JP2007082315A - 電動パワーステアリング用モータ及びその制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
モータに取り付けられたホールＩＣの出力を補正するための補正情報を簡単に制御装置に設定させることができる電動パワーステアリング装置用モータの提供を課題の一つとする。
【解決手段】
上記課題は、ホールＩＣ１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗの出力から得られる磁極位置を補正するための補正情報θｈが記憶されたバーコードラベル１９９を電動パワーステアリング装置用モータ１００に備え、制御装置２００に補正情報θｈの設定が必要な時、バーコードラベル１９９に記憶された補正情報θｈを制御装置２００に読み込ませて記憶させるようにすることにより解決できる。
【選択図】図９

Description

本発明は、電動パワーステアリング用モータ及びその制御装置に関する。

モータの磁極位置を検出してモータを制御するものとしては、例えば特許文献１，２に開示されたものが従来より知られている。特許文献１には、ロータマグネットの着磁ムラやホール素子の取り付け位置の誤差による影響を低減するために、ロータの実際の回転速度と目標とする回転速度とのずれを検出し、この誤差が小さくなるようにモータを制御することが開示されている。また、特許文献２には、位置センサから得られた位相に、メモリに書き込まれている補正位相を加えて位置センサの検出位置の誤差を補正することが開示されている。

特開２０００−６０１７７号公報 特開２００４−２７４８５５号公報

電動パワーステアリング装置は車両走行にとって重要な機器であり、高性能，高信頼性が要求される。このため、電動パワーステアリング装置に用いられるモータ駆動システムには高応答，高精度が要求される。高応答で高精度なモータ駆動システムを提供するためには、回転磁極を構成する永久磁石の着磁むら又は固定誤差、磁極位置センサの取付誤差など、モータの製作誤差が与える影響、例えばモータの正逆転による出力差、すなわちステアリングホイールを回転させた時、左に曲がるときの操舵フィーリングと右に曲がるときの操舵フィーリングとの間の差異を低減する必要がある。このような影響を低減する方法としてはモータの製作誤差の低減がある。ところが、モータの製作誤差の低減には限界がある。このため、モータの製作誤差が与える影響を低減する方法としては、背景技術のように、磁極位置センサの出力を制御的に補正し、補正後の磁極位置を用いてモータを制御する方法が有効である。

ところで、磁極位置センサの出力を制御的に補正すためには、背景技術のように、補正値を磁極位置センサの出力を補正する度に生成する、或いはモータ駆動システムを電動パワーステアリング装置に組み付けられる前にモータを試験的に回転させて得られるモータの諸特性や磁極位置センサの出力などから補正値を設定し、それをモータ制御回路に記憶させておく必要がある。

しかし、前者のように、補正値を磁極位置センサの出力を補正する度に生成する方法では、補正値の生成処理分、モータ制御回路における処理負荷が大きくなる。また、後者のように、予め補正値を設定してモータ制御回路に記憶させる方法では、モータと制御装置を同じところで製作する場合には、モータ駆動システムを出荷する前に予め補正値を設定しておくことができるが、モータと制御装置を別々のところで製作する場合には、モータ駆動システムの構成部品として別々に出荷された後、モータ駆動システムを電動パワーステアリング装置に組み付ける前に補正値の設定が必要になり、その組み付け作業がその前作業によって煩雑になる。

本発明は、モータに取り付けられた磁極位置センサの出力を補正するための補正情報を簡単にモータ制御装置に設定させることができる電動パワーステアリング装置用モータを提供する。

ここに、本発明は、磁極位置センサの出力から得られる磁極位置を補正するための補正情報が記憶された補正情報記憶手段を電動パワーステアリング装置用モータに備えたことを特徴とする。

本発明によれば、補正情報記憶手段を備えたので、モータ制御装置に補正情報の設定が必要な時、例えばモータ駆動システムを電動パワーステアリング装置に組み付ける前、補正情報記憶手段に記憶された補正情報をモータ制御装置に読み込ませて記憶させることができる。従って、本発明によれば、磁極位置センサの出力を補正するための補正情報を簡単にモータ制御装置に設定できる。

また、本発明は、モータに取り付けられた磁極位置センサの出力を補正するための補正情報をモータから簡単に取得して設定することができる電動パワーステアリング装置用制御装置を提供する。

ここに、本発明は、モータから補正情報を入力するための入力端子を電動パワーステアリング装置用制御装置に備えたことを特徴とする。

本発明によれば、モータからの補正情報を入力するための入力端子を備えたので、補正情報の設定が必要な時、例えばモータ駆動システムを電動パワーステアリング装置に組み付ける前、入力端子に補正情報の読み込み装置を接続することにより、モータから補正情報を読み込み記憶させることができる。従って、本発明によれば、モータに取り付けられた磁極位置センサの出力を補正するための補正情報をモータから簡単に取得して設定できる。

さらに、本発明は、上記電動パワーステアリング装置用モータと上記電動パワーステアリング装置用制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置用モータ駆動システムを提供する。

さらにまた、本発明は、モータに取り付けられた磁極位置センサの出力を補正するための補正情報を算出する方法を提供する。

以上本発明によれば、モータに取り付けられた磁極位置センサの出力を補正するための補正情報を簡単にモータ制御装置に設定させることができるので、モータとモータ制御装置を別々のところで製作して出荷した場合でも、モータ駆動システムを電動パワーステアリング装置に組み付ける前の補正値の設定が容易になり、その組み付けの作業性を向上させることができる。従って、本発明によれば、電動パワーステアリング装置の生産性を向上できる電動パワーステアリング装置用モータを提供できる。

また、本発明によれば、モータに取り付けられた磁極位置センサの出力を補正するための補正情報をモータから簡単に取得して設定することができるので、モータとモータ制御装置を別々のところで製作して出荷した場合でも、モータ駆動システムを電動パワーステアリング装置に組み付ける前の補正値の設定が容易になり、その組み付けの作業性を向上させることができる。従って、本発明によれば、電動パワーステアリング装置の生産性を向上できる電動パワーステアリング装置用制御装置を提供できる。

さらに、本発明によれば、上記電動パワーステアリング装置用モータと上記動パワーステアリング装置用制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置用モータ駆動システムを提供できる。

さらにまた、本発明によれば、モータに取り付けられた磁極位置センサの出力を補正するための上記補正情報を算出する方法を提供できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

電動パワーステアリング装置は、車載電源を構成する車載バッテリを電源として発生した電動力を操舵力として車輪に伝達するように構成された車載電機システムであり、高応答，高精度が要求されている。

尚、以下に説明する構成は、車載電源を構成する車載バッテリを電源として発生した電動力を制動力として車輪に伝達する電動ブレーキ装置、車載電源を構成する車載バッテリを電源として発生した電動力を車両の推進力として車輪に伝達する車両駆動装置などの車載電機システムにも適用可能である。

まず、電動パワーステアリング装置に搭載されたモータ駆動システムを構成する電動パワーステアリング装置用モータについて説明する。

図１は、本実施例の電動パワーステアリング装置用モータの全体構成を示す。

電動パワーステアリング装置用モータ（以下、「ＥＰＳモータ」と記す）１００は、複数の固定磁極と複数の回転磁極との磁気的作用によって複数の回転磁極を回転させて操舵用のトルクを出力するものであって、複数の固定磁極を構成するステータ１１０及びこのステータ１１０の内側に対向配置されて回転可能に支持されたロータ１３０から構成された表面磁石型同期電動機である。ロータ１３０は複数の回転磁極を構成している。ＥＰＳモータ１００は、バッテリを備えた車載電源、例えば１４ボルト系電源（バッテリの出力電圧が１２ボルト）或いは２４ボルト系電源若しくは４２ボルト系電源（バッテリの出力電圧３６ボルト）又は４８ボルト系電源を駆動電源としている。電動パワーステアリング装置には駆動電源から直流電力が供給されている。

ステータ１１０は、ステータコア１１２と、このステータコア１１２に形成されたスロット内に保持されたステータコイル１１４とを備えている。ステータコア１１２は、複数の珪素鋼板を軸方向に積層して形成した磁性体（磁路形成体）であり、円環状のバックコアと、このバックコアとは分離して作られ、その後、バックコアに機械的に固定された複数のティースから構成されている。複数のティースは、バックコアの内周部から径方向内側に突出するように、かつ周方向に等間隔に配置されるように、バックコアの内周部に設けられたものである。複数のティースのそれぞれにはステータコイル１１４が集中的に巻回されている。本実施例ではステータコイル１１４を集中巻で巻いた場合を例に挙げて説明する。ステータコイル１１４の巻線方式としては分布巻を用いてもよい。分布巻は、いくつかのスロットを介して離間した２つのスロット間に、いくつかのスロットを跨ぐように巻線が収納される巻線方式である。

ステータコイル１１４を分布巻とすると弱め界磁制御に優れており、また、リラクタンストルクの発生にも優れている。ＥＰＳモータ１００にとって機器の小型化や巻線抵抗の低減が大変重要である。ステータコイル１１４を集中巻とすることにより、ステータコイル１１４のコイルエンド部の軸方向長を短くできる。これにより、ＥＰＳモータ１００の軸方向長を短くできる。また、ステータコイル１１４のコイルエンド部の軸方向長が短くなればステータコイル１１４の抵抗を小さくできるので、ＥＰＳモータ１００の温度上昇を抑えることができる。また、ステータコイル１１４の抵抗が小さくなればＥＰＳモータ１００の銅損を小さくできる。従って、ＥＰＳモータ１００への入力エネルギーの内、銅損によって消費される割合を小さくでき、入力エネルギーに対する出力トルクの効率を向上することができる。

ＥＰＳモータ１００は、上述の如く、車両に搭載された電源により駆動される。車載電源は出力電圧が低い場合が多い。電源端子間には、インバータを構成するスイッチング素子やＥＰＳモータ１００、その他電流供給回路の接続手段が等価的に直列回路を構成して電気的に接続されている。このため、その直列回路において、それぞれの回路構成素子の端子電圧の合計が車載電源の端子間電圧になる。従って、ＥＰＳモータ１００に電流を供給するためのＥＰＳモータ１００の端子電圧は低くなる。このような状況でＥＰＳモータ１００に流れ込む電流を確保するにはＥＰＳモータ１００の銅損を低く押えることが極めて重要である。この点から車両に搭載される電源は５０ボルト以下の低電圧系が多く、ステータコイル１１４を集中巻とすることが望ましい。特に１２ボルト系電源を使用する場合は極めて重要である。

ＥＰＳモータ１００はステアリングコラムの近傍に置かれる場合、ラックアンドピニオンの近傍に置かれる場合などがあるが、いずれの場合も小型化が要求される。また、小型化された構造においてステータコイル１１４をステータコア１１２に固定することが必要であり、巻線作業が容易なことも重要である。分布巻に比べて集中巻は巻線作業及び巻線の固定作業が容易である。

ステータコイル１１４のコイルエンド部は、電気的絶縁性を有する樹脂によってモールドされる場合がある。ＥＰＳモータ１００においては、コギングトルクなどのトルク変動を大変小さく押えることが望ましく、ステータ１１０を組み上げてからステータ１１０の内部を再度切削加工することがある。このような機械加工により切削紛が発生する。このため、その切削紛がステータコイル１１４のコイルエンド部に入り込むのを防止することが必要であり、ステータコイル１１４のコイルエンド部のモールドが望ましい。ステータコイル１１４のコイルエンド部は、ステータコイル１１４の複数の部位のうち、ステータコア１１２の軸方向両端部から軸方向外側に突出した部位を指す。

ステータコイル１１４はＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相から構成されている。相コイルのそれぞれは複数の単位コイルから構成されている。

樹脂によってステータコア１１２とステータコイル１１４とを一体にモールドすることにより、ステータSubAssy が一体に形成されて構成される。このステータSubAssy は、アルミニウムなど金属で形成された円筒状のフレーム１５０の内側に圧入されて固定された状態でモールド成型される。尚、ステータSubAssy は、ステータコイル１１４がステータコア１１２に組み込まれた状態でモールド成型され、この後、フレーム１に圧入されてもよい。

自動車に搭載される電動パワーステアリング装置には色々な振動が加わる。また、電動パワーステアリング装置には車輪から衝撃が加わる。また、電動パワーステアリング装置は温度変化の大きい環境下で利用され、下限は摂氏マイナス４０度、上限は温度上昇により１００度以上が考えられる。さらに、ＥＰＳモータ１００には水が入らないようにしなければならない。このような条件でステータ１１０がフレーム１５０に固定されるためには、筒状のフレーム１５０の少なくともステータコア１１２の外周部に螺子穴以外の穴が設けられていない円筒金属にステータ部（SubAssy ）を圧入することが望ましい。圧入後さらにフレーム１５０の外周から螺子止めしてもよい。圧入に加え回止を施すことが望ましい。

ロータ１３０は、シャフト１３８に固定されたロータコア１３２と、ロータコア１３２の外周表面に接着剤によって固定された複数のマグネット１３４と、マグネット１３４の外周側に設けられたマグネットカバー１３６とを備えている。ロータコア１３２は、複数の珪素鋼板を軸方向に積層して形成した磁性体である。マグネット１３４は、希土類、例えばネオジウムからなる永久磁石であり、複数の回転磁極を構成している。マグネットカバー１３６は、非磁性体からなる円筒部材又は管状部材である。本実施例では、ロータコア１３２の外周表面に接着剤により複数のマグネット１３４を固定し、その外周側をマグネットカバー１３６で覆うことにより、回転によるマグネット１３４のロータコア１３２からの飛散を防止している。マグネットカバー１３６はステンレス鋼（俗称ＳＵＳ）で構成されており、上述の如く振動や熱変化が極めて大きいＥＰＳモータ１００において、破損し易いマグネット１３４を保持するのに優れている。仮にマグネット１３４が破損しても飛散を防止できる。マグネット１３４のロータコア１３２からの飛散防止としては、複数のマグネット１３４の外周側にテープを巻き付けるようにしても良いが、ステンレス鋼の方が製造が容易である。

フレーム１５０のフロント側にはフロントフランジ１５２が設けられている。フレーム１５０とフロントフランジ１５２はボルトにより固定されている。フレーム１５０及びフロントフランジ１５２のそれぞれには軸受１５４Ｆ，１５４Ｒが取り付けられている。これらの軸受１５４Ｆ，１５４Ｒにより、シャフト１３８及びこのシャフト１３８に固定されたステータ１１０が回転自在に支承される。

フロントフランジ１５２には円環状の突出部（或いは延出部）が設けられている。フロントフランジ１５２の突出部は軸方向に突出したものであり、フロントフランジ１５２のステータコイル１１４のコイルエンド部の側面からステータコイル１１４のコイルエンド部側に延出している。フロントフランジ１５２の突出部の先端部は、フレーム１５０にフロントフランジ１５２を固定した際、フロントフランジ１５２側のステータコイル１１４のコイルエンド部とフレーム１５０との間に形成された空隙内に挿入されるようになっている。

結線リング１１６によって接続されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相のステータコイル１１４には、パワーケーブル１６２を介して外部から電力が供給される。パワーケーブル１６２はグロメット１６４によりフレーム１５０に取り付けられている。

次に、本実施例のＥＰＳモータ１００のマグネット１３４の構成を詳細に説明する。

図４は、本実施例のＥＰＳモータのロータマグネットの配置構成を示す。

ロータコア１３２の外周表面には１０個のマグネット１３４（１３４Ａ〜１３４Ｊ）が接着剤によって固定されている。

マグネット１３４の一部は、表面側（ステータ１１０のティースと対向する側）をＮ極とすると、裏面側（ロータコア１３２に接着される側）がＳ極となるように、半径方向に着磁されている。マグネット１３４の残りは、表面側（ステータ１１０のティースと対向する側）をＳ極とすると、裏面側（ロータコア１３２に接着される側）がＮ極となるように、半径方向に着磁されている。そして、隣接するマグネット１３４は、着磁された極性が周方向に交互になるように着磁されている。例えばマグネット１３４Ａの表面側がＮ極に着磁されているとすると、隣接するマグネット１３４Ｂ，１３４Ｊの表面側はＳ極に着磁されている。すなわちマグネット１３４Ａ，１３４Ｃ，１３４Ｅ，１３４Ｇ，１３４Ｉの表面側がＮ極の場合、マグネット１３４Ｂ，１３４Ｄ，１３４Ｆ，１３４Ｈ，１３４Ｊの表面側はＳ極である。

また、マグネット１３４はそれぞれ断面形状がかまぼこ型の形状となっている。かまぼこ形状とは、周方向において、左右の半径方向の厚さが、中央の半径方向の厚さに比べて薄い構造のことである。このようなかまぼこ型の形状とすることにより、磁束分布を正弦波状にでき、ＥＰＳモータ１００を回転させることによって発生する誘起電圧波形を正弦波状とすることができ、この結果、脈動分を低減することができる。このように、脈動分を小さくできることにより、ステアリングの操舵感を向上できる。尚、リング状の磁性体に着磁してマグネットを構成するときには着磁力を制御し、磁束分布を正弦波状類似のものとすればよい。

次に、本実施例のＥＰＳモータ１００に搭載される磁極位置センサの構成を詳細に説明する。

図２，図３は、本実施例のＥＰＳモータの磁極位置センサの配置構成を示す。

図３に示すように、磁極位置センサはホールＩＣ１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗから構成されている。ホールＩＣ１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗは磁極位置センサ基板１５６に実装されており、機械角で１２０度の位置関係をもって配置されている。センサの配置関係は機械角で１２０度に限定されるものではなく、電気角で１２０度の位置関係を満たすものであればよい。このように配置されたホールＩＣ１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗにより、複数のマグネット１３４の位置を検出できる。

磁極位置センサ基板１５６から検出された磁極位置信号は、信号ケーブル１６６により外部に取り出される。信号ケーブル１６６は、グロメット１６８により、フレーム１５０に取り付けられている。結線リング１１６とパワーケーブル１６２の一部分はコイルエンドと共にモールド材によってモールドされている場合がある。

図２に示すように、磁極位置センサ基板１５６は、フロントフランジ１５２の窪みの内周面とシャフト１３８の外周面との間に形成された空間に配置されている。磁極位置センサ基板１５６は、ネジＳＣ１によってフロントフランジ１５２に固定されることによりフロントフランジ１５２の窪みの内周側に固定される。

次に、電動パワーステアリング装置に搭載されたモータ駆動システムのシステム構成を説明する。

図５は、本実施例のＥＰＳモータを用いた電動パワーステアリング装置のシステム構成を示す。

ステアリングＳＴを回転させると、その回転駆動力は、ロッドＲＯを介してマニュアルステアリングギアＳＴＧに伝達され減速される。減速された回転駆動力は左右のタイロッドＴＲ１，Ｔ２に伝達されて左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２に伝達される。これにより、左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２が舵取される。

本実施例では、ＥＰＳモータ１００はマニュアルステアリングギアＳＴＧの近傍に取り付けられている。ＥＰＳモータ１００の回転駆動力はギアＧＥを介してマニュアルステアリングギアＳＴＧに伝達される。ロッドＲＯには、ステアリングＳＴに与えられたＥＰＳモータ１００の回転駆動力（トルク）を検出するためのトルクセンサＴＳが取り付けられいる。制御装置２００は、トルクセンサＴＳの出力に基づいて、ＥＰＳモータ１００の出力トルクが目標トルクとなるようにＥＰＳモータ１００への通電電流を制御する。制御装置２００にはバッテリＢＡから直流電力が供給されている。制御装置２００はその直流電力を交流電力に変換してＥＰＳモータ１００に供給する。

尚、本実施例では、ＥＰＳモータ１００をラック＆ピニオンギアの近傍に備えたラック型電動パワーステアリング装置を例に挙げて説明した。電動パワーステアリング装置としては、ＥＰＳモータをステアリングの近傍に備えるコラム型電動パワーステアリング装置などもある。本実施例のＥＰＳモータ１００はそのコラム型電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。

次に、電動パワーステアリング装置に搭載されたモータ駆動システムを構成する制御装置のソフトウエア構成を説明する。

図６は、本実施例のＥＰＳモータを制御する制御装置の制御ブロック構成を示す。

制御装置２００は、インバータとして機能するパワーモジュール２１０と、パワーモジュール２１０を制御する制御モジュール２２０とを備えている。バッテリＢＡからの直流電圧は、インバータとして機能するパワーモジュール２１０によって３相交流電圧に変換され、ＥＰＳモータ１００のステータコイル１１４に供給される。

制御モジュール２２０のトルク制御回路２２１は、トルクセンサＴＳによって検出されたステアリングＳＴのトルクＴｆと目標トルクＴｓからトルクＴｅを算出し、この算出されたトルクＴｅのＰＩ制御（Ｐ：比例項，Ｉ：積分項）などからトルク指令、すなわち電流指令Ｉｓと、ロータ１３０の回転角θ１を出力する。

位相推定回路２２２は、図３に示された磁極位置センサ基板１５６に配置されたホールＩＣ１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗからのパルス信号、すなわちロータ１３０のマグネット１３４の位置情報θ０とトルク制御回路（ＡＳＲ）２２１からの回転角θ１の指令に応じてロータ１３０の位置情報θを出力する。

位相補正回路２２６は、ホールＩＣ１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗの配置誤差と、図４に示した１０個のマグネット１３４（１３４Ａ〜１３４Ｊ）の固定誤差の補正量θｈを出力する。正弦波・余弦波発生器２２３は、位相推定回路２２２からの位置情報θと位相補正回路２２６からの補正量θｈに基づいて、ステータコイル１１４の各巻線（ここでは３相）の誘起電圧正弦波出力を発生する。

２相−３相変換回路２２４は、トルク制御回路（ＡＳＲ）２２１からの電流指令Ｉｓと正弦波・余弦波発生器２２３の出力に応じて、各相に電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃを出力する。各相はそれぞれ個別に電流制御系（ＡＣＲ）２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃを持っており、２相−３相変換回路２２４からの電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃと電流検出器ＣＴからの電流検出信号Ｉｆａ，Ｉｆｂ，Ｉｆｃに応じた信号を、インバータ２１０に送って各相の電流を制御する。この場合、各相合成の電流は、界磁磁束に直角或いは位相シフトした位置に常に形成される。

次に、電動パワーステアリング装置に搭載されたモータ駆動システムを構成する制御装置のハードウエア構成を説明する。

図７は、本実施例のＥＰＳモータを制御する制御装置の全体構成を示す。

ＥＰＳモータ１００の制御装置２００は、パワーモジュール２１０と、制御モジュール２２０と、導体モジュール２３０と、ケース２４０と、シールドカバー２５０とを備えている。

パワーモジュール２１０は、インバータを構成する半導体モジュールを備えたものである。半導体モジュールは、絶縁物を介して配線パターンが形成されたメタル基板と、メタル基板の配線パターン上に実装された半導体スイッチング素子ＳＳＷとを備えたものである。半導体スイッチング素子ＳＳＷには、図５を用いて説明したように、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が用いられている。半導体スイッチング素子ＳＳＷとしては絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いてもよい。パワーモジュール２１０には複数のリードフレーム２１０ＬＦの一端が半田付けにより固定されている。リードフレーム２１０ＬＦはパワーモジュール２１０と制御モジュール２２０とを電気的に接続するために用いられているものである。

制御モジュール２２０は、インバータを駆動制御するためのＣＰＵやドライバ回路を備えている。ＣＰＵやドライバ回路はＰＣＢ基板に実装されている。図示の状態では、基板の下側の面にＣＰＵやドライバ回路などが実装されている。また、制御モジュール２２０には信号コネクタ２２０Ｃが取り付けられている。

導体モジュール２３０は端子とインバータとの間の導体路を形成するものであり、電力線となるバスバー２３０Ｂがモールドにより一体的に形成されている。また同時に、導体モジュール２３０には、ＥＰＳモータ１００にモータ電流を供給する端子であるモータコネクタ２３０ＳＣ、バッテリＢＡから電力が供給される電源コネクタ２３０ＰＣも一体に形成されている。さらに、導体モジュール２３０には、リレー・コイル・コンデンサなどのパーツ２３０Ｐが予め取り付けられている。パーツ２３０Ｐの端子と、バスバー230ＢとはＴＩＧ溶接（アーク溶接）により固定されている。

ケース２４０はアルミニウム製である。制御装置２００の組立時、ケース２４０の中にはパワーモジュール２１０及び導体モジュール２３０がネジ止めされる。次に、パワーモジュール２１０及び導体モジュール２３０の上の位置に制御モジュール２２０が同じくネジ止めされる。次に、リードフレーム２１０ＬＦの多端が制御モジュール２２０の端子と半田付けされる。最後に、シールドカバー２５０がケース２４０にネジ止めされる。これにより、制御装置２００が製造される。

次に、電動パワーステアリング装置に搭載されたモータ駆動システムを構成する制御装置の電気的な回路構成を説明する。

図８は、本実施例のＥＰＳモータを制御する制御装置の電気回路構成を示す。

前述のように、制御装置２００は、パワーモジュール２１０と、制御モジュール２２０と、導体モジュール２３０とを備えている。

図８に図示された太い実線はバスバーを示す。導体モジュール２３０において、電源であるバッテリＢＡと、パワーモジュール２１０のＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子ＳＳＷのコレクタ或いはソース端子を接続するバスバーには、コモンフィルタＣＦ，ノーマルフィルタＮＦ，コンデンサＣ１，Ｃ２，リレーＲＹ１が、図示のように接続されている。

また、図８に図示された二重丸は溶接接続部を示す。例えばコモンフィルタＣＦの４個の端子はバスバーの端子に溶接により接続されている。ノーマルフィルタＮＦの２個の端子、セラミックコンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞれの２個の端子及びリレーＲＹ１の２個の端子もバスバーの溶接により接続されている。パワーモジュール２１０からＥＰＳモータ１００側にモータ電流を供給するバスバーにはリレーＲＹ２，ＲＹ３が溶接により接続されている。

コモンフィルタＣＦ及びノーマルフィルタＮＦは、ラジオノイズを防止するために設けられている。リレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３は、ＥＰＳモータ１００の異常時或いは制御モジュール２２０の異常時、ＥＰＳモータ１００への通電を遮断する、すなわちフェールセーフのために用いられている。

制御モジュール２２０は、前述のように、ＣＰＵ及びドライバ回路を備えている。CPUは、トルクセンサＴＳによって検出されたトルク、磁極位置センサ基板１５６に実装されたホールＩＣ１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗの出力から検出されたＥＰＳモータ１００のロータ１３０の回転位置に基づいて、パワーモジュール２１０の半導体スイッチング素子ＳＳＷをオンオフ制御する制御信号をドライバ回路に出力する。ドライバ回路は、ＣＰＵから供給される制御信号に基づいて、パワーモジュール２１０の半導体スイッチング素子ＳＳＷをオンオフ駆動する。

パワーモジュール２１０からＥＰＳモータ１００に供給されるモータ電流は、モータ電流検出抵抗(シャント抵抗)ＤＲ１，ＤＲ２によって検出され、増幅器ＡＰ１，ＡＰ２によってそれぞれ増幅された上、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、モータ電流が目標値となるようにフィードバック制御する。ＣＰＵは、外部のエンジンコントロールユニットＥＣＵ等とＣＡＮ等により接続されており、情報の授受を行える構成となっている。ＣＰＵは、記憶素子２２７であるＥＥＰＲＯＭと接続されており、外部のエンジンコントロールユニットＥＣＵ等とＣＡＮ等により授受した情報を記憶できる構成となっている。

次に、電動パワーステアリング装置に搭載されたモータ駆動システムにおける誤差補正について説明する。

図９は、磁極位置センサの出力を補正するための補正情報θｈをＥＰＳモータから制御装置に読み込ませる装置構成を示す。

ＥＰＳモータ１００には、磁極位置センサ（ホールＩＣ）の出力を補正するための補正情報θｈを記憶した補正情報記憶体が設けられている。本実施例では、補正情報記憶体として、予め求められた補正情報θｈがバーコードとして記録されていたバーコードラベル１９９を用いている。バーコードラベル１９９はＥＰＳモータ１００のフレーム１５０の外周表面に貼り付けられている。尚、バーコードは、製造番号などが記録された銘板に記録されてもよい。

バーコードラベル１９９に記録された補正情報θｈはバーコードリーダー３１０を用いて読み取られる。読み取られた補正情報θｈは、制御装置２００に補正情報を書き込むライター３２０に入力され、通信ラインＣＡＮ及び信号コネクタ２２０Ｃを介して制御装置２００に入力される。制御装置２００に入力された補正情報θｈは記憶素子２２７に記憶される。

本実施例では、補正情報記憶体としてバーコードラベル１９９を用いた場合を例に挙げて説明した。補正情報記憶体としては、補正情報θｈを視覚情報として認識できる他のものを用いてもよい。また、補正情報記憶体としては、半導体記憶装置、例えば非接触式の小型の半導体チップを用いてもよい。この場合、半導体記憶装置は、ＥＰＳモータ１００のフレーム１５０或いは銘板に埋め込めばよい。

次に、磁極位置センサの出力を補正するための補正情報θｈの算出方法について説明する。

図１０乃至図１２は、磁極位置センサの出力を補正するための補正情報θｈを算出する方法を示すものであって、各相の機械角度（横軸）に対する誘起電圧波形（縦軸）及び磁極位置センサの出力電圧波形（縦軸）の関係を示す。

図１０は、本実施例のＥＰＳモータの磁極位置センサ基板１５６に配されるＵ相磁極位置検出用のホールＩＣ１５６Ｕの出力信号波形と、正転方向に回転時のＵ相とＶ相との間の誘起電圧波形とを示す。

誘起電圧波形０点とホールＩＣ１５６Ｕ出力波形の差分ｄＵ１〜ｄＵ１０を求め、これらの平均値ｄＵＡＶＥを算出する。これにより、Ｕ相磁極位置検出用のホールＩＣ156Ｕの配置による誤差と、ロータコア１３２の表面に接着剤によって固定された１０個のマグネット１３４（１３４Ａ〜１３４Ｊ）の固定誤差を平均したホールＩＣ１５６Ｕの補正量を得ることができる。

図１１は、本実施例のＥＰＳモータの磁極位置センサ基板１５６に配されるＶ相磁極位置検出用のホールＩＣ１５６Ｖの出力信号波形と、正転方向に回転時のＶ相とＷ相との間の誘起電圧波形とを示す。

誘起電圧波形０点とホールＩＣ１５６Ｖ出力波形の差分ｄＶ１〜ｄＶ１０を求め、これらの平均値ｄＶＡＶＥを算出する。これにより、Ｖ相磁極位置検出用のホールＩＣ156Ｖの配置による誤差と、ロータコア１３２の表面に接着剤によって固定された１０個のマグネット１３４（１３４Ａ〜１３４Ｊ）の固定誤差を平均したホールＩＣ１５６Ｖの補正量を得ることができる。

図１２は、本実施例のＥＰＳモータの磁極位置センサ基板１５６に配されるＷ相磁極位置検出用のホールＩＣ１５６Ｗの出力信号波形と、正転方向に回転時のＷ相とＵ相との間の誘起電圧波形とを示す。

誘起電圧波形０点とホールＩＣ１５６Ｗ出力波形の差分ｄＷ１〜ｄＷ１０を求め、これらの平均値ｄＷＡＶＥを算出する。これにより、Ｗ相磁極位置検出用のホールＩＣ156Ｗの配置による誤差と、ロータコア１３２の表面に接着剤によって固定された１０個のマグネット１３４（１３４Ａ〜１３４Ｊ）の固定誤差を平均したホールＩＣ１５６Ｗの補正量を得ることができる。

そして、以上のように算出された各平均値ｄＵＡＶＥ，ｄＶＡＶＥ，ｄＷＡＶＥの平均値（（ｄＵＡＶＥ＋ｄＶＡＶＥ＋ｄＷＡＶＥ）／３）を算出することにより、磁極位置センサの補正情報θｈを得ることができる。

次に、磁極位置センサの出力を補正するための補正情報θｈのによる誤差補正の効果について説明する。

図１３，図１４は、磁極位置センサの出力を補正するための補正情報θｈによる磁極位置センサの出力の補正有無の結果を示すものであって、ＥＰＳモータの回転数（横軸）に対するＥＰＳモータの左右回転時の出力トルク（縦軸）の関係を示す。

補正情報θｈによる補正が無い場合、ＥＰＳモータの回転数−トルク特性は、図１３に示すように、高回転領域において左右出力トルク差が大きくなり、車両のステアリングホイール（steering wheel）を回転させた際、左に曲がるときの操舵フィーリングと右に曲がるときの操舵フィーリングの差異が非常に大きくなる。

補正情報θｈによる補正が有る場合、ＥＰＳモータの回転数−トルク特性は、図１４に示すように、高回転領域においても出力差を低減することが可能となる。これにより、車両のステアリングホイール（steering wheel）を回転させた際、左に曲がるときの操舵フィーリングと右に曲がるときの操舵フィーリングの差異を非常に少なくすることが可能となる。

本実施例によれば、ホールＩＣ１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗの出力を補正情報θｈによって制御的に補正するようにしたので、ホールＩＣ１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗの取り付け位置の誤差、マグネット１３４の着磁ムラや固定誤差による、ＥＰＳモータ１００の高回転領域における出力差を低減できる。しかも、本実施例によれば、予め記憶している補正情報θｈを用いて補正するので、制御処理に大きな負担を与えることなく、補正処理を行える。

また、本実施例によれば、ＥＰＳモータ１００に取り付けられた磁極位置センサの出力を補正するための補正情報θｈが記憶された補正情報記憶体をＥＰＳモータ１００に備えたので、制御装置２００に補正情報θｈの設定が必要な時、例えばモータ駆動システムを電動パワーステアリング装置に組み付ける前、補正情報記憶体に記憶された補正情報θｈを制御装置２００に読み込ませて制御装置２００に記憶させることができる。従って、本実施例によれば、磁極位置センサの出力を補正するための補正情報θｈを簡単に制御装置２００に設定でき、ＥＰＳモータ１００と制御装置２００を別々のところで製作して出荷した場合でも、モータ駆動システムを電動パワーステアリング装置に組み付ける前の補正値の設定が容易になり、その組み付けの作業性を向上させることができる。よって、本実施例によれば、電動パワーステアリング装置の生産性を向上できるＥＰＳモータ１００を提供できる。

さらに、本実施例によれば、通信ラインＣＡＮを介してバーコードリーダー３１０が接続されたライター３２０を制御装置２００の信号コネクタ２２０Ｃに接続することによって、ＥＰＳモータ１００から補正情報θｈを読み込み記憶させることができる。これにより、本実施例によれば、ＥＰＳモータ１００に取り付けられた磁極位置センサの出力を補正するための補正情報θｈをＥＰＳモータ１００から簡単に取得して設定することができるので、ＥＰＳモータ１００と制御装置２００を別々のところで製作して出荷した場合でも、制御装置２００に補正情報θｈの設定が必要な時、例えばモータ駆動システムを電動パワーステアリング装置に組み付ける前における補正値の設定が容易になり、その組み付けの作業性を向上させることができる。従って、本実施例によれば、電動パワーステアリング装置の生産性を向上できる制御装置２００を提供できる。

本発明の実施例である電動パワーステアリング装置用モータの全体構成を示す横断面図。 図１の電動パワーステアリング装置用モータのフロントフランジに取り付けられた磁極位置センサの配置構成を示す平面図。 図１の電動パワーステアリング装置用モータのフロントフランジに取り付けられる磁極位置センサ基板の構成を示す平面図。 図１の電動パワーステアリング用モータのロータマグネットの配置を示す平面図。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置に搭載されるモータ駆動システムのシステム構成を示すブロック図。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置用制御装置のソフトウエア構成を示すブロック図である。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置用制御装置のハードウエア構成を示す分解斜視図。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置用制御装置の電気的な回路構成を示す回路図。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置用モータの補正情報記憶体から電動パワーステアリング装置用制御装置に補正情報θｈを読み込むための構成を示すブロック図。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置用モータの磁極位置センサ基板に配されたＵ相磁極位置検出ホールＩＣの出力信号波形と、正転方向に回転時のＵ相とＶ相との間の誘起電圧波形とを示す波形図。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置用モータの磁極位置センサ基板に配されたＶ相磁極位置検出ホールＩＣの出力信号波形と、正転方向に回転時のＶ相とＷ相との間の誘起電圧波形とを示す波形図。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置用モータの磁極位置センサ基板に配されたＷ相磁極位置検出ホールＩＣの出力信号波形と、正転方向に回転時のＷ相とＵ相との間の誘起電圧波形とを示す波形図。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置に搭載されるモータ駆動システムの補正情報θｈによる補正が無い時の電動パワーステアリング装置用モータの回転数−トルク特性を示す特性図。 本発明の実施例である電動パワーステアリング装置に搭載されるモータ駆動システムの補正情報θｈによる補正が有り時の電動パワーステアリング装置用モータの回転数−トルク特性を示す特性図。

符号の説明

１００…電動パワーステアリング装置用モータ（ＥＰＳモータ）、１１０…ステータ、１３０…ロータ、１３４…マグネット、１５６Ｕ，１５６Ｖ，１５６Ｗ…ホールＩＣ、
１９９…バーコードラベル、２００…制御装置、２２０Ｃ…信号コネクタ、２２１…トルク制御回路、２２２…位相推定回路、２２３…正弦波・余弦波発生器、２２４…２相−３相変換回路、２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃ…電流制御系、２２６…位相補正回路、
２２７…記憶素子、ＢＡ…バッテリ、ＴＳ…トルクセンサ。

Claims (12)

1. 操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング装置用モータにおいて、
   複数の回転磁極と複数の固定磁極との磁気的作用により前記複数の回転磁極が回転して前記トルクを出力するモータ本体と、
   前記回転磁極の位置を検出するための磁極位置センサと、
   該磁極位置センサの出力から得られる磁極位置を補正するための補正情報が記憶された補正情報記憶手段とを有する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置用モータにおいて、
   前記補正情報記憶手段は、記憶された前記補正情報が読取装置によって読み取り可能なように構成された記憶媒体である
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
3. 請求項２に記載の電動パワーステアリング装置用モータにおいて、
   前記記憶媒体は、
   記憶された前記補正情報を視覚情報として記録した視覚情報記録媒体であり、
   前記モータ本体の外表面に貼り付けられている
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
4. 請求項３に記載の電動パワーステアリング装置用モータにおいて、
   前記視覚情報記録媒体は、記憶された前記補正情報がバーコードリーダーによって読み取り可能なようにバーコードとして記録されたバーコードラベルである
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
5. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置用モータにおいて、
   前記補正情報記憶手段は、記憶された前記補正情報が読取装置によって読み込み可能なように構成された半導体記憶装置である
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置用モータにおいて、
   前記磁極位置センサは複数のセンサ部を備えており、
   前記補正情報は、前記回転子の鉄心に固定される前記複数の磁石の固定誤差と前記センサ部の配置誤差とに基づく前記各センサ部の補正量の平均値である
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
7. 請求項６に記載の電動パワーステアリング装置用モータにおいて、
   前記センサ部の補正量は、前記センサ部の出力波形と前記固定子の誘起電圧波形のゼロ点との差分の平均値である
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
8. 操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング装置に搭載され、
   複数の回転磁極と複数の固定磁極との磁気的作用により前記複数の回転磁極が回転して操舵用のトルクを出力するモータ本体、モータ本体の回転磁極の位置を検出するための磁極位置センサ、及びこの磁極位置センサの出力から得られる磁極位置を補正するための補正情報を記憶した補正情報記憶手段を備えた操舵用モータの駆動を制御する制御装置において、
   前記補正情報記憶手段に記憶された前記補正情報を入力するための入力端子と、
   該入力端子から入力された前記補正情報を記憶するための入力情報記憶手段と、
   複数の入力情報に基づいて前記操舵用モータの駆動を制御するための処理を行う処理手段とを有し、
   前記処理手段は、前記入力情報の一つとして、前記入力情報記憶手段に記憶された前記補正情報を入力する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータの制御装置。
9. 請求項８に記載の電動パワーステアリング装置用モータの制御装置において、
   前記処理手段には、前記入力情報の一つとして、前記磁極位置センサの出力が入力されており、
   前記演算手段は、前記入力情報記憶手段から入力された前記補正情報に基づいて、前記磁極位置センサの出力から得られる磁極位置を補正する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータの制御装置。
10. 操舵トルクを出力する電動パワーステアリング装置用モータ駆動システムにおいて、
    操舵トルクを発生する操舵用モータと、
    該操舵用モータの駆動を制御する制御装置とを有し、
    前記操舵用モータは、
    前記制御装置から電力の供給を受ける固定子と、
    該固定子に空隙を介して回転可能に軸支されたものであって、複数の回転磁極を構成する複数の磁石を備えた回転子と、
    前記回転磁極の磁極位置を検出するための信号を前記制御装置に出力する磁極位置センサと、
    該磁極位置センサの出力から得られた磁極位置を補正するための補正情報を記憶した補正情報記憶手段とを備えており、
    前記制御装置は、
    前記補正情報記憶手段に記憶された前記補正情報を入力するための入力端子と、
    該入力端子から入力された前記補正情報を記憶するための入力情報記憶手段と、
    複数の入力情報に基づいて前記操舵用モータの駆動を制御するための処理を行う処理手段とを有し、
    前記処理手段は、前記入力情報の一つとして、前記入力情報記憶手段に記憶された前記補正情報を入力する
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ駆動システム。
11. 請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置用モータ駆動システムにおいて、
    前記処理手段には、前記入力情報の一つとして、前記磁極位置センサの出力が入力されており、
    前記処理手段は、前記入力情報記憶手段から入力された前記補正情報に基づいて、前記磁極位置センサの出力から得られる磁極位置を補正する
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ駆動システム。
12. モータに設けられた磁極位置センサの複数のセンサ部の出力から、モータの駆動を制御するためのパラメータとして得られた回転磁極位置の補正に用いられる補正情報の算出方法において、
    前記磁極位置センサの前記センサ部毎に、当該センサ部から出力された電圧波形と前記操舵用モータの誘起電圧波形とのゼロ点における複数の差分値を前記操舵用モータ１回転分求め、
    前記磁極位置センサの前記センサ部毎に、当該センサ部の前記複数の差分値の平均を求めて当該センサ部の補正量を求め、
    前記複数の補正量の平均を求めて前記補正情報を求める
    ことを特徴とするモータの回転磁極位置の補正情報算出方法。

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