(57)【要約】駆動制御装置の一態様は、スイッチ素子のオンオフ動作によってモータに電力を供給するインバータと、平滑コンデンサと、制御部と、を備え、上記制御部が、上記平滑コンデンサの温度あるいは当該平滑コンデンサの周辺温度が第１の温度である場合には、上記モータからの環流電流を、オン状態の上記スイッチ素子を介して当該平滑コンデンサに流し、上記平滑コンデンサの温度あるいは当該平滑コンデンサの周辺温度が第１の温度よりも低温の第２の温度である場合には、上記モータからの環流電流を、上記スイッチ素子の寄生ダイオードを介して当該平滑コンデンサに流す。
2020066182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの巻線に接続されたスイッチ素子を備え、当該スイッチ素子のオンオフ動作によって当該モータに電力を供給するインバータと、
前記インバータに電力を供給する電源に対し、当該インバータと並列に接続される平滑コンデンサと、
前記インバータにおけるスイッチ素子のオンオフ動作を制御して前記モータの出力を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記平滑コンデンサの温度あるいは当該平滑コンデンサの周辺温度が第１の温度である場合には、前記モータからの環流電流を、オン状態の前記スイッチ素子を介して当該平滑コンデンサに流し、
前記平滑コンデンサの温度あるいは当該平滑コンデンサの周辺温度が第１の温度よりも低温の第２の温度である場合には、前記モータからの環流電流を、前記スイッチ素子の寄生ダイオードを介して当該平滑コンデンサに流す駆動制御装置。
【請求項２】
前記インバータが、
前記電源に接続される電源端と、
グランドに接続されるグランド端と、
前記モータの前記巻線の一端と前記電源端との接続・非接続を切替える電源側スイッチ素子と、
前記一端と前記グランド端との接続・非接続を切替えるグランド側スイッチ素子と、
とを備え、
前記制御部が、
前記電源側スイッチ素子と前記グランド側スイッチ素子との一方である第１スイッチ素子のオンオフ動作によって前記モータの出力を制御するとともに、
前記平滑コンデンサの温度、あるいは当該平滑コンデンサの周辺温度が第１の温度である場合には、前記第１スイッチ素子がオフ状態の際に前記一方に対する他方である第２スイッチ素子のオンオフ状態を第１のデューティー比とし、
前記平滑コンデンサの温度、あるいは当該平滑コンデンサの周辺温度が第１の温度よりも低温の第２の温度である場合には、前記第１スイッチ素子がオフの際に前記第２スイッチ素子のオンオフ状態を、前記第１のデューティー比よりもオン状態が少ない第２のデューティー比とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記第１のデューティー比が１００％オンであり、前記第２のデューティー比が１００％オフである請求項２に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
前記第１のデューティー比が１００％オンであり、前記第２のデューティー比が０％より大きく１００％より小さい請求項２に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記平滑コンデンサの温度変化に伴って、前記第２スイッチ素子のオンオフ状態のデューティー比を複数段階に変化させる請求項２に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記制御部が、前記スイッチ素子をＰＷＭ制御する請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
前記平滑コンデンサの温度あるいは当該平滑コンデンサの周辺温度を、当該駆動制御装置に組み込まれた回路素子の温度特性から逆算する温度検出手段を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項８】
前記温度検出手段は、前記平滑コンデンサの温度を、当該平滑コンデンサの等価抵抗の温度特性から逆算する請求項７に記載の駆動制御装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動制御装置と、
前記駆動制御装置によって駆動が制御されるモータと、
を備えた駆動装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動制御装置と、
前記駆動制御装置によって駆動が制御されるモータと、
前記モータによって駆動されるパワーステアリング機構と、
を備える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、駆動制御装置、駆動装置およびパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの駆動を制御する駆動制御装置において、平滑コンデンサを用いる構造が知られている。例えば、特許文献１には、平滑コンデンサとして電界コンデンサを用い、トランジスタに還流ダイオードを設ける構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２８３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電解コンデンサは温度が低いと静電容量の低下とＥＳＲ（内部抵抗）の増加により、コンデンサの平滑効果が低下する。その結果、電源電圧が不安定になり、トルクリップルの増加を招いていた。平滑効果のこのような低下を回避する対策としてはコンデンサ容量の増加が考えられる。しかし、コンデンサ容量が増加すると、ＥＣＵの筐体の大型化、および部品コストの上昇を招く。  そこで、コンデンサの容量増加を抑制すると共に低温時のトルクリップル増加も抑制することを本発明の目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る駆動制御装置の一態様は、モータの巻線に接続されたスイッチ素子を備え、当該スイッチ素子のオンオフ動作によって当該モータに電力を供給するインバータと、上記インバータに電力を供給する電源に対し、当該インバータと並列に接続される平滑コンデンサと、上記インバータにおけるスイッチ素子のオンオフ動作を制御して上記モータの出力を制御する制御部と、を備え、上記制御部が、上記平滑コンデンサの温度あるいは当該平滑コンデンサの周辺温度が第１の温度である場合には、上記モータからの環流電流を、オン状態の上記スイッチ素子を介して当該平滑コンデンサに流し、上記平滑コンデンサの温度あるいは当該平滑コンデンサの周辺温度が第１の温度よりも低温の第２の温度である場合には、上記モータからの環流電流を、上記スイッチ素子の寄生ダイオードを介して当該平滑コンデンサに流す。  また、本発明に係る駆動装置の一態様は、上記駆動制御装置と、上記駆動制御装置によって駆動が制御されるモータと、を備える。  【０００６】
また、本発明に係るパワーステアリング装置の一態様は、上記駆動制御装置と、上記駆動制御装置によって駆動が制御されるモータと、上記モータによって駆動されるパワーステアリング機構とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コンデンサの容量増加が抑制されると共に低温時のトルクリップル増加も抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態によるモータ駆動ユニットのブロック構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、インバータからモータに電流が供給される通電状態を示す図である。
【図３】図３は、パルス状の通電状態を示す図である。
【図４】図４は、デッドタイム中のモータ駆動ユニットを示す図である。
【図５】図５は、停止状態におけるモータ駆動ユニットを示す図である。
【図６】図６は、制御回路による環流電流の制御を示すフローチャートである。
【図７】図７は、環流電流導通制御を行わない場合のスイッチ素子のオンオフ状態を示す図である。
【図８】図８は、スイッチ素子の電流電圧特性を示す図である。
【図９】図９は、デューティー比が複数段階に変化する制御の例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、デューティー比５０％の環流電流導通制御におけるスイッチ素子のオンオフ状態を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態によるパワーステアリング装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の電力変換装置、駆動装置およびパワーステアリング装置の実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。  
【００１０】
本明細書において、電源からの電力を、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線（「コイル」と表記する場合がある。）を有する三相モータに供給する電力に変換する電力変換装置を例にして、本開示の実施形態を説明する。ただし、電源からの電力を、四相または五相などのｎ相（ｎは４以上の整数）の巻線を有するｎ相モータに供給する電力に変換する電力変換装置も本開示の範疇である。（モータ駆動ユニット１０００の構造）  図１は、本実施形態によるモータ駆動ユニット１０００のブロック構成を模式的に示す図である。  モータ駆動ユニット１０００は、インバータ１００、モータ２００、駆動回路３００、制御回路４００を備える。  
【００１１】
本明細書では、構成要素としてモータ２００を備えるモータ駆動ユニット１０００を説明する。モータ２００を備えるモータ駆動ユニット１０００は、本発明の駆動装置の一例に相当する。ただし、モータ駆動ユニット１０００は、構成要素としてモータ２００を備えない、モータ２００を駆動するための装置であってもよい。モータ２００を備えないモータ駆動ユニット１０００は、本発明の駆動制御装置の一例に相当する。  
【００１２】
モータ２００は、例えば三相交流モータである。モータ２００は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル２１０，２２０，２３０を有する。コイルの巻き方は、例えば集中巻きまたは分布巻きである。本実施形態では、モータ２００の各相のコイル２１０，２２０，２３０は中性点２４０で互いに接続される。そして、各コイル２１０，２２０，２３０の、中性点２４０に接続されない一端から駆動のために電圧や電流が供給される。本明細書において、部品（構成要素）同士の「接続」とは、特に断らない限り電気的な接続を意味する。  
【００１３】
モータ駆動ユニット１０００は、インバータ１００によって、電源５０１からの電力をモータ２００に供給する電力に変換することが可能である。例えば、インバータ１００は、直流電力を、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の擬似正弦波である三相交流電力に変換することが可能である。  
【００１４】
電源５０１としては、例えば直流電源が用いられる。ただし、電源５０１は、ＡＣ−ＤＣコンバータまたはＤＣ―ＤＣコンバータであってもよいし、バッテリー（蓄電池）であってもよい。また、モータ駆動ユニット１０００は、内部に電源を備えていてもよい。  
【００１５】
電源５０１とインバータ１００との間には、電源分離スイッチ５０２が備えられている。電源分離スイッチ５０２は、電源５０１とインバータ１００との接続・非接続を切替えることができる。  
【００１６】
電源端子には、電源分離スイッチ５０２を介してコンデンサ５０３が接続される。コンデンサ５０３は、インバータ１００に電力を供給する電源５０１に対し、インバータ１００と並列に接続される。コンデンサ５０３は、いわゆる平滑コンデンサであり、環流電流を吸収することで電圧リプルを抑制する。コンデンサ５０３は、例えば電解コンデンサであり、容量および使用する個数は設計仕様などによって適宜決定される。  
【００１７】
モータ駆動ユニット１０００には温度センサの一種であるサーミスタ６００が備えられ、インバータ１００およびコンデンサ５０３の周辺温度が測定される。なお、本実施形態では、インバータ１００およびコンデンサ５０３は近接して筐体内に設けられ、インバータ１００およびコンデンサ５０３の周辺温度とコンデンサ５０３の温度はほぼ同等であるものとする。  
【００１８】
インバータ１００は、モータ２００のコイル(巻線) ２１０，２２０，２３０ に接続されたスイッチ素子１０１〜１０６を備え、スイッチ素子１０１〜１０６のオンオフ動作によってモータ２００に電力を供給する。より具体的には、インバータ１００は、電源５０１に接続される電源端１１０と、グランドに接続されるグランド端と、モータ２００の巻線の一端と電源端１１０との接続・非接続を切替えるハイサイドスイッチ素子１０１，１０３，１０５と、モータ２００の巻線の一端とグランド端１２０との接続・非接続を切替えるローサイドスイッチ素子１０２，１０４，１０６とを備える。  
【００１９】
インバータ１００に備えられた各スイッチ素子１０１〜１０６は、駆動回路３００によってオンオフ動作され、そのオンオフ動作の結果、モータ２００に電力が供給されて出力が生じる。オンオフ動作の制御は、制御回路４００によるＰＷＭ制御で実行される。即ち、制御回路４００は各スイッチ素子１０１〜１０６のオンオフ動作を制御してモータ２００の出力を制御する。（モータ駆動ユニット１０００の動作）  図２は、インバータ１００からモータ２００に電流が供給される通電状態を示す図である。  
【００２０】
インバータ１００からモータ２００に電流が供給される通電状態では、モータ２００の１相のコイル（例えば２１０）に着目すると、そのコイル２１０の一端に接続されるハイサイドスイッチ素子１０１とローサイドスイッチ素子１０２の一方がオンとなり、他方はオフとなる。  
【００２１】
制御回路４００は、ハイサイドスイッチ素子１０１とローサイドスイッチ素子１０２との一方である第１スイッチ素子のオンオフ動作によってモータ２００の出力を制御する。例えばＰＷＭ制御では、上述した通電状態が時間的にパルス状に実行されることで、一定電圧の電源５０１から任意の供給電圧が生成される。  図３は、パルス状の通電状態を示す図である。  
【００２２】
図３には１相のコイルの一端に接続されたハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の動作が示されている。図３の横軸は時間経過を表し、縦軸は各スイッチのオンオフ状態を表す。  
【００２３】
図３では一例として、モータ２００へ電力が供給される通電状態でハイサイドスイッチ素子がオン状態となりローサイドスイッチ素子がオフ状態となる場合が示されている。ハイサイドスイッチ素子がオン状態となる区間と、ハイサイドスイッチ素子がオフ状態となる区間との比が制御されることで、モータ２００に供給される電力が制御される。  
【００２４】
通電状態の開始時と停止時には、電源とグランドとの短絡防止のため、ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の双方がオフ状態となるデッドタイムが設けられる。  
【００２５】
モータ２００への電力供給が停止した停止状態では、ハイサイドスイッチ素子がオフ状態となり、ローサイドスイッチ素子はオン状態となってモータ２００からの環流電流をコンデンサ５０３へと逃がす。  図４は、デッドタイム中のモータ駆動ユニット１０００を示す図である。  
【００２６】
デッドタイム中は、インバータ１００の全てのスイッチ素子１０１〜１０６がオフ状態となるが、スイッチ素子１０１〜１０６の寄生ダイオードを介してモータ２００の環流電流が流れ、コンデンサ５０３に環流電流が吸収される。環流電流がコンデンサ５０３に吸収されることで電圧リップルが抑制されてモータ２００の円滑な動作が実現される。  図５は、停止状態におけるモータ駆動ユニット１０００を示す図である。  
【００２７】
停止状態でもモータ２００からインバータ１００へと環流電流が流れる。停止状態では、オン状態のスイッチ素子１０１〜１０６を介してモータ２００の環流電流が流れ、コンデンサ５０３に環流電流が吸収される。このようにオン状態のスイッチ素子１０１〜１０６を介して環流電流が流れることにより、スイッチ素子１０１〜１０６における発熱が抑制される。環流電流をオン状態のスイッチ素子で流す制御のことを以下では環流電流導通制御と称する。
（環流電流の制御）  
【００２８】
ところで、環流電流を吸収するコンデンサ５０３は、低温時には静電容量の低下とＥＳＲ（内部抵抗）の増加によって環流電流の吸収能力が低下する。このため、本実施形態では、図１に示すサーミスタ６００による測定温度に応じて、停止状態における環流電流の流し方が制御回路４００によって変更される。即ち、制御回路４００は、コンデンサ５０３の温度あるいはコンデンサ５０３の周辺温度が第１の温度（例えば２０°Ｃ以上）である場合には、モータ２００からの環流電流を、オン状態のスイッチ素子を介してコンデンサ５０３に流し、コンデンサ５０３の温度あるいはコンデンサ５０３の周辺温度が第１の温度よりも低温の第２の温度（例えば２０°Ｃ未満）である場合には、モータ２００からの環流電流を、スイッチ素子の寄生ダイオードを介してコンデンサ５０３に流す。  図６は、制御回路４００による環流電流の制御を示すフローチャートである。  
【００２９】
制御回路４００は、先ず、ステップＳ１０１で、インバータ１００およびコンデンサ５０３が格納されている筐体の内部温度Ｔａの判定を行う。そして、低い外気温などが原因で内部温度Ｔａが２０°Ｃ未満である場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）には、制御回路４００は環流電流導通制御を行わず、環流電流をオフ状態のスイッチ素子の寄生ダイオードに流す（ステップＳ１０２）。  図７は、環流電流導通制御を行わない場合のスイッチ素子のオンオフ状態を示す図である。  
【００３０】
図７には、図３と同様に、１相のコイルの一端に接続されたハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の動作が示されている。図７の横軸は時間経過を表し、縦軸は各スイッチのオンオフ状態を表す。また、図７でも図３と同様に、モータ２００へ電力が供給される通電状態でハイサイドスイッチ素子がオン状態となりローサイドスイッチ素子がオフ状態となる場合が示されている。  
【００３１】
図７に示す制御の場合、ハイサイドスイッチ素子がオン状態のときもオフ状態のときもデッドタイム中も、ローサイドスイッチ素子は常にオフ状態となっている。この結果、ハイサイドスイッチ素子がオン状態からオフ状態に移行した場合に生じる環流電流は、オフ状態のローサイドスイッチ素子の寄生ダイオードを流れることになる。このように寄生ダイオードを流れる環流電流は損失を生じるのでその分だけインバータ１００が発熱する。  図８は、スイッチ素子の電流電圧特性を示す図である。  図８の横軸はスイッチ素子のソースとドレインとの間の電圧Ｖｓｄを示し、縦軸は寄生ダイオードに流れる順方向電流を示す。  
【００３２】
図８には、２０°Ｃにおける特性を表したラインＬ１と、１７５°Ｃにおける特性を表したラインＬ２が示される。スイッチ素子の電圧Ｖｓｄは、低温程高くなるので損失が増し発熱寄与も高い。従って、環流電流を寄生ダイオードに流す制御によって効率の良い発熱が得られる。  図６に戻って説明を続ける。  
【００３３】
ステップＳ１０２で環流電流が寄生ダイオードに流されると、環流電流の寄与によるインバータ１００の発熱で、内部温度Ｔａが上昇すると共にコンデンサ５０３の温度も上昇する。特に、制御回路４００がＰＷＭ制御を行う場合には、頻回に実行されるスイッチングにおける環流電流が内部温度Ｔａの上昇のために有効活用されることになる。  
【００３４】
ステップＳ１０２の後、制御回路４００は再びステップＳ１０１で内部温度Ｔａを判定し、内部温度Ｔａが２０°Ｃ以上に達するまで、制御回路４００は、環流電流を寄生ダイオードに流す制御を継続する。  
【００３５】
内部温度Ｔａが２０°Ｃ以上に達した場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）には、制御回路４００は環流電流導通制御を実行し、環流電流をオン状態のスイッチ素子に流す（ステップＳ１０３）。この結果、インバータ１００の発熱が抑制される。  
【００３６】
図６のフローチャートは一定時間毎に繰り返し実行され、内部温度Ｔａの判定（ステップＳ１０１）に応じて、環流電流導通制御（ステップＳ１０３）と環流電流を寄生ダイオードに流す制御（ステップＳ１０２）とが選択的に実行される。  
【００３７】
図６のフローチャートに示すような環流電流の制御により筐体の内部温度Ｔａが２０°Ｃ以上に保たれ、コンデンサ５０３における環流電流の吸収能力の低下が抑制されるので、電圧リップルが抑制されて円滑なパワーアシストが実現される。  
【００３８】
コンデンサ５０３の温度あるいはコンデンサ５０３の周辺温度は、温度センサなどによって測定されてもよいし、モータ駆動ユニット１０００に組み込まれた回路素子の温度特性から制御回路４００によって逆算されてもよい。温度が逆算される構成であれば温度センサが不要となる。例えば、スイッチ素子の電流および電圧と図８に示す電流電圧特性の温度変化から温度が逆算されてもよいし、コンデンサ５０３の等価直列抵抗の温度特性から温度が逆算されてもよい。コンデンサ５０３の等価抵抗が用いられると、コンデンサ５０３自体の温度が得られるため精度が高い。  
【００３９】
ここで、環流電流の制御について更に説明する。上述したように、制御回路４００は、ハイサイドスイッチ素子１０１とローサイドスイッチ素子１０２との一方である第１スイッチ素子のオンオフ動作によってモータ２００の出力を制御する。  
【００４０】
そして、環流電流の制御で制御回路４００は、コンデンサ５０３の温度あるいはコンデンサ５０３の周辺温度が第１の温度（例えば２０°Ｃ以上）である場合には、第１スイッチ素子がオフ状態の際に上記一方に対する他方である第２スイッチ素子のオンオフ状態を第１のデューティー比とする。また、環流電流の制御で制御回路４００は、コンデンサ５０３の温度が第１の温度よりも低温の第２の温度（例えば２０°Ｃ未満）である場合には、第１スイッチ素子がオフの際に第２スイッチ素子のオンオフ状態を、第１のデューティー比よりもオン状態が少ない第２のデューティー比とする。  
【００４１】
従って、環流電流導通制御のデューティー比としては、例えば５０％や７０％などであってもよい。図６に示す例では、第１のデューティー比が１００％オンであり、第２のデューティー比が１００％オフである。このようなデューティー比であると制御が容易である。  
【００４２】
また、図６に示す例では、環流電流の制御におけるデューティー比の変更が１段階であるが、環流電流の制御としては、コンデンサ５０３の温度あるいはコンデンサ５０３の周辺温度の変化に伴って第２スイッチ素子のオンオフ状態のデューティー比が複数段階に変化してもよい。  図９は、デューティー比が複数段階に変化する制御の例を示すフローチャートである。  
【００４３】
図９のフローチャートが示す制御では、制御回路４００は、ステップＳ２０１で内部温度Ｔａについて第１の判定を行う。第１の判定で内部温度が０°Ｃ未満であった場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、制御回路４００は環流電流導通制御を行わず、環流電流をオフ状態のスイッチ素子の寄生ダイオードに流す（ステップＳ２０２）。この結果、環流電流によるインバータ１００の発熱でコンデンサ５０３の温度が上昇する。  
【００４４】
一方、第１の判定で内部温度が０°Ｃ以上であった場合（ステップＳ２０１；ＮＯ）には、ステップＳ２０３に進んで、制御回路４００は内部温度Ｔａについて第２の判定を行う。第２の判定で内部温度が０°Ｃ以上２０°Ｃ未満であった場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、ステップＳ２０４に進んで、制御回路４００はデューティー比５０％で環流電流導通制御を行う。  図１０は、デューティー比５０％の環流電流導通制御におけるスイッチ素子のオンオフ状態を示す図である。  
【００４５】
デューティー比５０％の環流電流導通制御では、デッドタイムを除いてハイサイドスイッチ素子がオフ状態となる区間の５０％ではローサイドスイッチ素子がオン状態となり、残りの５０％ではローサイドスイッチ素子がオフ状態となる。この結果、環流電流は一部が寄生ダイオードを流れて発熱を生じるが、環流電流による発熱量は、環流電流導通制御が行われない場合よりも少なく温度上昇も緩やかとなる。  なお、図７，図１０では、ローサイドスイッチ素子のオンオフデューティー比を内部温度Ｔａに応じて変更する制御が示されているが、通電状態でローサイドスイッチ素子がオン状態となる場合には、ハイサイドスイッチ素子のオンオフデューティー比が変更される。  図９に戻って説明を続ける。  
【００４６】
ステップＳ２０３における第２の判定で内部温度が２０°Ｃ以上であった場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）、ステップＳ２０５に進んで、制御回路４００はデューティー比１００％で環流電流導通制御を行う。この結果、環流電流はオン状態のスイッチ素子を流れるのでインバータ１００の発熱は抑制される。  図９に例示されたようにデューティー比が複数段階に変化する場合、コンデンサ５０３の急激な温度上昇が防止されて回路の故障が抑制される。  
【００４７】
図９に示す環流電流の制御は、環流電流の複数段階の制御とも考えられる。即ち、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０２が１段階目の制御で、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０５が２段階目の制御と考えられる。この２段階目の制御について着目すると、上述した第１のデューティー比が１００％オンであり、上述した第２のデューティー比が０％より大きく１００％より小さい５０％となった例に相当する。このように中間的なデューティー比が用いられると発熱量の制御が容易である。
（パワーステアリング装置の実施形態）  
【００４８】
自動車等の車両は一般的に、パワーステアリング装置を備えている。パワーステアリング装置は、運転者がステアリングハンドルを操作することによって発生するステアリング系の操舵トルクを補助するための補助トルクを生成する。補助トルクは、補助トルク機構によって生成され、運転者の操作の負担を軽減することができる。例えば、補助トルク機構は、操舵トルクセンサ、ＥＣＵ、モータおよび減速機構などから構成される。操舵トルクセンサは、ステアリング系における操舵トルクを検出する。ＥＣＵは、操舵トルクセンサの検出信号に基づいて駆動信号を生成する。モータは、駆動信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを生成し、減速機構を介してステアリング系に補助トルクを伝達する。  
【００４９】
上記実施形態のモータ駆動ユニット１０００は、パワーステアリング装置に好適に利用される。図１１は、本実施形態によるパワーステアリング装置２０００の構成を模式的に示す図である。  電動パワーステアリング装置２０００は、ステアリング系５２０および補助トルク機構５４０を備える。  
【００５０】
ステアリング系５２０は、例えば、ステアリングハンドル５２１、ステアリングシャフト５２２（「ステアリングコラム」とも称される。）、自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂ、および回転軸５２４（「ピニオン軸」または「入力軸」とも称される。）を備える。  
【００５１】
また、ステアリング系５２０は、例えば、ラックアンドピニオン機構５２５、ラック軸５２６、左右のボールジョイント５５２Ａ、５５２Ｂ、タイロッド５２７Ａ、５２７Ｂ、ナックル５２８Ａ、５２８Ｂ、および左右の操舵車輪（例えば左右の前輪）５２９Ａ、５２９Ｂを備える。  
【００５２】
ステアリングハンドル５２１は、ステアリングシャフト５２２と自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂとを介して回転軸５２４に連結される。回転軸５２４にはラックアンドピニオン機構５２５を介してラック軸５２６が連結される。ラックアンドピニオン機構５２５は、回転軸５２４に設けられたピニオン５３１と、ラック軸５２６に設けられたラック５３２とを有する。ラック軸５２６の右端には、ボールジョイント５５２Ａ、タイロッド５２７Ａおよびナックル５２８Ａをこの順番で介して右の操舵車輪５２９Ａが連結される。右側と同様に、ラック軸５２６の左端には、ボールジョイント５５２Ｂ、タイロッド５２７Ｂおよびナックル５２８Ｂをこの順番で介して左の操舵車輪５２９Ｂが連結される。ここで、右側および左側は、座席に座った運転者から見た右側および左側にそれぞれ一致する。  
【００５３】
ステアリング系５２０によれば、運転者がステアリングハンドル５２１を操作することによって操舵トルクが発生し、ラックアンドピニオン機構５２５を介して左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに伝わる。これにより、運転者は左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作することができる。  
【００５４】
補助トルク機構５４０は、例えば、操舵トルクセンサ５４１、機電一体型モータ５４３、減速機構５４４を備える。補助トルク機構５４０は、ステアリングハンドル５２１から左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに至るステアリング系５２０に補助トルクを与える。なお、補助トルクは「付加トルク」と称されることがある。  機電一体型モータ５４３としては、例えば図１に示されたモータ駆動ユニット１０００が好適に用いられる。  
【００５５】
図１１に示された各要素のうち、操舵トルクセンサ５４１および機電一体型モータ５４３を除いた要素で構成された機構は、モータ２００によって駆動されるパワーステアリング機構の一例に相当する。  
【００５６】
操舵トルクセンサ５４１は、ステアリングハンドル５２１によって付与されたステアリング系５２０の操舵トルクを検出する。操舵トルクセンサ５４１からの検出信号（以下、「トルク信号」と表記する。）は、機電一体型モータ５４３に入力され、機電一体型モータ５４３内の制御回路で補助トルクが算出され、その補助トルクを示した駆動信号が生成される。機電一体型モータ５４３は、操舵トルクに応じた補助トルクを駆動信号に基づいて発生する。補助トルクは、減速機構５４４を介してステアリング系５２０の回転軸５２４に伝達される。減速機構５４４は、例えばウォームギヤ機構である。補助トルクはさらに、回転軸５２４からラックアンドピニオン機構５２５に伝達される。  
【００５７】
パワーステアリング装置２０００は、補助トルクがステアリング系５２０に付与される箇所によって、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型、およびコラムアシスト型等に分類される。図１１には、コラムアシスト型のパワーステアリング装置２０００が示されている。ただし、パワーステアリング装置２０００は、ラックアシスト型、ピニオンアシスト型等にも適用される。  
【００５８】
パワーステアリング装置２０００によれば、運転者の操舵トルクに機電一体型モータ５４３の補助トルクを加えた複合トルクを利用してラック軸５２６によって左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作することができる。特に、機電一体型モータ５４３に、上記実施形態のモータ駆動ユニット１０００が利用されることにより、電圧リップルが抑制されて円滑なパワーアシストが実現される。  
【００５９】
なお、ここでは、本発明の駆動制御装置、駆動装置における使用方法の一例としてパワーステアリング装置が挙げられるが、本発明の駆動制御装置、駆動装置の使用方法は上記に限定されず、ポンプ、コンプレッサなど広範囲に使用可能である。  上述した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６０】
１００    ：インバータ１０１，１０３，１０５    ：ハイサイドスイッチ素子１０２，１０４，１０６    ：ローサイドスイッチ素子２００    ：モータ２１０，２２０，２３０    ：コイル３００    ：駆動回路４００    ：制御回路５０１    ：電源５０３    ：コンデンサ６００    ：サーミスタ１０００    ：モータ駆動ユニット２０００    ：パワーステアリング装置
【図１】
2020066182.tif 000003
【図２】
2020066182.tif 000004
【図３】
2020066182.tif 000005
【図４】
2020066182.tif 000006
【図５】
2020066182.tif 000007
【図６】
2020066182.tif 000008
【図７】
2020066182.tif 000009
【図８】
2020066182.tif 000010
【図９】
2020066182.tif 000011
【図１０】
2020066182.tif 000012
【図１１】
2020066182.tif 000013
【国際調査報告】
2020066182.tif 000014
2020066182.tif 000015