JP5007935B2 - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ駆動されるモータのアシスト力により操舵を補助する電気式動力舵取装置に関するものである。

従来より、インバータ駆動に関する技術として、下記特許文献１に示す、電源回路のインバータが知られている。この電源回路は、インバータに入力される入力電源電圧が高くなり電圧共振期間が長くなる場合には、第１、第２のスイッチング素子に対する駆動信号が双方同時にＯＦＦとなる期間（デッドタイム）を長くすることで、入力電源電圧の上昇に伴うデッドタイムマージンの減少を緩和している。
特開平１０−１３６６４７号公報

ところで、上述のようなインバータ駆動に関する技術を電気式動力舵取装置におけるモータのインバータ駆動に適用した場合、単純にデッドタイムを長くするだけではインバータ駆動効率が落ちてしまう。

逆にインバータ駆動効率を高めるためにデッドタイムを短くすると、スイッチング回路の各一対のスイッチング素子がそれぞれ導通して貫通電流が流れ、ラジオノイズの発生原因となるノイズ源が発生してしまう。このようにラジオノイズが発生すると、車両に搭載されているラジオを聞いている搭乗者に不快感を与えるという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、非操舵時におけるラジオノイズ性能を向上させる電気式動力舵取装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の電気式動力舵取装置では、車両のステアリングホイール（２１）による操舵を補助可能なアシスト力を発生させるモータ（４０）と、前記ステアリングホイールによる操舵トルク（Ｔ）を検出するトルクセンサ（３０）と、前記操舵トルクに基づいて前記モータの電流指令値（Ｉq*）を演算する演算手段（６０）と、一対のスイッチング素子（Ｑ11・Ｑ21、Ｑ12・Ｑ22、Ｑ13・Ｑ23）を有するスイッチング回路（５４ｂ）を備え前記モータの駆動により前記アシスト力を発生させるか否かにかかわらず前記一対のスイッチング素子をＯＮまたはＯＦＦする駆動回路（５４）であって、前記モータの駆動により前記アシスト力を発生させる場合には前記一対のスイッチング素子のＯＮまたはＯＦＦにより直流電源（Ｂatt）から供給される電力をＰＷＭ制御して前記モータに出力する駆動回路と、前記操舵トルクおよび前記電流指令値に基づいて前記駆動回路を制御する制御手段（６０）と、を備えた電気式動力舵取装置（１０）であって、前記制御手段は、前記一対のスイッチング素子に対する駆動信号（Ｖｓ_１、Ｖｓ_２）を双方同時にＯＦＦするためのデッドタイム（Ｄt）を、前記電流指令値が前記モータの駆動により前記アシスト力を発生させていないと判断される所定の電流閾値（Ｉq*_０）以下の場合または前記操舵トルクが前記モータの駆動により前記アシスト力を発生させていないと判断される所定のトルク閾値（Ｔ_０）よりも小さい場合には、前記電流指令値が前記所定の電流閾値より大きくかつ前記操舵トルクが前記所定のトルク閾値以上の場合よりも長い設定値（Ｄt_１）に設定して前記駆動回路を制御することを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、駆動回路のスイッチング回路における一対のスイッチング素子に対する駆動信号を双方同時にＯＦＦするためのデッドタイムを、電流指令値がモータの駆動によりアシスト力を発生させていないと判断される所定の電流閾値、例えば、０．０１Ａ以下の場合（すなわち、電流指令値が０（ゼロ）Ａに近似している場合）または操舵トルクがモータの駆動によりアシスト力を発生させていないと判断される所定のトルク閾値、例えば、０．３Ｎｍよりも小さい場合（以下、非操舵時ともいう）には、電流指令値が上記所定の電流閾値より大きくかつ操舵トルクが上記所定のトルク閾値以上の場合（以下、操舵時ともいう）よりも長い設定値に設定して駆動回路を制御する。

本願構成では、操舵をアシストするモータに直流電源からの電力をＰＷＭ制御して出力する駆動回路、例えば、インバータは、モータの駆動によりアシスト力を発生させるか否かにかかわらず、制御手段から出力されるＰＷＭ信号に基づいてスイッチング回路の各スイッチング素子をＯＮまたはＯＦＦしている。

ところで、非操舵時には、そもそもモータによりアシスト力を発生させる必要がないので、インバータ駆動効率が低下しても問題はない。そこで、モータをインバータ駆動しない非操舵時には、デッドタイムを操舵時よりも長い設定値に設定して駆動回路を制御することにより、スイッチング回路の各一対のスイッチング素子間の導通を確実に防止してラジオノイズ性能を向上させる。したがって、ラジオノイズを低減させるためのハードウェアを別途設けることなく、非操舵時におけるラジオノイズ性能を向上させることができる。

請求項２の発明では、上記長い設定値、すなわち、非操舵時におけるデッドタイムを、操舵時におけるデッドタイム、すなわち通常のデッドタイムの１５０％以上２００％以下に設定して駆動回路を制御する。非操舵時におけるデッドタイムが、通常のデッドタイムの１５０％未満ではスイッチング回路の各一対のスイッチング素子がそれぞれ導通して貫通電流が流れラジオノイズの発生原因となるノイズ源が発生してしまう可能性があるからである。また、非操舵時におけるデッドタイムが、通常のデッドタイムの２００％を超えてもラジオノイズ防止の効果は変わらないからである。これにより、非操舵時には、より適切かつ確実にスイッチング回路の各一対のスイッチング素子間の導通を防止してラジオノイズ性能を向上させることができる。

請求項３の発明では、上記長い設定値、すなわち、非操舵時におけるデッドタイムを、電流指令値の増加に伴い減少させるように設定して駆動回路を制御する。これにより、操舵状況を考慮したデッドタイムを設定することができるので、操舵時におけるインバータ駆動効率の低下を防止するとともに非操舵時におけるラジオノイズ性能をより向上させることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る電気式動力舵取装置について図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電気式動力舵取装置１０の構成を示す構成図であり、図２(A) は、第１実施形態の電気式動力舵取装置１０のモータ制御に関する電気的構成を示すブロック図で、図２(B) はインバータ５４の構成を示す回路図である。
図１および図２に示すように、電気式動力舵取装置１０は、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、ピニオン軸２３、ラック軸２４、トルクセンサ３０、アシストモータ４０、モータレゾルバ４２、ボールねじ機構４４等を備える操舵機構２０と、この操舵機構２０のアシストモータ４０を駆動制御するモータ制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ）５０とから構成されている。

電気式動力舵取装置１０は、トルクセンサ３０により検出された操舵トルクＴなどの操舵状態に基づいて、アシストモータ４０を駆動して運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラック軸２４の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の操舵輪が連結されている。

図１に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が連結され、このステアリング軸２２の他端側には、ピニオンハウジング２５内に収容されたトルクセンサ３０の入力軸２３ａおよび図略のトーションバーが連結されている。またこのトーションバーの他端側には、ピニオン軸２３の出力軸２３ｂがスプライン結合により連結されている。なお、ピニオン軸２３の出力軸２３ｂの端部にはピニオンギヤが形成されている。

トルクセンサ３０は、入力軸２３ａとピニオンハウジング２５との間に介在する第１レゾルバ３５と、出力軸２３ｂとピニオンハウジング２５との間に介在する第２レゾルバ３７とによって構成されている。このトルクセンサ３０は、ステアリングホイール２１による操舵状態（操舵トルクＴや操舵角）を検出する機能を有するもので、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている（図２(A) 参照）。これにより、トルクセンサ３０は、第１レゾルバ３５により検出される第１操舵角と第２レゾルバ３７により検出される第２操舵角との角度差や角度比等から得られるトーションバーの捻れ角相当のトルク信号をＥＣＵ５０に出力している。

ラック軸２４は、ラックハウジング２６およびモータハウジング２７内に収容されており、ピニオン軸２３のピニオンギヤに噛合可能な図略のラック溝を備えている。これにより、ピニオン軸２３とともにラックアンドピニオン機構を構成している。またラック軸２４の中間部には、螺旋状にボールねじ溝２４ａが形成されている。

アシストモータ４０は、ラック軸２４と同軸に回転可能にベアリング２９により軸受される円筒形状のモータ軸４３、このモータ軸４３の外周に設けられた図略の永久磁石、図略のステータや励磁コイル等により構成されている電動機である。

即ち、このアシストモータ４０は、ステータに巻回された例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）分の励磁コイルにより発生する界磁が、回転子に相当するモータ軸４３の永久磁石に作用することよって、モータ軸４３が回転し得るように構成されている。なお、この励磁コイルに印加される電圧を検出し得る図略の電圧センサおよび励磁コイルに流れる電流（Ｕ相実電流値Ｉｕ、Ｖ相実電流値Ｉｖ、Ｗ相実電流値Ｉｗ）を検出し得る電流センサ４７が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相ごとにアシストモータ４０またはＥＣＵ５０に設けられている。

モータレゾルバ４２は、アシストモータ４０が収容されているモータハウジング２７とモータ軸４３との間に設けられており、モータ軸４３の回転角（以下「モータ回転角」という。）θｍを検出する機能を有するように構成されている。このモータレゾルバ４２も、トルクセンサ３０と同様、ＥＣＵ５０に電気的に接続され（図２(A) 参照）、モータ回転角θｍに対応する信号をＥＣＵ５０に出力している。

ボールねじ機構４４は、ラック軸２４とモータ軸４３との間に介在して、モータ軸４３の正逆回転の回転トルクをラック軸２４の軸線方向における往復動に変換する機能を有するものである。これにより、この往復動は、ラック軸２４とともにラックアンドピニオン機構を構成するピニオン軸２３を介してステアリングホイール２１の操舵力を軽減するアシストカにすることができる。

このように操舵機構２０を構成することにより、ステアリングホイール２１による操舵状態をトルクセンサ３０から出力される操舵トルクＴのトルク信号により検出することができ、またアシストモータ４０の動作状態をモータレゾルバ４２から出力されるモータ回転角θｍの信号や電流センサ４７から出力される３相実電流値Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗにより検出することができる。

次に、このような操舵機構２０を構成するアシストモータ４０の駆動制御を担うＥＣＵ５０の電気的構成を図２に基づいて説明する。図２(A) に示すように、ＥＣＵ５０は、主に、インターフェイス５２、インバータ５４、入出力バッファ５６、ＣＰＵ６０等により構成されており、ＣＰＵ６０を中心に入出力バスを介してインターフェイス５２やインバータ５４や入出力バッファ５６が接続されている。また、ＣＰＵ６０には、車両の車速Ｖを検出するための車速センサ７０が電気的に接続されている（図２(A) 参照）。

ＣＰＵ６０は、例えば、マイコン、半導体メモリ装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）等から構成されており、電気式動力舵取装置１０の基本的なモータ制御を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。即ち、ＣＰＵ６０は、モータレゾルバ４２により検出されたモータ回転角θｍに基づいてアシストモータ４０をベクトル制御する。

インターフェイス５２は、上述したトルクセンサ３０、モータレゾルバ４２、電流センサ４７あるいは車速センサ７０等から入力される各種センサ信号を、Ａ／Ｄ変換器等を介してＣＰＵ６０の所定ポートに入力したり、またＣＰＵ６０から出力されるレゾルバ励磁信号をＡ／Ｄ変換器等を介してモータレゾルバ４２やトルクセンサ３０（第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７）に出力したりする機能を有するものである。なお、図２(A) では、ＣＰＵ６０からレゾルバに出力されるレゾルバ励磁信号やレゾルバからＣＰＵ６０に入力される sin相信号や cos相信号は、便宜上、入出力バッファ５６を介して入出力されているように図示されているが、この入出力バッファ５６はインターフェイス５２の概念に含まれるものである。

図２(B) に示すように、インバータ５４は、直流電源Ｂatt （直流電源電圧Ｖｂ）から供給される電力を制御可能な３相交流電力に変換する機能を有するもので、ＰＷＭ回路５４ａとスイッチング回路５４ｂ等から構成されている。

ＰＷＭ回路５４ａは、後述するように、ＣＰＵ６０から出力される各相のＰＷＭ信号ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*に基づいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ごとにスイッチング回路５４ｂをＯＮまたはＯＦＦし得るスイッチング信号を発生するパルス変調回路で、発生させたスイッチング信号はスイッチング回路５４ｂに出力される。

スイッチング回路５４ｂは、スイッチング素子Ｑ11、Ｑ12、Ｑ13、Ｑ21、Ｑ22、Ｑ23（以下「スイッチング素子Ｑ11〜Ｑ23」ともいう）と帰還ダイオードとから構成されている。スイッチング素子Ｑ11〜Ｑ23には、例えば高速スイッチング用のMOSFETが用いられており、各相ごとに、直流電源Ｂatt とアースとの間に２個１組のスイッチング素子がトーテムポール接続されている。

例えば、Ｕ相であればスイッチング素子Ｑ11とスイッチング素子Ｑ21とが直列接続され直流電源Ｂatt （直流電源電圧Ｖｂ）とアース（基準電位）との間に介在している。またこのように接続された両スイッチング素子の接続部、例えばＵ相であればスイッチング素子Ｑ11とスイッチング素子Ｑ21との接続部にはアシストモータ４０の励磁コイル（Ｕ相）に接続されるＵ相出力端子が接続されている。

このように直流電源Ｂatt とアースと間には、トーテムポール接続された両スイッチング素子Ｑ11〜Ｑ23が介在するため、各一対のスイッチング素子Ｑ11・Ｑ21、Ｑ12・Ｑ22、Ｑ13・Ｑ23に対する駆動信号が双方同時にＯＦＦとなる期間、つまりデッドタイムＤtが設けられている。

このように構成することにより、図２に示すＥＣＵ５０のＣＰＵ６０では、トルクセンサ３０により検出される操舵トルクＴ、車速センサ７０により検出される車速Ｖ、モータレゾルバ４２により検出されるモータ回転角θｍおよび電流センサ４７により検出される３相実電流値Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗに応じたモータ電流指令値Ｉq*を演算し、さらにこのモータ電流指令値Ｉq*に基づいてアシストモータ４０によるアシスト力の発生をインバータ５４により制御する。これにより、電気式動力舵取装置１０は、操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じて発生するアシストモータ４０のアシスト力により当該車両の運転者のステアリングホイール２１による操舵を補助可能にしている。

次に、以上のように構成されたＥＣＵ５０およびインバータ５４によるアシスト力の制御処理の概要を図３に基づいて説明する。図３は、第１実施形態に係る電気式動力舵取装置１０のＥＣＵ５０による制御概要を示す制御ブロック図である。
ＥＣＵ５０のＣＰＵ６０により行われるアシスト力の制御は、位相補償部６０ａ、電流指令値演算部６０ｂ、電流制御部６０ｃおよびＰＷＭ演算部６０ｄにより構成されている。

まずトルクセンサ３０により検出された操舵トルクＴは、インターフェイス５２を介してＣＰＵ６０に入力されると、電気式動力舵取装置１０の安定性を高めるために位相補償部６０ａにより位相補償処理が行われた後、電流指令値演算部６０ｂに出力される。位相補償された操舵トルクＴが入力される電流指令値演算部６０ｂには、車速センサ７０により検出された車速Ｖも入力されるので、電流指令値演算部６０ｂでは、ＣＰＵ６０のメモリに予め記憶されている図略のアシストマップに基づいて、操舵トルクＴおよび車速Ｖに対応した電流目標値Ｉqmを演算する。この電流指令値演算部６０ｂでは、操舵トルクＴのみならず車速Ｖにも対応した電流目標値Ｉqmの演算を行っているので、例えば、車速Ｖが小さいときには大きなアシスト力を出力するように、また車速Ｖが大きいときには小さなアシスト力を出力するように、電流目標値Ｉqmを演算する、いわゆる車速依存型の電流指令値演算が行われている。

電流指令値演算部６０ｂから電流目標値Ｉqmが入力された電流制御部６０ｃでは、電流センサ４７により検出された３相実電流値Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗとの差に相当する信号およびモータレゾルバ４２にて検出されたモータ回転角θｍに基づいて、ＰＩ制御値又はＰＩＤ制御値を演算して得られたモータ電流指令値Ｉq*をＰＷＭ演算部６０ｄに出力する。

ＰＷＭ演算部６０ｄでは、このモータ電流指令値Ｉq*に応じた電圧指令値Ｖq^＊を演算して、さらに、ＰＷＭ演算を行う。その際、後述するように、非操舵時には通常設定されるデッドタイムＤt_０よりも長くなるように設定されたデッドタイムＤt_１でもって上記演算が行なわれる。このように設定されたデッドタイムに基づくＰＷＭ演算処理の流れについては後述する図４に示すフローチャートにて詳細に説明する。このように演算されたＰＷＭ信号ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*は、インバータ５４に出力される。

インバータ５４では、ＰＷＭ演算部６０ｄから出力される各相のＰＷＭ信号ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*に基づいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ごとにスイッチング回路５４ｂをＯＮまたはＯＦＦする。これにより、インバータ５４は、直流電源Ｂattから供給される直流電力を予定する３相交流電力に変換してアシストモータ４０を駆動制御することでアシストモータ４０による適正なアシスト力を発生させることが可能となる。

ところで、上述したようにインバータ駆動効率を高めるためにデッドタイムＤtを短くすると、例えばスイッチング回路５４ｂの両スイッチング素子Ｑ11、Ｑ21が双方同時にＯＮして導通することにより貫通電流が流れ、ラジオノイズの発生原因となるノイズ源が発生してしまう。

そこで、本第１実施形態においては、アシストモータ４０をインバータ駆動しない非操舵時には、通常設定されるデッドタイムＤt_０よりも長くなるように設定されたデッドタイムＤt_１でもってＰＷＭ演算を行うことにより、非操舵時におけるラジオノイズ性能を向上させている。

以下、設定されたデッドタイムに基づくＰＷＭ演算処理の流れを、図４に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
まず、図４のステップＳ１０１において、位相補償部６０ａにて位相補償された操舵トルクＴおよび電流制御部６０ｃにて設定されたモータ電流指令値Ｉq*がＰＷＭ演算部６０ｄに入力されると、ステップＳ１０２において、モータ電流指令値Ｉq*の絶対値がアシストモータ４０の駆動によりアシスト力を発生させていないと判断される所定の電流閾値（以下、操舵判定電流閾値Ｉq*_０ともいう）以下であるか否かについて判定される。本第１実施形態においては、操舵判定電流閾値Ｉq*_０は、０．０１Ａに設定されているが、０（ゼロ）Ａを含め、０（ゼロ）Ａに近似するように０．０１Ａよりも小さくなるように設定されてもよい。

ここで、モータ電流指令値Ｉq*の絶対値が操舵判定電流閾値Ｉq*_０よりも大きい場合（Ｓ１０２でＮＯ）、ステップＳ１０３において、操舵トルクＴの絶対値がアシストモータ４０の駆動によりアシスト力を発生させていないと判断される所定のトルク閾値（以下、操舵判定トルク閾値Ｔ_０ともいう）よりも小さいか否かについて判定される。なお、本第１実施形態において、操舵判定トルク閾値Ｔ_０は、０．３Ｎｍに設定されている。

ここで、操舵トルクＴの絶対値が操舵判定トルク閾値Ｔ_０以上である場合（Ｓ１０３でＮＯ）には、操舵時であるとして、ステップＳ１０４でデッドタイムＤtが通常のデッドタイムＤt_０に設定される。

一方、モータ電流指令値Ｉq*の絶対値が操舵判定電流閾値Ｉq*_０以下の場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、または、操舵トルクＴの絶対値が操舵判定トルク閾値Ｔ_０よりも小さい場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）には、非操舵時であるとして、ステップＳ１０５でデッドタイムＤtが、通常設定されるデッドタイムＤt_０よりも長くなるように設定されたデッドタイムＤt_１に設定される。本第１実施形態においては、デッドタイムＤt_１は通常のデッドタイムＤt_０の２００％に設定されているが、操舵状況に応じて１５０％以上２００％以下にて適宜設定されてもよい。

ステップＳ１０４またはステップＳ１０５にてデッドタイムＤtが設定されると、ステップＳ１０６において、モータ電流指令値Ｉq*に応じた電圧指令値Ｖq^＊を演算して、この電圧指令値Ｖq^＊および上述のように設定されたデッドタイムＤtに基づいてＰＷＭ信号ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*を演算する。そして、ステップＳ１０７にて、このように演算されたＰＷＭ信号ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*がインバータ５４に出力される。

以上のように構成した電気式動力舵取装置１０のＥＣＵ５０においてＰＷＭ演算部６０ｄからインバータ５４に出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭu*（Ｑ11ゲート信号Ｖｓ_１、Ｑ21ゲート信号Ｖｓ_２）の信号波形およびインバータ５４から出力されるＵ相電圧（Ｑ11電圧Ｖ_１、Ｑ21電圧Ｖ_２）の電圧波形を、図５および図６を用いて説明する。図５は、操舵時におけるゲート信号と出力電圧の関係を示す波形図であり、図６は、非操舵時におけるゲート信号と出力電圧の関係を示す波形図である。なお、図５および図６には、代表例として、Ｕ相に関するゲート信号と出力電圧との関係を例示しているが、Ｖ相およびＷ相についても同様の関係が成り立つ。

まず、操舵時では、図５に示すように、Ｑ11ゲート信号Ｖｓ_１がＯＮからＯＦＦに変わると、実際にスイッチング素子Ｑ11に入力されているＱ11実ゲート信号Ｖｇ_１が減少し始める。この減少するＱ11実ゲートＶｇ_１が所定の閾値Ｖth_１よりも小さくなると、スイッチング素子Ｑ11がＯＦＦになりＱ11電圧Ｖ_１が減少し始める。

一方、Ｑ11ゲート信号Ｖｓ_１がＯＦＦに変わってからデッドタイムＤt＝Ｄt_０だけ経過した後、Ｑ21ゲート信号Ｖｓ_２がＯＦＦからＯＮに変わると、実際にスイッチング素子Ｑ21に入力されるＱ21実ゲート信号Ｖｇ_２が増加し始める。この増加するＱ21実ゲートＶｇ_２が所定の閾値Ｖth_２よりも大きくなると、スイッチング素子Ｑ21がＯＮになりＱ21電圧Ｖ_２が増加し始める。

ここで、図５から判るように、操舵時では、スイッチング素子Ｑ11のＱ11電圧Ｖ_１が０（ゼロ）Ｖになる前に、スイッチング素子Ｑ21のＱ21電圧Ｖ_２が０（ゼロ）Ｖから増加し始める。このため、わずかな時間（ｔｎ）ではあるが、スイッチング素子Ｑ11、Ｑ21が双方同時に導通状態となり、両スイッチング素子Ｑ11、Ｑ21が導通して貫通電流が流れることとなる。

次に、非操舵時では、図６に示すように、Ｑ11ゲート信号Ｖｓ_１がＯＮからＯＦＦに変わり、減少するＱ11実ゲートＶｇ_１が所定の閾値Ｖth_１よりも小さくなると、スイッチング素子Ｑ11がＯＦＦになりＱ11電圧Ｖ_１が減少し始める。

一方、Ｑ11ゲート信号Ｖｓ_１がＯＦＦに変わってからデッドタイムＤt＝Ｄt_１だけ経過した後、Ｑ21ゲート信号Ｖｓ_２がＯＦＦからＯＮに変わり、増加するＱ21実ゲートＶｇ_２が所定の閾値Ｖth_２よりも大きくなると、スイッチング素子Ｑ21がＯＮになりＱ21電圧Ｖ_２が増加し始める。

ここで、図６から判るように、非操舵時では、デッドタイムＤtがＤt_１に設定されているので、スイッチング素子Ｑ11のＱ11電圧Ｖ_１が０（ゼロ）Ｖになっても、スイッチング素子Ｑ21のＱ21電圧Ｖ_２は０（ゼロ）Ｖから増加し始めていない。このため、スイッチング素子Ｑ11、Ｑ21が双方同時に導通状態となる場合がないので、スイッチング素子Ｑ11、Ｑ21の導通により貫通電流が流れてラジオノイズの発生原因となるノイズ源が発生してしまうことはない。

以上説明したように、本第１実施形態に係る電気式動力舵取装置１０では、インバータ５４のスイッチング回路５４ｂにおける一対のスイッチング素子Ｑ11・Ｑ21、Ｑ12・Ｑ22、Ｑ13・Ｑ23に対する駆動信号（Ｖｓ_１、Ｖｓ_２）を双方同時にＯＦＦするためのデッドタイムＤtを、モータ電流指令値Ｉq*の絶対値が操舵判定電流閾値Ｉq*_０（０．０１Ａ）以下の場合（すなわち、モータ電流指令値Ｉq*が０（ゼロ）Ａに近似している場合）、または、操舵トルクＴが操舵判定トルク閾値Ｔ_０（０．３Ｎｍ）よりも小さい場合（非操舵時）には、モータ電流指令値Ｉq*の絶対値が操舵判定電流閾値Ｉq*_０より大きくかつ操舵トルクＴが操舵判定トルク閾値Ｔ_０以上の場合（操舵時）よりも長い設定値（Ｄt_１）に設定してインバータ５４を制御する。

このように、アシストモータ４０をインバータ駆動しない非操舵時には、デッドタイムＤtを操舵時よりも長い設定値（Ｄt_１）に設定してインバータ５４を制御することにより、スイッチング回路５４ｂの一対のスイッチング素子Ｑ11・Ｑ21、Ｑ12・Ｑ22、Ｑ13・Ｑ23間の導通を確実に防止してラジオノイズ性能を向上させる。したがって、ラジオノイズを低減させるためのハードウェアを別途設けることなく、非操舵時におけるラジオノイズ性能を向上させることができる。

また、本第１実施形態に係る電気式動力舵取装置１０では、非操舵時におけるデッドタイムＤtを、操舵時におけるデッドタイム、すなわち通常のデッドタイムＤt_０の２００％に設定してインバータ５４を制御する。これにより、非操舵時には、より適切かつ確実にスイッチング回路５４ｂの一対のスイッチング素子Ｑ11・Ｑ21、Ｑ12・Ｑ22、Ｑ13・Ｑ23間の導通を防止してラジオノイズ性能を向上させることができる。なお、上述したようにデッドタイムＤtは、通常のデッドタイムＤt_０の１５０％以上２００％以下に設定されてもよい。非操舵時におけるデッドタイムＤtが通常のデッドタイムＤt_０の１５０％未満ではスイッチング回路５４ｂの各一対のスイッチング素子Ｑ11・Ｑ21、Ｑ12・Ｑ22、Ｑ13・Ｑ23がそれぞれ導通して貫通電流が流れ、ラジオノイズの発生原因となるノイズ源が発生してしまう可能性があるからである。また、非操舵時におけるデッドタイムＤtが通常のデッドタイムＤt_０の２００％を超えてもラジオノイズ防止の効果は変わらないからである。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る電気式動力舵取装置について図７を参照して説明する。図７は、第２実施形態に係る電気式動力舵取装置１０にて実行される設定されたデッドタイムＤｔに基づくＰＷＭ演算処理の流れを示すフローチャートである。なお、第２実施形態の電気式動力舵取装置１０の機械的構成については、図１〜図３を参照して上述した第１実施形態と同様であるため、同図を参照すると共に説明は省略する。

上述した第１実施形態では、非操舵時である場合のデッドタイムＤtを、通常設定されるデッドタイムＤt_０の２００％に設定されたデッドタイムＤt_１に設定してＰＷＭ演算を行う。これに対して、本第２実施形態では、非操舵時である場合のデッドタイムＤtを、モータ電流指令値Ｉq*の増加に伴い減少させるように設定してＰＷＭ演算を行う。

以下、本第２実施形態に係る電気式動力舵取装置１０にて実行される設定されたデッドタイムに基づくＰＷＭ演算処理の流れを、図７に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
第１実施形態と同様に、ステップＳ１０１にて操舵トルクＴおよびモータ電流指令値Ｉq*がＰＷＭ演算部６０ｄに入力されると、操舵状態であれば（Ｓ１０２およびＳ１０３でＮＯ）ステップＳ１０４でデッドタイムＤtが通常のデッドタイムＤt_０に設定される。

一方、非操舵状態であれば、ステップＳ１０８において、デッドタイムＤtがモータ電流指令値Ｉq*に基づいて決定される。具体的には、モータ電流指令値Ｉq*が０（ゼロ）Ａであれば、デッドタイムＤtが通常のデッドタイムＤt_０の２００％に設定され、モータ電流指令値Ｉq*が０（ゼロ）Ａから操舵判定電流閾値Ｉq*_０に向けて増加するほどデッドタイムＤtが通常のデッドタイムＤt_０の２００％から１５０％に向けて減少するように設定される。

ステップＳ１０４またはステップＳ１０８にてデッドタイムＤtが設定されると、ステップＳ１０６でモータ電流指令値Ｉq*に応じた電圧指令値Ｖq^＊を演算して、この電圧指令値Ｖq^＊および上述のように設定されたデッドタイムＤtに基づいてＰＷＭ信号ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*を演算する。そして、ステップＳ１０７にて、このように演算されたＰＷＭ信号ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*がインバータ５４に出力される。

以上説明したように、本第２実施形態に係る電気式動力舵取装置１０では、非操舵時におけるデッドタイムＤtを、モータ電流指令値Ｉq*の増加に伴い減少させるように設定してインバータ５４を制御する。これにより、操舵状況を考慮したデッドタイムＤtを設定することができるので、操舵時におけるインバータ駆動効率の低下を防止するとともに非操舵時におけるラジオノイズ性能をより向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を示す構成図である。 図２(A) は、第１実施形態の電気式動力舵取装置のモータ制御に関する電気的構成を示すブロック図で、図２(B) はインバータの構成を示す回路図である。 第１実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵによる制御概要を示す制御ブロック図である。 第１実施形態に係る電気式動力舵取装置にて実行される設定されたデッドタイムに基づくＰＷＭ演算処理の流れを示すフローチャートである。 操舵時におけるゲート信号と出力電圧の関係を示す波形図である。 非操舵時におけるゲート信号と出力電圧の関係を示す波形図である。 第２実施形態に係る電気式動力舵取装置にて実行される設定されたデッドタイムに基づくＰＷＭ演算処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０…電気式動力舵取装置
２０…操舵機構
２１…ステアリングホイール
３０…トルクセンサ
３５…第１レゾルバ
３７…第２レゾルバ
４０…アシストモータ（モータ）
５０…ＥＣＵ
５４…インバータ（駆動回路）
５４ａ…ＰＷＭ回路
５４ｂ…スイッチング回路
６０…ＣＰＵ（演算手段、制御手段）
６０ｃ…電流制御部（制御手段）
６０ｄ…ＰＷＭ演算部（制御手段）
Ｂatt…直流電源
Ｄt、Ｄt_０、Ｄt_１…デッドタイム
Ｉq*…モータ電流指令値（電流指令値）
Ｉq*_０…操舵判定電流閾値（所定の電流閾値）
Ｔ…操舵トルク
Ｔ_０…操舵判定トルク閾値（所定のトルク閾値）
Ｑ11、Ｑ12、Ｑ13、Ｑ21、Ｑ22、Ｑ23…スイッチング素子
Ｖ_１…Ｑ11電圧
Ｖ_２…Ｑ21電圧
Ｖｇ_１…Ｑ11実ゲート信号
Ｖｇ_２…Ｑ21実ゲート信号
Ｖｓ_１…Ｑ11ゲート信号
Ｖｓ_２…Ｑ21ゲート信号

Claims (3)

1. 車両のステアリングホイールによる操舵を補助可能なアシスト力を発生させるモータと、
   前記ステアリングホイールによる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記操舵トルクに基づいて前記モータの電流指令値を演算する演算手段と、
   一対のスイッチング素子を有するスイッチング回路を備え前記モータの駆動により前記アシスト力を発生させるか否かにかかわらず前記一対のスイッチング素子をＯＮまたはＯＦＦする駆動回路であって、前記モータの駆動により前記アシスト力を発生させる場合には前記一対のスイッチング素子のＯＮまたはＯＦＦにより直流電源から供給される電力をＰＷＭ制御して前記モータに出力する駆動回路と、
   前記操舵トルクおよび前記電流指令値に基づいて前記駆動回路を制御する制御手段と、
   を備えた電気式動力舵取装置であって、
   前記制御手段は、前記一対のスイッチング素子に対する駆動信号を双方同時にＯＦＦするためのデッドタイムを、前記電流指令値が前記モータの駆動により前記アシスト力を発生させていないと判断される所定の電流閾値以下の場合または前記操舵トルクが前記モータの駆動により前記アシスト力を発生させていないと判断される所定のトルク閾値よりも小さい場合には、前記電流指令値が前記所定の電流閾値より大きくかつ前記操舵トルクが前記所定のトルク閾値以上の場合よりも長い設定値に設定して前記駆動回路を制御することを特徴とする電気式動力舵取装置。
2. 前記制御手段は、前記長い設定値を、前記電流指令値が前記所定の電流閾値より大きくかつ前記操舵トルクが前記所定のトルク閾値以上の場合におけるデッドタイムの１５０％以上２００％以下に設定して前記制御手段を制御することを特徴とする請求項１記載の電気式動力舵取装置。
3. 前記制御手段は、前記長い設定値を前記電流指令値の増加に伴い減少させるように設定して前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項１記載の電気式動力舵取装置。

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