制御装置を提供することもできる。
【００１１】
この構成によれば、電動機の電圧飽和度に基づいて界磁弱め電流を設定しているので、電動機のトルクを一定に維持しながら駆動電圧の飽和によって生じる電動機のトルクリップルを抑制することができる。これによって、電動パワーステアリング装置の電動機制御装置は軽快な操舵フィーリングを実現させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電動機のトルクリップルを抑制しつつ、所定のトルクを維持することができる。したがって、車両の走行中において常に安定した操舵アシストを維持することができる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に適用される電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に適用される電動機制御システムの構成図である。
【図３】ＰＷＭ変換ブロックの内部構成を示すブロック図である。
【図４】ＰＷＭ変換ブロックの主要部の波形図である。
【図５】本実施形態のｄ軸補正電流設定手段が備える界磁弱め電流設定機能の内部構成を示すブロック図である。
【図６】従来のｄ軸補正電流設定手段が備える界磁弱め電流設定機能の内部構成を示すブロック図である。
【図７】電動機の電圧飽和度（Ｄｕｔｙ）が変化したときの従来の電動機の出力特性を示す特性図の例である。
【図８】電動機の出力特性に基づいて電圧飽和度（Ｄｕｔｙ）が変化したときの電動機の駆動電流とトルクリップルとを示す特性図である。
【図９】電動機の電圧飽和度（Ｄｕｔｙ）が変化したときの本実施形態の電動機の出力特性を示す特性図である。
【図１０】弱め界磁ありの特性に基づいて電圧飽和度が変化したときの電動機の駆動電流とトルクリップルとを示す特性図である。
【図１１】本実施形態のｄ軸補正電流設定手段の界磁弱め電流設定機能によるｄ軸補正電流の具体例を示すブロック図である。
【図１２】電圧飽和度に基づいて界磁弱め電流を設定した場合の一実施例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、回転磁界型電動機（例えば、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モータ）を用いた電動パワーステアリング装置の電動機制御に関するものであって、電源電圧に対する電動機の駆動電圧の比率で定義される電圧飽和度（または、ＰＷＭ制御波形における１周期時間に対するＯＮ時間の比であるデュ−ティ比）に基づいて電動機の界磁を弱めるための界磁弱め制御を行う。これにより、電圧飽和度（または、デューティ比）を下げて、電動機の駆動電流の歪みを低減できるので、トルクリップルを抑制することが可能となる。また、ＳＰＭモータを用いた弱め界磁制御なので、電動機に対して所定のトルク電流を流すことができ、トルクが維持される。したがって、このような電動機制御を行うことにより、電圧飽和度が高くなっても、電動パワーステアリング装置は安定した操舵アシストを維持することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一要素は原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
《電動パワーステアリング装置の構成》
図１は、本発明の実施形態に適用される電動パワーステアリング装置の構成図である。図１において、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール３から前輪Ｗ、Ｗに至るステアリング系Ｓを備え、手動操舵力発生手段２による手動操舵力を電動機８のトルクによってアシストするように構成されている。すなわち、電動パワーステアリング装置１は、電動機駆動手段１３が制御装置１２からの電動機制御信号Ｖ０に基づいて電動機電圧ＶＭを発生させ、この電動機電圧ＶＭによって電動機８を駆動して補助トルク（補助操舵力）を発生させるように構成されている。なお、本実施形態では、電動機８として、回転磁界型の３相ブラシレスＳＰＭモータを用い、その駆動制御にはｄｑベクトル制御を用いた場合について説明する。
【００１７】
手動操舵力発生手段２は、ステアリングホイール３に一体的に設けられたステアリング軸４に連結軸５を介してステアリング・ギアボックス６内に設けたラック＆ピニオン機構７のピニオン７ａが連結される。なお、連結軸５は、その両端に自在継ぎ手５ａ、５ｂを備えている。また、ラック＆ピニオン機構７は、ピニオン７ａに噛み合うラック歯７ｂがラック軸９に形成され、ピニオン７ａとラック歯７ｂとの噛み合いによって、ピニオン７ａの回転運動をラック軸９の横方向（車両幅方向）の往復運動に変換させる。さらに、ラック軸９には、その両端にタイロッド１０、１０を介して、操舵輪としての左右の前輪Ｗ、Ｗが連結される。
【００１８】
また、電動パワーステアリング装置１は、補助操舵力（補助トルク）を発生させるために、電動機８がラック軸９と同軸上に配設されている。さらに、電動パワーステアリング装置１は、電動機８の回転をラック軸９と同軸に設けられたボールねじ機構１１を介して推力に変換し、この推力をラック軸９（ボールねじ軸１１ａ）に作用させるように構成されている。
【００１９】
また、制御装置１２には、車速センサＶＳ、操舵トルクセンサＴＳ、および電動機電流検出手段１４の各検出信号（車速信号Ｖ、操舵トルク信号Ｔ、電動機電流信号ＩＭＯ、および電動機電圧信号ＶＭＯ）が入力される。そして、制御装置１２は、これらの検出信号Ｖ、Ｔ、ＩＭＯ、ＶＭＯに基づいて電動機８に供給する電動機電流ＩＭの大きさおよび方向を決定し、電動機駆動手段１３へ電動機制御信号Ｖ０を出力する。さらに、制御装置１２は、操舵トルク信号Ｔと電動機電流信号ＩＭＯとに基づいて、電動パワーステアリング装置１でのアシストを判定し、電動機８の駆動を制御する。なお、制御装置１２は、各種演算や処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、入力信号変換手段、信号発生手段、記憶手段等で構成され、そのＣＰＵは電動パワーステアリング装置１での主な制御を行う。
【００２０】
車速センサＶＳは、車速を単位時間当たりのパルス数として検出し、検出されたパルス数に対応したアナログ電気信号を車速信号Ｖとして制御装置１２に送信する。なお、車速センサＶＳは、電動パワーステアリング装置１の専用センサであってもよいし、他のシステムの車速センサを利用してもよい。
【００２１】
ステアリング・ギアボックス６内に配設された操舵トルクセンサＴＳは、ドライバによる手動の操舵トルクの大きさおよび方向を検出する。そして、この操舵トルクセンサＴＳは、検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号を操舵トルク信号Ｔとして制御装置１２に送信する。なお、操舵トルク信号Ｔは、大きさを示す操舵トルクとトルクの向きを示すトルク方向との情報を含んでいる。ここで、トルク方向は操舵トルクのプラス値／マイナス値で表され、プラス値は操舵トルク方向が右方向であり、マイナス値は操舵トルク方向が左方向である。
【００２２】
電動機電流検出手段１４は、例えば、電動機８の各巻線ごとに設けられたカレントトランスフォーマ（ＣＴ）で形成され、電動機８に実際に流れる電動機電流ＩＭの大きさおよび方向を検出する。そして、電動機電流検出手段１４は、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯを制御装置１２へフィードバック（負帰還）する。
【００２３】
電動機駆動手段１３は、制御装置１２から出力された電動機制御信号ＶＯに基づいて電動機電圧ＶＭを電動機８に印加して電動機８の駆動を行う。この電動機駆動手段１３は、例えば、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号のデュ−ティに応じて電動機駆動手段１３内のプリドライブ回路およびＦＥＴブリッジ（いずれも図示せず）を介して、電動機８の各巻線に正弦波電流を通電する。
【００２４】
電動機電圧検出手段１５は、電動機駆動手段１３が電動機８へ印加する電動機電圧ＶＭを検出して、対応する電動機電圧信号ＶＭＯを制御装置１２に出力する。
【００２５】
《電動パワーステアリング装置の制御システム》
次に、本発明の実施形態に適用される電動パワーステアリング装置の制御システムについて説明する。図２は、電動パワーステアリング装置１における電動機制御システム１００の構成を示すブロック図である。なお、図２において、電動機制御システム１００は、制御装置１２と、その制御装置１２の出力側に接続された電動機駆動手段１３と、電動機駆動手段１３に接続された電動機８と、電動機駆動手段１３に直流電力を供給するバッテリ１６と、電動機８の各相に流れる電動機電流を検出する電動機電流検出手段１４と、電動機８の回転角を検出するＶＲレゾルバ３２と、操舵トルクセンサＴＳと、車速センサＶＳとを備える。なお、制御装置１２と、電動機駆動手段１３と、バッテリ１６と、電動機電流検出手段１４とによって電動機駆動制御手段２０ａが構成されている。なお、制御装置１２はＣＰＵによって実現される。
【００２６】
制御装置１２は、２相回転磁束座標系（ｄｑ座標系）で記述されるベクトル制御によって、指令トルクＴｏ（図示せず）に応じて電動機８の制御を行う。すなわち、ステアリング系Ｓのステアリングホイール３に加わる操舵トルク信号Ｔを操舵トルクセンサＴＳにより検出し、この検出した操舵トルク信号Ｔに応じたアシストトルクが得られるように、電動機８をｄｑベクトル制御することにより、ステアリングホイール３（図１）のアシストが行われる。
【００２７】
この制御装置１２は、まず、ｑ軸目標電流設定手段２１内で、操舵トルクセンサＴＳが検出して出力する操舵トルク信号Ｔ、操舵角速度ｄφ／ｄｔ、車速センサＶＳが検出して出力する車速信号Ｖなどの値から、次の式(１)によって指令トルクＴｏの値を求める。
【００２８】
Ｔｏ＝ｆ（Ｔ、Ｖ、ｄφ／ｄｔ）                              （１）
ここで、ｆは所定の指令トルクＴｏを求める関数である。
【００２９】
式（１）で求めた指令トルクＴｏは、さらに、ｑ軸目標電流設定手段２１内におけるトルク電流変換により、ｑ軸電流指令値ｉｑｏに変換される。
【００３０】
ｉｑｏ＝ｇ（Ｔｏ）                                          （２）
一方、ｄ軸電流指令値ｉｄｏは基本的には０に設定されている。
【００３１】
一方、電動機電流検出手段１４からの電動機電流信号ＩＭＯ、ここではモータの各相（例えばｕ、ｖ相）の検出電流値（例えば、ｕ、ｖ相の電流ｉｕ、ｉｖ）は、カレントトランスフォーマ（ＣＴ）によって検出され、その検出電流は増幅された後、所定の周期で電流検出値としてサンプリングされる。このようにして得られた各相の電流検出値は、ＶＲレゾルバ３２およびＲＤコンバータ３５からなる電動機回転検出手段によって検出された回転角信号θに基づいてｄｑ変換ブロック３４で変換処理が行われ、その後、減衰手段３６および減衰手段３７を経て、ｄ軸実電流ｉｄｒとｑ軸実電流ｉｑｒとがフィードバック電流として出力される。
【００３２】
ここでの減衰手段３６、３７は、このフィードバックループに外部から混入される高周波の雑音を除去する働きを有している。すなわち、エンジンルーム内で生じる雑音はＯＮ／ＯＦＦ動作を行う機械的電気的スイッチ手段などから発生するため、後記するＰＩ制御ブロック２５およびＰＩ制御ブロック２６は高周波雑音の影響をうけやすく、雑音の混入によって操舵感覚が悪化するおそれがある。そこで、このような不具合を解消するために、減衰手段３６、３７を用いることによってフィードバックループへ外部から混入する高周波の雑音を除去している。
【００３３】
また、加算器２２は、トルク電流のｑ軸電流指令値ｉｑｏとｑ軸フィードバック実電流値（ｑ軸実電流）ｉｑｒとの偏差演算を行う。さらに、加算器２３は、ｄ軸電流指令値ｉｄｏ（＝０）に対して後記するｄ軸電流補正処理を行い、弱め界磁電流値としてのｄ軸補正電流目標値ｉｄｃを出力する。加算器２４は、ｄ軸電流補正後のｄ軸補正電流目標値ｉｄｃとｄ軸フィードバック実電流値（ｄ軸実電流）ｉｄｒとの偏差演算を行う。すなわち、加算器２２および加算器２４において、次の式（３）、式（４）によりｄ軸電流偏差Δｉｄ、およびｑ軸電流偏差Δｉｑが演算される。
【００３４】
Δｉｄ＝ｉｄｃ−ｉｄｒ                                    （３）
Δｉｑ＝ｉｑｏ−ｉｑｒ                                    （４）
【００３５】
次に、ＰＩ制御ブロック２５およびＰＩ制御ブロック２６で、式（３）及び式（４）で求められたｄ軸電流偏差Δｉｄおよびｑ軸電流偏差Δｉｑに対してＰ（Proportional：比例）制御処理、およびＩ（Integral：積分）制御処理を実行し、その結果としてｄ軸指令電圧Ｖｄｏ、およびｑ軸指令電圧Ｖｑｏを得る。次に、ｄｑ逆変換ブロック２９では、これらの指令電圧Ｖｄｏ、Ｖｑｏに対してｄｑ逆変換処理を行って電動機８のＵ、Ｖ、Ｗの各相に対するそれぞれの指令電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換される。この指令電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗはＰＷＭ変換ブロック３０でＰＷＭデュ−ティ信号に変換され、このＰＷＭデューティ信号が電動機駆動手段１３内のプリドライブ回路およびＦＥＴブリッジ回路（いずれも図示せず）を介して電動機８（ブラシレスモータ）の各相巻線に正弦波電流を通電してｄｑベクトル制御を行う。
【００３６】
ところで、本実施形態でのｄ軸電流の補正処理（界磁弱め処理）では、ｄ軸補正電流設定手段３８ａによってｄ軸補正電流ｉｄが決定され、加算器２３は次式（５）にしたがってｄ軸補正電流目標値ｉｄｃを演算する。
【００３７】
ｉｄｃ＝ｉｄｏ＋ｉｄ                                            （５）
【００３８】
ここで、ｉｄはｄ軸補正電流設定手段３８ａからのｄ軸補正電流であり、本実施形態ではｄ軸電流指令値ｉｄｏ＝０である。したがって、ｄ軸補正電流ｉｄ（負の値）に基づいてｄ軸補正電流目標値ｉｄｃ（すなわち、ｄ軸電流）を通電することによって、電動機８に界磁弱め電流が流れて電動機８の界磁を減少させることができ、電動機８の回転速度Ｎｍを速めることができる。言い換えると、電動機８の回転速度Ｎｍが上昇すると固定子コイルに逆起電力が高まるために、電動機８の駆動電流をさらに多く流しても回転速度Ｎｍは所定値より上昇しなくなってしまう。そこで、電動機８に界磁弱め電流（ｄ軸電流）を流すことによって回転子の磁石の界磁を弱め、固定子コイルに発生する逆起電力を低下させて電動機８の回転速度Ｎｍを上昇させることができる。
【００３９】
なお、図２の非干渉化制御手段３９とこれにつながる加算器２７，２８とは、複数の制御入力と、複数の制御量との間に相互干渉がある場合に、１つの制御入力の影響が、１つの制御量だけに及ぶように相互干渉を絶つ働きをする。永久磁石同期モータの場合には、ｉ，ｑ軸間で干渉し合う速度起電力があるので、非干渉化制御手段３９は、電動機８の角速度ωと電動機電流ｉｑｒ、ｉｄｒとのフィードバックループを小さくする（フィードバックループの応答を速くする）ために用いられている。
【００４０】
ここで、ｄ軸補正電流設定手段３８ａが行う界磁弱め制御の処理内容について説明する。ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、ｑ軸指令電圧Ｖｑｏ、ｑ軸実電流ｉｑｒ、および電動機８の回転速度Ｎｍをフィードバックしてｄ軸補正電流ｉｄを生成し、このｄ軸補正電流ｉｄを加算器２３に入力している。これによって、加算器２３は、ｄ軸補正電流目標値ｉｄｃとｄ軸補正電流ｉｄ（ｄ軸フィードバック実電流値ｉｄｒ）との偏差であるｄ軸電流偏差Δｉｄを出力することができる。
【００４１】
なお、ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、ｑ軸指令電圧対応マップ処理によって、ｑ軸指令電圧Ｖｑｏが大きい部分、すなわち、ｑ軸の電流偏差Δｉｑが大きい部分でのみ、ｄ軸補正電流ｉｄを流し、電動機８の界磁を減少させ、電動機８の回転速度Ｎｍを高めるようにしている。これにより、車両の走行中にゆっくり小さくステアリングホイール３をきった場合などにおいて電動機８に界磁弱め電流が流れることを防ぎ、無駄に電流を流すことがなくなる。
【００４２】
また、ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、ｑ軸実電流対応マップ処理によって、ｑ軸実電流ｉｑｒが少ない部分でのみｄ軸補正電流ｉｄを流して電動機８の界磁を減少させ、電動機８の回転速度Ｎｍを速めるようにしている。これにより、これ以上回転速度Ｎｍが上昇しないときに、さらに速くステアリング操作をしようとすると、電動機８のトルクが増加してステアリングホイールの動きを軽くすることができる。
【００４３】
さらに、ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、回転速度対応マップ処理によって、電動機８の回転速度Ｎｍが遅いときにはｄ軸補正電流ｉｄを流さないようにしている。これにより、ゆっくりステアリングホイール３をきった場合には、電動機８に界磁弱め電流が流れることを防ぐことができるので、無駄に電流を流すことがなくなる。
【００４４】
このようにして、ｄ軸補正電流設定手段３８ａによってｄ軸電流補正を行う各要素はそれぞれ独立して作用し、ｑ軸電流偏差Δｉｑに基づいて演算されるｑ軸指令電圧Ｖｑｏが高い場合、ｑ軸実電流ｉｑｒが少ない場合、および電動機回転速度Ｎｍが速い場合には、それぞれ、ｄ軸補正電流ｉｄを流して界磁弱め制御を行うことができる。
【００４５】
《電圧飽和度に基づく界磁弱め制御》
次に、電動パワーステアリング装置が、電圧飽和度（または、デューティ比）に基づいて電動機８の界磁弱め制御を行う処理について説明する。すなわち、本実施形態の制御装置１２は、さらに、電動機８の電圧飽和度を検出する電圧飽和度算出手段４０を備え、この電圧飽和度算出手段４０からｄ軸補正電流設定手段３８ａに電動機８の電圧飽和度の情報を送信するようにしている。なお、電動機８の電圧飽和度とは、電動機駆動制御手段２０ａの電源電圧（つまり、バッテリ電圧）ＶＤＤに対する電動機８の駆動電圧の比率で定義されるものである。また、ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、入力された電圧飽和度（または、デューティ比）に基づいてｄ軸電流（界磁弱め電流）ｉｄを設定するための界磁弱め電流設定手段として機能する。
【００４６】
次に、電圧飽和度とデューティ比とが等価であることを説明するためにＰＷＭ変換ブロック３０について説明する。図３は、ＰＷＭ変換ブロック３０の内部構成を示すブロック図であり、図４は、ＰＷＭ変換ブロック３０の主要部の波形図である。図３に示すように、ＰＷＭ変換ブロック３０は、電動機８の回転角信号θを入力して三角波を発生させる三角波発生器４０ａと、この三角波発生器４０ａで生成された三角波電圧（図４のａ）とｄｑ逆変換ブロック２９から出力された駆動電圧ＶＵ（図４のｂ）とを比較してデューティ波形を生成してｄ軸補正電流設定手段３８ａに出力する比較器４０ｂとを備えた構成となっている。
【００４７】
すなわち、図４(ａ)の波形図に示すように、比較器４０ｂは、三角波発生器４０ａで生成されたピーク値が電源電圧ＶＤＤの三角波電圧（ａ）の電圧レベルと、ｄｑ逆変換ブロック２９から出力された駆動電圧指令値ＶＵ（ｂ)の電圧レベルとを比較する。そして、同図（ｂ)の波形図に示すように、比較器４０ｂは、三角波電圧（ａ）の電圧レベルが駆動電圧指令値ＶＵ(ｂ)の電圧レベルより高いＯＮ期間（ＴＯＮ）と、三角波（ａ）の電圧レベルが駆動電圧指令値ＶＵ(ｂ)の電圧レベルより低いＯＦＦ期間（ＴＯＦＦ）とからなるデューティ波形を生成し、生成されたデューティ波形を電動機制御信号ＶＯとして電動機駆動手段１３（図２）に送信する。
【００４８】
そして、電動機駆動手段１３（図２）は、プリドライブ回路およびＦＥＴブリッジを用いてピーク値が電源電圧ＶＤＤのデューティ波形に変換し、変換された電圧を電動機８に印加する。この電動機８に印加される電圧波形の平均値である駆動電圧は、電源電圧ＶＤＤに１サイクル周期Ｔ（＝ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ）に対するＯＮ時間ＴＯＮの比率（ＴＯＮ／Ｔ）（すなわち、デューティ比）を乗じた値に等しい。したがって、電源電圧に対する電動機の駆動電圧の比率で定義させる電圧飽和度とデューティ比とは等価である。
したがって、ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、電圧飽和度算出手段４０から入力されたデューティ比に基づいてｄ軸補正電流の設定を行うことができる。
【００４９】
なお、電圧飽和度算出手段４０は、デューティ比を求めるのではなく、電源電圧ＶＤＤと駆動電圧指令値とを入力し、駆動電圧演算処理によって電圧飽和度を求めることもできる。以下、電圧飽和度算出手段４０が、駆動電圧演算処理によって電圧飽和度を算出する計算式について説明する。先ず、ベクトル制御における電圧方程式に基づいて、次の式（１）の基本電圧方程式、および式（２）の駆動電圧方程式により、電動機の駆動電圧（つまり、定常状態における線間電圧実効値）Ｖを算出する。
【００５０】
【数１】
2011194914.tif 000003
【数２】
2011194914.tif 000004
【００５１】
但し、Ｖｄ，Ｖｑはｄ軸電圧，ｑ軸電圧（Ｖ）であり、Ｉｄ，Ｉｑはｄ軸電流，ｑ軸電流（Ａ）であり、Ｒｄは固定子巻線抵抗値（Ω）であり、Ｌｄ，Ｌｑはｄ軸，ｑ軸インダクタンス（Ｈ）であり、ωは電気角速度（rad/ｓ）であり、φａは起電圧定数（Ｖ/(rad/s)）Ｐｎは極対数であり、Ｖは駆動電圧（Ｖ）であり、Ｎは機械角速度（ｒｐｍ）であり、Ｐは微分演算子である。
【００５２】
次に、電源電圧検出手段によって電動機駆動制御手段２０ａの電源電圧ＶＤＤを検出し、これを線間電圧実効値に換算する。そして、式（２）で求められた駆動電圧Ｖと電源電圧検出手段が検出した電源電圧ＶＤＤとに基づいて、電圧飽和度＝駆動電圧Ｖ／電源電圧ＶＤＤから電圧飽和度を求める。
【００５３】
図５は、図２に示すｄ軸補正電流設定手段３８ａが備える界磁弱め電流設定機能の内部構成を示すブロック図である。図５に示すように、ｄ軸補正電流設定手段３８ａが備える界磁弱め電流設定手段としての機能は、ｑ軸実電流ｉｑｒと電動機８の機械角速度Ｎｍとに基づいて、ｄ軸目標電流Ｉｄ０を計算するｄ軸目標電流計算部４１ａと、電圧飽和度算出手段４０から入力された電圧飽和度（デューティ比）に基づいて、ｄ軸補正電流Ｉｄのオフセット値を示すｄ軸オフセット電流Ｉｄofを計算するｄ軸オフセット電流計算部４１ｂと、ｄ軸目標電流計算部４１ａから出力されたｄ軸目標電流Ｉｄ０とｄ軸オフセット電流計算部３８ｂから出力されたｄ軸オフセット電流Ｉｄofとを加算する加算器４１ｃとを備えて構成されている。
一方、特許文献２に記載の技術は、図２のｄ軸補正電流設定手段３８ａをｄ軸補正電流設定手段３８ｂに変更したものである。図６に示すように、ｄ軸補正電流設定手段３８ｂは、駆動電圧の飽和度に基づく界磁弱め電流のオフセット値Ｉｄofを用いた補正を行うことなく、ｄ軸目標電流計算部３８ａがｑ軸実電流ｉｑと電動機の回転速度Ｎｍとを入力して算出したｄ軸目標電流のみによってｄ軸補正電流Ｉｄを出力している。このため、特許文献２に記載の技術は、電圧飽和度（または、デューティ比）が高い領域においては駆動電圧に余裕がなくなって駆動電流に歪が生じてトルクリップルを発生させてしまう。
【００５４】
次に、図５に示すようなｄ軸補正電流設定手段３８ａの構成により、電圧飽和度（または、デューティ比）に基づいて電動機８に対して界磁弱め制御を行う方法について、特許文献１に記載の技術と比較しつつ詳細に説明する。
【００５５】
図７は、電動機の電圧飽和度が変化したときの特許文献１に記載の電動機の出力特性を示す特性図の例であり、横軸がトルクを示し、縦軸が回転速度およびトルク電流を示している。なお、図７の特性図における特性ａ、ｂ、ｃは各電圧飽和度（各デューティ比）におけるトルクと回転速度との関係を示し、特性ｄはトルクとトルク電流との関係を示している。また、図８は、図７の特性に基づいて電圧飽和度（デューティ比）が変化したときの電動機の駆動電流とトルクリップルを示す特性図であり、横軸に電気角度（ｄｅｇ）、左縦軸にトルク（Ｎ・ｍ）を示し、右縦軸に相電流（Ａ）を示している。なお、図７の特性図における特性ａ、ｂ、ｃは電動機のＵ，Ｖ，Ｗ相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを示し、特性ｄは電動機のトルクを示している。
【００５６】
図７に示すように、電動機のトルクと回転速度との出力特性は、一般的に、電圧飽和度（デューティ比）に応じて図７の特性曲線ａ，ｂ，ｃに示すように変化する。すなわち、デューティ比が１００％のときの特性曲線ａの値が最も高く、デューティ比が９０％（特性曲線ｂ）、８０％（特性曲線ｃ）と低下するにつれて、特性曲線の値は比例的に減少している。一方、トルクとトルク電流との関係は、図７の特性ｄに示すように、デューティ比に関わらず、トルク電流の増加につれてトルクは比例的に増加する。
【００５７】
ここで、図７における特性ａの動作点Ａのように、電動機８の駆動電圧が電源電圧（バッテリ電圧ＶＤＤ）に等しくなり、駆動電圧が飽和した状態（デューティ比＝１００％）において所定のトルク電流で電動機８を駆動すると、駆動電圧に余裕がないために、図８の特性ａ，ｂ，ｃに示すように、電動機８の駆動電流（各相の相電流）はピーク値が低下して歪み成分（高調波成分）が生じる。その結果、各相の相電流の歪みに起因して、図８の特性ｄに示すように電動機８のトルクに大きなトルクリップルが発生する。例えば、図８の特性ｄの例では、電動機８のトルクに０．３２Ｎ・ｍ程度の大きなトルクリップルが発生している。このようにして電動機８に大きなトルクリップルが発生すると、電動機８に異音を発生させたり、操舵フィーリングを悪化させたりしてしまうため、電動パワーステアリング装置としての商品性が損なわれてしまう。
【００５８】
そこで、電圧飽和度（または、デューティ比）に基づいて電動機８の電流指令制限値を補正して駆動電圧の飽和を抑制すると、駆動電圧が飽和した状態（デューティ比＝１００％）においてトルク電流が制限されるので、デューティ比が１００％のときの特性ａの動作点Ａから、デューティ比が９０％のときの特性ｂの動作点Ｂのようにシフトされる。すなわち、動作点Ｂにおいては、電圧飽和度がデューティ比９０％に下がるために電動機８の各相電流の歪みが低減される。その結果、電動機８のトルクリップルの悪化を抑制することができる。しかしながら、デューティ比の低下に伴い、電動機８のトルク電流が制限され、トルクも制限されてしまう。このため、電動パワーステアリング装置のステアリング操作が重くなって、軽快な操舵フィーリングが得られなくなる。
【００５９】
したがって、本実施形態では、駆動電圧が飽和した状態（デューティ比＝１００％）における動作点Ａにおいて電動機８に界磁弱め電流を流すことにより、デューティ比を下げるとともに電動機８に一定のトルク電流を流す。これによって、電動機８に対して所定のトルクを維持させながらトルクリップルを抑制することができる。このような電動機制御を行うことにより、電圧飽和度（または、デューティ比）が高くなっても、電動パワーステアリング装置は安定した操舵アシストを維持することができる。
【００６０】
以下、電圧飽和度（または、デューティ比）に応じて電動機に界磁弱め電流を流すことでトルクリップルを抑制する手法について、図面を参照しながらさらに詳しく説明する。図９は、電動機の電圧飽和度（デューティ比）が変化したときの本実施形態の電動機８の出力特性図であり、横軸がトルクを示し、縦軸が回転速度およびトルク電流を示している。なお、図９の特性図における特性ａ、ｂ、ｃは界磁弱め制御なしのときの各電圧飽和度（各デューティ比）におけるトルクと回転速度との関係を示し、特性ｄ、ｅ、ｆは界磁弱め制御ありのときの各電圧飽和度（各デューティ比）におけるトルクと回転速度との関係を示し、特性ｇはトルクとトルク電流との関係を示している。
【００６１】
また、図１０は、図９の弱め界磁ありの特性に基づいて電圧飽和度（デューティ比）が変化したときの電動機の駆動電流とトルクリップルを示す特性図であり、横軸に電気角度（ｄｅｇ）、左縦軸がトルク（Ｎ・ｍ）を示し、右縦軸に相電流（Ａ）を示している。なお、図９の特性図における特性ａ、ｂ、ｃは電動機８のＵ，Ｖ，Ｗ相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを示し、特性ｄは電動機８のトルクを示している。
【００６２】
すなわち、図９において、駆動電圧が飽和したデューティ比１００％の状態で動作点Ａのときに界磁弱め電流を流すと、回転子となる永久磁石の磁束が弱められるために電動機８の回転速度が上昇する。これによって、デューティ比１００％のときのトルク−回転速度の特性ａは特性ｄのようになり、同様にして、デューティ比９０％のときのトルク−回転速度の特性ｂは特性ｅのようになり、デューティ比８０％のときのトルク−回転速度の特性ｃは特性ｆのようになる。
【００６３】
このようにして、界磁弱め電流を流すことによって電動機が高速回転化されるので、デューティ比１００％にけるトルク−回転速度特性（特性曲線ａ）の動作点Ａを保ったまま（つまり、所定の回転速度とトルクを維持したまま）、駆動電圧を下げて電圧飽和度（デューティ比）を特性曲線ｅのデューティ比９０％まで下げることができる。言い換えると、界磁弱め電流を流すことによって電動機８の回転速度が上昇しようとするとともに、駆動電圧が低下する。このため、デューティ比１００％のトルク−回転速度特性（特性曲線ａ）の動作点Ａは、動作点Ｂに移行することなく、デューティ比９０％のときのトルク−回転速度特性（特性曲線ｅ）の動作点Ａとして維持することができる。
【００６４】
その結果、電圧飽和度（デューティ比）の低下によって電動機８の駆動電圧に余裕が生じるため、図１０の特性ａ，ｂ，ｃに示すように、電動機８のＵ，Ｖ，Ｗ相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷのピーク値は低下しなくなるので、駆動電流の歪みを低減させることができる。したがって、図１０の特性ｄに示すように、電動機８のトルクリップルの悪化を抑制することができる。図１０の特性ｄの例では、電動機８のトルクは０．１９Ｎ・ｍ程度の小さなトルクリップルに抑えることができる。
【００６５】
すなわち、本実施形態では、界磁弱め電流を流すことによってデューティ比が１００％から９０％に低下して、駆動電圧に余裕ができてもトルク電流が低下することはないので、電動機８におけるトルク−回転速度の動作点はＡ点のまま維持される。そのため、デューティ比が１００％から９０％に低下しても電動機８のトルクは制限されないため、ステアリング操作を重くすることはない。このようにして、電動パワーステアリング装置は、電動機８のトルクリップルを低減させながら、所定のトルクを維持して軽快な操舵フィーリングを実現することができる。
【００６６】
再び、図２に示す制御装置１２の説明に戻り、電圧飽和度算出手段４０は、デューティ波形の１サイクル周期Ｔに対するＯＮ時間ＴＯＮの比率（ＴＯＮ／Ｔ）、すなわちデューティ比（つまり、電圧飽和度）として比較器４０ｂからｄ軸補正電流設定手段３８ａに出力する。
【００６７】
これによって、ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、電圧飽和度検出手段４０から入力されたデューティ比（電圧飽和度）に基づいてｄ軸目標電流Ｉｄ０の補正を行う。その結果、制御装置１２は、補正されたｄ軸補正電流Ｉｄに基づいて電動機８の弱め界磁制御を行うので、電動機８に対して所定のトルクを維持しながらトルクリップルを抑制することができる。
【００６８】
さらに、詳しく説明すると、ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、図５に示すような界磁弱め電流設定機能の内部構成により、ｄ軸目標電流計算部３８ａが計算して出力したｄ軸目標電流Ｉｄ０を計算して加算器３８ｃに出力する。一方、ｄ軸オフセット電流計算部３８ｂは、電圧飽和度検手段４０から入力された電圧飽和度（または、デューティ比）に基づいて計算したｄ軸補正電流Ｉｄのオフセット値を示すｄ軸オフセット電流Ｉｄofを加算器３８ｃに出力する。これによって、加算器３８は、ｄ軸目標電流Ｉｄ０に対してｄ軸オフセット電流Ｉｄofを加算した補正後のｄ軸補正電流Ｉｄを加算器２３（図２参照）に出力することができる。その結果、前記したように、制御装置１２は、補正されたｄ軸補正電流Ｉｄに基づいて電動機８の弱め界磁制御を行うことができる。これにより、電動機８の回転速度を上昇させることができるので、結果的に、電圧飽和度（または、デューティ比）を下げて電動機８に対して所定のトルクを維持しつつトルクリップルを抑制することが可能となる。
【００６９】
図１１は、図５に示すｄ軸補正電流設定手段３８ａの界磁弱め電流設定機能によるｄ軸補正電流の具体例を示すブロック図である。すなわち、図１１に示すように、ｄ軸目標電流計算部４１ａから−１０Ａのｄ軸目標電流Ｉｄ０が出力され、一方、ｄ軸オフセット電流計算部４１ｂから−２０Ａのｄ軸オフセット電流Ｉｄofが出力され、両者が加算器３８ｃで加算される。これによって、加算器４１ｃから、−３０Ａのｄ軸補正電流Ｉｄが出力されるので、制御装置１２は、−１０Ａのｄ軸目標電流Ｉｄ０ではなく、−３０Ａに補正されたｄ軸補正電流Ｉｄに基づいて電動機８の弱め界磁制御を行うことができる。
【００７０】
なお、前記の例では、電圧飽和度算出手段４０がＰＷＭ変換ブロック３０で駆動されるＰＷＭ駆動のデューティ比（電源ＯＮ時間／電源ＯＮ、ＯＦＦの１周期時間）に基づいて電圧飽和度を算出するように構成したが、それ以外の算出方法を用いてもよい。例えば、電流検出手段、回転速度検出手段、または電源電圧検出手段などを用いて、駆動電圧／電源電圧をデューティ比として演算してもよい。
【００７１】
次に、本実施形態による電圧飽和度を考慮した界磁弱め電流（ｄ軸電流）Ｉｄの設定方法について説明する。本実施形態では、電動機８の駆動電圧が飽和状態に近づくほど界磁弱め電流（ｄ軸電流）Ｉｄを多く流すように構成されている。図１２は、電圧飽和度に基づいて界磁弱め電流を設定した場合の一実施例を示す特性図であり、横軸に電圧飽和度（デューティ比）を示し、縦軸に界磁弱め電流のオフセット値Ｉｄofを示している。
【００７２】
図１２に示すように、電圧飽和度（デューティ比）の大きさに応じて界磁弱め電流のオフセット値を設定する。すなわち、電圧飽和度（デューティ比）が８０％以下のときは界磁弱め電流のオフセットをかけないで、電圧飽和度（デューティ比）が８０％を超えると界磁弱め電流が徐々に多く流れるように界磁弱め電流のオフセット値を設定する。そして、電圧飽和度（デューティ比）が９０％のときは界磁弱め電流のオフセット値を−１０Ａ、電圧飽和度（デューティ比）が１００％のときは界磁弱め電流のオフセット値を−２０Ａというように、電圧飽和度（デューティ比）が９０％、１００％と高くなるにつれて界磁弱め電流がさらに多く流れるようにする。
【００７３】
すなわち、図１１に示したように、ｄ軸目標電流計算部４１ａで計算されて出力された界磁弱め電流の目標値が−１０Ａのときに、電圧飽和度（デューティ比）が１００％である場合は、図１２の特性図にしたがって界磁弱め電流のオフセット値−２０Ａを加算して、最終的に、補正後の界磁弱め電流目標値を−３０Ａとして電動機８を駆動制御する。
【００７４】
このようにして、図１２の特性図のように界磁弱め電流オフセット値Ｉｄｏｆを設定することにより、電圧飽和度（デューティ比）が高くなるほど弱め界磁が強くかけられるので、永久磁石の磁束が弱まって電動機８が高速回転化し、結果的に、電圧飽和度（デューティ比）を下げることができる。このようにして電圧飽和度（デューティ比）を低下させることにより、駆動電圧の余裕が確保されるために駆動電流の歪みを低減させることができ、電動機８のトルクリップルを抑制することができる。なお、本実施形態による界磁弱め電流（ｄ軸電流）の制御では、電動機８の駆動電流であるトルク電流（ｑ軸電流）は制限されないので、電動機８のトルクが低下することはない。そのため、電動パワーステアリング装置１におけるステアリング操作が重くなることはないので、滑らかで軽快な操舵フィーリングを確保することができる。
【００７５】
なお、電動パワーステアリング装置の電源電圧（バッテリ電圧ＶＤＤ）は、ヘッドライトや冷暖房などの車載電装系の使用状況によって約１０Ｖ〜１６Ｖと大きく変動するため、電動機８の出力特性（トルク−回転速度特性）が変化する。ところが、本実施形態による電動パワーステアリング装置１では、電源電圧（ＶＤＤ）の値ではなく、駆動電圧の飽和度（デューティ比［％］）に基づいて界磁弱め電流を設定しているため、電源電圧の変動によって電動機８の出力特性（トルク−回転速度特性）に変化が生じても、本実施形態で述べた界磁弱め制御に対応することが可能である。
【００７６】
また、本実施形態の電動パワーステアリング装置では、電圧飽和度算出手段４０およびｄ軸補正電流設定手段３８ａを設けて、ｑ軸指令電圧が大きい場合、ｑ軸実電流が小さい場合、および電動機８の回転速度が大きい場合には、電動機８のｄ軸成分であるｄ軸電流を電動機８の界磁を弱めるように補正しているので、電動機８の定格電流を大きくすることなく、電動機８の回転速度を増加させることができる。これによって、指令トルクが急激に変化する場合でも、電動機８の応答性を高めてステアリング系Ｓに最適な操舵補助力を与えることができる。したがって、省燃費効果を低下させることなく、かつ、電動機８を大型化させることなく、滑らかな操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置１を実現することができる。
【００７７】
なお、以上の説明内容から分かるように、本実施形態の操舵トルクセンサＴＳが特許請求の範囲に記載の操舵入力検出手段に相当し、本実施形態のｑ軸目標電流設定手段２１が特許請求の範囲に記載のトルク電流設定手段に相当する。また、本実施形態のｄ軸補正電流設定手段３８ａが特許請求の範囲に記載の界磁弱め電流設定手段に相当し、本実施形態の電動機駆動制御手段２０ａが特許請求の範囲に記載の電動機駆動制御手段に相当し、さらに、本実施形態の電圧飽和度算出手段４０が特許請求の範囲に記載の電圧飽和度算出手段に相当する。また、ｄ軸補正電流設定手段３８ａは、ｄ軸目標電流計算部４１ａ、ｄ軸オフセット電流計算部４１ｂ、および加算器４１ｃによって実現され、電圧飽和度算出手段４０は、三角波発生器４０ａと比較器４０ｂとによって実現される。
【００７８】
《まとめ》
以上説明したように、本実施形態による電動パワーステアリング装置１は、電圧飽和度（または、デューティ比）に基づいて弱め界磁制御を行うことにより、電動機８の駆動電圧の飽和によって生じる電動機のトルクリップルを抑制しながら軽快な操舵フィーリングを実現させることができる。すなわち、電圧飽和度（または、デューティ比）が高いときには、弱め界磁電流を多く流すことにより電圧飽和度（または、デューティ比）を下げることができるので、電動機８のトルクリップルの悪化を抑制することができると共に、トルク電流は変化しないので安定したトルクで操舵アシストを維持することができる。
【００７９】
また、本発明の実施形態による電動パワーステアリング装置は、電圧飽和度（または、デューティ比）が常に所定値（例えば９０％）以下となるように弱め界磁制御を行うことができる。さらに、電圧飽和度（または、デューティ比）が上限値（例えば、１００％）に近づくほど強い弱め界磁制御を行うことにより、電圧飽和度（または、デューティ比）がどのような状態にあっても、電動機のトルクリップルの悪化を抑制しながら安定した操舵アシストを維持することができる。
【００８０】
以上、本実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本実施形態では、電圧飽和度（デューティ比）が８０％を超えたら界磁弱め電流のオフセット値を徐々に増加させたが、これに限ることはなく、電圧飽和度（デューティ比）が０％から１００％までの範囲に亘って界磁弱め電流のオフセット値を徐々に微増させるようにしてもよい。このようにすることにより、さらにきめ細かくトルクリップルを抑制することができるので、より一層快適な操舵フィーリングを得ることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  電動パワーステアリング装置
２  手動操舵力発生手段
３  ステアリングホイール
４  ステアリング軸
５  連結軸
５ａ、５ｂ  自在継ぎ手
６  ステアリング・ギアボックス
７  ラック＆ピニオン機構
７ａ  ピニオン
８  電動機
９  ラック軸
１０  タイロッド
１１ボールねじ機構
１２  制御装置
１３  電動機駆動手段
１４  電動機電流検出手段
１５  電動機電圧検出手段
１６  バッテリ
２０ａ、２０ｂ  電動機駆動制御手段
２１  ｑ軸目標電流設定手段（トルク電流設定手段）
２２、２３、２４、２７、２８、３３  加算器
２５、２６  ＰＩ制御ブロック
２９  ｄｑ逆変換ブロック
３０  ＰＷＭ変換ブロック
３２  ＶＲレゾルバ
３４  ｄｑ変換ブロック
３５  ＲＤコンバータ（電動機回転検出手段）
３６、３７  減衰手段
３８  ｄ軸補正電流設定手段（界磁弱め電流設定手段）
３８ａ、３８ｂ  ｄ軸補正電流設定手段
３９  非干渉化制御手段
４０  電圧飽和度算出手段
４０ａ  三角波発生器
４０ｂ  比較器
４１ａ  ｄ軸電流指令値計算部
４１ｂ  ｄ軸オフセット電流計算部
４１ｃ  加算器
１００  電動機制御システム
Ｓ  ステアリング系
ＴＳ  操舵トルクセンサ（操舵入力検出手段）
ＶＳ  車速センサ
Ｗ  前輪（駆動輪）
ＶＤＤ  電源電圧
ＶＵ  駆動電圧指令値
【図１】
2011194914.tif 000005
【図２】
2011194914.tif 000006
【図３】
2011194914.tif 000007
【図４】
2011194914.tif 000008
【図５】
2011194914.tif 000009
【図６】
2011194914.tif 000010
【図７】
2011194914.tif 000011
【図８】
2011194914.tif 000012
【図９】
2011194914.tif 000013
【図１０】
2011194914.tif 000014
【図１１】
2011194914.tif 000015
【図１２】
2011194914.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月17日(2010.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
但し、Ｖｄ，Ｖｑはｄ軸電圧，ｑ軸電圧（Ｖ）であり、Ｉｄ，Ｉｑはｄ軸電流，ｑ軸電流（Ａ）であり、Ｒａは固定子巻線抵抗値（Ω）であり、Ｌｄ，Ｌｑはｄ軸，ｑ軸インダクタンス（Ｈ）であり、ωは電気角速度（rad/ｓ）であり、φａは起電圧定数（Ｖ/(rad/s)）、Ｖは駆動電圧（Ｖ）であり、Ｐは微分演算子である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
図５は、図２に示すｄ軸補正電流設定手段３８ａが備える界磁弱め電流設定機能の内部構成を示すブロック図である。図５に示すように、ｄ軸補正電流設定手段３８ａが備える界磁弱め電流設定手段としての機能は、ｑ軸実電流ｉｑｒと電動機８の回転速度Ｎｍとに基づいて、ｄ軸目標電流Ｉｄ０を計算するｄ軸目標電流計算部４１ａと、電圧飽和度算出手段４０から入力された電圧飽和度（デューティ比）に基づいて、ｄ軸補正電流Ｉｄのオフセット値を示すｄ軸オフセット電流Ｉｄofを計算するｄ軸オフセット電流計算部４１ｂと、ｄ軸目標電流計算部４１ａから出力されたｄ軸目標電流Ｉｄ０とｄ軸オフセット電流計算部３８ｂから出力されたｄ軸オフセット電流Ｉｄofとを加算する加算器４１ｃとを備えて構成されている。
一方、特許文献２に記載の技術は、図２のｄ軸補正電流設定手段３８ａをｄ軸補正電流設定手段３８ｂに変更したものである。図６に示すように、ｄ軸補正電流設定手段３８ｂは、駆動電圧の飽和度に基づく界磁弱め電流のオフセット値Ｉｄofを用いた補正を行うことなく、ｄ軸目標電流計算部３８ａがｑ軸実電流ｉｑと電動機の回転速度Ｎｍとを入力して算出したｄ軸目標電流のみによってｄ軸補正電流Ｉｄを出力している。このため、特許文献２に記載の技術は、電圧飽和度（または、デューティ比）が高い領域においては駆動電圧に余裕がなくなって駆動電流に歪が生じてトルクリップルを発生させてしまう。