JP2011087359A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数相のモータに対する各指令電圧の中性点を補正する際にトルク変動およびトルク変動と機械系の共振周波数との干渉による振動が生じることを抑制し、装置構成に要する費用が嵩むことを防止する。
【解決手段】モータ制御装置７０は、複数相の各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０の中性点を補正する中性点補正値Ｖｃを生成する中性点補正値算出部８２と、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０と中性点補正値Ｖｃとを重畳して補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する補正相指令電圧算出部８５と、補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づきモータ３１を制御するモータ駆動手段インバータ７２とを備え、中性点補正値算出部８２は、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧に基づき中性点補正値Ｖｃを変更する。
【選択図】図２

Description

この発明は、モータ制御装置に関する。

従来、３相の相電圧指令と三角波の搬送波とを比較してパルス幅変調信号を生成し、このパルス幅変調信号によりインバータから３相交流のモータへの通電を順次転流させてモータを駆動するときに、電源電圧の利用率を最大限に改善する装置が知られている。そして、このような装置として、例えば、各相電圧指令の基本波の振幅の最大値を搬送波の振幅よりも最大限に（つまり、各相の線間電圧の振幅の最大値が電源電圧に到達するように）増大させ、各相電圧指令の値が搬送波の振幅を超えた場合に、この超過分に相当する値（中性点移動値）だけ各相電圧指令の中性点を移動させるようにして、各相電圧指令の値から中性点移動値を減算して新たに各相電圧指令の値を設定するモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このモータ制御装置によれば、例えば各相電圧指令の基本波に３次高調波を重畳して電源電圧の利用率を改善する場合に比べて、モータの回転角θ（所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度）に対する正弦値（つまり、回転角θの３倍角（３θ）の正弦値）の演算、あるいは予め作成した正弦値のデータの記憶などが不要となり、演算負荷や記憶容量の増大を抑制するようになっている。

特開２００５−１３７０７６号公報

しかしながら、上記従来技術に係るモータ制御装置によれば、各相電圧指令の値が搬送波の振幅を超えた場合に中性点を移動させることから、各相電圧指令の値の連続性（つまりモータの回転角θに応じた連続性）が損なわれてしまう虞がある。
また、中性点移動値をモータの回転角θに応じて変化する値とした場合には、例えば各相の制御応答遅れや機械的な誤差などに起因する回転角θの雑音成分に応じて中性点移動値が変動し、各相電圧指令の変動に伴う電流変動によってトルク変動が生じる場合がある。しかも、このトルク変動が機械系の共振周波数の成分を含むと、振動が増大してしまい、商品性が低下してしまうという問題が生じる。そして、このような問題に対して、例えば各種センサの検出精度を高めたり、回路系での雑音を低減させる場合には、費用が嵩むという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数相のモータに対する各指令電圧の中性点を補正する際にトルク変動および機械系の共振周波数との干渉による振動が生じることを抑制し、装置構成に要する費用が嵩むことを防止することが可能なモータ制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係るモータ制御装置は、複数相のモータ（例えば、実施の形態でのモータ３１）に対する複数相の指令電圧（例えば、実施の形態での各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０）を生成する指令電圧生成手段（例えば、実施の形態での相指令電圧算出部８１）と、前記複数相の各前記指令電圧の中性点を補正する中性点補正値（例えば、実施の形態での中性点補正値Ｖｃ）を生成する中性点補正値生成手段（例えば、実施の形態での中性点補正値算出部８２）と、前記指令電圧と前記中性点補正値とを重畳して補正指令電圧（例えば、実施の形態での補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）を生成する補正指令電圧生成手段（例えば、実施の形態での補正相指令電圧算出部８５）と、前記補正指令電圧に基づき前記モータへの通電を制御する制御指令（例えば、実施の形態でのＰＷＭ信号）を生成する制御指令生成手段（例えば、実施の形態でのＰＷＭ信号生成部８６）と、前記制御指令に応じて前記モータへの通電を順次転流させるモータ駆動手段（例えば、実施の形態でのインバータ７２）とを備え、前記中性点補正値生成手段は、前記指令電圧のピーク電圧に基づき、前記中性点補正値を変更する。

さらに、本発明の第２態様に係るモータ制御装置では、前記中性点補正値生成手段は、前記中性点補正値の極性が切り替わる時刻間の所定時間において前記中性点補正値を一定値に設定し、該一定値を、前記ピーク電圧が上昇することに伴って増大傾向に変化するように変更する。

さらに、本発明の第３態様に係るモータ制御装置では、前記中性点補正値生成手段は、前記中性点補正値の極性が切り替わる際に前記中性点補正値を徐々に変更する。

さらに、本発明の第４態様に係るモータ制御装置では、前記中性点補正値生成手段により生成された前記中性点補正値を入力として、前記中性点補正値の所定周波数成分のみを出力するフィルタ処理を行なうフィルタ手段（例えば、実施の形態でのフィルタ処理部８４）を備える。

さらに、本発明の第５態様に係るモータ制御装置では、前記モータは、電動ステアリング装置（例えば、実施の形態での電動ステアリング装置１）に搭載され、前記電動ステアリング装置は、操舵トルクを検出して操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段（例えば、実施の形態での操舵トルクセンサ４０）と、前記操舵トルク検出手段から出力される前記操舵トルク信号に基づき前記モータを駆動制御し、前記操舵トルクを補助する補助トルクを前記モータから発生させる操舵制御手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ５０）とを備える。

本発明の第１態様に係るモータ制御装置によれば、複数相の各指令電圧のピーク電圧に基づき中性点補正値を変更することにより、モータの回転角（所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度）に依存せずに中性点補正値を変更することができる。これにより、例えば各相の制御応答遅れや機械的な誤差などに起因する回転角の雑音成分に応じたトルク変動が生じること、さらに、このトルク変動が機械系の共振周波数と干渉して振動が発生してしまうことを防止することができる。しかも、各種センサの検出精度を高めたり、回路系での雑音を低減させる必要無しに、モータのトルク変動およびトルク変動と機械系の共振周波数との干渉による振動の発生を防止することができ、装置構成に要する費用が嵩むことを防止することができる。
また、各指令電圧のピーク電圧に基づき、例えば各指令電圧のピーク電圧が所定閾電圧を超えるか否かの判定結果に応じて、中性点補正値を変更することにより、実際に各指令電圧が最大電圧（例えば、電源電圧の改善が可能な最大電圧や従来技術での搬送波の振幅など）を超えた後に中性点補正値を変更する場合に比べて、各相電圧指令の値の連続性が損なわれてしまうことを抑制することができる。例えば最大電圧に到達するまでにおいて、複数の所定閾電圧を設定することにより、ピーク電圧に応じて段階的に中性点補正値を変更することができ、中性点補正値の急激な変更によってトルク変動が生じてしまうことを防止することができる。

さらに、本発明の第２態様に係るモータ制御装置によれば、モータの回転角に依存せずに中性点補正値を設定および変更することができ、回転角の雑音成分に起因するモータのトルク変動およびトルク変動と機械系の共振周波数との干渉による振動の発生を防止することができる。

さらに、本発明の第３態様に係るモータ制御装置によれば、中性点補正値の極性が切り替わる際に中性点補正値の急激な変更によってトルク変動が生じてしまうことを防止することができる。

さらに、本発明の第４態様に係るモータ制御装置によれば、中性点補正値の周波数成分から、機械系の共振周波数と干渉する周波数成分を排除することができ、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、モータのトルク変動と機械系の共振周波数との干渉による振動の発生を容易に防止することができる。

さらに、本発明の第５態様に係るモータ制御装置によれば、操舵トルクを補助する補助トルクを発生するモータに対して、回転角の雑音成分に起因するモータのトルク変動およびトルク変動と機械系の共振周波数との干渉による振動の発生を防止することにより、電源電圧の利用率を最大限に改善する際に、運転者が把持する車両のステアリングホイールに商品性を低下させるようなトルク変動や振動が発生することを防止することができる。しかも、電動ステアリング装置のように、モータの回転数に比べて所望トルクの確保が必要とされる装置において、例えば電源電圧の不足を補うためにオン抵抗の低いトランジスタ素子や抵抗の低い電線などを用いる必要無しに、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ適正に電源電圧の利用率を改善して、所望の補助トルクを発生させることができる。

本発明の一実施形態に係る電動ステアリング装置の構成図である。 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る所定閾電圧の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る各相指令電圧と中性点補正値との例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態によるモータ制御装置７０は、例えば図１に示す車両用操舵装置としての電動ステアリング装置１のＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０に搭載されている。

この電動ステアリング装置１は、例えば図１に示すように、車両のステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト３およびステアリングシャフト３に連結された自在軸継手４から操舵輪（車輪）５，５に至るステアリング系において、ステアリングギヤボックスを構成するハウジング６内に収容された操舵機構７と、この操舵機構７に操舵補助力を発生させる操舵補助機構８とを備えている。

操舵機構７は、ラックアンドピニオン機構１０を備え、このラックアンドピニオン機構１０のピニオン軸１１は自在軸継手４に連結されている。
そして、ピニオン軸１１に具備されるピニオン１２と、車幅方向に往復動可能なラック軸１３に具備されるラック１４とは、互いに噛み合わされている。

ピニオン軸１１は、例えば下部、中間部、上部を各軸受１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって回転可能に支持されており、ピニオン１２はピニオン軸１１の下端部に設けられている。
ラック軸１３は、ハウジング６の車幅方向に延びる略円筒状のラックハウジング６ａ内において、軸受１６を介して軸長手方向に往復動可能に支持されている。

ラックハウジング６ａの両端は開口する開口部を備え、開口部からラック軸１３の端部１３ａが突出している。
ラック軸１３の各端部１３ａにはラック軸１３よりも大きな外径のラックエンドプレート１７が固定され、さらに、ラックエンドプレート１７にはラックエンドヘッド１８が固定されている。
ラックエンドヘッド１８はボールジョイント１９を備え、このボールジョイント１９にタイロッド２０が連結され、タイロッド２０に操舵輪（前輪）５が連係されている。

ラックハウジング６ａの両端の開口部近傍の外周面上には、径方向内方に突出する円環凹溝６ｂが形成されている。
そして、ラックハウジング６ａの円環凹溝６ｂにはラック軸１３の軸長手方向に伸縮可能な蛇腹状のラックエンドカバー２１の端部が装着され、ラック軸１３の端部１３ａと、ラックエンドプレート１７と、ラックエンドヘッド１８と、ボールジョイント１９とは、ラックエンドカバー２１内に収容され、タイロッド２０はラックエンドカバー２１を貫通して外方に突出している。

操舵補助機構８は、ステアリングホイール２による操舵力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（例えば、３相交流のブラシレスＤＣモータ）からなるモータ３１と、ウォームギヤ３２と、ウォームホイールギヤ３３とを備えて構成され、ウォームギヤ３２およびウォームホイールギヤ３３は、ステアリングギヤボックスを構成するハウジング６内に収容されている。
モータ３１はハウジング６に軸支されたウォームギヤ３２に連結され、このウォームギヤ３２は、ピニオン軸１１に一体的に設けられたウォームホイールギヤ３３に噛合している。ウォームギヤ３２およびウォームホイールギヤ３３は減速機構を構成し、モータ３１で発生したトルクは、ウォームギヤ３２とウォームホイールギヤ３３により倍力されてピニオン軸１１に伝達される。

また、ピニオン軸１１において中間部の軸受１５ｂと上部の軸受１５ｃとの間には、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいて操舵トルク（操舵入力）を検出する磁歪式の操舵トルクセンサ４０が配置されている。
操舵トルクセンサ４０は、ピニオン軸１１の外周面に軸方向所定間隔をおいて互いに逆方向の異方性となるように設けられた２つの磁歪膜（例えば、Ｎｉ−Ｆｅめっきなどの磁気異方性を有する磁歪膜）４１，４２と、各磁歪膜４１，４２に対向配置された２つの検出コイル４３，４４と、各検出コイル４３，４４に接続された検出回路４５，４６を備えている。各検出回路４５，４６は、各磁歪膜４１，４２に操舵トルクが作用したときに発生する逆磁歪特性に起因して生じる各検出コイル４３，４４のインダクタンスの変化を電圧変化に変換してＥＣＵ（Electric Control Unit）５０に出力する。ＥＣＵ５０は各検出回路４５，４６の出力に基づいてステアリングシャフト３に作用する操舵トルクを算出する。

そして、ＥＣＵ５０は、操舵トルクセンサ４０で検出される操舵トルク（つまり運転者によってステアリングホイール２から入力される操舵トルク）の大きさに応じて、モータ３１に供給すべき目標電流を決定し、モータ３１に流れる電流が目標電流と一致するようにして、例えばＰＩＤ制御などの制御を行うことにより、操舵トルクに応じた補助トルクをモータ３１から発生させ、この補助トルクを減速機構を介してピニオン軸１１に伝達する。これにより、運転者による操舵入力と同方向にモータ３１による操舵補助力が作用し、運転者の操舵トルクにモータ３１の補助トルクが加算された複合トルクによって、操舵輪５が操舵される。

本実施の形態による電動ステアリング装置１において、モータ制御装置７０は、例えば図２に示すように、バッテリ（図示略）を直流電源とするインバータ７２と、制御部７３とを備えて構成され、ＥＣＵ５０に具備されている。

３相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）交流のブラシレスＤＣモータからなるモータ３１の駆動は制御部７３から出力される制御指令を受けてインバータ７２によりおこなわれる。
インバータ７２は、ＦＥＴ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路と平滑コンデンサとを具備し、このブリッジ回路がパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号によって駆動される。

インバータ７２は、例えばモータ３１の駆動時などにおいて制御部７３から出力されて各ＦＥＴのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）に基づき、各相毎に対をなす各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、バッテリから供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。

例えばモータ３１の起動時に、制御部７３は、正弦波状の電流を通電するために、各相指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、三角波などのキャリア信号とを比較して、インバータ７２の各ＦＥＴをオン／オフ駆動させるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成する。そして、インバータ７２において３相の各相毎に対をなす各ＦＥＴのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、バッテリから供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ３１の各ステータ巻線への通電を順次転流させることで、各ステータに交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。
なお、各ＦＥＴを、パルス幅変調（ＰＷＭ）によりオン／オフ駆動させるためのＰＷＭ信号のデューティ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は予め制御部７３に記憶されている。

制御部７３には、インバータ７２からモータ３１の各相のステータ巻線毎に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの少なくとも何れか２つ（例えば、Ｕ相電流Ｉｕ，Ｗ相電流Ｉｗ等）を検出する電流センサ７４から出力される検出信号（例えば、Ｕ相検出電流Ｉｕｓ，Ｗ相検出電流Ｉｗｓ等）と、例えば座標変換の処理などにおいて用いられるモータ３１のロータの回転角θｍ（つまり、所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度であって、モータ３１の出力軸の回転位置）を検出する回転センサ７５から出力される検出信号とが入力されている。

この制御部７３は、例えば、相指令電圧算出部８１と、中性点補正値算出部８２と、閾値判定部８３と、フィルタ処理部８４と、補正相指令電圧算出部８５と、ＰＷＭ信号生成部８６とを備えて構成されている。

相指令電圧算出部８１は、回転直交座標をなすｄ−ｑ座標上で電流のフィードバック制御（ベクトル制御）を行なうものであり、トルク指令値Ｔｃおよびモータ３１の回転角θｍに応じて指令ｄ軸電流Ｉｄｃ及び指令ｑ軸電流Ｉｑｃを演算する。そして、指令ｄ軸電流Ｉｄｃ及び指令ｑ軸電流Ｉｑｃに基づいて各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０を算出する。そして、実際にインバータ７２からモータ３１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ−ｑ座標上に変換して得たｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、指令ｄ軸電流Ｉｄｃ及び指令ｑ軸電流Ｉｑｃとの各偏差がゼロとなるようにして、例えばＰＩ（比例・積分）動作などにより制御をおこなう。

中性点補正値算出部８２は、閾値判定部８３から出力される制御指令に応じて、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０の中性点を補正する中性点補正値Ｖｃを算出する。
この中性点補正値Ｖｃは、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧に応じて変化し、例えばピーク電圧に応じて台形状に変化する場合には、極性が切り替わる時刻間の所定時間（例えば、極性が切り替わる際に中性点補正値Ｖｃが徐々に変更される期間を除外した期間など）において一定値となり、この一定値はピーク電圧が上昇することに伴って段階的に増大傾向に変化する。そして、中性点補正値Ｖｃは、閾値判定部８３から出力される制御指令に応じて、異なる一定値間で段階的に値が変化する際、および極性が切り替わる際には、時間経過に対して徐々に値が変化するように設定されている。
なお、３相のモータ３１に対して、中性点補正値Ｖｃの極性が切り替わる時刻は、モータ３１の回転角θｍに対する電気角での６０°（ｅｄｅｇ）毎の周期に相当する時刻である。

そして、閾値判定部８３は、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧が所定閾電圧を超えたか否かを判定し、この判定結果において各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のうち何れか１つのピーク電圧が所定閾電圧を超えたと判定した場合には、中性点補正値Ｖｃの変更を指示する制御指令を出力する。
所定閾電圧は、モータ３１の回転角θｍに依存しない固定値であって、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧に対する所定の最大電圧Ｖｍａｘよりも小さく、例えば図３に示す複数の所定閾電圧は、最大電圧Ｖｍａｘに対する比率が５０％となる第１閾電圧Ｖｔｈ１と、最大電圧Ｖｍａｘに対する比率が７５％となる第２閾電圧Ｖｔｈ２となどである。なお、最大電圧Ｖｍａｘは、電源電圧（例えば、バッテリの端子電圧ＶＢ）に応じた最大電圧であって、３相の各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧に対する最大電圧Ｖｍａｘは（２／√３）ＶＢである。

例えば図３に示す２つの第１，第２閾電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２により、先ず、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧が第１閾電圧Ｖｔｈ１未満であれば、中性点補正値Ｖｃの変更を指示する制御指令が閾値判定部８３から出力されず、中性点補正値算出部８２は、例えば初期状態として中性点補正値Ｖｃをゼロとする。
そして、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のうち何れか１つのピーク電圧が第１閾電圧Ｖｔｈ１を超えたと判定されて中性点補正値Ｖｃの変更を指示する制御指令が閾値判定部８３から出力されると、中性点補正値算出部８２は、中性点補正値Ｖｃの極性が切り替わる時刻間の所定時間での一定値としてゼロよりも大きい所定の第１所定値を有するようにして、中性点補正値Ｖｃを設定する。
そして、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のうち何れか１つのピーク電圧が第２閾電圧Ｖｔｈ２を超えたと判定されて中性点補正値Ｖｃの変更を指示する制御指令が閾値判定部８３から出力されると、中性点補正値算出部８２は、中性点補正値Ｖｃの極性が切り替わる時刻間の所定時間での一定値として所定の第１所定値よりも大きい所定の第２所定値を有するようにして、中性点補正値Ｖｃを設定する。

フィルタ処理部８４は、中性点補正値算出部８２により生成された中性点補正値Ｖｃを入力として、中性点補正値Ｖｃの所定周波数成分のみを出力するようにして、中性点補正値Ｖｃから機械系の共振周波数に係る成分を排除する。
例えばフィルタ処理部８４は、中性点補正値Ｖｃに対して機械系の共振周波数から所定程度だけ低い周波数（例えば、機械系の共振周波数の１／２よりも低い周波数など）の成分のみを通過させるフィルタ処理を行なう。

補正相指令電圧算出部８５は、各相毎に、相指令電圧算出部８１により算出された各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０と、フィルタ処理部８４から出力された中性点補正値Ｖｃと重畳して、各相の補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出する。

例えば図３に示す２つの第１，第２閾電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２に基づき、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧に応じて中性点補正値Ｖｃが設定および変更される場合には、各相の補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、例えば図４に示すようにして、算出される。
すなわち図４においては、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧が第１閾電圧Ｖｔｈ１未満であれば、中性点補正値Ｖｃはゼロであり、各相の補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、このときの各相指令電圧Ｖｕ０（ａ），Ｖｖ０（ａ），Ｖｗ０（ａ）と同一になる。

そして、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のうち何れか１つのピーク電圧が第１閾電圧Ｖｔｈ１よりも大きく、かつ第２閾電圧Ｖｔｈ２未満であれば、中性点補正値Ｖｃとして、極性が切り替わる時刻間の所定時間での一定値としてゼロよりも大きい所定の第１所定値を有する中性点補正値Ｖｃ（ｂ）が設定される。そして、各相の補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、このときの各相指令電圧Ｖｕ０（ｂ），Ｖｖ０（ｂ），Ｖｗ０（ｂ）と中性点補正値Ｖｃ（ｂ）とが重畳されて得られる各相指令電圧Ｖｕ（ｂ），Ｖｖ（ｂ），Ｖｗ（ｂ）となる。

そして、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のうち何れか１つのピーク電圧が第１閾電圧Ｖｔｈ１よりも大きい第２閾電圧Ｖｔｈ２よりも大きくなれば、中性点補正値Ｖｃとして、極性が切り替わる時刻間の所定時間での一定値として所定の第１所定値よりも大きい所定の第２所定値を有する中性点補正値Ｖｃ（ｃ）が設定される。そして、各相の補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、このときの各相指令電圧Ｖｕ０（ｃ），Ｖｖ０（ｃ），Ｖｗ０（ｃ）と中性点補正値Ｖｃ（ｃ）とが重畳されて得られる各相指令電圧Ｖｕ（ｃ），Ｖｖ（ｃ），Ｖｗ（ｃ）となる。

ＰＷＭ信号生成部８６は、正弦波状の電流をモータ３１の３相のステータ巻線に通電するために、各相の補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、三角波などのキャリア信号とを比較して、インバータ７２の各ＦＥＴをオン／オフ駆動させるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成する。そして、インバータ７２において３相の各相毎に対をなす各ＦＥＴのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、バッテリから供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ３１の各ステータ巻線への通電を順次転流させることで、各ステータ巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。

本実施の形態によるモータ制御装置７０は上記構成を備えており、次に、このモータ制御装置７０の動作、特に、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧に応じて変化する中性点補正値Ｖｃを設定する処理について説明する。

先ず、例えば図５に示すステップＳ０１においては、トルク指令値Ｔｃおよびモータ３１の回転角θｍに応じた各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、後述する中性点補正値Ｖｃの遷移処理の実行中であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０７に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進む。

次に、ステップＳ０３においては、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧が所定閾電圧よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
そして、ステップＳ０４においては、所定閾電圧に応じて設定された領域（電圧領域）に対して、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧が、前回の処理での領域と異なる領域に存在するか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０５に進む。

なお、所定閾電圧に応じて設定された領域とは、中性点補正値Ｖｃが変更されずに維持される領域であって、所定閾電圧として、例えば図３に示す２つの第１，第２閾電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２が設定されている場合には、ピーク電圧が第１閾電圧Ｖｔｈ１未満であって中性点補正値Ｖｃがゼロとされる領域と、ピーク電圧が第１閾電圧Ｖｔｈ１よりも大きくかつ第２閾電圧Ｖｔｈ２未満であって中性点補正値Ｖｃとして中性点補正値Ｖｃ（ｂ）が設定される領域と、ピーク電圧が第２閾電圧Ｖｔｈ２よりも大きく中性点補正値Ｖｃとして中性点補正値Ｖｃ（ｃ）が設定される領域とである。

そして、ステップＳ０５においては、ピーク電圧が存在する電圧領域に応じた中性点補正値Ｖｃを算出する。
そして、ステップＳ０６においては、後述する中性点補正値Ｖｃの遷移処理の完了を示す遷移完了フラグのフラグ値に「１」を設定して、エンドに進む。

また、ステップＳ０７においては、中性点補正値Ｖｃの遷移処理を実行する。
この遷移処理では、例えば極性が切り替わる時刻間の所定時間において一定値となる中性点補正値Ｖｃが変更されるときに異なる一定値間で段階的に値が変化する際、および極性が切り替わる際に、時間経過に対して徐々に中性点補正値Ｖｃを変化させる。

そして、ステップＳ０８においては、中性点補正値Ｖｃの遷移処理が完了しているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０９に進む。
そして、ステップＳ０９においては、中性点補正値Ｖｃの遷移処理の完了を示す遷移完了フラグのフラグ値に「１」を設定して、エンドに進む。

上述したように、本実施の形態によるモータ制御装置７０によれば、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧に基づき中性点補正値Ｖｃを変更することにより、モータ３１の回転角θｍに依存せずに中性点補正値Ｖｃを変更することができる。これにより、例えば各相の制御応答遅れや機械的な誤差などに起因する回転角θｍの雑音成分に応じたトルク変動が生じること、さらに、このトルク変動が機械系の共振周波数と干渉して振動が発生してしまうことを防止することができる。しかも、各種センサの検出精度を高めたり、回路系での雑音を低減させる必要無しに、モータ３１のトルク変動およびトルク変動と機械系の共振周波数との干渉による振動の発生を防止することができ、装置構成に要する費用が嵩むことを防止することができる。

また、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧に基づき、例えば各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０のピーク電圧が所定閾電圧を超えるか否かの判定結果に応じて、中性点補正値Ｖｃを変更することにより、実際に各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０が最大電圧Ｖｍａｘを超えた後に中性点補正値Ｖｃを変更する場合に比べて、各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０の連続性が損なわれてしまうことを抑制することができる。例えば最大電圧Ｖｍａｘに到達するまでにおいて、複数の所定閾電圧（例えば、第１閾電圧Ｖｔｈ１，第２閾電圧Ｖｔｈ２など）を設定することにより、ピーク電圧に応じて段階的に中性点補正値Ｖｃを変更することができ、中性点補正値Ｖｃの急激な変更によってトルク変動が生じてしまうことを防止することができる。

さらに、中性点補正値Ｖｃの極性が切り替わる時刻間の所定時間において中性点補正値Ｖｃを一定値に設定し、該一定値を、ピーク電圧が上昇することに伴って増大傾向に変化するように変更することにより、モータ３１の回転角θｍに依存せずに中性点補正値Ｖｃを設定および変更することができ、回転角θｍの雑音成分に起因するモータ３１のトルク変動およびトルク変動と機械系の共振周波数との干渉による振動の発生を防止することができる。

さらに、中性点補正値Ｖｃの極性が切り替わる際に中性点補正値Ｖｃを徐々に変更することにより、中性点補正値Ｖｃの極性が切り替わる際に中性点補正値Ｖｃの急激な変更によってトルク変動が生じてしまうことを防止することができる。

さらに、フィルタ処理により、中性点補正値Ｖｃの周波数成分から、機械系の共振周波数と干渉する周波数成分を排除することができ、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、モータ３１のトルク変動と機械系の共振周波数との干渉による振動の発生を容易に防止することができる。

さらに、操舵トルクを補助する補助トルクを発生するモータ３１に対して、回転角θｍの雑音成分に起因するモータ３１のトルク変動およびトルク変動と機械系の共振周波数との干渉による振動の発生を防止することにより、電源電圧の利用率を最大限に改善する際に、運転者が把持する車両のステアリングホイール２に商品性を低下させるようなトルク変動や振動が発生することを防止することができる。しかも、電動ステアリング装置１のように、モータ３１の回転数に比べて所望トルクの確保が必要とされる装置において、例えば電源電圧の不足を補うためにオン抵抗の低いトランジスタ素子や抵抗の低い電線などを用いる必要無しに、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ適正に電源電圧の利用率を改善して、所望の補助トルクを発生させることができる。

なお、上述した実施の形態において、中性点補正値算出部８２は、例えば図３に示す２つの第１，第２閾電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２に対して、中性点補正値Ｖｃの極性が切り替わる時刻間の所定時間での一定値を、互いに異なる値（つまり、ゼロと、所定の第１所定値と、所定の第２所定値と）に変更するとしたが、これに限定されず、例えば所定の一定値に対して作用させるゲインを互いに異なる値に変更してもよい。

なお、上述した実施の形態においては、フィルタ処理部８４の代わりに、中性点補正値Ｖｃから機械系の共振周波数に係る成分を排除する他の処理部を備えてもよい。
この処理部は、例えば中性点補正値Ｖｃにより各相指令電圧Ｖｕ０，Ｖｖ０，Ｖｗ０を補正して各相の補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出する補正処理の制御サイクルを機械系の共振周波数よりも所定程度だけ低くしたり、補正処理を実行する時刻同士間の時間間隔を機械系の共振周波数よりも所定程度だけ低い周波数に対応する時間間隔としたり、補正処理を実行する時刻同士間の時間間隔を所定の閾時間以上に限定する。

なお、上述した実施の形態においては、フィルタ処理部８４は省略されてもよい。

なお、上述した実施の形態においては、モータ３１への通電を制御する制御指令としてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部８６と、モータへの通電を順次転流させる構成としてインバータ７２を備えるとしたが、これに限定されず、ＰＷＭ信号生成部８６およびインバータ７２は省略されて、各相の補正指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗによって直接的にモータ３１が駆動制御されてもよい。

なお、上述した実施の形態において、中性点補正値Ｖｃはピーク電圧に応じて台形状に変化するとしたが、これに限定されず、ピーク電圧に応じて、例えば多段台形状などの他の形状によって変化してもよいし、例えばモータ３１の回転角θｍに対する依存度が所定の許容値以下となる形状などによって変化してもよい。

１ 電動ステアリング装置
３１ モータ
４０ 操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
５０ ＥＣＵ（操舵制御手段）
７０ モータ制御装置
７２ インバータ（モータ駆動手段）
７３ 制御部
８１ 相指令電圧算出部（指令電圧生成手段）
８２ 中性点補正値算出部（中性点補正値生成手段）
８３ 閾値判定部
８４ フィルタ処理部
８５ 補正相指令電圧算出部（補正指令電圧生成手段）
８６ ＰＷＭ信号生成部（制御指令生成手段）

Claims (5)

1. 複数相のモータに対する複数相の指令電圧を生成する指令電圧生成手段と、
   前記複数相の各前記指令電圧の中性点を補正する中性点補正値を生成する中性点補正値生成手段と、
   前記指令電圧と前記中性点補正値とを重畳して補正指令電圧を生成する補正指令電圧生成手段と、
   前記補正指令電圧に基づき前記モータへの通電を制御する制御指令を生成する制御指令生成手段と、
   前記制御指令に応じて前記モータへの通電を順次転流させるモータ駆動手段とを備え、
   前記中性点補正値生成手段は、前記指令電圧のピーク電圧に基づき、前記中性点補正値を変更することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記中性点補正値生成手段は、前記中性点補正値の極性が切り替わる時刻間の所定時間において前記中性点補正値を一定値に設定し、該一定値を、前記ピーク電圧が上昇することに伴って増大傾向に変化するように変更することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記中性点補正値生成手段は、前記中性点補正値の極性が切り替わる際に前記中性点補正値を徐々に変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記中性点補正値生成手段により生成された前記中性点補正値を入力として、前記中性点補正値の所定周波数成分のみを出力するフィルタ処理を行なうフィルタ手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載のモータ制御装置。
5. 前記モータは、電動ステアリング装置に搭載され、
   前記電動ステアリング装置は、
   操舵トルクを検出して操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、
   前記操舵トルク検出手段から出力される前記操舵トルク信号に基づき前記モータを駆動制御し、前記操舵トルクを補助する補助トルクを前記モータから発生させる操舵制御手段とを備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載のモータ制御装置。

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