JP2006131059A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ電流検出回路のオフセット補正値を最小単位で繰り返し演算して所定範囲内に収斂させ、振動や騒音の発生がない電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 目標電流値とモータ回転数から判定した運転者が操舵していない状態のとき、サンプリングしたＰＩＤ演算器１６、３６の所定個数のサンプルの平均値が零又は所定範囲内にあるか否かを判定し、所定範囲を越えているときはモータ電流検出器２１、４２のいずれかにオフセット誤差が生じていると判断し、オフセット補正量としてＡ／Ｄ変換後のモータ電流検出器２１、４２の出力に補正量Δｍとしてデジタル値の最小桁に１を加算又は減算し、このオフセット補正演算をサンプル平均値が零又は所定範囲内に収斂するまで繰り返し、サンプル平均値が所定範囲内に収まった時点でモータ電流検出器２１、４２のオフセット誤差の補正が完了する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に関するものである。

車両用の電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングホイールを操作したとき、ステアリングシャフトの発生する操舵トルクをトルクセンサで検出し、検出された操舵トルクに基づいて操舵補助力を発生するモータへ供給するモータ電流の制御目標値である電流指令値を演算し、一方、実際にモータに流れるモータ電流を検出して電流指令値にフィードバックし、電流指令値とモータ電流検出値との偏差が零になるように制御されたモータ電流制御値でモータを駆動し、操舵トルクに対応した操舵補助力をステアリング系に供給するように構成されたものがある。

このような構成の電動パワーステアリング装置では、操舵トルクが発生しておらず、本来はモータ電流が零の状態にあるのに、モータ電流検出器を構成する差動増幅器等のオフセットが原因でモータ電流検出信号が出力される。このモータ電流検出信号が電流指令値にフィードバックされると、フィードバックされたモータ電流制御値でモータを駆動すると、モータから出力される操舵補助力は、オフセットに対応した量だけアンバランスとなる。このため、運転者がステアリングホイールを操作するとき、左操作と右操作との操舵感覚にアンバランスが感じられ、ブラシレスＤＣモータの場合は操舵トルクの変動が感じられるという不都合がある。

この対策として、操舵トルクが発生しておらず、本来はモータ電流が流れない状態にあるときのモータ電流検出値をオフセット補正値として出力し、このオフセット補正値で電流指令値を補正するものが提案されている（特許文献１、２参照）。

図７は、上記した構成の電動パワーステアリング装置の電子制御回路１００のブロック図の一例であって、電流指令値演算器１０３は、トルクセンサ１０１で検出された操舵トルクＴ、車速センサ１０２で検出された車速Ｖを入力として、モータ電流の制御目標値である電流指令値Ｉを演算する。１０４は加算器であって、後述するオフセット補正演算器１０９で補正されたモータ電流検出値ｉe と電流指令値Ｉを加算して電流制御値Ｅとして出力する。

モータ電流検出器１０８はモータ電流に実際に流れるモータ電流ｉを検出するもので、モータ電流検出値ｉは後述するオフセット補正演算器１０９に記憶されているオフセット補正値ΔＩで補正される。

駆動制御器１０５は、入力された電流制御値Ｅに基づいてモータを駆動するＰＷＭ信号のデューテイ比Ｄを決定する。モータ駆動回路１０６は決定されたデューテイ比Ｄによりモータ１０７を駆動する。

オフセット補正演算器１０９は、電流指令値Ｉが零（０）、即ち本来モータ電流が流れない状態においてモータ電流検出器１０８から出力されたモータ電流検出値ｉをオフセット値ΔＩとして記憶し、以降、検出されたモータ電流検出値ｉをオフセット値ΔＩで補正し、補正したモータ電流検出値ｉe を加算器１０４に出力する。

以上の構成により、運転者がステアリングホイールを操作するとき、モータ電流検出値ｉはオフセット補正値ΔＩで補正されてフィードバックされるので、モータ電流制御値はオフセット補正されているので、左操作と右操作との操舵感覚にアンバランスが感じられ、ブラシレスＤＣモータの場合は操舵トルクの変動が感じられるという不都合を解消することができる。
特許第２９１４４８０号公報 特許第２８４７４０６号公報

最近は電動パワーステアリング装置を搭載する車両が大型化し、電動パワーステアリング装置もモータのトルク定数が増加し、モータ電流も大電流化して高出力化してきた。しかしながら、電動パワーステアリング装置の電子制御回路を構成するマイコン（ＣＰＵ）においては、モータ電流検出値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器の分解能は１０ビットのままであるため、大電流化したモータ電流の分解能が粗くなってしまう。また、トルク定数の増加によりＣＰＵが扱う１ビット当たりのトルクが増加する。

この結果、１０ビット分解能の最小桁１ビットのずれで発生するトルクの変動、即ちトルクリップルが、ステアリングホイールを操作する運転者に感じられるレベルにまで迫ってきて、従来は問題とされなかった１、２ビットの誤差も無視できなくなってきた。

特にモータ電流検出器のオフセット誤差は、１〜３ビット程度の誤差でありながら直接トルクリップルに関係するため、高出力の電動パワーステアリング装置では、振動や騒音が発生する可能性がある。

また、モータ電流検出器のオフセット誤差の補正は、回路要素の温度特性のバラツキが大きいため、電動パワーステアリング装置１台毎に行なわなければならない。しかし、製造時に全温度範囲（−４０℃〜１２０℃）にわたってオフセット誤差の補正を行なうことは、作業量からみて現実的でない。また、経年変化によるオフセット誤差の変化も考慮しなければならないという課題がある。

この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、少なくともステアリングシャフトに生ずる操舵トルクを検出するトルクセンサと、検出された操舵トルクに基づいてモータ電流を規定する目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、操舵補助力を供給するモータを駆動するモータ駆動回路と、モータに流れる電流の大きさを検出するモータ電流検出器と、モータの回転数を検出するモータ回転数検出器と、前記目標電流値と前記モータ電流検出値との偏差に基づいてモータ端子間電圧を制御するモータ端子間電圧制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記モータ端子間電圧制御手段は、少なくとも目標電流値とモータ回転数に基づいてモータ端子間電圧値が零と見なせる状態を判定し、モータ端子間電圧値が零と見なせる状態のとき、目標モータ端子間電圧値が零となるようにモータ電流検出値を補正するオフセット補正値を演算するオフセット補正手段を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

そして、前記オフセット補正手段は、演算された目標モータ端子間電圧値のサンプリングにより抽出された所定個数のサンプル値の平均値について、その平均値が零となるようにモータ電流検出値を補正するオフセット補正値を演算するものとする。オフセット補正値の演算においては、モータ電流検出値に対して最小補正量を加減演算し、演算された目標モータ端子間電圧値のサンプル値の平均値が零を含む所定の範囲内になるまで繰り返し演算するものとする。

また、前記オフセット補正手段は、前回のオフセット補正値を演算した後、所定時間の経過後に再度オフセット補正値の演算を開始するようにするとよい。

また、前記オフセット補正手段は、前回のオフセット補正値を演算した後、所定の温度変化が検出されたとき、オフセット補正値の演算を開始するようにするとよい。

さらに、前記オフセット補正手段は、オフセット補正値の演算中に目標電流値演算手段から出力される目標電流値が所定の範囲外になったとき、又はモータ回転数が所定の範囲外になったときは、運転者が操舵中であると判定し、オフセット補正値の演算を中止するものとする。

また、前記オフセット補正手段は、オフセット補正値の演算中にモータ電流検出値が所定の範囲外になったとき、電流制御フィードバック系に異常なノイズ等が混入したものと判断してオフセット補正値の演算を中止するものとする。

また、前記オフセット補正手段は、演算された目標モータ端子間電圧値のサンプリングにより抽出された所定個数のサンプル値の平均値が所定の範囲外になったとき、電流制御フィードバック系に異常が発生したものと判断してオフセット補正値の演算を中止するものとする。

また、前記オフセット補正手段は、現在演算中のオフセット補正値の積算値が所定の範囲外になったとき、電流制御フィードバック系に異常なノイズ等が混入したものと判断してオフセット補正値の演算を中止するものとする。

また、前記オフセット補正手段は、過去から現在までに演算されたオフセット補正値の累積値が所定の範囲外になったとき、電流制御フィードバック系に異常が発生したものと判断してオフセット補正値の演算を中止するものとする。

さらに、前記オフセット補正手段は、オフセット補正値を記憶する記憶手段を備え、前回演算され記憶されたオフセット補正値を、再電源投入時点のオフセット補正値として利用するようにしてもよい。

この発明は、少なくとも目標電流値とモータ回転数に基づいて操舵されていない状態、即ちモータ端子間電圧値が零と見なせる状態を判定し、モータ端子間電圧値が零となるようにモータ電流検出値を補正するオフセット補正値を演算するものである。

オフセット補正値の演算では、電子制御回路のＣＰＵが扱う最小単位である１ビット単位でオフセット補正値を繰り返し演算して所定の範囲内に収斂させるので、トルクリップルを精密に補正でき、振動や騒音が発生する可能性を無くすことができる。

また、このオフセット補正値の演算は、電子制御回路のＣＰＵの内部で、目標モータ端子間電圧値が零と見なせる状態のときは常時実施することができるから、回路要素の温度特性のバラツキや経年変化によるオフセット誤差の変化等の影響を受けることがない。

以下、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力を発生させるモータにブラシレスＤＣモータを使用する。ブラシレスＤＣモータは、固定子に電機子コイルが配置され、回転子が永久磁石で構成されており、永久磁石の回転位置に従い、永久磁石の磁界と電機子コイルの作る磁界が直交するように永久磁石の位置に対応した磁極のコイルに流す直流電流のタイミングをとるように構成されている。

このため、永久磁石の回転位置を検出する回転センサが固定子に配置されており、センサの検出素子の個数はモータを構成する相数に比例し、３相モータであれば検出素子は３個を必要とする。回転センサの検出素子にはホール素子などが使用される。

図１は、この発明の実施の形態の電動パワーステアリング装置の電子制御回路１０及びその周辺の回路要素とその動作の概略を説明するブロック図である。図１において、トルクセンサ１１で検出された操舵トルク、及び車速センサ１２で検出された車速は、目標電流演算手段を構成する目標電流演算器１３に入力され、モータ電流の制御目標値Ｉが演算される。演算されたモータ電流の制御目標値は相電流演算器１４に入力され、モータ回転数検出器である回転センサ２３で検出されたモータＭの電気角に応じて、ブラシレスＤＣモータの３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応した３つの相電流値Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 に変換される。

比較器１５においては、前記した相電流値Ｉ1 に、後述するモータ電流検出器２１から出力されたモータ電流検出値ｉ10、その他のデータが加算器２５で加算されたモータ電流検出値ｉ11がフィードバックされ、フィードバック制御が行なわれる。

ＰＩＤ演算器１６は、具体的には図２に示すように比例演算器１６ａ、積分演算器１６ｂ、微分補償器１６ｃ、及び加算器１６ｄから構成される。比例演算器１６ａでは、相電流値Ｉ1 とモータ電流検出値ｉ1 との差に比例した比例値が出力される。さらに比例演算器１６ａの出力はフィードバック系の特性を改善するため積分演算器１６ｂにおいて積分され、出力される。微分補償器１６ｃは相電流値Ｉ1 に対するモータ電流の応答速度を高めるため、相電流値Ｉ1 の微分値が出力される。加算器１６ｄは、これら比例演算器１６ａ、積分演算器１６ｂ、微分補償器１６ｃの出力が加算されて、モータ端子間電圧制御値（以下、電圧制御値という）Ｅ10として出力される。

加算器１７は、前記した電圧制御値Ｅ10に補償演算器１８から出力された補償値Ｚとを加算し、補償値Ｚが加算された電圧制御値Ｅ11が、後段のモータ駆動回路２０に出力される。

補償演算器１８は、電圧検出器２２で検出されたモータＭへ印加された電圧とモータＭの回転角を検出する回転センサ２３により検出された電気角を入力とし、モータに発生する逆起電力及びモータ電流に含まれる高調波リップルなどを補償する補償値Ｚを演算し、加算器１７に出力する。

モータ駆動回路２０は、電圧制御値Ｅ11に基づいてモータ駆動電圧を制御する。モータ駆動回路によるモータの駆動は、ブラシレスＤＣモータの３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を６０度ずれた位相で順次駆動するもので、その制御の詳細は後で説明する。

モータ電流検出器２１は、モータＭに流れる電流を検出し、検出された電流値ｉ10を加算器２５に出力する。電圧検出器２２は、モータＭに印加される電圧を検出し、検出された電圧値を補償演算器１８に出力する。

オフセット補正演算器２６は、モータ電流検出器２１で検出されたモータ電流のオフセット誤差を補正する補正値を演算する。これについては後で詳細に説明する。

以上の構成は、相電流演算器１４から出力される相電流値Ｉ1 の回路であるが、相電流値Ｉ3 の回路も全く同様で、比較器３５、ＰＩＤ演算器３６、加算器３７、モータ駆動回路４１、モータ電流検出器４２、加算器３８、オフセット補正演算器３９から構成されている。

相電流値Ｉ2 の回路では、比較器３１、ＰＩＤ演算器３２、モータ駆動回路４０を備える点は相電流値Ｉ1 の回路と同様であるが、モータ電流検出器２１に代えてモータ電流検出演算器３４を備え、入力側が相電流値Ｉ1 の回路のオフセット補正値で補正されたモータ電流検出器２１の出力ｉ11と、相電流値Ｉ3 の回路のオフセット補正値で補正されたモータ電流検出器４２の出力ｉ31を入力とし、その出力ｉ21を比較器３１に入力して相電流演算器１４から出力される相電流値Ｉ2 と演算してＰＩＤ演算器３２に入力し、相電流値Ｉ2 はオフセット補正値で補正されたモータ電流検出値で補正される点で相違する。

上記相違点は、オフセット補正値で補正する点を除いて、ブラシレスＤＣモータの３相制御において慣用されている技術で、格別の相違点ではない。

このほか、電子制御回路１０には、図示されていないが、電子制御回路１０の温度を検出する温度センサが備えられている。これは、前回の制御処理を実行したときの電子制御回路１０の温度と今回の制御処理を実行するときの電子制御回路１０の温度との間に所定の温度変化が検出されたときは、オフセット補正処理を実行するためのものである。

この発明のモータ端子間電圧制御手段は、上記した相電流演算器１４、比較器１５、３１、３５、ＰＩＤ演算器１６、ＰＩＤ演算器３２、ＰＩＤ演算器３６、及びオフセット補正手段であるオフセット補正演算器２６、３９、回転センサ２３などから構成される。

そしてモータ端子間電圧制御手段は、モータを駆動するときのモータ電流の制御目標値である目標電流値と、回転センサ２３で検出されたモータの回転数（モータＭの電気角）に基づいて、モータ端子間電圧値が零と見做せる状態（操舵されていない状態）を判定し、モータ端子間電圧値が零と見做せる状態のとき、モータ端子間電圧値が零となるように、オフセット補正手段であるオフセット補正演算器２６、３９によりモータ電流検出値のオフセット誤差を演算し、補正するものである。

以上の構成の動作を簡単に説明する。トルクセンサ１１で検出された操舵トルク、及び車速センサ１２で検出された車速に基づいて、目標電流演算器１３でモータ電流の制御目標値Ｉが演算され、制御目標値Ｉは、相電流演算器１４において回転センサ２３で検出されたモータＭの電気角に応じてオン／オフ制御された３つの相電流値Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 に変換される。

相電流値Ｉ1 は、ＰＩＤ演算器１６で所定の制御量が調整されて電圧制御値Ｅ10に変換された後、さらに補償演算器１８から出力された補償値Ｚとが加算され、補償値Ｚが加算された電圧制御値Ｅ11により、モータ駆動回路２０が制御され、モータＭが駆動される。モータ電流検出器２１で検出されたモータ電流値ｉ10は、加算器２５においてオフセット補正演算器２６から出力されたオフセット補正値により補正され、補正されたモータ電流値ｉ11が比較器１５を経て相電流値Ｉ1 にフィードバックされる。

相電流演算器１４において変換された相電流値Ｉ2 、Ｉ3 についても同様に処理され、上記した実施の形態（３相の相電流）の場合、６０度ずれた位相で順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の磁極が励磁され、操舵トルク及び車速に対応してモータが回転する。

図３は、ブラシレスＤＣモータのモータ駆動回路の概略を説明する図で、モータ駆動回路２０、４０、４１は合計６個のスイッチング素子の組み合わせから構成されるインバータ回路であり、Ｓ1 とＳ2 の組み合わせ、Ｓ3 とＳ4 の組み合わせ、Ｓ5 とＳ6 の組み合わせから構成される。また、モータＭの電気角を検出する回転センサ２３は３個の検出素子（ホール素子）Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 で構成され、検出素子Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 は図３に示すように各相の中性軸と６０°位相がずれて配置されており、相電流値Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 はモータＭの電気角を検出する検出素子Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 の立上り、立下りに応じてオン／オフ制御される。

図４は、回転センサ２３の検出素子Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 の立上り、立下りのタイミングと、モータ駆動回路２０、４０、４１を構成するスイッチング素子Ｓ1 〜Ｓ6 のオン／オフ制御のタイミングを示す図である。検出素子Ｈ1 の立上りでスイッチング素子Ｓ1 がオン、検出素子Ｈ2 の立上りでスイッチング素子Ｓ1 がオフとなり、Ｕ相を励磁する。検出素子Ｈ1 の立上りから６０°回転するまではスイッチング素子Ｓ4 がオン、６０°回転以降はスイッチング素子Ｓ6 がオンとなり、Ｖ相、Ｗ相がそれぞれ逆極性になるように励磁され、同時に２相が励磁されて、効率よくモータＭを駆動することができる。モータＭを逆転させるときは、検出素子のＨ1 〜Ｈ3 の立上り、立下りに対応するスイッチング素子Ｓ1 〜Ｓ6 のオン／オフの関係を逆にすればよい。

オフセット補正手段を構成するオフセット補正演算器２６、３９について説明する。背景技術において説明したように、従来の電動パワーステアリング装置の電子制御回路では、モータ電流が流れていない状態（操舵トルクが発生していない状態）で検出されたモータ電流検出値ｉをオフセット誤差としてモータ電流制御目標値Ｉを補正していたが、この方法ではモータ電流検出値（アナログ値）を電子制御回路のＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換するとき、Ａ／Ｄ変換器の分解能の不足からオフセット誤差がトルクリップルとなり振動や騒音が発生する可能性があり、モータ電流検出値ｉをオフセット誤差として使用することは適当でない。そこで、この発明では以下説明するオフセット補正演算器２６、３９によりオフセット誤差を補正するようにした。

オフセット補正演算器２６、３９は、以下説明する演算を行う演算器である。即ち、運転者が操舵していない状態（目標電流演算器１３の出力がある閾値内の値で、且つモータ回転数がある閾値内の値であり、所定時間経過したとき）のときに、ＰＩＤ演算器１６、３６、からの出力が零（０）と見做される状態（相電流演算器１４の出力が零（０）で、補償演算器１８の出力が零（０））となるように設定し、オフセット誤差の補正値を演算する演算器である。

即ち、オフセット補正演算器２６、３９は、所定時間の経過後、ＰＩＤ演算器１６、３６（外乱ノイズの影響が少ないＰＩＤ演算器）の出力をサンプリングする。サンプリングした所定個数のサンプルの平均値を算出し、平均値が零（０）又は零（０）を中心とした所定範囲内にあるか否かを判定し、所定範囲を越えているときはモータ電流検出器２１、４２のいずれかにオフセット誤差が生じているものと判断して、モータ電流検出器２１、４２の出力（Ａ／Ｄ変換後のデジタル値）に、補正量Δｍとしてデジタル値の最小分解能である最小桁ビットに１（１ＬＳＢ）（又は１ＬＳＢ以上でもよい）を加算又は減算する。

以下、ＰＩＤ演算器１６、３６の出力のサンプリング、サンプル平均値の算出、平均値が零（０）又は零（０）を中心とした所定範囲内にあるか否かの判定、所定範囲内にないときのモータ電流検出器２１、４２の出力に、補正量Δｍとして最小桁ビット１の加算又は減算をサンプル平均値が零（０）又は零（０）を中心とした所定範囲内に収まるまで繰り返し、サンプル平均値が所定範囲内に収まった時点で、モータ電流検出器２１、４２のオフセット誤差の補正が完了する。

なお、オフセット補正演算器２６、３９には、オフセット補正値を記憶する記憶手段であるメモリを備え、前回演算され記憶されたオフセット補正値を、再電源投入時点のオフセット補正値として利用することもできる。

図５及び図６は、上記したモータ電流検出器で検出されたモータ電流検出値のオフセット誤差の補正処理を説明するフローチャートである。

まず、オフセット誤差の補正終了後、所定時間（例えば１８００ｓｅｃ）の経過を判定し（ステップＰ１１）、所定時間が経過していないときは補正終了後のモータ電流検出器を構成するオペアンプの温度変化の絶対値が５℃以上か否かを判定する（ステップＰ１２）。ステップＰ１１の判定で所定時間が経過したとき、及びステップＰ１２の判定で温度変化の絶対値５℃以上の変化がある場合はステップＰ１３に進む。また、ステップＰ１２の判定で５℃以上の変化がない場合はステップＰ１１に戻る。

目標電流演算器の出力Ｉの絶対値が１アンペア以下（｜Ｉ｜≦１Ａ）か否かを判定し（ステップＰ１３）、目標電流演算器の出力Ｉが（｜Ｉ｜≦１Ａ）の場合は、モータ回転数Ｎが１０ｒｐｍ以下（Ｎ≦１０ｒｐｍ）か否かを判定し（ステップＰ１４）、判定の結果、モータ回転数Ｎが（Ｎ≦１０ｒｐｍ）の場合は、その状態が保たれている経過時間Ｔ1 が５００ｍｓｅｃ以上（Ｔ1 ≧５００ｍｓｅｃ）か否かを判定する（ステップＰ１５）。ステップＰ１３、Ｐ１４、Ｐ１５における判定の結果が否定の場合は、運転者がステアリングホイールを操作し、操舵中であることを意味するから、以下のオフセット誤差の補正処理に進むことなく処理を中止してステップＰ１３に戻る。また、ステップＰ１３、Ｐ１４、Ｐ１５における判定の結果が肯定の場合はステップＰ１６に移る。

相電流演算器の出力を零（０）に、補償演算器の出力を零（０）に設定し（ステップＰ１６、Ｐ１７）、１００ｍｓｅｃ以上の時間の経過を待つ。即ち経過時間Ｔ2 が１００ｍｓｅｃ以上（Ｔ2 ≧１００ｍｓｅｃ）か否かを判定（ステップＰ１８）、経過時間Ｔ2 が（Ｔ2 ＜１００ｍｓｅｃ）の場合はステップＰ１６に戻る。また、経過時間Ｔ2 が（Ｔ2≧１００ｍｓｅｃ）の場合は、ＰＩＤ演算器の出力のサンプリングを開始する（ステップＰ１９）。

オフセット誤差の補正を実施する条件を判定する。即ち、目標電流演算器の出力Ｉの絶対値が１アンペア以下（｜Ｉ｜≦１Ａ）か否かを判定し（ステップＰ２０）、目標電流演算器の出力Ｉが（｜Ｉ｜≦１Ａ）の場合は、モータ回転数Ｎが１０ｒｐｍ以下（Ｎ≦１０ｒｐｍ）か否かを判定し（ステップＰ２１）、判定の結果、モータ回転数Ｎが（Ｎ≦１０ｒｐｍ）の場合は、モータ電流検出器で検出されたモータ電流ｉが１アンペア以上（ｉ≧１Ａ）か否かを判定する（ステップＰ２２）。

ステップＰ２０、ステップＰ２１の判定の結果が否定的な場合は、補正処理を中止してステップＰ３２に移る。ステップＰ２２の判定の結果、モータ電流ｉが（ｉ≧１Ａ）の場合は、フィードバック系に異常ノイズ等が混入したものと判定し、オフセット誤差の補正処理を中止してステップＰ３２に移る。

また、ステップＰ２２判定の結果、モータ電流ｉが（ｉ＜１Ａ）の場合は、ＰＩＤ演算器の出力のサンプリング数Ｓが所定の個数以上か否か、ここでは１００個以上か否かを判定し（ステップＰ２３）、サンプリング数Ｓが１００以上でない場合はサンプリングを継続するためステップＰ１９に戻る。

ステップＰ２３の判定でＰＩＤ演算器の出力のサンプリング数Ｓが所定の個数以上、ここでは１００以上の場合は、サンプリングした出力の平均値Ｓｍを演算し（ステップＰ２４）、平均値Ｓｍの絶対値が１００以上（｜Ｓｍ｜≧１００）か否かを判定する（ステップＰ２５）。判定の結果、平均値Ｓｍの絶対値が１００以上（｜Ｓｍ｜≧１００）の場合は、フィードバック系に異常ノイズ等が混入したものと判定し、オフセット誤差の補正処理を中止して、ステップＰ３２に移る。

ステップＰ２５の判定で平均値Ｓｍが（Ｓｍ＜１００）未満の場合は、平均値Ｓｍが５以上（Ｓｍ≧５）か否かを判定する（ステップＰ２６）。判定の結果、平均値Ｓｍが５以上（Ｓｍ≧５）の場合には、オフセット誤差の補正を行うため、電流検出器で検出されたモータ電流ｉ（Ａ／Ｄ変換後のデジタル値）に補正量ΔｍとしてＣＰＵが扱う最小単位である１ビット（最小桁ビット、least significant bit 、ＬＳＢ）を加算し（ステップＰ２７）、ステップＰ３０に移る。

また、ステップＰ２６の判定の結果、平均値Ｓｍが５以上（Ｓｍ≧５）でない場合は、ＰＩＤ演算器の出力のサンプリング値の平均値Ｓｍが−５以下（Ｓｍ≦−５）か否かを判定する（ステップＰ２８）。判定の結果、サンプリング値の平均値Ｓｍが−５以下（Ｓｍ≦−５）でない場合はサンプリング値の平均値Ｓｍが（−５＜Ｓｍ＜５）の範囲内にあるので、目標とするモータ駆動電圧が零又は零を中心とした所定範囲内に収斂したものと判定し、処理を終了するためにステップＰ３２に移る。

ステップＰ２８の判定で、サンプリング値の平均値Ｓｍが−５以下（Ｓｍ≦−５）の場合は、オフセット誤差の補正を行うため、電流検出器で検出されたモータ電流ｉ（Ａ／Ｄ変換後のデジタル値）に補正量Δｍとして１ビットを減算し（ステップＰ２９）、ステップＰ３０に移る。

現在実施されている補正量の積算値ΔＭの絶対値が５以上（｜ΔＭ｜≧５）か否かを判定する（ステップＰ３０）。判定の結果、ステップＰ３０の判定の結果、補正量の積算値ΔＭの絶対値が５以上（｜ΔＭ｜≧５）の場合は、フィードバック系に異常ノイズ等が混入したものと判定し、オフセット誤差の補正処理を中止して、ステップＰ３２に移る。

ステップＰ３０の判定の結果、補正量の積算値ΔＭの絶対値が５以上（｜ΔＭ｜≧５）でない場合は、今までに実施された補正量の積算値ΔＭＡの絶対値が２０以上（｜ΔＭＡ｜≧２０）か否かを判定する（ステップＰ３１）。

ステップＰ３１の判定で補正量の積算値ΔＭＡの絶対値が２０以上（｜ΔＭＡ｜≧２０）の場合は、フィードバック系に異常ノイズ等が混入したものと判定し、オフセット誤差の補正処理を中止して、ステップＰ３２に移る。ステップＰ３１の判定で補正量の積算値ΔＭＡの絶対値が２０以上（｜ΔＭＡ｜≧２０）でない場合は、ステップＰ１９に戻り、ＰＩＤ演算器の出力のサンプリング以下の処理を再開する。

ステップＰ３２では、オフセット誤差の補正処理が終了、或いはオフセット誤差の補正処理を途中で中断したので、補正処理のためにステップＰ１６、Ｐ１７で設定した相電流演算器の出力（０）、補償演算器の出力（０）を解除し、主ルーチンに戻る。

この発明は、少なくともモータを駆動するための目標電流値とモータ回転数に基づいて操舵されていない状態を判定し、その時の目標モータ端子間電圧値が零となるようにモータ電流検出値を補正するオフセット補正値を演算し、モータ電流を補正するものである。オフセット補正値をＣＰＵが扱う最小単位である１ビット単位でオフセット補正値を加減演算し、これを繰り返し演算して所定の範囲内に収斂させるので、トルクリップルを精密に補正することができ、振動や騒音が発生する可能性がない電動パワーステアリング装置を提供することができる。

この発明の実施の形態の電動パワーステアリング装置の電子制御回路及びその周辺の回路要素とその動作の概略を説明するブロック図。 電子制御回路ＰＩＤ演算器の構成を説明するブロック図。 ブラシレスＤＣモータのモータ駆動回路の概略を説明する図。 回転センサの検出素子Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 の立上り、立下りのタイミングと、モータ駆動回路のスイッチング素子Ｓ1 〜Ｓ6 のオン／オフ制御のタイミングを示す図。 モータ電流検出器で検出されたモータ電流検出値のオフセット誤差の補正処理を説明するフローチャート（その１）。 モータ電流検出器で検出されたモータ電流検出値のオフセット誤差の補正処理を説明するフローチャート（その２）。 従来の電動パワーステアリング装置の電子制御回路のブロック図。

符号の説明

１０ 電子制御回路
１１ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３ 目標電流演算器
１４ 相電流演算器
１５、３１、３５ 比較器
１６、３２、３６ ＰＩＤ演算器
１６ａ 比例演算器
１６ｂ 積分演算器
１６ｃ 微分補償器
１６ｄ 加算器
１７、３３、３７ 加算器
１８ 補償演算器
２０、４０、４１ モータ駆動回路
２１、４２ モータ電流検出器
２２ 電圧検出器
２３ 回転センサ
２５、３８ 加算器
２６、３９ オフセット補正演算器
３４ モータ電流検出演算器
Ｍ モータ
Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 回転センサの検出素子
Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 、Ｓ5 、Ｓ6 モータ駆動回路のスイッチング素子

Claims (11)

1. 少なくともステアリングシャフトに生ずる操舵トルクを検出するトルクセンサと、検出された操舵トルクに基づいてモータ電流を規定する目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、操舵補助力を供給するモータを駆動するモータ駆動回路と、モータに流れる電流の大きさを検出するモータ電流検出器と、モータの回転数を検出するモータ回転数検出器と、前記目標電流値と前記モータ電流検出値との偏差に基づいてモータ端子間電圧を制御するモータ端子間電圧制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記モータ端子間電圧制御手段は、少なくとも目標電流値とモータ回転数に基づいてモータ端子間電圧値が零と見なせる状態を判定し、モータ端子間電圧値が零と見なせる状態のとき、目標モータ端子間電圧値が零となるようにモータ電流検出値を補正するオフセット補正値を演算するオフセット補正手段を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記オフセット補正手段は、演算された目標モータ端子間電圧値のサンプリングにより抽出された所定個数のサンプル値の平均値について、その平均値が零となるようにモータ電流検出値を補正するオフセット補正値を演算すること
   を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記オフセット補正手段は、前記モータ電流検出値に対して最小補正量を加減演算し、演算された目標モータ端子間電圧値のサンプル値の平均値が零を含む所定の範囲内になるまで繰り返し演算すること
   を特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記オフセット補正手段は、前回のオフセット補正値を演算した後、所定時間の経過後に今回のオフセット補正値の演算を開始すること
   を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記オフセット補正手段は、前回のオフセット補正値を演算した後、所定の温度変化が検出されたとき今回のオフセット補正値の演算を開始すること
   を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記オフセット補正手段は、オフセット補正値の演算中に目標電流値演算手段から出力される目標電流値が所定の範囲外になったとき、又はモータ回転数が所定の範囲外になったときは、運転者が操舵中であると判定し、オフセット補正値の演算を中止すること
   を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記オフセット補正手段は、オフセット補正値の演算中にモータ電流検出値が所定の範囲外になったとき、電流制御フィードバック系に異常なノイズ等が混入したものと判断してオフセット補正値の演算を中止すること
   を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記オフセット補正手段は、サンプリングされる目標モータ端子間電圧値のサンプル数の平均値が所定の範囲外になったとき、電流制御フィードバック系に異常が発生したものと判断してオフセット補正値の演算を中止すること
   を特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
9. 前記オフセット補正手段は、現在演算中のオフセット補正値の積算値が所定の範囲外になったとき、電流制御フィードバック系に異常なノイズ等が混入したものと判断してオフセット補正値の演算を中止すること
   を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
10. 前記オフセット補正手段は、過去から現在までに演算されたオフセット補正値の累積値が所定の範囲外になったとき、電流制御フィードバック系に異常が発生したものと判断してオフセット補正値の演算を中止すること
    を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
11. 前記オフセット補正手段は、オフセット補正値を記憶する記憶手段を備え、前回演算され記憶されたオフセット補正値を、再電源投入時点のオフセット補正値として利用すること
    を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
    
    
    

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