(57)【要約】【課題】モータ駆動制御装置で、電流検出ノイズの感度を低減させると共に、実電流の振幅減衰と位相遅れを改善して電流指令値に追従させる。【解決手段】電流指令値を生成する電流指令値生成部２１，２２と、電動モータの駆動電流を検出する電流検出部１９と、前記電流指令値と駆動電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部２４とを備えたモータ駆動制御装置において、前記電流指令値生成部２２と前記モータフィードバック制御部２４との間に介挿した前記電流指令値を調整する１次以上の前置フィルタ２３と、前記前置フィルタ２３によって調整された調整後電流指令値と前記モータの電流検出値とに基づいて、前記モータフィードバック制御部２４の電圧指令値を決定する２次以上の次数を有する直列補償器２６とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流指令値を生成する電流指令値生成部と、電動モータの駆動電流を検出する電流検出部と、前記電流指令値と駆動電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部とを備えたモータ駆動制御装置において、
前記電流指令値生成部と前記モータフィードバック制御部との間に介挿した前記電流指令値を調整する１次以上の前置フィルタと、前記前置フィルタによって調整された調整後電流指令値と前記電動モータの駆動電流検出値とに基づいて、前記モータフィードバック制御部の電圧指令値を決定する２次以上の次数を有する直列補償器とを備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記前置フィルタは、電流指令値を調整する１個以上の位相進み・遅れ補償器を直列接続した構成を有し、前記直列補償器は、電圧指令値を決定する２個以上の位相進み・遅れ補償器を直列接続した構成を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記直列補償器は、そのゲインが有限であることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項４】
ｎ（ｎは３以上の整数）相の電動モータのｎ−１相の駆動電流を検出する電流検出部と、ｎ−１相の電流指令値を生成する電流指令値生成部と、前記電流指令値と駆動電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部とを備えたモータ駆動制御装置において、
前記電流指令値生成部と前記モータフィードバック制御部との間に介挿したｎ−１個の前記電流指令値を調整する１次以上の次数を有する前置フィルタと、該前置フィルタによって調整されたｎ−１個の調整後電流指令値と前記電動モータのｎ−１相の駆動電流検出値とに基づいて、前記モータフィードバック制御部の電圧指令値を決定するゲインが有限で且つ２次以上の次数を有する直列補償器とを備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項５】
ｎ（ｎは３以上の整数）相の電動モータのｎ相の駆動電流を検出する電流検出部と、ｎ−１相の電流指令値を生成する電流指令値生成部と、前記電流指令値と駆動電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部とを備えたモータ駆動制御装置において、
前記電流指令値生成部と前記モータフィードバック制御部との間に介挿したｎ−１個の前記電流指令値を調整する１次以上の次数を有する前置フィルタと、該前置フィルタのフィルタ出力を合算して残りの１相のフィルタ出力を形成するフィルタ出力形成部とを備え、前記モータフィードバック制御部は、前記前置フィルタのフィルタ出力及び前記フィルタ出力形成部で形成したフィルタ出力と前記電動モータのｎ相の駆動電流検出値とのｎ相の偏差を演算する偏差演算部と、該偏差演算部から出力されるｎ相の偏差の平均値でｎ−１相の電流偏差を補正する電流偏差補正部と、該偏差補正部から出力される補正されたｎ−１相の電流偏差に対して直列補償するゲインが有限で且つ２次以上の次数を有するｎ−１個の直列補償器と、該直列補償器のｎ−１相の補償値を合算して残りの１相の補償値を形成する補償値形成部とを有することを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項６】
ｎ（ｎは３以上の整数）相の電動モータのｎ相の駆動電流を検出し、これを当該電動モータの加速度に相当する周波数で回転するｄ−ｑ軸電流検出値に変換する電流検出部と、前記ｄ−ｑ軸座標の指令値を決定するｄ−ｑ軸電流指令値生成部と、前記ｄ−ｑ軸電流指令値とｄ−ｑ軸電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部とを備えたモータ駆動制御装置において、
前記電流指令値生成部と前記モータフィードバック制御部との間に介挿した前記ｄ−ｑ軸電流指令値を調整する１次以上の次数を有する前置フィルタと、該前置フィルタによって調整されたｄ−ｑ軸調整後電流指令値と前記ｄ−ｑ軸駆動電流検出値とに基づいて、前記モータフィードバック制御部の電圧指令値を決定するゲインが有限で且つ２次以上の次数を有する直列補償器と、該直列補償器の補償出力を２相／ｎ相変換する２相／ｎ相変換部とを備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項７】
前記電動モータの角速度を検出する角速度検出器を備えると共に、前記モータフィードバック制御部は、前記調整後電流指令値と前記駆動電流検出値との電流偏差を増減するゲイン及びフィルタの何れかを備え、前記ゲイン及びフィルタの何れかを前記電動モータの角速度、電流指令値及び駆動電流検出値の少なくとも１つに基づいて調整するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項８】
前記モータフィードバック制御部は、前記直列補償器の出力を増減するゲイン及びフィルタの何れかを備え、前記ゲイン及びフィルタの何れかを前記電動モータの角速度、電流指令値及び駆動電流検出値の少なくとも１つに基づいて調整するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項９】
前記前置フィルタ及び前記直列補償器は電流制御系の演算時間遅れを考慮した定数を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のモータ駆動制御装置。
【請求項１０】
前記電動モータはブラシレスモータで構成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項１１】
前記電動モータの誘起電圧は、矩形波誘起電圧及び正弦波に高調波成分を含有する疑似矩形性誘起電圧の何れか一方に設定されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項１２】
電動モータに流す電流指令値生成部で生成した電流指令値を１次以上の次数を有する前置フィルタで調整し、調整された調整後電流指令値と前記電動モータの駆動電流検出値との電流偏差に基づいて２次以上の次数を有する直列補償器で前記電動モータに対する電圧指令値を決定することを特徴とするモータ駆動制御方法。
【請求項１３】
前記前置フィルタは、電流指令値を調整する１個以上の位相進み・遅れ補償器を直列接続した構成を有し、前記直列補償器は、電圧指令値を決定する２個以上の位相進み・遅れ補償器を直列接続した構成を有することを特徴とする請求項１２に記載のモータ駆動制御方法。
【請求項１４】
前記直列補償器は、そのゲインが有限であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のモータ駆動制御方法。
【請求項１５】
前記前置フィルタ及び前記直列補償器は電流制御系の演算時間遅れを考慮した定数を有することを特徴とする請求項１２乃至１４の何れかに記載のモータ駆動制御方法。
【請求項１６】
操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータを前記請求項１乃至１１の何れか１項に記載のモータ駆動制御装置で駆動制御するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１７】
車両の車速を検出する車速検出部及び前記操舵系に付与された操舵トルクを検出する操舵トルク検出部の少なくとも一方を備え、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータを駆動制御する前記請求項１乃至６の何れかに記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータ駆動制御装置の前記モータフィードバック制御部は、前記調整後電流指令値と前記駆動電流検出値との電流偏差を増減するゲイン及びフィルタの何れかを備え、前記ゲイン及びフィルタの何れかを、前記車速、前記操舵トルク、前記電動モータの角速度、前記電流指令値及び前記駆動電流検出値の少なくとも何れか１つで調整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１８】
車両の車速を検出する車速検出部及び前記操舵系に付与された操舵トルクを検出する操舵トルク検出部の少なくとも一方を備え、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータを駆動制御する前記請求項１乃至６の何れかに記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータ駆動制御装置の前記モータフィードバック制御部は、前記直列補償器の出力を増減するゲイン及びフィルタの何れかを備え、前記ゲイン及びフィルタの何れかを前記車速、前記操舵トルク、前記電動モータの角速度、前記電流指令値及び前記駆動電流検出値の少なくとも何れか１つに基づいて調整することを特徴とする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、電流指令値を演算する電流指令値演算部と、電動モータの駆動電流を検出する電流検出部と、前記電流指令値と駆動電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部とを備えたモータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及びモータ駆動制御装置を使用した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば電動パワーステアリング装置の需要増加、高推力、静音性要求が高まっている。電流制御からの観点では、応答性が速いこと且つ外乱や電流検出器のノイズや量子化誤差などの検出ノイズに対するロバスト性が高いことが望ましい。
このため、従来、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、前記モータの電流を検出する電流検出器とを備え、前記トルクセンサの出力値に基づいて決定される電流指令値Ｉｒｅｆと、前記モータの電流Ｉｍとの偏差を入力とする電流制御器の出力に基づいて前記モータをフィードバック制御する電動パワーステアリング装置において、前記電流制御器のゲインが有限であることを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案されている。ここで、電流制御器を、少なくとも比例関数と一次遅れ関数により構成するか、進み遅れ関数により構成するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２７４１２号公報（第２頁、図１，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例の２自由度電流制御では制御系の応答性の向上と検出ノイズの低減とを両立することができるものであるが、検出ノイズが大きい場合、電流制御系の閉ループの特性が１次なので、その影響をとりきれない場合がある。この場合には、図１２に示すように、制御系の次数を増やし、ロールオフを速くする必要があるが、このようにすると制御系の応答性が低下し、特に相電流を直接制御する場合は高回転時の実電流の振幅減衰と位相遅れが大きく、電流指令値に追従しないという未解決の課題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、閉ループ特性のロールオフを速くし、量子化ノイズによる耳障りな高周波数音を低減すると共に、実電流の振幅減衰と位相遅れを改善して電流指令値に追従させることができるモータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係るモータ駆動制御装置は、電流指令値を生成する電流指令値生成部と、電動モータの駆動電流を検出する電流検出部と、前記電流指令値と駆動電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部とを備えたモータ駆動制御装置において、前記電流指令値生成部と前記モータフィードバック制御部との間に介挿した前記電流指令値を調整する１次以上の前置フィルタと、前記前置フィルタによって調整された調整後電流指令値と前記電動モータの駆動電流検出値とに基づいて、前記モータフィードバック制御部の電圧指令値を決定する２次以上の次数を有する直列補償器とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に係るモータ駆動制御装置は、請求項１に係る発明において、前記前置フィルタは、電流指令値を調整する１個以上の位相進み・遅れ補償器を直列接続した構成を有し、前記直列補償器は、電圧指令値を決定する２個以上の位相進み・遅れ補償器を直列接続した構成を有することを特徴としている。
さらに、請求項３に係るモータ駆動制御装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記直列補償器は、そのゲインが有限であることを特徴としている。
【０００７】
さらにまた、請求項４に係るモータ駆動制御装置は、ｎ（ｎは３以上の整数）相の電動モータのｎ−１相の駆動電流を検出する電流検出部と、ｎ−１相の電流指令値を生成する電流指令値生成部と、前記電流指令値と駆動電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部とを備えたモータ駆動制御装置において、前記電流指令値生成部と前記モータフィードバック制御部との間に介挿したｎ−１個の前記電流指令値を調整する１次以上の次数を有する前置フィルタと、該前置フィルタによって調整されたｎ−１個の調整後電流指令値と前記電動モータのｎ−１相の駆動電流検出値とに基づいて、前記モータフィードバック制御部の電圧指令値を決定するゲインが有限で且つ２次以上の次数を有する直列補償器とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
なおさらに、請求項５に係るモータ駆動制御装置は、ｎ（ｎは３以上の整数）相の電動モータのｎ相の駆動電流を検出する電流検出部と、ｎ−１相の電流指令値を生成する電流指令値生成部と、前記電流指令値と駆動電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部とを備えたモータ駆動制御装置において、前記電流指令値生成部と前記モータフィードバック制御部との間に介挿したｎ−１個の前記電流指令値を調整する１次以上の次数を有する前置フィルタと、該前置フィルタのフィルタ出力を合算して残りの１相のフィルタ出力を形成するフィルタ出力形成部とを備え、前記モータフィードバック制御部は、前記前置フィルタのフィルタ出力及び前記フィルタ出力形成部で形成したフィルタ出力と前記電動モータのｎ相の駆動電流検出値とのｎ相の偏差を演算する偏差演算部と、該偏差演算部から出力されるｎ相の偏差の平均値でｎ−１相の電流偏差を補正する電流偏差補正部と、該偏差補正部から出力される補正されたｎ−１相の電流偏差に対して直列補償するゲインが有限で且つ２次以上の次数を有するｎ−１個の直列補償器と、該直列補償器のｎ−１相の補償値を合算して残りの１相の補償値を形成する補償値形成部とを有することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項６に係るモータ駆動制御装置は、ｎ（ｎは３以上の整数）相の電動モータのｎ相の駆動電流を検出し、これを当該電動モータの加速度に相当する周波数で回転するｄ−ｑ軸電流検出値に変換する電流検出部と、前記ｄ−ｑ軸座標の指令値を決定するｄ−ｑ軸電流指令値生成部と、前記ｄ−ｑ軸電流指令値とｄ−ｑ軸電流検出値とに基づいて前記電動モータをフィードバック制御するモータフィードバック制御部とを備えたモータ駆動制御装置において、前記電流指令値生成部と前記モータフィードバック制御部との間に介挿した前記ｄ−ｑ軸電流指令値を調整する１次以上の次数を有する前置フィルタと、該前置フィルタによって調整されたｄ−ｑ軸調整後電流指令値と前記ｄ−ｑ軸駆動電流検出値とに基づいて、前記モータフィードバック制御部の電圧指令値を決定するゲインが有限で且つ２次以上の次数を有する直列補償器と、該直列補償器の補償出力を２相／ｎ相変換する２相／ｎ相変換部とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
さらに、請求項７に係るモータ駆動制御装置は、請求項１乃至６の何れか１つに係る発明において、前記電動モータの角速度を検出する角速度検出器を備えると共に、前記モータフィードバック制御部は、前記調整後電流指令値と前記駆動電流検出値との電流偏差を増減するゲイン及びフィルタの何れかを備え、前記ゲイン及びフィルタの何れかを前記電動モータの角速度、電流指令値及び駆動電流検出値の少なくとも１つに基づいて調整するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
さらにまた、請求項８に係るモータ駆動制御装置は、請求項１乃至６の何れか１つの発明において、前記モータフィードバック制御部は、前記直列補償器の出力を増減するゲイン及びフィルタの何れかを備え、前記ゲイン及びフィルタの何れかを前記電動モータの角速度、電流指令値及び駆動電流検出値の少なくとも１つに基づいて調整するようにしたことを特徴としている。
【００１２】
なおさらに、請求項９に係るモータ駆動制御装置は、請求項１乃至８の何れか１つに係る発明において、前記前置フィルタ及び前記直列補償器は電流制御系の演算時間遅れを考慮した定数を有することを特徴としている。
また、請求項１０に係るモータ駆動制御装置は、請求項１乃至９の何れか１つに係る発明において、前記電動モータはブラシレスモータで構成されていることを特徴としている。
【００１３】
さらに、請求項１１に係るモータ駆動制御装置は、請求項１乃至１０の何れか１つに係る発明において、前記電動モータの誘起電圧は、矩形波誘起電圧及び正弦波に高調波成分を含有する疑似矩形性誘起電圧の何れか一方に設定されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項１２に係るモータ駆動制御方法は、電動モータに流す電流指令値生成部で生成した電流指令値を１次以上の次数を有する前置フィルタで調整し、調整された調整後電流指令値と前記電動モータの駆動電流検出値との電流偏差に基づいて２次以上の次数を有する直列補償器で前記電動モータに対する電圧指令値を決定することを特徴としている。
【００１４】
なおさらに、請求項１３に係るモータ駆動制御方法は、請求項１２に係る発明において、前記前置フィルタは、電流指令値を調整する１個以上の位相進み・遅れ補償器を直列接続した構成を有し、前記直列補償器は、電圧指令値を決定する２個以上の位相進み・遅れ補償器を直列接続した構成を有することを特徴としている。
また、請求項１４に係るモータ駆動制御方法は、請求項１２又は１３に係る発明において、前記直列補償器は、そのゲインが有限であることを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項１５に係るモータ駆動制御方法は、請求項１２乃至１４の何れか１つに係る発明において、前記前置フィルタ及び前記直列補償器は電流制御系の演算時間遅れを考慮した定数を有することを特徴としている。
さらにまた、請求項１６に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータを前記請求項１乃至１１の何れかに記載のモータ駆動制御装置で駆動制御するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
なおさらに、請求項１７に係る電動パワーステアリング装置は、車両の車速を検出する車速検出部及び前記操舵系に付与された操舵トルクを検出する操舵トルク検出部の少なくとも一方を備え、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータを駆動制御する前記請求項１乃至６の何れかに記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータ駆動制御装置の前記モータフィードバック制御部は、前記調整後電流指令値と前記駆動電流検出値との電流偏差を増減するゲイン及びフィルタの何れかを備え、前記ゲイン及びフィルタの何れかを、前記車速、前記操舵トルク、前記電動モータの角速度、前記電流指令値及び前記駆動電流検出値の少なくとも何れか１つで調整することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１８に係る電動パワーステアリング装置は、車両の車速を検出する車速検出部及び前記操舵系に付与された操舵トルクを検出する操舵トルク検出部の少なくとも一方を備え、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータを駆動制御する前記請求項１乃至６の何れかに記載のモータ駆動制御装置とを備え、前記モータ駆動制御装置の前記モータフィードバック制御部は、前記直列補償器の出力を増減するゲイン及びフィルタの何れかを備え、前記ゲイン及びフィルタの何れかを前記車速、前記操舵トルク、前記電動モータの角速度、前記電流指令値及び前記駆動電流検出値の少なくとも何れか１つに基づいて調整することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電流指令値生成部と前記モータフィードバック制御部との間に介挿した前記電流指令値を調整する１次以上の前置フィルタと、前記前置フィルタによって調整された調整後電流指令値と前記モータの電流検出値とに基づいて、前記モータフィードバック制御部の電圧指令値を決定する２次以上の次数を有する直列補償器とを備えているので、電流制御系の応答性と検出ノイズの感度を個別に自由に調整することができるので、検出ノイズによる騒音を低減させながら応答性を向上させることができるモータ駆動制御装置及び方法を提供することができるという効果が得られる。
【００１９】
そして、上記モータ駆動制御装置を電動パワーステアリング装置に適用することにより、より良好な操舵性能を確保することができるという効果が得られる。
また、ｎ（ｎは３以上の整数）相の電動モータを駆動する場合にｎ−１相に基づいて制御を行うことにより、演算負荷を低減しながら電流の検出誤差や量子化誤差のノイズによる騒音やトルクリップルを低減することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、１はステアリング機構であり、このステアリング機構１はステアリングホイール２が装着されたステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３のステアリングホイール２とは反対側に連結されたラックピニオン機構４と、このラックピニオン機構４にタイロッド等の連結機構５を介して連結された左右の転舵輪６とを備えている。
【００２１】
そして、ステアリングシャフト３には、減速機７を介して電動モータ８が連結されている。この電動モータ８は、例えば三相交流駆動されるスター（Ｙ）結線されたブラシレスモータで構成され、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を発生する操舵補助力発生用モータとして動作する。
そして、電動モータ８は車両に搭載されたバッテリ１１から出力されるバッテリ電圧Ｖｂがヒューズ１２及びイグニッションスイッチ７１を介して供給される制御装置１３によって駆動制御される。
【００２２】
この制御装置１３には、ステアリングシャフト３に配設された操舵トルク検出部としての操舵トルクセンサ１６で検出されたステアリングホイール２に入力される操舵トルクＴが入力されていると共に、電動モータ８に配設されたレゾルバなどのモータ角度検出器１７で検出されたモータ回転角θｍが入力され、さらに車速検出部としての車速センサ１８で検出した車速検出値Ｖｓが入力されると共に、モータ電流検出部１９で検出した電動モータ８の各相電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃが入力されている。
【００２３】
ここで、操舵トルクセンサ１６は、ステアリングホイール２に付与されてステアリングシャフト３に伝達された操舵トルクＴを検出するもので、例えば、操舵トルクを図示しない入力軸及び出力軸間に介挿したトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気信号で検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。
制御装置１３は、図２に示すように、モータ角度検出器１７の検出信号に基づいてモータ角速度ωｍを演算するモータ角速度検出部２０と、操舵トルクセンサ１６で検出した操舵トルクＴ及び車速センサ１８で検出した車速Ｖｓが入力されこれらに基づいて電動モータ８に対する電流指令値Ｉrefを生成する電流指令値生成部２１と、この電流指令値生成部２１で生成した電流指令値に基づいて電動モータ８の３相の電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefを演算する各相電流指令値生成部２２と、この各相電流指令値生成部２２で算出された電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefに対して実電流の振幅減衰と位相遅れを調整する前置フィルタ処理を行う前置フィルタ２３と、この前置フィルタ２３でフィルタ処理された相電流指令値ＩFAref、ＩFBref及びＩFCrefとモータ電流検出部１９で検出された各相電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃとに基づいて電動モータ８の駆動制御するモータフィードバック制御部２４とを備えている。
【００２４】
モータ角速度検出部２０の一例としては、図３に示すように、モータ角度検出器１７の出力信号が入力されてモータ回転角θｍを検出するモータ回転角検出部２０ａと、このモータ回転角検出部２０ａで検出したモータ回転角θｍに基づいて電気角θｅを算出する電気角演算部２０ｂと、モータ回転角検出部２０ａで算出したモータ回転角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出するモータ角速度演算部２０ｃとを備えている。
【００２５】
電流指令値生成部２１は、操舵トルクセンサ１６から入力される操舵トルクＴと車速検出値Ｖｓとに基づいて図４に示す電流指令値Ｉrefを算出する電流指令値算出マップを参照して電流指令値Ｉrefを算出する。
この電流指令値算出マップは、図４に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に電流指令値Ｉrefをとると共に、車速Ｖｓをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は電流指令値Ｉrefが“０”を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は電流指令値Ｉrefが操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して電流指令値Ｉrefが急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
【００２６】
各相電流指令値生成部２２は、電流指令値Ｉrefと電気角θｅ及びモータ角速度ωｍとに基づいてｄ軸電流指令値Ｉdrefを算出するｄ軸電流指令値算出部３１と、電気角θｅに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧ＥＭＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ）モデルのｄ軸ＥＭＦ成分ｅd(θｅ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅq(θｅ)を算出する誘起電圧モデル算出部３２と、この誘起電圧モデル算出部３２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θｅ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θｅ)とｄ軸電流指令値算出部３１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉdrefと電流指令値Ｉrefとに基づいてｑ軸電流指令値Ｉqrefを算出するｑ軸電流指令値算出部３３と、ｄ軸電流指令値算出部３１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉdrefとｑ軸電流指令値算出部３３から出力されるｑ軸電流指令値Ｉqrefとを３相電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefに変換する２相／３相変換部３４とを備えている。
【００２７】
前置フィルタ２３は、実電流の振幅減衰と位相遅れを調整する前置フィルタ処理を行って電流指令値から実電流までの周波数特性を調整するもので、電動モータ８のＡ相一相分について表すと図５に示すように、伝達関数ＣA(s)の一例は下記（１）式で表されるように２次の次数で設定されている。
ＣA(s)＝（ｖ2ｓ2＋ｖ1ｓ＋ｖ0）／（ｗ2ｓ2＋ｗ1ｓ＋ｗ0）    …………（１）
ここで、ｖ0、ｖ1及びｖ2は定数、ｗ0、ｗ1及びｗ2も定数、ｓはラブラス演算子である。
【００２８】
また、モータフィードバック制御部２４は、前置フィルタ２３から出力される前置フィルタ処理後の相電流指令値ＩFAref、ＩFBref及びＩFCrefからモータ電流検出部１９で検出した実相電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃを減算して電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCを算出する減算部２５と、この減算部２５から出力される電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCに基づいて直列補償処理を行って各相の電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefを算出する有限ゲインを有する直列補償器２６と、この直列補償器２６から出力される電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefに基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成するＰＷＭ制御部２７と、図６に示すように、ＰＷＭ制御部２７から出力されるパルス幅変調信号によって６個の電界効果トランジスタＱａｕ〜Ｑｃｄのゲートが制御されて、各相電流指令値生成部２２で生成された相電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefに応じた相電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃを電動モータ８に供給するインバータ回路２８とを備えている。
【００２９】
ここで、直列補償器２６の一例は、図５に示すように、伝達関数ＣB(s)が検出ノイズの感度を下げるために閉ループのゲイン特性が２次（ロールオフ−４０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅ）としてロールオフを速くするように下記（２）式で表されるように２次の次数で構成されている。さらに振動や騒音をさらに低減するために直列補償器２６のゲインが有限に設定されている。
【００３０】
ＣB(s)＝（ｐ2ｓ2＋ｐ1ｓ＋ｐ0）／（ｑ2ｓ2＋ｑ1ｓ＋ｑ0）  …………（２）
このような構成を有する場合、具体的な設計概念を電動モータ８の各相における一相例えばＡ相について説明する。
各相電流指令値生成部２２から出力されるＡ相電流指令値ＩArefから電動モータの実電流Ｉｍａへの伝達関数即ち全体伝達関数をＧ0(s)、閉ループの伝達関数をＧCL(s)、前置フィルタ２３の伝達関数をＣA(s)、直列補償器２６の伝達関数をＣB(s)、電動モータ８及びインバータ回路２８で構成されるプラントの伝達関数をＰ(s)、Ｔ1〜Ｔ4を時定数、Ｌをモータ相インダクタンス、Ｒをモータ相抵抗、Ｋをインバータゲインとすると、各伝達関数には下記（３）式及び（４）式の関係が得られる。
【００３１】
ＧCL(s)＝ＣB(s)Ｐ(s)／（１＋ＣB(s)Ｐ(s)）    …………（３）
Ｇ0(s)＝ＣA(s)ＧCL(s)                         …………（４）
説明を簡単にするため、直列補償器２６のゲインが無限である場合で説明する。
先ず、閉ループのロールオフを速くするため、閉ループの伝達関数ＧCL(s)を下記（５）式で表される２次バタワースフィルタ特性に設定する。
【００３２】
ＧCL(s)＝１／（Ｔ2ｓ＋１）2        …………（５）
次に、全体伝達関数Ｇ0(s)として
Ｇ0(s)＝１／（Ｔ4ｓ＋１）    …………（６）
で表される１次の特性に設定すると、前置フィルタ２３の伝達関数ＣA(s)は下記（７）式で表される。
【００３３】
ＣA(s)＝（Ｔ2ｓ＋１）2／（Ｔ4ｓ＋１）  …………（７）
この（７）式から明らかなように、前置フィルタ２３の伝達関数ＣA(s)がインプロパーなので、実現不可能となる。
これを防ぐため、前置フィルタ２３の伝達関数ＧCL(s)の分母と分子の次数の差を“１”にする必要があるので、ゲインが十分小さくなった周波数でロールオフを−２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅに変更する。つまり、
ＧCL(s)＝（Ｔ1ｓ＋１）／（Ｔ2ｓ＋１）2        …………（８）
である。ただし、Ｔ1≪Ｔ2である。
【００３４】
このように設定すると、前置フィルタ２３の伝達関数ＣA(s)は、
ＣA(s)＝（Ｔ2ｓ＋１）2／｛（Ｔ1ｓ＋１）（Ｔ4ｓ＋１）｝……（９）
となり、実現可能となる。
したがって、閉ループの伝達関数ＧCL(s)が前述した（８）式になるような直列補償器２６の伝達関数ＣB(s)は
ＣB(s)＝Ｐ-1(s)×（Ｔ1ｓ＋１）／｛Ｔ22ｓ2＋（２Ｔ2−Ｔ1）ｓ｝
＝｛（Ｌｓ＋Ｒ）／Ｋ｝×［（Ｔ1ｓ＋１）／｛Ｔ22ｓ2＋（２Ｔ2−Ｔ1）ｓ｝］
…………（１０）
となり、この伝達関数ＣB(s)の定常ゲインは
【００３５】
【数１】
2008125338.tif 000003
【００３６】
となるので、ステアリングホイール２を保舵している時やゆっくり操舵している時のような低周波数領域である状態で電流偏差ΔＩA〜ΔＩCが小さくても無限大に増幅され、振動や騒音となって、運転者に違和感を与える。
【００３７】
これを解決するために、直列補償器２６の伝達関数ＣB(s)の定常ゲインを有限に設定する必要がある。このため、伝達関数ＣB(s)を下記（１２）式のように設定する。
【００３８】
【数２】
2008125338.tif 000004
【００３９】
上記（１２）式のように伝達関数ＣB(s)を設定すると、定常ゲインは
【００４０】
【数３】
2008125338.tif 000005
【００４１】
となり、無限大にならないことが分かる。このとき、ステアリングホイール２の保舵時及びゆっくりした操舵時にステアリングホイール２に振動を発生させないように、定数ａを設定する。
【００４２】
この定数ａの大きさによって、閉ループの特性が変わるので、閉ループの伝達関数を再計算し、望ましい全体伝達関数Ｇ0(s)になるような前置フィルタ２３の伝達関数をＣA(s)の定数を設定すればよい。
また、電流制御演算遅れをプラント伝達関数Ｐ(s)に考慮し、前記（３）式から前記（１０）式に述べた手順に基づいて、前記前置フィルタ２３及び前記直列補償器２６の定数を設計するのが好ましい。
【００４３】
また、ＰＷＭ制御部２７は、直列補償器２６から出力される各相電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefに基づいて決定されるデューティ比Ｄａ、Ｄｂ及びＤｃのＰＷＭ（パルス幅変調）信号によって後述するインバータ回路２８の電界効果トランジスタＱａｕ〜ＱｃｄをＯＮ／ＯＦＦすることにより、実際に電動モータ８に流れる電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃの大きさが制御される。ここで、デューティ比Ｄａ、Ｄｂ及びＤｃの大きさに伴って上アームを構成する電界効果トランジスタＱａｕ、Ｑｂｕ及びＱｃｕと下アームを構成する電界効果トランジスタＱａｄ、Ｑｂｄ及びＱｃｄは、夫々アームショートを避けるためのデッドタイムを持ってＰＷＭ駆動される。
【００４４】
さらに、インバータ回路２８は、図６に示すように、２つの電界効果トランジスタＱａｕ及びＱａｄが直列に接続された直列回路と、この直列回路と並列に接続された同様に２つの電界効果トランジスタＱｂｕ及びＱｂｄの直列回路、電界効果トランジスタＱｃｕ及びＱｃｄの直列回路とで構成されている。このインバータ回路２８の電界効果トランジスタＱａｕ及びＱａｄの接続点、電界効果トランジスタＱｂｕ及びＱｂｄの接続点並びに電界効果トランジスタＱｃｕ及びＱｃｄの接続点が電動モータ８のスター結線された各励磁コイルＬａ、Ｌｂ並びにＬｃに接続されている。さらにインバータ回路２８の電界効果トランジスタＱａｄ、Ｑｂｄ及びＱｃｄと接地との間にモータ駆動電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃを検出するモータ電流検出部１９が配設されている。
【００４５】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、図１及び図６に示すイグニッションスイッチ７１をオン状態とすることにより、制御装置１３にバッテリ１１からの電源が投入されて、制御装置１３での操舵補助制御処理が開始されると共に、図６に示すリレー７２が通電状態となってインバータ回路２８にバッテリ電圧Ｖｂが供給されて電動モータ８を駆動可能な状態となる。
【００４６】
このとき、電流指令値生成部２１では、操舵トルクセンサ１６で検出した操舵トルクＴを読込み、この操舵トルクＴと車速センサ１８から入力される車速Ｖｓとに基づいて図４に示す電流指令値算出マップを参照して電流指令値Ｉrefを算出する。
一方、モータ角速度検出部２０では、モータ回転角検出部２０ａでモータ回転角θｍを検出し、検出したモータ回転角θｍに基づいて電気角演算部２０ｂで電気角θｅを算出すると共に、モータ角速度演算部２０ｃでモータ回転角θｍを微分することによりモータ角速度ωｍを算出する。
【００４７】
そして、電流指令値生成部２１で生成した電流指令値Ｉrefとモータ角速度検出部２０で算出した電気角θｅ及びモータ角速度ωｍとが各相電流指令値生成部２２に供給されて、、電流指令値Ｉref、電気角θｅ及びモータ角速度ωｍに基づいてｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行して、ｄ軸電流指令値Ｉdref及びｑ軸電流指令値Ｉqrefを算出し、これらｄ軸電流指令値Ｉdref及びｑ軸電流指令値Ｉqrefを２相／３相変換処理して３相の相電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefを算出する。
【００４８】
そして、算出した相電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefが前置フィルタ２３に供給されて、この前置フィルタ２３で、相電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefが個別に２次の伝達関数ＣAA(s)、ＣAB(s)及びＣAC(s)でフィルタ処理することにより、実電流の振幅減衰と位相遅れを解消して図７で二点鎖線図示の特性曲線Ｌ１で示すように応答性を向上させることができ、このフィルタ処理後相電流指令値ＩFAref、ＩFBref及びＩFCrefがモータフィードバック制御部２４に出力される。
【００４９】
このモータフィードバック制御部２４では、減算部２５で、前置フィルタ２３から出力されるフィルタ処理後相電流指令値ＩFAref、ＩFBref及びＩFCrefからモータ電流検出部１９で検出されたモータ駆動電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃが減算されて電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCが算出され、これら電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCが直列補償器２６に供給される。この直列補償器２６が有限ゲインを有し、前述した（１０）式で表される伝達関数ＣB(s)に設定され、次数が２であるので、図７で鎖線図示の特性曲線Ｌ２で示すように閉ループ特性のロールオフを速くすることができる各相電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefを算出することができ、検出ノイズに対する感度を低下させるつまり検出ノイズに対して鈍感となるようすることができる。
【００５０】
そして、直列補償器２６で算出された各相電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefがＰＷＭ制御部２７に供給されることにより、このＰＷＭ制御部２７で各相電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefに応じた６個のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成し、これらパルス幅変調信号をインバータ回路２８の各電界効果トランジスタＱａｕ〜Ｑｃｄに供給することにより、このインバータ回路２８から電動モータ８に３相の駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃが供給されて電動モータ８が回転駆動され、ステアリングホイール２に加えられた操舵トルクＴ及び車速Ｖｓに応じた操舵補助力を発生する。
【００５１】
この電動モータ８で発生された操舵補助力は、減速機７を介してステアリングシャフト３に伝達されることにより、ステアリングホイール２を軽い操舵力で操舵することができる。
このとき、車両が停車している状態でステアリングホイール２を操舵する所謂据え切り状態では、車速Ｖｓが零であって、図４に示す電流指令値算出マップの特性線の勾配が大きいことにより、小さい操舵トルクＴで大きな電流指令値Ｉrefを算出するので、電動モータ８で大きな操舵補助力を発生して軽い操舵を行うことができる。
【００５２】
この車両の停車状態から車両を発進させて走行状態とし、この状態でステアリングホイール２を操舵する通常操舵状態では、車速の増加に応じて操舵補助トルクが小さくする必要がある。ステアリングホイール２に伝達される操舵トルクが操舵トルクセンサ１６で検出されて制御装置１３の電流指令値生成部２１に入力される。図４に示すように、高い車速のマップを参照することになるため、電流指令値Ｉrefも小さい値となり、電動モータ８で発生される操舵補助トルクは据切り時の操舵補助トルクに比較して小さくなる。
【００５３】
このように上記第１の実施形態によると、電流指令値を前置フィルタ２３で実電流の振幅減衰と位相遅れを解消するフィルタ処理を行うことにより、電流指令値から実電流までの周波数特性を調整して応答性を向上させることができる。さらに、モータフィードバック制御部２４で、前置フィルタ処理後電流指令値からモータ実電流を減算して電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCを算出し、これら電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCを有限ゲインを有し、ロールオフが速い特性の直列補償器２６で補償して各相電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefを算出するので、閉ループ特性のロールオフを速くすることができ、検出ノイズから実電流の特性ノイズに鈍感とすることができ、電流フィードバック制御系の応答性を向上させながら検出ノイズの感度を自由に調整することができ、検出ノイズによる振動及び騒音を低減しながら応答性を向上させることができる。この結果、良好な操舵補助制御性能を確保することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態においては、前置フィルタ２３の次数を２とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前置フィルタ２３の次数は１以上の任意の次数に設定することができ、同様に直列補償器２６の次数も２次以上の任意の次数を設定することができる。
次に、本発明の第２の実施形態を図８について説明する。
【００５５】
この第２の実施形態では、前置フィルタ２３及び直列補償器２６を夫々位相進み・遅れ補償器で構成するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態においては、図８に示すように、前置フィルタ２３の伝達関数ＣA(s)が位相進み・遅れ要素を２個以上直列に接続して構成されていると共に、直列補償器２６も位相進み・遅れ要素を２個以上直列に接続して構成されていることを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図５との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００５６】
この第２の実施形態では、前置フィルタ２３の伝達関数ＣA(s)が下記（１４）式に示すように位相進み・遅れ要素を直列に接続して構成されている。
【００５７】
【数４】
2008125338.tif 000006
【００５８】
同様に、直列補償器２６の伝達関数ＣB(s)が下記（１５）式に示すように位相進み・遅れ要素を直列に接続して構成されている。
【００５９】
【数５】
2008125338.tif 000007
【００６０】
ここで、直列補償器２６は、伝達関数がプラントの逆モデルを含む｛（Ｌｓ＋Ｒ）／Ｋ｝／（ＴBD0ｓ＋ａ）の位相進み・遅れ要素と、伝達関数が｛（ＴBN1ｓ＋１）……（ＴBNnｓ＋１）｝／｛（ＴBD1ｓ＋１）……（ＴBDnｓ＋１）｝で表されるｎ個の位相進み・遅れ要素とで構成され、プラントの逆モデルを含んだ位相進み・遅れ要素の定数ａによって直列補償器２６のゲインを有限に設定することができる。
【００６１】
この第２の実施形態によると、前置フィルタ２３を少なくとも１個の位相進み・遅れ要素で構成することにより、前述した第１の実施形態と同様に、実電流の振幅減衰と位相遅れを解消するように電流指令値から実電流までの周波数特性を調整することができ、応答性を調整することができ、直列補償器２６を複数２個以上の位相進み・遅れ要素で構成することにより、閉ループ特性のロールオフ特性を速くして、電流フィードバック制御系の検出ノイズの感度を自由に調整することができ、検出ノイズによる振動及び騒音を少なくしながら応答性を向上させることができる。
【００６２】
次に、本発明の第３の実施形態を図９について説明する。
この第３の実施形態では、ステアリングホイール２の保舵時にＡ／Ｄ変換器での量子化誤差の影響が大きくなるので、この保舵時を検出して閉ループのカットオフ周波数を下げるようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、図９に示すように、減算部２５及び直列補償器２６間にモータ角速度に基づいてゲイン調整を行うゲイン調整部４０が介挿されていることを除いては前述した第２の実施形態と同様の構成を有し、図８との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００６３】
ここで、ゲイン調整部４０には、モータ角速度検出部２０で算出したモータ角速度ωｍが入力され、このモータ角速度ωｍが予め設定した保舵状態判定用閾値ωｔｈより小さいか否かを判定し、モータ角速度ωｍが保舵状態判定用閾値ωｔｈ以上であるときには、ステアリングホイール２を操舵している操舵状態であると判断してゲインＫ0を“１”に設定し、モータ角速度ωｍが保舵状態判定用閾値ωｔｈ未満であるときには保舵状態であると判断してゲインＫ0を小さい値のＫMINに設定してするように構成されている。
【００６４】
この第３の実施形態によると、運転者がステアリングホイール２を操舵していて、モータ角速度ωｍが保舵状態判定用閾値ωｔｈ以上であるときには、ゲイン調整部４０のゲインＫ0が“１”に設定されることにより、減算部２５で算出された電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCがそのまま直列補償器２６に供給されることにより、前述した第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６５】
しかしながら、運転者がステアリングホイール２を保舵状態とすることにより、モータ角速度ωｍが保舵状態判定用閾値ωｔｈ未満となると、ゲイン調整部４０のゲインＫ0が最小値ＫMINに設定されることから、閉ループのカットオフ周波数を下げることができ、保舵時にＡ／Ｄ変換器等で生じる量子化誤差の影響を確実に防止することができ、正確な操舵補助制御を実行することができる。
【００６６】
なお、上記第３の実施形態においては、モータ角速度ωｍに基づいて保舵状態であるか否かを判定するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ電流検出部１９で検出したモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの変化量の全てが保舵状態判定用閾値Ｉｔｈ未満であるときに保舵状態であると判定してゲインＫ0を“１”から最小値ＫMINに減少させるようにしてもよい。また、電流指令値Ｉref或いは各相電流指令値ＩAref、ＩBref、ＩCrefを用いてもよい。
【００６７】
さらには、保舵時に生じる振動は高電流時に激しく振動するため、電流指令値Ｉrefが所定値以上であるかの判定条件を追加し、電流指令値Ｉrefが所定値以上であり、且つモータ角速度ωｍ又はモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの変化量の全てが所定閾値ωｔｈ又はＩｔｈ未満であるときに保舵状態であると判断して、ゲインＫ0を“１”から最小値ＫMINに切換えるようにしてもよい。
【００６８】
なおさらに、上記第３の実施形態においては、電流偏差ΔＩA〜ΔＩCに対してゲイン調整する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、直列補償器２６の出力側にゲイン調整部４０を配設して、モータ角速度ωｍ又はモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃに基づいて保舵状態を判断して、保舵状態となったときにゲインＫ0を“１”から最小値ＫMINに変更するようにしても、上記第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６９】
次に、本発明の第４の実施形態を図１１について説明する。
この第４の実施形態では、車両の車速Ｖｓ又は運転者の操舵トルクによって振動や騒音に関する感受性が変化するので、この感受性の変化をゲイン調整の追加条件としたものである。
すなわち、第４の実施形態では、第３の実施形態における図９の構成において、ゲイン調整部４０に対して、モータ角速度ωｍ又はモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃに加えて、車速検出部１８で検出した車速Ｖｓ又は操舵トルクセンサ１６で検出した操舵トルクＴが入力され、車速Ｖｓが設定車速Ｖｔｈ以上であるときにはエンジン音、風切り音、ロードノイズが大きく車室騒音が大きくなることから、保舵状態の騒音や振動の影響が少ないものと判断してゲインＫ0を“１”と最小ゲインＫMINとの中間のゲインに設定することにより、最小ゲインＫMINまで減少させることなく電流フィードバック制御を実行し、同様に操舵トルクＴが大きいときには車両が停止状態における据え切り状態であるか車庫入れ等の極低速走行時の操舵状態であり、運転者が騒音や振動を感受し易いものと判断して最小ゲインＫMINまで減少させるが、操舵トルクＴが小さいときには車両が比較的早い車速で走行中であるものと判断してゲインＫ0を“１”と最小ゲインＫMINの中間の値に設定することにより、運転者の感受性に応じてゲインＫ0の調整を行うことができる。
【００７０】
次に、本発明の第５の実施形態を図１３〜図１５について説明する。
この第５の実施形態では、３相ブラシレスモータで構成される電動モータ８を１相少ない２相駆動制御するようにしたものである。
すなわち、第５の実施形態では、図１３に示すように、前述した第１の実施形態における図２の構成において、各相電流指令値生成部２２からＡ相電流指令値ＩAref及びＣ相電流指令値ＩCrefのみを前置フィルタ２３に出力すると共に、前置フィルタ２３から出力されるフィルタ処理された相電流指令値ＩFAref及びＩFCrefをモータフィードバック制御部２４の減算部２５に供給して、相電流指令値ＩFAref及びＩFCrefから電流検出値Ｉｍａ及びＩｍｃを減算して電流偏差ΔＩA及びΔＩCを算出し、これら電流偏差ΔＩA及びΔＩCを有限ゲインを有する直列補償器２６に供給し、この直列補償器２６で３相分の電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefをＰＷＭ制御部２７に出力するように構成されていることを除いては前述した図２と同様の構成を有し、図２との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００７１】
ここで、前置フィルタ２３は、図１４に示すように、入力される相電流指令値ＩAref及びＩCrefに対して個別に前置フィルタ処理を行う前述した（１）式で表される伝達関数ＣA(s)に設定された２つのフィルタ部２３ａ及び２３ｂで構成されている。
また、直列補償器２６は、図１５に示すように、減算部２５から入力される電流偏差ΔＩA及びΔＩCに対して個別に直列補償処理を行うゲインが有限に設定され且つ前述した（２）式で表される伝達関数ＣB(s)に設定された２つの直列補償部２６ａ及び２６ｂと、これら直列補償部２６ａ及び２６ｂから出力される相電圧指令値ＶAref及びＶCrefを、相電圧の総和が零であるという関係に基づいて（−ＶAref−ＶCref）の演算を行って相電圧指令値ＶBrefを算出する加算器２６ｃとを備えている。
【００７２】
この第５の実施形態によると、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる他、電動モータ８を駆動制御する際に、３相のうちＡ相及びＣ相の２相のフィードバック制御を行うことで、制御装置を演算処理装置で構成する場合の演算負荷を減少させることができる。
次に、本発明の第６の実施形態を図１６〜図１９について説明する。
【００７３】
この第６の実施形態では、前述した第５の実施形態で２相制御することにより、制御を行っていないＢ相については他相の検出誤差や量子化誤差によるノイズが溜まり、騒音の発生やトルクリップルが大きくなるため、これを解決するようにしたものである。
すなわち、第６の実施形態においては、図１６に示すように、前置フィルタ２３が図１７に示すように、前述した第５の実施形態と同様に２つのフィルタ部２３ａ及び２３ｂと、これらのフィルタ出力ＩFAref及びＩFCrefに基づいて相電流の総和が零という関係に基づいて（−ＩFAref−ＩFCref）の演算を行ってフィルタ出力ＩFBrefを算出する加算器２６ｃとで構成されている。
【００７４】
また、モータフィードバック制御部２４の減算部２５が、前置フィルタ２３から出力されるフィルタ出力ＩFAref、ＩFBref及びＩFCrefから電流検出部１９で検出した電流検出値Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃを減算した電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃを算出するように構成されている。
さらに、モータフィードバック制御部２４の減算部２５及び直列補償器２６間に、検出誤差補正部２９が介装されている。この検出誤差補正部２９は、図１８に示すように、減算部２５から出力される電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃを加算する加算器２９ａと、この加算器２９ａから出力される電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃの和の平均値ΔＩｍを算出する平均値算出部２９ｂと、この平均値算出部２９ｂで算出した平均値ΔＩｍをフィルタ出力ＩFAref及びＩFCrefに加算する加算器２９ｃ及び２９ｄとで構成されている。
【００７５】
さらにまた、モータフィードバック制御部２４の直列補償器２６が図１９に示すように、前述した第５の実施形態と同様に入力される電流誤差補正値ΔＩａ′及びΔＩｃ′を直列補償して電圧指令値ＶAref及びＶCrefを算出する直列補償部２６ａ及び２６ｂと、これら直列補償部２６ａ及び２６ｂから出力される電圧指令値ＶAref及びＶCrefに基づいて電圧指令値ＶBrefを算出する加算器２６ｃとで構成されている。
【００７６】
この第６の実施形態によると、前置フィルタ２３の加算器２３ｃで、Ａ相フィルタ出力ＩFAref及びＣ相フィルタ出力ＩFCrefに基づいてＢ相フィルタ出力ＩFBrefを算出することにより、前置フィルタ２３のフィルタ出力を３相フィルタ出力ＩFAref、ＩFBref及びＩFCrefとする。
そして、これら３相フィルタ出力ＩFAref、ＩFBref及びＩFCrefを減算部２５に供給して、３相フィルタ出力ＩFAref、ＩFBref及びＩFCrefから電流検出部１９で検出した電流検出値Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃを減算して電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃを算出し、算出した３相の電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃを検出誤差補正部２９に供給して、加算器２９ａで電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃの和を算出し、これを平均値算出部２９ｂで平均値ΔＩｍを算出し、算出した平均値ΔＩｍを電流偏差ΔＩａ及びΔＩｃに加算することにより、これら電流偏差ΔＩａ及びΔＩｃに誤差を分散させることができる。
【００７７】
このため、波打ち音の発生を抑制することができると共に、トルクリップルを低減することができる。
なお、上記第５及び第６の実施形態においては、Ａ相及びＣ相の２相制御を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、Ａ相及びＢ相の２相制御やＢ相及びＣ相の２相制御を行うようにしてもよいことは勿論である。
【００７８】
また、上記第５及び第６の実施形態においては、電動モータ８が３相ブラシレスモータである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４相以上の多相ブラシレスモータにも本発明を適用することができ、つまり本発明ははｎ（ｎは３以上の整数）相の電動モータに適用することができる。
次に、本発明の第７の実施形態を図２０について説明する。
【００７９】
この第７の実施形態においては、誘起電圧に高調波成分が含まれている電動モータ８を駆動する場合に、電流の検出誤差や量子化誤差のノイズによるトルクリップルや騒音の発生を抑制するようにしたものである。
すなわち、第７の実施形態では、図２０に示すように、各相電流指令値生成部２２が、前述した第１の実施形態における図３の２相／３相変換部３４が省略されて、ｄ軸電流指令値算出部３１で算出されるｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値算出部３３で算出されるｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆがそのまま前置フィルタ２３に出力されるように構成されている。
【００８０】
そして、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに対して前置フィルタ２３で、フィルタ処理することにより、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆから実電流までの応答性を調整してからフィルタ出力ＩFdref及びＩFqrefをモータフィードバック制御部２４の減算部２５に出力する。
一方、電流検出部１９で検出した電流検出値Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｂｃを３相／２相変換部４１でｄ軸電流検出値Ｉｍｄ及びｑ軸電流検出値Ｉｍｑに変換し、これらｄ軸電流検出値Ｉｍｄ及びｑ軸電流検出値Ｉｍｑを減算部２５に供給する。
【００８１】
そして、減算部２５で、ｄ軸電流偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑを算出し、これらｄ軸電流偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑを次数を増やした直列補償器２６に供給し、この直列補償器２６でｄ軸電流偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑを直列補償処理してｄ軸電圧指令値Ｖdref及びｑ軸電圧指令値Ｖqrefを算出し、これらｄ軸電圧指令値Ｖdref及びｑ軸電圧指令値Ｖqrefを２相／３相変換部４２で３相電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefに変換してＰＷＭ制御部２７に供給する。
【００８２】
この第７の実施形態によると、誘起電圧に高調波成分が含まれている電動モータ８を駆動する場合に、電流指令値生成部２１でｄ−ｑ座標系に変換すると、ｄ軸電流指令値Ｉdref及びｑ軸電流指令値Ｉqrefに高調波成分が含まれることになる。
このため、検出ノイズからの感度を鈍くさせるには、制御系の応答性を下げなければならないが、これに背反してｄ軸電流指令値Ｉdref及びｑ軸電流指令値Ｉqrefの高調波成分の減衰が激しくなり、トルクリップルや騒音を発生させることになる。
【００８３】
しかしながら、上記第７の実施形態では、ｄ軸電流偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑを次数を増やした直列補償器２６に供給するので、この直列補償器２６でロールオフ特性を早くし、検出ノイズからの感度を鈍くさせた電圧指令値Ｖdref及びＶqrefを得ることができ、これら電圧指令値Ｖdref及びＶqrefを２相／３相変換部４２で３相電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefに変換する。
【００８４】
このように、直列補償器２６により検出ノイズからの感度を鈍くすることにより、応答性が低下することになるが、この応答性の低下を前置フィルタ２３によって、ｄ軸電流指令値Ｉdref及びｑ軸電流指令値Ｉqrefから実電流までの応答性を調整することにより改善することができる。
この結果、ｄ−ｑ座標系でのモータフィードバック制御でも、追従性を保ちながら、ノイズを低減させることができ、トルクリップルや騒音の発生を抑制することができる。
【００８５】
なお、上記第７の実施形態においては、本発明を３相ブラシレスモータ８を駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４相以上の多相ブラシレスモータにも本発明を適用することができる。この場合には、電流検出部１９で検出した多相電流検出値を多相／２相変換部でｄ軸電流検出値Ｉｄｍ及びｑ軸電流検出値Ｉｑｍに変換するようにすればよい。
【００８６】
また、上記第１〜第７の実施形態においては、モータ角速度ωｍをモータ角度検出器１７の回転角検出信号に基づいて算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ８の端子電圧からモータ逆起電圧を推定し、推定したモータ逆起電圧に基づいてモータ角速度ωｍを推定するようにしてもよい。
さらに、上記第１〜第７の実施形態においては、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動ブレーキ装置、電動テレスコ装置、電動チルト装置や、車載機器以外の任意の機器に使用する電動モータの駆動制御に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】制御装置１３の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】図２のモータ角速度検出部、各相電流指令値生成部の具体的構成を示すブロック図である。
【図４】操舵補助電流指令値生成部で使用する操舵トルクと電流指令値との関係を表す電流指令値算出マップを示す説明図である。
【図５】第１の実施形態の伝達関数を示すブロック線図である。
【図６】インバータ回路を示す回路図である。
【図７】第１の実施形態における動作の説明に供する電流制御系のゲイン特性を示す特性線図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す図５と同様のブロック線図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を示す図８と同様のブロック線図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の変形例を示す図９と同様のブロック線図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態を示す図９と同様のブロック線図である。
【図１２】従来例の電流制御系のゲイン特性を示す特性線図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態を示す図２と同様のブロック図である。
【図１４】第５の実施形態に適用し得る前置フィルタを示すブロック図である。
【図１５】第５の実施形態に適用しうる直列補償器を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態を示す図２及び図１３と同様のブロック図である。
【図１７】第６の実施形態に適用し得る前置フィルタを示すブロック図である。
【図１８】第６の実施形態に適用し得る検出誤差補正部を示すブロック図である。
【図１９】第６の実施形態に適用し得る直列補償器を示すブロック図である。
【図２０】本は明の第７の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８８】
１…ステアリング機構、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、７…減速機、８…電動モータ、１３…制御装置、１６…操舵トルクセンサ、１７…モータ角度検出器、１８…車速センサ、１９…モータ電流検出部、２０…モータ角速度検出部、２１…電流指令値生成部、２２…各相電流指令値生成部、２３…前置フィルタ、２４…モータフィードバック制御部、２５…減算部、２６…有限ゲインを有する直列補償器、２７…ＰＷＭ制御部、２８…インバータ回路、４０…ゲイン調整部
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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