JP2005065443A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブラシレスモータを使用する電動パワーステアリング装置において、モータ・駆動回路系のゲインや位相の相間での差に起因するトルクリップルの発生を抑える。
【解決手段】 駆動回路５０からブラシレスモータ６に電流を供給するための電流供給経路のうちリレーが挿入されていない電流供給経路に、リレー９１，９２のオン状態の抵抗（接触抵抗）にほぼ等しい抵抗値を有する抵抗体Ｒａを挿入する。また、駆動回路５０において、電源側分岐点ＮＨからＨｉ側ＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈ（のソース端子）までの配線抵抗が互いに等しくなるように当該配線を形成するバスバーの幅Ｗ１〜Ｗ３を設定すると共に、接地側分岐点ＮＬからＬｏ側ＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌ（のソース端子）までの配線抵抗が互いに等しくなるように当該配線を形成するバスバーの幅Ｗ４〜Ｗ６を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブラシレスモータによって車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置には、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられており、トルクセンサで検出される操舵トルクに基づき電動モータに供給すべき電流の目標値（以下「目標電流値」という）が設定される。そして、この目標電流値と電動モータに実際に流れる電流の値との偏差に基づく比例積分演算により、電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動モータの駆動手段は、その指令値に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（以下「ＰＷＭ信号」という）を生成するＰＷＭ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成されるモータ駆動回路（以下、単に「駆動回路」ともいう）とを備え、そのデューティ比に応じた電圧を電動モータに印加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流は電流検出器によって検出され、目標電流値と検出電流値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用される。

このような電動パワーステアリング装置において使用される電動モータ（駆動源）として、従来はブラシ付きモータが多く用いられてきたが、近年は信頼性および耐久性の向上や慣性の低減等の観点からブラシレスモータも使用されている。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では、通常、駆動回路が故障した場合に、必要に応じて駆動回路とモータとを電気的に切り離すための開閉手段（典型的にはリレー）が設けられている。この場合、コストやスペースの制約から、リレー等の開閉手段の個数はできるだけ少ない方が好ましいので、駆動回路からモータに供給される電流を遮断するのに必要な最低限の個数の開閉手段が使用されている。例えば３相のブラシレスモータを使用した電動パワーステアリング装置では、駆動回路からモータに供給される３相の電流のうち２相の電流の供給を遮断するために２個の開閉手段としてのリレーが使用される。
特開２００１−１０６０９８号公報

上記のように開閉手段として使用されるリレーの個数を最低限にした構成では、ブラシレスモータと駆動回路との間の各相の電流経路においてリレーが介在する相と介在しない相とが存在する。このため、ブラシレスモータと駆動回路とからなるモータ・駆動回路系における抵抗成分について相間で差が生じ、このような回路構成を有する電動パワーステアリング装置では、ブラシレスモータに印加すべき相電圧（指令値）を入力とし当該モータに実際に流れる相電流を出力とする伝達要素としてのモータ・駆動回路系のゲインや位相が相間で異なることになる。その結果、ブラシレスモータの各相について制御上で等しい電圧が印加されたとしても、ブラシレスモータに流れる電流の振幅および位相につき相間で差が生じる。このようなモータ電流の相間での差は、ブラシレスモータにおいてトルクリップルを発生させる要因となるので、操舵操作において運転者に違和感を感じさせることになる。

そこで本発明では、モータ・駆動回路系のゲインや位相の相間での相違に起因するトルクリップルを抑えることにより、操舵操作において運転者に違和感を与えないようにした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。

第１の発明は、車両操舵のための操作に応じて決定される目標値に基づきブラシレスモータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記目標値に基づき、前記ブラシレスモータに印加すべき電圧の指令値を算出する制御演算手段と、
前記指令値に基づいて前記ブラシレスモータを駆動する駆動回路と、
前記ブラシレスモータおよび前記駆動回路を含むモータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差が所定値以下になるように、当該モータ・駆動回路系における抵抗成分を調整する抵抗調整手段とを備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記駆動回路から前記ブラシレスモータへの電流供給のために前記ブラシレスモータの相毎に設けられた電流供給経路のうち少なくとも１つの電流供給経路に挿入された開閉手段を更に備え、
前記抵抗調整手段は、前記電流供給経路の抵抗値の各相間での差が所定値以下となるように、前記開閉手段の閉状態における抵抗値に応じた抵抗値を有する抵抗であって前記開閉手段が挿入されていない前記電流供給経路に挿入された抵抗を含むことを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記駆動回路は、電源側に配置されたスイッチング素子であるＨｉ側スイッチング素子と接地点側に配置されたスイッチング素子であるＬｏ側スイッチング素子とからなる互いに直列に接続されたスイッチング素子対を前記ブラシレスモータの相数だけ並列に接続して構成され、前記Ｈｉ側スイッチング素子と前記Ｌｏ側スイッチング素子との接続点が前記電流供給経路を介して前記ブラシレスモータに接続されており、
前記抵抗調整手段は、前記電源から前記Ｈｉ側スイッチング素子までの電流経路であるＨｉ側電流経路の抵抗値の各相間での差、および／または、前記Ｌｏ側スイッチング素子から前記接地点までの電流経路であるＬｏ側電流経路の抵抗値の各相間での差が所定値以下となるように、前記Ｈｉ側電流経路および／または前記Ｌｏ側電流経路の抵抗値を調整するための抵抗を含むことを特徴とする。

第４の発明は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、
前記抵抗調整手段は、前記電流供給経路の配線および／または前記駆動回路内の配線のためのバスバーであって、前記モータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差が所定値以下になるように断面積および／または長さが調整されたバスバーを含むことを特徴とする。

上記第１の発明によれば、モータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差が所定値以下となるので、各相についてのモータ・駆動回路系のゲインおよび位相が互いにほぼ等しくなり、その結果、ブラシレスモータのいずれの相についても、同一の相電圧が印加された場合にはほぼ同一の相電流が流れる。これにより、ブラシレスモータにおけるトルクリップルを低減し、操舵操作において運転者に違和感を与えないようにすることができる。

上記第２の発明によれば、駆動回路からブラシレスモータに電流を供給するための電流供給経路の抵抗値の各相間での差が所定値以下となるので、モータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差が解消または低減される。これにより各相についてのモータ・駆動回路系のゲインおよび位相を互いにほぼ等しいものとすることで、ブラシレスモータにおけるトルクリップルを低減し、操舵操作において運転者に違和感を与えないようにすることができる。

上記第３の発明によれば、Ｈｉ側電流経路の抵抗値の各相間での差、および／または、Ｌｏ側電流経路の抵抗値の各相間での差が所定値以下となるので、モータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差が低減または解消される。これにより各相についてのモータ・駆動回路系のゲインおよび位相を互いにほぼ等しいものとすることで、ブラシレスモータにおけるトルクリップルを低減し、操舵操作において運転者に違和感を与えないようにすることができる。

上記第４の発明によれば、配線のためのバスバーの断面積および／または長さが適切に設定されることでモータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差が所定値以下となる。このため、相間での抵抗調整のための抵抗器等を別途付加する必要がないので、コスト増を抑えつつモータ・駆動回路系のゲインおよび位相の各相間での差を解消または低減することができる。

＜１．基礎検討＞
従来技術における問題を解決するにあたり従来技術につき基礎的な検討を行った。以下、本発明の実施形態を説明する前に、この基礎検討について添付図面を参照しつつ説明する。

図４は、電動パワーステアリング装置における電流制御系の構成を示すブロック線図である。この電流制御系では、モータに流すべき電流の目標値を入力としモータに流れる電流を出力としており、電流目標値とモータに流れる電流の値との偏差に対して比例積分制御演算（以下「ＰＩ制御演算」という）が行われ、それにより決定される電圧がモー１タに印加される。ここで、ブラシレスモータが使用される場合、当該モータは、各相につき、１相分のインダクタンスＬと抵抗Ｒとにより決まる１次遅れ要素として扱うことができ、その伝達関数はＫ／（Ｌ・ｓ＋Ｒ）と表現することができる（Ｋは定数）。しかし、実際にはモータや駆動回路の配線抵抗などを含む外部抵抗も存在するので、これを考慮して駆動回路とモータとを１つの伝達要素であるモータ・駆動回路系として扱うことにすると、このモータ・駆動回路系の伝達関数Ｇｍ(ｓ)は次式のようになる。
Ｇｍ(ｓ)＝Ｋｍ／（Ｌ・ｓ＋Ｒ＋Ｒ’） …（１）
ここで、Ｋｍは定数であり、Ｒ’は、モータや駆動回路の配線抵抗等を含む外部抵抗である。

モータ・駆動回路系では上記伝達関数Ｇｍ(ｓ)を決定する特性値Ｌ，Ｒ，Ｒ’のうちモータのインダクタンスＬおよび内部抵抗Ｒについての各相間での差は、ほとんど無視できる程度である。しかし、既述のように、開閉手段としてリレーが挿入される場合、そのリレーは、通常、全ての相について挿入されるわけではないので、外部抵抗Ｒ’につき相間で差が生じている。また、駆動回路において、電力用ＭＯＳトランジスタ等のスイッチング素子と電源または接地点との間の配線に使用されるバスバーの長さを相間で揃えるのが困難であること等により、上記の外部抵抗Ｒ’が相間で相違することもある。したがって、ブラシレスモータを使用する従来の電動パワーステアリング装置では、このような外部抵抗Ｒ’の相間での差に起因して、伝達要素としてのモータ・駆動回路系のゲインや位相が相間で相違する。

本願発明者は、このような相違がモータ・駆動回路系の応答性につき相間で無視できない差異を生じさせることを、モータ・駆動回路系の周波数特性の測定により確認している。すなわち、図６は、ブラシレスモータを使用した電動パワーステアリング装置におけるモータ・駆動回路系の周波数特性についての２つの測定例を示すボード線図であり、図６において実線で示す曲線は、第１の測定例における測定結果としてのゲイン特性および位相特性を示すものであって、モータの線間のインダクタンスＬが１６２［μＨ］で、線間の内部抵抗Ｒが５３［ｍΩ］で、線間の外部抵抗Ｒ’が６［ｍΩ］であるときの、モータ・駆動回路系の線間についての周波数特性を示している。この測定例における外部抵抗Ｒ’（＝６［ｍΩ］）には、上記リレー２個のオン状態の抵抗である接触抵抗（＝２×１．５［ｍΩ］）が含まれている。これに対し、図６において点線で示す曲線は、第２の測定例における測定結果としてのゲイン特性および位相特性を示すものであって、モータの線間のインダクタンスＬが１６２［μＨ］で、線間の内部抵抗Ｒが５３［ｍΩ］で、線間の外部抵抗Ｒ’が４．５［ｍΩ］であるときの、モータ・駆動回路系の線間についての周波数特性を示している。この測定例は、リレー（開閉手段）を１個含まない線間を対象とするものであって、この測定例における外部抵抗Ｒ’（＝４．５［ｍΩ］）には、上記リレー１個の接触抵抗は含まれていない（他の測定条件は第１の測定例と同様である）。これら第１および第２の測定例の測定結果を示すボード線図（ゲイン特性および位相特性）より、リレーの挿入される相と挿入されない相との間ではモータ・駆動回路系の応答性（相電流の振幅および位相）に無視できない差が生じることがわかる。

そこで本発明では、ブラシレスモータを使用した電動パワーステアリング装置において、モータ・駆動回路系のゲインや位相の各相間での差を解消すべく、モータ・駆動回路系のうちリレーが挿入されていない相に対応する電流経路に適切な抵抗体を設ける等によりモータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間の差を解消または低減する抵抗調整手段を備えた構成となっている。以下、このような本発明の実施形態につき添付図面を参照しつつ説明する。

＜２．実施形態＞
＜２.１ 全体構成＞
図１は、本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構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、ハンドル操作（操舵操作）における運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させるブラシレスモータ６と、その操舵補助力をラック軸に伝達するボールねじ駆動部１１と、モータ６のロータの回転位置を検出するレゾルバ等の位置センサ１２と、車載バッテリ８からイグニションスイッチ９を介して電源の供給を受け、トルクセンサ３や車速センサ４、位置センサ１２からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作すると、トルクセンサ３は、その操作による操舵トルクを検出し、操舵トルクを示す操舵トルク信号Ｔｓを出力する。一方、車速センサ４は、車両の走行速度である車速を検出し、車速を示す車速信号Ｖｓを出力する。制御装置としてのＥＣＵ５は、それら操舵トルク信号Ｔｓおよび車速信号Ｖｓと、位置センサ１２によって検出されるロータの回転位置とに基づいて、モータ６を駆動する。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力がボールねじ駆動部１１を介してラック軸に加えられることにより、操舵操作における運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクによる操舵力とモータ６の発生する操舵補助力との和によって、ラック軸が往復運動を行う。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。

＜２.２ 制御装置の構成＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置の制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、モータ制御部２０とモータ駆動部３０とリレー駆動回路７０と２個の電流検出器８１，８２とを備えている。モータ制御部２０は、マイクロコンピュータで構成される制御演算手段であって、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより作動する。モータ駆動部３０は、ＰＷＭ信号生成回路４０と駆動回路５０とから構成される。

駆動回路５０は、電源ライン側に配置されモータ６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応する電力用スイッチング素子であるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５１Ｈ，５２Ｈ，５３Ｈと、接地ライン側に配置されモータ６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応する電力用スイッチング素子であるＦＥＴ５１Ｌ，５２Ｌ，５３Ｌとを備えており、同一相に対応する電源ライン側ＦＥＴ（以下「Ｈｉ側ＦＥＴ」と略記する）５ｊＬと接地ライン側ＦＥＴ（以下「Ｌｏ側ＦＥＴ」と略記する）５ｊＨとが互いに対となるように直列に接続されている（ｊ＝１，２，３）。一般に、ＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈを含む電源ライン側の回路部分は「上アーム」と呼ばれ、ＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌを含む接地ライン側の回路部分は「下アーム」と呼ばれる。上アームと下アームとの各接続点Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗは、モータの各相の端子６１〜６３と電力用のリード線（具体的にはバスバーで構成される）によって接続されており、これにより、駆動回路５０からモータ６に駆動用の電流を供給するための電流供給経路が相毎に形成されている。そして、ｕ相に対応する接続点Ｎｕとモータ端子６１とを接続するリード線により形成される電流供給経路（以下「ｕ相用電流供給経路」という）にはリレー９１が、ｖ相に対応する接続点Ｎｖとモータ端子６２とを接続するリード線により形成される電流供給経路（以下「ｖ相用電流供給経路」という）にはリレー９２が、それぞれ挿入されている。また、駆動回路５０においてＨｉ側ＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈのソース端子が互いに接続される接続点（後述の電源側分岐点）とバッテリ８との間にもリレー９０が挿入されている。これに対し、ｗ相に対応する接続点Ｎｗとモータ端子６３とを接続するリード線により形成される電流供給経路（以下「ｗ相用電流供給経路」という）にはリレーが挿入されていない。

２個の電流検出器８１，８２のうち一方の電流検出器８１は、駆動回路５０の接続点Ｎｕとモータ端子６１とを繋ぐリード線（ｕ相用電流供給経路）に流れるｕ相電流を検出し、他方の電流検出器８２は、駆動回路５０の接続点Ｎｖとモータ端子６２とを繋ぐリード線（ｖ相用電流供給経路）に流れるｖ相電流を検出する。これらの電流検出器８１，８２で検出された電流値は、それぞれｕ相電流検出値Ｉｕおよびｖ相電流検出値Ｉｖとしてモータ制御部２０に入力される。

モータ制御部２０は、トルクセンサ３で検出された操舵トルクと、車速センサ４で検出された車速と、電流検出器８１，８２で検出されたｕ相およびｖ相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖとを受け取る。また、モータ制御部２０は、アシストマップと呼ばれる、操舵トルクと目標電流値とを対応づけるテーブルを参照して、操舵トルクと車速とに基づいて、モータ６に流すべき目標電流値を決定する。そして、その目標電流値と上記モータ電流検出値Ｉｕ，Ｉｖから算出されるモータ電流値との偏差に基づく比例積分演算により、モータ６に印加すべき各相電圧の指令値Ｖ^*ｕ，Ｖ^*ｖ，Ｖ^*ｗを算出する。

このような各相電圧の指令値Ｖ^*ｕ，Ｖ^*ｖ，Ｖ^*ｗの算出において、通常、モータ駆動に関する３相交流としての電圧および電流が、モータのロータとしての界磁による磁束の方向のｄ軸と、ｄ軸に垂直でｄ軸からπ／２だけ位相の進んだｑ軸とからなる回転する直交座標系（「ｄ−ｑ座標」と呼ばれる）で表現される。このようなｄ−ｑ座標によれば、モータに流すべき電流をｄ軸成分とｑ軸成分とからなる直流電流として扱うことができる。この場合、上記のｕ相およびｖ相電流検出値Ｉｕ，Ｉｖから座標変換によってモータ電流値のｄ軸成分およびｑ軸成分が算出された後、上記目標電流値のｄ軸成分とモータ電流値のｄ軸成分との偏差に基づく比例積分演算によってｄ軸電圧指令値が算出されると共に、上記目標電流値のｑ軸成分とモータ電流値のｑ軸成分との偏差に基づく比例積分演算によってｑ軸電圧指令値が算出される。そして、これらｄ軸およびｑ軸電圧指令値から座標変換によって上記各相電圧の指令値Ｖ^*ｕ，Ｖ^*ｖ，Ｖ^*ｗが算出される。ブラシレスモータの制御においては、このようなｄ−ｑ座標の導入に基づく手法が一般的であるが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、モータ制御部２０は、上記のような各相電圧の指令値Ｖ^*ｕ，Ｖ^*ｖ，Ｖ^*ｗを算出する外、所定の故障検出処理の結果に基づいてリレー駆動回路７０を制御するためのリレー制御信号をも出力する。

モータ駆動部３０では、ＰＷＭ信号生成回路４０が上記各相電圧の指令値Ｖ^*ｕ，Ｖ^*ｖ，Ｖ^*ｗをモータ制御部２０から受け取り、それらの指令値Ｖ^*ｕ，Ｖ^*ｖ，Ｖ^*ｗに応じてデューティ比の変化するＰＷＭ信号を生成する。駆動回路５０は、既述のようにＨｉ側ＦＥＴ５１Ｈ〜５３ＨおよびＬｏ側ＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌを用いて構成されるＰＷＭ電圧形インバータであって、上記ＰＷＭ信号でこれらのＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈおよび５１Ｌ〜５３Ｌをオン／オフさせることにより、モータ６に印加すべき各相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。これらの各相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、ＥＣＵ５から出力されてモータ６に印加される。この電圧印加に応じてモータ６の各相ｕ、ｖ、ｗのコイル（不図示）に電流が流れ、モータ６はその電流に応じて操舵補助のためのトルク（モータトルク）を発生させる。

リレー駆動回路７０は、モータ制御部２０から出力されるリレー制御信号に基づいて動作する。リレー駆動回路７０は、故障が検出された旨を示す信号をモータ制御部２０から受け取るまでは、リレー９０，９１，９２を閉状態に保ち、モータ駆動部３０およびモータ６への電源供給を続ける。モータ制御部２０における故障検出処理で故障が検出されると、リレー駆動回路７０は、モータ制御部２０より故障が検出された旨を示す信号を受け取る。これにより、リレー駆動回路７０は、リレー９０，９１，９２を開状態にし、モータ駆動部３０およびモータ６への電源供給を遮断する。

＜２.３ モータ・駆動回路系の要部構成＞
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、駆動回路５０、ブラシレスモータ６、および、それらを接続するリード線等からなる構成部分であるモータ・駆動回路系において、抵抗成分についての各相間（ｕ，ｖ，ｗ相の相互の間）での差を解消または低減するために以下のような構成を備えている。なお、本実施形態においても、このモータ・駆動回路系の伝達関数Ｇｍ(ｓ)は、各相につき次式のように表現することができる（図４参照）。
Ｇｍ(ｓ)＝Ｋｍ／（Ｌ・ｓ＋Ｒ＋Ｒ’） …（２）
ここで、Ｋｍは定数であり、Ｒ’は、モータ６や、駆動回路５０、各相用電流供給経路を形成するリード線の配線抵抗等を含む外部抵抗である。

既述のように、駆動回路５０内の接続点Ｎｕとモータ端子６１とを接続するｕ相用電流供給経路にはリレー９１が挿入され、駆動回路５０内の接続点Ｎｖとモータ端子６２とを接続するｖ相用電流供給経路にはリレー９２が挿入されているが、駆動回路５０内の接続点Ｎｗとモータ端子６３とを接続するｗ相用電流供給経路にはリレーが挿入されていない。そこで本実施形態では、そのｗ相用電流供給経路に、図２に示すように、リレー９１または９２のオン状態における抵抗値である接触抵抗値にほぼ等しい抵抗値を有する抵抗体Ｒａが挿入されている。

このような抵抗体Ｒａの挿入により、外部抵抗Ｒ’のうち駆動回路５０とモータ６との電気的接続に関わる抵抗成分、すなわち駆動回路５０からモータ６に電流を供給するための電流供給経路の抵抗値のｕ，ｖ，ｗ相の各相間での差が低減または解消される。なお、抵抗体Ｒａの挿入については、具体的には、それに相当する抵抗器をリレーの挿入されていないｗ相用電流供給経路に挿入すればよいが、これに代えて、後述のようにｗ相用電流供給経路としてのリード線を形成するバスバーの断面積（幅または厚み）および／または長さを適切に設定することによって上記抵抗体Ｒａの挿入を実現してもよい。

また本実施形態では、上記外部抵抗Ｒ’の各相間での差を解消すべく、駆動回路５０内の配線抵抗についても調整が施されている。すなわち、図３（ａ）に示す３相電圧形インバータが駆動回路５０として使用されている場合、電源とＨｉ側のスイッチング素子であるＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈとの間の配線長や、接地点とＬｏ側のスイッチング素子であるＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌとの間での配線長を相間で揃えるのが困難である。そこで本実施形態では、電源であるバッテリ８からＨｉ側ＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈへ至る電流経路のうちＨｉ側ＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈにそれぞれに向かって分岐する接続点（以下「電源側分岐点」という）ＮＨ以降のバスバー５５Ｈが、図３（ｂ）に示すような形状となっている。すなわち、バスバー５５Ｈのうち電源側分岐点ＮＨからＨｉ側ＦＥＴ５１Ｈのソース端子までの部分の幅Ｗ１、電源側分岐点ＮＨからＨｉ側ＦＥＴ５２Ｈのソース端子までの部分の幅Ｗ２、および、電源側分岐点ＮＨからＨｉ側ＦＥＴ５３Ｈのソース端子までの部分の幅Ｗ３が、電源側分岐点ＮＨから３個のＨｉ側ＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈのソース端子までの配線の抵抗値が互いにほぼ等しくなるように設定されている（通常は、Ｗ１＝Ｗ３＞Ｗ２となる）。また、接地点からＬｏ側ＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌへ至る電流経路のうちＬｏ側ＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌにそれぞれに向かって分岐する接続点（以下「接地側分岐点」という）ＮＬ以降のバスバー５５Ｌが、図３（ｃ）に示すような形状となっている。すなわち、バスバー５５Ｌのうち接地側分岐点ＮＬからＬｏ側ＦＥＴ５１Ｌのソース端子までの部分の幅Ｗ４、接地側分岐点ＮＬからＬｏ側ＦＥＴ５２Ｌのソース端子までの部分の幅Ｗ５、および、接地側分岐点ＮＬからＬｏ側ＦＥＴ５３Ｌのソース端子までの部分の幅Ｗ６が、接地側分岐点ＮＬから３個のＬｏ側ＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌのソース端子までの配線の抵抗値が互いにほぼ等しくなるように設定されている（通常は、Ｗ４＝Ｗ６＞Ｗ５となる）。

上記のように駆動回路５０内の配線を形成するバスバーの幅Ｗ１〜Ｗ６の設定（調整）により、外部抵抗Ｒ’のうち駆動回路５０内の配線に関わる抵抗成分のｕ，ｖ，ｗ相の各相間での差が低減または解消される。モータ６の内部抵抗Ｒの相間での差はほぼ無視できるので、上記のようにして外部抵抗Ｒ’を各相間で調整することで、モータ・駆動回路系における内部抵抗Ｒと外部抵抗Ｒ’の双方を含めた抵抗成分の各相間での差を所定値以下（例えば５％以下）とすることができる。

なお、一般にバスバーの厚みや長さを変えることは容易ではないので、本実施形態では、バスバー５５Ｈ、５５Ｌの幅Ｗ１〜Ｗ３，Ｗ４〜Ｗ６を適切に設定することにより配線抵抗を各相間で調整している。しかし、幅と共にまたは幅に代えて、バスバー５５Ｈ、５５Ｌの厚み（または断面積）および／または長さを調整することにより配線抵抗を各相間で調整し、これにより駆動回路５０における抵抗成分の各相間での差を低減または解消するようにしてもよい。

＜２.４ 作用および効果＞
上記のように本実施形態によれば、駆動回路５０からモータ６に電流を供給するための電流供給経路の抵抗値および駆動回路５０内の配線の抵抗値についての各相間での差が解消または低減され、これによりモータ・駆動回路系における外部抵抗Ｒ’の各相間での差が解消または低減される。そして、モータ６の内部抵抗ＲやインダクタンスＬの各相間での相違はほぼ無視できる程度であることから、上記によりモータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差が解消または低減されるだけでなく、各相についてのモータ・駆動回路系のゲインおよび位相が互いにほぼ等しくなる。その結果、ｕ，ｖ，ｗ相のいずれにおいても、同一の相電圧が印加された場合にはモータ６に略同一の相電流が流れるので、モータ６におけるトルクリップルを低減することができる。例えば、従来の電動パワーステアリング装置におけるモータトルクのモータ電気角に対する変化は、図５において曲線Ｃ１（細い方の曲線）で示すような波形となるが、本実施形態によれば、モータトルクのモータ電気角に対する変化は、図５において曲線Ｃ２（太い方の曲線）で示すような波形となり、トルクリップルが大幅に低減されることがわかる。なお、図５において曲線Ｃ２で示す波形で表されるモータトルクを出力する例では、モータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差は１％以下となっている。このように本実施形態によれば、モータにおけるトルクリップルを低減し、操舵操作において運転者に違和感を与えないようにすることができる。

また、本実施形態によれば、配線のために使用されるバスバーの幅等を適切に設定することによりモータ・駆動回路系における抵抗成分が調整されることから、相間での抵抗調整用の抵抗器等を別途付加する必要がない。このため、コストの増大を抑えつつモータ・駆動回路系のゲインおよび位相の各相間での差を低減または解消することができる。

＜３. 変形例＞
上記実施形態では、モータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差を低減または解消すべく、駆動回路５０からモータ６に電流を供給するための電流供給経路のうちリレーが挿入されていない経路に調整用の抵抗体Ｒａを挿入すると共に（図２）、駆動回路５０内の配線を形成するバスバーの形状を調整した構成（図３）となっているが、これに代えて、モータ・駆動回路系における抵抗成分の相間調整のためのこれら２つの抵抗調整手段のうちいずれか一方のみを採用した構成としてもよい。例えば、駆動回路５０からモータ６へ至る全ての電流供給経路にリレーが挿入されている場合には、駆動回路５０内の配線抵抗についての相間での調整（例えばバスバーの幅の適切な設定）を施すだけでもよい。また、モータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差を低減または解消するための抵抗調整手段であれば、上記２つの抵抗調整手段以外の他の抵抗調整手段を更に備える構成であってもよい。

また、上記実施形態では、電動パワーステアリング装置の駆動源として３相のブラシレスモータ６が使用されているが、ブラシレスモータの相数は３に限定されるものではなく、本発明は４相以上のブラシレスモータを使用する電動パワーステアリング装置にも適用可能である。

本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構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。 上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。 上記実施形態における駆動回路内の配線抵抗の相間での調整を説明するための回路図（ａ）ならびに要部形状を示す模式図（ｂ）および（ｃ）である。 電動パワーステアリング装置における電流制御系を伝達関数を用いて表現したブロック線図である。 上記実施形態におけるトルクリップルの低減効果を説明するためのモータトルクの波形図である。 従来の電動パワーステアリング装置におけるモータ・駆動回路系の周波数特性を示すボード線図である。

符号の説明

５ …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６ …ブラシレスモータ
２０ …モータ制御部
３０ …モータ駆動部
４０ …ＰＷＭ信号生成回路
５０ …駆動回路
５１Ｈ〜５３Ｈ…Ｈｉ側ＦＥＴ（Ｈｉ側スイッチング素子）
５１Ｌ〜５３Ｌ…Ｌｏ側ＦＥＴ（Ｌｏ側スイッチング素子）
５５Ｈ，５５Ｌ…バスバー
６１〜６３ …モータ端子
９１，９２ …リレー（開閉手段）
Ｎｕ …（上アームと下アームとの）ｕ相に対応する接続点
Ｎｖ …（上アームと下アームとの）ｖ相に対応する接続点
Ｎｗ …（上アームと下アームとの）ｗ相に対応する接続点
ＮＨ …電源側分岐点
ＮＬ …接地側分岐点
Ｒａ …抵抗体

Claims (4)

1. 車両操舵のための操作に応じて決定される目標値に基づきブラシレスモータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
   前記目標値に基づき、前記ブラシレスモータに印加すべき電圧の指令値を算出する制御演算手段と、
   前記指令値に基づいて前記ブラシレスモータを駆動する駆動回路と、
   前記ブラシレスモータおよび前記駆動回路を含むモータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差が所定値以下になるように、当該モータ・駆動回路系における抵抗成分を調整する抵抗調整手段と
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記駆動回路から前記ブラシレスモータへの電流供給のために前記ブラシレスモータの相毎に設けられた電流供給経路のうち少なくとも１つの電流供給経路に挿入された開閉手段を更に備え、
   前記抵抗調整手段は、前記電流供給経路の抵抗値の各相間での差が所定値以下となるように、前記開閉手段の閉状態における抵抗値に応じた抵抗値を有する抵抗であって前記開閉手段が挿入されていない前記電流供給経路に挿入された抵抗を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記駆動回路は、電源側に配置されたスイッチング素子であるＨｉ側スイッチング素子と接地点側に配置されたスイッチング素子であるＬｏ側スイッチング素子とからなる互いに直列に接続されたスイッチング素子対を前記ブラシレスモータの相数だけ並列に接続して構成され、前記Ｈｉ側スイッチング素子と前記Ｌｏ側スイッチング素子との接続点が前記電流供給経路を介して前記ブラシレスモータに接続されており、
   前記抵抗調整手段は、前記電源から前記Ｈｉ側スイッチング素子までの電流経路であるＨｉ側電流経路の抵抗値の各相間での差、および／または、前記Ｌｏ側スイッチング素子から前記接地点までの電流経路であるＬｏ側電流経路の抵抗値の各相間での差が所定値以下となるように、前記Ｈｉ側電流経路および／または前記Ｌｏ側電流経路の抵抗値を調整するための抵抗を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記抵抗調整手段は、前記電流供給経路の配線および／または前記駆動回路内の配線のためのバスバーであって、前記モータ・駆動回路系における抵抗成分の各相間での差が所定値以下になるように断面積および／または長さが調整されたバスバーを含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
   

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