JP2008087727A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
高速操舵性を確保でき、且つ、ハンドルの保舵時やゆっくりした操舵時の場合だけでなく、ハンドルの切り返し時などの速い操舵時にも、ハンドルを介した振動や騒音を発生せず、操舵フィーリングの良いハンドル操舵が期待できる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】
電動パワーステアリング装置の中に、電動パワーステアリング装置内の各種アナログ信号のＡＤ変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタを適切に設けることにより、その量子化誤差を平滑化して、量子化誤差に起因するトルクリップルを抑制する。また、モータの回転速度、ハンドルの操舵状態やモータの制御方式に応じて、平滑フィルタを適切にオン・オフさせることによって、高速操舵性の確保と保舵時及びゆっくりした操舵時のハンドルの振動や騒音の抑制との両立を可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、操舵力補助モータを用いた電動パワーステアリング装置に関し、特に、高速操舵性を確保でき、且つ保舵時や低速操舵時の操向ハンドルの振動や騒音の少ない操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置に関するものである。

自動車などの車両のステアリング装置をモータの回転力で補助力を付与する電動パワーステアリング装置では、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助力を付与するようになっている。

このような電動パワーステアリング装置の簡単な構成を図９を参照して説明する。操向ハンドル１０１の軸１０２は、減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４ａ及び１０４ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て、操向車輪のタイロッド１０６に結合されている。軸１０２には、操向ハンドル１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０７が設けられており、操向ハンドル１０１の操舵力を補助するモータ１０８が、減速ギア１０３を介して軸１０２に連結されている。

このように構成された電動パワーステアリング装置の制御について、図１０を参照して説明する。まず、トルクセンサ１０７で検出されたトルクＴと、図示しない車速センサで検出された車速Ｖとがアシストマップ１９０に入力され、操舵補助指令値が算出される。次に、補償値演算部１９４で演算される補償値、例えば、収斂性演算部１９１で算出された収斂性、慣性演算部１９２で算出された慣性やＳＡＴ推定部１９３で推定されたＳＡＴなどの補償値を加算部１９５,１９６,１９７で前記操舵補助指令値に加算して、トルク指令値Ｔｒｅｆが決定される。

そして、トルク指令値Ｔｒｅｆに基づいて、電流指令値演算部２００で電流指令値Ｉｒｅｆが決定される。なお、モータ１０８がブラシレスモータの場合には、トルク指令値Ｔｒｅｆの他に、モータの回転角度（ロータの回転位置信号）も電流指令値演算部２００に入力して、電流指令値Ｉｒｅｆが決定される。ここで、上述したトルクＴ、車速Ｖ及び補償値に基づいて、電流指令値Ｉｒｅｆを決定するまでの処理部分（破線Ｂで囲まれた部分）を、便宜上、電流指令値決定部Ｂ（電流指令値演算手段）と呼ぶ。

一方、モータ１０８へ供給されるモータ電流Ｉｍは、電流検出器２０２で検出され、前記電流指令値Ｉｒｅｆとともに減算部２０４へ入力される。偏差演算手段である減算部２０４では、電流指令値Ｉｒｅｆとモータ電流Ｉｍとの偏差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉｍが算出される。

次に、偏差ΔＩは、破線Ａで囲まれた電流制御手段としての比例積分制御部（ＰＩ制御部）２０６に入力される。このＰＩ制御部２０６は、例えば、比例項と積分項と加算部とから構成され、偏差ΔＩは比例ゲインＫｐである比例項に入力されるとともに、積分ゲインＫｉである積分項にも入力され、そして、比例項の出力と積分項の出力とは加算部で加算されてから、その加算結果を電圧指令値Ｖｒｅｆとして出力されるようになっている。

そして、ＰＷＭ制御部２１２では、電圧指令値Ｖｒｅｆを入力として、インバータ２１４へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいたＰＷＭ信号がインバータ２１４へ指示される。インバータ２１４は、そのＰＷＭ信号に基づいて、モータ１０８へモータ電流Ｉｍを供給する。

以上が、電動パワーステアリング装置の制御において、電流制御手段Ａに比例積分制御を用いた場合の例に関する説明である。ここで、比例積分に関するゲインＧｉを式で表わすと、数１のようになる。

つまり、偏差ΔＩが小さい値でも、ゲインＧｉが無限大であるために、ハンドル保舵時やゆっくりした操舵時にも、電圧指令値Ｖｒｅｆは大きな値として出力され、以下のような問題が発生する。

つまり、近年、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）搭載車両の大型化のため、電動パワーステアリング装置の高出力化が進み、モータトルク定数の増加・大電流化が加速しつつある。しかし、マイコンやＣＰＵを中心として構成されるＥＰＳの制御装置に用いられるＡ／Ｄ変換器などのＡ／Ｄ変換手段のＡ／Ｄ分解能は、１０ｂｉｔのまま変わっていない。Ａ／Ｄ分解能が１０ｂｉｔのままなので、大電流化によりその分解能が相対的に粗くなってきている。そして、この分解能の粗さに起因する量子化誤差のような演算誤差が、保舵時やゆっくりした操舵時の偏差ΔＩが小さい時のゲインが無限大となるフィードバックゲインによって増幅され、ハンドルの振動や騒音となって、運転者に不快な感じを与えてしまうという問題が発生する。

ところで、よく知られているように、電動パワーステアリング装置の制御においては、積分項を含む電流制御手段として、積分制御（Ｉ制御）、比例積分制御（ＰＩ制御）や比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）が一般的に用いられる。しかし、積分項を含む制御は、そのゲインが定常状態において無限大となるために、電動パワーステアリング装置の定常状態である保舵状態やゆっくりした操舵した場合に、積分項を含む電流制御手段からのDuty出力により、電流波形が振動しており、ハンドルを介して振動や騒音を感じて、運転者がハンドル操舵に不快感を覚える問題がある。つまり、操舵感が悪化してしまうといった問題が生じる。

そこで、上述したような問題を解決するために、例えば、特許文献１に開示されている電動パワーステアリング装置と、特許文献２に開示されている電動パワーステアリング装置がある。

特許文献１に開示されている電動パワーステアリング装置は、モータ電流検出部と電流制御手段とを結ぶ信号路上に高周波ノイズを減衰させる減衰器（フィルタ）を設ける解決策を提案している。この電動パワーステアリング装置において、モータ電流検出部とＰＩ制御部の間に設けられた減衰器は、モータ駆動部のＰＷＭ制御によって発生するモータ電流の周波数よりも十分に高い高周波ノイズを減衰させるように、フィルタ特性（周波数特性）が設定されている。

また、特許文献２に開示されている電動パワーステアリング装置では、モータ電流検出部で検出した検出電流を３相−ｄｑ変換した後に、減衰部（フィルタ）を通過させるようにしている。つまり、特許文献２の電動パワーステアリング装置では、モータ電流の高周波成分を除去しないように、ｑ軸（直流）電流上に減衰部（フィルタ）を配置するようにしている。
特許第２９５９９５７号 特開２００３−１７４７９３号公報 特開２００４−２０１４８７号公報

しかしながら、上記従来の電動パワーステアリング装置では、例えば、特許文献１に開示されている電動パワーステアリング装置は、操舵力補助用モータがブラシレスモータではなく、通常のブラシ付きＤＣモータであり、高周波ノイズの周波数帯域がモータ電流の周波数を含むということは想定されていなかった。このため、特許文献１の電動パワーステアリング装置の構成をブラシレスモータにそのまま適用することは、困難である。

また、特許文献２に開示されている電動パワーステアリング装置の構成は、正弦波モータ（つまり、逆起電圧波形が正弦波である）を正弦波電流によって制御する場合にのみ適用することができる。例えば、特許文献３に開示されているような「擬似ベクトル制御（ＰＶＣ制御）」の場合、ｑ軸電流に高周波が重畳されているため、特許文献２の電動パワーステアリング装置の構成をそのまま適用することができない。

また、モータが高速回転する時に、逆起電圧補償値が減衰器のフィルタ特性により遅れが生じる。そのため、最適な逆起電圧補償値が出力されず、高速回転時のモータ騒音が大きかったという問題があった。さらに、ハンドルの保舵時に、ＰＩ制御部からのduty出力により、電流波形が振動しており、保舵音が悪化しているという問題もあった。

本発明は、上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、操舵力補助モータを用いた電動パワーステアリング装置において、特に、大容量（高出力）の電動パワーステアリング装置において、高速操舵性を確保でき、且つ、ハンドルの保舵時やゆっくりした操舵時の場合だけでなく、ハンドルの切り返し時などの速い操舵時にも、ハンドルを介した振動や騒音を発生せず、操舵フィーリングの良いハンドル操舵が期待できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、前記操舵系の操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて、電流指令値Ｉｒｅｆを算出する電流指令値決定手段と、前記電流指令値決定手段で算出された電流指令値Ｉｒｅｆに基づいて、電圧指令値Ｖｒｅｆを出力する電流制御手段と、前記電流制御手段から出力された電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいてＰＷＭ信号を生成し、生成されたＰＷＭ信号に基づいて前記モータへモータ電流Ｉｍを供給するモータ駆動回路とを備えた電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記電動パワーステアリング装置で用いられるアナログ信号のＡＤ変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタを備えることによって達成される。

また、本発明の上記目的は、前記電流指令値決定手段は、前記操舵トルク及び車速といったＥＰＳ物理量を入力とし、前記ＥＰＳ物理量を量子化するための第１のＡＤ変換手段を備え、量子化されたＥＰＳ物理量に基づいて、電流指令値Ｉｒｅｆを出力し、前記平滑フィルタを前記電流指令値決定手段の出力側に設けることにより、或いは、前記電動パワーステアリング装置は、前記モータ電流Ｉｍを検出するための電流検出手段と、検出されたモータ電流Ｉｍを量子化するための第２のＡＤ変換手段とを備え、前記平滑フィルタは、前記第２のＡＤ変換手段の出力側に設けられており、前記電流制御手段は、前記電流指令値Ｉｒｅｆと、前記平滑フィルタから出力されたモータ電流Ｉｍとに基づいて、前記ブラシレスモータを制御することにより、或いは、前記電動パワーステアリング装置は、前記トルクセンサで検出した操舵トルクを量子化するための第３のＡＤ変換手段を備え、前記平滑フィルタは、前記第３のＡＤ変換手段の出力側に設けられており、前記平滑された操舵トルクを入力とすることにより、或いは、前記電動パワーステアリング装置は、モータ電圧Ｖｍを検出するための電圧検出手段と、検出されたモータ電圧Ｖｍを量子化するための第４のＡＤ変換手段と、前記モータの逆起電圧ＥＭＦを算出するための逆起電圧算出手段とを備え、前記平滑フィルタは、前記第４のＡＤ変換手段の出力側に設けられており、前記逆起電圧算出手段は、前記平滑フィルタから出力されるモータ電圧Ｖｍと、前記モータ電流Ｉｍとに基づいて、前記逆起電圧ＥＭＦを算出し、算出された逆起電圧ＥＭＦが補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）を前記モータ駆動回路の入力とすることにより、或いは、前記電動パワーステアリング装置は、前記モータ電流Ｉｍを検出するための電流検出手段と、検出されたモータ電流Ｉｍを量子化するための第５のＡＤ変換手段と、モータ電圧Ｖｍを検出するための電圧検出手段と、検出されたモータ電圧Ｖｍを量子化するための第６のＡＤ変換手段と、前記モータの逆起電圧ＥＭＦを算出するための逆起電圧算出手段とを備え、前記逆起電圧算出手段は、前記第５のＡＤ変換手段で量子化されたモータ電流Ｉｍと、前記第６のＡＤ変換手段で量子化されたモータ電圧Ｖｍとに基づいて、前記逆起電圧ＥＭＦを算出し、前記平滑フィルタは、前記逆起電圧手段の出力側に設けられており、前記平滑フィルタから出力された逆起電圧ＥＭＦが補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）を前記モータ駆動回路の入力とすることにより、或いは、前記モータのモータ回転速度によって、前記平滑フィルタのオン／オフを切り替えることにより、或いは、前記電動パワーステアリング装置は、ハンドルの操舵状態を検出する操舵状態検出手段を備え、前記操舵状態検出手段によって保舵状態と検出された場合に、前記平滑フィルタをオンさせるようにし、また、通常操舵状態と検出された場合に、前記平滑フィルタをオフさせるようにすることによってより効果的に達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置を用いれば、ＥＰＳ内の各種アナログ信号のＡＤ変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタを適切に設けることにより、さらに、モータの回転速度、ハンドルの操舵状態やモータの制御方式に応じて、その平滑フィルタをオン・オフさせることによって、高速操舵性の確保と保舵時やゆっくりした操舵時にハンドルの振動や騒音の抑制との両立を可能にしたという優れた効果を奏する。

本発明に係る電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）では、操舵力補助モータとしてブラシレスモータを用い、各種アナログ信号（例えば、操舵トルクＴ及び車速ＶといったＥＰＳ物理量、ブラシレスモータの電流検出値、ブラシレスモータの電圧検出値などの信号）のＡＤ変換時に生じた量子化誤差を低減するために、その量子化誤差を平滑化するための平滑フィルタ（以下、単にフィルタとも称する）を適切に設けることにより、さらに、モータの回転速度、モータの制御方式やハンドルの操舵状態（保舵状態、或いは、通常操舵状態）に応じて、その平滑フィルタのオン・オフを切り替える（つまり、平滑フィルタをＯＮ／ＯＦＦさせる）ことにより、ＥＰＳの高速操舵性を確保でき、且つ、ハンドルの保舵時やゆっくりした操舵時の場合だけでなく、ハンドルの切り返し時などの速い操舵時にも、ハンドルを介した振動や騒音を発生せず、操舵フィーリングの良いハンドル操舵を実現するようにしている。

以下、本発明の好適な実施例について、図を参照しながら説明する。

操舵トルクＴ（以下、単にトルクＴとも称する）及び車速ＶといったＥＰＳ物理量を入力とし、且つＡＤ変換手段も含む電流指令値決定手段の出力側に、平滑フィルタを設けるようにした本発明の電動パワーステアリング装置（実施例１）の制御ブロック図を図１に示す。

図１において、トルクセンサ１０７で検出されたトルクＴと、図示しない車速センサで検出された車速Ｖとに基づき、電流指令値決定手段の一例である電流指令値決定部Ｂで電流指令値Ｉｒｅｆが決定される。電流指令値決定部Ｂで決定された電流指令値Ｉｒｅｆが平滑フィルタ１０に入力される。本発明のポイントである平滑フィルタ１０の詳細は後述する。

一方、モータ１０８へ供給されるモータ電流Ｉｍは、電流検出器２０２で検出された後に、一例として分解能１０ｂｉｔのＡＤ変換器２０２ＡでＡＤ変換され、さらに、桁シフト部２０２Ｂで１０ｂｉｔから１２ｂｉｔにビットスケールが上げられる。ここで、１０ｂｉｔから１２ｂｉｔへビットスケールを上げる（固定小数点の位置を上げる）理由は、ソフトウエア的に分解能を向上させて電流制御を行なうためである。

そして、１２ｂｉｔ化されたモータ電流Ｉｍは、電流指令値決定部Ｂの出力側に設けられた平滑フィルタ１０によって量子化誤差が平滑された電流指令値Ｉｒｅｆとともに、偏差演算手段の一例である減算部２０４へ入力される。減算部２０４では、それらの偏差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉｍが算出される。

次に、減算部２０４の出力である偏差ΔＩは、電流制御手段Ａに入力され、そして、電流制御手段Ａから電圧指令値Ｖｒｅｆが出力される。電流制御手段Ａの一例であるＰＩ制御部２０６として、例えば、関数（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）などの比例積分器を用いることができる。

そして、ＰＷＭ制御部２１２は、電圧指令値Ｖｒｅｆを入力として、インバータ２１４へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいたＰＷＭ信号がインバータ２１４へ指示される。インバータ２１４は、そのＰＷＭ信号に基づいてモータ１０８へモータ電流Ｉｍが供給される。

なお、図１において、電流制御系とは、電流検出器２０２で検出されたモータ電流Ｉｍを基に、ＡＤ変換器２０２Ａ、桁シフト部２０２Ｂ、減算部２０４、電流制御手段Ａ（ＰＩ制御部２０６）、ＰＷＭ制御部２１２、モータ電流Ｉｍを供給するインバータ２１４、及びモータ１０８によって構成されている。

図１に示される本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御の特徴は、ハンドルをゆっくりと操舵した時や保舵時に、偏差ΔＩが非常に小さい値（１〜２ｂｉｔ）となり、その結果、電流指令値Ｉｒｅｆに含まれているＥＰＳ物理量（トルクＴ及び車速Ｖ）の量子化時に発生する量子化誤差が偏差ΔＩの値に大きく影響する。もし、平滑フィルタ１０が存在しないと、その量子化誤差が積分項を含む電流制御手段Ａのゲイン（理論的には無限大となるゲイン）によって大きく増幅され、モータ出力のトルクリップルとして出現し、ハンドルに発生する振動や騒音を発生するが、電流指令値決定部Ｂの出力側に設けられた平滑フィルタ１０が存在することにより、電流指令値Ｉｒｅｆに含まれているＥＰＳ物理量（トルクＴ及び車速Ｖ）の量子化時に発生する量子化誤差が平滑化され、電流制御手段Ａの過敏な応答を防止することができる。その結果、モータ１０８の出力に含まれるトルクリップルは大幅に低減され、ハンドルを介した振動や騒音が感じられず、ハンドル操作に不快感を覚えることもないという優れた効果を奏する。

次に、本発明のポイントである平滑フィルタ１０について説明する。この平滑フィルタ１０は、ＡＤ変換時に生じた量子化誤差を低減するためのフィルタである。図２には本発明に係る電動パワーステアリング装置に用いられる平滑フィルタ１０の好適な構成例を示す。

図２（Ａ）は平滑フィルタ１０の一実施例である関数（Ｋ／（Ｔ２・ｓ＋１））の離散化表現であり、また、図２（Ｂ）はさらに計算精度的に好ましい関数（Ｋ／（Ｔ２・ｓ＋１））の構成例である。

図２（Ａ）において、平滑フィルタ１０の入力は、まず、減算器３０−１に入力され、その出力は遅延器３０−５とゲインｂ０のゲイン器３０−２とに入力される。遅延器３０−５の出力は、ゲインａ１のゲイン器３０−６とゲインｂ１のゲイン器３０−８に入力される。ゲイン器３０−６の出力は、シフト器３０−７に入力され、２^−８丸めされて、減算器３０−１のもう一方の入力となる。

一方、ゲイン器３０−２の出力とゲイン器３０−８の出力とは、加算器３０−３で加算され、加算器３０−３の出力は、シフト器３０−４で２^−８丸められて出力される。図２（Ａ）の平滑フィルタ１０は、減算器３０−１や加算器３０−３の加減算がシフト器３０−７の２^−８丸められた後に実行されるので、演算精度が劣るという問題がある。

図２（Ａ）の平滑フィルタに対して、図２（Ｂ）の平滑フィルタは、演算精度が向上した実施例である。図２（Ｂ）において、平滑フィルタ１０の入力は、ゲインｂ０のゲイン器３０−２と遅延器３０−５に入力される。次に、遅延器３０−５の出力は、ゲインｂ１のゲイン器３０−８に入力され、ゲイン器３０−８の出力とゲイン器３０−２の出力とが加算器３０−３で加算される。

次に、加算器３０−３の出力は、減算器３０−１に入力される。減算器３０−１の出力は、シフト器３０−４に入力され、２^−８丸めが実行される。シフト器３０−４の出力は、平滑フィルタ１０の出力であるが、遅延器３０−９の入力としても用いられる。遅延器３０−９の出力は、ゲインａ１のゲイン器３０−６に入力され、ゲイン器３０−６の出力は、減算器３０−１のもう一方の入力となる。

以上説明した図２（Ｂ）の平滑フィルタ１０は、図２（Ａ）の平滑フィルタと比較して、遅延器３０−９が一個増加するが、シフト器３０−７が無くなるので、加減算を大きなスケールで実行でき、演算の精度が良くなるといった優れた効果を奏する。

なお、上述した図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示された平滑フィルタ１０を、後述する本発明の他の実施例にも適用できることは言うまでもない。また、本発明で用いられる平滑フィルタは、上述した図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示された平滑フィルタ１０に限られることがなく、量子化誤差を低減できるフィルタであれば、他のフィルタを用いることもできる。

電流検出手段で検出したモータ電流（電流検出値）がＡＤ変換時に生じた量子化誤差を低減する平滑フィルタを設けるようにした本発明の電動パワーステアリング装置（実施例２）の制御ブロック図を図３に示す。

図３の電動パワーステアリング装置において、平滑フィルタ１０の取り付け位置のみを除いて、他の構成は基本的に図１の電動パワーステアリング装置と同じである。よって、制御の詳細な説明を省略する。

図３に示されるように、トルクセンサ１０７で検出されたトルクＴと、図示しない車速センサで検出された車速Ｖとに基づき、電流指令値決定手段の一例である電流指令値決定部Ｂで電流指令値Ｉｒｅｆが決定される。電流指令値決定部Ｂで決定された電流指令値Ｉｒｅｆが、偏差演算手段の一例である減算部２０４へ入力される。

一方、モータ１０８へ供給されるモータ電流Ｉｍは、電流検出手段の一例である電流検出器２０２で検出された後に、一例として分解能１０ｂｉｔのＡＤ変換器２０２ＡでＡＤ変換される。次に、１０ｂｉｔのモータ電流Ｉｍが、桁シフト部２０２Ｂによって１２ｂｉｔにビットスケールが上げられる。そして、桁シフト部２０２Ｂから出力された１２ｂｉｔのモータ電流Ｉｍは、平滑フィルタ１０に入力される。平滑フィルタ１０によって、ＡＤ変換された１０ｂｉｔのモータ電流Ｉｍを２^ｎ倍にした後に、モータ電流Ｉｍに含まれているＡＤ変換時の量子化誤差が平滑される。

平滑フィルタ１０から出力された１２ｂｉｔのモータ電流Ｉｍは、減算部２０４へ入力される。減算部２０４では、偏差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉｍが算出される。

なお、ここで、１０ｂｉｔから１２ｂｉｔへビットスケールを上げる（固定小数点の位置を上げる）理由は、ソフトウエア的に分解能を向上させて電流制御を行なうためである。

次に、減算部２０４の出力である偏差ΔＩは、電流制御手段Ａの一例であるＰＩ制御部２０６に入力され、そして、ＰＩ制御部２０６から電圧指令値Ｖｒｅｆが出力される。そして、ＰＷＭ制御部２１２は、電圧指令値Ｖｒｅｆを入力として、インバータ２１４へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいたＰＷＭ信号がインバータ２１４へ指示される。インバータ２１４は、そのＰＷＭ信号に基づいてモータ１０８へモータ電流Ｉｍが供給される。

図３に示される本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御の特徴は、ハンドルをゆっくりと操舵した時や保舵時に、偏差ΔＩが非常に小さい値（１〜２ｂｉｔ）となり、その結果、電流検出器２０２で検出したモータ電流Ｉｍの量子化時に発生する量子化誤差が偏差ΔＩの値に大きく影響する。もし、平滑フィルタ１０が存在しないと、その階段状の量子化誤差が積分項を含む電流制御手段Ａのゲイン（理論的には無限大となるゲイン）によって大きく増幅され、モータ出力のトルクリップルとして出現し、ハンドルに発生する振動や騒音を発生するが、桁シフト部２０２Ｂの出力側に設けられた平滑フィルタ１０が存在することにより、モータ電流Ｉｍの量子化誤差が平滑化され、電流制御手段Ａの過敏な応答を防止することができる。その結果、モータ１０８の出力に含まれるトルクリップルは大幅に低減され、ハンドルを介した振動や騒音が感じられず、ハンドル操作に不快感を覚えることもないという優れた効果を奏する。特に、１ｂｉｔ当たりの電流値の大きい（分解能の粗い）高出力電動パワーステアリング装置では、より顕著な効果を期待することができる。

操舵トルクＴを入力とするＡＤ変換手段の出力側に、平滑フィルタを設けるようにした本発明の電動パワーステアリング装置（実施例３）の制御ブロック図を図４に示す。

図４の電動パワーステアリング装置において、平滑フィルタ１０の取り付け位置のみを除いて、他の構成は基本的に図１の電動パワーステアリング装置と同じである。よって、制御の詳細な説明を省略する。

図４に示されるように、平滑フィルタ１０は、トルクセンサ１０７で検出されたトルクＴを入力とする、ＡＤ変換手段の一例であるＡＤ変換器２０２Ｃの出力側に設けられている。図４の本発明の電動パワーステアリング装置では、トルクセンサ１０７で検出されたトルクＴは、ＡＤ変換器２０２ＣによってＡＤ変換され、そして、トルクＴに含まれているＡＤ変換時に生じた量子化誤差は、平滑フィルタ１０によって平滑化される。ＡＤ変換時の量子化誤差が平滑化されたトルクＴと、図示しない車速センサで検出された車速Ｖとに基づき、電流指令値決定部Ｂで電流指令値Ｉｒｅｆが決定される。電流指令値決定部Ｂで決定された電流指令値Ｉｒｅｆが、モータ電流Ｉｍとともに、偏差演算手段の一例である減算部２０４へ入力される。減算部２０４では、それらの偏差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉｍが算出される。ＡＤ変換器２０２Ｃと平滑フィルタ１０の間に、２０２Ｂと同様な桁シフト部を備えると、更に良い。

次に、減算部２０４の出力である偏差ΔＩは、電流制御手段Ａの一例であるＰＩ制御部２０６に入力され、そして、ＰＩ制御部２０６から電圧指令値Ｖｒｅｆが出力される。そして、ＰＷＭ制御部２１２は、電圧指令値Ｖｒｅｆを入力として、インバータ２１４へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいたＰＷＭ信号がインバータ２１４へ指示される。インバータ２１４は、そのＰＷＭ信号に基づいてモータ１０８へモータ電流Ｉｍが供給される。

図４に示される本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御の特徴は、ハンドルをゆっくりと操舵した時や保舵時に、偏差ΔＩが非常に小さい値（１〜２ｂｉｔ）となり、その結果、操舵トルクＴの量子化時に生じた量子化誤差が電流指令値Ｉｒｅｆの値に大きく影響し、よって、偏差ΔＩの値にも大きく影響する。もし、平滑フィルタ１０が存在しないと、操舵トルクＴの量子化誤差が積分項を含む電流制御手段Ａのゲイン（理論的には無限大となるゲイン）によって大きく増幅され、モータ出力のトルクリップルとして出現し、ハンドルに発生する振動や騒音を発生するが、操舵トルクＴを入力とするＡＤ変換手段の出力側に設けられた平滑フィルタ１０が存在することにより、電流指令値Ｉｒｅｆに含まれているトルクＴの量子化時に発生する量子化誤差が平滑化され、電流制御手段Ａの過敏な応答を防止することができる。その結果、モータ１０８の出力に含まれるトルクリップルは大幅に低減され、ハンドルを介した振動や騒音が感じられず、ハンドル操作に不快感を覚えることもないという優れた効果を奏する。

電圧検出手段で検出したモータ電圧（電圧検出値）がＡＤ変換時に生じた量子化誤差を低減する平滑フィルタを設けるようにした本発明の電動パワーステアリング装置（実施例４）の制御ブロック図を図５に示す。

なお、前述した実施例１、実施例２及び実施例３の電動パワーステアリング装置では、電流制御方式として、モータ電流Ｉｍのフィードバック制御方式（ＦＢ制御）を用いたが、図５に示す実施例４の電動パワーステアリング装置では、電流制御方式として、逆起電圧ＥＭＦを補償したフィードフォワード制御方式（ＦＦ制御）を用いている。

図５に示されるように、トルクセンサ１０７で検出されたトルクＴと、図示しない車速センサで検出された車速Ｖとに基づき、電流指令値決定手段の一例である電流指令値決定部Ｂで電流指令値Ｉｒｅｆが決定される。そして、電流指令値Ｉｒｅｆがフィードフォワード型の電流制御回路１１に入力される。ここで、フィードフォワード型の電流制御回路１１には、例えば時定数の小さい一次遅れ回路などが使用される。

次に、フィードフォワード型の電流制御回路１１の出力である電圧指令値Ｖｒｅｆは、加算回路１８に入力される。一方、逆起電圧算出手段の一例である逆起電圧算出回路１７で算出された逆起電圧値ＥＭＦも、加算回路１８に入力される。

ここで、逆起電圧値ＥＭＦを算出するための逆起電圧算出回路１７について説明する。図５に示されるように、逆起電圧値ＥＭＦを算出するために、まず、電流検出手段の一例である電流検出回路１５によってモータ電流Ｉｍが検出され、また電圧検出手段の一例である電圧検出回路１６によってモータ電圧Ｖｍが検出される。ここで、モータ電圧Ｖｍは、電圧検出回路１６で検出された後に、ＡＤ変換手段であるＡＤ変換器２０２ＡでＡＤ変換され、そして、ＡＤ変換時に生じた量子化誤差は平滑フィルタ１０によって平滑化されて、ＬＰＦ回路１７−３に入力される。一方、検出されたモータ電流Ｉｍは伝達関数回路１７−１に入力される。

逆起電圧算出回路１７では、具体的に、ＥＭＦ＝Ｖｍ−（Ｒ＋ｓ・Ｌ）・Ｉｍ（ただし、Ｖｍはモータ電圧で、Ｉｍはモータ電流で、ＥＭＦはモータの逆起電圧で、Ｒはモータの抵抗値で、Ｌはモータのインダクタンス値で、ｓはラプラス演算子である。）という式に基づいて、モータ１０８の逆起電圧値ＥＭＦを算出するようにしている。

つまり、逆起電圧算出回路１７の中には、検出されたモータ電流Ｉｍを入力とする伝達関数回路１７−１が配され、伝達関数回路１７−１の出力とＬＰＦ回路１７−３を通過したモータ電圧Ｖｍとの減算をするための減算回路１７−２が配され、減算回路１７−２の出力がモータ１０８の逆起電圧値ＥＭＦとなる。ここで、伝達関数回路１７−１の具体的な関数は、（Ｒ＋ｓ・Ｌ）／（１＋ｓ・Ｔ）である。なお、伝達関数回路１７−１の分母（１＋ｓ・Ｔ）は、検出されたモータ電流Ｉｍに含まれるノイズ除去などのためのＬＰＦの一次遅れ回路を示している。逆起電圧算出回路１７で算出されたモータ１０８の逆起電圧値ＥＭＦは、加算回路１８にフィードバックされる。

加算回路１８では、電圧指令値Ｖｒｅｆと逆起電圧値ＥＭＦとを加算することによって新しい電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）が算出される。そして、この新しい電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）が、モータ１０８を駆動制御すモータ駆動回路に入力される。図５に示されるように、モータ駆動回路はＰＷＭ制御回路１２とインバータ回路１３との直列回路から構成されている。

そして、ＰＷＭ制御回路１２は、逆起電圧ＥＭＦが補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）を入力として、インバータ回路１３へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）に基づいたＰＷＭ信号がインバータ回路１３へ指示される。ＰＷＭ信号に基づいてＰＷＭ制御されたインバータ回路１３の出力電流によって、モータ１０８が駆動される。

図５に示される本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御の特徴は、ハンドルをゆっくりと操舵した時や保舵時に、ＰＷＭ制御回路１２の入力信号が、逆起電圧が補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）であるため、平滑フィルタ１０が存在しなければ、モータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍに基づいて算出された逆起電圧値ＥＭＦに含まれているモータ電圧ＶｍのＡＤ変換時の量子化誤差が、逆起電圧が補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）に大きく影響を与え、最終的にはモータ出力のトルクリップルとして現われ、ハンドルの振動や騒音として不快感を与える。しかし、平滑フィルタ１０が存在することにより、ハンドルがゆっくりと操舵された時や保舵時でも、検出されたモータ電圧ＶｍのＡＤ変換時に生じた量子化誤差が平滑化され、モータ電圧Ｖｍの量子化誤差を含まない逆起電圧値ＥＭＦが補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）に基づいたＰＷＭ信号によってモータが駆動され、よってモータ出力のトルクリップルを低減し、ハンドルの振動や騒音を大幅に低減できる。伝達関数回路１７−１の入力側に平滑フィルタを備えても良く、また、電流検出回路１５及び電圧検出回路１６の出力側に設けたＡＤ変換器と平滑フィルタの間にそれぞれ桁シフト部を備えると、更に良い。

逆起電圧値ＥＭＦに含まれているモータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍの量子化誤差を低減する平滑フィルタを設けるようにした本発明の電動パワーステアリング装置（実施例５）の制御ブロック図を図６に示す。

なお、図６に示す実施例５の電動パワーステアリング装置では、実施例４と同じように、電流制御方式として、逆起電圧を補償したフィードフォワード制御方式（ＦＦ制御）を用いているので、フィードフォワード型の電流制御回路１１の説明は省略する。

図６に示されるように、トルクセンサ１０７で検出されたトルクＴと、図示しない車速センサで検出された車速Ｖとに基づき、電流指令値決定手段の一例である電流指令値決定部Ｂで電流指令値Ｉｒｅｆが決定される。そして、電流指令値Ｉｒｅｆがフィードフォワード型の電流制御回路１１に入力される。フィードフォワード型の電流制御回路１１の出力である電圧指令値Ｖｒｅｆは、加算回路１８に入力される。

一方、電流検出手段の一例である電流検出回路１５によって検出されたモータ電流Ｉｍは、図示しないＡＤ変換手段によってＡＤ変換され、ＡＤ変換された（量子化された）モータ電流Ｉｍは、逆起電圧算出回路１７に入力される。また、電圧検出手段の一例である電圧検出回路１６によって検出されたモータ電圧Ｖｍは、図示しないＡＤ変換手段によってＡＤ変換され、ＡＤ変換された（量子化された）モータ電圧Ｖｍは、逆起電圧算出回路１７に入力される。ＡＤ変換時に生じた量子化誤差を含むモータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍに基づいて、逆起電圧算出回路１７が逆起電圧値ＥＭＦを算出する。算出された逆起電圧値ＥＭＦは、逆起電圧算出回路１７の出力側に設けられた平滑フィルタ１０に入力される。なお、逆起電圧算出回路１７は、図５の実施例４の逆起電圧算出回路１７と同じであるために、その説明を省略する。

ここで、逆起電圧値ＥＭＦに含まれているモータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍの量子化誤差は、平滑フィルタ１０によって平滑化される。モータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍの量子化誤差を含まない逆起電圧値ＥＭＦが、平滑フィルタ１０から加算回路１８に入力される。

加算回路１８では、電圧指令値Ｖｒｅｆと、モータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍの量子化誤差を含まない逆起電圧値ＥＭＦとを加算することによって新しい電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）が算出される。そして、この新しい電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）が、ＰＷＭ制御回路１２に入力される。そして、ＰＷＭ制御回路１２は、逆起電圧が補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）を入力として、インバータ回路１３へのＰＷＭ信号を出力することにより、逆起電圧が補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）に基づいたＰＷＭ信号がインバータ回路１３へ指示される。ＰＷＭ信号に基づいてＰＷＭ制御されたインバータ回路１３の出力電流によって、モータ１０８が駆動される。

図６に示される本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御の特徴は、ハンドルをゆっくりと操舵した時や保舵時に、ＰＷＭ制御回路１２の入力信号が、逆起電圧が補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）であるため、平滑フィルタ１０が存在しなければ、モータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍに基づいて算出された逆起電圧値ＥＭＦに含まれているモータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍの量子化誤差が、逆起電圧が補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）に大きく影響を与え、最終的にはモータ出力のトルクリップルとして現われ、ハンドルの振動や騒音として不快感を与える。しかし、平滑フィルタ１０が存在することにより、ハンドルがゆっくりと操舵された時や保舵時でも、逆起電圧値ＥＭＦに含まれているモータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍの量子化誤差が平滑化され、モータ電流Ｉｍ及びモータ電圧Ｖｍの量子化誤差を含まない逆起電圧値ＥＭＦが補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）に基づいたＰＷＭ信号によってモータが駆動され、よってモータ出力のトルクリップルを低減し、ハンドルの振動や騒音を大幅に低減できる。電流検出回路１５及び電圧検出回路１６の出力側に設けたＡＤ変換器の後段に桁シフト部を備えると、更に良い。

以上のように、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４及び実施例５の電動パワーステアリング装置において、各種アナログ信号（例えば、例えば、操舵トルクＴ及び車速ＶといったＥＰＳ物理量、ブラシレスモータの電流検出値、ブラシレスモータの電圧検出値などの信号）のＡＤ変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタ１０を適切に設けることによって、ハンドルがゆっくりと操舵された時や保舵時でも、量子化誤差が平滑された電圧指令値に基づいたＰＷＭ信号によってモータが駆動されるため、モータ出力のトルクリップルを低減し、ハンドルの振動や騒音を大幅に低減できる。

ところで、ハンドルの振動や騒音による不快感を運転者や同乗者が感じる度合いは、モータの回転速度によって異なる。つまり、車が高速走行している時やハンドルの切り返し時などのモータが高速回転している場合は、振動や騒音は、あまり気にかからないが、保舵時や車が低速で走行している時などのモータが低速回転している場合は、ハンドル振動や騒音が特に不快に感じられる。

そこで、本発明（上述した実施例１、実施例２、実施例３、実施例４及び実施例５）では、モータ１０８に設置された図示しないレゾルバなどのロータ位置検出手段からのロータ位置信号から算出できるモータの回転速度（モータの回転角速度ω）に基づいて、ＥＰＳ内の各種アナログ信号のＡＤ変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタのオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り替えることによって、つまり、モータの回転速度が高い場合に平滑フィルタ１０をオフさせ、モータの回転速度が低い場合に平滑フィルタ１０をオンさせることによって、電動パワーステアリング装置の高速操舵性を確保できるとともに、操向ハンドルの振動や騒音の少ない操舵フィーリングの良い電動パワーステアリングを提供することもできる。

具体的には、例えば、図６に示された実施例５の電動パワーステアリング装置において、モータ低速回転時に、その平滑フィルタ１０をオンさせるとともに、モータ高速回転時に、その平滑フィルタ１０をオフさせるようにする。よって、モータ高速回転時に、平滑フィルタ１０がオフされたので、遅れのない最適な逆起電圧補償（ＥＭＦ補償）が可能となり、電流制御系の応答が向上し、音対策として効果がある。

他の実施例

本発明では、モータ回転速度のほかに、例えば、ハンドルの操舵状態（つまり、保舵状態か、或いは通常操舵状態か）、２種類の制御方式切替え可能な電動パワーステアリング装置の制御方式によって、量子化誤差の平滑をするための平滑フィルタをオン・オフさせるようにしても良い。

具体的には、まず、２種類の制御方式切替え可能な電動パワーステアリング装置に本発明を適用した例（この例を実施例６とする）を図７に示す。つまり、実施例６の電動パワーステアリング装置では、電流検出手段で検出したモータ電流（電流検出値）がＡＤ変換時に生じた量子化誤差を低減する平滑フィルタを設けるようにし、そして、制御方式に応じてその平滑フィルタをオン・オフさせるようにしている。

図７に示されるように、３相ブラシレスモータ１０８には、３個のホールセンサ４８−１,４８−２,４８−３が設置されており、これらホールセンサからのホールセンサ信号が位置推定回路４１に入力される。このホールセンサ４８−１,４８−２,４８−３と位置推定回路４１でモータ位置推定回路を構成している。位置推定回路４１からの出力信号である、３相ブラシレスモータ１０８の回転速度としてのモータの電気角速度ωｅ、及びロータ位置としてのロータの回転角度θｅがベクトル制御回路１００に入力される。また、モータの電気角速度ωｅはローパスフィルタ（ＬＰＦ）４９を介してレベル検出回路４２に入力される。レベル検出回路４２には、検出基準となる設定回転速度Ｎを示す設定器４３の信号も入力される。

一方、矩形波制御回路４５には、ホールセンサ４８−１,４８−２,４８−３より直接信号が入力され、位置推定回路４１の出力が使用されていない。つまり、３相ブラシレスモータ１０８の回転速度が低速になって位置推定回路４１の出力誤差が大きくなっても、矩形波制御回路４５は影響を受けないことである。

一方、３相ブラシレスモータ１０８を制御する電流指令値Ｉａｒｅｆ, Ｉｂｒｅｆ, Ｉｃｒｅｆを算出する回路としては、ベクトル制御回路１００の他に、矩形波制御回路４５が設けられ、レベル検出回路４２の切替え信号により、ベクトル制御回路１００の算出した電流指令値Ｉａｖｒｅｆ, Ｉｂｖｒｅｆ, Ｉｃｖｒｅｆと、矩形波制御回路４５の算出した電流指令値Ｉａｓｒｅｆ, Ｉｂｓｒｅｆ, Ｉｃｓｒｅｆを選択する切替えスイッチ４４が設けられ、切替えスイッチ４４の出力は、減算回路２０−１,２０−２,２０−３に入力される。

ここで、減算回路２０−１,２０−２,２０−３とＰＩ制御回路２１とは、電流制御回路４６を構成する。電流制御回路４６の出力である電圧指令値Ｖａｒｅｆ,Ｖｂｒｅｆ,ＶｃｒｅｆがＰＷＭ制御回路３０の入力となり、ＰＷＭ制御回路３０の後にインバータ３１が、インバータ３１の後に３相ブラシレスモータ１０８が設けられている。

３相ブラシレスモータ１０８とインバータ３１との間に設けられた電流検出回路３２−１,３２−２,３２−３によって、３相ブラシレスモータ１０８へ供給されるモータ電流Ｉａ,Ｉｂ,Ｉｃが検出され、そして、図示しないＡＤ変換器によってＡＤ変換され、平滑フィルタ１０にそれぞれ入力される。次に、平滑フィルタ１０によってＡＤ変換時の量子化誤差が平滑されたモータ電流Ｉａ,Ｉｂ,Ｉｃが、減算回路２０−１,２０−２,２０−３にそれぞれ入力される。

次に、減算回路２０−１,２０−２,２０−３の出力は、ＰＩ制御回路２１に入力され、そして、ＰＩ制御回路から電圧指令値Ｖａｒｅｆ,Ｖｂｒｅｆ,Ｖｃｒｅｆが出力される。そして、ＰＷＭ制御回路３０は、電圧指令値Ｖａｒｅｆ,Ｖｂｒｅｆ,Ｖｃｒｅｆを入力として、インバータ３１へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値Ｖａｒｅｆ,Ｖｂｒｅｆ,Ｖｃｒｅｆに基づいたＰＷＭ信号がインバータ３１へ指示される。インバータ３１は、そのＰＷＭ信号に基づいて３相ブラシレスモータ１０８へモータ電流Ｉａ,Ｉｂ,Ｉｃが供給される。

図７に示されるように、実施例６の電動パワーステアリング装置では、レベル検出回路４２から出力される切替え信号は、平滑フィルタ１０にも入力され、矩形波制御回路４５の算出した電流指令値Ｉａｓｒｅｆ, Ｉｂｓｒｅｆ, Ｉｃｓｒｅｆを選択した切替え信号が平滑フィルタ１０に入力された場合に、平滑フィルタ１０をオンさせるようにし、また、ベクトル制御回路１００の算出した電流指令値Ｉａｖｒｅｆ, Ｉｂｖｒｅｆ, Ｉｃｖｒｅｆを選択した切替え信号が平滑フィルタ１０に入力された場合に、平滑フィルタ１０をオフさせるようにする。その理由とは、ベクトル制御が選択された場合、平滑フィルタ１０が存在すると、電流制御応答が遅れるため、平滑フィルタをオフさせるようにし、一方、矩形波制御が選択された場合、平滑フィルタが存在する（平滑フィルタをオンさせる）ことにより、量子化誤差が平滑され、ノイズ低減が可能となり、保舵音に効果がある。本実施例では、レベル検出回路４２で切替えスイッチ４４と平滑フィルタ１０を同時に切替える様にしたが、別々の設定値で切替える様にしても良い。

最後に、ハンドルの操舵状態に応じて、ＥＰＳ内の各種アナログ信号のＡＤ変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタをオン・オフさせるようにした本発明に係る電動パワーステアリング装置の一例（実施例７）を図８に示す。つまり、本発明に係る電動パワーステアリング装置では、ハンドルが保舵状態と判定された場合に、平滑フィルタをオンさせ、また、ハンドルが通常操舵状態と判定された場合に、平滑フィルタをオフさせる。

図８に示す本発明の電動パワーステアリング装置では、トルクＴ及び車速ＶといったＥＰＳ物理量を入力とし、且つＡＤ変換手段も含む電流指令値決定手段の出力側に、平滑フィルタ１０が設けられている。図８に示されるように、トルクＴと車速Ｖとに基づき、電流指令値決定手段の一例である電流指令値決定部Ｂで電流指令値Ｉｒｅｆが決定される。電流指令値決定部Ｂで決定された電流指令値Ｉｒｅｆが平滑フィルタ１０に入力される。

一方、電流指令値Ｉｒｅｆ、トルクＴ、車速Ｖ、ブラシレスモータ１０８に設置されたレゾルバやホールセンサなどのロータ位置検出センサによって得られたモータ角度θ、モータ回転角速度ωのうちの少なくとも１つの信号に基づいて、ハンドルの操舵状態、つまり、保舵状態か或いは通常操舵状態かを検出する操舵状態検出器３３から出力される保舵信号も平滑フィルタ１０に入力される。なお、操舵状態検出器３３では、保舵状態を検出した場合のみ、保舵信号を出力し、通常操舵状態を検出した場合には、保舵信号を出力しないように構成される。モータ角θ、モータ回転角速度ωの替わりに、舵角センサなどの情報を用いても良い。

一方、モータ１０８へ供給されるモータ電流Ｉｍは、電流検出器２０２で検出された後に、一例として分解能１０ｂｉｔのＡＤ変換器２０２ＡでＡＤ変換され、さらに、桁シフト部２０２Ｂで１０ｂｉｔから１２ｂｉｔにビットスケールが上げられる。ここで、１０ｂｉｔから１２ｂｉｔへビットスケールを上げる（固定小数点の位置を上げる）理由は、ソフトウエア的に分解能を向上させて電流制御を行なうためである。

そして、操舵状態検出器３３から平滑フィルタ１０に保舵信号が入力されると、平滑フィルタ１０がオンされ、１２ｂｉｔ化されたモータ電流Ｉｍは、電流指令値決定部Ｂの出力側に設けられた平滑フィルタ１０によって量子化誤差が平滑された電流指令値Ｉｒｅｆとともに、偏差演算手段の一例である減算部２０４へ入力される。減算部２０４では、それらの偏差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉｍが算出される。また、操舵状態検出器３３からの保舵信号がない場合に、平滑フィルタはオフされ、電流指令値決定部Ｂの出力である電流指令値Ｉｒｅｆはそのまま減算部２０４へ入力される。

次に、減算部２０４の出力である偏差ΔＩは、電流制御手段Ａに入力され、そして、電流制御手段Ａから電圧指令値Ｖｒｅｆが出力される。電流制御手段Ａの一例であるＰＩ制御部２０６として、例えば、関数（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）などの比例積分器を用いることができる。

そして、ＰＷＭ制御部２１２は、電圧指令値Ｖｒｅｆを入力として、インバータ２１４へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいたＰＷＭ信号がインバータ２１４へ指示される。インバータ２１４は、そのＰＷＭ信号に基づいてモータ１０８へモータ電流Ｉｍが供給される。

図８に示される本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御の特徴は、ハンドルが保舵状態と検出された場合に、平滑フィルタをオンさせ、電流指令値Ｉｒｅｆに含まれているトルクＴ及び車速Ｖの量子化時に発生する量子化誤差が平滑化され、電流制御手段Ａの過敏な応答を防止することができ、ハンドルの振動や騒音を抑制できるようにし、また、ハンドルが通常操舵状態と検出された場合、平滑フィルタをオフさせ、ＥＰＳの高速操舵性も確保できる。

以上説明したように、本発明を用いれば、つまり、モータ低速回転時や保舵状態と判定された場合に、電動パワーステアリング装置内の各種アナログ信号のＡＤ変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタ１０をオンさせることにより、ゆっくりした操舵時や保舵時に発生する電動パワーステアリング装置内の各種アナログ信号の量子化誤差に起因するトルクリップル、即ち、ハンドルの振動や騒音を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供できるとともに、車両が高速走行中あるいはモータ高速回転時や通常操舵状態と判定された場合には、その平滑フィルタ１０をオフさせることにより、電動パワーステアリングの高速操舵性も確保することができる。

要するに、本発明を用いれば、モータの回転速度、車速、ハンドルの操舵状態やモータの制御方式に応じて、量子化誤差を平滑するための平滑フィルタを適切にオン・オフさせることによって、高速操舵性の確保とハンドルの振動や騒音の抑制との両立を可能にした電動パワーステアリング装置を提供することができる。

なお、以上の実施例では、３相ブラシレスモータを例として本発明を説明したが、本発明に用いられるブラシレスモータは、３相以上の相を有しても良いこと、また、本発明をブラシ付モータに対しても適用できることは、言うまでもない。

本発明に係る電動パワーステアリング装置（実施例１）の制御ブロック図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置に用いられる平滑フィルタの好適な構成例を示す図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置（実施例２）の制御ブロック図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置（実施例３）の制御ブロック図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置（実施例４）の制御ブロック図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置（実施例５）の制御ブロック図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置（実施例６）の制御ブロック図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置（実施例７）の制御ブロック図である。 電動パワーステアリング装置の簡単な構成図である。 図９に示す電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。

符号の説明

Ａ 電流制御手段
Ｂ 電流指令値決定部
１０ 平滑フィルタ
１１ （ＦＦ）電流制御回路
１２ ＰＷＭ制御回路
１３ インバータ回路
１５ 電流検出回路
１６ 電圧検出回路
１７ 逆起電圧算出回路
１７−１ 伝達関数回路
１７−２ 減算回路
１７−３ ＬＰＦ回路
１８ 加算回路
２０−１,２０−２,２０−３ 減算回路
２１ ＰＩ制御回路
３０ ＰＷＭ制御回路
３１ インバータ
３２−１,３２−２,３２−３ 電流検出回路
３３ 操舵状態検出器
４１ 位置推定回路
４２ レベル検出回路
４３ 設定器Ｎ
４４ 切替えスイッチ
４５ 矩形波制御回路
４８−１,４８−２,４８−３ ホールセンサ
４９ ＬＰＦ回路
１００ ベクトル制御回路
１０８ モータ
２０２ 電流検出器
２０２Ａ、２０２Ｃ ＡＤ変換器
２０２Ｂ 桁シフト部
２０４ 減算部
２０６ 比例積分制御部（ＰＩ制御部）
２１２ ＰＷＭ制御部
２１４ インバータ

Claims (8)

1. 車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータと、
   前記操舵系の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて、電流指令値Ｉｒｅｆを算出する電流指令値決定手段と、
   前記電流指令値決定手段で算出された電流指令値Ｉｒｅｆに基づいて、電圧指令値Ｖｒｅｆを出力する電流制御手段と、
   前記電流制御手段から出力された電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいてＰＷＭ信号を生成し、生成されたＰＷＭ信号に基づいて前記モータへモータ電流Ｉｍを供給するモータ駆動回路とを備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記電動パワーステアリング装置で用いられるアナログ信号のＡＤ変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタ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. 前記電流指令値決定手段は、前記操舵トルク及び車速といったＥＰＳ物理量を入力とし、前記ＥＰＳ物理量を量子化するための第１のＡＤ変換手段を備え、量子化されたＥＰＳ物理量に基づいて、電流指令値Ｉｒｅｆを出力し、
   前記平滑フィルタは、前記電流指令値決定手段の出力側に設けられている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記電動パワーステアリング装置は、前記モータ電流Ｉｍを検出するための電流検出手段と、検出されたモータ電流Ｉｍを量子化するための第２のＡＤ変換手段とを備え、
   前記平滑フィルタは、前記第２のＡＤ変換手段の出力側に設けられており、
   前記電流制御手段は、前記電流指令値Ｉｒｅｆと、前記平滑フィルタから出力されたモータ電流Ｉｍとに基づいて、前記モータを制御する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記電動パワーステアリング装置は、前記トルクセンサで検出した操舵トルクを量子化するための第３のＡＤ変換手段を備え、
   前記平滑フィルタは、前記第３のＡＤ変換手段の出力側に設けられており、前記平滑フィルタから出力された操舵トルクを入力とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記電動パワーステアリング装置は、モータ電圧Ｖｍを検出するための電圧検出手段と、検出されたモータ電圧Ｖｍを量子化するための第４のＡＤ変換手段と、前記モータの逆起電圧ＥＭＦを算出するための逆起電圧算出手段とを備え、
   前記平滑フィルタは、前記第４のＡＤ変換手段の出力側に設けられており、
   前記逆起電圧算出手段は、前記平滑フィルタから出力されるモータ電圧Ｖｍと、前記モータ電流Ｉｍとに基づいて、前記逆起電圧ＥＭＦを算出し、
   算出された逆起電圧ＥＭＦが補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）を前記モータ駆動回路の入力とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記電動パワーステアリング装置は、前記モータ電流Ｉｍを検出するための電流検出手段と、検出されたモータ電流Ｉｍを量子化するための第５のＡＤ変換手段と、モータ電圧Ｖｍを検出するための電圧検出手段と、検出されたモータ電圧Ｖｍを量子化するための第６のＡＤ変換手段と、前記モータの逆起電圧ＥＭＦを算出するための逆起電圧算出手段とを備え、
   前記逆起電圧算出手段は、前記第５のＡＤ変換手段で量子化されたモータ電流Ｉｍと、前記第６のＡＤ変換手段で量子化されたモータ電圧Ｖｍとに基づいて、前記逆起電圧ＥＭＦを算出し、
   前記平滑フィルタは、前記逆起電圧手段の出力側に設けられており、
   前記平滑フィルタから出力された逆起電圧ＥＭＦが補償された電圧指令値（Ｖｒｅｆ＋ＥＭＦ）を前記モータ駆動回路の入力とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記モータのモータ回転速度によって、前記平滑フィルタのオン／オフを切り替える請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記電動パワーステアリング装置は、ハンドルの操舵状態を検出する操舵状態検出手段を備え、
   前記操舵状態検出手段によって保舵状態と検出された場合に、前記平滑フィルタをオンさせるようにし、また、通常操舵状態と検出された場合に、前記平滑フィルタをオフさせるようにする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

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