JP6658830B2 - 電動パワーステアリング装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電流指令値に基づいてモータを駆動制御し、モータにより車両のステアリング機構にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御方法に関し、特にモータを駆動制御する際に実行される２相の電流指令値又は電圧指令値から３相の電流指令値又は電圧指令値への変換を少ない演算量で可能とする電動パワーステアリング装置の制御方法に関する。

車両の操舵系をモータの回転力でアシスト制御する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、モータの駆動力で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（アシスト力）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）制御のデューティ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の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４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Ｔｓ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、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、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。

なお、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、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。

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。

コントロールユニット３０は主としてＭＣＵ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等も含む）で構成されるが、そのＭＣＵ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図２のようになる。

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で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ（比例積分）制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。インバータ３７は駆動素子としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。

加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４−３と慣性３４−２を加算部３４−４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４−１を加算部３４−５で加算し、加算部３４−５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。

このような電動パワーステアリング装置において、モータとしては耐久性や保守性に優れ、騒音やノイズも少ないブラシレスモータが一般的に使用されている。ブラシレスモータを使用する場合、ｄ軸及びｑ軸で定義されるｄｑ回転座標系でモータの電流制御を実現することが多い。ｄｑ回転座標系でのモータの電流制御では、例えば３相のブラシレスモータの場合、ｄｑ回転座標系からＵ相、Ｖ相及びＷ相で定義されるＵＶＷ固定座標系への変換が実行される。例えば、電源電圧を最大限利用するために３相電圧指令値に対して補正を行っている特許第３４８０８４３号公報（特許文献１）記載の装置では、３相検出電流をｄ軸及びｑ軸検出電流に変換するｄｑ座標変換と３相電圧指令値をｄ軸及びｑ軸電圧指令値に変換するｄｑ座標逆変換を行っている。

特許第３４８０８４３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された装置では、ｄｑ座標変換及びｄｑ座標逆変換を行う演算において、処理負荷がかかる三角関数及び平方根を使用している。よって、これらの演算をマイコン等で実行する場合は、多くの演算時間を要してしまい、回路等のロジック設計で対応する場合は、コストが増加し、設計変更等への対応を柔軟に行うことが困難となってしまう。

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、電動パワーステアリング装置に搭載されたモータ、特に３相ブラシレスモータを駆動制御する際に実行される２相の指令値（電流指令値又は電圧指令値）から３相の指令値への変換での演算を簡略化し、演算量の負荷を低減することにより、マイコン等への搭載を可能にする電動パワーステアリング装置の制御方法を提供することにある。

本発明は、電流指令値及びモータ角速度より演算されたｄｑ軸電流指令値に基づいて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相ブラシレスモータをベクトル制御で駆動し、前記３相ブラシレスモータにより車両のステアリング機構にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御方法に関し、本発明の上記目的は、前記３相ブラシレスモータの３相モータ電流を測定してｄｑ軸モータ電流に変換する第１処理工程と、前記ｄｑ軸電流指令値と前記ｄｑ軸モータ電流の各電流偏差を電流制御して、回転座標系のｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを出力する第２処理工程と、モータ回転角θｅを用いて、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及び前記ｑ軸電圧指令値Ｖｑを固定座標系のα軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβに、Ｖα＝Ｖｄ・cos(θｅ)−Ｖｑ・sin(θｅ)及びＶβ＝Ｖｄ・sin(θｅ)＋Ｖｑ・cos(θｅ)によって変換する第１変換工程と、空間ベクトル変調において、前記Ｕ相、前記Ｖ相及び前記Ｗ相に対応した１２０度だけずらした３つの軸が用意され、前記Ｕ相に対応する軸を第１両端軸とし、前記Ｖ相に対応する軸を第２両端軸とし、及び前記Ｗ相に対応する軸を第３両端軸とし、前記空間ベクトル変調における原点を中心にして前記第１両端軸を反対方向に延長した軸を、第４両端軸とし、前記空間ベクトル変調における前記原点を中心にして前記第２両端軸を反対方向に延長した軸を、第５両端軸とし、前記空間ベクトル変調における前記原点を中心にして前記第３両端軸を反対方向に延長した軸を、第６両端軸とし、前記空間ベクトル変調に用いる領域は、前記原点の周りに６０度（（１／３）πラジアン）の間隔で区切られた６つのセクタに分割され、前記第１両端軸と前記第６両端軸とで区切られた第０の領域を、セクタ０とし、前記第２両端軸と前記第６両端軸とで区切られた第１の領域を、セクタ１とし、前記第２両端軸と前記第４両端軸とで区切られた第２の領域を、セクタ２とし、前記第４両端軸と前記第３両端軸とで区切られた第３の領域を、セクタ３とし、前記第５両端軸と前記第３両端軸とで区切られた第４の領域を、セクタ４とし、前記第５両端軸と前記第１両端軸とで区切られた第５の領域を、セクタ５とし、前記α軸電圧指令値Ｖα及び前記β軸電圧指令値Ｖβの各符号と、前記α軸電圧指令値Ｖα及び前記β軸電圧指令値Ｖβの大きさの比較とから、αβ座標の前記原点の周りを等角度で区切られた前記セクタ０、前記セクタ１、前記セクタ２、前記セクタ３、前記セクタ４、及び前記セクタ５を算出するセクタ算出工程と、前記α軸電圧指令値Ｖα及び前記β軸電圧指令値Ｖβの指令値ベクトルが、前記αβ座標の前記セクタ０、前記セクタ１、前記セクタ２、前記セクタ３、前記セクタ４、及び前記セクタ５のいずれに位置するかを示すセクタ情報を判定する判定工程と、前記β軸電圧指令値Ｖβの絶対値を用いた変数Ｘを

とし、前記３相の電圧指令値をＶｕ、Ｖｖ、及びＶｗとし、前記α軸電圧指令値Ｖαの絶対値を｜Ｖα｜とし、前記セクタ情報が、前記セクタ０であるならば、Ｖｗ＝２Ｘ、及びＶｕ＝｜Ｖα｜−Ｘとし、前記セクタ情報が、前記セクタ１であるならば、Ｖｗ＝Ｖα＋Ｘ、及びＶｖ＝２Ｘ−Ｖｗとし、前記セクタ情報が前記セクタ２であるならば、Ｖｕ＝｜Ｖα｜―Ｘ、及びＶｖ＝２Ｘとし、前記セクタ情報が前記セクタ３であるならば、Ｖｗ＝２Ｘ、及びＶｕ＝｜Ｖα｜−Ｘとし、前記セクタ情報が前記セクタ４であるならば、Ｖｖ＝Ｖα＋Ｘ、及びＶｗ＝２Ｘ−Ｖｖとし、前記セクタ情報が前記セクタ５であるならば、Ｖｕ＝｜Ｖα｜−Ｘ、及びＶｖ＝２Ｘとすることによって、前記セクタ情報、及び前記変数Ｘ、並びに前記３相の電圧指令値の総和はゼロになることに基づいて、前記α軸電圧指令値Ｖα及び前記β軸電圧指令値Ｖβを前記３相の電圧指令値である前記Ｖｕ、前記Ｖｖ、前記Ｖｗに変換する第２変換工程と、を具備し、前記電圧指令値である前記Ｖｕ、前記Ｖｖ、及び前記Ｖｗにより前記３相ブラシレスモータを駆動することにより達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御方法によれば、３相ブラシレスモータ等の駆動制御における２相の指令値から３相の指令値への変換を、セクタ単位で定義された空間ベクトル変調の簡易演算方法で行うことにより、三角関数等の処理負荷がかかる演算を削減し、演算量負荷を改善することができる。

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コントロールユニット（ＥＣＵ）の構成例を示すブロック図である。 ｄｑ回転座標系とαβ固定座標系の関係を示す図である。 αβ固定座標系とＵＶＷ固定座標系の関係を示す図である。 αβ固定座標系からＵＶＷ固定座標系への従来の変換式の導出を説明するための図である。 セクタ特定で使用するα軸電圧指令値及びβ軸電圧指令値の符号の関係を示す図である。 セクタ特定で使用するα軸電圧指令値及びβ軸電圧指令値の比較について説明するための図である。 αβ固定座標系からＵＶＷ固定座標系への本発明での変換式の導出を説明するための図である。 αβ固定座標系からＵＶＷ固定座標系への本発明での変換式の導出を説明するための図である。 本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 本発明の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。

本発明では、モータを駆動制御するための２相の指令値から３相の指令値への変換の演算量負荷を低減するために、変換のための演算を簡略化している。２相の指令値から３相の指令値への変換は空間ベクトル変調により実行され、この空間ベクトル変調を、三角関数等の処理負荷がかかる演算を削減した簡易演算方法で行う。簡易演算方法はセクタ単位で定義されているので、変換するに当たり、セクタを特定する必要があるが、このセクタの特定も処理負荷がかからない方法で行う。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、上記の２相から３相への変換は、電流指令値を対象とする場合又は電圧指令値を対象とする場合のどちらの場合でも実行可能であるが、本実施形態では、電圧指令値を対象とする。

本実施形態を説明するに当たり、まず、従来の演算方法について説明する。

通常、アシスト（操舵補助）指令である２相の電圧指令値として、回転座標系であるｄ軸及びｑ軸に対する電圧指令値（ｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値）が設定される。回転座標系は、モータ内を回転するロータと一緒になって回転する座標系で、本座標系ではロータ上の２相の電流は止まって見え、静止して見える電流は直流として扱うことができるので、目標値である電圧指令値の設定が容易となる。

モータとして３相のモータを使用する場合、２相の回転座標系のｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を３相の固定座標系の電圧指令値に変換する必要があるが、直接変換するのではなく、２相の回転座標系から２相の固定座標系への変換を行い、その後２相の固定座標系から３相の固定座標系への変換を行うという２段階で実行されることが多い。

２相の回転座標系から２相の固定座標系への変換では、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値が、固定座標系であるα軸及びβ軸に対する電圧指令値（α軸電圧指令値、β軸電圧指令値）に変換される。この変換にはロータの回転角（電気角）が必要で、ロータの回転角はモータに連結されたレゾルバ等の回転位置センサから取得することができる。そして、例えば、ｄ軸及びｑ軸で定義されるｄｑ回転座標系とα軸及びβ軸で定義されるαβ固定座標系が図３に示されるような関係の場合、α軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ及び回転角θｅを用いて、下記数１より算出される。

２相の固定座標系から３相の固定座標系への変換では、α軸電圧指令値及びβ軸電圧指令値が、３相モータのＵ相、Ｖ相及びＷ相に対する電圧指令値（Ｕ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値、Ｗ相電圧指令値）に、空間ベクトル変調（空間ベクトル変換）により変換される。Ｕ相、Ｖ相及びＷ相には相互に１２０度（（２／３）πラジアン）だけ位相がずれた正弦波交流が流されるので、空間ベクトル変調では、まずＵ相、Ｖ相及びＷ相に対応した１２０度だけずらした３つの軸が用意される。各軸はＶ１００、Ｖ０１０及びＶ００１と表記され、Ｖ１００がＵ相に、Ｖ０１０がＶ相に、Ｖ００１がＷ相にそれぞれ対応する。そして、原点を中心にして各軸を反対方向に延長し、Ｖ０１０とＶ００１の中間に来るＶ１００の延長線をＶ０１１、Ｖ００１とＶ１００の中間に来るＶ０１０の延長線をＶ１０１、Ｖ１００とＶ０１０の中間に来るＶ００１の延長線をＶ１１０とすると、図４に示されるように、原点の周りに６０度（（１／３）πラジアン）の間隔で区切られた６つの象限（セクタ）ができる。６つのセクタに対して、Ｖ１００及びＶ１１０で区切られるセクタをセクタ０とし、セクタ０から反時計回りで順にセクタ１、セクタ２、セクタ３、セクタ４及びセクタ５とする。そして、αβ固定座標系のα軸をＶ１００に、β軸をＶ１１０及びＶ０１０がなす角の二等分線に一致させる。

このようにＵ相、Ｖ相及びＷ相で定義されるＵＶＷ固定座標系を使用して、α軸電圧指令値及びβ軸電圧指令値からＵ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値及びＷ相電圧指令値（以下、これら３つを総称して「相電圧指令値」とする）を算出する。即ち、α軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβを要素とするベクトル（以下、「指令値ベクトル」とする）をＵＶＷ固定座標系に配置すると、指令値ベクトルの大きさＥａｍｐ及び指定値ベクトルがα軸（＝Ｖ１００）となす角度（以下、「α角度」とする）Ｅｐｈａｓｅは下記数２で算出される。

ここで、arctan()は逆正接関数である。そして、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ及びＷ相電圧指令値Ｖｗは、指令値ベクトルが位置するセクタに応じて、下記表１に示される変換式により、Ｅａｍｐ及びＥｐｈａｓｅを用いて算出される。

表１において、両端軸とは各セクタを構成する２つの軸のことである。また、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ及びＷ相電圧指令値Ｖｗを全て加えるとゼロになるので、各セクタにおいて変換式が示されていない相の電流指令値は、他の２相の電流指令値を用いて、下記数３の関係式から算出される。

表１の各変換式は、例えば指令値ベクトルがセクタ０に位置する場合、図５に示される関係から導出される（詳細な説明は省略する）。

本実施形態では、αβ固定座標系からＵＶＷ固定座標系への変換での演算、即ち表１に示される変換式を簡略化している。

αβ固定座標系からＵＶＷ固定座標系への変換では、前述のように、まず指令値ベクトルが位置するセクタの特定を行うが、この特定においても演算量負荷を低減している。即ち、指令値ベクトルが位置するセクタは指令値ベクトルのα角度Ｅｐｈａｓｅから特定することができるが、Ｅｐｈａｓｅを算出するためには、上記数２のように処理負荷がかかる逆正接関数を使用しなければならない。そこで、本実施形態では、指令値ベクトルの要素であるα軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβの符号と両指令値の大きさの比較から、位置するセクタを特定する。即ち、α軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβの符号から、図６に示されるように、α軸及びβ軸で区切られる４つの象限の内のどの象限に指令値ベクトルが位置しているかが特定される。４つの各象限は２つのセクタを含んでいるので、図７に示されるように、√３Ｖαの絶対値とＶβの絶対値を比較することにより、指令値ベクトルがどちらのセクタに位置しているかが特定される。この２つの条件を整理すると、下記表２に示される条件により指令値ベクトルが位置するセクタを特定することができる。

例えば、√３Ｖαの絶対値がＶβの絶対値以上で、Ｖα及びＶβの符号が共に正の場合、指令値ベクトルが位置するセクタはセクタ０であり、√３Ｖαの絶対値がＶβの絶対値より小さく、Ｖβの符号が正の場合（Ｖαの符号は不問）、指令値ベクトルが位置するセクタはセクタ１である。

なお、√３Ｖαの絶対値とＶβの絶対値の比較ではなく、Ｖαの絶対値とＶβ／√３の絶対値の比較でセクタ特定を行っても良い。

αβ固定座標系からＵＶＷ固定座標系への変換では、演算を共通化するために、下記数４で算出される変数Ｘを使用する。

この変数Ｘを使用すると、セクタ０におけるＷ相電圧指令値Ｖｗは、β軸電圧指令値Ｖβが下記数５で表わされることより、Ｖｗ＝２Ｘとなる。

セクタ０におけるＵ相電圧指令値Ｖｕは、図８に示される関係からわかるように、Ｖｕ＝｜Ｖα｜−Ｘとなる。同様にして、セクタ２、セクタ３及びセクタ５における相電圧指令値が導出される。

セクタ１におけるＷ相電圧指令値Ｖｗは、図９に示される関係において、左下の三角形が正三角形であることからＶ相電圧指令値ＶｖがＶｖ＝（Ｖβ／√３）−Ｖαとなり、結果としてＶｗ＝Ｖα＋Ｘとなる。そして、セクタ１におけるＶ相電圧指令値ＶｖはＶｖ＝２Ｘ−Ｖｗと変形することができる。同様にして、セクタ４におけるＶ相電圧指令値及びＷ相電圧指令値が導出される。

以上より、表１に示される変換式は、変数Ｘを使用して、下記表３のように簡略化される。

このように、本実施形態では、２相の指令値であるα軸電圧指令値及びβ軸電圧指令値から３相の指令値であるＵ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値及びＷ相電圧指令値への変換を、表３に示されるような共通の変数であるＸを使用した簡易な演算で行い、セクタの特定も表２に示されるようなα軸電圧指令値及びβ軸電圧指令値の符号及び大きさの比較により行うので、演算量を削減することができる。

図１０は本発明の構成例（第１実施形態）を示しており、図１に示される構成でのコントロールユニット（ＥＣＵ）３０内の機能構成の一部である。電流指令値演算部３１は図２に示される構成での電流指令値演算部３１と同じあるから、説明は省略する。

モータ角速度演算部５０は、モータに連結された回転位置センサ（図示せず）等から取得されたロータの回転角（電気角）θｅからモータ角速度ωｅを算出する。

ｄｑ軸電流指令値算出部６０は、電流指令値演算部３１から出力された電流指令値Ｉｒｅｆ１及びモータ角速度演算部５０で算出されたモータ角速度ωｅを入力し、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを算出する。ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆは、例えば特許第５２８２３７６号公報に記載されているｄ−ｑ軸電流指令値算出部で実行されている方法等で算出される。この際、モータの機械角に対するモータ角速度が必要な場合は、電気角に対するモータ角速度ωｅに基づいて算出する。

３相／２相変換部７０は、回転角θｅを用いて、モータ電流検出器等で検出された各相のモータ電流検出値、即ちＵ相におけるモータ電流検出値（以下、「Ｕ相電流検出値」とする）Ｉｕｄ、Ｖ相におけるモータ電流検出値（以下、「Ｖ相電流検出値」とする）Ｉｖｄ及びＷ相におけるモータ電流検出値（以下、「Ｗ相電流検出値」とする）Ｉｗｄをｄ軸電流検出値Ｉｄ及びｑ軸電流検出値Ｉｑに変換する。

減算部１２０はｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとｄ軸電流検出値Ｉｄの偏差ΔＩｄ（Ｉｄｒｅｆ−Ｉｄ）を算出する。減算部１２１はｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとｑ軸電流検出値Ｉｑの偏差ΔＩｑ（Ｉｑｒｅｆ−Ｉｑ）を算出する。

ＰＩ制御部８０は偏差ΔＩｄを入力し、特性改善されたｄ軸電圧指令値Ｖｄを出力する。同様に、ＰＩ制御部９０は偏差ΔＩｑを入力し、特性改善されたｑ軸電圧指令値Ｖｑを出力する。

αβ座標変換部１００は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ並びに回転角θｅを入力し、数１を用いてα軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβを算出する。算出に際して、演算量を削減するために、まずｓｉｎ（θｅ）及びｃｏｓ（θｅ）を求め、それらの値を共用してα軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβを算出するようにしても良い。

変換部１１０は、αβ座標変換部１００で算出されたα軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβを入力し、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ及びＷ相電圧指令値Ｖｗに変換する。変換部１１０では、まず、α軸電圧指令値Ｖαから算出される｜√３Ｖα｜とβ軸電圧指令値Ｖβの絶対値｜Ｖβ｜を比較し、さらにα軸電圧指令値Ｖαとβ軸電圧指令値Ｖβの符号とから表２に従って、α軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβを要素とする指令値ベクトルが位置するセクタを特定する。そして、数４に従ってβ軸電圧指令値Ｖβから変数Ｘを算出し、表３に従って、特定されたセクタに設定されている変換式を用いて相電圧指令値を算出する。変換式が表３に示されていない相の電圧指令値は、他の２相の電圧指令値を用いて、数３より算出する。なお、セクタ特定のための表２はテーブルとして変換部１１０が保持しても良いし、条件判定のロジックとしてプログラム等に組み込んでも良い。

算出された相電圧指令値（Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ）は、図２に示される構成でのＰＩ制御部３５が出力する電圧制御指令値Ｖｒｅｆに相当し、モータのＰＷＭ駆動に使用される。

このような構成において、その動作例について図１１のフローチャートを参照して説明する。

動作が開始すると、トルクセンサ等で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ等で検出された車速Ｖｓが電流指令値演算部３１に入力され、回転位置センサ等で検出された回転角θｅがモータ角速度演算部５０に入力される（ステップＳ１０）。回転角θｅは３相／２相変換部７０及びαβ座標変換部１００にも入力される。

電流指令値演算部３１は、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する（ステップＳ２０）。モータ角速度演算部５０は、回転角θｅからモータ角速度ωｅを算出する（ステップＳ３０）。なお、電流指令値Ｉｒｅｆ１の演算とモータ角速度ωｅの算出の順番は逆でも良い。

電流指令値Ｉｒｅｆ１及びモータ角速度ωｅは、ｄｑ軸電流指令値算出部６０に入力される。ｄｑ軸電流指令値算出部６０は、電流指令値Ｉｒｅｆ１及びモータ角速度ωｅに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを算出する（ステップＳ４０）。

３相／２相変換部７０は、回転角θｅと共に、モータ電流検出器等で検出されたＵ相電流検出値Ｉｕｄ、Ｖ相電流検出値Ｉｖｄ及びＷ相電流検出値Ｉｗｄを入力し（ステップＳ５０）、３相／２相変換によりｄ軸電流検出値Ｉｄ及びｑ軸電流検出値Ｉｑに変換する（ステップＳ６０）。

減算部１２０はｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを加算入力し、ｄ軸電流検出値Ｉｄを減算入力して、偏差ΔＩｄを算出し、減算部１２１はｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを加算入力し、ｑ軸電流検出値Ｉｑを減算入力して、偏差ΔＩｑを算出する（ステップＳ７０）。

偏差ΔＩｄ及びΔＩｑはそれぞれＰＩ制御部８０及び９０に入力され、ＰＩ制御によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑがそれぞれ生成される（ステップＳ８０）。

ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑは、回転角θｅと共にαβ座標変換部１００に入力される。αβ座標変換部１００は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ及び回転角θｅより、数１を用いてα軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβを算出し、変換部１１０に出力する（ステップＳ９０）。

変換部１１０は、α軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβから｜√３Ｖα｜及び｜Ｖβ｜を算出し、両値の比較並びにα軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβの符号から、表２に従って指令値ベクトルが位置するセクタを特定する（ステップＳ１００）。そして、数４に従ってβ軸電圧指令値Ｖβから変数Ｘを算出し、特定されたセクタの情報及び変数Ｘを用いて、表３に従って相電圧指令値を算出し、表３の変換式では算出されなかった相電圧指令値は数３より算出し、算出されたＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ及びＷ相電圧指令値Ｖｗを出力する（ステップＳ１１０）。例えば、指令値ベクトルが位置するセクタがセクタ０の場合、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ及びＵ相電圧指令値Ｖｕは、それぞれＶｗ＝２Ｘ、Ｖｕ＝｜Ｖα｜−Ｘから算出され、Ｖ相電圧指令値ＶｖはＶｖ＝−Ｖｕ−Ｖｗから算出される。

Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ及びＷ相電圧指令値Ｖｗは、モータのＰＷＭ駆動に使用される。

なお、αβ固定座標系からＵＶＷ固定座標系への変換に使用する簡略化された変換式は表３に記載されている式に限られず、例えば、セクタ１におけるＶ相電圧指令値Ｖｖの変換式はＶｖ＝Ｘ−Ｖαでも良い。

次に、本発明の他の構成例について説明する。

図１２は本発明の他の構成例（第２実施形態）を示しており、第２実施形態では、図１０に示される第１実施形態でのαβ座標変換部１００及び変換部１１０が変換部１１１に統合されている。よって、変換部１１１は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ及び回転角θｅを入力し、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ及びＷ相電圧指令値Ｖｗを出力する。他の構成は第１実施形態と同じである。

変換部１１１では、αβ座標変換部１００が実行するｄｑ回転座標系からαβ固定座標系への変換を実行後、変換部１１０が実行するαβ固定座標系からＵＶＷ固定座標系への変換を実行しても良いが、両方の変換を統合し、例えば、変数Ｘを下記数６で算出するようにしても良い。

両方の変換を統合することにより、演算の簡略化のバリエーションを増やすことができる。

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
１４ 舵角センサ
２０ モータ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１ 電流指令値演算部
５０ モータ角速度演算部
６０ ｄｑ軸電流指令値算出部
７０ ３相／２相変換部
８０、９０ ＰＩ制御部
１００ αβ座標変換部
１１０、１１１ 変換部

Claims (3)

1. 電流指令値及びモータ角速度より演算されたｄｑ軸電流指令値に基づいて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相ブラシレスモータをベクトル制御で駆動し、前記３相ブラシレスモータにより車両のステアリング機構にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御方法において、
   前記３相ブラシレスモータの３相モータ電流を測定してｄｑ軸モータ電流に変換する第１処理工程と、
   前記ｄｑ軸電流指令値と前記ｄｑ軸モータ電流の各電流偏差を電流制御して、回転座標系のｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを出力する第２処理工程と、
   モータ回転角θｅを用いて、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及び前記ｑ軸電圧指令値Ｖｑを固定座標系のα軸電圧指令値Ｖα及びβ軸電圧指令値Ｖβに、Ｖα＝Ｖｄ・cos(θｅ)−Ｖｑ・sin(θｅ)及びＶβ＝Ｖｄ・sin(θｅ)＋Ｖｑ・cos(θｅ)によって変換する第１変換工程と、
   空間ベクトル変調において、前記Ｕ相、前記Ｖ相及び前記Ｗ相に対応した１２０度だけずらした３つの軸が用意され、前記Ｕ相に対応する軸を第１両端軸とし、前記Ｖ相に対応する軸を第２両端軸とし、及び前記Ｗ相に対応する軸を第３両端軸とし、
   前記空間ベクトル変調における原点を中心にして前記第１両端軸を反対方向に延長した軸を、第４両端軸とし、
   前記空間ベクトル変調における前記原点を中心にして前記第２両端軸を反対方向に延長した軸を、第５両端軸とし、
   前記空間ベクトル変調における前記原点を中心にして前記第３両端軸を反対方向に延長した軸を、第６両端軸とし、
   前記空間ベクトル変調に用いる領域は、前記原点の周りに６０度（（１／３）πラジアン）の間隔で区切られた６つのセクタに分割され、
   前記第１両端軸と前記第６両端軸とで区切られた第０の領域を、セクタ０とし、
   前記第２両端軸と前記第６両端軸とで区切られた第１の領域を、セクタ１とし、
   前記第２両端軸と前記第４両端軸とで区切られた第２の領域を、セクタ２とし、
   前記第４両端軸と前記第３両端軸とで区切られた第３の領域を、セクタ３とし、
   前記第５両端軸と前記第３両端軸とで区切られた第４の領域を、セクタ４とし、
   前記第５両端軸と前記第１両端軸とで区切られた第５の領域を、セクタ５とし、
   前記α軸電圧指令値Ｖα及び前記β軸電圧指令値Ｖβの各符号と、前記α軸電圧指令値Ｖα及び前記β軸電圧指令値Ｖβの大きさの比較とから、αβ座標の前記原点の周りを等角度で区切られた前記セクタ０、前記セクタ１、前記セクタ２、前記セクタ３、前記セクタ４、及び前記セクタ５を算出するセクタ算出工程と、
   前記α軸電圧指令値Ｖα及び前記β軸電圧指令値Ｖβの指令値ベクトルが、前記αβ座標の前記セクタ０、前記セクタ１、前記セクタ２、前記セクタ３、前記セクタ４、及び前記セクタ５のいずれに位置するかを示すセクタ情報を判定する判定工程と、
   前記β軸電圧指令値Ｖβの絶対値を用いた変数Ｘを
   

   

   とし、
   前記３相の電圧指令値をＶｕ、Ｖｖ、及びＶｗとし、
   前記α軸電圧指令値Ｖαの絶対値を｜Ｖα｜とし、
   前記セクタ情報が、前記セクタ０であるならば、Ｖｗ＝２Ｘ、及びＶｕ＝｜Ｖα｜−Ｘとし、前記セクタ情報が、前記セクタ１であるならば、Ｖｗ＝Ｖα＋Ｘ、及びＶｖ＝２Ｘ−Ｖｗとし、
   前記セクタ情報が前記セクタ２であるならば、Ｖｕ＝｜Ｖα｜―Ｘ、及びＶｖ＝２Ｘとし、前記セクタ情報が前記セクタ３であるならば、Ｖｗ＝２Ｘ、及びＶｕ＝｜Ｖα｜−Ｘとし、前記セクタ情報が前記セクタ４であるならば、Ｖｖ＝Ｖα＋Ｘ、及びＶｗ＝２Ｘ−Ｖｖとし、前記セクタ情報が前記セクタ５であるならば、Ｖｕ＝｜Ｖα｜−Ｘ、及びＶｖ＝２Ｘとすることによって、
   前記セクタ情報、及び前記変数Ｘ、並びに前記３相の電圧指令値の総和はゼロになることに基づいて、前記α軸電圧指令値Ｖα及び前記β軸電圧指令値Ｖβを前記３相の電圧指令値である前記Ｖｕ、前記Ｖｖ、前記Ｖｗに変換する第２変換工程と、を具備し、前記電圧指令値である前記Ｖｕ、前記Ｖｖ、及び前記Ｖｗにより前記３相ブラシレスモータを駆動することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法。
2. 前記大きさの比較が、√３Ｖαの絶対値とＶβの絶対値の大小比較である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御方法。
3. 前記演算方法に、前記変数Ｘ＝｜Ｖβ｜／√３、又は前記変数Ｘ＝｜Ｖｄ・sin(θｅ)＋Ｖｑ・cos(θｅ)｜／√３を用いて演算の共通化を図っている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御方法。
   

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