JPH08336293A

JPH08336293A - モータ制御装置

Info

Publication number: JPH08336293A
Application number: JP7139235A
Authority: JP
Inventors: Munenori Yamamoto; 宗法山本; Takayuki Yoshifuku; 隆之喜福; Shunichi Wada; 俊一和田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1995-06-06
Publication date: 1996-12-17
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: US5675699A; DE19543873A1; JP3190946B2

Abstract

(57)【要約】【目的】モータ制御において反転に対応する応答性、
制御性を高め、電動パワーステアリングなどに応用した
場合において運転フィーリングの良好なモータ制御装置
の提供を図る。【構成】スイッチング３ａ〜３ｄによってブリッジ回
路５を構成し、スイッチング３ａ〜３ｄを駆動すること
によってモータ２をモータ通流方向に制御するものにお
いて、制御量あるいは検出した装置の諸状態に基づいて
駆動方式を単相片側チョッパ方式、単相両側チョッパ方
式または二相両側チョッパ方式のいずれかに替えること
により、各状態に適応した駆動方式により、モータ２の
制御を行うようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータの制御装置に
係わるもので、特にＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈ
Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）駆動を行うもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータの制御装置の中には、スイッチン
グ素子によって構成されたブリッジ回路にモータを負荷
として接続し、モータ通流方向に応じて定まる一対のス
イッチング素子を駆動することによってモータの制御を
行うものが知られており、そのスイッチング素子の駆動
方式には、単相片側チョッパ方式、単相両側チョッパ方
式および二相両側チョッパ方式の３種類がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のモータ制御装置
では、各々の駆動方式により以下のような課題がある。
単相片側チョッパ方式でモータを駆動する場合には、常
にスイッチングするスイッチング素子の数が１組なの
で、単相両側チョッパ方式の２組、二相両側チョッパ方
式の４組と比べると、スイッチング損失は単相両側チョ
ッパ方式の約１／２倍、二相両側チョッパ方式と比べる
と約１／４倍となり、スイッチング素子の発熱が少ない
という特徴がある。また、図２７に示すようにスイッチ
ング素子の駆動デューティ比がモータ平均印可電圧に対
してほぼリニアなので、デューティ比５０％以上の領域
で、デューティ比に対するモータ平均印可電圧の変化の
割合が単相両側チョッパ方式や二相両側チョッパ方式と
比べて小さい。モータ平均印可電圧はモータ電流に比例
するので、デューティ比５０％以上のモータ電流を流す
場合の制御性が良いという特徴がある。

【０００４】ところで、モータのトルクＴｍとモータ電
流Ｉａの関係はトルク定数Ｋｔにより、Ｔｍ＝Ｋｔ・Ｉａ……(31) とあらわせる。また、簡単のために、モータを無負荷で
駆動する場合を考えると、モータ角加速度ｄω／ｄｔと
モータトルクの関係は、モータの慣性モーメントＪｍを
用いてＴｍ＝Ｊｍ・ｄω／ｄｔ……(32) とあらわせる。（３１）、（３２）からモータ角加速度
は、ｄω／ｄｔ＝Ｋｔ／Ｊｍ・Ｉａ……(33) となる。Ｊｍ、Ｋｔはモータに固有のものであるから、
モータの角加速度ｄω／ｄｔは、モータ電流Ｉａによっ
てのみ制御できる。

【０００５】ここで、例えばモータを右方向から左方向
に駆動する場合、図４に示すように右方向にモータを駆
動していたときのモータのインダクタンスに蓄えられた
エネルギーを回生電流Ｉ２により、モータの抵抗分で消
費しなければ、左方向には電流が流れない。また、この
回生電流Ｉ２が流れている間は、（３３）式で示したよ
うに右方向にモータの角加速度がでるので、図２４に示
すようにモータの角速度が反転するどころか右方向に増
えてしまう。そのため左右の反転を繰り返すような制御
をするときにはモータの制御性が悪いという問題があ
る。また、図２７で示すように、デューティ比５０％以
下の場合、単相両側チョッパ方式に比べてデューティ比
に対するモータ平均印可電圧の変化の割合が大きいの
で、モータ電流の制御性が悪く、微小な電流をモータに
流す場合に電流がハンチングしやすいという問題があ
る。また、文献「サーボ技術マニュアル（上巻）」に示
されているように、モータの通電方向を反転させるとき
にスイッチング素子のオン・オフのスイッチング遅れの
違いにより、ブリッジ回路の短絡を防止するためスイッ
チング素子を全てオフさせる不感帯を設けなければなら
ないため、通電方向反転時にモータのトルクにリップが
生じるという問題がある。

【０００６】一方、単相両側チョッパ方式は、常にスイ
ッチングするスイッチング素子が２組なので、二相両側
チョッパ方式と比べてスイッチング損失が約１／２倍と
なり、スイッチング素子の発熱が少ないという特徴があ
る。また、図２７で示すように、デューティ比５０％以
下の場合、単相片側チョッパ方式に比べてデューティ比
に対するモータ平均印可電圧の変化の割合が小さいので
モータ電流の制御性がよいという特徴がある。また、例
えばモータを右方向から左方向に駆動する場合、図５に
示すように右方向にモータを駆動していたときのモータ
のインダクタンスに蓄えられたエネルギーが回生電流Ｉ
４で即座に電源に回生されるので、即座に左方向に通電
できる。したがって即座に左方向にモータ角加速度が生
じ、図２４に示すように速やかにモータの角速度が反転
する。そのため、単相片側チョッパ方式に比べて、左右
の反転を繰り返すような制御をするときにはモータの制
御性が良いという特徴がある。ところが単相片側チョッ
パ方式と比べるとスイッチング損失が約２倍でスイッチ
ング素子の発熱が大きいという問題がある。また、図２
７に示すように、デューティ比５０％以上になると、単
相片側チョッパ方式に比べてデューティ比に対するモー
タ平均印可電圧の変化の割合が大きいので、モータ電流
の制御性が悪い。特にモータ電流をディジタル制御する
場合には、デューティ比５０％以上でモータ平均印可電
圧の分解能が不足することも考えられる。そのため、大
電流をモータに流す場合に電流がハンチングしやすいと
いう問題がある。また単相片側チョッパ方式と同様に、
スイッチング素子を全てオフさせる不感帯を設けなけれ
ばならないため、通電方向反転時にモータのトルクにリ
ップルが生じるという問題がある。

【０００７】さらに、二相両側チョッパ方式は、例えば
モータを右方向から左方向に駆動する場合、図５に示す
ように右方向にモータを駆動していたときのモータのイ
ンダクタンスに蓄えられたエネルギーが回生電流Ｉ４で
即座に電源に回生されるので、即座に左方向に通電でき
る。したがって即座に左方向にモータ角加速度が生じ、
図２５に示すように、速やかにモータの角加速度が反転
する。このため、単相片側チョッパ方式に比べて、左右
の反転を繰り返すような制御をするときにはモータの制
御性が良いという特徴がある。また、上記の文献に示さ
れているように、モータ電流目標値が０のときにも図２
６に示すように、モータに交流電流を流しているので、
スイッチング素子の遅れのために必要であった不感帯を
除去することができるという特徴がある。ところが、常
にスイッチングするスイッチング素子が４組なので、単
相片側チョッパ方式に比べるとスイッチング素子損失が
約４倍となりスイッチング素子の発熱が大きいという問
題がある。また、図２７に示すように、他の２方式が通
電極性左右各々に対してデューティ比０〜１００％で制
御するのに対して、モータ印可電圧の左最大値から右最
大値までをデューティ比０〜１００％で制御するため、
デューティ比に対するモータ平均印可電圧の変化の割合
が大きく、モータ電流の制御性が悪いという問題があ
る。特にモータ電流をディジタル制御する場合には、モ
ータ平均印可電圧の分解能が不足するために、大電流を
モータに流す場合に電流がハンチングしやすいという問
題がある。

【０００８】そして、これらのブリッジ回路の駆動方式
によるモータ制御装置を、例えば電動パワーステアリン
グに応用することを考えると、電流の制御性が悪くハン
チングしやすい場合には、操舵フィーリングが悪化した
り、振動や騒音が発生したりするという問題がある。振
動や騒音は運転者を著しく不快にする。また、スイッチ
ング損失が大きく、スイッチング素子の発熱が大きい場
合には、スイッチング素子の発熱を抑えるためにスイッ
チング素子やヒートシンクの容量を大きくする必要があ
り、コストアップや装置の大型化につながるという問題
がある。また、通電極性切り替え時に即座にモータが反
転しない場合には、ハンドルを切り返すときの操舵フィ
ーリングに、トルクむら等の違和感が生じるという問題
がある。また、通電極性を切り替え時に不感帯を生じる
場合には、ハンドルを切り返すときにトルクむらが生じ
たり、走行中のハンドル中立付近の操舵フィーリング、
すなわちセンターフィールが重くなり、いわゆるフリク
ション感を生じるという問題がある。センターフィール
の悪化は、高速走行時に運転者を著しく不安にする。

【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、モータの制御性を高め、またスイ
ッチング素子の発熱を抑えるモータ制御装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、４組
のスイッチング素子によって構成されたブリッジ回路に
負荷として接続されたモータと、装置の諸状態を検出す
る検出手段と、この検出手段の検出結果に応じて制御量
を求めその制御量に基づいて上記ブリッジ回路の一対も
しくは二対のスイッチング素子を駆動することによって
上記モータを所望のモータ電流に制御する制御手段とを
備えたモータ制御装置において、上記制御手段は駆動方
式切替手段を備え、この駆動方式切替手段は、上記検出
結果または上記制御量が所定値以下である場合は所望の
通流方向の一対のスイッチング素子をパルス幅変調され
た駆動信号により駆動し他側の一対のスイッチング素子
をオフとする単相両側チョッパ式と、上記検出結果また
は上記制御量が所定値以上である場合は所望の通流方向
の一対のスイッチング素子の一方をパルス幅変調された
駆動信号によって駆動し当該一対のスイッチング素子の
他方を継続的にオンとし他側の一対のスイッチング素子
をオフとする単相片側チョッパ方式とに切り替えること
を特徴としている。

【００１１】請求項２の発明は、４組のスイッチング素
子によって構成されたブリッジ回路に負荷として接続さ
れたモータと、装置の諸状態を検出する検出手段と、こ
の検出手段の検出結果に応じて制御量を求めその制御量
に基づいて上記ブリッジ回路の一対もしくは二対のスイ
ッチング素子を駆動することによって上記モータを所望
のモータ電流に制御する制御手段とを備えたモータ制御
装置において、上記制御手段は駆動方式切替手段を備
え、この駆動方式切替手段は、上記検出結果または上記
制御量が所定値以下である場合は所望の通流方向の一対
のスイッチング素子をパルス幅変調された駆動信号によ
り駆動し他側の一対のスイッチング素子を上記駆動信号
を反転させた信号により駆動する二相両側チョッパ方式
と、上記検出結果または上記制御量が所定値以上である
場合は所望の通流方向の一対のスイッチング素子の一方
をパルス幅変調された駆動信号によって駆動し、当該一
対のスイッチング素子の他方を継続的にオンとし、他側
の一対のスイッチング素子をオフとする単相片側チョッ
パ方式とに切り替えることを特徴としている。

【００１２】請求項３の発明は、４組のスイッチング素
子によって構成されたブリッジ回路に負荷として接続さ
れたモータと、装置の諸状態を検出する検出手段と、こ
の検出手段の検出結果に応じて制御量を求めその制御量
に基づいて上記ブリッジ回路の一対もしくは二対のスイ
ッチング素子を駆動することによって上記モータを所望
のモータ電流に制御する制御手段とを備えたモータ制御
装置において、上記制御手段は駆動方式切替手段を備
え、この駆動方式切替手段は、上記検出結果または上記
制御量が第１所定値以下である場合は所望の通流方向の
一対のスイッチング素子をパルス幅変調された駆動信号
により駆動し他側の一対のスイッチング素子を上記駆動
信号を反転させた信号により駆動する二相両側チョッパ
方式と、上記検出結果または上記制御量が第１所定値以
上かつ第１所定値より大きい第２所定値以下である場合
は所望の通流方向の一対のスイッチング素子の一方をパ
ルス幅変調された駆動信号によって駆動し他側の一対の
スイッチング素子をオフとする単相両側チョッパ方式
と、上記検出結果または上記制御量が第２所定値以上で
ある場合には所望の通流方向の一対のスイッチング素子
の一方をパルス幅変調された駆動信号により駆動し当該
一対のスイッチング素子の他方を継続的にオンとし他側
の一対のスイッチング素子をオフとする単相片側チョッ
パ方式とに切り替えることを特徴としている。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１〜３に記載の
駆動方式の切り替え条件にヒステリシス成分を持たせた
ことを特徴としている。

【００１４】請求項５の発明は、請求項１〜３に記載の
駆動方式を切り替える際に、前回の駆動方式の切り替え
から所定時間以上経過していることを条件とすることを
特徴としている。

【００１５】請求項６の発明は、請求項１〜３に記載の
ブリッジ回路の駆動方式の切り替え時に、モータ制御の
ゲインを切り替えることを特徴としている。

【００１６】請求項７の発明は、請求項１〜３に記載の
被制御量を少なくとも積分制御し、ブリッジ回路の駆動
方式の切り替え時に、積分項を初期化することを特徴と
している。

【００１７】請求項８の発明は、請求項７に記載のブリ
ッジ回路の駆動方式の切り替え時に、スイッチング素子
の駆動デューティ比の初期値を設定することを特徴とし
ている。

【００１８】

【作用】請求項１の発明によれば、検出手段で検出した
検出結果または制御手段で演算した制御量が所定値以下
であるか否かを判定し、その判定結果によりモータがど
のような状態で駆動されているかを推定し、推定した状
態に応じて単相両側チョッパ方式と単相片側チョッパ方
式とを切り替えることにより、推定した状態に適した駆
動方式でモータの制御を行う。

【００１９】請求項２の発明によれば、検出手段で検出
した検出結果または制御手段で演算した制御量が所定値
以下であるか否かを判定し、その判定結果によりモータ
がどのような状態で駆動されているかを推定し、推定し
た状態に応じて二相両側チョッパ方式と単相片側チョッ
パ方式とを切り替えることにより、推定した状態に適し
た駆動方式でモータの制御を行う。

【００２０】請求項３の発明によれば、検出手段で検出
した検出結果または制御手段で演算した制御量が所定値
以下であるか否かを判定し、その判定結果によりモータ
がどのような状態で駆動されているかを推定し、推定し
た状態に応じて二相両側チョッパ方式と単相両側チョッ
パ方式と単相片側チョッパ方式とを切り替えることによ
り、推定した状態に適した駆動方式でモータの制御を行
う。

【００２１】請求項４の発明によれば、駆動方式切り替
え条件にヒステリシス成分を持たせ、駆動方式が頻繁に
切り替わることを防止する。

【００２２】請求項５の発明によれば、前回の駆動方式
の切り替えから所定時間以上経過している場合のみ駆動
方式を切り替えるようにしたことにより、駆動方式が頻
繁に切り替わることを防止する。

【００２３】請求項６の発明によれば、駆動方式の切り
替え時にモータ制御のゲインを切り替えることにより、
切り替え時の制御量の変化を小さくしてモータを円滑に
制御する。

【００２４】請求項７の発明によれば、駆動方式の切り
替え時に、積分項を初期化することにより、切り替え時
の制御量の変化を小さくしてモータを円滑に制御する。

【００２５】請求項８の発明によれば、駆動方式の切り
替え時にデューティ比の初期値を設定することにより、
切り替え時の制御量の変化を小さくしてモータを円滑に
制御する。

【００２６】

【実施例】以下、この発明の各実施例を図面を用いて説
明する。実施例１．図１はモータ電流目標値が所定値以下のとき
は単相両側チョッパ方式を使用し、モータ電流目標値が
所定値以上のときは単相片側チョッパ方式に切り替え
て、モータを制御するモータ制御装置を車両のパワース
テアリングに適用した場合の構成図である。この図１に
おいて、１は直流電源としての車載バッテリ、２は車載
バッテリ１から電力を供給されるモータ、３ａ〜３ｄは
スイッチング素子、４ａ〜４ｄはスイッチング素子３ａ
〜３ｄに逆並列に接続されたフライホイールダイオー
ド、５はスイッチング素子３ａ〜３ｄによって構成され
たブリッジ回路であって、このブリッジ回路５にはモー
タ２を負荷として接続してある。８はモータ電流を検出
する電流検出手段であって、これはモータ２と直列に接
続された電流検出抵抗６と増幅器７とからなっている。
９はスイッチング素子３ａ〜３ｄを駆動するスイッチン
グ素子駆動回路であって、これはスイッチング素子ドラ
イバ１０ａ〜１０ｄから構成されている。１１は駆動方
式切替手段であって、これは駆動方式切替信号Ｓｉｇ
１，Ｓｉｇ２によりブリッジ回路５の駆動方式を切り替
えるもので、ＯＲゲート１２ａ，１２ｂを有している。

【００２７】１３は制御手段であって、これはスイッチ
ング素子３ａ〜３ｄを駆動するＰＷＭ信号ＰＷＭ１，Ｐ
ＷＭ２を出力するためのＰＷＭ変調器１４、駆動方式切
替信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２を出力するための入出力ポー
ト１５ａ、車速検出手段２１からの車速信号を入力する
ための入出力ポート１５ｂ、モータ電流検出手段８から
のモータ電流検出値をアナログ／ディジタル変換（Ａ／
Ｄ変換）するＡ／Ｄ変換器１６ａ、トルク検出手段２０
により検出されたステアリングの操舵トルク検出値をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１６ｂ、プログラムなどを保
持しているＲＯＭ１８およびデータなどを一時的に保持
するＲＡＭ１９と共同し、車速検出手段２１からの車
速、モータ電流検出手段８からのモータ電流検出値、ト
ルク検出手段２０からの操舵トルク検出値などの各検出
値に基づいて、図２に示すように予め設定された処理を
行うマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１７から構成され
ている。

【００２８】つぎに、実施例１の動作について図２に示
すフローチャートにしたがって説明する。まず、ステッ
プＳ１において操舵トルク検出値Ｔｓ、車速Ｖｓ、モー
タ電流検出値Ｉｓなどを読み込み、ステップＳ２にて、
操舵トルク検出値Ｔｓおよび車速Ｖｓから、例えば図３
のＡ図のような操舵トルク検出値Ｔｓと車速Ｖｓとに対
するモータ電流目標値Ｉｔとの関係からモータ電流目標
値Ｉｔを演算する。ステップＳ３では、ステップＳ２に
おいて求めたモータ電流目標値Ｉｔの絶対値が予め定め
た所定値Ｉ以下であるか否かを判定し、モータ電流目標
値Ｉｔの絶対値が所定値Ｉ以下であればステップＳ４に
進んでモータ電流検出値Ｉｓとモータ電流目標値Ｉｔと
の偏差に基づいてＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ
ＰｌｕｓＩｎｔｅｇｒａｌＰｌｕｓＤｅｒｉｖａｔ
ｉｖ）演算を行ってデューティ比を求める。ついで、ス
テップＳ５にて、モータ電流目標値Ｉｔの極性（右また
は左）からモータ２の通流方向を判定して、モータ２の
通流方向が右方向であればステップＳ６に進んで単相両
側チョッパ方式右方向の駆動信号（ＰＷＭ１＝ＰＷＭ信
号、ＰＷＭ２＝オフ、Ｓｉｇ１＝オフ、Ｓｉｇ２＝オ
フ）を出力し、モータ２の通流方向が左方向であれば、
ステップＳ７に進んで単相両側チョッパ方式左方向の駆
動信号（ＰＷＭ１＝オフ、ＰＷＭ２＝ＰＷＭ信号、Ｓｉ
ｇ１＝オフ、Ｓｉｇ２＝オフ）を出力し、モータ電流目
標値Ｉｔ＝０である場合のみステップＳ８に進んで全て
の駆動信号をオフ（ＰＷＭ１＝ＰＷＭ２＝Ｓｉｇ１＝Ｓ
ｉｇ２＝オフ）する。一方、ステップＳ３において、モ
ータ電流目標値Ｉｔが所定値Ｉ以下でなければ、ステッ
プＳ９において、モータ電流検出値Ｉｓとモータ電流目
標値Ｉｔとの偏差に基づいてＰＩＤ演算を行ってデュー
ティ比を求める。つぎに、ステップＳ１０においてモー
タ電流目標値Ｉｔの極性からモータ２の通流方向を判定
し、右方向であればステップＳ１１に進んで単相片側チ
ョッパ方式右方向の駆動信号（ＰＷＭ１＝ＰＷＭ信号、
ＰＷＭ２＝オフ、Ｓｉｇ１＝オン、Ｓｉｇ２＝オフ）を
出力し、左方向であればステップＳ１２に進んで単相片
側チョッパ方式右方向の駆動信号（ＰＷＭ１＝オフ、Ｐ
ＷＭ２＝ＰＷＭ信号、Ｓｉｇ１＝オフ、Ｓｉｇ２＝オ
ン）を出力する。このような処理を繰り返すことによっ
て、モータ２の制御を行う。

【００２９】なお、図３のＡ図において、操舵トルク検
出値Ｔｓがゼロ点から左右方向に所定の値になるまで
は、モータ電流目標値Ｉｔをゼロに設定してあるが、こ
のモータ電流目標値Ｉｔをゼロに設定する幅Ｈは、どの
ような運転フィーリング特性を求めるかによって決めら
れるものである。また、図３のＡ図において、車速Ｖｓ
は低速から高速までを４つに区分した場合を例示してあ
るが、その区分数は４つ限定されるものではなく、例え
ば時速１０ｋｍごとに区分するようにしても良い。ま
た、各区分線は操舵トルク検出値Ｔｓのモータ電流目標
値Ｉｔ＝０点から左右に少し離れた所から分岐している
が、操舵トルク検出値Ｔｓのモータ電流目標値Ｉｔ＝０
点から分岐するように設定することも可能である。

【００３０】また、図３のＢ図に示すように、各車速に
おける操舵トルク検出値Ｔｓとモータ電流目標値Ｉｔと
の関係は曲線でもよい。また、マイコンのＲＯＭにデー
タをもっていない車速の場合（図３のＢ図で１０ｋｍ／
ｈ、２０ｋｍ／ｈ以外の場合）は、

【００３１】

【数１】

【００３２】によりモータ電流目標値Ｉｔを計算する。
ただし上記（１）式において、Ｖ_S；車速、Ｖ_H；マイコ
ンのＲＯＭ内に操舵トルク検出値Ｔｓとモータ電流目標
値Ｉｔとの関係のデータをもつＶ_H≧Ｖ_Sなる最も近い車
速、Ｉ_H；車速Ｖ_Hのときのモータ電流目標値、Ｖ_L：マ
イコンのＲＯＭ内に操舵トルク検出値Ｔｓとモータ電流
検出値Ｉｔとの関係のデータをもつＶ_L≦Ｖ_Sなる最も近
い車速、Ｉ_L：車速Ｖ_Lのときのモータ電流目標値であ
る。例えば、車速１６ｋｍ／ｈのときのモータ電流目標
値Ｉｔは、Ｉ₂₀を車速２０ｋｍ／ｈのときのモータ電流
目標値とし、Ｉ₁₀を車速１０ｋｍ／ｈのときのモータ電
流目標値とすると、上記（１）式より、

【００３３】

【数２】

【００３４】となる。

【００３５】ここで図５において、単相両側チョッパ方
式でブリッジ回路５を駆動した場合のモータ電流の経路
を説明する。スイッチング素子３ａ，３ｄがオンで、ス
イッチング素子３ｂ，３ｃがオフの場合には、Ｉ３で示
した経路で、直流電源１、スイッチング素子３ａ、モー
タ２、スイッチング素子３ｄ、直流電源１の順に電流が
流れる。また、スイッチング素子３ａ〜３ｄがオフの場
合にはＩ４で示した経路で、直流電源１、フライホイー
ルダイオード４ｃ、モータ２、フライホイールダイオー
ド４ｂ、直流電源１の順に電流が流れる。このとき、回
生電流Ｉ４は直流電源１に流れ込むので、モータ２を反
転させる場合、即座に反対方向に駆動できる。つまりモ
ータ電流目標値Ｉｔが所定値Ｉ以下の場合は、モータ２
を頻繁に反転する場合なので、単相両側チョッパ方式を
用いることでスムーズに操舵することができる。またモ
ータ２に大電流を流さないので、常時スイッチングする
スイッチング素子が２組でも発熱は問題にならない。

【００３６】一方、図４において、単相片側チョッパ方
式でブリッジ回路５を駆動した場合のモータの電流の経
路を説明する。スイッチング素子３ａ、３ｄがオンで、
スイッチング素子３ｂ、３ｃがオフの場合には、Ｉ１で
示した経路で、直流電源１、スイッチング素子３ａ、モ
ータ２、スイッチング素子３ｄ、直流電源１の順に電流
が流れる。スイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃがオフ
で、スイッチング素子３ｄがオンの場合には、Ｉ２で示
した経路で、モータ２、スイッチング素子３ｄ、フライ
ホイールダイオード４ｃの順に電流が流れる。このと
き、回生電流Ｉ２は、モータの抵抗分で消費されるまで
流れ続け、モータを反転させようとしても流れ終わるま
では反転しない。しかし、モータ電流目標値Ｉｔが所定
値Ｉ以上の場合は、運転者が片方に操舵し続け、モータ
２に大電流を流す場合なので、モータ２を反転させたい
場合に即座に反転しないという問題は起こらない。また
常時スイッチングしているスイッチング素子が１組しか
ないので、スイッチング素子の発熱は問題にならない。

【００３７】このように、モータ電流目標値Ｉｔが所定
値Ｉ以下の微小電流を流す場合のみ、大電流の制御性が
悪くスイッチング損失は大きいが、微小電流の制御性の
よい、単相両側チョッパ方式を用いれば、良好な操舵フ
ィーリングが得られ、またスイッチング素子の発熱も問
題にならない。また、所定値Ｉ以上の大電流を流す場合
のみ、微小電流の制御性は悪いが、大電流の制御性が良
くスイッチング損失の小さい、単相片側チョッパ方式を
用いれば、電流のハンチングに伴う音や振動を抑えるこ
とができ、またスイッチング素子の発熱を抑えることが
できる。

【００３８】実施例２．上記実施例１では、単相片側チ
ョッパ方式と単相両側チョッパ方式とをモータ電流目標
値Ｉｔの大小に応じて切り替えてモータ２の制御を行う
ものについて述べたが、この実施例２ではモータ電流目
標値Ｉｔの大小に応じて単相片側チョッパ方式と二相両
側チョッパ方式とを切り替えるものについて説明する。
実施例２における装置の構成を図８に示す。構成は駆動
方式切替手段１１がＡＮＤゲート１２ｃ，１２ｄとＮＯ
Ｔゲート１２ｅ，１２ｆによって構成されていること
が、図１に示す構成とは異なる以外は図１に示す構成と
同一である。

【００３９】つぎに、実施例２の動作について図９に示
すフローチャートにしたがって説明する。ステップＳ１
〜Ｓ５およびステップＳ９，Ｓ１０は図２に示すステッ
プＳ１〜Ｓ５およびステップＳ９，Ｓ１０と同様の処理
を行うので説明を省略する。ステップＳ５の判定によっ
て、モータ２の通流方向が右方向であれば、ステップＳ
２１に進んで二相両側チョッパ方式右方向の駆動信号
（ＰＷＭ１＝ＰＷＭ信号、ＰＷＭ２＝ＰＷＭ信号の反転
信号、Ｓｉｇ１＝オン、Ｓｉｇ２＝オン）を出力し、左
方向であればステップＳ２２に進んで二相両側チョッパ
方式左方向の駆動信号（ＰＷＭ１＝ＰＷＭ信号の反転信
号、ＰＷＭ２＝ＰＷＭ信号、Ｓｉｇ１＝オン、Ｓｉｇ２
＝オン）を出力し、モータ電流目標値Ｉｔ＝０である場
合は、右方向あるいは左方向においてデューティ比５０
％の駆動信号、すなわち、ＰＷＭ１およびＰＷＭ２のい
ずれもデューティ比５０％の駆動信号を出力することに
よって、モータ２の回転を停止する。また、ステップＳ
１０の判定によって、モータ２の通流方向が右方向であ
ればステップＳ２３に進んで単相片側チョッパ方式右方
向の駆動信号（ＰＷＭ１＝ＰＷＭ信号、ＰＷＭ２＝オ
フ、Ｓｉｇ１＝オン、Ｓｉｇ２＝オフ）を出力し、左方
向であればステップＳ２４に進んで単相片側チョッパ方
式左方向の駆動信号（ＰＷＭ１＝オフ、ＰＷＭ２＝ＰＷ
Ｍ信号、Ｓｉｇ１＝オフ、Ｓｉｇ２＝オン）を出力す
る。このような処理を繰り返し行うことによって、モー
タ２の制御を行う。

【００４０】単相片側チョッパ方式では図１０に示すよ
うな駆動信号が出力され、二相両側チョッパ方式では図
１１に示すような駆動信号が出力される。ここで、単相
片側チョッパ方式はモータ２の反転に対する応答性が悪
いことはすでに述べたとおりであるが、この実施例２の
制御においては、モータ２が反転するような操作領域で
は二相両側チョッパ方式によって駆動されており、二相
両側チョッパ方式がモータ２の反転に対する応答性に優
れていることは、上記二相両側チョッパ方式のメリット
として述べたとおりである。また、二相両側チョッパ方
式によって駆動されている領域では、モータ電流が小さ
いので、二相両側チョッパ方式のデメリットであるスイ
ッチング素子３ａ〜３ｄの発熱量は特に問題とはならな
い。

【００４１】以上のように、この実施例２によれば、モ
ータ電流目標値Ｉｔが大きい場合には単相片側チョッパ
方式によってモータ２の制御を行い、モータ電流目標値
Ｉｔが小さい場合には二相両側チョッパ方式によってモ
ータ２の制御を行うように駆動方式を切り替えることに
より、それぞれの駆動方式に適した領域での制御を行う
ことができるので、それぞれの特徴を活かし、また、そ
れぞれの欠点を補った制御が可能となり、運転フィーリ
ングを向上することができる。

【００４２】実施例３．上記実施例１および実施例２で
は単相片側チョッパ方式と単相両側チョッパあるいは二
相両側チョッパ方式の２方式をモータ電流目標値Ｉｔの
大小に応じて切り替えてモータ２の制御を行うものにつ
いて述べたが、実施例３では、駆動方式切替手段１１を
図１２に示すように、ＯＲゲート１２ａ，１２ｂ、ＡＮ
Ｄゲート１２ｃ，１２ｄおよびＮＯＴゲート１２ｅ，１
２ｆによって構成し、単相片側チョッパ方式、単相両側
チョッパ方式および二相両側チョッパ方式の３方式を切
り替えるものについて説明する。

【００４３】つぎに、実施例３の動作について図１３に
示すフローチャートにしたがって説明する。ステップＳ
１，Ｓ２は図２に示すステップＳ１，Ｓ２と同様の処理
を行うので説明を省略する。ステップＳ３１ではステッ
プＳ２で求めたモータ電流目標値Ｉｔの絶対値が第１所
定値Ｉａ以下であるか否かを判定し、Ｉａ以下であれば
ステップＳ３２に進んでデューティ比を演算し、ステッ
プＳ３３でモータ電流目標値Ｉｔの極性からモータ２の
通流方向を判定し、右方向であればステップＳ３４に進
んで二相両側チョッパ方式右方向の駆動信号（ＰＷＭ１
＝ＰＷＭ信号、ＰＷＭ２＝ＰＷＭ信号の反転信号、Ｓｉ
ｇ１＝オン、Ｓｉｇ２＝オン）を出力し、左方向であれ
ばステップＳ３５に進んで二相両側チョッパ方式左方向
の駆動信号（ＰＷＭ１＝ＰＷＭ信号の反転信号、ＰＷＭ
２＝ＰＷＭ信号、Ｓｉｇ１＝オン、Ｓｉｇ２＝オン）を
出力し、モータ電流目標値Ｉｔ＝０である場合は、右方
向あるいは左方向においてデューティ比５０％の駆動信
号、すなわち、ＰＷＭ１およびＰＷＭ２のいずれもデュ
ーティ比５０％の駆動信号を出力することによって、モ
ータ２の回転を停止する。一方、ステップＳ３１の判定
によって、モータ電流目標値Ｉｔの絶対値が第１所定値
以上、つまりモータ電流目標値Ｉｔの絶対値が第１所定
値Ｉａから第２所定値Ｉｂまでの間であればステップＳ
３６に進んでモータ電流目標値Ｉｔの絶対値が第２所定
値Ｉｂ（第１所定値Ｉａと第２所定値Ｉｂとの関係は、
Ｉａ＜Ｉｂとする）以下であるか否かを判定する。モー
タ電流目標値Ｉｔの絶対値が第２所定値Ｉｂ以下であれ
ばステップＳ３７に進んでデューティ比を演算し、ステ
ップＳ３８でモータ電流目標値Ｉｔの極性からモータ２
の通流方向を判定し、右方向であればステップＳ３９に
進んで単相両側チョッパ方式右方向の駆動信号（ＰＷＭ
１＝ＰＷＭ信号、ＰＷＭ２＝オフ、Ｓｉｇ１＝オン、Ｓ
ｉｇ２＝オン）を出力し、左方向であればステップＳ４
０に進んで単相両側チョッパ方式左方向の駆動信号（Ｐ
ＷＭ１＝オフ、ＰＷＭ２＝ＰＷＭ信号、Ｓｉｇ１＝オ
ン、Ｓｉｇ２＝オン）を出力する。一方、ステップＳ３
６でモータ電流目標値Ｉｔの絶対値が第２所定値Ｉｂ以
上であればステップＳ４１に進んでデューティ比を演算
し、ステップＳ４２でモータ電流目標値Ｉｔの極性から
モータ２の通流方向を判定し、右方向であればステップ
Ｓ４３に進んで単相片側チョッパ方式右方向の駆動信号
（ＰＷＭ１＝ＰＷＭ信号、ＰＷＭ２＝オフ、Ｓｉｇ１＝
オン、Ｓｉｇ２＝オフ）を出力し、左方向であればステ
ップＳ４４に進んで単相片側チョッパ方式左方向の駆動
信号（ＰＷＭ１＝オフ、ＰＷＭ２＝ＰＷＭ信号、Ｓｉｇ
１＝オフ、Ｓｉｇ２＝オン）を出力する。このような処
理を繰り返し行うことによって、モータ２の制御を行
う。

【００４４】要するに、この実施例３によれば、以上説
明したような制御を行うことによって、各駆動方式それ
ぞれに適した領域での制御を行うことができ、それぞれ
のメリットを活かすことができる。したがって、モータ
２の回転方向が反転するような領域では、反転に対する
応答性が向上し、また、デューティ比の小さい領域では
制御性が向上し、さらに、デューティ比が大きいような
領域ではスイッチング素子３ａ〜３ｄの発熱量を小さく
することができる。

【００４５】実施例４．実施例１では、モータ電流目標
値Ｉｔに基づいてブリッジ回路５の駆動方式を切り替え
ていたが、特にモータ電流のフィードバック制御を行な
わない場合には、図１４に示すように、モータ印可電圧
目標値Ｖｔに基づいて切り替えても良い。

【００４６】この実施例４における制御手段１３の動作
を、図１４のフローチャートにしたがって説明する。ま
ずステップＳ５０で操舵トルク検出値Ｔｓ、車速Ｖｓを
読み込み、ステップＳ５１で操舵トルク検出値Ｔｓおよ
び車速Ｖｓからモータ印可電圧目標値Ｖｔを演算する。
次に、ステップＳ５２で、モータ印可電圧目標値Ｖｔが
所定値Ｖｏ以下ならば単相両側チョッパ方式とし、所定
値Ｖｏ以上ならば単相片側チョッパ方式とすべく駆動方
式を判定する。さらに、ステップＳ４′またはステップ
Ｓ９′で、モータ印可電圧目標値Ｖｔからスイッチング
素子３ａ〜３ｄを駆動するデューティ比を駆動方式に応
じて演算する。このデューティ比は、

【００４７】

【数３】

【００４８】により、決定される。その後、ステップＳ
５３，Ｓ６〜Ｓ８で、またはステップＳ５４，Ｓ１１，
Ｓ１２で、ＰＷＭ信号＝ＰＷＭ０，ＰＷＭ１及び駆動方
式切替信号ｓｉｇ１，ｓｉｇ２を駆動方式切替手段１１
に出力する。単相両側チョッパ方式および単相片側チョ
ッパ方式において、モータ２を駆動した場合のモータ２
の電流の経路、および効果は、実施例１の場合とまった
く同様なので説明を省略する。

【００４９】この実施例４のように、モータ印可電圧目
標値Ｖｔに基づいて、単相両側チョッパ方式と単相片側
チョッパ方式を切り替えても、実施例１と同様の効果が
得られる。

【００５０】また、実施例２のように二相両側チョッパ
方式と単相片側チョッパ方式を切り替える場合に、この
実施例４のようにモータ印可電圧目標値Ｖｔに基づいて
切り替えても、同様の効果が得られる。この場合には、
スイッチング素子３ａ〜３ｄを全オフする必要がないの
で、ステップＳ８を取り除き、ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ
１１，Ｓ１２をそれぞれステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２
３，Ｓ２４に置き換えることで実現できる。

【００５１】実施例５．上記実施例１〜３では、モータ
電流目標値Ｉｔが所定値Ｉ以下であるか否かを判定して
駆動方式を切り替えるようにしたが、図１５に示すよう
に、モータ電流検出値Ｉｓが所定値Ｉ以下であるか否か
を判定することによって、駆動方式を切り替えるように
しても良い。また、図１５は実施例１との判定条件を変
更したものであるが、実施例２または実施例３において
判定条件を変更したものでも同様の効果を奏することが
できる。

【００５２】実施例６．上記実施例１〜３では、モータ
電流目標値Ｉｔが所定値Ｉ以下であるか否かを判定して
駆動方式を切り替えるようにしたが、図１６に示すよう
に、操舵トルク検出値Ｔｓが所定値Ｔ以下であるか否か
を判定することによって、駆動方式を切り替えるように
しても良い。また、図１６は実施例１との判定条件を変
更したものであるが、実施例２または実施例３において
判定条件を変更したものでも同様の効果を奏することが
できる。

【００５３】実施例７．上記実施例１〜３では、モータ
電流目標値Ｉｔが所定値Ｉ以下であるか否かを判定して
駆動方式を切り替えるようにしたが、図１７に示すよう
に、車速Ｖｓが所定値Ｖ以下であるか否かを判定するこ
とによって、駆動方式を切り替えるようにしても良い。
また、図１７は実施例１との判定条件を変更したもので
あるが、実施例２または実施例３において判定条件を変
更したものでも同様の効果を奏することができる。

【００５４】実施例８．上記実施例１は判定条件として
モータ電流目標値Ｉｔが所定値Ｉ以下であるか否かで駆
動方式を切り替えるようにしたため、モータ電流目標値
Ｉｔが上記所定値Ｉ付近となるような状態での運転時に
は、駆動方式が頻繁に切り替わり、運転フィーリングが
悪化するという問題がある。そこで、図１８に示すよう
なフローチャートにしたがって制御することによって、
駆動方式の切り替え条件にヒステリシス成分を持たせる
ことにより、駆動方式の切り替わりが頻繁に起こること
を防ぐことができる。

【００５５】図１８は、実施例１の駆動方式を切り替え
る条件を変更したものであり、図２のフローチャートと
同じ部分については説明を省略する。駆動方式を切り替
えるか否かの判定は、まず、ステップＳ９０で前回の判
定結果が単相両側チョッパ方式であったか否かを判定
し、単相両側チョッパ方式であったならばステップＳ９
１に進み、ステップＳ９１にてモータ電流目標値Ｉｔの
絶対値が第３所定値Ｉｃ以下であるか否かを判定し、モ
ータ電流目標値Ｉｔの絶対値が第３所定値Ｉｃ以下であ
ればステップＳ４に進む。モータ電流目標値Ｉｔの絶対
値が第３所定値Ｉｃ以下でなければステップＳ９に進
む。一方、ステップＳ９０の判定において、前回の判定
結果が単相両側チョッパ方式でなかった場合は、ステッ
プＳ９２に進みモータ電流目標値Ｉｔの絶対値が第４所
定値Ｉｄ（ここで、ＩｃとＩｄとの関係はＩｃ＞Ｉｄと
する）以下であるか否かを判定する。モータ電流目標値
Ｉｔの絶対値が第４所定値Ｉｄ以下であればステップＳ
４に進み、モータ電流目標値Ｉｔの絶対値が第４所定値
Ｉｄ以下でなければステップＳ９に進む。ステップＳ４
およびステップＳ９では実施例１と同様にデューティ比
を演算し、以後同様に制御を行う。

【００５６】このように駆動方式の切り替え条件にヒス
テリシス成分を持たせることによって、モータ電流目標
値Ｉｔが切り替え条件である所定値Ｉ付近となるような
状態での運転時に駆動方式の切り替わりによるモータ２
のトルクの変動や運転フィーリングの悪化を緩和するこ
とができる。また、実施例２〜７の駆動方式の切り替え
条件にヒステリシス成分を持たせるようにしても同様の
効果を奏することができる。

【００５７】実施例９．実施例１の制御手段１３におい
ては、モータ電流目標値ＩＴに基づいてブリッジ回路５
の駆動方式を判定していたが、図１９に示すように、判
定条件が所定時間継続した場合に駆動方式を切り替える
べく、タイマ要素を設けても良い。

【００５８】この実施例９における制御手段１３の動作
を図１９のフローチャートにしたがって説明する。ま
ず、先の実施例１と同様に、ステップＳ１で操舵トルク
検出値Ｔｓ、車速Ｖｔ、モータ電流検出値Ｉｔを読み込
み、ステップＳ２でモータ電流目標値Ｉｔを演算する。
次に、ステップＳ３でモータ電流目標値Ｉｔが所定値Ｉ
以下と判定した場合には、ステップＳ１００でタイマー
カウンタＴｉｍｅｒＡに所定時間ｄＡを加える。そし
て、ステップＳ１０１でタイマーカウンタＴｉｍｅｒＡ
が所定時間ＴＡ以上と判定した場合には、単相両側チョ
ッパ方式とすべく駆動方式を判定し、ステップＳ１０２
でタイマーカウンタＴｉｍｅｒＢに０を代入し初期化す
る。以下、ステップＳ４〜Ｓ８と順に実行すればよい。
これらのステップは実施例１と全く同様なので説明を省
略する。

【００５９】ステップＳ１０１でタイマーカウンタＴｉ
ｍｅｒＡが所定値ＴＡ以下と判定した場合には、単相片
側チョッパ方式とすべく駆動方式を判定して、以下、ス
テップＳ９〜Ｓ１２と順に実行すればよい。これらのス
テップは実施例１と全く同様なので説明を省略する。

【００６０】一方、ステップＳ３でモータ電流目標値Ｉ
ｔが所定値Ｉ以上と判定した場合には、ステップＳ１０
３でタイマーカウンタＴｉｍｅｒＢに所定時間ｄＢを加
える。そして、ステップＳ１０４でタイマーカウンタＴ
ｉｍｅｒＢが所定時間ＴＢ以上と判定した場合には、単
相片側チョッパ方式とすべく駆動方式を判定し、ステッ
プＳ１０５でタイマーカウンタＴｉｍｅｒＡに０を代入
し初期化する。以下、ステップＳ９〜Ｓ１２と順に実行
すればよい。これらのステップは実施例１と全く同様な
ので説明を省略する。

【００６１】ステップＳ１０４でタイマーカウンタＴｉ
ｍｅｒＢが所定値ＴＢ以下と判定した場合には、単相両
側チョッパ方式とすべく駆動方式を判定して、以下、ス
テップＳ４〜Ｓ８と順に実行すればよい。これらのステ
ップは実施例１と全く同様なので説明を省略する。

【００６２】この実施例９のように、タイマーカウンタ
を用いれば、駆動方式の切り替え判定にヒステリシス要
素付け加えることなしに駆動方式の切り替わりが頻繁に
起こることを防ぎ、駆動方式の切り替わり時のモータ２
のトルクや回転速度の急変を減らすことができる。

【００６３】また、実施例２のように二相両側チョッパ
方式と単相片側チョッパ方式を切り替える場合にも、こ
の実施例４のようにカウンタタイマーを用いて切り替え
れば、同様の効果が得られる。この場合には、スイッチ
ング素子３ａ〜３ｄを全オフする必要がないので、ステ
ップＳ８を取り除き、ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ１１，Ｓ
１２をそれぞれステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２
４に置き換えることで実現できる。

【００６４】実施例１０．上記実施例１〜９では切り替
え条件を満たすことによって駆動方式を切り替えるよう
にしたが、駆動方式を単に切り替えるだけでは、モータ
２のトルクの変動が発生し、運転フィーリングが悪化す
るという問題がある。図２０のフローチャートに示すよ
うに、デューティ比の演算（ＰＩＤ演算）に用いるゲイ
ン（比例定数、積分定数、微分定数）を切り替え後の駆
動方式に適するゲインに変更することにより、駆動方式
切り替え時のモータ２のトルクの変動を抑制し、運転フ
ィーリングをより一層向上することができる。また、図
２０は実施例１に適用した場合であるが、実施例２〜９
に適用することによっても同様の効果を奏することは言
うまでもない。

【００６５】実施例１１．実施例１の制御手段１３にお
いて、デューティ比演算時に、モータ電流目標値Ｉｔと
モータ電流検出値Ｉｓとに応じて少なくとも積分制御す
る場合には、図２１に示すように、駆動方式判定後に、
駆動方式の切り替わりを判定して、積分項の初期化を行
なってもよい。

【００６６】この実施例１１における制御手段１３の動
作を、図２１のフローチャートにしたがって説明する。
まず、実施例１の場合と同様に、ステップＳ１で操舵ト
ルク検出値Ｔｓ、車速Ｖｓ、モータ電流検出値Ｉｓを読
み込み、次にステップＳ２においてモータ電流目標値Ｉ
ｔを演算する。さらにステップＳ３でモータ電流目標値
Ｉｔが所定値Ｉ以下ならばブリッジ回路５の駆動方式を
単相両側チョッパ方式とし、所定値Ｉ以上ならばブリッ
ジ回路５の駆動方式を単相片側チョッパ方式とすべく駆
動方式を判定する。

【００６７】ところが、駆動方式が切り替わるとき、後
述の実施例１２で示すように、駆動方式によりモータ平
均印可電圧が全く異なってしまい、モータ２のトルクや
回転速度に大きな変動が起こってしまう。

【００６８】そこで、この実施例１１では、駆動方式の
切り替わりであるか否かを判定して、切り替わりである
と判定した場合、デューティ比を演算する上で支配的な
要素である積分項を初期化することによって、モータ平
均印可電圧を駆動方式切り替え前と切り替え後とでほぼ
一定にし、モータ２のトルクや回転速度の変動を緩和す
る。

【００６９】例えば、モータ電流をＰＩＤ制御した場
合、デューティ比＝比例項(Ｐ項)＋積分項(Ｉ項)＋微分項(Ｄ項)……(14) と表せる。簡単のために定常状態のみを考えると、デューティ比＝積分項……(15) と表せる。

【００７０】ここで、後述の実施例１２より、単相片側
チョッパ方式から単相両側チョッパ方式に駆動方式を切
り替えるときにモータ２のトルクや回転速度の急変を緩
和するためのデューティ比の初期値は、 duty2=(1/2)×duty1+50……（６）となる。したがって、単相片側チョッパ方式で駆動する
ときの積分項をi_term1とし、単相両側チョッパ方式で
駆動するときの積分項をi_term2とすると、モータ２の
トルクや回転速度が急変しないように単相片側チョッパ
方式から単相両側チョッパ方式に駆動方式を切り替える
には、（１５）式を（６）式に代入することにより、切
り替え時のi_term2の初期値を、 i_term2=(1/2)×i_term1+定常状態でデューティ比50%時の積分項…(16) とすればよい。

【００７１】また、実施例１２より、単相両側チョッパ
方式から単相片側チョッパ方式に切り替えるときには、
デューティ比の初期値を duty1=2×(duty2-50)……（７）とすればよいので、単相両側チョッパ方式から単相片側
チョッパ方式に切り替えるときには、（１５）式を
（７）式に代入することにより、切り替え時のi_term1
の初期値を、 i_term1＝2×(i_term2−定常状態でデューティ比50%時の積分項）…(17) とすればよい。

【００７２】すなわち、ステップＳ３で単相両側チョッ
パ方式と判定した場合、ステップＳ１２０で単相片側チ
ョッパ方式からの駆動方式の切り替わりであるか否かを
判定して、駆動方式の切り替わりであると判定したなら
ば、ステップＳ１２１で（１６）式を用いて積分項を初
期化すればよい。以下、ステップＳ４〜Ｓ８と順に実行
すればよい。これらのステップは実施例１と全く同様な
ので説明を省略する。

【００７３】ステップＳ１２０で駆動方式の切り替わり
でないと判定した場合には、以下、ステップＳ４〜Ｓ８
と順に実行すればよい。これらのステップは実施例１と
全く同様なので説明を省略する。

【００７４】一方、ステップＳ３で単相片側チョッパ方
式と駆動方式を判定した場合には、ステップＳ１２２
で、単相両側チョッパ方式からの駆動方式の切り替わり
であるか否かを判定し、ステップＳ１２２で駆動方式の
切り替わりであると判定したならば、ステップＳ１２３
で（１７）式を用いて積分項を初期化すればよい。以
下、ステップＳ９〜Ｓ１２と順に実行すればよい。これ
らのステップは実施例１と全く同様なので説明を省略す
る。

【００７５】ステップＳ１２２で駆動方式の切り替わり
でないと判定した場合には、以下、ステップＳ９〜Ｓ１
２と順に実行すればよい。これらのステップは実施例１
と全く同様なので説明を省略する。

【００７６】この実施例１１の初期化により、駆動方式
の切り替わり時に、モータ平均印可電圧がほぼ一定とな
るので、モータ２のトルクや回転速度の急変を緩和する
ことができる。

【００７７】また、実施例２のように二相両側チョッパ
方式と単相片側チョッパ方式を切り替える場合にも、こ
の実施例１１のように積分項を初期化すれば同様の効果
が得られる。

【００７８】単相片側チョッパ方式から二相両側チョッ
パ方式に切り替えるときにモータ２のトルクや回転速度
の急変を緩和するためのデューティ比の初期値は、右方
向にモータ２を駆動する場合は、 duty3=(1/2)×duty1+50……(10) であり、左方向にモータ２を駆動する場合は、 duty3=-(1/2)×duty1+50……(11) である。

【００７９】ゆえに、モータ２のトルクや回転速度が急
変しないように単相片側チョッパ方式から二相両側チョ
ッパ方式に駆動方式を切り替えるには、（１５）式を
（１０）式および（１１）式に代入することにより、切
り替え時のi_term3の初期値を、右方向にモータ２を駆
動する場合は、 i_term3=(1/2)×i_term1+定常状態でデューティ比50%時の積分項…(18) とし、左にモータ２を駆動する場合は、 i_term3=-(1/2)×i_term1+定常状態でデューティ比50%時の積分項…(19) とすればよいことがわかる。

【００８０】同様に、二相両側チョッパ方式から単相片
側チョッパ方式に切り替えるときのモータ２のトルクや
回転速度の急変を緩和するためのデューティ比の初期値
は、右方向にモータ２を駆動する場合、 duty1=2×(duty3-50)……(12) であり、左方向にモータ２を駆動する場合、 duty1=2×(50-duty3)……(13) であるから、二相両側チョッパ方式から単相片側チョッ
パ方式に切り替えるときには、（１５）式を（１２）式
および（１３）式に代入することにより、i_term3の初
期値を、右方向にモータ２を駆動する場合、 i_term1=2×(i_term3-定常状態でデューティ比50%時の積分項)…(20) とし、左方向にモータ２を駆動する場合、 i_term1=2×(定常状態でのデューティ比50%時の積分項-i_term3)…(21) とすればよい。

【００８１】すなわち、この実施例１１のように、ステ
ップＳ３で駆動方式を判定し、二相両側チョッパ方式と
判定した場合には、ステップＳ１２０で単相片側チョッ
パ方式からの駆動方式の切り替わりであるか否かを判定
し、駆動方式の切り替わりであると判定した場合、ステ
ップＳ１２１で（１８）式または（１９）式を用いて積
分項を初期化すればよい。

【００８２】一方、ステップＳ３で単相片側チョッパ方
式と判定した場合には、ステップＳ１２２で二相両側チ
ョッパ方式からの駆動方式の切り替わりであるか否かを
判定し、駆動方式の切り替わりであると判定した場合に
は、ステップＳ１２３で（２０）式または（２１）式を
用いて積分項を初期化すればよい。

【００８３】また、スイッチング素子３ａ〜３ｄを全オ
フする必要がないのでステップＳ８を取り除き、ステッ
プＳ６，Ｓ７，Ｓ１１，Ｓ１２をそれぞれステップＳ２
１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４に置き換えればよい。上記
以外のステップは単相両側チョッパ方式と単相片側チョ
ッパ方式とを用いて駆動方式を切り替えたときに積分項
を初期化するステップと全く同様なので説明を省略す
る。また、上記いずれの場合においても、実施例８ない
し９の如く駆動方式切り替え判定にヒステリシス要素や
タイマ要素を付け加えてもよいことは言うまでもない。

【００８４】実施例１２．実施例１の制御手段１３にお
いて、図２２に示すように、駆動方式判定後に、駆動方
式の切り替わりを判定して、デューティ比の初期化を行
なってもよい。

【００８５】この実施例１２における制御手段１３の動
作を、図２２のフローチャートにしたがって説明する。
まず実施例１の場合と同様に、ステップＳ１で操舵トル
ク検出値Ｔｓ、車速Ｖｓ、モータ電流検出値Ｉｓを読み
込み、次にステップＳ２においてモータ電流目標値Ｉｔ
を演算する。さらにステップＳ３でモータ電流目標値Ｉ
ｔが所定値Ｉ以下ならばブリッジ回路５の駆動方式を単
相両側チョッパ方式とし、所定値Ｉ以上ならばブリッジ
回路５の駆動方式を単相片側チョッパ方式とすべく駆動
方式を判定する。

【００８６】ステップＳ３で単相両側チョッパ方式と判
定した場合、ステップＳ４でデューティ比を演算する。
ここで、例えばモータ電流目標値Ｉｔとモータ電流検出
値ＩｓとからＰＩＤ制御を行なっているとすると、駆動
方式切り替わり時において、切り替え前と切り替え後と
ではデューティ比がほぼ等しい値となる。

【００８７】ところが、図２７に示すように単相両側チ
ョッパ方式と単相片側チョッパ方式では、同じデューテ
ィ比に対するモータ平均印可電圧がまったく異なってい
るので、駆動方式切替時に、同じデューティ比でスイッ
チング素子３ａ〜３ｄを駆動すると、モータ２のトルク
や回転速度に大きな変動が起こってしまう。

【００８８】そこで、図２７において、単相両側チョッ
パ方式と単相片側チョッパ方式とにおけるデューティ比
とモータ平均印可電圧との関係に着目すると、単相片側
チョッパ方式のデューティ比duty1と、モータ平均印可
電圧の絶対値ＶＭ１の関係は、VM1=V_B×duty1/100……
（４）と近似でき、単相両側チョッパ方式のデューティ
比duty2と、モータ平均印可電圧の絶対値ＶＭ２の関係
は、VM2=V_B×(duty2-50)/50……（５）と近似できるこ
とがわかる。

【００８９】ゆえに、モータ平均印可電圧が変動しない
ように単相片側チョッパ方式から単相両側チョッパ方式
に駆動方式を切り替えるには、（４）式および（５）式
にてＶＭ１＝ＶＭ２とおくことにより、切り替え時のdu
ty2の初期値をduty2=(1/2)×duty1+50……（６）とすれ
ばよいことがわかる。

【００９０】同様に、単相両側チョッパ方式から単相片
側チョッパ方式に駆動方式を切り替えるときには、切り
替え時のduty1の初期値をduty1=2×(duty2-50)……
（７）とすればよいことがわかる。

【００９１】ステップＳ１３０では、駆動方式切り替わ
り時から、モータ制御に掛かる積分項が積算されて、モ
ータ平均印可電圧の急変を避けられるまでに要する所定
時間Ｔ１が経過しているか否かを判定し、所定時間Ｔ１
が経過していないと判定した場合には、ステップＳ１３
１で（６）式を用いて単相両側チョッパ方式のデューテ
ィ比を初期化している。以下、ステップＳ６〜Ｓ８と順
に実行すればよい。これらのステップは実施例１とまっ
たく同様なので説明を省略する。

【００９２】また、ステップＳ１３０で所定時間Ｔ１が
経過していると判定した場合には、先のステップＳ４で
演算されたデューティ比でスイッチング素子３ａ〜３ｄ
を駆動しても、モータ平均印可電圧が急変しないので、
モータ２のトルクや回転速度が急変するということがな
い。そのため以下、ステップＳ５〜Ｓ８と順に実行すれ
ばよい。これらのステップは実施例１と全く同様なので
説明を省略する。

【００９３】一方、ステップＳ３で単相片側チョッパ方
式と駆動方式を判定した場合、ステップＳ９でデューテ
ィ比を演算し、次にステップＳ１３２で単相両側チョッ
パ方式から単相片側チョッパ方式に駆動方式を切り替え
後、所定時間Ｔ１が経過しているか否かを判定する。

【００９４】ステップＳ１３２で、先の所定時間Ｔ１を
経過していないと判定した場合、ステップＳ１３３で
（７）式を用いて単相片側チョッパ方式のデューティ比
を初期化する。以下、ステップＳ１０〜Ｓ１２と順に実
行すればよい。これらのステップは実施例１と全く同様
なので説明を省略する。

【００９５】ステップＳ１３２で先の所定時間Ｔ１を経
過していると判定した場合、以下、ステップＳ１０〜Ｓ
１２と順に実行すればよい。これらのステップは実施例
１と全く同様なので説明を省略する。

【００９６】この実施例１２の初期化により、駆動方式
切り替わり時に、モータ平均印可電圧がほぼ一定となる
ので、モータ２のトルクや回転速度の急変を緩和するこ
とができる。

【００９７】また、実施例２のように、二相両側チョッ
パ方式と単相片側チョッパ方式とを切り替える場合に、
この実施例１２のようにデューティ比を初期化しても同
様の効果が得られる。

【００９８】つまり、図２７より二相両側チョッパ方式
のデューティ比duty3と、モータ平均印可電圧の絶対値
ＶＭ３との関係は、右方向にモータ２を駆動する場合、 VM3=V_B×(duty3-50)/50……（８）と近似でき、左方向にモータ２を駆動する場合、 VM3=V_B×(50-duty3)/50……（９）と近似できる。

【００９９】ゆえに、モータ２のトルクや回転速度が急
変しないように単相片側チョッパ方式から二相両側チョ
ッパ方式に駆動方式を切り替えるには、（４）式、
（８）式および（９）式にてＶＭ１＝ＶＭ３とおくこと
により、切り替え時のduty3の初期値を、右方向にモー
タ２を駆動する場合は、 duty3=(1/2)×duty1+50……（１０）とし、左方向にモータ２を駆動する場合は、 duty3=-(1/2)×duty1+50……（１１）とすればよいことがわかる。

【０１００】同様に、二相両側チョッパ方式から単相片
側チョッパ方式に駆動方式を切り替えるときは、切り替
え時のduty1の初期値を、右方向にモータ２を駆動する
場合、 duty1＝2×(duty3-50)……（１２）とし、左方向にモータ２を駆動する場合、 duty1=2×(50-duty3)……（１３）とすればよい。

【０１０１】すなわち、ステップＳ３で駆動方式を判定
し、二相両側チョッパ方式と判定した場合には、ステッ
プＳ１３０で、単相片側チョッパ方式から二相両側チョ
ッパ方式に切り替え後、所定時間Ｔ１を経過しているか
否かを判定し、所定時間Ｔ１を経過していないと判定し
た場合、ステプＳ１３１で（１０）式および（１１）式
を用いて、デューティ比を初期化すればよい。

【０１０２】一方、ステップ３で単相片側チョッパ方式
と判定した場合には、ステップＳ１３２で二相両側チョ
ッパ方式から単相片側チョッパ方式に切り替え後、所定
時間Ｔ１を経過しているか否かを判定し、所定時間Ｔ１
を経過していないと判定した場合、ステップＳ１３３で
（１２）式および（１３）式を用いて、デューティ比を
初期化すればよい。

【０１０３】また、スイッチング素子３ａ〜３ｄを全オ
フする必要がないのでステップＳ８を取り除き、ステッ
プＳ６，Ｓ７，Ｓ１１，Ｓ１２をそれぞれステップＳ２
１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４に置き換えればよい。ま
た、上記以外のステップは単相両側チョッパ方式と単相
片側チョッパ方式を切り替えるときにデューティ比を初
期化するステップと全く同様なので説明を省略する。ま
た、上記いずれの場合においても、実施例８ないし９の
如く駆動方式切り替え判定にヒステリシス要素やタイマ
要素を付け加えてもよいことは言うまでもない。

【０１０４】実施例１３．前記各実施例ではブリッジ回
路５に４個のスイッチング素子３ａ〜３ｄを用い場合を
例として図示して説明したが、スイッチング素子３ａ〜
３ｄの流せる電流が小さいときなどは、図２３に示すよ
うに、４の倍数個のスイッチング素子３ａ〜３ｄを並列
に接続し、大電流を流せるように構成しても適用でき
る。

【０１０５】

【発明の効果】この発明によれば、以下のような効果を
奏する。請求項１によれば、検出手段により検出された
検出結果または制御手段により演算された制御量が所定
値以下であるか否かを判定し、その判定結果に基づいて
単相片側チョッパ方式と単相両側チョッパ方式とを切り
替えるようにしたから、それぞれの駆動方式に適した領
域での制御が可能となり、それぞれのメリットを活かす
ことができ、デューティ比の小さい領域での制御性を向
上させることができるとともにデューティ比の大きい領
域でのスイッチング素子の発熱量を少なくすることがで
きる。

【０１０６】請求項２によれば、検出手段により検出さ
れた検出結果または制御手段により演算された制御量が
所定値以下であるか否かを判定し、その判定結果に基づ
いて単相片側チョッパ方式と二相両側チョッパ方式とを
切り替えるようにしたから、それぞれの駆動方式に適し
た領域での制御が可能となり、それぞれのメリットを活
かすことができ、モータが反転しようとする場合の応答
性を向上させることができるとともにデューティ比の大
きい領域でのスイッチング素子の発熱量を少なくするこ
とができる。

【０１０７】請求項３によれば、検出手段により検出さ
せた検出結果または制御手段により演算された制御量が
第１所定値あるいは第１所定値より大きい第２所定値以
下であるか否かを判定し、その判定結果に基づいて単相
片側チョッパ方式と単相両側チョッパ方式と二相両側チ
ョッパ方式とを切り替えるようにしたから、それぞれの
駆動方式に適した領域での制御が可能となり、それぞれ
のメリットを活かすことができ、モータが反転しようと
する場合の応答性を向上させることができ、デューティ
比の小さい領域での制御性を向上させることが可能であ
り、デューティ比の大きい領域でのスイッチング素子の
発熱量を少なくすることができる。

【０１０８】請求項４によれば、駆動方式の切り替え条
件にヒステリシス成分を持たせ、駆動方式が頻繁に切り
替わることを防止するようにしたから、モータを円滑に
駆動することが可能となり、例えば、電動パワーステア
リングに適用した場合に、駆動方式の切り替わり時にお
ける運転フィーリングを向上することができる。

【０１０９】請求項５によれば、駆動方式が切り替わっ
た後、所定時間以上経過していない場合は、駆動方式を
切り替えることを禁止し、駆動方式の切り替わりが頻発
することを防止するようにしたから、モータを円滑に駆
動することが可能となり、例えば、電動パワーステアリ
ングに適用した場合に、駆動方式の切り替わり時におけ
る運転フィーリングを向上することができる。

【０１１０】請求項６によれば、駆動方式の切り替え時
に、モータ制御のゲインを切り替えるようにしたから、
それぞれの駆動方式に適した領域での制御が可能とな
り、駆動方式が切り替わる時のトルクの急変を緩和する
ことができるとともに、モータを円滑に制御することが
でき、例えば電動パワーステアリングに適用した場合
に、駆動方式の切り替わり時における運転フィーリング
を向上することができる。

【０１１１】請求項７によれば、駆動方式の切り替え時
に、積分項を初期化することによって、適当なデューテ
ィ比による制御が可能となり、駆動方式が切り替わ時の
トルクの急変を緩和することができるとともに、モータ
を円滑に駆動することができ、例えば電動パワーステア
リングに適用した場合に、駆動方式の切り替わり時にお
ける運転フィーリングを向上することができる。

【０１１２】請求項８によれば、駆動方式の切り替え時
に、デューティ比の初期値を設定することによって、適
当なデューティ比による制御が可能となり、駆動方式が
切り替わ時のトルクの急変を抑制することができるとと
もに、モータを円滑に駆動することができ、例えば電動
パワーステアリングに適用した場合に、駆動方式の切り
替わり時における運転フィーリングを向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の構成を示す図である。

【図２】実施例１の動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】実施例１の動作を説明する図である。

【図４】実施例１の動作を説明する図である。

【図５】実施例１の動作を説明する図である。

【図６】実施例１の動作を説明するタイミングチャー
トである。

【図７】実施例１の動作を説明するタイミングチャー
トである。

【図８】この発明の実施例２の構成を示す図である。

【図９】実施例２の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１０】実施例２の動作を説明するタイミングチャ
ートである。

【図１１】実施例２の動作を説明するタイミングチャ
ートである。

【図１２】この発明の実施例３の構成を示す図であ
る。

【図１３】実施例３の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１４】この発明の実施例４の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１５】この発明の実施例５の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１６】この発明の実施例６の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１７】この発明の実施例７の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１８】この発明の実施例８の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１９】この発明の実施例９の動作を示すフローチ
ャートである。

【図２０】この発明の実施例１０の動作を示すフロー
チャートである。

【図２１】この発明の実施例１１の動作を示すフロー
チャートである。

【図２２】この発明の実施例１２の動作を示すフロー
チャートである。

【図２３】この発明の実施例１３のブリッジ回路を示
す回路図である。

【図２４】従来の技術を説明するタインミングチャー
トである。

【図２５】従来の技術を説明するタインミングチャー
トである。

【図２６】従来の技術を説明するタインミングチャー
トである。

【図２７】従来の技術を説明する説明図である。

【符号の説明】

１車載バッテリ（直流電源）、２モータ、３ａ〜３
ｄスイッチング素子、５ブリッジ回路、８モータ
電流検出手段、９スイッチング素子駆動回路、１１
駆動方式切替手段、１３制御手段、１４ＰＷＭ変調
器、２０トルク検出手段、２１車速検出手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４組のスイッチング素子によって構成さ
れたブリッジ回路に負荷として接続されたモータと、装
置の諸状態を検出する検出手段と、この検出手段の検出
結果に応じて制御量を求めその制御量に基づいて上記ブ
リッジ回路の一対もしくは二対のスイッチング素子を駆
動することによって上記モータを所望のモータ電流に制
御する制御手段とを備えたモータ制御装置において、上
記制御手段は、上記検出結果または上記制御量が所定値
以下である場合は所望の通流方向の一対のスイッチング
素子をパルス幅変調された駆動信号により駆動し他側の
一対のスイッチング素子をオフとする単相両側チョッパ
方式と、上記検出結果または上記制御量が所定値以上で
ある場合は所望の通流方向の一対のスイッチング素子の
一方をパルス幅変調された駆動信号によって駆動し当該
一対のスイッチング素子の他方を継続的にオンとし他側
の一対のスイッチング素子をオフとする単相片側チョッ
パ方式とに切り替える駆動方式切替手段を備えたことを
特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】４組のスイッチング素子によって構成さ
れたブリッジ回路に負荷として接続されたモータと、装
置の諸状態を検出する検出手段と、この検出手段の検出
結果に応じて制御量を求めその制御量に基づいて上記ブ
リッジ回路の一対もしくは二対のスイッチング素子を駆
動することによって上記モータを所望のモータ電流に制
御する制御手段とを備えたモータ制御装置において、上
記制御手段は、上記検出結果または上記制御量が所定値
以下である場合は所望の通流方向の一対のスイッチング
素子をパルス幅変調された駆動信号により駆動し他側の
一対のスイッチング素子を上記駆動信号を反転させた信
号により駆動する二相両側チョッパ方式と、上記検出結
果または上記制御量が所定値以上である場合は所望の通
流方向の一対のスイッチング素子の一方をパルス幅変調
された駆動信号によって駆動し当該一対のスイッチング
素子の他方を継続的にオンとし他側の一対のスイッチン
グ素子をオフとする単相片側チョッパ方式とに切り替え
る駆動方式切替手段を備えたことを特徴とするモータ制
御装置。
【請求項３】４組のスイッチング素子によって構成さ
れたブリッジ回路に負荷として接続されたモータと、装
置の諸状態を検出する検出手段と、この検出手段の検出
結果に応じて制御量を求めその制御量に基づいて上記ブ
リッジ回路の一対もしくは二対のスイッチング素子を駆
動することによって上記モータを所望のモータ電流に制
御する制御手段とを備えたモータ制御装置において、上
記制御手段は、上記検出結果または上記制御量が第１所
定値以下である場合は所望の通流方向の一対のスイッチ
ング素子をパルス幅変調された駆動信号により駆動し他
側の一対のスイッチング素子を上記駆動信号を反転させ
た信号により駆動する二相両側チョッパ方式と、上記検
出結果または上記制御量が第１所定値以上かつ第１所定
値より大きい第２所定値以下である場合は所望の通流方
向の一対のスイッチング素子の一方をパルス幅変調され
た駆動信号によって駆動し他側の一対のスイッチング素
子をオフとする単相両側チョッパ方式と、上記検出結果
または上記制御量が第２所定値以上である場合には所望
の通流方向の一対のスイッチング素子の一方をパルス幅
変調された駆動信号により駆動し当該一対のスイッチン
グ素子の他方を継続的にオンとし他側の一対のスイッチ
ング素子をオフとする単相片側チョッパ方式とに切り替
える駆動方式切替手段を備えたことを特徴とするモータ
制御装置。
【請求項４】駆動方式の切り替え条件にヒステリシス
成分を持たせたことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載のモータ制御装置。
【請求項５】駆動方式を切り替える際に、前回の駆動
方式の切り替えから所定時間以上経過していることを条
件とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載のモータ制御装置。
【請求項６】ブリッジ回路の駆動方式の切り替え時
に、モータ制御のゲインを切り替えることを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】被制御量を少なくとも積分制御し、ブリ
ッジ回路の駆動方式の切り替え時に、積分項を初期化す
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のモ
ータ制御装置。
【請求項８】ブリッジ回路の駆動方式の切り替え時
に、スイッチング素子の駆動デューティ比の初期値を設
定することを特徴とする請求項７記載のモータ制御装
置。