JP4912874B2

JP4912874B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置

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Publication number: JP4912874B2
Application number: JP2006510333A
Authority: JP
Inventors: 秀行小林
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2025-02-21
Also published as: EP1722469A1; JPWO2005081397A1; US20080211446A1; WO2005081397A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に弱め界磁制御を実行する場合や、モータ循環電流に基づくモータ出力のトルクリップルを抑制した電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置をモータの回転力で補助力を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助力を付与するようになっている。このような電動パワーステアリング装置の一般的な構成を、第１図を参照して説明する。
【０００３】
操向ハンドル１０１のコラム軸１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４ａ及び１０４ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に結合されている。コラム軸１０２には，操向ハンドル１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０７が設けられており、操向ハンドル１０１の操舵力を補助するモータ１０８が、減速ギア１０３を介してコラム軸１０２に連結されている。
【０００４】
このような電動パワーステアリング装置の制御装置について、第２図を参照して説明する。この制御装置の制御方式は、一例として、フィードバック制御とベクトル制御を用いた３相モータ制御になっている。
【０００５】
まず、トルクセンサ１０７で検出されて入力される操舵トルクＴｒｅｆと、車速センサ（図示せず）で検出された車速Ｖと、後述するロータ位置θ及びロータの角速度ωとが電流指令値算出部２０４に入力されて、主にモータ１０８の出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆと、主にモータ１０８の界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとが算出される。
【０００６】
一方、フィードバック制御を実行するために、各相のモータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを検出する必要がある。まず、ａ相電流Ｉａ及びｃ相電流Ｉｃをそれぞれ検出するために、電流検出器２０５−１及び２０５−２がインバータ回路２１１とモータ１０８との間の配線に配置され、電流Ｉａ及びＩｃを検出している。そして、ｂ相電流Ｉｂは、Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝０の関係を利用して、検出された電流Ｉａ及びＩｃと減算部２０７−５とによって、Ｉｂ＝−（Ｉａ＋Ｉｃ）として算出される。
【０００７】
さらに、モータ１０８を制御するために、モータ１０８のロータ位置θ及びロータの角速度ωを検出するために、レゾルバ２０１がモータ１０８に結合され、レゾルバ２０１の出力信号からロータ位置θ及びロータの角速度ωを検出するレゾルバデジタル変換回路（以下、「ＲＤＣ回路」と記す）２０２が配されている。
【０００８】
検出された各相モータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを、ベクトル制御に合わせてｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する必要がある。３相／２相変換部２０６において、ＲＤＣ回路２０２の出力であるロータ位置θ及び検出された各相モータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを入力として、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換され出力される。
【０００９】
そして、上述したｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ及びｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆと、変換されたｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄとのそれぞれの偏差ΔＩｑ及びΔＩｄが、減算部２０７−１及び２０７−２において算出される。偏差ΔＩｑ及びΔＩｄは、比例積分制御部（ＰＩ制御部）２０８に入力され、電圧指令値Ｖｑｒｅｆ及びＶｄｒｅｆが出力される。実際のモータ１０８は３相モータであるため、ｄ軸及びｑ軸で表現された電圧指令値Ｖｄｒｅｆ及びＶｑｒｅｆから３相電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆを算出する必要がある。このため、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆと、ＲＤＣ回路２０２の出力であるロータ位置θとを入力として、２相／３相変換部２０９において電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆが算出される。
【００１０】
一例としてモータ１０８を駆動するインバータ回路２１１がＰＷＭ制御されている場合、各相電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆを入力としてＰＷＭ制御部２１０において各相ＰＷＭ制御信号が出力され、インバータ２１１はこれら各相ＰＷＭ制御信号によってＰＷＭ制御される。
【００１１】
以上説明した制御方式が、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを用いたベクトル制御である。ここで、主に、モータ１０８の出力トルクの指令する電流指令値はｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆであり、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆはモータ出力に限度があるため、主にモータが高速回転になった時に弱め界磁制御を実行する場合に利用される。よって、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆは、出力トルクとロータの角速度ωがモータ出力の限度内であれば通常は出力されず、つまりＩｄｒｅｆ＝０である。しかし、高速回転になってモータ出力の限度に達すると、弱め界磁制御を実行する必要があり、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆが零ではなく、必要な値が出力される。
【００１２】
上述したｄ軸電流制御が一般的な使用態様であるが、その他に、特開２０００−１８４７６６３Ａ（特許文献１）や特開２０００−１８４７７３Ａ（特許文献２）においては、通電電流による温度上昇によってモータ出力が低下することを防止するために、温度を考慮したｄ軸電流指令値を算出して出力低下の防止を図っている。また、特許第３４３３７０１Ｂ２（特許文献３）においては、モータの出力トルクに発生する脈動トルクを抑制するために、車速Ｖ、角速度ω、ロータ位置θなどを用いてｑ軸電流指令値に補正をかけ、補正後のｑ軸電流指令値でモータを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】
特開２０００−１８４７６６３Ａ
【特許文献２】
特開２０００−１８４７７３Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上述したベクトル制御を用いたモータ制御においては、高速回転時などに弱め界磁制御を実行する場合、即ちｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ＝０ではない場合、モータが振動して、騒音を発生する問題がある。その原因は、モータ巻線の抵抗やインダクタンスが各相毎に均一ではなくバラツキがあり、また、モータコアのスロット毎のバラツキもあるために、弱め界磁制御を実行するとトルクリップルが発生し、モータが振動して騒音を発生すると考えられている。
【００１４】
また、第３図で示すようなデルタ結線式の３相ブラシレスモータでは、モータ巻線の抵抗やインダクタンスのバラツキや、逆起電圧に含まれる３次高調波によって循環電流ｉｃが発生する。かかる循環電流ｉｃはトルクリップルを発生させるため、音や振動の原因となる。
【００１５】
特許文献１や特許文献２が開示する対策は、温度上昇によって発生する出力低下を防止するためのもので、上述したモータ振動、騒音を改善するものではない。また、特許文献３が開示する対策は、弱め界磁制御を実行した場合に発生するモータ振動、騒音を防止するためのものではなく、ハンドルの操作フィーリングが鋭敏に感じる感応領域での脈動トルクを抑制して操舵フィーリングの悪化を防ぐためのものである。上述したベクトル制御を用いたモータ制御においては、高速回転時などに弱め界磁制御を実行する場合、即ちｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ＝０ではない場合、モータが振動して、騒音を発生する問題がある。
【００１６】
また、デルタ結線式の３相ブラシレスモータでは、モータの循環電流ｉｃによるトルクリップルでモータが振動して騒音を発生してしまう問題がある。
【００１７】
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、弱め界磁制御を実行した場合に発生するモータのトルクリップル、若しくはモータ循環電流に基づくモータのトルクリップルによるモータの振動、騒音の発生を防止する電動パワーステアリング装置の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】
【００１８】
本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、前記モータの出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び前記モータの界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出する電流指令値算出手段とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流値Ｉｃに前記ロータの角速度ωによって決定される係数Ｋｗを乗じた補償電流値（Ｋｗ・Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することにより、或いは前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃに前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆによって決定される係数Ｋｑを乗じた補償電流値（Ｋｑ・Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することにより、或いは前記モータのロータ位置θに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記電流指令値補正手段は、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃを出力する基本補正電流算出手段と、前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆの符号を判定して出力する符号化手段と、前記基本補正電流Ｉｃ及び前記符号化手段からの信号を乗じて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算する第１乗算部とで成っており、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することにより達成される。
【００１９】
本発明の上記目的は、前記ロータの角速度ωに基づいた係数Ｋｗを算出する係数算出手段と、前記基本補正電流Ｉｃに前記係数Ｋωを乗じる第２乗算部とを設け、前記第２乗算部の出力（Ｋω・Ｉｃ）を前記第１乗算部に入力するようになっていることにより、或いは前記角速度ωを進角する進角部と、前記進角部で進角された角速度を前記ロータ位置θに加算する加算手段とを設け、前記加算手段の出力を前記基本補正電流算出手段に入力するようになっていることにより、より効果的に達成される。
【００２０】
また、本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、前記モータの出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び前記モータの界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出する電流指令値算出手段とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータのロータ位置θ及び前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することにより達成され、前記電流指令値補正手段が、前記モータのロータ位置θ、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び前記ロータの角速度ωに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出することにより、或いは前記電流指令値補正手段が、前記モータのロータ位置θ、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出することにより、より効果的に達成される。
【００２１】
更に、本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、前記モータの出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び前記モータの界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出する電流指令値算出手段とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータのロータ位置θ及び前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記電流指令値補正手段は、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃに前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆによって決定される係数Ｋｄを乗じた補償電流値（Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出し、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することにより達成され、前記電流指令値補正手段が、前記モータのロータ位置θ、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び前記ロータの角速度ωに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出することにより、或いは前記電流指令値補正手段は、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃに前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆによって決定される係数Ｋｄを乗じた補償電流値（Ｋｄ・Ｉｃ）に、前記ロータの角速度ωによって決定される係数Ｋｗを乗じた補償電流値（Ｋｗ・Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出することにより、或いは前記電流指令値補正手段が、前記モータのロータ位置θ、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出することにより、或いは前記電流指令値補正手段は、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃに前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆによって決定される係数Ｋｄを乗じた補償電流値（Ｋｄ・Ｉｃ）に、前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆによって決定される係数Ｋｑを乗じた補償電流値（Ｋｑ・Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出することにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明を用いれば、電動パワーステアリング装置の制御において、弱め界磁制御を実行した場合に発生するトルクリップル、或いはデルタ結線式のモータの循環電流に基づくトルクリップルによるモータの振動、騒音を抑制できる。
【００２３】
本発明によれば、弱め界磁制御を実行した場合、発生するトルクリップルの波形は、モータの特性毎にロータ位置によって決まっているので、ロータ位置によってトルクリップルを打ち消す基本の補正電流を予め決定しておく。さらに、弱め界磁制御のｄ軸電流が大きいほどトルクリップルも大きくなるので、その決定された基本の補正電流にｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆの大きさを乗じることによって大きさを調整した補正電流を、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいてモータを制御するので、トルクリップルが抑制される。よって、モータの振動、騒音を抑制できる効果が得られる。
【００２４】
また、本発明によれば、トルクリップルはロータの角速度ωにも影響され、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆによって決定された補正電流に、さらに角速度の大きさを乗じた補正電流をｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいてモータを制御するので、トルクリップルが抑制される。この結果、モータの振動、騒音を抑制できる。
【００２５】
また、トルクリップルは、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆの大きさによっても影響され、ｑ軸電流指令値が大きいほどトルクリップルが大きくなるので、上述したロータ位置とｄ軸電流指令値によって決定された補正電流に、さらにｑ軸電流指令値の大きさを乗じた補正電流をｑ軸電流指令値に加算した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいてモータを制御するので、トルクリップルが抑制される。よって、モータの振動、騒音を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
第１図は、一般的な電動パワーステアリング装置の構成図である。
第２図は、電動パワーステアリング装置における従来のベクトル制御系の一例を示すブロック構成図である。
第３図は、デルタ結線式モータにおける循環電流の様子を示す図である。
第４図は、本発明を適用した制御装置の構成例（弱め界磁制御）を示すブロック構成図である。
第５図は、本発明の電流指令値補正手段（弱め界磁制御）の一例を示すブロック構成図である。
第６図は、本発明の角速度を考慮した電流指令値補正手段（弱め界磁制御）の一例を示すブロック構成図である。
第７図は、本発明のｑ軸電流指令値の大きさを考慮した電流指令値補正手段の一例を示すブロック構成図である。
第８図は、本発明を従来のベクトル制御系に適用した装置例を示すブロック構成図である。
第９図は、本発明の電流指令値補正手段（循環電流）の一例を示すブロック構成図である。
第１０図は、電流指令値補正手段（循環電流）の具体例を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の基本的な考えは、下記の通りである。
先ず弱め界磁制御を実行した場合、ロータ位置θと発生するトルクリップルの波形の関係はモータの特性によって決まっているので、ロータ位置θに対して当該トルクリップルを打ち消す基本の補正電流Ｉｃを予め決定しておく。また、トルクリップルの大きさは、弱め界磁が強いほど、即ちｄ軸電流指令値が大きいほど大きくなるので、基本の補正電流Ｉｃにｄ軸電流指令値の大きさに応じた係数Ｋｄを、基本の補正電流Ｉｃに乗じた補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）をｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して、最終的なｑ軸電流指令値である補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する。
また、デルタ結線式モータでは逆起電圧に含まれる３次高調波によって循環電流が発生し、循環電流はトルクリップルを発生させるため、補正する必要がある。本発明では、循環電流の大きさ（振幅）が角速度ωの関数になっていることに着目し、角速度ωに補正係数を乗じて電流指令値に同方向に加算する。
【実施例１】
【００２８】
上述の考えに基づいて、本発明の実施例１について第４図及び第５図を参照して説明する。第４図は、本発明の要部である電流指令値補正手段１０を含む電動パワーステアリング装置の全体構成を示しており、第５図は、本発明の要部である電流指令値補正手段１０の詳細を示すブロック図である。
【００２９】
本実施例１で用いるベクトル制御は、上述した従来のベクトル制御と異なり、電流指令値を算出するまでベクトル制御を使用して、ｄ軸電流指令値やｑ軸電流指令値が決定された後は各相電流指令値に換算し、その後は各相のモータ電流をフィードバック制御する制御方式を採っており、疑似ベクトル制御（以下、「ＰＶＣ制御」と記す）と呼んでいる。なお。本発明は、ＰＶＣ制御系に適用できるだけでなく、従来のベクトル制御系にも適用できる。
【００３０】
まず、第４図を参照して、ＰＶＣ制御の構成と動作について説明して、その後で第５図を参照して、電流指令値補正手段１０の構成及び動作の詳細を説明する。なお、既に使用した符号と同一符号のものは、同一の機能を有する。
【００３１】
トルクセンサ１０７で検出されて入力される操舵トルクＴｒｅｆと、車速センサ（図示せず）で検出された車速Ｖと、ロータ位置θ及びロータの角速度ωとが電流指令値算出部２０４に入力され、主にモータ１０８の出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆと、主にモータ１０８の界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとが算出される。そして、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆは電流指令値補正手段１０に入力され、補正された後に補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを出力する。なお、ＰＣＶＣ制御の全体を先に説明し、電流指令値補正手段１０の構成と動作は後で第５図を参照して詳細に説明する。
【００３２】
一方、フィードバック制御を実行するために各相モータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを検出する必要がある。まず、ａ相電流Ｉａ及びｃ相電流Ｉｃをそれぞれ検出するために、電流検出器２０５−１及び２０５−２がインバータ回路２１１とモータ１０８との間の配線に配置され、電流Ｉａ及びＩｃを検出している。さらに、ｂ相電流ＩｂはＩａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝０の関係を利用して、検出された電流Ｉａ及びＩｃと減算部２０７−５とによって、Ｉｂ＝−（Ｉａ＋Ｉｃ）として算出される。
【００３３】
さらに、モータ１０８を制御するために、モータ１０８のロータ位置θ及びロータの角速度ωを検出するレゾルバ２０１がモータ１０８に配され、レゾルバ２０１の出力信号からロータ位置θ及びロータの角速度ωを検出するＲＤＣ回路２０２が配されている。
【００３４】
電流指令値補正手段１０の出力である補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃ及びｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆと、各相のモータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとのそれぞれの偏差ΔＩａ，ΔＩｂ、ΔＩｃが、減算部２０７−１，２０７−２、２０７−３において算出される。偏差ΔＩａ，ΔＩｂ、ΔＩｃはＰＩ制御部２０８に入力され、３相電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆが算出される。モータ１０８を駆動するインバータ回路２１１がＰＷＭ制御されている場合、各相電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆを入力としてＰＷＭ制御部２１０において各相ＰＷＭ制御信号が出力され、インバータ２１１はこれら各相ＰＷＭ制御信号によってＰＷＭ制御される。
【００３５】
以上がＰＶＣ制御の基本的な動作である。なお、ＰＶＣ制御は電流指令値や検出電流を含め各相制御なので、モータの抵抗やインダクタンス等のパラメータが各相にバラツキがあっても、ｄ／ｑ軸電流制御と異なり各相毎に独立して補償できる効果がある。
【００３６】
次に、電流指令値補正手段１０の詳細について、第５図を参照して説明する。
【００３７】
電流指令値補正手段１０は、ロータ位置θを入力として基本補正電流Ｉｃを出力する基本補正電流算出手段１０ａと、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを入力して係数Ｋｄを出力するｄ軸係数算出手段１０ｂと、基本補正電流Ｉｃ及び係数Ｋｄを入力して乗算する乗算部１０ｃと、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに乗算部１０の出力（Ｋｄ・Ｉｃ）を加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを出力する加算部１０ｄとで構成されている。基本補正電流算出手段１０ａは、実測によってロータ位置θと基本補正電流Ｉｃとの関係をテーブル化しておく。即ち、ロータを一定の速度で回転させ、ロータ位置θによって発生するトルクリップルを打ち消す基本補正電流Ｉｃを実測してテーブル化しておく。なお、この関係はモータの特性によって変化するので、使用するモータの種類毎に実測する必要がある。
【００３８】
次に、ｄ軸係数算出手段１０ｂも同じように、実測によってｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆの大きさとｄ軸係数Ｋｄとの関係をテーブル化しておく。なお、第５図において、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆが０付近に不感帯がある例を示しているが、不感帯は本発明の必須条件ではなく、弱め界磁が明確に実行された場合にだけ補正をするように工夫したものである。
【００３９】
このような構成の電流指令値補正手段１０を用いれば、ＲＤＣ回路２０２から出力されたロータ位置θを入力して基本補正電流算出手段１０ａで、トルクリップルを打ち消す基本補正電流Ｉｃが決定され、さらに弱め界磁電流の強さに比例して、即ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆによって決定されるｄ軸係数Ｋｄを、乗算部１０ｃにおいて基本補正電流Ｉｃに乗じた補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）を、加算部１０ｄでｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃが算出される。この補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃによって、ロータ位置θ及びｄ軸電流指令値の大きさに従って決定されるトルクリップルを抑制することができる。これによって、モータの振動、騒音を抑制することができる。
【実施例２】
【００４０】
上記実施例１が本発明の基本であるが、本実施例２は、実施例１にロータの角速度ωの要素を加味して改良したものである。つまり、弱め界磁制御時に発生するトルクリップルは、ロータが高速回転するほど大きく発生することも知られている。よって、実施例１の補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）に、さらに角速度ωによって補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）を調整するものである。
【００４１】
本実施例２について、第６図を参照して説明する。
電流指令値補正手段１０は、ロータ位置θを入力して基本補正電流Ｉｃを出力する基本補正電流算出手段１０ａと、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを入力して係数Ｋｄを出力するｄ軸係数算出手段１０ｂと、基本補正電流Ｉｃ及び係数Ｋｄを入力して乗算する乗算部１０ｃと、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに乗算部１０ｃの出力（Ｋｄ・Ｉｃ）及び角速度ωを入力して係数Ｋｗを算出する角速度係数算出手段１０ｅと、乗算部１０ｃの出力（Ｋｄ・Ｉｃ）に係数Ｋｗを乗ずる乗算部１０ｆと、乗算部１０ｆの出力（Ｋｗ・Ｋｄ・Ｉｃ）にｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを出力する加算部１０ｄとで構成されている。
【００４２】
角速度係数算出手段１０ｅが示す角速度ωと係数Ｋｗとの関係は、実測によって決定される。この関係もモータの特性によって変化するものである。低速回転のときが１倍で、回転速度が高速になるほど１以上の値が係数として決定される。即ち、高速回転ほどトルクリップルが大きく発生するので、抑制するための補正電流も大きくする必要があるからである。
【００４３】
このように構成された電流指令値補正手段１０では、実施例１で説明した乗算部１０ｃの出力である補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）に、さらに角速度係数算出手段10ｅによって算出される角速度ωによって決定される係数Ｋｗを、乗算部１０ｆで乗算して補正電流（Ｋｗ・Ｋｄ・Ｉｃ）が算出され、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算部１０ｄで加算されて補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃが算出されるようになっている。つまり、実施例１の補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）に、さらに角速度ωによるトルクリップル増大を抑制する手段を講じている。これによって、モータの振動、騒音をさらに効果的に抑制することができる。
【実施例３】
【００４４】
上述したように実施例１が本発明の基本であるが、本実施例３は、実施例１にｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ自身の要素を加味して改良したものである。つまり、弱め界磁制御時に発生するトルクリップルは、トルク指令値であるｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ自身が大きくなるほどトルクリップルも大きく発生することが知られている。よって、実施例１の補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）に、さらにｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆによって補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）を調整するものである。
【００４５】
本実施例３について、第７図を参照して説明する。
電流指令値補正手段１０は、ロータ位置θを入力して基本補正電流Ｉｃを出力する基本補正電流算出手段１０ａと、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを入力して係数Ｋｄを出力するｄ軸係数算出手段１０ｂと、基本補正電流Ｉｃ及び係数Ｋｄを入力して乗算する乗算部１０ｃと、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに乗算部１０ｃの出力（Ｋｄ・Ｉｃ）及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを入力して係数Ｋｑを算出するｑ軸係数算出手段１０ｇと、乗算部１０ｃの出力（Ｋｄ・Ｉｃ）に係数Ｋｑを乗ずる乗算部１０ｆと、乗算部１０ｆの出力である補正電流（Ｋｑ・Ｋｄ・Ｉｃ）にｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを出力する加算部１０ｄとで構成されている。
【００４６】
ｑ軸係数算出手段１０ｇが示すｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆと係数Ｋｑとの関係は、実測によって決定される。この関係もモータの特性によって変化するものである。ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆが大きくなるほど１以上の値が係数として決定される。
【００４７】
このように構成された電流指令値補正手段１０では、実施例１で説明した乗算部１０ｃの出力である補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）に、さらに、ｑ軸係数算出手段10ｇによって算出されるｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆによって決定される係数Ｋｑを、乗算部１０ｆで乗算して補正電流（Ｋｑ・Ｋｄ・Ｉｃ）が算出され、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算部１０ｄで加算されて補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃが算出されるようになっている。つまり、実施例１の補正電流（Ｋｄ・Ｉｃ）に、さらにｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆの大きさによるトルクリップル増大を抑制する手段を講じている。これによって、モータの振動、騒音をさらに効果的に抑制することができる。
【実施例４】
【００４８】
本発明は、上述したＰＶＣ制御に適用できるだけでなく、従来のベクトル制御の電動パワーステアリング装置にも適用できる。第８図は、従来のベクトル制御に本発明を適用した制御ブロック図である。
【００４９】
従来技術の説明に用いた符号と同一番号の符号のものは同一の機能を有する。従来のベクトル制御と異なるところは、電流指令値算出部２０４と減算部２０７−１との間に電流指令値補正手段１０が配され、電流指令値算出部２０４で算出されたｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆが、まず電流指令値補正手段１０に入力され、補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃとして算出出力され、減算部２０７−１に入力されている点である。
このように構成されることによって、実施例１，２，３で説明したことと同じ効果が得られ、モータの振動、騒音が抑制される。
【実施例５】
【００５０】
ところで、モータの逆起電圧波形は正弦波（１次成分のみ）となるように設計されるが、高調波成分もある程度は含まれてしまう。そして、デルタ結線式の３相ブラシレスモータでは、逆起電圧に含まれる３次高調波によって３次の循環電流が発生し、この循環電流がトルクリップル（６次成分）を発生させる。なお、スター（Ｙ）結線式モータでは循環路がないため、循環電流は流れない。
【００５１】
このような循環電流によって発生するトルクリップルも、上記実施例と同様に実際に測定し補正することができる。第９図はその基本構成を示しており、トルクリップルは電気角（ロータ位置）θの関数になるため、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆの符号（向き）を付された信号を符号化手段１０ｐで取得して乗算部１０ｑで基本補正電流算出手段１０ａからの基本補正電流Ｉｃと乗算し、その乗算結果、つまり電気角θに応じた補正値を加算器１０ｄでｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算している。補正値の符号は電流指令値と同一であり、補正値は実験によって求めてもよいし、シミュレーションによって求めてもよい。
【００５２】
ここにおいて、デルタ結線式モータの循環電流は逆起電圧の高調波成分によって流れ、逆起電圧は角速度ωの関数（＝Ｋｅ・ω）となる。従って、循環電流の大きさ（振幅）は角速度ωの関数になる。実験によって求めた角速度ωに関する補正係数を乗じると、循環電流の補正がより適切に実行され、トルクリップルを低減することができる。図１０はその構成例を示しており、角速度ωに係数算出手段１０ｂで係数を乗算し、乗算部１０ｃで基本補正電流算出手段１０ａからの基本補正電流Ｉｃに乗算し、その乗算結果を更に乗算部１０ｑにて符号化手段１０ｐからの信号と乗算している。なお、本実施例ではサンプリングの遅れを考慮して、角速度ωを進角部１１で進角させ、加算部１２で電気角θを進角させている。
【００５３】
本実施例５によれば、電気角θに応じた補正値が電流指令値に同じ向きで加算されるので、角速度ωの関数となっているデルタ結線式モータの循環電流に基づくトルクリップルを補正できる。また、実験によって求めた角速度ωに関する補正係数を乗ずることによって、循環電流の補正がより適切に実行され、更に角速度ωの進角を電気角θに加算することによって、データ処理上のサンプリングの遅れを補償できる。
【００５４】
なお、以上の説明では、フィードバック制御系を用いて電動パワーステアリング装置を制御した場合について説明したが、フィードフォワード制御系に本発明を適用しても同じ効果が得られることは言うまでもない。また、３相モータだけでなく、３以上の多相モータでも同じ効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、弱め界磁制御を実行した場合に発生するトルクリップル、或いはデルタ結線式のモータの循環電流に基づくトルクリップルによるモータの振動、騒音を抑制できるので、自動車や車両の高性能な電動パワーステアリング装置を提供できる。
【符号の説明】
【００５６】
１０電流指令値補正手段
１０ａ基本補正電流算出手段
１０ｂｄ軸係数算出手段
１０ｅ角速度係数算出手段
１０ｇｑ軸係数算出手段
１０１操向ハンドル
１０７トルクセンサ
１０８モータ
２０１レゾルバ
２０４電流指令値算出部
２０８ＰＩ制御部
２０９２相／３相変換部
２１０ＰＷＭ制御部

Claims

車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、前記モータの出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び前記モータの界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出する電流指令値算出手段とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流値Ｉｃに前記ロータの角速度ωによって決定される係数Ｋｗを乗じた補償電流値（Ｋｗ・Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、前記モータの出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び前記モータの界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出する電流指令値算出手段とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃに前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆによって決定される係数Ｋｑを乗じた補償電流値（Ｋｑ・Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、前記モータの出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び前記モータの界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出する電流指令値算出手段とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記モータのロータ位置θに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記電流指令値補正手段は、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃを出力する基本補正電流算出手段と、前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆの符号を判定して出力する符号化手段と、前記基本補正電流Ｉｃ及び前記符号化手段からの信号を乗じて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算する第１乗算部とで成っており、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
前記ロータの角速度ωに基づいた係数Ｋｗを算出する係数算出手段と、前記基本補正電流Ｉｃに前記係数Ｋωを乗じる第２乗算部とを設け、前記第２乗算部の出力（Ｋω・Ｉｃ）を前記第１乗算部に入力するようになっている請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
前記角速度ωを進角する進角部と、前記進角部で進角された角速度を前記ロータ位置θに加算する加算手段とを設け、前記加算手段の出力を前記基本補正電流算出手段に入力するようになっている請求項３又は４に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、前記モータの出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び前記モータの界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出する電流指令値算出手段とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記モータのロータ位置θ及び前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
前記電流指令値補正手段が、前記モータのロータ位置θ、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び前記ロータの角速度ωに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する請求項６に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
前記電流指令値補正手段が、前記モータのロータ位置θ、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する請求項６に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、前記モータの出力トルクを制御するｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び前記モータの界磁を制御するｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出する電流指令値算出手段とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記モータのロータ位置θ及び前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する電流指令値補正手段を備え、前記電流指令値補正手段は、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃに前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆによって決定される係数Ｋｄを乗じた補償電流値（Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出し、前記補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃに基づいて前記モータを制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
前記電流指令値補正手段が、前記モータのロータ位置θ、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び前記ロータの角速度ωに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する請求項９に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
前記電流指令値補正手段は、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃに前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆによって決定される係数Ｋｄを乗じた補償電流値（Ｋｄ・Ｉｃ）に、前記ロータの角速度ωによって決定される係数Ｋｗを乗じた補償電流値（Ｋｗ・Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
前記電流指令値補正手段が、前記モータのロータ位置θ、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに基づいて前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを補正した補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する請求項９に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
前記電流指令値補正手段は、前記ロータ位置θによって予め決定された基本補正電流Ｉｃに前記ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆによって決定される係数Ｋｄを乗じた補償電流値（Ｋｄ・Ｉｃ）に、前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆによって決定される係数Ｋｑを乗じた補償電流値（Ｋｑ・Ｋｄ・Ｉｃ）を前記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆに加算して補正ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを算出する請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。