(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正弦波駆動方式によって駆動される電動モータが発生するトルクをステアリング機構に与えて操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、
上記電動モータに所定の基準電流を供給した時に、誘起電圧波形の高調波による歪みに起因して発生するトルクリップルの実測結果に基づいて作成された補正テーブルと、
運転者のステアリング操作に応じた基本指令値を設定する基本指令値設定手段と、
この基本指令値設定手段によって設定された基本指令値を上記補正テーブルに基づいて補正して電流指令値を設定する電流指令値設定手段と、
この電流指令値設定手段によって設定された電流指令値に基づいて、上記電動モータへの供給電流を制御するモータ電流制御手段とを含み、
上記補正テーブルは、上記電動モータのロータの回転位置に対する電流指令値の補正の割合を定めたものであり、電気角１周期分のトルクリップル波形を実測し、この実測したトルクリップル波形からトルクリップルの平均値を求め、さらに、各ロータ回転位置におけるトルクリップル値に対するトルクリップルの平均値の割合を求めて、その求めた割合をロータ回転位置に対応づけることにより作成されており、
上記電流指令値設定手段は、上記電動モータのロータ回転位置に対応する補正の割合を前記補正テーブルから読み出し、上記基本指令値設定手段によって設定された基本指令値に、上記補正テーブルから読み出した補正の割合を乗じて得られる値を電流指令値に設定するものであ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータの発生トルクをステアリング機構に与えて操舵補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電動モータの発生トルクをステアリング機構に与えて操舵補助する電動パワーステアリング装置が知られている。このような電動パワーステアリング装置では、電動モータに三相ブラシレスモータが用いられ、その駆動方式としては、電動モータの各相に正弦波電流を供給する正弦波駆動方式が多く採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
正弦波駆動方式では、誘起電圧の波形が正弦波となれば、電動モータのトルクリップルはほとんど発生しない。
ところが、電動モータの各相への給電のための回路の構成のばらつきなどが原因で、誘起電圧の波形は正弦波に高調波が重なった歪んだ波形となる。また、とくに、電動モータがロータ内に磁石を埋め込んだタイプ（いわゆるＩＰＭモータ）のものである場合には、磁束密度分布が台形波状となるため、誘起電圧の波形が大きく歪む。誘起電圧波形の歪みは、電動モータのトルクリップルの発生を招き、この電動モータのトルクリップルは、ステアリングホイールの振動の原因となって、操舵フィーリングを悪化させる。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、電動モータのトルクリップルの発生を抑制でき、これにより操舵フィーリングの向上が図られた電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、正弦波駆動方式によって駆動される電動モータ（Ｍ）が発生するトルクをステアリング機構（１）に与えて操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、上記電動モータに所定の基準電流を供給した時に、誘起電圧波形の高調波による歪みに起因して発生するトルクリップルの実測結果に基づいて作成された補正テーブル（２４）と、運転者のステアリング操作に応じた基本指令値（Ｉｂ）を設定する基本指令値設定手段（２１）と、この基本指令値設定手段によって設定された基本指令値を上記補正テーブルに基づいて補正して電流指令値（Ｉ）を設定する電流指令値設定手段（２２，２３）と、この電流指令値設定手段によって設定された電流指令値に基づいて、上記電動モータへの供給電流を制御するモータ電流制御手段（２）とを含み、上記補正テーブルは、上記電動モータのロータの回転位置に対する電流指令値の補正の割合（α）を定めたものであり、電気角１周期分のトルクリップル波形を実測し、この実測したトルクリップル波形からトルクリップルの平均値を求め、さらに、各ロータ回転位置におけるトルクリップル値に対するトルクリップルの平均値の割合を求めて、その求めた割合をロータ回転位置に対応づけることにより作成されており、上記電流指令値設定手段は、上記基本指令値設定手段によって設定された基本指令値に、上記補正テーブルから読み出した補正の割合を乗じて得られる値（Ｉｂ×α）を電流指令値に設定するものであることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【０００６】
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。以下、この項において同じ。
この発明によれば、運転者のステアリング操作に応じて設定された基本指令値が、トルクリップルの実測結果に基づいて作成された補正テーブルに基づいて（トルクリップルの発生を抑制するように）補正され、その補正後の値が電流指令値とされて、電動モータへの供給電流が制御される。これにより、電動モータのトルクリップルの発生を抑制することができ、良好な操舵フィーリングを達成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この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基本的な構成を示す概念図である。この電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構１に関連して設けられ、このステアリング機構１に操舵補助力を与えるためのものである。
【０００９】
ステアリング機構１は、ドライバによって操作されるステアリングホイール１１と、このステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２の先端に設けられたピニオンギヤ１３と、車両の幅方向に延びたラックバー１４とを含む。ラックバー１４には、ラックギヤ部１４ａが形成されていて、このラックギヤ部１４ａにピニオンギヤ１３が噛合している。また、ラックバー１４の両端には、タイロッドやナックルアームなど（図示せず）を介して、それぞれ舵取り用の車輪ＬＷ，ＲＷが結合されており、ラックバー１４の車幅方向の直線運動は、タイロッドやナックルアームなどによって車輪ＬＷ，ＲＷの転舵力に変換される。
【００１０】
この構成により、ステアリングシャフト１２の回転は、ピニオンギヤ１３およびラックギヤ部１４ａによってラックバー１４の直線運動に変換され、さらに、その直線運動の方向に応じた転舵力に変換されて車輪ＬＷ，ＲＷに伝達される。ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１側に結合された入力側シャフト１２Ａと、ラックバー１４側に結合された出力側シャフト１２Ｂとに分割されている。入力側シャフト１２Ａと出力側シャフト１２Ｂとは、これらの相対的な回転により捩れを生じるトーションバー１５で互いに連結されている。また、出力側シャフト１２Ｂには、減速機構１６が介装されており、この減速機構１６を介して、電動モータＭの回転力が操舵補助力として入力されるようになっている。
【００１１】
電動モータＭは、三相ブラシレスモータで構成されていて、その各相に電子制御ユニット２から正弦波電流が供給されるようになっている。電子制御ユニット２には、トーションバー１５に生じる捩れの方向および大きさを操舵トルクとして検出するトルクセンサ３１、電動モータＭのロータの回転位置（ロータ回転位置）を検出するロータ回転位置センサ３２、電動モータＭに流れる電流（モータ電流）を検出するモータ電流センサ３３、およびこの電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ３４が接続されている。電子制御ユニット２は、トルクセンサ３１、ロータ回転位置センサ３２および車速センサ３４に基づいて電流指令値を設定し、この電流指令値およびモータ電流センサ３３によって検出されるモータ電流の値に基づいて、電動モータＭの各相に流れる正弦波電流をフィードバック制御する。
【００１２】
図２は、電子制御ユニット２による電流指令値の設定について説明するためのブロック図である。電子制御ユニット２は、マイクロコンピュータを含む構成であって、このマイクロコンピュータによるプログラム処理により、電動モータＭに供給すべき電流値に応じた電流指令値Ｉが設定される。
すなわち、電子制御ユニット２は、トルクセンサ３１によって検出される操舵トルクおよび車速センサ３４によって検出される車速に応じた基本指令値Ｉｂを設定する基本指令値設定部２１、電動モータＭのトルクリップルを低減するためのリップル補正値ΔＩを設定するリップル補正値設定部２２、ならびに基本指令値設定部２１が設定した基本指令値Ｉｂとリップル補正値設定部２２が設定したリップル補正値ΔＩとを加算して、その加算結果を電流指令値Ｉとして出力する加算部２３を実質的に有している。
【００１３】
基本指令値設定部２１は、たとえば、零を含む微小な範囲を不感帯として、この不感帯外の操舵トルクに対して、操舵トルクが大きいほど基本指令値Ｉｂを大きな値に設定する。また、車速が小さいほど基本指令値Ｉｂを大きな値に設定する。これにより、トルクセンサ３１によって検出される操舵トルクが大きいほど、また、車速センサ３４によって検出される車速が小さいほど、電動モータＭに流れる正弦波電流の波高値が大きくなり、その結果、大きな操舵補助力が電動モータＭから発生される。
【００１４】
リップル補正値設定部２２には、補正テーブル２４の出力値が与えられるようになっている。補正テーブル２４は、ロータ回転位置に対する電流指令値の補正の割合αを定めたものであり、電動モータＭの各相に予め定める基準電流を供給した時に発生するトルクリップルの実測結果に基づいて作成されている。すなわち、補正テーブルは、電気角１周期分（ロータの１回転分）のトルクリップル波形を実測し、この実測したトルクリップル波形からトルクリップルの平均値を求め、さらに、各ロータ回転位置におけるトルクリップル値に対するトルクリップル平均値の割合α（＝トルクリップル平均値／トルクリップル値）を求めて、その求めた割合αをロータ回転位置に対応づけてメモリに記憶させることにより作成されている。たとえば、図３(a)に示すようなトルクリップル波形の実測結果が得られた場合、図３(b)に示すようなロータ回転位置−補正割合特性を得ることができ、これをテーブルの形式でメモリに記憶したものが補正テーブルである。
【００１５】
トルクセンサ３１および車速センサ３４の検出タイミングと同じタイミングで、ロータ回転位置センサ３２によってロータ回転位置が検出され、この検出されたロータ回転位置に対応する補正割合αが補正テーブル２４から読み出されてリップル補正値設定部２２に入力されると、リップル補正値設定部２２は、その補正割合αおよび基本指令値設定部２１によって設定された基本指令値Ｉｂからリップル補正値ΔＩを演算する。すなわち、リップル補正値設定部２２は、下記第(1)式に従ってリップル補正値ΔＩを演算する。
【００１６】
0004019691.tif 000002
ただし、Ｉｂmaxは、基本指令値Ｉｂの最大値である。
こうして設定された基本指令値Ｉｂおよびリップル補正値ΔＩが、加算部２３で足し合わされて電流指令値Ｉ＝Ｉｂ＋ΔＩが設定される。
ここで、リップル補正値ΔＩは上記第(1)式で表されるから、電流指令値Ｉは、
Ｉ＝Ｉｂ＋Ｉｂ×（α−１）＝Ｉｂ×α
となる。つまり、電流指令値Ｉは、基本指令値設定部２１によって設定された基本指令値Ｉｂに補正テーブル２４から読み出された補正割合αを乗じた値に設定されることになる。補正割合αは、トルクリップル値が大きいほど小さな値をとり、トルクリップル値が小さいほど大きな値をとるから、基本指令値Ｉｂに補正割合αを乗じて設定される電流指令値Ｉは、トルクリップル値が大きくなるロータ回転位置では小さな値に設定され、トルクリップル値が小さくなるロータ回転位置では大きな値に設定されることになる。よって、電流指令値Ｉに基づいて電動モータＭの駆動電流を制御することにより、電動モータＭのトルクリップルの発生を抑制することができ、良好な操舵フィーリングを達成することができる。
【００１７】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、基本指令値設定部２１で設定される基本指令値Ｉｂとリップル補正値設定部２２で設定されるリップル補正値ΔＩとが加算されて電流指令値Ｉが設定されるとしたが、リップル補正値設定部２２および加算部２３に代えて乗算部を設け、この乗算部において、基本指令値設定部２１で設定される基本指令値Ｉｂに補正テーブル２４から読み出される補正割合αが乗じられることにより電流指令値Ｉが設定されるようにしてもよい。
【００１８】
また、上述の実施形態において、補正テーブル２４は、各ロータ回転位置におけるトルクリップル値に対するトルクリップル平均値の割合αを求め、その求めた割合αをロータ回転位置に対応づけてメモリに記憶させることにより作成されたテーブルであるとしたが、ロータ回転位置に対する電流指令値の補正の割合αから１を減じて得られる値と基本指令値Ｉｂの最大値Ｉｂmaxとの乗算値を、それぞれロータ回転位置に対応づけてメモリに記憶させることにより作成されたテーブルであってもよい。つまり、補正テーブル２４は、ロータ回転位置に対する（α−１）×Ｉｂmaxの関係を定めたものであってもよい。この場合、リップル補正値設定部２２は、補正テーブル２４から読み出された値に、基本指令値Ｉｂを最大値Ｉｂmaxで除算した値を乗じることにより、リップル補正値ΔＩを演算すればよく、リップル補正値設定部２２における演算内容を簡単にすることができる。
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この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基本的な構成を示す概念図である。
【図２】電流指令値の設定について説明するためのブロック図である。
【図３】補正テーブルの作成手法について説明するための図である。
【符号の説明】
１      ステアリング機構
２      電子制御ユニット
２１    基本指令値設定部
２２    リップル補正値設定部
２３    加算部
２４    補正テーブル
３１    トルクセンサ
３２    ロータ回転位置センサ
３３    モータ電流センサ
３４    車速センサ
Ｍ      電動モータ
【図１】
0004019691.tif 000003
【図２】
0004019691.tif 000004
【図３】
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