(57)【要約】【課題】  ＰＷＭ制御の為のスイッチングによる高調波のノイズを低減出来る電動パワーステアリング装置の提供。【解決手段】  電動モータ１４と、電動モータ１４をＰＷＭ制御により発生させた３相交流電圧により駆動する駆動回路１２，９，１３とを備え、電動モータ１４により操舵補助すべくなしてある電動パワーステアリング装置。駆動回路１２，９，１３は、３相交流電圧の各パルスによる立上り時点の振動を相殺すべく、立上がり時点が相毎に異なる各パルスを発生させるべく構成してある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、該電動モータをＰＷＭ制御により発生させた３相交流電圧により駆動する駆動回路とを備え、前記電動モータにより操舵補助すべくなしてある電動パワーステアリング装置において、
前記駆動回路は、前記３相交流電圧の各パルスによる立上り時点の振動を相殺すべく、立上がり時点が相毎に異なる各パルスを発生させるべくなしてあ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】
前記駆動回路は、前記立上がり時点が、前記各パルスの立上り時点の振動周期の半周期分、相毎に異なる各パルスを発生させるべくなしてある請求項１記載の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、電動モータをＰＷＭ制御により発生させた３相交流電圧により駆動して、操舵補助する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の舵取装置に、電動モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置がある。これは、操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度により、入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルク値に基づき、出力軸に連動する操舵補助用の電動モータを駆動制御するものである。
【特許文献１】特開平６−１６５３０７号公報
【特許文献２】特開平１１−３０５７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したような電動パワーステアリング装置では、操舵補助用の電動モータをＰＷＭ制御により発生させた３相交流電圧により駆動しており、ＰＷＭ制御の為のスイッチングにより、高調波のノイズが放出されるという問題がある。
特許文献１には、複数のモータ毎のスイッチング手段間で、スイッチングノイズ及びチョッパノイズを打ち消す電気自動車用モータ制御装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、高周波数の正クロック信号と負クロック信号の立上がり期間と立下り期間とが僅かに異なっていることにより、駆動回路（特にシフトレジスタ）で生じるノイズが重なり、鋭い波形のノイズを緩和して、画像の乱れが生じない画像表示装置が開示されている。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、ＰＷＭ制御の為のスイッチングによる高調波のノイズを低減出来る電動パワーステアリング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】
【０００５】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータと、該電動モータをＰＷＭ制御により発生させた３相交流電圧により駆動する駆動回路とを備え、前記電動モータにより操舵補助すべくなしてある電動パワーステアリング装置において、前記駆動回路は、前記３相交流電圧の各パルスによる立上り時点の振動を相殺すべく、立上がり時点が相毎に異なる各パルスを発生させるべくなしてあることを特徴とする。
【０００６】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記駆動回路は、前記立上がり時点が、前記各パルスの立上り時点の振動周期の半周期分、相毎に異なる各パルスを発生させるべくなしてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ＰＷＭ制御の為のスイッチングによる高調波のノイズを低減出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵軸（図示せず）に加えられたトルクを検出するトルクセンサ１０が検出し出力したトルク検出信号が、インターフェイス回路１１を介してマイクロコンピュータ１２へ与えられる。また、車速を検出する車速センサ２０が検出し出力した車速信号が、インターフェイス回路２１を介してマイクロコンピュータ１２へ与えられる。
【０００９】
マイクロコンピュータ１２から出力されるリレー制御信号がリレー駆動回路１５へ入力され、リレー駆動回路１５はリレー制御信号に従ってフェイルセーフリレー接点１５ａをオン又はオフさせる。
マイクロコンピュータ１２から出力されるクラッチ制御信号はクラッチ駆動回路１６へ入力され、クラッチ駆動回路１６はクラッチ制御信号に従ってクラッチ１９をオン又はオフさせる。クラッチ１９の駆動電源は、フェイルセーフリレー接点１５ａのモータドライバ回路１３側端子から与えられる。
【００１０】
マイクロコンピュータ１２は、トルク検出信号、車速信号及び後述するモータ電流信号に基づき、トルク／電流テーブル１８を参照することにより、操舵補助用の電動モータ（ブラシレスモータ）１４に流す、回転方向を含めた電流値を定める。次いで、定めた電流値に応じた３相交流電圧を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により電動モータ１４に印加する為の、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各パルス幅及び各パルスの立上がり時点を定め、プリドライバ回路９に与える。
ＰＷＭ制御では、各相毎に、各パルス幅を正弦波で変調した例えば２０ｋＨｚのパルス列で電源電圧をオン／オフすることにより、各相の近似正弦波電圧を生成させ、図３の波形図に示すような３相交流電圧を発生させる。
【００１１】
電動モータ１４を駆動するモータドライバ回路１３は、３相交流電圧を発生させる為の６個の半導体スイッチング素子から構成された駆動回路を備えている。プリドライバ回路９は、与えられたＵ，Ｖ，Ｗ相の各パルス幅に基づき、駆動回路の各半導体スイッチング素子のオン信号をモータドライバ回路１３へ与える。
モータドライバ回路１３は、フェイルセーフリレー接点１５ａを通じて、車載バッテリーＰの電源電圧が印加されており、与えられたオン信号により３相交流電圧を発生させて出力し、電動モータ１４を回転駆動させる。
【００１２】
電動モータ１４が回転する際、回転子位置検出器２４がその回転子位置を検出し、マイクロコンピュータ１２は、この検出した回転子位置信号に基づき、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各電圧を定め、これに基づきＵ，Ｖ，Ｗ相の各パルス幅を定める。
電動モータ１４に流れるモータ電流は、モータ電流検出回路１７により検出され、モータ電流信号としてマイクロコンピュータ１２に与えられ、フィードバック制御に使用される。
【００１３】
図２は、プリドライバ回路９、モータドライバ回路１３、電動モータ１４、モータ電流検出回路１７及び回転子位置検出器２４の構成例を示すブロック図である。電動モータ１４は、コイルＡ，Ｂ，Ｃがスター結線された固定子１４ａと、コイルＡ，Ｂ，Ｃが発生させる回転磁界により回転する回転子１４ｂとを備え、回転子位置検出器２４が回転子１４ｂの回転位置を検出する。
【００１４】
モータドライバ回路１３は、車載バッテリーＰの陽極側端子と接地端子との間に直列接続されたトランジスタＱ１，Ｑ２と、逆方向に直列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２とが並列接続され、直列接続されたトランジスタＱ３，Ｑ４と、逆方向に直列接続されたダイオードＤ３，Ｄ４とが並列接続され、直列接続されたトランジスタＱ５，Ｑ６と、逆方向に直列接続されたダイオードＤ５，Ｄ６とが並列接続されている。
【００１５】
トランジスタＱ１，Ｑ２の共通接続節点と、ダイオードＤ１，Ｄ２の共通接続節点とには、スター結線されたコイルＡの他方の端子Ｕが接続され、トランジスタＱ３，Ｑ４の共通接続節点と、ダイオードＤ３，Ｄ４の共通接続節点とには、スター結線されたコイルＢの他方の端子Ｖが接続され、トランジスタＱ５，Ｑ６の共通接続節点と、ダイオードＤ５，Ｄ６の共通接続節点とには、スター結線されたコイルＣの他方の端子Ｗが接続されている。
【００１６】
回転子位置検出器２４が検出した、回転子１４ｂの回転位置は、マイクロコンピュータ１２へ通知される。
プリドライバ回路９には、３相交流電圧をＰＷＭ制御により電動モータ１４に印加する為の、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各パルス幅及び各パルスの立上がり時点を示す各パルスがマイクロコンピュータ１２から与えられる。プリドライバ回路９は、与えられたＵ，Ｖ，Ｗ相の各パルスに応じて、トランジスタＱ１〜Ｑ６の各ゲートをオン／オフし、例えば、端子間Ｕ−Ｖ，Ｕ−Ｗ，Ｖ−Ｗ，Ｖ−Ｕ，Ｗ−Ｕ，Ｗ−Ｖ，Ｕ−Ｖのように、固定子１４ａに流れる電流の経路を切り換え、回転磁界を発生させる。
【００１７】
回転子１４ｂは、永久磁石であり、この回転磁界から回転力を受け回転する。
マイクロコンピュータ１２は、また、ＰＷＭ制御により、プリドライバ回路９にトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフさせることにより、ブラシレスモータである電動モータ１４の回転トルクを増減制御する。
ダイオードＤ１〜Ｄ６は、フリーホイールダイオードであり、トランジスタＱ１〜Ｑ６のオフ時に発生するスパイク状の電流を還流させ、トランジスタＱ１〜Ｑ６を保護する為のものである。
モータ電流検出回路１７は、電動モータ１４の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる電流を検出して加算し、モータ電流信号としてマイクロコンピュータ１２へ与える。
【００１８】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
マイクロコンピュータ１２は、トルクセンサ１０が検出したトルク検出信号をインターフェイス回路１１を介して読込み、車速センサ２０が検出した車速信号をインターフェイス回路２１を介して読込む。
マイクロコンピュータ１２は、読込んだ車速信号及び読込んだトルク検出信号から、トルク／電流テーブル１８を参照して、電動モータ１４の目標モータ電流及び回転方向を決定する。
【００１９】
次に、マイクロコンピュータ１２は、モータ電流検出回路１７からモータ電流信号を読込み、決定した目標モータ電流と読込んだモータ電流信号との差を演算し、演算した差に基づき、電動モータ１４に目標モータ電流を流すべく、出力レベルを決定する。
次に、マイクロコンピュータ１２は、回転子位置検出器２４が検出した回転子１４ｂの回転位置を読込んだ後、決定した出力レベル、回転方向、及び回転子１４ｂの回転位置に基づき、電動モータ１４に印加する３相交流電圧のＵ，Ｖ，Ｗ相の各電圧を定める。次いで、定めたＵ，Ｖ，Ｗ相の各電圧をＰＷＭ制御により電動モータ１４に印加する為の、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各パルス幅及び各パルスの立上がり時点を決定し、決定した各パルス幅及び各立上がり時点を示す各パルスをプリドライバ回路９へ与える。
【００２０】
ここで、マイクロコンピュータ１２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各パルスの立上がり時点を決定する際に、図４（ｃ）のモータ端子電圧の波形図に示すような、各パルスの立上がりで発生する振動（リンギング）を相殺する為に、振動周期の半周期分ずつ、各パルスの立上がり時点を異ならせる。振動周期は、設計時又は工場出荷以前に実測して定め、マイクロコンピュータ１２に設定しておく。
これにより、マイクロコンピュータ１２は、立上がり時点が、図４（ａ）の波形図に示すように、振動周期の半周期分ずつ異なるＵ，Ｖ，Ｗ相の各パルスをプリドライバ回路９へ与える。
【００２１】
プリドライバ回路９は、与えられたＵ，Ｖ，Ｗ相の各パルスに応じて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各陽極側のトランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５の各ゲートをオンにする、図４（ｂ）の波形図に示すようなパルスを出力する。トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５がそれぞれオンになるときは、各接地側のトランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６はオフになり、トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５がそれぞれオフになるときは、トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６はオンになる。この動作に伴って、例えば、端子間Ｕ−Ｖ，Ｕ−Ｗ，Ｖ−Ｗ，Ｖ−Ｕ，Ｗ−Ｕ，Ｗ−Ｖ，Ｕ−Ｖのように、固定子１４ａに流れる電流の経路を切り換え、回転磁界を発生させ、回転子１４ｂは、この回転磁界から回転力を受け回転する。
【００２２】
トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５の各ゲートを各パルスでオンにするとき、図４（ｃ）のモータ端子電圧の波形図に示すような振動が、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各印加電圧である各パルスの立上がりで発生する。しかし、プリドライバ回路９からの各パルスの立上がり時点が振動周期の半周期分ずつ異なるので、各相の各印加電圧である各パルスの立上がり時点が振動周期の半周期分ずつ異なっている。その為、１番目に立上る相電圧（パルス）の振動の谷と２番目に立上る相電圧の振動の山とが相殺し合い、２番目に立上る相電圧の振動の谷と３番目に立上る相電圧の振動の山とが相殺し合って、振動により発生するノイズを低減することが出来る。尚、パルスの立下り時点の振動を相殺すべく、立下り時点が各パルスの立下り時点の振動周期の半周期分、相毎に異なる各パルスを発生させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】プリドライバ回路、モータドライバ回路、電動モータ、モータ電流検出回路及び回転子位置検出器の構成例を示すブロック図である。
【図３】３相交流電圧の波形を示す波形図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２４】
９  プリドライバ回路
１０  トルクセンサ
１２  マイクロコンピュータ
１３  モータドライバ回路
１４  電動モータ
１４ａ  固定子
１４ｂ  回転子
１７  モータ電流検出回路
１８  トルク／電流テーブル
２４  回転子位置検出器
Ａ，Ｂ，Ｃ  コイル
Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード
Ｐ  車載バッテリー
Ｑ１〜Ｑ６  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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