JP2012051427A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを駆動する各相電流指令値のゼロクロス時においても、モータからの振動及び異音が発生することがなく、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】デッドタイム補償演算手段は、各相電流指令値がゼロ近傍の所定範囲内にある場合には、モータの回転角速度に応じて各相のデッドタイム補償量を変え、回転角速度の絶対値が所定値より小さい場合には、回転角速度の絶対値が小さくなるに従い、各相のデッドタイム補償量を漸減させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、直流電源から供給される直流電圧をＰＷＭインバータにより三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の駆動電力に変換してブラシレスモータに供給するモータ制御装置がある。
図７に示すように、ＰＷＭインバータは、直列に接続された一対のスイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ等）５１a、５１bからなるアーム５２を基本単位として、各相に対応する３つのアーム５２を並列接続することにより構成されている。そして、モータ制御装置は、各アーム５２の高位側のスイッチング素子５１aと低位側のスイッチング素子５１bとを所定のタイミングで交互にオン/オフすることにより、モータ２１に三相の駆動電力を供給する。

ところで、こうしたモータ制御装置では、通常、高位側のスイッチング素子５１aと低位側のスイッチング素子５１bとの短絡（アーム短絡）を防止するために、そのオン/オフの切替時には、各スイッチング素子５１a、５１bが共にオフとなるデッドタイムが設けられている。しかし、このデッドタイムの存在により、電圧指令値とＰＷＭインバータの出力電圧との間に誤差が生じ、これによりトルクリップルや振動、異音の原因となる電流歪みが発生するという問題があった。

特に、このようなモータ制御装置を使用する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）においては、トルクリップルや振動は操舵フィーリングを低下させると同時に、異音は車室内の静粛性を損なうものとなる。

そこで、従来、こうしたＥＰＳ用のものを含む多くのモータ制御装置では、デッドタイムに起因する電流歪みを抑制すべく、その電圧指令値と出力電圧との間の誤差を低減するデッドタイム補償が行なわれている。

例えば、非特許文献１には、図８に示すように、搬送波である三角波δとの比較により各スイッチング素子５１a、５１bのオン/オフタイミングを決定するためのＤＵＴＹ指令値αxに対し、その電流方向に応じて、予め設定されたデッドタイム補償量βを加算又は減算する方法が開示されている。

具体的には、アーム５２に対応するx相（x相＝u,v,w以下同様）の電流方向が、アーム５２からモータ２１に向かう方向、即ち「正」（図７中右方向矢印）である場合にはＤＵＴＹ指令値αxにデッドタイム補償量βを加算する。そして、その電流方向が、モータ２１からアーム５２に向かう方向、即ち「負」（図７中左方向矢印）である場合にはＤＵＴＹ指令値αxからデッドタイム補償量βを減算する。これにより、図８に示す三角波δの周期Ｔ内にx相の出力電圧Ｖxが電源電圧Ｖbとなる時間（ｔ３+ｔ４又はｔ５+ｔ６）と、デッドタイムを設けない場合（理想電圧波形）のその時間（ｔ１+ｔ２）とを等しくすることができ、電圧指令値とＰＷＭインバータの出力電圧とを一致させてデッドタイムに起因する電流歪みを抑制することができるようになる。

杉本英彦、「ＡＣサーボモータシステムの理論と設計の実際」、 第６版、総合電子出版社、２００２年８月、Ｐ５６-５８

上述した従来の電動パワーステアリング装置では、駆動されるモータの各相電流値を検出し、検出された各相電流値の正負に応じて所定のデッドタイム補償量を各相電圧指令値に加算又は減算していた。しかし、各相電流値がゼロ近傍の小さな値になると、各相電流値のはねにより各相電流値の正負の判断が困難になるため、デッドタイム補償量を誤った方向に補正してしまい振動や異音を発生するおそれがあった。

上記課題について本願発明者は、デッドタイム補償量を「各相電流値の流れる方向」によって決定していることに原因があると考え、デッドタイム補償量を「各相電流指令値の正負」によって決定することとした。その結果、かなりの改善が見られたが、振動及び異音が消えたわけではなかった。その原因について、本願発明者は、モータが低速回転する場合には、モータの回転角を検出するモータ回転角センサにノイズが乗りやすく、各相電流指令値のはねが大きくなるためであると考えた。即ち、各相電流指令値がゼロに近い値になった場合には、各相電流指令値が正値と負値との間を頻繁にクロスするクロス現象が発生する。クロス現象が発生すると、各相電流指令値の正負の判断が困難になるため、デッドタイム補償量を誤った方向に補正してしまい、その結果、電流歪が却って助長され、振動及び異音が発生するおそれがある。

本発明の目的は、モータからの振動及び異音の発生を低減し、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１の電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータと、前記モータの回転角を検出するモータ位置検出手段と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルク及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいて前記モータに対する駆動電力供給の目標値である電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流指令値に基づき前記モータを駆動制御するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成手段と、前記モータ制御信号に基づき前記モータに対して駆動電力を出力するモータ駆動手段と、前記モータの各相に流れる各相電流値を検出する各相電流値検出手段と、を備え、前記モータ制御信号生成手段は、前記モータ位置検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて前記モータの回転角速度を演算する回転角速度演算手段と、前記電流指令値演算手段により演算された前記電流指令値と前記各相電流値検出手段により検出された前記各相電流値をｄ／ｑ座標系に変換した電流値との偏差に基づくフィードバック制御により各相ＤＵＴＹ指令値を生成する各相ＤＵＴＹ指令値生成手段と、前記電流指令値及び前記モータ位置検出手段により検出された回転角に基づいて前記モータの各相の電流指令値を生成する各相電流指令値生成手段と、前記各相電流指令値が正値である場合には、所定のデッドタイム補償量を前記各相ＤＵＴＹ指令値に加算し、前記各相電流指令値が負値である場合には、正負の符号を変えた前記デッドタイム補償量を前記各相ＤＵＴＹ指令値に加算することで前記モータ駆動手段のデッドタイムを補償するデッドタイム補償演算手段と、搬送波と前記デッドタイム補償後の各相ＤＵＴＹ指令値との比較によりモータ制御信号を出力するＰＷＭ出力手段と、を有し、前記デッドタイム補償演算手段は、前記各相電流指令値がゼロ近傍の所定範囲内にある場合には、前記回転角速度に応じて前記各相のデッドタイム補償量を変えることを特徴とする。

これにより、本請求項の電動パワーステアリング装置は、各相電流指令値がゼロ近傍の所定範囲内にあって、ノイズにより正値と負値の間を頻繁にクロスし、デッドタイム補償量を誤った方向に補正した場合であっても、その影響を小さくし、振動及び異音の発生を抑制することができる。

請求項２の電動パワーステアリング装置は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、前記デッドタイム補償演算手段は、前記回転角速度の絶対値が所定値より小さい場合には、前記回転角速度の絶対値が小さくなるに従い、前記各相のデッドタイム補償量を漸減させることを特徴とする。

本請求項の電動パワーステアリング装置は、回転角速度の絶対値が所定値より小さい場合、即ち、モータが低速で回転しており、モータ位置検出手段にノイズが乗りやすい場合には、回転角速度の絶対値が小さくなるに従い各相のデッドタイム補償量を漸減させる。そのため、本請求項の電動パワーステアリング装置は、モータが低速回転し、相電流指令値がゼロ値に近い正値と負値との間を頻繁にクロスする場合であっても、各相ＤＵＴＹ指令値を補正する各相のデッドタイム補償量が小さいため、デッドタイム補償後の各相ＤＵＴＹ指令値が大きく変動する現象を効果的に抑制することができる。その結果、本請求項の電動パワーステアリング装置は、モータからの異音の発生を防止するとともに操舵フィーリングの向上を図ることができる。

本発明によれば、モータからの振動及び異音の発生を低減し、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング制御装置を提供することができる。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの制御ブロック図。 各相のデッドタイム補償量マップの概略構成図。 モータ制御の処理手順を示すフローチャート図。 デッドタイム補償演算の処理手順を示すフローチャート図。 各相電流指令値のゼロ近傍をあらわす概念図。 ＰＷＭインバータを構成するアームの概略図。 デッドタイム補償の作用を説明する波形図。

以下、コラム型の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角が変更される。

また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ２４と、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ２７とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２４は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ２１は、減速機構２３を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。ＥＰＳアクチュエータ２４は、モータ２１の回転を減速機構２３により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する。

ＥＣＵ２７には、車速センサ２５（車速検出手段）、トルクセンサ２６（操舵トルク検出手段）、及びモータ回転角センサ２２が接続されている。ＥＣＵ２７は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、操舵トルクτ、及びモータ回転角θを検出する。例えば、本実施形態のトルクセンサ２６は、一対のレゾルバが図示しないトーションバーの両端に設けられたツインレゾルバ型のトルクセンサである。また、ＥＣＵ２７は、これらの検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、モータ２１への駆動電力の供給を通じて、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動、即ち、操舵系に付与するアシスト力を制御する。

次に、本実施形態のＥＰＳ１における電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳ１の制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＰＳ１は、ＥＣＵ２７、モータ２１、及びバッテリ２８を備える。モータ２１は、ブラシレスモータであり、モータ回転角θを検出するためのモータ回転角センサ２２を有する。ＥＣＵ２７は、モータ制御信号を出力するＣＰＵ２９と、そのモータ制御信号に基づいて、モータ２１に三相の駆動電力を供給するモータ駆動回路４０（モータ駆動手段）と、モータ２１に通電される各相電流値Ｉu、Ｉv、Ｉwを検出するための電流センサ３０u、３０v、３０w（各相電流値検出手段）とを備える。

モータ駆動回路４０は、直列に接続された一対のスイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ等）を基本単位（アーム）として各相に対応する３つのアームを並列接続してなる公知のＰＷＭインバータである。

ＣＰＵ２９は、上記各センサ３０u、３０v、３０w、２２、２６、２５の出力信号に基づき検出されたモータ２１の各相電流値Ｉu、Ｉv、Ｉw、及びモータ回転角θ、並びに上記操舵トルクτ、及び車速Ｖに基づいて、電流フィードバック制御を実行する。具体的にＣＰＵ２９は、モータ駆動回路４０を構成する各スイッチング素子のオンデューティ比を規定するモータ制御信号をモータ駆動回路４０に出力する。モータ制御信号が印加されると、モータ駆動回路４０では、モータ制御信号に応答して、各スイッチング素子がオン/オフする。これによりモータ駆動回路４０は、バッテリ２８の電源電圧に基づく三相のモータ駆動電力を生成して、モータ２１へ出力する。

以下に示す各制御ブロックは、ＣＰＵ２９が実行するコンピュータプログラムにより実現される演算処理である。ＣＰＵ２９は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

図２に示すように、ＣＰＵ２９は、モータ２１を制御する電流指令値を演算する電流指令値演算部３１（電流指令値演算手段）と、上記モータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部４４（モータ制御信号生成手段）とを備える。

電流指令値演算部３１は、トルクセンサ２６により検出された操舵トルクτ及び車速センサ２５により検出された車速Ｖに基づいて、アシストトルクの制御目標であるｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。

モータ制御信号生成部４４は、モータ回転角θからモータ回転角速度ωを生成するための回転角速度演算部３６（回転角速度生成手段）と、モータ駆動回路４０を構成するスイッチング素子のオン/オフタイミングを決定するＤＵＴＹ指令値αu、αv、αwを生成する各相ＤＵＴＹ指令値生成部４３（各相ＤＵＴＹ指令値生成手段）と、三相の相電流指令値Ｉu*、Ｉv*、Ｉw*（以下、各相電流指令値Ｉx*（x＝u,v,w）ともいう）を生成するための各相電流指令値生成部３５（各相電流指令値生成手段）と、所定範囲値εを決定する所定範囲値決定部４５と、各相のデッドタイム補償量βu、βv、βwを決定するデッドタイム補償量決定部４２と、デッドタイムに起因する電流歪みを補償すべく各相のＤＵＴＹ指令値αu、αv、αwを補正するデッドタイム補償演算部３９と、を備える。デッドタイム補償演算部３９により補正された補正後の各相ＤＵＴＹ指令値αu’、αv’、αw’は、ＰＷＭ出力部４１に入力される。

各相ＤＵＴＹ指令値生成部４３は、ｄ／ｑ変換演算部３２と、ＰＩ制御演算部３３、３４と、ｄ／ｑ逆変換演算部３７と、各相ＤＵＴＹ指令値演算部３８と、により構成される。
詳述すると、ｄ／ｑ変換演算部３２には、電流センサ３０u、３０v、３０wにより検出された各相電流値Ｉu、Ｉv、Ｉw、及びモータ回転角センサ２２により検出されたモータ回転角θが入力される。ｄ／ｑ変換演算部３２は、入力されたモータ回転角θに基づいて、各相電流値Ｉu、Ｉv、Ｉwをｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに変換する。

ｄ／ｑ変換演算部３２により演算されたｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉq、並びに電流指令値演算部３１により演算されたｑ軸電流指令値Ｉq*は、それぞれｄ、ｑ各軸に対応するＰＩ制御演算部３３，３４に入力される。本実施形態では、ｄ軸に対応するＰＩ制御演算部３３には、ｄ軸電流指令値Ｉd*としてゼロ（Ｉd*＝０）が入力される。そして、ＰＩ制御演算部３３は、ｄ軸電流指令値Ｉd*とｄ軸電流値Ｉdとの偏差に基づくフィードバック制御（比例・積分制御）によりｄ軸電圧指令値Ｖd*を演算する。同様に、ＰＩ制御演算部３４は、ｑ軸電流指令値Ｉq*とｑ軸電流値Ｉqとの偏差に基づくフィードバック制御（比例・積分制御）によりｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する。

各ＰＩ制御演算部３３、３４により演算されたｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*は、モータ回転角センサ２２により検出されたモータ回転角θとともにｄ／ｑ逆変換演算部３７に入力される。ｄ／ｑ逆変換演算部３７は、モータ回転角θに基づきｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を三相の相電圧指令値Ｖu*、Ｖv*、Ｖw*に変換し、各相ＤＵＴＹ指令値演算部３８に出力する。各相ＤＵＴＹ指令値演算部３８は、この各相電圧指令値Ｖu*、Ｖv*、Ｖw*に基づいて、各相のＤＵＴＹ指令値αu、αv、αwを生成する。

また、電流指令演算部３１により演算されたｑ軸電流指令値Ｉq*及びｄ軸電流指令値Ｉd*（Ｉd*＝０）は、モータ回転角θとともに各相電流指令値生成部３５にも入力される。各相電流指令値生成部３５は、モータ回転角θに基づきｑ軸電流指令値Ｉq*及びｄ軸電流指令値Ｉd*を三相の相電流指令値Ｉu*、Ｉv*、Ｉw*に変換し、デッドタイム補償演算部３９に出力する。

また、電流指令演算部３１により演算されたｑ軸電流指令値Ｉq*は、所定範囲値決定部４５にも入力される。所定範囲値決定部４５は、マップに基づき、入力されたｑ軸電流指令値Ｉq*に対応する所定範囲値εを決定する。図６に示すように、所定範囲値εは、各相電流指令値Ｉx*がゼロ近傍の所定範囲（−ε≦Ｉx*≦ε）にあることを判断する基準値となる。

デッドタイム補償演算部３９には、各相ＤＵＴＹ指令値演算部３８で演算された各相のＤＵＴＹ指令値αx（x＝u,v,w）、デッドタイム補償量決定部４２で決定された各相のデッドタイム補償量βx（x＝u,v,w）、回転角速度演算部３６で演算されたモータ回転角速度ω、及び各相電流指令値生成部３５で生成された各相電流指令値Ｉx*（x＝u,v,w）が入力される。デッドタイム補償演算部３９は、各相電流指令値Ｉx*（x＝u,v,w）の正負に応じて、各相のデッドタイム補償量βxの正負を決定し、この各相のデッドタイム補償量βxを各相のＤＵＴＹ指令値αxに加算又は減算することでデッドタイムに起因する電流歪みを補償する。デッドタイム補償演算部３９は、補正後の各相ＤＵＴＹ指令値αx’をＰＷＭ出力部４１に出力し、ＰＷＭ出力部４１は、補正後の各相ＤＵＴＹ指令値αx’に基づきモータ制御信号をモータ駆動回路４０に出力する。

ここで、モータ２１が低速で回転すると、各相電流指令値Ｉx*の生成に用いるモータ回転角センサ２２の出力信号にはノイズが乗りやすく、各相電流指令値Ｉx*のはねが大きくなるおそれがある。そのため、各相電流指令値Ｉx*がゼロ近傍にあるときには、各相電流指令値Ｉx*が正値と負値との間を頻繁にクロスするクロス現象が現れる。この現象が発生すると、各相電流指令値Ｉx*の正負の判断が困難になるとともに、各相のデッドタイム補償量βxの正負が頻繁に入れ替わってしまう。そのため、本来であれば、各相ＤＵＴＹ指令値αxにデッドタイム補償量βxを加算すべきところを逆に減算してしまったり、減算すべきところを加算してしまう逆演算が発生する。その結果、却って電流歪が助長され、モータ２１に振動及び異音が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態のＥＰＳ１は、各相電流指令値Ｉx*がノイズによりゼロ近傍において、正値と負値との間を頻繁にクロスするおそれがある場合には、各相のデッドタイム補償量βxを補正することとした。具体的には、図３に示すように、回転角速度ωの絶対値が所定値ω₀より小さい場合、即ち、モータ２１が低速で回転する場合には、回転角速度ωの絶対値が小さくなるに従い各相のデッドタイム補償量βxを漸減させ、逆演算による影響が小さくなるようにした。ここで所定値ω₀は、モータ２１に異音が発生しうる回転角速度に設定するとよく、具体的な値は、実験等により決定される。

次に、本実施形態のＣＰＵ２９によるモータ制御の処理手順について説明する。
本実施形態おいて、ＣＰＵ２９は、定時割り込みにより所定周期毎（例えば２００μ秒毎）に、図４のフローチャートに示すステップ４０１〜ステップ４１０の各処理を実行する。

ＣＰＵ２９は、先ず、上記各センサ３０u、３０v、３０w、２２、２６、２５の出力信号に基づいて各状態量（相電流値Ｉu、Ｉv、Ｉw、モータ回転角θ、操舵トルクτ、車速Ｖ）を検出し（ステップ４０１）、モータ回転角θに基づいてモータの回転角速度ωを演算する（ステップ４０２）。続いてモータ２１が発生するアシストトルクの制御目標であるｑ軸電流指令値Ｉq*、及びｄ軸電流指令値Ｉd*（Ｉd*＝０）を演算する（ステップ４０３）。そして、上記ステップ４０１において検出された相電流値Ｉu、Ｉv、Ｉwをｄ／ｑ変換により、ｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに変換する（ステップ４０４）。

次に、ＣＰＵ２９は、ｄ軸電流指令値Ｉd*とｄ軸電流値Ｉdとの偏差、及びｑ軸電流指令値Ｉq*とｑ軸電流値Ｉqとの偏差に基づくＰＩ制御演算（比例・積分制御）を実行することにより、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する（ステップ４０５）。

続いて、ＣＰＵ２９は、上記ステップ４０５において演算したｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*をｄ／ｑ逆変換により、三相の各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換する（ステップ４０６）。ＣＰＵ２９は、この各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づいて各相のＤＵＴＹ指令値αu、αv、αwを生成する（各相ＤＵＴＹ指令値演算、ステップ４０７）。

次に、ＣＰＵ２９は、上記ステップ４０２において演算された回転角速度ωに基づいて、同回転角速度ωに応じた各相のデッドタイム補償量βxを決定し（ステップ４０８）、上記ステップ４０７で生成された各相ＤＵＴＹ指令値αu、αv、αwを補正する（デッドタイム補償演算(図５参照)、ステップ４０９）。ＣＰＵ２９は、ステップ４０９において演算された補正後の各相ＤＵＴＹ指令値αu’、αv’、αw’に基づいてモータ制御信号を生成し、そのモータ制御信号をモータ駆動回路４０へと出力する（ＰＷＭ出力、ステップ４１０）。

次に、上記ステップ４０９におけるデッドタイム補償演算の詳細を図５のフローチャートに従って説明する。
ＣＰＵ２９のデッドタイム補償演算部３９は、各相電流指令値生成部３５から各相電流指令値Ｉx*を取得し（ステップ５０１）、各相ＤＵＴＹ指令値演算部３８から各相ＤＵＴＹ指令値αxを取得するとともに（ステップ５０２）、デッドタイム補償量決定部４２から各相のデッドタイム補償量βxを取得する（ステップ５０３）。そして、デッドタイム補償演算部３９は、各相電流指令値Ｉx*のゼロ近傍の所定範囲値決定部４５から所定範囲値εを取得する（ステップ５０４）。

次に、デッドタイム補償演算部３９は、各相電流指令値Ｉx*の絶対値が、所定範囲値εの絶対値以下か否かを判断する（ステップ５０５）。各相電流指令値Ｉx*の絶対値が、所定範囲値εの絶対値以下の場合（|Ｉx*|≦|ε|、ステップ５０５：ＹＥＳ）、即ち、各相電流指令値Ｉx*がゼロ近傍の所定範囲内にある場合、デッドタイム補償演算部３９は、図３のマップに従いデッドタイム補償量βxを補正する（ステップ５０６）。具体的に、デッドタイム補償演算部３９は、回転角速度ωの絶対値が所定値ω₀より小さい場合、即ち、モータ２1が低速で回転する場合には、回転角速度ωの絶対値が小さくなるに従い各相のデッドタイム補償量βxを漸減させて、フローをステップ５０７に移行させる。なお、回転角速度ωの絶対値が所定値ω₀以上の場合には、デッドタイム補償量βxは補正されない。

また、各相電流指令値Ｉx*の絶対値が、所定範囲値εの絶対値より大きい場合（|Ｉx*|＞|ε|、ステップ５０５：ＮＯ）、即ち、各相電流指令値Ｉx*がゼロ近傍の所定範囲外にある場合、デッドタイム補償演算部３９は、デッドタイム補償量βxを補正せず、フローをステップ５０７に移行させる。

ステップ５０７において、デッドタイム補償演算部３９は、各相電流指令値生成部３５から取得した各相電流指令値Ｉx*がゼロより大きいか否かを判定する。

各相電流指令値Ｉx*がゼロより大きい場合（Ｉx*＞０、ステップ５０７：ＹＥＳ）、即ち、各相電流指令値Ｉx*が正値の場合、デッドタイム補償演算部３９は、各相ＤＵＴＹ指令値αxに、各相のデッドタイム補償量βxを加算して（ステップ５０８）、補正後の各相ＤＵＴＹ指令値αx’をＰＷＭ出力部４１へ出力する（ステップ５１２）。

また、各相電流指令値Ｉx*がゼロ以下の場合（Ｉx*≦０、ステップ５０５：ＮＯ）、デッドタイム補償演算部３９は、各相電流指令値Ｉx*が負値であるか、または、ゼロであるかを判定する（ステップ５０９）。各相電流指令値Ｉx*が負値である場合（Ｉx*＜０、ステップ５０９：ＹＥＳ）、デッドタイム補償演算部３９は、各相ＤＵＴＹ指令値αxから、各相のデッドタイム補償量βxを減算して（ステップ５１０）、補正後の各相ＤＵＴＹ指令値αx’をＰＷＭ出力部４１へ出力する（ステップ５１２）。
また、各相電流指令値Ｉx*がゼロの場合（Ｉx*＝０、ステップ５０９：ＮＯ）、デッドタイム補償演算部３９は、各相ＤＵＴＹ指令値αxを補正後の各相ＤＵＴＹ指令値αx’として（ステップ５１１）、ＰＷＭ出力部４１へ出力する（ステップ５１２）。

このように、デッドタイム補償演算部３９は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相毎に上記ステップ５０１〜ステップ５１２の処理を実行することにより、各相のＤＵＴＹ指令値αu、αv、αwを補正し、その補正後の各相ＤＵＴＹ指令値αu’、αv’、αw’をＰＷＭ出力部４１に出力する。そして、ＰＷＭ出力部４１は、デッドタイム補償演算部３９により補正された補正後の各相ＤＵＴＹ指令値αu’、αv’、αw’と搬送波である三角波δとの比較に基づいてモータ制御信号を生成し（図８参照）、そのモータ制御信号をモータ駆動回路４０へ出力する。

次に、上記のように構成された本実施形態のＥＰＳ１の作用及び効果について説明する。
上述のように、特にモータ２１の低速回転時には、モータ回転角θを検出するモータ回転角センサ２２にノイズが乗りやすく、各相電流指令値Ｉx*のはねが大きくなるおそれがある。そのため、各相電流指令値Ｉx*がゼロに近い値になった場合には、各相電流指令値Ｉx*が正値と負値との間を頻繁にクロスするクロス現象が発生する。クロス現象が発生すると、ＥＣＵ２７のデッドタイム補償演算部３９では、本来であれば、各相ＤＵＴＹ指令値αxにデッドタイム補償量βを加算すべきところを逆に減算してしまったり、減算すべきところを加算してしまう逆演算が発生する。その結果、却って電流歪が助長され、振動及び異音が発生するおそれがある。

この点を踏まえ、本実施形態のＥＰＳ１は、回転角速度ωの絶対値が所定値ω₀より小さい場合、即ち、モータ２１が低速で回転しており、モータ回転角センサ２２の出力信号にノイズが乗りやすい場合には、回転角速度ωの絶対値が小さくなるのに応じて、各相のデッドタイム補償量βxを漸減させることとした。これにより、モータ２１が低速回転し、各相電流指令値Ｉx*にクロス現象が発生する場合であっても、各相ＤＵＴＹ指令値αxを補正する各相のデッドタイム補償量βxが小さいため、デッドタイム補償後の各相ＤＵＴＹ指令値αx’が逆演算により大きく変動するのを抑制することができる。その結果、モータからの振動及び異音の発生を防止するとともに操舵フィーリングの向上を図ることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
（１）本実施形態では、デッドタイム補償量βxの補正値を、図３に示す各相のデッドタイム補償量マップから求めたが、補正前のデッドタイム補償量βxに各相のデッドタイム補償量ゲインを乗じて各相デッドタイム補償量βxを決定してもよい。この場合の補償量ゲインは、例えば、１以下に設定することができる。

（２）本実施形態では、回転角速度ωの絶対値が所定値ω₀より小さい場合、各相のデッドタイム補償量βxを直線的に漸減させるようにしたが、その漸減方法は、曲線的に漸減させてもよいし、直線と曲線とを組み合わせて漸減させてもよい。

（３）本実施形態では、各相電流指令値Ｉx*の正値/負値にかかわらず同じ大きさの各相のデッドタイム補償量βxが用いられたが、各相電流指令値Ｉx*の正値/負値に応じて大きさの異なる各相のデッドタイム補償量βxを使い分けてもよい。

（４）本実施形態では、本発明をコラムアシストＥＰＳに具体化したが、本発明をラックアシストＥＰＳやピニオンアシストＥＰＳに適用してもよい。

１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２：ステアリング、
３：ステアリングシャフト、４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、
８：コラムシャフト、９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、
１１：タイロッド、１２：転舵輪、２１：モータ、２２：モータ回転角センサ、
２３：減速機構、２４：ＥＰＳアクチュエータ、２５：車速センサ、
２６：トルクセンサ、２７：ＥＣＵ、２８：バッテリ、
２９：ＣＰＵ、３０u、３０v、３０w：電流センサ、３１：電流指令値演算部、
３２：ｄ／ｑ変換演算部、３３，３４：ＰＩ制御演算部、
３５：各相電流指令値生成部、３６：回転角速度演算部、３７：ｄ／ｑ逆変換演算部、
３８：各相ＤＵＴＹ指令値演算部、３９：デッドタイム補償演算部、
４０：モータ駆動回路、４１：ＰＷＭ出力部、４２：デッドタイム補償量決定部、
４３：各相ＤＵＴＹ指令値生成部、４４：モータ制御信号生成部、
４５：所定範囲値決定部
Ｖ：車速、τ：操舵トルク、θ：モータ回転角、ω：モータ回転角速度、
ω₀：デッドタイム補償量を漸減させるモータ回転角速度の所定値、
Ｉu、Ｉv、Ｉw：各相電流値、Ｉq*：ｑ軸電流指令値、Ｉd*：ｄ軸電流指令値、
Ｉd：ｄ軸電流値、Ｉq：ｑ軸電流値、Ｖd*：ｄ軸電圧指令値、Ｖq*：ｑ軸電圧指令値、
Ｖu*、Ｖv*、Ｖw*：各相電圧指令値、
αu、αv、αw：各相ＤＵＴＹ指令値、
β、βu、βv、βw：デッドタイム補償量、
αu’、αv’、αw’： 補正後の各相ＤＵＴＹ指令値、
Ｉu*、Ｉv*、Ｉw*：各相電流指令値、
ε：各相電流指令値のゼロ近傍の所定範囲を決定する所定範囲値、
δ：三角波（搬送波）

Claims (2)

1. ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータと、
   前記モータの回転角を検出するモータ位置検出手段と、
   操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルク、及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいて前記モータに対する駆動電力供給の目標値である電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
   前記電流指令値に基づき前記モータを駆動制御するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成手段と、
   前記モータ制御信号に基づき前記モータに対して駆動電力を出力するモータ駆動手段と、
   前記モータの各相に流れる各相電流値を検出する各相電流値検出手段と、を備え、
   前記モータ制御信号生成手段は、
   前記モータ位置検出手段により検出された回転角に基づいて前記モータの回転角速度を演算する回転角速度演算手段と、
   前記電流指令値演算手段により演算された前記電流指令値と前記各相電流値検出手段により検出された前記各相電流値をｄ／ｑ座標系に変換した電流値との偏差に基づくフィードバック制御により各相ＤＵＴＹ指令値を生成する各相ＤＵＴＹ指令値生成手段と、
   前記電流指令値及び前記モータ位置検出手段により検出された回転角に基づいて前記モータの各相の電流指令値を生成する各相電流指令値生成手段と、
   前記各相電流指令値が正値である場合には、所定のデッドタイム補償量を前記各相ＤＵＴＹ指令値に加算し、前記各相電流指令値が負値である場合には、正負の符号を変えた前記デッドタイム補償量を前記各相ＤＵＴＹ指令値に加算することで前記モータ駆動手段のデッドタイムを補償するデッドタイム補償演算手段と、
   搬送波と前記デッドタイム補償後の各相ＤＵＴＹ指令値との比較により前記モータ制御信号を出力するＰＷＭ出力手段と、を有し、
   前記デッドタイム補償演算手段は、
   前記各相電流指令値がゼロ近傍の所定範囲内にある場合には、前記回転角速度に応じて前記各相のデッドタイム補償量を変えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記デッドタイム補償演算手段は、
   前記回転角速度の絶対値が所定値より小さい場合には、前記回転角速度の絶対値が小さくなるに従い、前記各相のデッドタイム補償量を漸減させることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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