JP4737391B2 - モータ駆動制御方法及びモータ駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に備えた操舵アシスト用の三相ブラシレスモータを、操舵角、車速その他の運転状況に応じて駆動制御するモータ駆動制御方法及びモータ駆動制御装置に関する。

図１３に示した従来のモータ駆動制御装置は、運転状況に応じてマイコン１がモータ駆動電流の指令値Ｉｑ１＊を決定し、その指令値Ｉｑ１＊に応じてインバータ制御回路２が三相ブリッジ回路３の各スイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬをオンオフ制御することで、三相ブリッジ回路３から操作アシスト用の三相ブラシレスモータ４にモータ駆動電流としての三相交流電流を流す。また、三相ブリッジ回路３の下段側のスイッチＵＬ，ＶＬ，ＷＬにはシャント抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が直列接続され、これらシャント抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の端子間電圧に基づいて実際のモータ駆動電流を検出し、電流フィードバック制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１１７０７０号公報（第１図）

ところで、上記したインバータ制御回路２は、各スイッチＵＨ，ＵＬ，・・・をオンオフするタイミングを三角波比較方式により決定している。即ち、モータ駆動電流の指令値Ｉｑ１＊に基づいて図１４に示した三相交流指令波Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成して三角波Ｋ（一般に、「搬送波」、又は「キャリー波」と呼ばれている）と比較し、図１５に示すように、三相交流指令波Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と三角波Ｋとの交点からスイッチＵＨ，ＵＬ，・・・のオンオフタイミングを決定している。ここで、三角波Ｋの周期は、三相交流指令波Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の周期に比べて極めて短くなっており、図１４及び図１５では、三相交流指令波Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と三角波Ｋとを概念的に示すために三角波Ｋの周期を実際より十分長くして示している。また、図１５では、三相交流指令波Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を局所的に拡大し、簡易的に直線にして示している。

さて、一般にこのようなモータ駆動制御装置では、電流フィードバック用の電流検出を、三角波Ｋの頂点のタイミングで行っている。なぜなら、三角波Ｋの頂点のタイミングが最もスイッチングノイズの影響を受け難いからである。また、スイッチＵＨ，ＵＬ，・・・は、オン状態から完全にオフ状態に切り替わるまでに時間を要するので、貫通電流を防ぐためには、上段側と下段側の両スイッチのうち、オン状態のスイッチをオフ始動するタイミングと、オフ状態のスイッチをオン始動するタイミングとの間に所定のデッドタイムＴ１を設ける必要がある。これらの理由により、図１６に示すように三相交流指令波Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊（図１６には、Ｖｕ＊のみが例示されている）のピーク部分と三角波Ｋの頂点近傍との１対の交点Ｐ１，Ｐ１の間隔が、シャント抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３による電流検出時間Ｔ２と、デッドタイムＴ１との和（同図のＴ３）以上になるように三相交流指令波Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊のピークレベルを従来は制限していた。換言すると、ＰＷＭ制御におけるＤＵＴＹ比ｒの最大値が、次式で求められる値に制限されていた。即ち、従来は、三相ブリッジ回路３に接続された直流電源５（図１３参照）の出力が有効利用されていなかった。

ｒ＜１−（［デッドタイムＴ１］＋［電流検出時間Ｔ２］）／［三角波の１山分の周期Ｔ４）

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、三相ブリッジ回路に接続される直流電源を有効利用することが可能なモータ駆動制御方法及びモータ駆動制御装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るモータ駆動制御方法は、操舵角、車速その他の運転状況に応じて決定された指令値に基づいて三角波比較方式によるＰＷＭ制御を行って三相ブリッジ回路から、車両に備えた操舵アシスト用の三相ブラシレスモータにモータ駆動電流としての三相交流電流を流すと共に、シャント抵抗により実際のモータ駆動電流を検出して電流フィードバック制御を行うモータ駆動制御方法において、操舵角速度が予め設定された基準角速度より小さい場合には、三角波比較方式で比較される三相交流指令波のピーク部分と三角波の頂点近傍との１対の交点の間隔が、シャント抵抗による電流検出時間とスイッチング用のデッドタイムとの和より長くなるように三相交流指令波のピークレベルを制限して、各シャント抵抗により実際のモータ駆動電流を検出する一方、操舵角速度が基準角速度より大きい場合には、シャント抵抗による電流検出の代わりに、三相ブラシレスモータにおける逆起電圧及び印加電圧とから実際のモータ駆動電流を推定することにより、１対の交点の間隔がデッドタイムと略同じ長さになることを許容して三相交流指令波のピークレベルの制限を緩和するところに特徴を有する。

請求項２の発明に係るモータ駆動制御装置は、車両に備えた操舵アシスト用の三相ブラシレスモータに接続された三相ブリッジ回路と、操舵角、車速その他の運転状況に応じて決定された指令値に基づいて三角波比較方式によるＰＷＭ制御を行って三相ブリッジ回路からモータ駆動電流としての三相交流電流を出力させるためのモータ制御回路と、そのモータ駆動電流を電流フィードバックするためのシャント抵抗とを備えたモータ駆動制御装置において、操舵角速度が予め設定された基準角速度より小さい通常操舵時であるか、操舵角速度が基準角速度より大きい急峻操舵時であるかを判別する操舵状況判別手段を備え、モータ制御回路は、通常操舵時には、三角波比較方式で比較される三相交流指令波のピーク部分と三角波の頂点近傍との１対の交点の間隔が、シャント抵抗による電流検出時間とスイッチング用のデッドタイムとの和より長くなるように三相交流指令波のピークレベルを制限して、各シャント抵抗により実際のモータ駆動電流を検出する一方、急峻操舵時には、シャント抵抗による電流検出の代わりに、三相ブラシレスモータにおける逆起電圧及び印加電圧とから実際のモータ駆動電流を推定することにより、１対の交点の間隔がデッドタイムと略同じ長さになることを許容して三相交流指令波のピークレベルの制限を緩和するように構成したところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、車両に備えた直流電源から三相ブリッジ回路への出力電圧が、予め設定された基準出力電圧より大きいか否かを判別する出力電圧判別手段を備え、モータ制御回路は、直流電源の出力電圧が基準出力電圧より大きいことを条件にして、三相交流指令波のピークレベルの制限を緩和するところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載のモータ駆動制御装置において、車両に備えたエンジンの回転数が、予め設定された基準回転数より大きいか否かを判別するエンジン回転数判別手段を備え、モータ制御回路は、エンジンの回転数が基準回転数より大きいことを条件にして、三相交流指令波のピークレベルの制限を緩和するところに特徴を有する。

本発明の構成によれば、操舵角速度が予め設定された基準角速度より小さい場合には、三角波比較方式で比較する三相交流指令波のピーク部分と三角波の頂点近傍部分との１対の交点の間隔が、シャント抵抗による電流検出時間とスイッチング用のデッドタイムとの和より長くなるように三相交流指令波のピークレベルを制限することで、シャント抵抗による電流検出が可能になる。そして、操舵角速度が基準角速度より大きい場合には、シャント抵抗による電流検出の代わりに、逆起電圧等から実際のモータ駆動電流を推定することにより、三相交流指令波のピーク部分と三角波の頂点近傍部分との１対の交点の間隔がデッドタイムと略同じ長さになるまで三相交流指令波のピークレベルを上げることができる。即ち、ＰＷＭ制御におけるＤＵＴＹ比を高くすることができる。これにより、三相ブリッジ回路に接続された直流電源の出力が有効利用され、三相ブラシレスモータへの給電量を上げることができる。

請求項３の発明では、直流電源から三相ブリッジ回路への出力電圧が基準出力電圧より大きいことを条件にして、三相交流指令波のピークレベルの制限を緩和し、三相ブラシレスモータへの給電量を上げるので、直流電源の出力電圧不足を防ぐことができる。

請求項４の発明では、エンジンの回転数が基準回転数より大きいことを条件にして、三相交流指令波のピークレベルの制限を緩和して、三相ブラシレスモータへの給電量を上げるので、三相ブラシレスモータへの給電量を上げたときには、直流電源自体もエンジンから受電しており、その直流電源の出力低下を防ぐことができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１に示された車両１０は、電動パワーステアリングシステム１１を備え、運転者によるステアリング操作を三相ブラシレスモータ１９（以下、単に「モータ１９」という）で補助して転舵輪１２，１２を転舵することができる。具体的には、１対の転舵輪１２，１２の間には、転舵輪間シャフト１６が差し渡され、その転舵輪間シャフト１６は、筒形ハウジング１８の内部に挿通されている。転舵輪間シャフト１６の両端は、タイロッド１７，１７を介して各転舵輪１２，１２に連結され、筒形ハウジング１８は、車両１０の本体に固定されている。また、筒形ハウジング１８の軸方向の中間部分には大径部１８Ｄが備えられ、その大径部１８Ｄにモータ１９が内蔵されている。モータ１９は、筒形ハウジング１８の内面に嵌合固定されたステータ２０と、ステータ２０の内側に遊嵌された筒状のロータ２１とを備えてなる。そして、転舵輪間シャフト１６がロータ２１の内側を貫通している。また、筒形ハウジング１８のうち大径部１８Ｄの一端には、ロータ２１の回転位置を検出するためのモータ回転角センサ２５（例えば、レゾルバ）が設けられている。

ロータ２１の内面には、ボールネジナット２２が組み付けられている。また、転舵輪間シャフト１６の軸方向の中間部分にはボールネジ部２３が形成されている。これらボールネジナット２２とボールネジ部２３とからボールネジ機構２４が構成され、ロータ２１と共にボールネジナット２２が回転すると、筒形ハウジング１８に対してボールネジ部２３が直動し、これにより転舵輪１２，１２が転舵する。

転舵輪間シャフト１６の一端部側には、ラック３０が形成され、ステアリングシャフト３２の下端部に備えたピニオン３１がこのラック３０に噛合している。ステアリングシャフト３２の上端部には、ステアリング３３が取り付けられている。

ステアリングシャフト３２には、舵角センサ３４とトルクセンサ３５とが取り付けられ、ステアリングの操舵角θ２を検出すると共に、ステアリングシャフト３２にかかる負荷トルクＴｆを検出している。また、転舵輪１２の近傍には、転舵輪１２の回転に基づいて車速Ｖを検出するための車速センサ３６が設けられている。

モータ１９は、モータ駆動制御装置４０によって駆動制御される。図２に示すようにモータ駆動制御装置４０は、三相ブリッジ回路４３とモータ制御回路４４とを有している。また、モータ制御回路４４は、指令値決定部４１とインバータ制御部４２とからなる。

三相ブリッジ回路４３は、モータ１９のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線に対応した３つの相回路４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗを備えている。また、直流電源１４は、バッテリ３８に昇圧回路３９を接続してなり、バッテリ３８の出力電圧を昇圧回路３９で昇圧して三相ブリッジ回路４３に付与している。また、バッテリ３８は、エンジンに連動するオルタネータ（図示せず）から受電している。

三相ブリッジ回路４３の相回路４３Ｕには、直流電源１４の正極との接点側から順番に、上段側のスイッチＵＨ、下段側のスイッチＵＬ、シャント抵抗Ｒｕが直列接続され、それら両スイッチＵＨ，ＵＬの共通接続部分にモータ１９におけるＵ相の巻線が接続されている。これと同様に、相回路４３Ｖには、上段側のスイッチＶＨ、下段側のスイッチＶＬ及びシャント抵抗Ｒｖが直列接続されると共にモータ１９のＶ相の巻線が接続され、相回路４３Ｗには、上段側のスイッチＷＨ、下段側のスイッチＷＬ及びシャント抵抗Ｒｗが直列接続されると共にモータ１９のＷ相の巻線が接続されている。

三相ブリッジ回路４３におけるスイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・は、全てＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴで構成され、それらＭＯＳＦＥＴのゲート端子がモータ制御回路４４のインバータ制御部４２に接続されている。また、インバータ制御部４２には、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗの端子間電圧が、モータ制御回路４４に備えた増幅回路４４Ｐ，４４Ｐ，４４Ｐを通して入力されている。さらに、三相ブリッジ回路４３の相回路４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗにおける中位点（即ち、相回路４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗとモータ１９の各相の巻線との接続部分）の電位もインバータ制御部４２に入力されている。

指令値決定部４１には、図３に示した制御ブロックが示されている。同図に示すように指令値決定部４１は、トルクセンサ３５、舵角センサ３４及び車速センサ３６から各検出結果（負荷トルクＴｆ、ステアリングの操舵角θ２、車速Ｖ）を取得し、モータ駆動電流の指令値Ｉｑ１＊を決定する。具体的には、アシスト指令値演算部４１Ｅが、負荷トルクＴｆとトルク−電流指令値マップ（図示せず）とに基づき、負荷トルクＴｆに応じたアシスト電流指令値Ｉｘを決定する。また、ダンパ指令値演算部４１Ｆは、操舵角θ２を時間で微分して操舵角速度を求め、その操舵角速度と操舵角速度−電流指令値マップ（図示せず）とに基づき、操舵角速度に応じたダンパ用電流指令値Ｉｙを決定する。さらに、ゲイン決定部４１Ｇが、車速Ｖと車速−ゲインマップ（図示せず）とからゲインＧ１を決定する。そして、アシスト電流指令値Ｉｘからダンパ用電流指令値Ｉｙを減算した値にゲインＧ１を乗じて、モータ駆動電流の指令値Ｉｑ１＊（＝Ｇ１・（Ｉｘ−Ｉｙ））を決定する。ここで、指令値決定部４１は、この指令値Ｉｑ１＊を、ｄ−ｑ変換におけるｑ軸電流として演算している。

なお、上記したトルク−電流指令値マップは、例えば、負荷トルクＴｆが大きくなるに従ってアシスト電流指令値Ｉｘが大きくなるように設定されている。これにより、負荷トルクＴｆの増加分を、アシスト電流指令値Ｉｘに応じたモータ１９のアシストトルクで低減させることができ、路面の摩擦係数に拘わらず、安定した操舵反力を感じながら運転者はステアリング操作を行うことができる。

また、操舵角速度−電流指令値マップは、操舵角速度が大きくなるに従ってダンパ用電流指令値Ｉｙが大きくなるように設定されている。そして、このダンパ用電流指令値Ｉｙがアシスト電流指令値Ｉｘから減算されるので、ステアリング操作を急峻に行った場合に、操舵抵抗が大きくなり、ダンパ効果を奏する。

さらに、車速−ゲインマップは、車速Ｖが大きくなるに従ってゲインＧ１が小さくなるように設定されている。これにより、車速Ｖが大きくなるに従ってモータ１９のアシストトルクが低減し、高速時の急ステアリングが規制される一方、低速時には軽いステアリング操舵で車両１０を大きく旋回させることができる。

インバータ制御部４２は、指令値決定部４１からモータ駆動電流の指令値Ｉｑ１＊を取得して、三相ブリッジ回路４３のスイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・をオンオフ駆動する。そのためにインバータ制御部４２には、図４に示した制御ブロックが構成されている。また、インバータ制御部４２では、指令値決定部４１から取得した指令値Ｉｑ１＊をｑ軸電流の指令値とし、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ１＊を「０」として処理する。具体的には、インバータ制御部４２では、ｑ軸用の電流制御器４５ｑが、ｑ軸電流の指令値Ｉｑ１＊と、後述する実際のｑ軸電流Ｉｑ２との偏差からｑ軸印加電圧Ｖｑ１＊を演算する。同様に、ｄ軸用の電流制御器４５ｄが、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ１＊（＝０）と実際のｄ軸電流Ｉｄ２との偏差からｄ軸印加電圧Ｖｄ１＊を演算する。そして、ｄ−ｑ逆変換器４６が、これらｑ軸とｄ軸の印加電圧Ｖｑ１＊，Ｖｄ１＊をｄ−ｑ逆変換して図５（Ａ）に示した三相交流指令波Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，Ｖｗ１＊を生成する。

三角波比較部４７では、図５（Ａ）に示した三角波Ｋを生成し、図６に示すように三相交流指令波Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，Ｖｗ１＊と三角波Ｋとの交点からスイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・のオンオフタイミングを決定して、それらスイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・をオンオフ駆動する。これにより、モータ１９におけるＵ相の巻線の両端末間に図５（Ｂ）に示したパルス波Ｖｕｎが印加され、Ｖ相の巻線の両端末間に図５（Ｃ）に示したパルス波Ｖｖｎが印加され、Ｗ相の巻線の両端末間に図５（Ｄ）に示したパルス波Ｖｗｎが印加される。また、これらパルス波Ｖｕｎ，Ｖｖｎを、Ｕ相とＶ相の巻線の直列回路の両端末間電圧に変換すると図５（Ｅ）に示すように正弦波に対応してパルス幅が順次変化したパルス波Ｖｕｖになり、これと同様に、Ｖ相及びＷ相の巻線の直列回路の両端末間電圧、および、Ｗ相及びＵ相の巻線の直列回路の両端末間電圧も、図５（Ｆ）及び図５（Ｇ）に示すように、正弦波に対応したパルス波Ｖｖｗ，Ｖｗｕになる。そして、これらパルス波Ｖｕｖ，Ｖｖｗ，Ｖｗｕに対応して１２０度ずつ位相がずれた正弦波からなる三相交流電流がモータ１９に流される。このようにして、インバータ制御部４２は、ＰＷＭ制御を行って、三相ブリッジ回路４３からモータ１９に三相交流電流を流す。

ここで、インバータ制御部４２には、ＰＷＭ制御用に第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１と第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２とが予め設定されている。そして、図４に示した制限値選択スイッチ５４により、通常は、第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１を三角波比較部４７に付与するようになっている。第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１を付与された三角波比較部４７は、ＰＷＭ制御におけるＤＵＴＹ比が、第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１以下になるように制限する。具体的には、図７（Ａ）に示すように三相交流指令波Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，Ｖｗ１＊が三角波Ｋを横切って得られる１対の交点Ｐ２，Ｐ２の間隔をＴ５とし、三角波の１山分の周期Ｔ４とすると、三相交流指令波Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，Ｖｗ１＊と三角波Ｋとによって特定されるＤＵＴＹ比ｒは、ｒ＝１−（Ｔ５／Ｔ４）、によって求められる。

そして、三角波比較部４７は、このＤＵＴＹ比ｒが第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１以下になるように三角波Ｋのピークレベルに対して三相交流指令波Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，Ｖｗ１＊のピークレベルを所定値Ｌ１に決定する。この結果、図７（Ａ）に示すように三相交流指令波Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，Ｖｗ１＊のピーク部分（図７（Ａ）には、Ｖｕ１＊のみが例示されている）と三角波Ｋの頂点近傍との１対の交点Ｐ１，Ｐ１の間隔は、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電流検出時間Ｔ２と、スイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・を切り替えるためのデッドタイムＴ１との和（図７（Ａ）におけるＴ３）以上になる。

また、制限値選択スイッチ５４は、後述する所定条件が成立した場合に作動して第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２を三角波比較部４７に付与する。この第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２は、第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１より大きくなっている。具体的には、ＤＵＴＹ比ｒを、第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２にした場合には、図７（Ｂ）に示すように三相交流指令波Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，Ｖｗ１＊のピーク部分と三角波Ｋの頂点近傍との１対の交点Ｐ１，Ｐ１の間隔が、スイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・を切り替えるためのデッドタイムＴ１と略同じ長さになる。即ち、第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２は、Ｃ２＝１−［デッドタイムＴ１］／［三角波の１山分の周期Ｔ４］で求められる値になっている。これにより、所定条件が成立して三角波比較部４７に第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２が付与されたときには、ＤＵＴＹ比の制限が緩和される。

インバータ制御部４２は、通常は、三相ブリッジ回路４３におけるシャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗにより相電流を検出し、これら相電流をｄ−ｑ変換器４８によりｑ軸電流Ｉｑ２と、ｄ軸電流Ｉｄ２とに変換する。そして、これらｑ軸電流Ｉｑ２及びｄ軸電流Ｉｄ２を電流フィードバック制御に用いている。ここで、インバータ制御部４２は、三角波Ｋの山側の頂点のタイミング（即ち、スイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・のオンオフによるノイズの影響が最も少なくかつ全てのシャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗに電流が流れるタイミング）で、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗの端子間電圧に基づいて相電流を検出している。

また、インバータ制御部４２は、所定条件が成立した場合には、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電流検出を停止し、推定器４９が演算した推定ｑ軸電流Ｉｑ３及び推定ｄ軸電流Ｉｄ３を用いて電流フィードバック制御を行う。具体的には、インバータ制御部４２は、所定条件が成立した場合には、三相ブリッジ回路４３の各相回路４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗにおける中位点の電位Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを検出し、これら電位Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをｄ−ｑ変換器４８にて三相／ｄ−ｑ変換して、ｑ軸電圧Ｖｑ２とｄ軸電圧Ｖｄ２とを求める。すると、推定器４９が、それらｑ軸電圧Ｖｑ２，ｄ軸電圧Ｖｄ２と、モータ回転角センサ２５が検出したモータ回転角θ７とを取得して、下記［数１］に基づいて、推定ｑ軸電流Ｉｑ２と、推定ｄ軸電流Ｉｄ２とを演算する。

ここで、ω７はモータ回転角θ７の時間微分値である。また、Ｒはモータ１９の相回路と配線の抵抗の和、Ｌはモータ１９の巻線のインダクタンス、Ｋｅは逆起電圧定数であり、これらモータ１９に固有のパラメータデータは、インバータ制御部４２に備えたデータテーブルに予め記憶されている。また、上記［数１］の式は、参考文献「ＡＣサーボモータシステムの理論と実際」（出版社：総合電子、著者：杉本 英彦、小山 正人、玉井 伸三）の７３ページに記載されている公知の式（下記［数２］参照）に基づいて導出することができる。

インバータ制御部４２には、推定器４９の出力部と、ｄ−ｑ変換器４８の出力部との間に電流値選択スイッチ５１，５２が備えられている。これら電流値選択スイッチ５１，５２は、通常は、ｄ−ｑ変換器４８が演算したｑ軸電流Ｉｑ２及びｄ軸電流Ｉｄ２を選択して電流フィードバックするようになっている。

インバータ制御部４２は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備え、そのＲＯＭに記憶された図８の条件判別プログラムＰＧ１をＣＰＵが所定周期で実行することで、前述した所定条件が成立したか否かを判別する。具体的には、条件判別プログラムＰＧ１を実行すると、インバータ制御部４２はエンジン回転数Ｎ１を取得し（Ｓ１）、予め設定された基準回転数Ｎｋと比較する（Ｓ２：このステップが本発明に係る「エンジン回転数判別手段」に相当する）。ここで、エンジン回転数Ｎ１が基準回転数Ｎｋより大きい場合は（Ｓ２：ＹＥＳ）、操舵角θ２を舵角センサ３４及から取得し（Ｓ３）、その操舵角θ２を時間微分して操舵角速度ω２を求める（Ｓ４）。

次いで、その操舵角速度ω２が、予め設定された基準角速度ωｋより大きいか否かを判別する（Ｓ５：このステップが本発明に係る「操舵状況判別手段」に相当する）。ここで、操舵角速度ω２が基準角速度ωｋより大きい場合は（Ｓ５：ＹＥＳ）、直流電源１４が出力する出力電圧Ｅ１をモータ駆動制御装置４０に備えた電圧回路５３（図２参照）から取得し（Ｓ６）、その出力電圧Ｅ１が、予め設定された基準出力電圧Ｅｋより大きいか否かを判別する（Ｓ７：このステップが本発明に係る「出力電圧判別手段」に相当する）。

そして、出力電圧Ｅ１が基準出力電圧Ｅｋより大きい場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電流検出を停止し（Ｓ８）、これに代えて、推定器４９にて電流を推定し（Ｓ９）、さらに、ＰＷＭ制御に用いる制限値を、第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１から第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２に変更してＤＵＴＹ制限を緩和する（Ｓ１０）。

即ち、エンジン回転数Ｎ１が基準回転数Ｎｋより大きく（Ｓ２：ＹＥＳ）、かつ、操舵角速度ω２が基準角速度ωｋより大きく（Ｓ５：ＹＥＳ）、かつ、出力電圧Ｅ１が基準出力電圧Ｅｋより大きい場合（Ｓ７：ＹＥＳ）が、前述した所定条件が成立した場合に相当し、この場合に電流値選択スイッチ５１，５２及び制限値選択スイッチ５４を作動して、推定器４９が演算した推定ｑ軸電流Ｉｑ３及び推定ｄ軸電流Ｉｄ３を用いて電流フィードバック制御を行うと共に、第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２を用いてＰＷＭ制御を行う。

なお、エンジン回転数Ｎ１が基準回転数Ｎｋ以下の場合（Ｓ２：ＮＯ）、或いは、操舵角速度ω２が基準角速度ωｋ以下の場合（Ｓ５：ＮＯ）、或いは、出力電圧Ｅ１が基準出力電圧Ｅｋ以下の場合（Ｓ７：ＮＯ）には、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電流検出は続行し、推定器４９による電流の推定は行わず、ＤＵＴＹ制限の緩和も行わない。即ち、図４に示した電流値選択スイッチ５１，５２及び制限値選択スイッチ５４を作動させない。

本実施形態の構成は以上である。次に、本実施形態の作用効果について説明する。車両１０のイグニッションキースイッチをオンすると、直流電源１４からモータ１９に通電され、ステアリング３３の操舵に応じてモータ１９がアシスト力を出力する。ここで、砂利道等のように路面摩擦係数が低く、かつ、ステアリング３３を緩やかに操舵した場合には、モータ１９の出力に余裕が生じ、ステアリング３３の操舵にモータ１９が速やかに追従して駆動される。ここで、図９には、上記した第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１でＰＷＭ制御を行った場合のラック３０の軸力と操舵角速度ω２の限界特性グラフｇ１として示されている。また、同図には、上記第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２でＰＷＭ制御を行った場合のラック３０の軸力と操舵角速度ω２の限界特性グラフｇ２も併せて示されている。

上記したように路面摩擦係数が低くかつステアリング３３を緩やかに操舵した場合には同図の点Ｐ１０で示したように、ラック軸力と操舵角速度ω２とが限界値より十分低い値になる。これに対し、舗装された路面上で例えば車両１０を駐車するためにステアリング３３を急峻に操舵する場合、同図の点Ｐ１１で示したように、限界特性グラフｇ１で示した限界値を僅かに超えることが起こり得る。

ここで、仮に、第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１でＰＷＭ制御を継続して行ったとすると、モータ１９の出力不足により、上記したダンパ効果を超えて過度にステアリング３３の操舵抵抗が高くなる。しかしながら、本実施形態のモータ駆動制御装置４０では、操舵角速度ω２が基準角速度ωｋより大きい場合には、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電流検出の代わりに、逆起電圧等から実際のモータ駆動電流（推定ｑ軸電流Ｉｑ３及び推定ｄ軸電流Ｉｄ３）を推定することにより、第１のＤＵＴＹ制限値Ｃ１を第２のＤＵＴＹ制限値Ｃ２に変更してＰＷＭ制御の制限を緩和する。これにより、モータ１９に給電可能な電流が増加してモータ１９の最大許容回転数を向上させることができる。即ち、ステアリング３３が急峻に操舵された場合に、図９における限界特性グラフｇ１から限界特性グラフｇ２へのシフトに示したように、ラック軸力と操舵角速度ω２との限界値を高くして、モータ１９の出力不足を解消することができる。

このように本実施形態によれば、ステアリング３３の操舵状況に応じてＤＵＴＹ制限値Ｃ１，Ｃ２を切り替えることにより、三相ブリッジ回路４３に接続された直流電源１４の出力を有効利用することが可能になり、急峻な操舵にモータ１９を追従させることが可能になる。また、直流電源１４から三相ブリッジ回路４３への出力電圧Ｅ１が基準出力電圧Ｅｋより大きいことを条件にして、モータ１９への給電量を上げるので、直流電源１４の出力電圧不足を防ぐことができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、主として条件判別プログラムＰＧ２の構成が第１実施形態と異なる。以下、図１０及び図１１を参照して第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明し、同じ構成に関しては同一符号を付して重複した説明は省略する。

即ち、本実施形態のインバータ制御部４２には、直流電源１４の出力電圧Ｅ１と比較する基準出力電圧として、第１の基準出力電圧Ｅｋ１と、第２の基準出力電圧ＥＫ２と、第３の基準出力電圧Ｅｋ３とが設定されている。これらは、Ｅｋ１＜Ｅｋ２＜Ｅｋ３、になっている。また、操舵角速度ω２と比較する値として、第１の基準角速度ωｋ１と、第２の基準角速度ωｋ２とが設定され、これらは、ωｋ１＜ωｋ２、になっている。

そして、条件判別プログラムＰＧ２を実行したときに直流電源１４の出力電圧Ｅ１が、第１と第２の基準出力電圧Ｅｋ１，Ｅｋ２の間の値であるか否かを判別する（Ｓ２０）。

ここで、出力電圧Ｅ１が第１と第２の基準出力電圧Ｅｋ１，Ｅｋ２の間の値である場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、直流電源１４は通常の出力状態であると判断し、そのような場合用に設定された第１の基準角速度ωｋ１と操舵角速度ω２とを比較する（Ｓ２１）。そして、操舵角速度ω２が第１の基準角速度ωｋ１より大きい場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、第１の実施形態と同様に、ステップＳ８〜Ｓ１０の処理を行ってＰＷＭ制御の制限を緩和する。これにより、直流電源１４の出力が通常の状態でステアリング３３が急峻に操舵された場合に、モータ１９の最大出力がアップする。そして、図１１における限界特性グラフｇ１から限界特性グラフｇ２への変化に示したように、ラック軸力と操舵角速度ω２との限界値もアップする。

また、出力電圧Ｅ１が第１と第２の基準出力電圧Ｅｋ１，Ｅｋ２の間の値でない場合には（Ｓ２０：ＮＯ）、出力電圧Ｅ１が第３の基準出力電圧Ｅｋ３より大きいか否かを判別する（Ｓ２２）。ここで、例えば、エンジンの高速回転によりオルタネータが直流電源１４におけるバッテリ３８に十分に給電し、そのバッテリ３８の出力を昇圧回路３９が昇圧することで、直流電源１４の出力電圧Ｅ１が通常時より高くなった場合には、出力電圧Ｅ１が第３の基準出力電圧Ｅｋ３より大きいと判断され（Ｓ２２：ＹＥＳ）、このような場合用に設定された第２の基準角速度ωｋ２と操舵角速度ω２とを比較する（Ｓ２３）。

ここで、例えば、自動車レース用のコースを走行する場合のように、高速で急峻な操舵を行う場合には、操舵角速度ω２が第２の基準角速度ωｋ２より大きくなったと判断され（Ｓ２３：ＹＥＳ）、第１の実施形態と同様に、ステップＳ８〜Ｓ１０の処理を行ってＰＷＭ制御の制限を緩和する。

これにより、直流電源１４の高出力可能な状態でステアリング３３が急峻に操舵された場合に、モータ１９の最大出力がアップし、図１１における限界特性グラフｇ３から限界特性グラフｇ４への変化に示したように、ラック軸力と操舵角速度ω２との限界値もアップする。

なお、直流電源１４の出力が通常時より低下している場合には、ステップＳ２０，Ｓ２２で共にＮＯと判断され、ＰＷＭ制御の制限緩和によるモータ１９の出力アップは行われない。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１実施形態では、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗが三相ブリッジ回路４３における各相回路４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗに直列接続されていたが、図１２に示すようにシャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗを三相ブリッジ回路４３の各相回路４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗと、モータ１９の各相の巻線との間に直列接続してもよい。

（２）前記第１実施形態では、電動パワーステアリングシステム１１に備えたモータ１９のモータ駆動制御装置４０に本発明を適用したものを例示したが、ステアバイワイヤシステムや、ステアリングと転舵輪との間で伝達比を可変とした操舵伝達比可変システムに備えた三相ブラシレスモータのモータ駆動制御装置に本発明を適用してもよい。

（３）前記第１実施形態では、モータ１９と転舵輪間シャフト１６との間をボールネジ機構２４で連結していたが、操舵系に対するモータ１９の連結機構はボールネジ機構に限定されるものではない。従って、モータ１９と転舵輪間シャフト１６との間をラックアンドピニオンで連結した構成、又は、モータ１９とステアリングシャフト３２との間をウォームギヤとウォームホイールとによって連結した構成、モータ１９と転舵輪間シャフト１６又はステアリングシャフト３２との間を平ギヤで連結した構成等であってもよく、それらラックアンドピニオン、ウォームギヤとウォームホイール、平ギヤの配置も限定されるものではない。

（４）前記第１実施形態の条件判別プログラムＰＧ１において、エンジン回転数Ｎ１の代わりに車速Ｖを取得して、その車速Ｖが予め設定された車速基準値を超えたことをＤＵＴＹ制限の緩和の条件にしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る車両の概念図 モータ駆動制御装置の回路図 指令値決定部のブロック図 インバータ制御部のブロック図 ＰＷＭ制御によって生成される波形を示したグラフ 三角波と三相交流指令波とオンオフ制御波とを示したグラフ 三角波と三相交流指令波とオンオフ制御波とを示したグラフ 条件判別プログラムのフローチャート ラック軸力と操舵角速度との特性図 第２実施形態の条件判別プログラムのフローチャート ラック軸力と操舵角速度との特性図 変形例のモータ駆動制御装置の回路図 従来のモータ駆動制御装置の回路図 三角波と三相交流指令波とを示したグラフ 三角波と三相交流指令波とオンオフ制御波とを示したグラフ 三角波と三相交流指令波とオンオフ制御波とを示したグラフ

符号の説明

１０ 車両
１４ 直流電源
１９ 三相ブラシレスモータ
４０ モータ駆動制御装置
４３ 三相ブリッジ回路
４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ 各相回路
４４ モータ制御回路
Ｋ 三角波
ＰＧ１，ＰＧ２ 条件判別プログラム
Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗ シャント抵抗
Ｔ１ デッドタイム
Ｔ２ 電流検出時間
ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ スイッチ

Claims (4)

1. 操舵角、車速その他の運転状況に応じて決定された指令値に基づいて三角波比較方式によるＰＷＭ制御を行って三相ブリッジ回路から、車両に備えた操舵アシスト用の三相ブラシレスモータにモータ駆動電流としての三相交流電流を流すと共に、シャント抵抗により実際のモータ駆動電流を検出して電流フィードバック制御を行うモータ駆動制御方法において、
   操舵角速度が予め設定された基準角速度より小さい場合には、前記三角波比較方式で比較される三相交流指令波のピーク部分と三角波の頂点近傍との１対の交点の間隔が、前記シャント抵抗による電流検出時間とスイッチング用のデッドタイムとの和より長くなるように前記三相交流指令波のピークレベルを制限して、前記各シャント抵抗により実際の前記モータ駆動電流を検出する一方、
   前記操舵角速度が前記基準角速度より大きい場合には、前記シャント抵抗による電流検出の代わりに、前記三相ブラシレスモータにおける逆起電圧及び印加電圧とから実際の前記モータ駆動電流を推定することにより、前記１対の交点の間隔が前記デッドタイムと略同じ長さになることを許容して前記三相交流指令波のピークレベルの前記制限を緩和することを特徴とするモータ駆動制御方法。
2. 車両に備えた操舵アシスト用の三相ブラシレスモータに接続された三相ブリッジ回路と、
   操舵角、車速その他の運転状況に応じて決定された指令値に基づいて三角波比較方式によるＰＷＭ制御を行って前記三相ブリッジ回路からモータ駆動電流としての三相交流電流を出力させるためのモータ制御回路と、
   そのモータ駆動電流を電流フィードバックするためのシャント抵抗とを備えたモータ駆動制御装置において、
   操舵角速度が予め設定された基準角速度より小さい通常操舵時であるか、前記操舵角速度が前記基準角速度より大きい急峻操舵時であるかを判別する操舵状況判別手段を備え、
   前記モータ制御回路は、前記通常操舵時には、前記三角波比較方式で比較される三相交流指令波のピーク部分と三角波の頂点近傍との１対の交点の間隔が、前記シャント抵抗による電流検出時間と前記スイッチング用のデッドタイムとの和より長くなるように前記三相交流指令波のピークレベルを制限して、前記各シャント抵抗により実際の前記モータ駆動電流を検出する一方、
   前記急峻操舵時には、前記シャント抵抗による電流検出の代わりに、前記三相ブラシレスモータにおける逆起電圧及び印加電圧とから実際の前記モータ駆動電流を推定することにより、前記１対の交点の間隔が前記デッドタイムと略同じ長さになることを許容して前記三相交流指令波のピークレベルの前記制限を緩和するように構成したことを特徴とするモータ駆動制御装置。
3. 前記車両に備えた直流電源から前記三相ブリッジ回路への出力電圧が、予め設定された基準出力電圧より大きいか否かを判別する出力電圧判別手段を備え、
   前記モータ制御回路は、前記直流電源の出力電圧が前記基準出力電圧より大きいことを条件にして、前記三相交流指令波のピークレベルの前記制限を緩和することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記車両に備えたエンジンの回転数が、予め設定された基準回転数より大きいか否かを判別するエンジン回転数判別手段を備え、
   前記モータ制御回路は、前記エンジンの回転数が前記基準回転数より大きいことを条件にして、前記三相交流指令波のピークレベルの前記制限を緩和することを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ駆動制御装置。