JP6471834B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、３相ブラシレスモータの駆動をｄｑ軸回転座標系でベクトル制御すると共に、モータ回転角（電気角）の関数（ｄｑ軸角度若しくは３相角度−デッドタイム補償値基準テーブル）に基づいてインバータのデッドタイムを補償して滑らかで、操舵音のないアシスト制御を可能とした電動パワーステアリング装置に関する。

車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、アクチュエータとしてのモータの駆動力を、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操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のDutyの調整で行っている。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の舵角θを検出する舵角センサ１４と、ハンドル１の操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ１０とが設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから舵角（モータ回転角）θを得ることもできる。

コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。

このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ(Central Processing Unit)（ＭＰＵ(Micro Processor Unit)やＭＣＵ(Micro Controller Unit)等を含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、例えば図２に示されるような構成となっている。

図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｓは操舵補助指令値演算部３１に入力され、操舵補助指令値演算部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて操舵補助指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された操舵補助指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａで、特性を改善するための補償部３４からの補償信号ＣＭと加算され、加算された操舵補助指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部３３で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。

減算部３２Ｂでの減算結果である偏差ΔＩ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）はＰＩ制御部３５でＰＩ（比例積分）等の電流制御をされ、電流制御された電圧制御指令値Ｖｒｅｆが変調信号（三角波キャリア）ＣＦと共にＰＷＭ制御部３６に入力されてDuty指令値を演算され、Duty指令値を演算されたＰＷＭ信号でインバータ３７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂに入力されてフィードバックされる。

補償部３４は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を加算部３４４で慣性補償値３４２と加算し、その加算結果に更に加算部３４５で収れん性制御値３４１を加算し、その加算結果を補償信号ＣＭとして加算部３２Ａに入力し、特性改善を実施する。

近年、電動パワーステアリング装置のアクチュエータは３相ブラシレスモータが主流となっていると共に、電動パワーステアリング装置は車載製品であるため、稼動温度範囲が広く、フェールセーフの観点からモータを駆動するインバータは家電製品を代表とする一般産業用と比較して、デッドタイムを大きく（産業用機器＜ＥＰＳ）する必要がある。一般にスイッチング素子（例えばＦＥＴ(Field-Effect Transistor)）にはＯＦＦの際に遅れ時間があるため、上下アームのスイッチング素子のＯＦＦ／ＯＮ切り換えを同時に行うと、直流リンクを短絡する状況になり、これを防ぐため、上下アーム両方のスイッチング素子がＯＦＦになる時間（デッドタイム）を設けている。

その結果、電流波形が歪み、電流制御の応答性や操舵感が悪化する。例えばハンドルがオンセンター付近にある状態でゆっくり操舵すると、トルクリップル等による不連続な操舵感などが生じる。また、中・高速操舵時におけるモータの逆起電圧や、巻線間の干渉電圧が電流制御に対して外乱として作用するため、転追性や切り返し操舵時の操舵感を悪化させている。

３相ブラシレスモータのロータの座標軸であるトルクを制御するｑ軸と、磁界の強さを制御するｄ軸とを独立に設定し、ｄｑ軸が９０°の関係にあることから、そのベクトルで各軸に相当する電流（ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値）を制御するベクトル制御方式が知られている。

図３は、ベクトル制御方式で３相ブラシレスモータ１００を駆動制御する場合の構成例を示しており、操舵トルクＴｈ、車速Ｖｓ等に基づいて２軸（ｄｑ軸座標系）の操舵補助指令値（Iref2（i_dref，i_qref））が演算され、最大値を制限された２軸のｄ軸電流指令値i_d ^*及びｑ軸電流指令値i_q ^*はそれぞれ減算部１３１ｄ及び１３１ｑに入力され、減算部１３１ｄ及び１３１ｑで求められた電流偏差Δi_d ^*及びΔi_q ^*はそれぞれＰＩ制御部１２０ｄ及び１２０ｑに入力される。ＰＩ(Proportional-Intefral)制御部１２０ｄ及び１２０ｑでＰＩ制御された電圧指令値v_d及びv_qは、それぞれ減算部１４１ｄ及び加算部１４１ｑに入力され、減算部１４１ｄ及び加算部１４１ｑで求められた指令電圧Δv_d及びΔv_qはｄｑ軸／３相交流変換部１５０に入力される。ｄｑ軸／３相交流変換部１５０で３相に変換された電圧指令値Vu^*，Vv^*，Vw^*はＰＷＭ制御部１６０に入力され、演算された３相のDuty指令値（Duty_u，Duty_v，Duty_w）に基づくＰＷＭ信号Ｕ_ＰＷＭ，Ｖ_ＰＷＭ，Ｗ_ＰＷＭにより、図４に示すような上下アームのブリッジ構成で成るインバータ（インバータ印加電圧ＶＲ）１６１を介してモータ１００が駆動される。上側アームはスイッチング素子としてのＦＥＴＱ１，Ｑ３，Ｑ５で構成され、下側アームはＦＥＴＱ２，Ｑ４，Ｑ６で構成されている。

モータ１００の３相モータ電流i_u，i_v，i_wは電流検出器１６２で検出され、検出された３相モータ電流i_u，i_v，i_wは３相交流／ｄｑ軸変換部１３０に入力され、３相交流／ｄｑ軸変換部１３０で変換された２相のフィードバック電流i_d及びi_qはそれぞれ減算部１３１ｄ及び１３１ｑに減算入力されると共に、ｄ−ｑ非干渉制御部１４０に入力される。また、モータ１００には回転センサ等が取り付けられており、センサ信号を処理する角度検出部１１０からモータ回転角θ及びモータ回転数（回転速度）ωが出力される。モータ回転角θはｄｑ軸／３相交流換部１５０及び３相交流／ｄｑ軸変換部１３０に入力され、モータ回転数ωはｄ−ｑ非干渉制御部１４０に入力される。ｄ−ｑ非干渉制御部１４０からの２相の電圧v_d1 ^*及びv_q1 ^*はそれぞれ減算部１２１ｄ及び加算部１２１ｑに入力され、減算部１２１ｄ及び加算部１２１ｑで指令電圧Δv_d及びΔv_qが算出される。指令電圧Δv_d及びΔv_qがｄｑ軸／３相交流変換部１５０に入力され、ＰＷＭ制御部１６０及びインバータ１６１を介してモータ１００が駆動される。

このようなベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵をアシストする装置であると同時に、モータの音や振動、リップル等はハンドルを介して運転者へ力の感覚として伝達される。インバータを駆動するパワーデバイスは一般的にＦＥＴが用いられており、モータへ通電を行うが、３相モータの場合には、図４に示されるように各相毎に上下アームの直列接続されたＦＥＴが用いられている。上下アームのＦＥＴは交互にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すが、ＦＥＴは理想スイッチではなく、ゲート信号の指令通りに瞬時にＯＮ／ＯＦＦせず、ターンオン時間やターンオフ時間を要する。このため、上側アームＦＥＴへのＯＮ指令と下側アームのＯＦＦ指令が同時になされると、上側アームＦＥＴと下側アームＦＥＴが同時にＯＮになって、上下アームが短絡する問題がある。ＦＥＴのターンオン時間とターンオフ時間には差があり、同時にＦＥＴに指令を出した場合、上側ＦＥＴにＯＮ指令を出してターンオン時間が短い場合（例えば１００ｎｓ）、直ぐにＦＥＴがＯＮになり、下側ＦＥＴにＯＦＦ指令を出してもターンオフ時間が長い場合（例えば４００ｎｓ）、直ぐにＦＥＴがＯＦＦにならず、瞬間的に上側ＦＥＴがＯＮ、下側ＦＥＴがＯＮになる状態（例えば、４００ｎｓ−１００ｎｓ間、ＯＮ−ＯＮ）が発生することがある。

そこで、上側アームＦＥＴと下側アームＦＥＴが同時にＯＮすることの無い様に、ゲート駆動回路にデッドタイムという所定時間をおいてＯＮ信号を与えることが行われる。このデッドタイムは非線形であるため電流波形は歪み、制御の応答性能が悪化し、音や振動、リップルが発生する。コラム式電動パワーステアリング装置の場合、ハンドルと鋼製のコラム軸で接続されるギアボックスに直結されるモータの配置が、その構造上運転者に極めて近い位置となっているため、モータに起因する音、振動、リップル等には、下流アシスト方式の電動パワーステアリング装置に比べて、特に配慮する必要がある。

インバータのデッドタイムを補償する手法として、従来はデッドタイムが発生するタイミングを検出して補償値を足し込んだり、電流制御におけるｄｑ軸上の外乱オブザーバによってデッドタイムを補償している。

インバータのデッドタイムを補償する電動パワーステアリング装置は、例えば特許第４６８１４５３号公報（特許文献１）、特開２０１５−１７１２５１号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１では、モータ、インバータを含む電流制御ループのリファレンスモデル回路に電流指令値を入力して電流指令値を基にモデル電流を作成し、モデル電流を基にインバータのデッドタイムの影響を補償するデッドバンド補償回路を備えている。また、特許文献２では、Duty指令値に対してデッドタイム補償値に基づく補正を行うデッドタイム補償部を備え、電流指令値に基づいてデッドタイム補償値の基礎値である基本補償値を演算する基本補償値演算部と、基本補償値に対してＬＰＦ(Low Pass Filter)に対応するフィルタリング処理を施すフィルタ部とを有している。

特許第４６８１４５３号公報 特開２０１５−１７１２５１号公報

特許文献１の装置は、ｑ軸電流指令値の大きさによるデッドタイム補償量の計算と３相電流リファレンスモデルとを使用して、補償符号を推定する方式である。補償回路の出力値が、所定の固定値以下ではモデル電流に比例する変化値であり、所定の固定値以上では、固定値とモデル電流に比例する変化値の加算値であり、電流指令から電圧指令へと出力されるが、所定の固定値を出力するヒステリシス特性を決めるためのチューニング作業が必要である。

また、特許文献２の装置は、デッドタイム補償値を決定する際、ｑ軸電流指令値とそれをＬＰＦ処理した補償値とでデッドタイム補償を行っており、遅れが生じ、モータへの最終的な電圧指令に対して、デッドタイム補償値を操作するものではないという問題がある。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、ベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置において、チューニング作業もなく、インバータのデッドタイムを補償し、電流波形の歪み改善と電流制御の応答性の向上を図り、音や振動、リップルを抑制した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、少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄｑ軸電流指令値を３相のDuty指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の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、モータ回転角に基づいて３相デッドタイム基準補償値を演算し、前記３相デッドタイム基準補償値をゲイン及び符号で処理すると共に、３相／ｄｑ軸変換してｄｑ軸デッドタイム補償値を求め、前記ｄｑ軸電流指令値を処理したｄｑ軸電圧指令値に前記ｄｑ軸デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことにより達成される。

少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電圧指令値を演算し、前記ｄｑ軸電圧指令値を３相のDuty指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の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、モータ回転角に基づく３相デッドタイム補償値を２相に変換した特性を有する角度−デッドタイム補償値基準テーブルからのｄｑ軸デッドタイム基準補償値に、インバータ印加電圧に感応する電圧感応ゲインを乗算したｄｑ軸デッドタイム補償値を前記ｄｑ軸電圧指令値に加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことにより達成される。

また、本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄｑ軸電流指令値を３相のDuty指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の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、モータ回転角に基づいて３相デッドタイム基準補償値を演算する角度−デッドタイム補償値関数部と、インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン演算部と、前記３相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算してｄｑ軸に変換してｄｑ軸デッドタイム補償値とし、前記ｄｑ軸電流指令値を処理したｄｑ軸電圧指令値に前記ｄｑ軸デッドタイム補償値を加算するデッドタイム補償値出力部とを具備することにより達成される。

更に、本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電圧指令値を演算し、前記ｄｑ軸電圧指令値を３相のDuty指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の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、モータ回転角に基づく３相デッドタイム補償値を２相に変換した特性を有する角度−デッドタイム補償値基準テーブルと、インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン演算部と、前記角度−デッドタイム補償値基準テーブルからのｄｑ軸デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算する第１の乗算部と、前記操舵補助指令値に応じて補償量可変のための電流指令値感応ゲインを演算する電流指令値感応ゲイン演算部と、前記第１の乗算部の出力に前記電流指令値感応ゲインを乗算する第２の乗算部とを具備し、前記第２の乗算部の出力を前記ｄｑ軸電圧指令値に加算してデッドタイム補償を行うことにより達成される。

本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄｑ軸電流指令値を３相のDuty指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の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、モータ回転角に基づいて３相デッドタイム基準補償値を演算し、前記３相デッドタイム基準補償値をゲイン及び符号で処理した３相デッドタイム補償値を求め、ｄｑ軸空間ベクトル変調後の３相電圧指令値に前記３相デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことにより達成される。

また、本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄｑ軸電流指令値を３相のDuty指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の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ｄｑ軸電流指令値を空間ベクトル変調して３相電圧指令値とする空間ベクトル変調部と、モータ回転角に基づいて３相デッドタイム基準補償値を演算する角度−デッドタイム補償値関数部と、インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン演算部と、前記３相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算して３相デッドタイム補償値１を求める第１の乗算部と、前記操舵補助指令値に応じて前記３相デッドタイム補償値の補償量を可変する電流指令値感応ゲインを演算する電流指令値感応ゲイン演算部と、前記３相デッドタイム補償値１に前記電流指令値感応ゲインを乗算してデッドタイム補償値２を出力するデッドタイム補償値出力部とを備え、前記３相電圧指令値に前記デッドタイム補償値２を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことにより達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、モータ回転角（電気角）の関数に基づいてインバータのデッドタイム補償値を演算し、デッドタイム補償値をｄｑ軸上の電圧指令値に加算（フィードフォワード）で補償している。これにより、チューニング作業もなく、インバータのデッドタイムを補償し、電流波形の歪み改善と電流制御の応答性の向上を図ることができる。また、デッドタイム補償値の大きさ及び方向を操舵補助指令値（i_qref）により調整して可変し、過補償にならないようにしている。

モータ回転角（電気角）の関数に基づくデッドタイム補償により制御が滑らかになるので、モータの音や振動、リップルを抑制することができる。また、本発明は、モータ角度と３相電流の位相が合う低速及び中速操舵の領域において補償精度が高く、３相の補償波形が矩形波でない場合においても補償可能である。

一般的な電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 ベクトル制御方式の構成例を示すブロック図である。 一般的なインバータの構成例を示す結線図である。 本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 本発明に係るデッドタイム補償部の構成例を詳細に示すブロック図である。 電流指令値感応ゲイン部の構成例を示すブロック図である。 電流指令値感応ゲイン部内のゲイン部の特性図である。 電流指令値感応ゲイン部の特性例を示す特性図である。 補償符号推定部の動作例を示す波形図である。 インバータ印加電圧感応ゲイン部の構成例を示すブロック図である。 インバータ印加電圧感応ゲイン部の特性例を示す特性図である。 位相調整部の特性例を示す特性図である。 各相角度−デッドタイム補償値関数部の動作例を示す線図である。 空間ベクトル変調部の構成例を示すブロック図である。 空間ベクトル変調部の動作例を示す線図である。 空間ベクトル変調部の動作例を示す線図である。 空間ベクトル変調部の動作例を示すタイミングチャートである。 空間ベクトル変調の効果を示す波形図である。 本発明（第１実施形態）の効果を示す波形図である。 本発明（第１実施形態）の効果を示す波形図である。 本発明の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 本発明に係るデッドタイム補償部の構成例を詳細に示すブロック図である。 各相角度−デッドタイム補償値関数部の動作例を示す線図である。 ｄｑ軸角度−デッドタイム補償値基準テーブルの出力電圧特性を示す特性図である。 本発明（第２実施形態）の効果を示す波形図である。 本発明（第２実施形態）の効果を示す波形図である。 本発明の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。 本発明に係るデッドタイム補償部の構成例を詳細に示すブロック図である。 本発明（第３実施形態）の効果を示す波形図である。 本発明（第３実施形態）の効果を示す波形図である。

本発明は、ＥＣＵのインバータのデッドタイムの影響により電流歪みが発生し、トルクリップルの発生や操舵音の悪化などの問題を解消するために、デッドタイム補償値をモータ回転角（電気角）に応じた関数とし、ｄｑ軸若しくは空間ベクトル変調後の３相電圧指令値にフィードフォワードで補償するようにしている。モータ回転角（電気角）に応じた関数で予めオフラインでｄｑ軸若しくは３相のデッドタイム補償値を求め、その出力波形を基にｄｑ軸角度（３相角度）−デッドタイム補償値基準テーブルを作成し、ｄｑ軸角度（３相角度）−デッドタイム補償値基準テーブルによりｄｑ軸若しくは３相電圧指令値にフィードフォワードでデッドタイム補償するようにしている。

ｄｑ軸若しくは３相指令部の操舵補助指令値により適切なデッドタイム補償量の調整と、補償方向の推定ができると共に、インバータ印加電圧により適切なデッドタイム補償量に調整する。また、実時間上でモータ回転角によるデッドタイム補償値を演算し、モータ回転角に応じたデッドタイム補償値を、ｄｑ軸若しくは３相電圧指令値上で補償することを可能としている。

低速・中速操舵領域において、従来の３相型デッドタイム補償では、特定の相電流の振幅で補償ずれを引き起こしたり、特定の回転数で補償ずれを引き起こしたりする問題（操舵音悪化、操舵フィーリング悪化）が発生していた。従来の３相型デッドタイム補償ではタイミング調整するには、回転数と相電流の振幅の大きさを考慮する必要があり、両方を考慮した最適な調整は困難であった。また、従来の３相型デッドタイム補償では、３相の補償波形が矩形波でない場合、正確に補償できない問題があった。このような問題を解決するために、低速・中速操舵状態に効果の大きい本発明を提案するものである。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図５は本発明（第１実施形態）の全体構成を図３に対応させて示しており、ｄｑ軸上のデッドタイム補償値v_d ^*及びv_q ^*を演算するデッドタイム補償部２００が設けられている。デッドタイム補償部２００には、図２の操舵補助指令値Iref2に相当するｑ軸の操舵補助指令値i_qrefが入力されると共に、モータ回転角θ及びモータ回転数ωが入力されている。また、インバータ１６１に印加されているインバータ印加電圧ＶＲが、デッドタイム補償部２００に入力されている。インバータ１６１には、ＰＷＭ制御部１６０内のＰＷＭ制御回路（図示せず）からＰＷＭ信号（Ｕ_ＰＷＭ、Ｖ_ＰＷＭ、Ｗ_ＰＷＭ）が入力されている。

操舵補助指令値i_dref及びi_qrefの最大値を制限されたｄ軸電流指令値i_d ^*及びｑ軸電流指令値i_q ^*は、それぞれ減算部１３１ｄ及び１３１ｑに入力され、減算部１３１ｄ及び１３１ｑでフィードバック電流i_d及びi_qとの電流偏差Δi_d ^*及びΔi_ｑ ^*が演算される。演算された電流偏差Δi_d ^*はＰＩ制御部１２０ｄに入力され、演算された電流偏差Δi_ｑ ^*はＰＩ制御部１２０ｑに入力される。ＰＩ制御されたｄ軸電圧指令値v_d及びｑ軸電圧指令値v_qはそれぞれ加算部１２１ｄ及び１２１ｑに入力され、後述するデッドタイム補償部２００からのデッドタイム補償値v_d ^*及びv_q ^*を加算されて補償され、それぞれ補償された電圧値が減算部１４１ｄ及び加算部１４１ｑに入力される。減算部１４１ｄにはｄ−ｑ非干渉制御部１４０からの電圧v_d1 ^*が入力され、その差である電圧指令値v_d ^**が得られ、加算部１４１ｑにはｄ−ｑ非干渉制御部１４０からの電圧v_q1 ^*が入力され、その加算結果で電圧指令値v_q ^**が得られる。デッドタイムを補償された電圧指令値v_d ^**及びv_q ^**は、ｄｑ軸の２相からＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相に変換し、３次高調波を重畳する空間ベクトル変調部３００に入力される。空間ベクトル変調部３００でベクトル変調された３相の電圧指令値Vu^*，Vv^*，Vw^*はＰＷＭ制御部１６０に入力され、モータ１００は前述と同様にＰＷＭ制御部１６０及びインバータ１６１を介して駆動制御される。

次に、デッドタイム補償部２００について説明する。

デッドタイム補償部２００は、電流制御遅れモデル２０１、補償符号推定部２０２、乗算部２０３、２０４ｄ及び２０４ｑ、加算部２２１、位相調整部２１０、インバータ印加電圧感応ゲイン部２２０、角度−デッドタイム補償値関数部２３０Ｕ、２３０Ｖ及び２３０Ｗ、乗算部２３１Ｕ、２３１Ｖ及び２３１Ｗ、３相交流／ｄｑ軸変換部２４０、電流指令値感応ゲイン部２５０で構成されている。

なお、乗算部２３１Ｕ、２３１Ｖ及び２３１Ｗと３相交流／ｄｑ軸変換部２４０とでデッドタイム補償値出力部を構成している。また、電流制御遅れモデル２０１、補償符号推定部２０２、電流指令値感応ゲイン部２５０、乗算部２０３で電流指令値感応ゲイン演算部を構成している。

デッドタイム補償部２００の詳細構成は図６であり、以下では図６を参照して説明する。

ｑ軸操舵補助指令値i_qrefは、電流制御遅れモデル２０１に入力される。ｄｑ軸の電流指令値i_d ^*及びi_q ^*が実電流に反映されるまでに、ＥＣＵのノイズフィルタ等により遅れが生じる。このため、直接電流指令値i_q ^*から符号を判定しようとすると、タイミングずれが生じる場合がある。この問題を解決するため、本発明では、電流制御全体の遅れを1次のフィルタモデルとして近似し、位相差を改善する。本実施形態の電流制御遅れモデル２０１は、Ｔをフィルタ時定数として、下記数１の１次フィルタとしている。電流制御遅れモデル２０１は、２次以上のフィルタをモデルとした構成でもよい。

電流制御遅れモデル２０１から出力される電流指令値I_cmは、電流指令値感応ゲイン部２５０及び補償符号推定部２０２に入力される。低電流領域においてデッドタイム補償量が過補償になる場合があり、電流指令値感応ゲイン部２５０は、電流指令値I_cm（操舵補助指令値i_qref）の大きさにより補償量を下げるゲインを算出する機能を持っている。また、電流指令値I_cm（操舵補助指令値i_qref）からのノイズなどで、補償量を下げるゲインが振動しないように、加重平均フィルタを使用してノイズの低減処理を行っている。

電流指令値感応ゲイン部２５０は図７に示すような構成であり、電流指令値I_cmは絶対値部２５１で絶対値とされる。絶対値は入力制限部２５２で最大値を制限され、最大値を制限された絶対値の電流指令値がスケール変換部２５３を経て加重平均フィルタ２５４に入力される。加重平均フィルタ２５４でノイズを低減された電流指令値I_amは減算部２５５に加算入力され、減算部２５５で所定のオフセットOSを減算する。オフセットOSを減算する理由は、微小電流指令値によるチャタリング防止のためであり、オフセットOS以下の入力値を最小のゲインに固定する。オフセットOSは一定値である。減算部２５５でオフセットOSを減算された電流指令値I_asはゲイン部２５６に入力され、図８に示すようなゲイン特性に従って電流指令値感応ゲインG_cを出力する。

電流指令値感応ゲイン部２５０から出力される電流指令値感応ゲインG_cは、入力される電流指令値I_cmに対して例えば図９に示すような特性である。即ち、所定電流I_cm1まで一定ゲインG_cc1であり、所定電流I_cm1から所定電流I_cm2（＞I_cm1）まで線形（若しくは非線形）に増加し、所定電流I_cm2以上で一定ゲインG_cc2を保持する特性である。なお、所定電流I_cm1は０であっても良い。

補償符号推定部２０２は入力される電流指令値I_cmに対して、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すヒステリシス特性で正（＋１）又は負（−１）の補償符号SNを出力する。電流指令値I_cmがゼロクロスするポイントを基準として補償符号SNを推定するが、チャタリング抑制のためにヒステリシス特性となっている。推定された補償符号SNは乗算部２０３に入力される。なお、ヒステリシス特性の正負閾値は適宜変更可能である。

単純に相電流指令値モデルの電流符号からデッドタイム補償値の符号を決めた場合、低負荷においてチャタリングが発生する。オンセンターで軽く左右にハンドルを切った時に、トルクリップルが発生する。この問題を改善するために符号判定にヒステリシスを設け、設定した電流値を超えて符号が変化した場合以外、現在の符号を保持してチャタリングを抑制する。

電流指令値感応ゲイン部２５０からの電流指令値感応ゲインG_cは乗算部２０３に入力され、乗算部２０３は補償符号SNを乗算した電流指令値感応ゲインG_cs（＝G_c×SN）を出力する。電流指令値感応ゲインG_csは、乗算部２０４ｄ及び２０４ｑに入力される。

また、最適なデッドタイム補償量はインバータ印加電圧ＶＲに応じて変化するので、本発明ではインバータ印加電圧ＶＲに応じた電圧感応ゲインG_vを演算し、デッドタイム補償量を可変するようにしている。インバータ印加電圧ＶＲを入力して電圧感応ゲインG_vを出力するインバータ印加電圧感応ゲイン部２２０は図１１に示す構成であり、インバータ印加電圧ＶＲは入力制限部２２１で正負最大値を制限され、最大値を制限されたインバータ印加電圧VR_ｌはインバータ印加電圧／デッドタイム補償ゲイン変換テーブル２２２に入力される。インバータ印加電圧／デッドタイム補償ゲイン変換テーブル２２２の特性は、例えば図１２に示すようになっている。変曲点のインバータ印加電圧9.0Ｖ及び15.0Ｖと、電圧感応ゲイン“0.7”及び“1.2”は一例であり、適宜変更可能である。演算された電圧感応ゲインG_vは、乗算部２３１Ｕ，２３１Ｖ，２３１Ｗに入力される。

更に、モータ回転数ωによりデッドタイム補償のタイミングを早めたり、遅くしたい場合、モータ回転数ωに応じて調整角度を算出する機能のために位相調整部２１０を有している。位相調整部２１０は、進角制御の場合は図１３に示すような特性であり、算出された位相調整角Δθは加算部２２１に入力され、検出されたモータ回転角θと加算される。加算部２２１の加算結果であるモータ回転角θ_ｍ（＝θ＋Δθ）は、角度−デッドタイム補償値関数部２３０Ｕ，２３０Ｖ，２３０Ｗに入力されると共に、３相交流／ｄｑ軸変換部２４０に入力される。

モータ電気角を検出してDuty指令値を演算してから、実際にＰＷＭ信号に反映されるまで数十〜百［μｓ］の時間遅れがある。この間、モータが回転しているので、演算時のモータ電気角と反映時のモータ電気角とで位相ずれが発生する。この位相ずれを補償するため、モータ回転数ωに応じて進角を行い、位相を調整している。

角度−デッドタイム補償値関数部２３０Ｕ，２３０Ｖ，２３０Ｗは図１４に詳細を示すように、位相調整されたモータ回転角θ_ｍに対して、電気角０〜３５９［deg］の範囲で１２０［deg］ずつ位相のずれた矩形波の各相デッドタイム基準補償値U_dt，V_dt，W_dtを出力する。デッドタイム補償値角度関数部２３０Ｕ，２３０Ｖ，２３０Ｗは、３相で必要とされるデッドタイム補償値を角度による関数とし、ＥＣＵの実時間上で計算し、３相のデッドタイム基準補償値U_dt，V_dt，W_dtを出力する。デッドタイム基準補償値の角度関数は、ＥＣＵのデッドタイムの特性により異なる。

デッドタイム基準補償値U_dt，V_dt，W_dtはそれぞれ乗算部２３１Ｕ，２３１Ｖ，２３１Ｗに入力され、電圧感応ゲインG_vと乗算される。電圧感応ゲインG_vを乗算された３相のデッドタイム補償値U_dtc（＝G_v・U_dt），V_dtc（＝G_v・V_dt），W_dtc（＝G_v・W_dt)は３相交流／ｄｑ軸変換部２４０に入力される。３相交流／ｄｑ軸変換部２４０は、モータ回転角θ_ｍに同期して、３相のデッドタイム補償値U_dtc，V_dtc，W_dtcを２相のｄｑ軸のデッドタイム補償値v_da ^*及びv_qa ^*に変換する。デッドタイム補償値v_da ^*及びv_qq ^*はそれぞれ乗算部２０４ｄ及び２０４ｑに入力され、電流指令値感応ゲインG_csと乗算される。乗算部２０４ｄ及び２０４ｑにおける乗算結果がデッドタイム補償値v_d ^*及びv_q ^*であり、デッドタイム補償値v_d ^*及びv_q ^*はそれぞれ加算部１２１ｄ及び１２１ｑで電圧指令値v_d及びv_qと加算され、電圧指令値v_d ^**及びv_q ^**として空間ベクトル変調部３００に入力される。

このように第１実施形態では、デッドタイム補償値をモータ回転角（電気角）に応じた３相の関数とし、３相／ｄｑ軸変換することにより、ｄｑ軸上の電圧指令値にフィードフォワードで補償する構成となっている。デッドタイムの補償符号についてはｄｑ軸の操舵補助指令値を使用し、操舵補助指令値i_qrefの大きさやインバータ印加電圧ＶＲの大きさによって、補償量が最適な大きさになるように可変となっている。

次に、空間ベクトル変調について説明する。

空間ベクトル変調部３００は図１５に示すように、ｄｑ軸空間の２相電圧（v_d ^**、v_q ^**）を３相電圧（Vua，Vva，Vwa）に変換し、３相電圧（Vua，Vva，Vwa）に３次高調波を重畳する機能を有していれば良く、例えば本出願人による特開２０１７−７００６６、特願２０１５−２３９８９８等で提案している空間ベクトル変調の手法を用いても良い。

即ち、空間ベクトル変調は、ｄｑ軸空間の電圧指令値v_d ^**及びv_q ^**、モータ回転角θ及びセクター番号ｎ（＃１〜＃６）に基づいて、以下に示すような座標変換を行い、ブリッジ構成のインバータのＦＥＴ（上側アームＱ１、Ｑ３、Ｑ５、下側アームＱ２、Ｑ４、Ｑ６）のＯＮ／ＯＦＦを制御する、セクター＃１〜＃６に対応したスイッチングパターンＳ１〜Ｓ６をモータに供給することによって、モータの回転を制御する機能を有する。座標変換については、空間ベクトル変調において、電圧指令値v_d ^**及びv_q ^**は、数２に基づいて、α−β座標系における電圧ベクトルＶα及びＶβに座標変換が行われる。この座標変換に用いる座標軸及びモータ回転角θの関係については、図１６に示す。

そして、ｄ−ｑ座標系における目標電圧ベクトルとα−β座標系における目標電圧ベクトルとの間には、数３のような関係が存在し、目標電圧ベクトルＶの絶対値は保存される。

空間ベクトル制御におけるスイッチングパターンでは、インバータの出力電圧をＦＥＴ（Ｑ１〜Ｑ６）のスイッチングパターンＳ１〜Ｓ６に応じて、図１７の空間ベクトル図に示す８種類の離散的な基準電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７（π／３［ｒａｄ］ずつ位相の異なる非零電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６と零電圧ベクトルＶ０，Ｖ７）で定義する。そして、それら基準出力電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７の選択とその発生時間を制御するようにしている。また、隣接する基準出力電圧ベクトルによって挟まれた６つの領域を用いて、空間ベクトルを６つのセクター＃１〜＃６に分割することができ、目標電圧ベクトルＶは、セクター＃１〜＃６のいずれか１つに属し、セクター番号を割り当てることができる。Ｖα及びＶβの合成ベクトルである目標電圧ベクトルＶが、α−β空間において正６角形に区切られた図１７に示されたようなセクター内のいずれに存在するかは、目標電圧ベクトルＶのα−β座標系における回転角γに基づいて求めることができる。また、回転角γはモータの回転角θとｄ−ｑ座標系における電圧指令値v_d ^**及びv_q ^**の関係から得られる位相δの和として、γ＝θ＋δで決定される。

図１８は、空間ベクトル制御におけるインバータのスイッチングパターンＳ１、Ｓ３，Ｓ５によるディジタル制御で、インバータから目標電圧ベクトルＶを出力させるために、ＦＥＴに対するＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１〜Ｓ６（スイッチングパターン）におけるスイッチングパルス幅とそのタイミングを決定する基本的なタイミングチャートを示す。空間ベクトル変調は、規定されたサンプリング期間Ｔｓ毎に演算などをサンプリング期間Ｔｓ内で行い、その演算結果を次のサンプリング期間Ｔｓにて、スイッチングパターンＳ１〜Ｓ６における各スイッチングパルス幅とそのタイミングに変換して出力する。

空間ベクトル変調は、目標電圧ベクトルＶに基づいて求められたセクター番号に応じたスイッチングパターンＳ１〜Ｓ６を生成する。図１８には、セクター番号＃１（ｎ＝１）の場合における、インバータのＦＥＴのスイッチングパターンＳ１〜Ｓ６の一例が示されている。信号Ｓ１、Ｓ３及びＳ５は、上側アームに対応するＦＥＴＱ１、Ｑ３、Ｑ５のゲート信号を示している。横軸は時間を示しており、Ｔｓはスイッチング周期に対応し、８期間に分割され、Ｔ０／４、Ｔ１／２、Ｔ２／２、Ｔ０／４、Ｔ０／４、Ｔ２／２、Ｔ１／２及びＴ０／４で構成される期間である。また、期間Ｔ１及びＴ２は、それぞれセクター番号ｎ及び回転角γに依存する時間である。

空間ベクトル変調がない場合、本発明のデッドタイム補償をｄｑ軸上に適用し、デッドタイム補償値のみｄｑ軸／３相変換したデッドタイム補償値波形（Ｕ相波形）は、図１９の破線のような３次成分が除去された波形となってしまう。Ｖ相及びＷ相についても同様である。ｄｑ軸／３相変換の代わりに空間ベクトル変調を適用することにより、３相信号に３次高調波を重畳させることが可能となり、３相変換によって欠損してしまう３次成分を補うことができ、図１９の実線のような理想的なデッドタイム補償波形を生成することが可能となる。

図２０及び図２１は本発明の効果を示すシミュレーション結果であり、図２０はデッドタイムの補償がない場合のＵ相電流、ｄ軸電流及びｑ軸電流を示している。本実施形態のデッドタイム補償を適用することにより、低中速操舵でのステアリング操舵状態において、図２１のように相電流及びｄｑ軸電流の波形歪みの改善（ｄｑ軸電流波形にリップルが少なく、正弦波に近い相電流波形）が確認でき、操舵時のトルクリップルの改善と操舵音の改善がみられた。

なお、図２０及び図２１では、代表してＵ相電流のみを示している。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。

図２２は本発明（第２実施形態）の全体構成を図５に対応させて示しており、ｄｑ軸上のデッドタイム補償値v_d ^*及びv_q ^*を演算するデッドタイム補償部２００Ａが設けられており、デッドタイム補償部２００Ａの詳細構成は図２３であり、以下では図２３を参照して説明する。

デッドタイム補償部２００Ａには、第１実施形態と同様な構成及び動作を行う電流制御遅れモデル２０１、補償符号推定部２０２、位相補償部２１０、インバータ印加電圧感応テーブル２２０、加算部２２１、乗算部２０３、２０４ｄ及び２０４ｑが設けられている。そして、第２実施形態では、加算部２２１からのモータ回転角モータ回転角θ_ｍを入力して、ｄ軸のデッドタイム基準補償値v_daを出力するｄ軸角度−デッドタイム補償値基準テーブル２６０ｄと、ｑ軸のデッドタイム基準補償値v_qaを出力するｑ軸角度−デッドタイム補償値基準テーブル２６０ｑとが設けられている。デッドタイム基準補償値v_da及びv_qaはそれぞれ乗算部２０５ｄ及び２０５ｑに入力され、インバータ印加電圧感応ゲイン部２２０からの電圧感応ゲインG_vと乗算され、電圧感応ゲインG_vと乗算されたデッドタイム補償値v_db及びv_qbが、それぞれ乗算部２０４ｄ及び２０４ｑに入力されている。乗算部２０４ｄ及び２０４ｑには電流指令値感応ゲインG_csが入力されており、デッドタイム補償値v_db及びv_qbに電流指令値感応ゲインG_csを乗算した結果であるデッドタイム補償値v_d ^*及びv_q ^*が出力される。

ｄｑ軸角度−デッドタイム補償値基準テーブル２６０ｄ及び２６０ｑは図２４に詳細を示すように、オフライン上で、３相で必要とされる角度の関数であるデッドタイム補償値を計算し、ｄｑ軸上のデッドタイム補償値に変換する。即ち、第１実施形態で説明したように、３相角度−デッドタイム補償値関数部２３０Ｕ，２３０Ｖ，２３０Ｗで、位相調整されたモータ回転角θ_ｍに対して、電気角０〜３５９［deg］の範囲で１２０［deg］ずつ位相のずれた矩形波の各相デッドタイム基準補償値U_dt，V_dt，W_dtを出力する。デッドタイム補償値角度関数部２３０Ｕ，２３０Ｖ，２３０Ｗは、３相で必要とされるデッドタイム補償値を角度による関数としてオフラインで計算し、デッドタイム基準補償値U_dt，V_dt，W_dtを出力する。デッドタイム基準補償値U_dt，V_dt，W_dtの角度関数は、ＥＣＵのデッドタイムの特性により異なる。

デッドタイム基準補償値U_dt，V_dt，W_dtは３相交流／ｄｑ軸変換部２６１に入力され、図２４に示されるような出力波形のｄｑ軸デッドタイム補償値DT_ｄ、DT_ｑに変換される。図２４のｄｑ軸出力波形を元に、角度（θ_ｍ）入力による角度−デッドタイム補償値基準テーブル２６０ｄ及び２６０ｑを生成する。デッドタイム補償値基準テーブル２６０ｄは図２５（Ａ）に示すように、モータ回転角θ_ｍに対して鋸歯波状の出力電圧特性（ｄ軸デッドタイム基準補償値）を有し、デッドタイム補償値基準テーブル２６０ｑは図２５（Ｂ）に示すように、オフセット電圧を上乗せした波状波形の出力電圧特性（ｑ軸デッドタイム基準補償値）を有している。

角度−デッドタイム補償値基準テーブル２６０ｄ及び２６０ｑからのデッドタイム基準補償値v_da及びv_qaはそれぞれ乗算部２０５ｄ及び２０５ｑに入力され、電圧感応ゲインG_ｖと乗算される。電圧感応ゲインG_ｖを乗算されたｄｑ軸のデッドタイム補償値v_da ^*及びv_qa ^*はそれぞれ乗算部２０４ｄ及び２０４ｑに入力され、電流指令値感応ゲインG_csと乗算される。乗算部２０４ｄ及び２０４ｑからのデッドタイム補償値v_d ^*及びv_q ^*がそれぞれ加算部１２１ｄ及び１２１ｑで電圧指令値v_d及びv_qと加算され、電圧指令値v_d ^**及びv_q ^**として空間ベクトル変調部３００に入力される。

このように本発明では、デッドタイム補償値をモータ回転角（電気角）に応じた関数の角度−デッドタイム補償値基準テーブルにより算出し、デッドタイム補償値をｄｑ軸上の電圧指令値に直接フィードフォワードで補償する構成となっている。デッドタイムの補償符号については操舵補助指令値（i_qref）を使用し、操舵補助指令値の大きさやインバータ印加電圧の大きさによって、補償量が最適な大きさになるように可変となっている。

図２６及び図２７は、第２実施形態の効果をＵ相について示す実車を模擬した台上試験装置による結果であり、図２６はデッドタイムの補償がない場合のＵ相電流、ｄ軸電流及びｑ軸電流を示している。本発明のデッドタイム補償を提供することにより、低中速操舵でのステアリング操舵状態において、図２７のように相電流及びｄｑ軸電流の波形歪みの改善（ｄｑ軸電流波形にリップルが少なく、正弦波に近い相電流波形）が確認でき、操舵時のトルクリップルの改善と操舵音の改善がみられた。

次に、本発明の第３実施形態を、図５に対応させて図２８に示す。デッドタイム補償部２００Ｂの詳細は図２９に示される。第３実施形態では、デッドタイム補償部２００Ｂが３相のデッドタイム補償値V_um，V_vm，V_wmを演算し、デッドタイム補償値V_um，V_vm，V_wmを空間ベクトル変調部３００からの３相の電圧指令値V_u ^*，V_v ^*，V_w ^*に加算してデッドタイム補償するようにしている。

第３実施形態では、乗算部２７１Ｕ，２７１Ｖ，２７１Ｗで成る補償値調整部２７０が設けられており、乗算部２３１Ｕ，２３１Ｖ，２３１Ｗからのデッドタイム補償値U_dtc，V_dtc，W_dtcは乗算部２３１Ｕ，２３１Ｖ，２３１Ｗに入力されて電流指令値感応ゲインG_csと乗算される。電流指令値感応ゲインG_csとの乗算結果がデッドタイム補償値V_um，V_vm，V_wmとして出力され、空間ベクトル変調後の３相の電圧指令値V_u ^*，V_v ^*，V_w ^*とそれぞれ加算部３１０Ｕ，３１０Ｖ，３１０Ｗで加算される。加算結果である電圧指令値V_uc ^*，V_vc ^*，V_wc ^*がＰＷＭ制御部１６０に入力される。

このように本発明では、デッドタイム補償値をモータ回転角（電気角）に応じた３相の関数とし、直接３相の電圧指令値にフィードフォワードで補償する構成となっている。デッドタイムの補償符号についてはｄｑ軸の操舵補助指令値を使用し、操舵補助指令値の大きさやインバータ印加電圧の大きさによって、補償量が最適な大きさになるように可変となっている。

図３０及び図３１は本発明の効果をＵ相について示すシミュレーション結果であり、図３０はデッドタイムの補償がない場合のＵ相電流、ｄ軸電流及びｑ軸電流を示している。本発明のデッドタイム補償を適用することにより、低中速操舵でのステアリング操舵状態において、図３１のように相電流及びｄｑ軸電流の波形歪みの改善（ｄｑ軸電流波形にリップルが少なく、正弦波に近い相電流波形）が確認でき、操舵時のトルクリップルの改善と操舵音の改善がみられた。

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
２０、１００ モータ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１ 操舵補助指令値演算部
３５、２０３、２０４ ＰＩ制御部
３６、１６０ ＰＷＭ制御部
３７，１６１ インバータ
１１０ 角度検出部
１３０ ３相交流／ｄｑ軸変換部
１４０ ｄ−ｑ非干渉制御部
２００，２００Ａ，２００Ｂ デッドタイム補償部
２０１ 電流制御遅れモデル
２０２ 補償符号推定部
２１０ 位相調整部
２２０ インバータ印加電圧感応ゲイン部
２３０Ｕ、２３０Ｖ、２３０Ｗ 角度−デッドタイム補償値関数部
２４０ ３相交流／ｄｑ軸変換部
２５０ 電流指令値感応ゲイン部
２７０ 補償値調整部
３００ 空間ベクトル変調部
３０１ ２相／３相変換部
３０２ ３次高調波重畳部

Claims (10)

1. 少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電圧指令値を演算し、前記ｄｑ軸電圧指令値を３相のＤｕｔｙ指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置において、
   モータ回転角に基づく３相デッドタイム補償値を２相に変換した特性を有する角度−デッドタイム補償値基準テーブルからのｄｑ軸デッドタイム基準補償値に、インバータ印加電圧に感応する電圧感応ゲインを乗算したｄｑ軸デッドタイム補償値を前記ｄｑ軸電圧指令値に加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記モータ回転角の位相をモータ回転数に応じて可変するようになっている請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記ｄｑ軸デッドタイム補償値を前記操舵補助指令値に基づいて可変する機能を有する請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄｑ軸電流指令値を３相のＤｕｔｙ指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置において、
   モータ回転角に基づいて３相デッドタイム基準補償値を演算する角度−デッドタイム補償値関数部と、
   インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン演算部と、
   前記３相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算してｄｑ軸に変換してｄｑ軸デッドタイム補償値とし、前記ｄｑ軸電流指令値を処理したｄｑ軸電圧指令値に前記ｄｑ軸デッドタイム補償値を加算するデッドタイム補償値出力部と、
   を具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 前記デッドタイム補償値出力部が、
   前記３相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算する乗算部と、
   前記乗算部の３相出力を前記ｄｑ軸デッドタイム補償値に変換する３相交流／ｄｑ軸変換部と、
   で構成されている請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記操舵補助指令値に応じて前記ｄｑ軸デッドタイム補償値の補償量を可変する電流指令値感応ゲインを演算する電流指令値感応ゲイン演算部が設けられている請求項２乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
7. 少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電圧指令値を演算し、前記ｄｑ軸電圧指令値を３相のＤｕｔｙ指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置において、
   モータ回転角に基づく３相デッドタイム補償値を２相に変換した特性を有する角度−デッドタイム補償値基準テーブルと、
   インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン演算部と、
   前記角度−デッドタイム補償値基準テーブルからのｄｑ軸デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算する第１の乗算部と、
   前記操舵補助指令値に応じて補償量可変のための電流指令値感応ゲインを演算する電流指令値感応ゲイン演算部と、
   前記第１の乗算部の出力に前記電流指令値感応ゲインを乗算する第２の乗算部と、
   を具備し、前記第２の乗算部の出力を前記ｄｑ軸電圧指令値に加算してデッドタイム補償を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
8. 前記電流指令値感応ゲイン演算部が、
   前記操舵補助指令値を入力して電流の遅れを補償する電流制御遅れモデルと、
   前記電流制御遅れモデルの出力の符号を推定する補償符号推定部と、
   前記電流制御遅れモデルの出力に基づいて感応ゲインを出力する電流指令値感応ゲイン部と、
   前記感応ゲインに前記符号を乗算する第３の乗算部とで構成されている請求項８に記載の電動パワーステアリング装置。
9. 少なくとも操舵トルクに基づいてｄｑ軸の操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からｄｑ軸電流指令値を演算し、前記ｄｑ軸電流指令値を３相のＤｕｔｙ指令値に変換し、ＰＷＭ制御のインバータにより３相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置において、
   前記ｄｑ軸電流指令値を空間ベクトル変調して３相電圧指令値とする空間ベクトル変調部と、
   モータ回転角に基づいて３相デッドタイム基準補償値を演算する角度−デッドタイム補償値関数部と、
   インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン演算部と、
   前記３相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算して３相デッドタイム補償値１を求める第１の乗算部と、
   前記操舵補助指令値に応じて前記３相デッドタイム補償値の補償量を可変する電流指令値感応ゲインを演算する電流指令値感応ゲイン演算部と、
   前記３相デッドタイム補償値１に前記電流指令値感応ゲインを乗算してデッドタイム補償値２を出力するデッドタイム補償値出力部と、
   を備え、
   前記３相電圧指令値に前記デッドタイム補償値２を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
10. 前記電流指令値感応ゲイン演算部が、
    前記操舵補助指令値を入力して電流の遅れを補償する電流制御遅れモデルと、
    前記電流制御遅れモデルの出力の符号を推定する補償符号推定部と、
    前記電流制御遅れモデルの出力に基づいて前記電流指令値感応ゲインを出力する電流指令値感応ゲイン部と、
    前記電流指令値感応ゲインに前記符号を乗算する第２の乗算部とで構成されている請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。

Images