JP2005130570A

JP2005130570A - パワーステアリング装置および電流検出手段のゲイン差補償方法

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Publication number: JP2005130570A
Application number: JP2003361770A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ueda; 武史上田; Masahiko Sakamaki; 正彦酒巻; Shigeki Nagase; 茂樹長瀬
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: US7226069B2; EP1526061A2; US20050087387A1; EP1526061A3; KR20050039611A; JP4474894B2

Abstract

【課題】各相の電流検出器のゲイン差の影響によるトルクリプルを抑制することにより、違和感のない操舵感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】本装置におけるブラシレスモータ６のＷ相を他の相から切り離して（Ｓ１０）、Ｕ相端子−Ｖ相端子間に第１の電圧ｖ１を印加し（Ｓ２０）、このときのＵ相電流検出器１５６の電流検出値ＸｕおよびＶ相電流検出器１５４の電流検出値Ｘｖを記憶する（Ｓ３０）。同様に、第２の電圧ｖ２を印加し（Ｓ４０）、このときの各電流検出値Ｙｕ，Ｙｖを記憶する（Ｓ５０）。これらの記憶値を式｜Ｘｕ−Ｙｕ｜／｜Ｘｖ−Ｙｖ｜に代入してＶ相ゲイン補正係数ｇｖを算出する（Ｓ６０）。このＶ相ゲイン補正係数ｇｖに基づき装置動作時にＵ相電流検出器１５６に対するＶ相電流検出器１５４のゲイン差を補償することにより、各電流検出器のゲイン差によるトルクリプルの発生を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動モータを駆動することにより車両のステアリング機構に操舵補助力を与える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いて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、目標電流値と検出された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。

近年では、このような電動パワーステアリング装置において、電動モータとしてブラシレスモータが使用されることがある。ここで、３相のブラシレスモータが使用されている電動パワーステアリング装置では、電流検出器はモータのいずれかの２相に流れる電流を検出するために備えられているのが一般的であり、例えばＵ相およびＶ相に流れる電流を検出するために備えられている。なお、このときのＷ相に流れる電流は計算により求めることができる。

上記のような構成において、モータに流すべき電流が零であるにもかかわらず、実際には固有の誤差を含んた電流が当該電流検出器において検出されることがある。このような電流はオフセット電流と呼ばれており、このオフセット電流の影響を解消するために、オフセット電流に相当する補正値（以下「オフセット補正値」という）を保持しておき、電流検出器で検出された検出電流値から保持されたオフセット補正値を減算することにより検出電流値が補正される。

また、電流検出器の測定値（入力値）に対する出力値の比率であるゲインにも電流検出器の個体差に基づく固有の誤差がある。なお、このゲインは、測定値と出力値との対応関係を示す直線の傾きに相当する。このような電流検出器のゲイン差による影響を考慮することなくモータ制御が行われるとトルクリプルが発生し、運転者はハンドル操舵に違和感を感じることになる。

上述のような電流検出器のゲイン差による影響を解消するために、従来より、電流検出器の出力値を所定のハードウェアにより調整するものがある（例えば、特許文献１を参照）。また、製造時において、正確に調整された基準電流検出器を電動パワーステアリング装置の外部に設け、この基準電流検出器の出力値と、装置に内蔵される上記電流検出器の出力値とを比較することにより、当該電流検出器の出力値を所定のソフトウェアにより補正または調整するものがある。
特開平１０−７５５９８号公報

しかし、電流検出器の出力値をハードウェアにより調整する従来の構成では、部品等の追加によりコストが上昇し、また上記ハードウェアの調整工程を追加しなければならない場合には工数も増加する。

また、装置外部の基準電流検出器に基づき、内蔵される電流検出器の出力値をソフトウェアにより補正ないし調整する場合には、正確に調整された基準電流検出器を新たに用意しなければならない。さらに、調整する際所定の誤差が生じることは避けられないので、基準電流検出器の出力値と補正または調整された各電流検出器の出力値とは完全に一致しないのが通常である。ここで、基準電流検出器の出力値と各電流検出器の出力値とのずれが比較的小さいときにも、複数の電流検出器の出力値を互いに比較するときには、それらの（相対的な）ずれは比較的大きくなることがある。このような場合、上述したトルクリプルが発生し、運転者はハンドル操舵に違和感を感じることがある。

そこで本発明では、各電流検出器間のゲイン差の影響によるトルクリプルを抑制することにより、違和感のない操舵感が得られるパワーステアリング装置および電流検出手段のゲイン差補償方法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電流値に基づいて、３つ以上の相および端子を有する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パワーステアリング装置であって、
前記ブラシレスモータが有する２つ以上の相にそれぞれ流れる電流を検出し、その検出電流値を出力する２つ以上の電流検出手段と、
前記２つ以上の電流検出手段のゲイン差が補償されるように、前記電流検出手段から出力された前記検出電流値を補正する補正手段と、
前記目標電流値と前記補正手段により補正された後の検出電流値との偏差に基づき前記ブラシレスモータを駆動するモータ駆動手段と
を備え、
前記補正手段は、前記２つ以上の電流検出手段のうちの基準となる電流検出手段により電流を検出される相と、前記２つ以上の電流検出手段のうちの１つの他の電流検出手段により電流を検出される相とに同一の電流が流れるとき、前記基準となる電流検出手段の検出電流値と前記他の電流検出手段の検出電流値とに基づき、前記基準となる電流検出手段に対する前記他の電流検出手段のゲイン差を補償するためのゲイン補正係数を算出し、当該ゲイン補正係数に基づき前記他の電流検出手段の検出電流値を補正することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記補正手段は、前記端子の１つ以上を開放することにより、前記基準となる電流検出手段および前記他の電流検出手段により電流を検出されるそれぞれの相に同一の電流を流し、当該同一の電流の検出電流値に基づき前記ゲイン補正係数を算出することを特徴とする。

第３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電流値に基づいて３つ以上の相および端子を有する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に備えられており、前記ブラシレスモータが有する所定の相に流れる電流を検出しその検出電流値を出力する２つ以上の電流検出手段におけるゲイン差の補償方法であって、
前記２つ以上の電流検出手段のうちの基準となる電流検出手段を含む２つの電流検出手段により電流を検出されるそれぞれの相に同一の電流が流れるように、前記端子の１つ以上を開放する開放ステップと、
前記開放ステップにおいて開放されない端子間に所定の電圧を印加することにより、前記２つの電流検出手段に同一の電流を流す電圧印加ステップと、
前記電圧印加ステップにおいて流れる前記同一の電流を前記２つの電流検出手段で検出することにより得られる検出電流値に基づき、前記基準となる電流検出手段に対する他の電流検出手段のゲイン差を補償する補正ステップと
を含むことを特徴とする。

上記第１の発明によれば、基準となる電流検出手段および他の電流検出手段の検出電流値に基づき、基準となる電流検出手段に対する他の電流検出手段のゲイン差を補償するゲイン補正係数を算出し、このゲイン補正係数に基づき上記他の電流検出手段から出力された検出電流値を補正する。このことにより、各電流検出手段のゲイン差によるトルクリプルの発生を抑制することができるため、運転者に違和感のない操舵感を与えることができる。

上記第２の発明によれば、１つ以上のモータ端子（例えばＷ相の一端）を開放することにより、基準となる相（例えばＵ相）の電流検出手段および他の１つの相（例えばＶ相）の電流検出手段にのみ流れる電流の検出電流値に基づきゲイン補正係数を算出する。このことにより、ゲイン補正係数を簡単な方法で算出することができるので、各電流検出手段のゲイン差によるトルクリプルの発生を簡単に抑制することができ、運転者に違和感のない操舵感を与えることができる。

上記第３の発明によれば、１つ以上のモータ端子（例えばＷ相の一端）を開放し、開放されない端子間（例えばＵ相−Ｖ相間）に所定の電圧を印加することで２つの電流検出手段に同一の電流を流すことにより検出される電流検出値に基づき、基準となる電流検出手段に対する他方の電流検出手段のゲイン差を補償する。このことにより、各電流検出手段のゲイン差によるトルクリプルの発生を簡単に抑制することができ、運転者に違和感のない操舵感を与えることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
＜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Ｔｓを検出するトルクセンサ３と、当該車両の走行速度Ｖｓを検出する車速センサ４と、ハンドル操作による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生す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、ブラシレスモータ６のロータの回転位置を検出する位置検出センサ１２と、車載バッテリ８から電源の供給を受けて、トルクセンサ３および車速センサ４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。

運転者がハンドル１００を操作すると、トルクセンサ３によって検出された操舵トルクＴｓと車速センサ４によって検出された車速Ｖｓと位置検出センサ１２によって検出されたロータの回転位置とに基づいて、ＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、そ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、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Ｔｓとモータ６の発生する操舵補助力とによって、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．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における制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０とモータ駆動部とから構成される。マイコン１０は、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、車速演算部１８４と、目標電流演算部１１４と、減算器１２２，１２４と、ｄ軸電流ＰＩ制御部１２６と、ｑ軸電流ＰＩ制御部１２８と、ｄ−ｑ／３相交流座標変換部１３２と、符号反転加算器１３４と、３相交流／ｄ−ｑ座標変換部１３８と、電流検出値補正部１７０とからなるモータ制御部として機能する。目標電流演算部１１４には、基本アシスト制御部１８０とモータ電流指令値演算部１８８とが含まれている。モータ駆動部は、モータ制御部としてのマイコン１０から出力される電圧指令値に基づき３相のブラシレスモータ６を駆動するハードウェア（回路）であり、ＰＷＭ信号生成回路１５０と、モータ駆動回路１５２と、Ｕ相電流検出器１５６と、Ｖ相電流検出器１５４と、ロータ角度位置検出器１６２とから構成される。また、ＥＣＵ５にはリレー（不図示）が設けられており、当該リレーが閉じられている期間中、モータ駆動部およびブラシレスモータ６へ電源が供給される。

ハンドル１００が操作されると、トルクセンサ３によって検出される操舵トルクＴｓがＥＣＵ５に入力されるとともに、車速センサ４によって検出される車速信号ＶｓもＥＣＵ５に入力される。車速演算部１８４では、車速信号Ｖｓに基づいて車速Ｖが算出される。また、モータ６に取り付けられた位置検出センサ１２から出力されるセンサ信号に基づいて、ロータ角度位置検出器１６２は、モータ６のロータである回転界磁（永久磁石）の回転位置すなわち電気角θｒｅを示す信号を出力する。

基本アシスト制御部１８０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、操舵トルクＴｓと車速Ｖとに基づいて、モータ６に流すべき目標電流値Ｉｔを決定する。モータ電流指令値演算部１８８は、目標電流値Ｉｔに基づいて、ｑ軸電流指令値ｉｑ^*を出力する。このｑ軸電流指令値ｉｑ^*は、モータ６が発生すべきトルクに対応する電流値であり、減算器１２４に入力される。一方、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*は、トルクに関与しないのでｉｄ^*＝０として、減算器１２２に入力される。

Ｕ相電流検出器１５６およびＶ相電流検出器１５４は、それぞれモータのＵ相、Ｖ相の巻き線（本明細書では単に「Ｕ相、Ｖ相」という）に流れる電流を検出し、Ｕ相電流検出値ｉｕとＶ相電流検出値ｉｖとをそれぞれ電圧信号で出力する。これらのＵ相電流検出器１５６およびＶ相電流検出器１５４は、モータ駆動回路１５２からモータ６へ繋がる線に対して配置されるが、モータ駆動回路１５２内の各駆動用素子と接地点との間に配置されてもよい。なお、Ｕ相電流検出値ｉｕおよびＶ相電流検出値ｉｖに固有のオフセット電流値やゲインの誤差が含まれていることは前述したとおりである。

電流検出値補正部１７０は、イグニッションがＯＮされたときのＵ相電流検出値ｉｕおよびＶ相電流検出値ｉｖに基づいて、対応するオフセット補正値を設定する。ここで、オフセット補正値とは、モータに流すべき電流が零であるにもかかわらず電流検出器で検出されるオフセット電流の影響を解消するための補正値である。

電流検出値補正部１７０は、Ｕ相電流検出値ｉｕから対応する上記オフセット補正値を減算することによりＵ相電流検出値ｉｕを補正し、補正された電流検出値に基づきＵ相モータ電流値ｉｍｕを出力する。より詳細には、オフセット補正された電流検出値に対して、基準として予め定められたゲイン値（以下「基準ゲイン値」という）の逆数を乗算することにより、Ｕ相モータ電流値ｉｍｕを出力する。ここで、基準ゲイン値の逆数を乗算するのは、電圧信号として得られる電流検出値（出力値）を電流値（測定値）に変換するためである。

なお、ゲイン値とは、電流検出器の測定値（入力値）に対する出力値の比率であって、測定値と出力値との対応関係を示す直線の傾きに相当する値であるが、上記基準ゲイン値は、一般的には、Ｕ相電流検出器１５６およびＶ相電流検出器１５４の製造時に想定された（理想的な）ゲイン値である。そのため、この基準ゲイン値は、製造公差のため実際のゲイン値と完全には一致しない。

また、電流検出値補正部１７０は、Ｖ相電流検出値ｉｖから対応するオフセット補正値を減算するとともに、Ｕ相電流検出器１５６のゲイン値にＶ相電流検出器１５４のゲイン値が結果として（見かけ上）等しくなるように、上記減算により得られた値に対して後述するＶ相ゲイン補正係数を乗算することによりＶ相電流検出値ｉｖを補正し、補正された電流値に基づきＶ相モータ電流値ｉｍｖを出力する。より詳細には上記と同様、オフセット補正された電流検出値に対して、Ｖ相ゲイン補正係数を乗算し、基準ゲイン値の逆数を乗算することによりＶ相モータ電流値ｉｍｖを出力する。このようにゲイン補正係数を乗算することにより、Ｕ相電流検出器１５６に対するＶ相電流検出器１５４のゲイン差が結果として解消される、すなわちゲイン差に起因する電流検出器間の相対的な検出誤差が解消されるため、各電流検出器のゲイン差に基づいて生じるトルクリプルが低減される。

ここで、Ｕ相電流検出器１５６のゲインを基準にして、これに対するＶ相電流検出器１５４の電流検出値が補正されるため、Ｕ相に流れる真の電流値とＵ相電流検出器１５６の電流検出値との間にずれがある場合には、Ｖ相電流検出器１５４の電流検出値もまた同じずれを生じる。このように、各電流検出器の実際のゲインと（設計上の）理想的なゲインとに生じるずれにより、実際に得られるモータ６のトルクが理想的な値からずれることも考えられる。しかし、Ｕ相電流検出器１５６の電流検出値と真の電流値との間のずれは製造公差に基づくわずかなものであり、またこのずれによる影響は、トルクセンサ３によって検出される操舵トルクＴｓに基づくモータ制御部およびモータ駆動部のフィードバック制御により（トルクフィードバックループ内で）ほぼ解消されるため、運転者はハンドル操舵に違和感を感じることはない。

なお、電流検出値補正部１７０における上記補正処理動作の詳細およびＶ相ゲイン補正係数を算出するための方法については後述する。

３相交流／ｄ−ｑ座標変換部１３８は、ロータの電気角θｒｅに基づいて、Ｕ相モータ電流値ｉｍｕおよびＶ相モータ電流値ｉｍｖを、ｄ−ｑ座標上の値であるｄ軸モータ電流値ｉｄおよびｑ軸モータ電流値ｉｑに変換する。このｄ軸モータ電流値ｉｄおよびｑ軸モータ電流値ｉｑは、減算器１２２および減算器１２４にそれぞれ入力される。

減算器１２２では、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*とｄ軸モータ電流値ｉｄとの偏差ｉｄ^*−ｉｄが出力される。そして、ｄ軸電流ＰＩ制御部１２６では、その偏差ｉｄ^*−ｉｄに基づく比例積分演算によって、ｄ軸電圧指令値ｖｄ^*が出力される。一方、減算器１２４では、ｑ軸電流指令値ｉｑ^*とｑ軸モータ電流値ｉｑとの偏差ｉｑ^*−ｉｑが出力される。そして、ｑ軸電流ＰＩ制御部１２８では、その偏差ｉｑ^*−ｉｑに基づく比例積分演算によって、ｑ軸電圧指令値ｖｑ^*が出力される。

ｄ−ｑ／３相交流座標変換部１３２では、ロータの電気角θｒｅに基づいて、ｄ軸電圧指令値ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ^*を、３相交流座標上の値であるＵ相電圧指令値ｖｕ^*およびＶ相電圧指令値ｖｖ^*に変換する。そして、符号反転加算器１３４は、Ｕ相電圧指令値ｖｕ^*およびＶ相電圧指令値ｖｖ^*からＷ相電圧指令値ｖｗ^*を算出する。

ＰＷＭ信号生成回路１５０は、Ｕ相電圧指令値ｖｕ^*、Ｖ相電圧指令値ｖｖ^*、Ｗ相電圧指令値ｖｗ^*を受け取り、それらの指令値に応じてデューティ比の変化するＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生成する。モータ駆動回路１５２では、そのＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗによってスイッチング素子がオン／オフされ、それにより、デューティ比に応じた電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗがモータ６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ印加される。

＜３．電流検出値補正部の動作＞
次に、本実施形態における電流検出値補正部１７０の補正処理について説明する。図３は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における、電流検出値の補正手順を示すフローチャートである。なお、図２の電流検出値補正部１７０の機能は、このフローチャートにおける、ステップＳ１３０およびステップＳ１５０で示す処理ステップにより実現される。

この電動パワーステアリング装置において、イグニッションスイッチ９がオンされると（ステップＳ１１０）、マイコン１０はＵ相電流検出器１５６によって検出されたＵ相電流検出値ｉｕとＶ相電流検出器１５４によって検出されたＶ相電流検出値ｉｖとを取得し（ステップＳ１２０）、取得された値をマイコン１０において動作するプログラムにより参照するパラメータ（変数）であるＵ相オフセット補正値ｉｏｕおよびＶ相オフセット補正値ｉｏｖに設定する（ステップＳ１３０）。すなわち、イグニッションスイッチ９がオンされた直後にＵ相電流検出器１５６およびＶ相電流検出器１５４において検出される電流であるオフセット電流の値が、Ｕ相オフセット補正値ｉｏｕおよびＶ相オフセット補正値ｉｏｖとなる。また、このステップＳ１３０では、製造時に予め定められた値をパラメータであるＶ相ゲイン補正係数ｇｖに設定する。なお、Ｕ相オフセット補正値ｉｏｕおよびＶ相オフセット補正値ｉｏｖに設定される値は、Ｖ相ゲイン補正係数ｇｖに設定される値と同様、製造時に予め定められていてもよい。このＶ相ゲイン補正係数ｇｖに設定される値を製造時に定める方法については後述する。これらの値が設定されると、ステップＳ１４０の処理に進む。

ステップＳ１４０では、リレーが閉じられ（オン状態にされ）、ステップＳ１５０では、電流検出値補正部１７０により、Ｕ相電流検出値ｉｕからＵ相オフセット補正値ｉｏｕを減算することによりＵ相電流検出値ｉｕが補正され、この補正後の電流検出値に対して、所定の基準ゲイン値の逆数が乗算されることにより、Ｕ相モータ電流値ｉｍｕが出力される。なお、前述したように、基準ゲイン値の逆数を乗算することにより、電圧信号によって示される電流検出値（出力値）が電流値（測定値）に変換される。また、Ｖ相電流検出値ｉｖからＶ相オフセット補正値ｉｏｖが減算され、減算により得られた値に対してＶ相ゲイン補正係数ｇｖが乗算されることによりＶ相電流検出値ｉｖが補正され、この補正後の電流検出値に対して、所定の基準ゲイン値の逆数が乗算されることにより、Ｖ相モータ電流値ｉｍｖが出力される。そして、これらの出力電流値に基づいて従来のモータ駆動処理が行われる。

ステップＳ１６０では、イグニッションスイッチ９がオフされたか否かを判定する。オフされた場合、以上の処理は終了し電動パワーステアリング装置の動作が停止する。オフされていない場合、ステップＳ１５０の処理に戻り、ステップＳ１５０およびＳ１６０の処理が、この電動パワーステアリング装置の動作中、繰り返される。

＜４．Ｖ相ゲイン補正係数の算出方法＞
次に、本実施形態におけるＶ相ゲイン補正係数の算出方法について図４および図５を参照して説明する。図４は、本実施形態における、Ｖ相ゲイン補正係数の算出手順を示すフローチャートである。なおここでは、Ｖ相ゲイン補正係数は本電動パワーステアリング装置の製造時（調整時）において算出されるものとする。また、以下の算出手順は、マイコン１０に記憶される所定のソフトウェアにより実行されるものとするが、本電動パワーステアリング装置以外の装置であってＶ相ゲイン補正係数を算出するための所定の調整装置（または検査装置）により実行されてもよい。

また、図５は、本実施形態におけるモータ６の結線図である。この図５に示されるように、モータ６の結線はＹ結線であって、端子６１はＵ相の巻き線の一端に接続され、端子６２はＶ相の巻き線の一端に接続され、端子６３はＷ相の巻き線の一端に接続されている。スイッチ６５は、Ｗ相の巻き線に電流を通しまたは遮断する（オンまたはオフする）。このスイッチ６５は、例えばマイコン１０により制御されるリレーである。

図４に示すステップＳ１０において、Ｗ相を他の相から電気的に切り離すために、スイッチ６５をオフする。このことにより端子６３（またはＷ相の巻き線の一端）は開放され、Ｗ相は全く電流が流れない状態となる。

次に、ステップＳ２０において、端子６１および端子６２の間に第１の電圧ｖ１を印加する。このことにより、Ｕ相およびＶ相にはそれぞれ第１の電流ｉ１が流れる。なお、この第１の電流ｉ１の値は、例えば装置外部に予め用意された基準となる電流検出器で電流を正確に測定することにより、または第１の電圧ｖ１の値と端子６１および端子６２間の抵抗値とから算出することにより得ることができるが、後述するように、ここで第１の電流ｉ１の値を得る必要はない。

続いて、ステップＳ３０において、このときの（すなわち第１の電流ｉ１が流れている状態での）Ｕ相電流検出器１５６からの出力値（電流検出値）ＸｕおよびＶ相電流検出器１５４からの出力値（電流検出値）Ｘｖをそれぞれ記憶する。

次に、ステップＳ４０において、端子６１および端子６２の間に第２の電圧ｖ２を印加する。このことにより、Ｕ相およびＶ相にはそれぞれ第２の電流ｉ２が流れる。なお、第２の電流ｉ２は、上記第１の電流ｉ１と同様に、その値を得る必要はない。

続いて、ステップＳ５０において、このときの（すなわち第２の電流ｉ２が流れている状態での）Ｕ相電流検出器１５６からの出力値（電流検出値）ＹｕおよびＶ相電流検出器１５４からの出力値（電流検出値）Ｙｖをそれぞれ記憶する。

次に、ステップＳ６０において、記憶された上記電流検出値に基づきＶ相ゲイン補正係数を算出する。前述したように、Ｖ相ゲイン補正係数は、Ｕ相電流検出器１５６に対するＶ相電流検出器１５４のゲイン差が結果的に解消されるように、オフセット補正された電流検出値に対して乗算される係数であり、具体的にはＵ相電流検出器１５６のゲイン値に対するＶ相電流検出器１５４のゲイン値の比率の逆数である。ここで、Ｕ相電流検出器１５６のゲイン値Ａｕは次式（１）のように表される。
Ａｕ＝｜Ｘｕ−Ｙｕ｜／｜ｉ１−ｉ２｜ …（１）
同様に、Ｖ相電流検出器１５４のゲイン値Ａｖは次式（２）のように表される。
Ａｖ＝｜Ｘｖ−Ｙｖ｜／｜ｉ１−ｉ２｜ …（２）
したがって、Ｖ相ゲイン補正係数ｇｖは次式（３）のように表される。
ｇｖ＝Ａｕ／Ａｖ＝｜Ｘｕ−Ｙｕ｜／｜Ｘｖ−Ｙｖ｜ …（３）

以上のように算出されたＶ相ゲイン補正係数ｇｖは、電流検出値補正部１７０の機能を実現するマイコン１０の図示されない記憶部（例えばＥＥＰＲＯＭなど）に格納され、装置動作時に参照される。

このように、第１および第２の電流ｉ１，ｉ２の値にかかわらずＶ相ゲイン補正係数ｇｖを算出することができることから、第１および第２の電圧ｖ１，ｖ２を正確に印加する必要がなくなる。そのため、正確に調整された基準となる電流検出器や、正確な電圧を印加するための各種装置等を使用することなく簡易な方法でＶ相ゲイン補正係数を算出することにより、各電流検出器のゲイン差によるトルクリプルの発生を抑制することができる。

また、第１および第２の電流ｉ１，ｉ２の値にかかわらずＶ相ゲイン補正係数ｇｖを算出することができることから、製造時に予めオフセット補正値を算出しておく必要がなくなる。このようにゲイン差の影響を解消するためのＶ相ゲイン補正係数の算出とオフセット補正とは無関係なものとなるため、様々な公知のオフセット補正方法を適用することができる。

ここで、第１および第２の電圧ｖ１，ｖ２は、モータ６に印加可能な電圧であればどのような値であってもよいが、典型的には、第１の電圧ｖ１は動作時に印加されるべき最大の電圧値であり、第２の電圧ｖ２はその最小の電圧値であることが好適である。そうすれば、｜Ｘｕ−Ｙｕ｜および｜Ｘｖ−Ｙｖ｜の値が最大となるため、各電流検出器に測定誤差があるときにもＶ相ゲイン補正係数ｇｖをより正確に算出することができる。また、第１の電圧ｖ１はＵ相電流検出器１５６およびＶ相電流検出器１５４のゲイン値が（ほとんど）変化しない範囲での最大の電圧値であり、第２の電圧ｖ２はその最小の電圧値であることも好適である。そうすれば、ゲイン値の変化が（ほぼ）線形となる範囲内で｜Ｘｕ−Ｙｕ｜および｜Ｘｖ−Ｙｖ｜の値を最大にすることができるため、Ｖ相ゲイン補正係数ｇｖをより正確に算出することができる。

＜５．効果＞
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、モータ６のＷ相の一端（端子６３）を開放して第１および第２の電流ｉ１，ｉ２を流すことにより、Ｕ相電流検出器１５６を基準として算出されたＶ相ゲイン補正係数に基づきＶ相電流検出器１５４の電流検出値を補正する。このことによりゲイン差が補償され、各電流検出器のゲイン差によるトルクリプルの発生を抑制することができるため、運転者に違和感のない操舵感を与えることができる。

＜６．変形例＞
上記一実施形態では、Ｖ相ゲイン補正係数は本電動パワーステアリング装置の製造時（調整時）において算出されるものとしたが、装置の初回起動時または起動時毎に算出されてもよい。この場合には、モータ６に第１および第２の電流ｉ１，ｉ２を流すため、この電流による操舵補助力の発生を抑止する手段、例えばモータ６の駆動軸とボールねじ駆動部１１とを機械的に切り離す公知の機構などを備えていることが好ましい。また、製造時におけるＶ相ゲイン補正係数の算出手順（図４を参照）を実行するのは、予め記憶される所定のソフトウェアに基づき動作するマイコン１０であるが、その手順の一部または全部を実行するのは本電動パワーステアリング装置以外の装置であってＶ相ゲイン補正係数を算出するための所定の調整装置（または検査装置）であってもよいし、これら双方であってもよい。さらに、上記手順の一部または全部は、本電動パワーステアリング装置を製造または調整する者により実行されてもよい。

上記一実施形態では、Ｖ相電流検出値ｉｖを補正するためのＶ相ゲイン補正係数を算出するが、Ｖ相電流検出器１５４を基準として、Ｕ相電流検出値ｉｕを補正するためのＵ相ゲイン補正係数を算出してもよい。また、Ｕ相電流検出器１５６に対するＶ相電流検出器１５４のゲイン差を補償することができれば、必ずしもＶ相電流検出器１５４の電流検出値にＶ相ゲイン補正係数を乗算する必要はなく、例えば増幅器（または減衰器）を含む所定のハードウェアによりゲイン差を補償してもよいし、電圧信号として得られる電流検出値（出力値）を電流値（測定値）に変換する際に使用される基準ゲイン（または変換のためのテーブル）を変更することにより上記ゲイン差を補償してもよい。この場合には、上記変更された基準ゲイン（またはテーブル）がゲイン補正係数として機能することになる。

上記一実施形態では、イグニッションがＯＮされたときのＵ相電流検出値ｉｕおよびＶ相電流検出値ｉｖに基づいて、対応するオフセット補正値が設定されるが、上述のようにゲイン差の補償のためのＶ相ゲイン補正係数の算出とオフセット補正とは無関係であるから、ここでのオフセット補正には各種公知の方法を使用することができる。例えば、製造時にオフセット補正値が設定されてもよく、さらにイグニッションがＯＮされたときのＵ相電流検出値ｉｕおよびＶ相電流検出値ｉｖに基づいて、対応するオフセット補正値が更新されてもよい。なお、製造時にオフセット補正値が設定される場合、製造時にモータ６のトルクリプル成分を検査することができる点で好適である。また、オフセット補正値が比較的小さい場合には、オフセット補正を省略することもできる。

上記一実施形態では、上述したように、Ｖ相ゲイン補正係数の算出する際に、Ｕ相電流検出器１５６からのＵ相電流検出値ｉｕが正確に調整されていなくてもほぼ問題はないが、電流検出器の製造公差が比較的大きいため、Ｕ相電流検出器１５６の電流検出値と真の電流値との間のずれによる影響が上記フィードバック制御によっても解消されない場合には、Ｕ相電流検出器１５６を所定の基準電流検出器により正確に調整することが好適である。この場合にもＶ相電流検出器１５４を所定の基準電流検出器により正確に調整する必要はないため、工数を減らすことができる。

上記一実施形態では、モータ６はＹ結線であり、スイッチ６５をオフすることでＷ相を他の相から電気的に切り離すことにより、Ｕ相およびＶ相に同一の電流を流しているが、Ｕ相およびＶ相に同一の電流が流れるように図５の各端子６１〜６３に所定の電圧を印加してもよい。

上記一実施形態では、Ｕ相電流検出器１５６およびＶ相電流検出器１５４によりＵ相およびＶ相に流れる電流が検出されるが、さらにＷ相電流検出器を新たに設けることによりＷ相に流れる電流が検出されてもよい。なお、この構成では、Ｕ相電流検出器１５６を基準としてＷ相電流検出値を補正するためのＷ相ゲイン補正係数を算出する必要がある。さらに、上記一実施形態におけるモータ６は３相のブラシレスモータであるが、ｎ相（ｎは４以上の整数）のブラシレスモータであってもよい。この場合、電流検出器は各相に対して（ｎ−１）個以上が設けられる。また、電動モータにより駆動されるポンプからの圧油により操舵補助を行う油圧式パワーステアリング装置において、当該電動モータに流れる電流の検出に本発明を適用できる。

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を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。上記実施形態における、電流検出値の補正手順を示すフローチャートである。上記実施形態における、Ｖ相ゲイン補正係数の算出手順を示すフローチャートである。上記実施形態におけるモータの結線図である。

符号の説明

５ …ＥＣＵ（電子制御ユニット）
６ …ブラシレスモータ
１０ …マイコン
１３８…３相交流／ｄ−ｑ座標変換部
１５０…ＰＷＭ信号生成回路
１５２…モータ駆動回路
１５４…Ｖ相電流検出器
１５６…Ｕ相電流検出器
１７０…電流検出値補正部
ｉｄ^* …ｄ軸電流指令値
ｉｑ^* …ｑ軸電流指令値
ｉｕ …Ｕ相電流検出値
ｉｖ …Ｖ相電流検出値

Claims

車両操舵のための操作に応じて決定される目標電流値に基づいて、３つ以上の相および端子を有する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パワーステアリング装置であって、
前記ブラシレスモータが有する２つ以上の相にそれぞれ流れる電流を検出し、その検出電流値を出力する２つ以上の電流検出手段と、
前記２つ以上の電流検出手段のゲイン差が補償されるように、前記電流検出手段から出力された前記検出電流値を補正する補正手段と、
前記目標電流値と前記補正手段により補正された後の検出電流値との偏差に基づき前記ブラシレスモータを駆動するモータ駆動手段と
を備え、
前記補正手段は、前記２つ以上の電流検出手段のうちの基準となる電流検出手段により電流を検出される相と、前記２つ以上の電流検出手段のうちの１つの他の電流検出手段により電流を検出される相とに同一の電流が流れるとき、前記基準となる電流検出手段の検出電流値と前記他の電流検出手段の検出電流値とに基づき、前記基準となる電流検出手段に対する前記他の電流検出手段のゲイン差を補償するためのゲイン補正係数を算出し、当該ゲイン補正係数に基づき前記他の電流検出手段の検出電流値を補正することを特徴とする、パワーステアリング装置。
前記補正手段は、前記端子の１つ以上を開放することにより、前記基準となる電流検出手段および前記他の電流検出手段により電流を検出されるそれぞれの相に同一の電流を流し、当該同一の電流の検出電流値に基づき前記ゲイン補正係数を算出することを特徴とする、請求項１に記載のパワーステアリング装置。
車両操舵のための操作に応じて決定される目標電流値に基づいて３つ以上の相および端子を有する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パワーステアリング装置に備えられており、前記ブラシレスモータが有する所定の相に流れる電流を検出しその検出電流値を出力する２つ以上の電流検出手段におけるゲイン差の補償方法であって、
前記２つ以上の電流検出手段のうちの基準となる電流検出手段を含む２つの電流検出手段により電流を検出されるそれぞれの相に同一の電流が流れるように、前記端子の１つ以上を開放する開放ステップと、
前記開放ステップにおいて開放されない端子間に所定の電圧を印加することにより、前記２つの電流検出手段に同一の電流を流す電圧印加ステップと、
前記電圧印加ステップにおいて流れる前記同一の電流を前記２つの電流検出手段で検出することにより得られる検出電流値に基づき、前記基準となる電流検出手段に対する他の電流検出手段のゲイン差を補償する補正ステップと
を含むことを特徴とする、電流検出手段のゲイン差補償方法。