(57)【要約】【課題】コモンモードノイズ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】モータ制御装置１２は、電動モータ１８に電力を供給するためのモータ駆動回路３１と、ノイズキャンセル回路３２と、制御部３５とを含む。ノイズキャンセル回路３２は、ＲＬＣ回路４１と、スイッチ素子４２と、プルダウン抵抗４３とを含む。ＲＬＣ回路４１の一端は、スイッチ素子４２を介して、電源１００の正極側端子に電気的に接続され、ＲＬＣ回路４１の他端はフレームグランド１３０に電気的に接続されている。ＲＬＣ回路４１とスイッチ素子４２との接続点は、プルダウン抵抗４３を介して電源１００の負極端子に電気的に接続されている。制御部３５は、モータ駆動回路３１から出力される相電圧の立下りタイミングで、スイッチ素子４２を所定時間だけオンさせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の負極端子が接続されたフレームグランドに接続された筐体を有する電動モータを制御するためのモータ制御回路であって、
前記電源に対してそれぞれ並列に接続され、複数の相毎に設けられた上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路を含み、前記電動モータに電力を供給するための駆動回路と、
ノイズキャンセル回路と、
制御部とを含み、
前記ノイズキャンセル回路は、抵抗、コイルおよびコンデンサの直列回路からなるＲＬＣ回路と、スイッチ素子と、プルダウン抵抗とを含み、
前記ＲＬＣ回路の一端は、前記スイッチ素子を介して、前記電源の正極側端子に電気的に接続され、前記ＲＬＣ回路の他端は前記フレームグランドに電気的に接続されており、
前記ＲＬＣ回路と前記スイッチ素子との接続点は、前記プルダウン抵抗を介して前記電源の負極端子に電気的に接続されており、
前記制御部は、前記駆動回路から出力される相電圧の立下りタイミングで、前記スイッチ素子を所定時間だけオンさせる、モータ制御回路。
【請求項２】
電源の負極端子が接続されたフレームグランドに接続された筐体を有する電動モータを制御するためのモータ制御回路であって、
前記電源に対してそれぞれ並列に接続され、複数の相毎に設けられた上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路を含み、前記電動モータに電力を供給するための駆動回路と、
ノイズキャンセル回路と、
制御部とを含み、
前記ノイズキャンセル回路は、抵抗、コイルおよびコンデンサの直列回路からなるＲＬＣ回路と、スイッチ素子と、プルアップ抵抗とを含み、
前記ＲＬＣ回路の一端は、前記スイッチ素子を介して、前記電源の負極側端子に電気的に接続され、前記ＲＬＣ回路の他端は前記フレームグランドに接続されており、
前記ＲＬＣ回路と前記スイッチ素子との接続点は、前記プルアップ抵抗を介して前記電源の正極端子に電気的に接続されており、
前記制御部は、前記駆動回路から出力される相電圧の立上りタイミングで、前記スイッチ素子を所定時間だけオンさせる、モータ制御回路。
【請求項３】
電源の負極端子が接続されたフレームグランドに接続された筐体を有する電動モータを制御するためのモータ制御回路であって、
前記電源に対してそれぞれ並列に接続され、複数の相毎に設けられた上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路を含み、前記電動モータに電力を供給するための駆動回路と、
第１ノイズキャンセル回路と、
第２ノイズキャンセル回路と、
制御部とを含み、
前記第１ノイズキャンセル回路は、第１抵抗、第１コイルおよび第１コンデンサの直列回路からなる第１ＲＬＣ回路と、第１スイッチ素子と、プルダウン抵抗とを含み、
前記第１ＲＬＣ回路の一端は、前記第１スイッチ素子を介して、前記電源の正極側端子に電気的に接続され、前記第１ＲＬＣ回路の他端は前記フレームグランドに電気的に接続されており、
前記第１ＲＬＣ回路と前記第１スイッチ素子との接続点は、前記プルダウン抵抗を介して前記電源の負極端子に電気的に接続されており、
前記第２ノイズキャンセル回路は、第２抵抗、第２コイルおよび第２コンデンサの直列回路からなる第２ＲＬＣ回路と、第２スイッチ素子と、プルアップ抵抗とを含み、
前記第２ＲＬＣ回路の一端は、前記第２スイッチ素子を介して、前記電源の負極側端子に電気的に接続され、前記第２ＲＬＣ回路の他端は前記フレームグランドに接続されており、
前記第２ＲＬＣ回路と前記第２スイッチ素子との接続点は、前記プルアップ抵抗を介して前記電源の正極端子に電気的に接続されており、
前記制御部は、
前記駆動回路から出力される相電圧の立下りタイミングで、前記第１スイッチ素子を所定時間だけオンさせる手段と、
前記駆動回路から出力される相電圧の立上りタイミングで、前記第２スイッチ素子を所定時間だけオンさせる手段とを含む、モータ制御回路。
【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】
この三相インバータ回路を構成する６個のスイッチング素子が、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三相電動モータに印加されることになる。これにより、三相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
【特許文献２】特開２０１６−１００９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のようなモータ制御装置においては、各ＰＷＭ周期において各相の出力電圧（相電圧）の立上り時点と立下り時点において、電源の負極端子が接続されるフレームグランドと三相電動モータとの間に存在する浮遊容量に電流が流れる。この電流がフレームグランドに流れるため、フレームグランドからノイズが放射されるおそれがある。また、車両に搭載される電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に搭載されるモータ制御装置の場合、車両電源（バッテリー）からＥＰＳへの正負電源供給ラインが長いため、フレームグランドを流れたノイズ電流が、正負電源供給ラインとフレームグランドとの間にできる浮遊容量を通じて、車両電源の近傍で正負電源供給ラインに混入し、コモンモードノイズとなる。
【０００６】
この発明の目的は、コモンモードノイズ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に記載の発明は、電源（１００）の負極端子が接続されたフレームグランド（１３０）に接続された筐体を有する電動モータ（１８）を制御するためのモータ制御回路（１２）であって、前記電源に対してそれぞれ並列に接続され、複数の相毎に設けられた上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路を含み、前記電動モータに電力を供給するための駆動回路（３１）と、ノイズキャンセル回路（３２）と、制御部（３５）とを含み、前記ノイズキャンセル回路は、抵抗（Ｒ１）、コイル（Ｌ１）およびコンデンサ（Ｃ１）の直列回路からなるＲＬＣ回路（４１）と、スイッチ素子（４２）と、プルダウン抵抗（４３）とを含み、前記ＲＬＣ回路の一端は、前記スイッチ素子を介して、前記電源の正極側端子に電気的に接続され、前記ＲＬＣ回路の他端は前記フレームグランドに電気的に接続されており、前記ＲＬＣ回路と前記スイッチ素子との接続点は、前記プルダウン抵抗を介して前記電源の負極端子に電気的に接続されており、前記制御部は、前記駆動回路から出力される相電圧の立下りタイミングで、前記スイッチ素子を所定時間だけオンさせる、モータ制御回路である。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、相電圧の立下りタイミングにおいて、フレームグランドから正負電源ラインに流れるコモンモード電流と逆位相の電流をノイズキャンセル回路から発生させることができるので、コモンモードノイズを抑制することができる。
請求項２に記載の発明は、電源（１００）の負極端子が接続されたフレームグランド（１３０）に接続された筐体を有する電動モータ（１８）を制御するためのモータ制御回路（１２）であって、前記電源に対してそれぞれ並列に接続され、複数の相毎に設けられた上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路を含み、前記電動モータに電力を供給するための駆動回路（３１）と、ノイズキャンセル回路（３３）と、制御部（３５）とを含み、前記ノイズキャンセル回路は、抵抗（Ｒ２）、コイル（Ｌ２）およびコンデンサ（Ｃ２）の直列回路からなるＲＬＣ回路（５１）と、スイッチ素子（５２）と、プルアップ抵抗（５３）とを含み、前記ＲＬＣ回路の一端は、前記スイッチ素子を介して、前記電源の負極側端子に電気的に接続され、前記ＲＬＣ回路の他端は前記フレームグランドに接続されており、前記ＲＬＣ回路と前記スイッチ素子との接続点は、前記プルアップ抵抗を介して前記電源の正極端子に電気的に接続されており、前記制御部は、前記駆動回路から出力される相電圧の立上りタイミングで、前記スイッチ素子を所定時間だけオンさせる、モータ制御回路である。
【０００９】
この構成では、相電圧の立上りタイミングにおいて、フレームグランドから正負電源ラインに流れるコモンモード電流と逆位相の電流をノイズキャンセル回路から発生させることができるので、コモンモードノイズを抑制することができる。
請求項３に記載の発明は、電源（１００）の負極端子が接続されたフレームグランド（１３０）に接続された筐体を有する電動モータ（１８）を制御するためのモータ制御回路（１２）であって、前記電源に対してそれぞれ並列に接続され、複数の相毎に設けられた上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路を含み、前記電動モータに電力を供給するための駆動回路（３１）と、第１ノイズキャンセル回路（３２）と、第２ノイズキャンセル回路（３３）と、制御部（３５）とを含み、前記第１ノイズキャンセル回路は、第１抵抗（Ｒ１）、第１コイル（Ｌ１）および第１コンデンサ（Ｃ１）の直列回路からなる第１ＲＬＣ回路（４１）と、第１スイッチ素子（４２）と、プルダウン抵抗（４３）とを含み、前記第１ＲＬＣ回路の一端は、前記第１スイッチ素子を介して、前記電源の正極側端子に電気的に接続され、前記第１ＲＬＣ回路の他端は前記フレームグランドに電気的に接続されており、前記第１ＲＬＣ回路と前記第１スイッチ素子との接続点は、前記プルダウン抵抗を介して前記電源の負極端子に電気的に接続されており、前記第２ノイズキャンセル回路は、第２抵抗（Ｒ２）、第２コイル（Ｌ２）および第２コンデンサ（Ｃ２）の直列回路からなる第２ＲＬＣ回路（５１）と、第２スイッチ素子（５２）と、プルアップ抵抗（５３）とを含み、前記第２ＲＬＣ回路の一端は、前記第２スイッチ素子を介して、前記電源の負極側端子に電気的に接続され、前記第２ＲＬＣ回路の他端は前記フレームグランドに接続されており、前記第２ＲＬＣ回路と前記第２スイッチ素子との接続点は、前記プルアップ抵抗を介して前記電源の正極端子に電気的に接続されており、前記制御部は、前記駆動回路から出力される相電圧の立下りタイミングで、前記第１スイッチ素子を所定時間だけオンさせる手段と、前記駆動回路から出力される相電圧の立上りタイミングで、前記第２スイッチ素子を所定時間だけオンさせる手段とを含む、モータ制御回路である。
【００１０】
この構成では、相電圧の立下りタイミングにおいて、フレームグランドから正負電源ラインに流れるコモンモード電流と逆位相の電流を第１ノイズキャンセル回路から発生させることができ、相電圧の立上りタイミングにおいて、フレームグランドから正負電源ラインに流れるコモンモード電流と逆位相の電流を第２ノイズキャンセル回路から発生させることができる。これにより、コモンモードノイズを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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。
【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、主としてインバータ制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】図４Ａ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り、図４Ｂはキャリア波形を示す波形図であり、図４ＣはＰＷＭ信号の生成方法を説明するための模式図である。
【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６は、ＰＷＭ周期Ｔｃにおける各部の信号を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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は、この実施形態では、三相ブラシレスモータである。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。
【００１７】
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、電動モータ１８による操舵補助が可能となっている。
【００１８】
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。
【００１９】
図２は、ＥＣＵ１２の全体的な電気的構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ１２は、モータ駆動回路３１と、第１ノイズキャンセル回路３２と、第２ノイズキャンセル回路３３と、インバータ制御部３４と、キャンセル回路制御部３５とを含んでいる。モータ駆動回路３１は、電動モータ１８に電力を供給するための回路である。モータ駆動回路３１は、インバータ制御部３４によって制御される。
【００２０】
第１ノイズキャンセル回路３２および第２ノイズキャンセル回路３３は、コモンモードノイズを抑制するための回路である。第１ノイズキャンセル回路３２および第２ノイズキャンセル回路３３は、キャンセル回路制御部３５によって制御される。
電動モータ１８は、例えば三相ブラシレスモータであり、界磁としてのロータ（図示略）と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータコイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗを含むステータとを備えている。
【００２１】
モータ駆動回路３１は、三相インバータ回路である。モータ駆動回路３１は、電源（バッテリー）１００に直列に接続された平滑コンデンサ１０１と、複数のスイッチング素子１１１〜１１６と、複数のダイオード１２１〜１２６とを含む。平滑コンデンサ１０１は、電源１００の両端子間に接続されている。この実施形態では、各スイッチング素子１１１〜１１６は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）から構成されている。以下において、スイッチング素子１１１〜１１６をＦＥＴ１１１〜１１６という場合がある。
【００２２】
複数のＦＥＴ１１１〜１１６は、Ｕ相用の上段ＦＥＴ１１１と、それに直列に接続されたＵ相用の下段ＦＥＴ１１２と、Ｖ相用の上段ＦＥＴ１１３と、それに直列に接続されたＶ相用の下段ＦＥＴ１１４と、Ｗ相用の上段ＦＥＴ１１５と、それに直列に接続されたＷ相用の下段ＦＥＴ１１６とを含む。各スイッチング素子１１１〜１１６には、それぞれダイオード１２１〜１２６が逆並列接続されている。
【００２３】
上段ＦＥＴ１１１，１１３，１１５のドレインは、平滑コンデンサ１０１の正極側端子に接続されている。上段ＦＥＴ１１１，１１３，１１５のソースは、それぞれ下段ＦＥＴ１１２，１１４，１１６のドレインに接続されている。下段ＦＥＴ１１２，１１４，１１６のソースは、平滑コンデンサ１０１の負極側端子に接続されている。
Ｕ相の上段ＦＥＴ１１１と下段ＦＥＴ１１２の接続点は、電動モータ１８のＵ相ステータコイル１８Ｕに接続されている。Ｖ相の上段ＦＥＴ１１３と下段ＦＥＴ１１４の接続点は、電動モータ１８のＶ相ステータコイル１８Ｖに接続されている。Ｗ相の上段ＦＥＴ１１５と下段ＦＥＴ１１６の接続点は、電動モータ１８のＷ相ステータコイル１８Ｗに接続されている。各ＦＥＴ１１１〜１１６は、後述するＰＷＭ出力部４８（図３参照）から出力されるＰＷＭ信号に基づいて制御される。
【００２４】
電源１００は車両に搭載されている。電源１００の負（−）極は、車両の金属性のフレーム（フレームグランド）１３０に電気的に接続されている。このため、フレーム１３０は、電源１００の負極と同電位である。電動モータ１８が搭載された電動パワーステアリング装置１はフレーム１３０にボルトなどで取り付けられる。ＥＣＵの＋電源ライン、−電源ラインはそれぞれ長いラインを通じて電源１００の正負極に接続される。電動モータ１８の筐体はフレーム１３０に電気的に接続されている。電動モータ１８のステータコイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗと筐体との間には、浮遊容量Ｃｓ１が存在する。したがって、電動モータ１８とフレーム１３０との間には、浮遊容量Ｃｓ１が存在することになる。また、電源１００と電動パワーステアリング装置１とを接続する＋電源ライン１３１および−電源ライン１３２とフレーム１３０との間には浮遊容量Ｃｓ２，Ｃｓ３が存在する。
【００２５】
第１ノイズキャンセル回路３２は、第１ＲＬＣ回路４１と、第１スイッチ素子４２と、プルダウン抵抗４３とを含む。第１スイッチ素子４２は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴから構成されている。第１ＲＬＣ回路４１は、第１抵抗Ｒ１と第１コイルＬ１と第１コンデンサＣ１との直列回路からなる。第１コイルＬ１の一端に第１抵抗Ｒ１が接続され、第１コイルＬ１の他端に第１コンデンサＣ１が接続されている。
【００２６】
第１ＲＬＣ回路４１の一端（第１抵抗Ｒ１側の端）は、第１スイッチ素子４２を介して、＋電源ライン１３１に電気的に接続され、第１ＲＬＣ回路４１の他端（第１コンデンサＣ１側の端）はフレーム１３０に電気的に接続されている。具体的には、第１スイッチ素子（ＭＯＳＦＥＴ）４２のドレインが＋電源ライン１３１に電気的に接続され、第１スイッチ素子４２のソースが第１ＲＬＣ回路４１の一端に電気的に接続されている。第１ＲＬＣ回路４１と第１スイッチ素子４２との接続点（第１スイッチ素子４２のソース）は、プルダウン抵抗４３を介して−電源ライン１３２に電気的に接続されている。
【００２７】
第２ノイズキャンセル回路３３は、第２ＲＬＣ回路５１と、第２スイッチ素子５２と、プルアップ抵抗５３とを含む。第２スイッチ素子５２は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴから構成されている。第２ＲＬＣ回路５１は、第２抵抗Ｒ２と第２コイルＬ２と第２コンデンサＣ２との直列回路からなる。第２コイルＬ２の一端に第２抵抗Ｒ２が接続され、第２コイルＬ２の他端に第２コンデンサＣ２が接続されている。
【００２８】
第２ＲＬＣ回路５１の一端（第２抵抗Ｒ２側の端）は、第２スイッチ素子５２を介して、−電源ライン１３２に電気的に接続され、第２ＲＬＣ回路５１の他端（第１コンデンサＣ１側の端）はフレーム１３０に電気的に接続されている。具体的には、第２スイッチ素子（ＭＯＳＦＥＴ）５２のドレインが第２ＲＬＣ回路５１の一端に電気的に接続され、第２スイッチ素子５２のソースが−電源ライン１３２に電気的に接続されている。第２ＲＬＣ回路５１と第２スイッチ素子５２との接続点（第２スイッチ素子５２のドレイン）は、プルアップ抵抗５３を介して＋電源ライン１３１に電気的に接続されている。
【００２９】
図３は、主としてインバータ制御部３４の構成を示すブロック図である。図３では、第１ノイズキャンセル回路３２および第２ノイズキャンセル回路３３は、省略されている。
モータ駆動回路３１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２５，２６が設けられている。これらの電流センサ２５，２６は、モータ駆動回路３１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。
【００３０】
インバータ制御部３４は、マイクロコンピュータによって構成されている。インバータ制御部３４は、アシスト電流値設定部６１と、電流指令値設定部６２と、電流偏差演算部６３と、ＰＩ（比例積分）制御部６４と、二相・三相変換部６５と、ＰＷＭデューティ演算部（PWM Duty演算部）６６と、ＰＷＭカウント設定部６７と、ＰＷＭ出力部６８と、三相・二相変換部６９と、回転角演算部７０と、回転速度演算部７１と、回転角推定部７２とが含まれる。
【００３１】
図４Ａ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。ここで、電流制御周期Ｔａとは、モータ電流の制御ループの演算周期のことである。この電流制御周期Ｔａはプログラムの規模やインバータ制御部３４を構成するマイクロコンピュータの演算能力などを考慮して決まる。この実施形態では、今回の電流制御周期Ｔａ内の最初のタイミングでＰＷＭデューティ演算部６６によりＰＷＭデューティが更新され、更新されたＰＷＭデューティＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗが出力される。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。なお、ＰＷＭ信号の周波数（＝１／Ｔｃ）は、キャリア周波数と呼ばれる。
【００３２】
本実施形態でのＰＷＭ波形生成方法を説明する。インバータ制御部３４内で、図示しないクロック発生器で生成されるＰＷＭクロック周波数のクロックを図示しないカウンタでアップカウントおよびダウンカウントする。このカウンタのカウント値を、時間を横軸にとり、カウント値を縦軸にとって図示すると、図４Ｂに示すようになる。ここで、カウント値は符号なし整数と解釈する。また、カウント値をキャリアカウントと呼ぶ場合がある。この実施形態では、図４Ｂの波形がキャリア波形である。キャリア波形は三角波である。三角波の１周期はＴｃに等しい。キャリア波形の最大値、つまりカウント値の最大値により、ＰＷＭ信号の周波数（キャリア周波数）が決定される。本実施形態では、ＰＷＭクロック周波数が１００［ＭＨｚ］であり、ＰＷＭ信号の周波数（以下、「ＰＷＭ周波数」という。）が１００［ｋＨｚ］と設定しているので、カウント値の最大値は、１００，０００，０００÷１００，０００÷２＝５００となる。アップダウンカウントするため、１００，０００，０００／１００，０００を、２で割っている。
【００３３】
図４Ｃに示すように、ＰＷＭ出力部６８は、与えられるＰＷＭカウントとカウンタのカウント値とを比較し、モータ駆動回路３１に対して、High信号または Low信号を出力する。ＰＷＭ出力部６８は、例えば、カウンタのカウント値≧ＰＷＭカウントが成立している間はHigh信号（またはLow信号）を、それ以外はLow信号（またはHigh信号）を出力する。このHigh信号およびLow信号がＰＷＭ信号となる。
【００３４】
一般的に、ＰＷＭ周期Ｔｃ内の上段ＦＥＴと下段ＦＥＴのオンオフ状態の変化パターン（オンオフパターン）としては、次の２つのパターンがある。
第１オンオフパターン：キャリアカウント開始から見て、上段ＦＥＴオン状態→下段ＦＥＴオン状態→上段ＦＥＴオン状態へと変化するパターン。
第２オンオフパターン：キャリアカウント開始から見て、下段ＦＥＴオン状態→上段ＦＥＴオン状態→下段ＦＥＴオン状態へと変化するパターン。
【００３５】
この実施形態では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の上下段ＦＥＴは、第２オンオフパターンとなるように制御されるものとする。
図３に戻り、回転角演算部７０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７０によって演算されるロータ回転角θは、三相・二相変換部６９、回転速度演算部７１および回転角推定部７２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。
【００３６】
回転速度演算部７１は、回転角演算部７０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７１によって演算される回転速度ωは、回転角推定部７２に与えられる。
回転角推定部７２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。
【００３７】
θ（ｍ＋１）＝θ（ｍ−１）＋ω・２Ｔａ      …（１）
回転角推定部７２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６５に与えられる。
アシスト電流値設定部６１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。
【００３８】
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。
【００３９】
電流指令値設定部６２は、アシスト電流値設定部６１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６２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６２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をアシスト電流値設定部６１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６２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６３に与えられる。
【００４０】
三相・二相変換部６９は、まず、電流センサ２５，２６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６９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７０によって演算されるロータ回転角θが用いられる。
【００４１】
電流偏差演算部６３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６４に与えられる。
ＰＩ制御部６４は、電流偏差演算部６３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６５に与えられる。
【００４２】
二相・三相変換部６５は、今回の電流制御周期ＴａにおいてＰＩ制御部６４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７２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。
【００４３】
二相・三相変換部６５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６６に与えられる。
ＰＷＭデューティ演算部６６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ＰＷＭカウント（ＰＷＭデューティ）、Ｖ相ＰＷＭカウントおよびＷ相ＰＷＭカウントを生成して、ＰＷＭカウント設定部６７に与える。
【００４４】
この実施形態では、各相の上下段ＦＥＴは第２オンオフパターンとなるように制御される。したがって、Ｕ相のＰＷＭカウントは、例えば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６６は、二相・三相変換部６５によって得られたある電流制御周期Ｔａ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Ｔａに対するＵ相ＰＷＭカウントＣｕを演算する。
【００４５】
Ｃｕ＝ＰＷＭカウントの最大値−｛ＶＵ＊×（ＰＷＭカウントの最大値／Ｖｂ）｝
＝ＰＷＭカウントの最大値−｛ＶＵ＊×（５００／Ｖｂ）｝    …（２）
前記式（２）においてＶｂは、モータ駆動回路３１の電源電圧（電源１００の出力電圧）である。
Ｖ相ＰＷＭカウントＣｖは、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＊を用いることによって演算することができる。また、Ｗ相ＰＷＭカウントＣｗは、前記式（２）の右辺のＵ相電圧指令値ＶＵ＊の代わりにＷ相電圧指令値ＶＷ＊を用いることによって演算することができる。
【００４６】
ＰＷＭカウント設定部６７は、ＰＷＭデューティ演算部６６から与えられる次回の電流制御周期Ｔａに対するＵ相、Ｖ相およびＷ相のＰＷＭカウントＣｕ、ＣｖおよびＣｗを、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相、Ｖ相およびＷ相のＰＷＭカウントＣｕ、ＣｖおよびＣｗとして設定する。ＰＷＭカウント設定部６７によって設定された、次回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃに対するＵ相ＰＷＭカウント、Ｖ相ＰＷＭカウントおよびＷ相ＰＷＭカウントは、ＰＷＭ出力部６８に与えられるとともに、キャンセル回路制御部３５（図２参照）に与えられる。
【００４７】
ＰＷＭ出力部６８は、ＰＷＭカウント設定部６７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ＰＷＭカウント、Ｖ相ＰＷＭカウントおよびＷ相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６８は、前回の電流制御周期ＴａにおいてＰＷＭカウント設定部６７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ＰＷＭカウント、Ｖ相ＰＷＭカウントおよびＷ相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、モータ駆動回路３１に供給する。具体的には、ＰＷＭ出力部６８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ＰＷＭカウント、Ｖ相ＰＷＭカウントおよびＷ相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、モータ駆動回路３１に供給する。
【００４８】
モータ駆動回路３１を構成する６つのＦＥＴ１１１〜１１６がＰＷＭ出力部６８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の各相のステータコイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗに印加されることになる。
電流偏差演算部６３およびＰＩ制御部６４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６２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。
【００４９】
図２に戻り、キャンセル回路制御部３５について説明する。
キャンセル回路制御部３５は、マイクロコンピュータから構成される。なお、インバータ制御部３４およびキャンセル回路制御部３５は、１つのマイクロコンピュータから構成されてもよい。キャンセル回路制御部３５は、ＰＷＭカウント設定部６７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ＰＷＭカウント、Ｖ相ＰＷＭカウントおよびＷ相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。
【００５０】
キャンセル回路制御部３５は、前回の電流制御周期ＴａにおいてＰＷＭカウント設定部６７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ＰＷＭカウント、Ｖ相ＰＷＭカウントおよびＷ相ＰＷＭカウントに基づいて、各相電圧（Ｕ相電圧、Ｖ相電圧またはＷ相電圧）の立上りタイミングおよび各相電圧の立下りタイミングを検出する。そして、キャンセル回路制御部３５は、今回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃにおいて、モータ駆動回路３１から出力される各相電圧の立上りタイミングで、第２ノイズキャンセル回路３３内の第２スイッチ素子５２を所定時間だけオンさせる。また、キャンセル回路制御部３５は、今回の電流制御周期Ｔａ内の各ＰＷＭ周期Ｔｃにおいて、モータ駆動回路３１から出力される各相電圧の立下りタイミングで、第１ノイズキャンセル回路３２内の第１スイッチ素子４２を所定時間だけオンさせる。
【００５１】
図６は、ＰＷＭ周期Ｔｃにおける各部の信号を示すタイムチャートである。
以下の説明において、フレーム１３０に電流を流す方向を＋方向といい、フレーム１３０から電流を引き込む方向を−方向ということにする。
図６の例では、時点ｔ１においてＵ相電圧Ｖｕが立上り、時点ｔ６においてＵ相電圧Ｖｕが立下っている（図６（ａ）参照）。また、時点ｔ２において、Ｖ相電圧Ｖｖが立上り、時点ｔ５においてＶ相電圧Ｖｖが立下っている（図６（ｂ）参照）。また、時点ｔ３において、Ｗ相電圧Ｖｗが立上り、時点ｔ４においてＷ相電圧Ｖｗが立下っている（図６（ｃ）参照）。
【００５２】
したがって、各相電圧の立ち上がりタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３では、電動モータ１８とフレーム１３０との間に存在する浮遊容量Ｃｓ１（図２参照）に、図６（ｄ）に示すようなコモンモード電流（＋方向の電流）が流れる。
キャンセル回路制御部３５によって、各相電圧の立上りタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３に、第２ノイズキャンセル回路３３内の第２スイッチ素子５２が所定時間だけオンされる。つまり、図６（ｈ）に示すように、各相電圧の立上りタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３に、第２スイッチ素子５２のゲートにゲート電圧が所定時間だけ印可される。これにより、第２スイッチ素子５２のドレイン電圧は、図６（ｉ）のように変化する。すなわち、第２スイッチ素子５２のドレイン電圧は、各相電圧の立上りタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３で立下り、所定時間後に緩やかに立上る。第２スイッチ素子５２のオフ時に第２スイッチ素子５２のドレイン電圧が緩やかに立下るのは、第２スイッチ素子５２のオフ時に、プルアップ抵抗５３を介して第２コンデンサＣ２が充電されるためである。
【００５３】
これにより、時点ｔ１，ｔ２，ｔ３で電動モータ１８から浮遊容量Ｃｓ１を介してフレーム１３０に流れる＋方向の電流は、フレーム１３０から第２ＲＬＣ回路５１を介して流れる−方向の電流となり、さらに第２スイッチ素子５２を介して電動モータ１８に流れる。これにより、電源ライン１３１，１３２とフレーム１３０との間の浮遊容量Ｃｓ２，Ｃｓ３に流れるコモンモード電流を抑制することができる。また、第２スイッチ素子５２のオフ時には、第２スイッチ素子５２のドレイン電圧は緩やかに立上るため、第２スイッチ素子５２のオフ時にノイズが発生するのを抑制できる。
【００５４】
言い換えれば、各相電圧の立上りタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３において、フレーム１３０から正負電源ライン１３１，１３２に流れるコモンモード電流と逆位相のノイズキャンセル電流（図６（ｅ）参照）が、第２ノイズキャンセル回路３３から発生する。これにより、コモンモードノイズが抑制される。
一方、各相の立下りタイミングｔ４，ｔ５，ｔ６では、電動モータ１８とフレーム１３０との間に存在する浮遊容量Ｃｓ１（図２参照）に、図６（ｄ）に示すようなコモンモード電流（−方向の電流）が流れる。
【００５５】
キャンセル回路制御部３５によって、各相電圧の立下りタイミングｔ４，ｔ５，ｔ６に、第１ノイズキャンセル回路３２内の第１スイッチ素子４２が所定時間だけオンされる。つまり、図６（ｆ）に示すように、各相電圧の立下りタイミングｔ４，ｔ５，ｔ６に、第１スイッチ素子４２のゲートにゲート電圧が所定時間だけ印可される。これにより、第１スイッチ素子４２のソース電圧は、図６（ｇ）のように変化する。すなわち、第１スイッチ素子４２のソース電圧は、各相電圧の立下りタイミングｔ４，ｔ５，ｔ６で立上り、所定時間後に緩やかに立下がる。第１スイッチ素子４２のオフ時に第１スイッチ素子４２のソース電圧が緩やかに立下るのは、第１スイッチ素子４２のオフ時に、第１コンデンサＣ１の電荷がプルダウン抵抗４３を介して放電されるためである。
【００５６】
これにより、時点ｔ４，ｔ５，ｔ６でフレーム１３０から浮遊容量Ｃｓ１を介して電動モータ１８に流れた−方向の電流は、モータ駆動回路３１、第１スイッチ素子４２、第１ＲＬＣ回路４１を介してフレーム１３０に＋方向の電流となって流れる。これにより、電源ライン１３１，１３２とフレーム１３０との間の浮遊容量Ｃｓ２，Ｃｓ３に流れるコモンモード電流を抑制することができる。また、第１スイッチ素子４２のオフ時には、第１スイッチ素子４２のドレイン電圧は緩やかに立下るため、第１スイッチ素子４２のオフ時にノイズが発生するのを抑制できる。
【００５７】
言い換えれば、各相電圧の立下りタイミングｔ４，ｔ５，ｔ６において、フレーム１３０から正負電源ライン１３１，１３２に流れるコモンモード電流と逆位相のノイズキャンセル電流（図６（ｅ）参照）が、第１ノイズキャンセル回路３２から発生する。これにより、コモンモードノイズが抑制される。
なお、電流制御周期内の各ＰＷＭ周期において、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧およびＷ相電圧のうち、２以上の相電圧の立上りタイミングまたは立下りタイミングが重なるような場合には、それらが重ならないように、ＰＷＭカウントを調整することが好ましい。例えば、電流制御周期単位のＵ相のＰＷＭカウントと、Ｖ相のＰＷＭカウントとが同じ場合には、これらの相電圧の立上りタイミングおよび立下りタイミングが重なることになる。そこで、このような場合には、例えば、当該電流制御周期内でのＰＷＭ周期単位のＵ相の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での各ＰＷＭ周期単位でのＵ相のＰＷＭカウントをＶ相のＰＷＭカウントとは異なる値となるように調整すればよい。
【００５８】
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。
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】
【００５９】
１…電動パワーステアリング装置、１２…ＥＣＵ、１８…電動モータ、３１…モータ駆動回路、３２…第１ノイズキャンセル回路、３３…第２ノイズキャンセル回路、３４…インバータ制御部、３５…キャンセル回路制御部、４１…第１ＲＬＣ回路、４２…第１スイッチ素子、４３…プルダウン抵抗、５１…第２ＲＬＣ回路、５２…第２スイッチ素子、５３…プルアップ抵抗、１００…電源、１１１〜１１６…スイッチング素子、１３０…フレーム（フレームグランド）
【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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