JP2003289688A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流センサの有するヒステリシス特性の影響
を取り除き、正確なブラシレスモータの制御を行うこと
ができ、良好な操舵フィーリングが得られる電動パワー
ステアリング装置を提供する。 【解決手段】 ブラシレスモータ１９により操舵力をア
シストする電動パワーステアリング装置１０において、
ブラシレスモータ１９に流れる電流を検出する電流検出
手段３３，３４と、ブラシレスモータ１９の電気角を検
出する電気角検出手段２３と、電流検出手段３３，３４
のヒステリシス分を補正した信号を出力するヒステリシ
ス補正手段３８を設け、ヒステリシス補正手段３８によ
って電流検出手段３３，３４の出力信号を電気角検出手
段２３の出力信号を利用して電流検出手段３３，３４の
ヒステリシス分を補正した信号によりブラシレスモータ
１９のフィードバック制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動パワーステア
リング装置に関し、特に、電流センサのヒステリシス分
を補正してモータのフィードバック制御を行う電動パワ
ーステアリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動パワーステアリング装置は、ハンド
ル操舵トルクを検出する操舵トルク検出部および、車速
を検出する車速検出部等の出力する信号に基づき、モー
タ制御部により、モータを駆動制御し操舵力の軽減を行
っている。そのモータにブラシレスモータを用いた電動
パワーステアリング装置は知られているところである。

【０００３】ブラシレスモータを用いた電動パワーステ
アリング装置は、ブラシとコミテータ間の電圧降下によ
るモータ出力の低下や変動がないため、安定した操舵補
助力が得られる。また、モータの慣性モーメントが、ブ
ラシ付きモータと比較して小さいため、高速直進時やハ
ンドルの切り返し時に良好な操舵フィーリングが得られ
る。

【０００４】しかしながら、モータにブラシレスモータ
を用いた場合には、ブラシとコミテータに代わり、モー
タの回転角に応じてモータ電流の通電量を制御すること
が必要となるため、モータの回転角（電気角）を検出す
るモータ回転角検出部（電気角検出手段）および、モー
タ電流検出部（電流検出手段）を設け、モータ回転角検
出部およびモータ電流検出部の出力信号に基づいて、ブ
ラシレスモータをＰＷＭ駆動制御する。ここで電気角と
は、ロータのマグネットの位置から得られる角度であ
り、ロータの周囲に回転方向に沿ってＮ極とＳ極が交互
に配列されるように４対のマグネットがある場合には、
ロータの機械角９０°すなわちロータの１／４回転が電
気角３６０°に対応する。

【０００５】図５は、ブラシレスモータの回転を制御す
るための従来のモータ制御部を示すブロック構成図であ
る。ブラシレスモータ１０１には、ブラシレスモータ１
０１の回転角を検出するためのレゾルバ１０２が取り付
けられている。従来のモータ制御部１００は、界磁電流
指令部１０３とトルク電流指令部１０４とを備えた目標
電流設定部１０５と、ＰＩ設定部１０６，１０７と、ｄ
ｑ−３相変換部１０８と、ＰＷＭ電圧発生部１０９と、
インバータ回路１１０と、モータ電流検出部１１１，１
１２と相電流Ａ／Ｄ変換部１１３と、３相−ｄｑ変換部
１１４とＲＤ変換部１１５を備えている。

【０００６】目標電流設定部１０５は、界磁電流指令部
１０３とトルク電流指令部１０４を備え、図示しない操
舵トルク検出部からの操舵トルク信号と図示しない車速
検出部からの車速信号に基づいて、目標界磁電流Ｉｄｔ
ｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇを計算し出力する。目標界
磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇは、ブラシレ
スモータ１０１の回転子上の永久磁石が作り出す回転磁
束と同期した回転座標系において、永久磁石と同一方向
のｄ軸およびこれに直交したｑ軸にそれぞれ対応するも
ので、これらの目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流
Ｉｑｔｇをそれぞれ「ｄ軸目標電流」および「ｑ軸目標
電流」という。

【０００７】ｄ軸目標電流Ｉｄｔｇとｑ軸目標電流Ｉｑ
ｔｇは偏差演算部１１６，１１７において、ｄ軸目標電
流Ｉｄｔｇとｑ軸目標電流Ｉｑｔｇからｄ軸およびｑ軸
の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔをそれぞれ減算す
ることにより偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを計算して、ＰＩ設定
部１０６，１０７に出力する。

【０００８】ＰＩ設定部１０６，１０７は偏差ＤＩｄ，
ＤＩｑを用いた演算の実行により、ｄ軸およびｑ軸の電
流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔがｄ軸目標電流および
ｑ軸目標電流に追従するようにｄ軸およびｑ軸の目標電
圧Ｖｄ，Ｖｑをそれぞれ計算する。ｄ軸およびｑ軸の目
標電圧Ｖｄ，Ｖｑは、ｄｑ−３相変換部１０８に出力さ
れる。

【０００９】ｄｑ−３相変換部１０８は、ｄ軸およびｑ
軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑを３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖ
ｗに変換して、３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ
電圧発生部１０９に出力する。

【００１０】ＰＷＭ電圧発生部１０９は、３相目標電圧
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対応したＰＷＭ制御電圧信号ＵＨ，
ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを生成してインバータ回
路１１０に出力する。インバータ回路１１０は、ＰＷＭ
制御電圧信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬに対
応した３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生し、
これらを３相の駆動電流路１１８，１１９，１２０を介
してブラシレスモータ１０１にそれぞれ供給する。３相
の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗはそれぞれブラシレス
モータをＰＷＭ駆動するための正弦波電流である。

【００１１】３相の駆動電流路１１８，１１９，１２０
のうちの２つにはモータ電流検出部１１１，１１２が設
けられ、各モータ電流検出部１１１，１１２は、ブラシ
レスモータ１０１に対し供給される３相の交流駆動電流
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうちの２つの交流駆動電流Ｉｕ，Ｉ
ｗを検出して相電流Ａ／Ｄ変換部１１３に出力する。こ
の相電流Ａ／Ｄ変換部１１３では、モータ電流検出部１
１１，１１２で検出された２つの交流駆動電流Ｉｕ，Ｉ
ｗに対するアナログ信号を２つの交流駆動電流Ｉｕ，Ｉ
ｗに対するデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄに変換し
て、３相−ｄｑ変換部１１４に出力する。この３相−ｄ
ｑ変換部１１４では、交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに対する
デジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄに基づいて残りの交流
駆動電流Ｉｖに対応するデジタル信号Ｉｖａｄも計算さ
れる。３相−ｄｑ変換部１１４は、これらの３相の交流
駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対するデジタル信号Ｉｕａ
ｄ，Ｉｖａｄ，Ｉｗａｄを２相のｄ軸およびｑ軸の電流
検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔに変換する。

【００１２】レゾルバ１０２からの信号は、ＲＤ（レゾ
ルバデジタル）変換部１１５に連続的に供給されてい
る。ＲＤ変換部１１５は、ブラシレスモータ１０１にお
ける回転子の固定子に対する角度（モータ回転角または
電気角）θを計算して、計算された角度θをｄｑ−３相
変換部１０８と３相−ｄｑ変換部１１４に供給する。上
記のレゾルバ１０２とＲＤ変換部１１５によってモータ
回転角検出部（電気角検出手段）が形成される。

【００１３】図６は、モータ電流検出部１１１，１１２
に用いられる電流センサの構造を示す模式図である。電
流センサ２００は、孔２０１とギャップ２０２を有する
Ｃ型形状の磁性体２０３と、ギャップ２０２内に設置さ
れたホール素子２０４とホール素子２０４からのホール
電圧を検出するための電極２０５，２０６とその検出さ
れたホール電圧を増幅する増幅器２０７とホール素子に
直流電流を流すための直流電源２０８から成っている。

【００１４】この電流センサ２００を用いて電流路２０
９に流れる電流を測定するためには、次のようにして行
われる。電流センサ２００は、孔２０１に電流路２０９
を通すようにして設置される。電流路２０９に電流が流
れると電流路２０９の周りにその電流に比例した大きさ
の磁界が発生する。その磁界により、磁性体２０３は磁
化し、それにより、磁性体２０３のギャップ２０２に磁
束が発生する。その磁束により、ギャップ２０２内に設
置した直流電源２０８により直流電流を流したホール素
子２０４には電極２０５と電極２０６の間にホール電圧
が発生する。そのホール電圧を増幅器２０７により増幅
して測定する。このようにして、電流路２０９に流れる
電流を検出するわけである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電流セ
ンサ２００に用いられる磁性体２０３は、ヒステリシス
特性を持っているため、電流センサ２００からの出力が
ヒステリシス特性の影響を受けるという問題点がある。
図７は、電流センサ２００に用いられる磁性体２０３の
代表的な磁化特性を示す図である。横軸は、磁性体２０
３に加える磁界Ｈを表し、縦軸は、磁性体２０３のギャ
ップ２０２に発生する磁束密度Ｂを示す。磁性体２０３
が磁化していない状態で磁界Ｈがゼロのときには、ギャ
ップ２０２に発生する磁束密度Ｂはゼロであるが、その
状態から磁界Ｈの大きさを増加していくと曲線ａに従っ
て磁束密度Ｂは増加する。さらに、磁界Ｈを増加させる
と磁化が飽和する（点ｂ）。その後、磁界Ｈの大きさを
減少すると曲線ｃに沿って磁束密度Ｂは変化し、さら
に、磁界Ｈの大きさを減少させ、逆の方向に磁界Ｈの大
きさを増加すると磁化が飽和し、それに従って、磁束密
度も飽和する（点ｄ）。次に、その状態から、正方向に
磁界Ｈを増加すると曲線ｅに従って磁束密度Ｂは変化す
る。その後は、磁界Ｈの変化に伴って、磁束密度Ｂは、
曲線ｃ、点ｄ、曲線ｅ、点ｂに沿って変化する。このよ
うに、磁界Ｈの大きさを増加するときと減少するときと
では、ギャップ２０２に生じする磁束密度Ｂも異なる変
化をする。

【００１６】一方、ギャップ２０２に設置されたホール
素子２０４は、上記のようにヒステリシス特性を持つ磁
性体２０３から生じる磁束密度Ｂにより、ホール電圧が
発生するため、このホール素子２０４により検出する検
出値も磁性体２０３のヒステリシス特性の影響を受け
る。図８は、電流路２０９に実際に流れる電流ＩＲに対
する電流センサで測定される検出値ＩＭの変化を示した
グラフである。グラフは、モータの回転が０ｒｐｍと２
０００ｒｐｍのときを示す。０ｒｐｍのとき、すなわ
ち、モータが回転していないときは、縦軸との切片の値
ＩＭＣ０と電流ＩＲの最大値ＩＲＭとの割合が１．８％
であり、２０００ｒｐｍのときは、縦軸との切片の値Ｉ
ＭＣ２と電流ＩＲの最大値ＩＲＭとの割合が４．５％で
あり、モータの回転数でヒステリシス特性が異なってい
る。図８においては、モータの回転数での違いを分かり
やすくするために、ヒステリシスの大きさを実際より大
きく描いてある。

【００１７】このように、電流センサ２００の出力にヒ
ステリシス特性が現れてしまうため、ブラシレスモータ
１０１に流れる正確な電流を検出することができず、そ
の検出値をフィードバック制御に用いるため、正確なブ
ラシレスモータの制御ができず、操舵フィーリングを良
好なものにすることができないという問題点がある。

【００１８】本発明の目的は、上記問題を解決するた
め、電流センサの有するヒステリシス特性の影響を取り
除き、正確なブラシレスモータの制御を行うことがで
き、良好な操舵フィーリングが得られる電動パワーステ
アリング装置を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成する
ために、次のように構成される。

【００２０】第１の電動パワーステアリング装置（請求
項１に対応）は、ブラシレスモータにより操舵力をアシ
ストする電動パワーステアリング装置において、ブラシ
レスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、ブ
ラシレスモータの電気角を検出する電気角検出手段と、
電流検出手段のヒステリシス分を補正した信号を出力す
るヒステリシス補正手段を設け、ヒステリシス補正手段
によって電流検出手段の出力信号を電気角検出手段の出
力信号を利用して電流検出手段のヒステリシス分を補正
した信号によりブラシレスモータのフィードバック制御
を行うことで特徴づけられる。

【００２１】第１の電動パワーステアリング装置によれ
ば、ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出
手段と、ブラシレスモータの電気角を検出する電気角検
出手段と、電流検出手段のヒステリシス分を補正した信
号を出力するヒステリシス補正手段を設け、ヒステリシ
ス補正手段によって電流検出手段の出力信号を電気角検
出手段の出力信号を利用して電流検出手段のヒステリシ
ス分を補正した信号によりブラシレスモータのフィード
バック制御を行うため、ブラシレスモータに流れる正確
な電流をフィードバック制御に用いることができるの
で、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、
それにより、操舵フィーリングも良好なものにすること
ができる。

【００２２】第２の電動パワーステアリング装置（請求
項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは電流
検出手段のヒステリシス分を補正するために用いる補正
信号は、ブラシレスモータに流れる電流が電気角に対し
て正弦波的に変化するときに、電気角に対して余弦波的
に変化する信号であることで特徴づけられる。

【００２３】第２の電動パワーステアリング装置によれ
ば、電流検出手段のヒステリシス分を補正するために用
いる補正信号は、ブラシレスモータに流れる電流が電気
角に対して正弦波的に変化するときに、電気角に対して
余弦波的に変化する信号であるため、電流検出手段によ
り検出した検出電流を正確に補正することができる。

【００２４】第３の電動パワーステアリング装置（請求
項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは補正
信号はブラシレスモータの回転数が増加するにつれて振
幅が増加することで特徴づけられる。

【００２５】第３の電動パワーステアリング装置によれ
ば、補正信号はブラシレスモータの回転数が増加するに
つれて振幅が増加するため、ブラシレスモータの種々の
回転に応じて電流検出手段の検出電流の補正を正確に行
うことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面に基づいて説明する。

【００２７】図１は電動パワーステアリング装置１０の
全体構成を示す。電動パワーステアリング装置１０は例
えば乗用車両に装備される。電動パワーステアリング装
置１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステ
アリング軸１２等に対して補助用の操舵力（操舵トル
ク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１
２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端
にはピニオンギヤ１３が取り付けられている。ピニオン
ギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを
設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１
３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１
５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１
６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７
が取り付けられる。上記ステアリング軸１２に対し動力
伝達機構１８を介してブラスレスモータ１９が設けられ
ている。ブラシレスモータ１９は、操舵トルクを補助す
る回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達
機構１８を経由して、ステアリング軸１２に与える。ま
たステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設け
られている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステア
リングホイール１１を操作することによって生じる操舵
トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリン
グ軸１２に加わる当該操舵トルクを検出する。また２１
は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はコン
ピュータで構成される制御装置である。制御装置２２
は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信
号Ｔと車速検出部２１から出力される車速信号Ｖを取り
入れ、操舵トルクに係る情報と車速に係る情報に基づい
て、ブラシレスモータ１９の回転動作を制御する駆動制
御信号ＳＧ１を出力する。またブラシモータ１９には、
レゾルバ等によって構成されるモータ回転角検出部２３
が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角信
号ＳＧ２は制御装置２２にフィードバックされている。
上記のラック・ピニオン機構１５等は図１中で図示しな
いギヤボックス２４に収納されている。

【００２８】上記において電動パワーステアリング装置
１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵
トルク検出部２０、車速検出部２１、制御装置２２、ブ
ラシレスモータ１９、動力伝達機構１８を付加すること
によって構成されている。

【００２９】上記構成において、運転者がステアリング
ホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向
の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操
舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構１５を
介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さ
らにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化
させようとする。このときにおいて、同時に、ステアリ
ング軸１２に付設された操舵トルク検出部２０は、ステ
アリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操
舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換
し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。
また車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号
Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力す
る。制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔおよび車速信号
Ｖに基づいてブラシレスモータ１９を駆動するためのモ
ータ電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を発生させる。ブラシレ
スモータ１９は３相ブラシレスモータであり、そのモー
タ電流はＵ相とＶ相とＷ相から成る３相交流Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗである。上記の駆動制御信号ＳＧ１は３相交流
であるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗである。なお、交流
とは電気角に対して交流であるとの意味である。かかる
モータ電流によって駆動されるブラシレスモータ１９
は、動力伝達機構１８を介して補助操舵力をステアリン
グ軸１２に作用させる。以上のごとくブラシレスモータ
１９を駆動することにより、ステアリングホイール１１
に加えられる運転者による操舵力が軽減される。

【００３０】図２は、本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置で用いられるブラシレスモータの回転を制御す
るためのモータ制御部２２ａを示すブロック構成図であ
る。ブラシレスモータ１９を制御する本発明に係るモー
タ制御部２２は、図５で示した従来のモータ制御部１０
０におけるものと同様の界磁電流指令部２５とトルク電
流指令部２６を備えた目標電流設定部２７と、ＰＩ設定
部２８，２９と、ｄｑ−３相変換部３０と、ＰＷＭ電圧
発生部３１と、インバータ回路３２と、モータ電流検出
部３３，３４と相電流Ａ／Ｄ変換部３５と、３相−ｄｑ
変換部３６とＲＤ変換部３７に加えて、ヒステリシス補
正部３８が設けられている。

【００３１】目標電流設定部２７は、界磁電流指令部２
５とトルク電流指令部２６を備え、操舵トルク検出部２
０からの操舵トルク信号Ｔと車速検出部２１からの車速
信号Ｖに基づいて、目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク
電流Ｉｑｔｇを計算し出力する。目標界磁電流Ｉｄｔｇ
と目標トルク電流Ｉｑｔｇは、ブラシレスモータ１９の
回転子上の永久磁石が作り出す回転磁束と同期した回転
座標系において、永久磁石と同一方向のｄ軸およびこれ
に直交したｑ軸にそれぞれ対応するもので、これらの目
標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇをそれぞ
れ「ｄ軸目標電流」および「ｑ軸目標電流」という。

【００３２】ｄ軸目標電流Ｉｄｔｇとｑ軸目標電流Ｉｑ
ｔｇは偏差演算部３９，４０において、ｄ軸目標電流Ｉ
ｄｔｇとｑ軸目標電流Ｉｑｔｇからｄ軸およびｑ軸の電
流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔをそれぞれ減算するこ
とにより偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを計算して、ＰＩ設定部２
８，２９に出力する。

【００３３】ＰＩ設定部２８，２９は偏差ＤＩｄ，ＤＩ
ｑを用いた演算の実行により、ｄ軸およびｑ軸の電流検
出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔがｄ軸目標電流およびｑ軸
目標電流に追従するようにｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖ
ｄ，Ｖｑをそれぞれ計算する。ｄ軸およびｑ軸の目標電
圧Ｖｄ，Ｖｑは、ｄｑ−３相変換部３０に出力される。

【００３４】ｄｑ−３相変換部３０は、ｄ軸およびｑ軸
の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑを３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ
に変換して、３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ電
圧発生部３１に出力する。

【００３５】ＰＷＭ電圧発生部３１は、３相目標電圧Ｖ
ｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対応したＰＷＭ制御電圧信号ＵＨ，Ｕ
Ｌ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを生成してインバータ回路
３２に出力する。インバータ回路３２は、ＰＷＭ制御電
圧信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬに対応して
ＦＥＴをスイッチングすることにより３相の交流駆動電
流（モータ電流）Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生させる。

【００３６】３相の駆動電流路４１，４２，４３のうち
の２つにはモータ電流検出部３３，３４が設けられ、各
モータ電流検出部３３，３４は、ブラシレスモータ１９
に対し供給される３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ
のうちの２つの交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗを検出して相電
流Ａ／Ｄ変換部３５に出力する。この相電流Ａ／Ｄ変換
部３５では、モータ電流検出部３３，３４で検出された
２つの交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに対するアナログ信号を
２つの駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに対するデジタル信号Ｉｕａ
ｄ，Ｉｗａｄに変換して、ヒステリシス補正部３８に出
力する。

【００３７】ヒステリシス補正部３８はモータ電流検出
部３３，３４の出力信号をレゾルバ４４とＲＤ変換部３
７によって形成されるモータ回転角検出部２３の出力信
号を利用してモータ電流検出部３３，３４における電流
センサのヒステリシス分を補正した信号を出力すること
によりブラシレスモータのフィードバック制御を行うた
めに設けられた装置である。ヒステリシス補正部３８
は、入力されたデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄをモー
タ回転角検出部２３からの出力信号に基づいて後に詳細
に説明する補正を行い、補正後信号Ｉｕ（ｒｅａｌ），
Ｉｗ（ｒｅａｌ）を３相−ｄｑ変換部３６に出力する。

【００３８】この３相−ｄｑ変換部３６では、交流駆動
電流Ｉｕ，Ｉｗに対する補正後信号Ｉｕ（ｒｅａｌ），
Ｉｗ（ｒｅａｌ）に基づいて残りの交流駆動電流Ｉｖに
対応する補正後信号Ｉｖ（ｒｅａｌ）も計算される。３
相−ｄｑ変換部３６は、これらの３相の交流駆動電流Ｉ
ｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対する補正後信号Ｉｕ（ｒｅａｌ），
Ｉｖ（ｒｅａｌ），Ｉｗ（ｒｅａｌ）を２相のｄ軸およ
びｑ軸の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔに変換す
る。なお、Ｉｕ，Ｉｗだけではなく、Ｉｖも検出するこ
とによりＩｖ（ｒｅａｌ）を求めることができるのはい
うまでもない。

【００３９】レゾルバ４４からの信号は、ＲＤ（レゾル
バデジタル）変換部３７に連続的に供給されている。Ｒ
Ｄ変換部３７は、ブラシレスモータ１９における回転子
の固定子に対する角度（電気角）θを計算して、計算さ
れた角度（電気角）θをヒステリシス補正部３８とｄｑ
−３相変換部３０と３相−ｄｑ変換部３６に供給する。

【００４０】次に、本発明において従来のモータ制御部
１００に新たに加えられたヒステリシス補正部３８につ
いて説明する。図３は、Ｕ相モータ電流の電気角に対す
る理想的な変化（曲線Ｃ１）と、実際の図６で示した電
流センサ２００を用いたときの電気角に対する電流検出
値（曲線Ｃ２）と電流センサのヒステリシス特性による
電流検出値への影響分（曲線Ｃ３）を示したグラフであ
る。

【００４１】モータ電流の電気角に対する理想的な変化
（曲線Ｃ１）は、３６０°の電気角を一周期とする正弦
波的な変化であり、それに対して、電流センサのヒステ
リシス特性による電流検出値への影響分は図３の曲線Ｃ
３で示すように、３６０°の電気角を一周期とする余弦
波的な変化である。また、この電流センサのヒステリシ
ス特性の影響分の余弦波の振幅は、モータの回転数に対
して、増大することを実験的に見出した。

【００４２】そこで、測定された電流検出値Ｉｕａｄ，
Ｉｗａｄを電気角θを用いた次の式により、それぞれ補
正することにより、実際に流れている電流Ｉｕ（ｒｅａ
ｌ），Ｉｗ（ｒｅａｌ）を求めることができる。

【００４３】

【数１】

【００４４】

【数２】

【００４５】式（１）、（２）において、Ｉｑは次のよ
うに表される。

【００４６】

【数３】

【００４７】また、式（１）、（２）において、αは、
Ｎをモータ回転数としたときに次のように表されること
が実験的に求められた。

【００４８】

【数４】

【００４９】上記の式（１）〜（４）を用いて、ヒステ
リシス補正部３８においては、モータ電流検出部３３，
３４のヒステリシス分を補正するために用いる補正信号
として、ブラシレスモータに流れる電流が電気角θに対
して正弦波的に変化するときに、式（１）の右辺第２項
と式（２）の右辺第２項で示される電気角θに対して余
弦波的に変化する信号を用いて電流検出値Ｉｕａｄ，Ｉ
ｗａｄを補正する。

【００５０】また、式（４）で示すように補正信号はブ
ラシレスモータの回転数Ｎが増加するにつれて振幅が増
加するような信号を用いる。ここで、回転数Ｎは、ＲＤ
変換部３７から出力される電気角θに基づいて得られ
る。なお、式（４）は、実験的に求められるものであ
り、用いる電流センサによって係数は異なってくるもの
である。

【００５１】図４は、ヒステリシス補正部３８での処理
フローチャートである。まず、相電流Ａ／Ｄ変換部３５
からデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄが入力され（ステ
ップＳ１０）、ＲＤ変換部３７から電気角θが入力され
る（ステップＳ１１）。次に、入力されたデジタル信号
Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄと電気角θから式（３）に基づいて
電流値Ｉｑを計算する（ステップＳ１２）。また、入力
された電気角θに基づいて回転数Ｎを求める（ステップ
Ｓ１３）。求められた回転数Ｎから式（４）に基づいて
係数αを計算する（ステップＳ１４）。入力されたデジ
タル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄと電気角θと計算された電
流値Ｉｑと係数αから式（１）、式（２）に基づいて実
際に流れている電流Ｉｕ（ｒｅａｌ），Ｉｗ（ｒｅａ
ｌ）を計算し（ステップＳ１５）、出力する（ステップ
Ｓ１６）。モータ制御部２２が動作している間、これら
のステップを繰り返し実行する。

【００５２】次にこのヒステリシス補正部を加えたモー
タ制御部の作用について説明する。モータ電流検出部３
３，３４の電流センサにより検出される３相の交流駆動
電流Ｉｕ，Ｉｗに対するアナログ信号は、相電流Ａ／Ｄ
変換部において、デジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄに変
換され、出力される。このときのデジタル信号には、電
流センサでのヒステリシス分を含んだ信号となってい
る。

【００５３】ヒステリシス補正部３８において、図４で
示したフローチャートに従った処理により、デジタル信
号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄは、ＲＤ変換部３７から入力され
たモータ回転角（電気角）θに基づいて、式（１）、
（２）、（３）、（４）に従って、補正され、図３の曲
線Ｃ１で示した変化をする補正後信号Ｉｕ（ｒｅａ
ｌ）、同様にＩｗ（ｒｅａｌ）を出力する。それらの信
号は、３相−ｄｑ変換部３６に入力され、２相のｄ軸お
よびｑ軸の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔに変換さ
れ、フィードバック制御に用いられる。

【００５４】このようにヒステリシス補正部３８を設
け、検出信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄを補正することによ
り、電流検出手段のヒステリシス分を電気角検出手段の
出力信号を利用して補正した信号によりブラシレスモー
タのフィードバック制御を行うため、ブラシレスモータ
に流れる正確な電流をフィードバック制御に用いること
ができるので、ブラシレスモータの制御を正確に行うこ
とができ、それにより、操舵フィーリングも良好なもの
にすることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次の効果を奏する。

【００５６】ブラシレスモータに流れる電流を検出する
電流検出手段と、ブラシレスモータの電気角を検出する
電気角検出手段と、電流検出手段のヒステリシス分を補
正した信号を出力するヒステリシス補正手段を設け、ヒ
ステリシス補正手段によって電流検出手段の出力信号を
電気角検出手段の出力信号を利用して電流検出手段のヒ
ステリシス分を補正した信号によりブラシレスモータの
フィードバック制御を行うため、ブラシレスモータに流
れる正確な電流をフィードバック制御に用いることがで
きるので、ブラシレスモータの制御を正確に行うことが
でき、それにより、操舵フィーリングも良好なものにす
ることができる。

【００５７】電流検出手段のヒステリシス分を補正する
ために用いる補正信号は、ブラシレスモータに流れる電
流が電気角に対して正弦波的に変化するときに、電気角
に対して余弦波的に変化する信号であるため、電流検出
手段により検出した検出電流を正確に補正することがで
きる。

【００５８】補正信号はブラシレスモータの回転数が増
加するにつれて振幅が増加するため、ブラシレスモータ
の種々の回転に応じて電流検出手段の検出電流の補正を
正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動パワーステアリング装置の全体構成図であ
る。

【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置で用
いられるブラシレスモータの回転を制御するためのモー
タ制御部を示すブロック構成図である。

【図３】モータ電流の電気角に対する理想的な変化と、
電流センサを用いたときの電気角に対する電流検出値と
電流センサのヒステリシス特性による電流検出値への影
響分を示したグラフである。

【図４】ヒステリシス補正部での処理フローチャートで
ある。

【図５】ブラシレスモータの回転を制御するための従来
のモータ制御部を示すブロック構成図である。

【図６】モータ電流検出部に用いられる電流センサの構
造を示す模式図である。

【図７】電流センサに用いられる磁性体の代表的な磁化
特性を示す図である。

【図８】電流路に実際に流れる電流に対する電流センサ
で測定される電流値の変化を示したグラフである。

【符号の説明】

１０ 電動パワーステアリング装置 １１ ステアリングホイール １２ ステアリング軸 １８ 動力伝達機構 １９ ブラシレスモータ ２０ 操舵トルク検出部 ２２ 制御装置 ２２ａ モータ制御部 ２３ モータ回転角検出部 ２５ 界磁電流指令部 ２６ トルク電流指令部 ２７ 目標電流設定部 ２８，２９ ＰＩ設定部 ３０ ｄｑ−３相変換部 ３１ ＰＷＭ電圧発生部 ３２ インバータ回路 ３３，３４ モータ電流検出部 ３５ 相電流Ａ／Ｄ変換部 ３６ ３相−ｄｑ変換部 ３７ ＲＤ変換部 ３８ ヒステリシス補正部 ３９，４０ 偏差演算部 ４１，４２，４３ 駆動電流路 ４４ レゾルバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３５１Ｈ 137:00 5/408 Ｃ Ｆターム(参考） 3D032 CC08 DA15 DA23 DA63 DA64 DD17 EB11 EC23 3D033 CA13 CA16 CA20 5H560 AA10 BB04 BB12 DA10 DC03 DC07 DC12 EB01 EC01 GG04 RR03 TT15 UA05 XA02 XA12 XA13 XB05 5H576 AA15 DD02 DD07 EE01 EE11 GG04 HA03 HB02 JJ24 KK05 LL22 LL41 LL58 MM15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータにより操舵力をアシス
   トする電動パワーステアリング装置において、 前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出
   手段と、 前記ブラシレスモータの電気角を検出する電気角検出手
   段と、 前記電流検出手段のヒステリシス分を補正した信号を出
   力するヒステリシス補正手段を設け、 前記ヒステリシス補正手段によって前記電流検出手段の
   出力信号を前記電気角検出手段の出力信号を利用して前
   記電流検出手段のヒステリシス分を補正した信号により
   前記ブラシレスモータのフィードバック制御を行うこと
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記電流検出手段のヒステリシス分を補
   正するために用いる補正信号は、前記ブラシレスモータ
   に流れる電流が電気角に対して正弦波的に変化するとき
   に、電気角に対して余弦波的に変化する信号であること
   を特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング
   装置。
3. 【請求項３】 前記補正信号は前記ブラシレスモータの
   回転数が増加するにつれて振幅が増加することを特徴と
   する請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。