JP2005001574A

JP2005001574A - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP2005001574A
Application number: JP2003168712A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Nagase; 茂樹長瀬
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: JP4140454B2

Abstract

【課題】ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置において、環境変化によるトルク脈動を防止し、また、デューティ比を制限することなくモータの性能を十分に引き出す。
【解決手段】モータ駆動回路５０の全ての相に電流検出回路４１〜４３を備える。モータ制御部２０では、全ての相の電流検出回路４１〜４３で検出された検出信号に基づくモータ電流値と、操舵トルクに応じて設定された目標電流値との偏差に基づいて、モータ６を駆動するための指令値Ｖが求められる。また、ＰＷＭ信号生成回路１７では、その指令値Ｖに応じたデューティ比のＰＷＭ信号が生成される。いずれかの相において下側デューティ比が所定値未満になると、その相に流れるモータ電流値は、それ以外の相のモータ電流値より求められる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特にブラシレスモータによって車両のステアリング機構に操舵補助力が与えられる電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置には、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられており、トルクセンサで検出される操舵トルクに基づき電動モータに供給すべき電流の目標値（以下「目標電流値」という）が設定される。そして、この目標電流値と電動モータに実際に流れる電流の値との偏差に基づいて比例積分演算により電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動モータの駆動手段は、その指令値に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（以下「ＰＷＭ信号」という）を生成するＰＷＭ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成されるモータ駆動回路とを備え、そのデューティ比に応じた電圧を電動モータに印加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流は電流検出回路によって検出され、この目標電流値と検出値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用される。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置において、近年は電動モータとしてブラシレスモータが使用されているものもある。図６は、３相のブラシレスモータが使用されている従来の電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、モータ制御部２０とモータ駆動部１０とリレー駆動回路７０と電流検出回路８１、８２とを備えている。モータ制御部２０は、マイクロコンピュータで構成されており、メモリに格納された所定のプログラムを実行することにより作動する。モータ駆動部１０は、ＰＷＭ信号生成回路１７と、モータ駆動回路５０とから構成される。リレー駆動回路７０は、リレー９を開閉することによりモータ駆動部１０やモータ６に対して電源供給や電源遮断を行うために設けられている。
【０００４】
モータ駆動回路５０には、図６に示すように、電源ライン側（バッテリ８側）に配置されたＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）５１Ｈ〜５３Ｈと接地ライン側に配置されたＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌとが互いに対となるように直列に接続されており、そのＦＥＴ対が３対並列に接続されて構成されている。各ＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈ、５１Ｌ〜５３Ｌは、ゲートに印加される電圧に応じて導通状態と非導通状態とが切り替わるスイッチング素子として動作する。なお、一般的にこのような回路において、電源ライン側の回路部分は「上アーム」と呼ばれ、接地ライン側の回路部分は「下アーム」と呼ばれている。上アームと下アームとの接続点は、それぞれモータ端子６１〜６３と接続されている。図６では、モータ端子６１、６２、６３はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の端子を示している。また、Ｕ相とＶ相とについては、モータ駆動回路５０とモータ６との間に電流検出回路８１、８２が設けられている。この電流検出回路８１、８２にはホール素子が含まれており、このホール素子に生じる電圧に基づいて、電流が検出される。
【０００５】
上述のＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈ、５１Ｌ〜５３Ｌは、ＰＷＭ信号生成回路１７によって生成されたＰＷＭ信号に基づいてオン／オフされる。これにより、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧がモータ６に印加され、モータ６が駆動される（以下、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じてスイッチング素子がオン／オフし、そのデューティ比に応じた電圧がモータに印加されることにより当該モータが駆動されることを「ＰＷＭ駆動」という）。このとき、モータ６のＵ相及びＶ相に流れる電流は、電流検出回路８１、８２によってそれぞれ検出される。電流検出回路８１、８２はモータ制御部２０と接続されているので、検出された電流値はモータ制御部２０に与えられる。
【０００６】
図７は、上記従来例と別の例の電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。図６に示す従来例では、モータ６に流れる電流を検出するために、モータ駆動回路５０とモータ６との間に電流検出回路８１、８２が設けられていたが、図７に示す例では、Ｕ相及びＶ相の下アームにおいて、ＦＥＴ５１Ｌ、５２Ｌと直列に接続された電流検出回路４１、４２がそれぞれ設けられている。この電流検出回路４１、４２にはシャント抵抗が含まれており、そのシャント抵抗の両端間の電圧に基づいて、電流が検出される。このような図７に示す構成の方が図６に示す構成よりも回路が簡素化されるため、図７に示す構成の方が一般的となっている。
【０００７】
上記従来技術による構成では、電流検出回路は３相のうちいずれか２相にのみ設けられている。上記のような３相のブラシレスモータを用いた構成においては、モータ６に流れる電流は３相交流となり、各相に流れる電流の値の総和は零になる。図６および図７に示すように、例えばＵ相とＶ相とに電流検出回路が設けられている場合、Ｗ相に流れる電流の値Ｉｗは、Ｕ相に流れる電流の値ＩｕとＶ相に流れる電流の値Ｉｖとに基づき、以下の式（１）で求められる。
Ｉｗ＝−（Ｉｕ＋Ｉｖ）・・・（１）
このようにして、３相のうちの２相の電流値によって他の１相の電流値を求めることができる。このため、従来、３相のブラシレスモータを用いている電動パワーステアリング装置では、電流検出回路は２相にのみ設けられ、他の１相の電流値は、モータ制御部２０にて式（１）による計算で求められていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−３２３８５３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような計算によってモータ６に流れる電流値を求めた場合、電流値が正しく得られないことがある。電動パワーステアリング装置においては、電流検出回路で検出されるオフセット電流の値（オフセット値）が保持されており、所望の電流制御が可能となるように、イグニッションスイッチがオンにされるごとにそのオフセット値は補正される。上記従来例によると、環境変化によってオフセット値が変動すると、Ｕ相、Ｖ相はその変動分、また計算によって得られるＷ相は、Ｕ相、Ｖ相の逆方向に変動分だけ実際のモータ電流値と異なった値で制御される。このことがトルク脈動が発生する要因となっている。
【００１０】
また、図７に示す従来例によると、上アームのデューティ比が１００％であるＰＷＭ駆動が行われると、電流検出回路で電流が検出されないことがある。Ｕ相を例に挙げて説明すると、ＦＥＴ５１ＨとＦＥＴ５１Ｌとは交互にオン／オフするようにＰＷＭ信号生成回路１７から信号が送られるが、上アームのデューティ比が１００％であると、その駆動期間中、ＦＥＴ５１Ｈは常にオン状態となり、ＦＥＴ５１Ｌは常にオフ状態となる。
【００１１】
下アームのＦＥＴ５１Ｌが常にオフ状態になると、Ｕ相の下アームに設けられている電流検出回路４１では電流が検出されない。このとき、Ｕ相とＶ相とに電流検出回路４１、４２が設けられていても、電流が検出されるのはＶ相に設けられた電流検出回路４２のみとなる。その結果、上記例ではＵ相とＷ相の電流値は求められない。このため、下アームのＦＥＴが常にオフ状態になることがないよう、モータ制御部２０において、下側デューティ比が所定値未満となるＰＷＭ駆動が行われないよう処理されていた（なお、「下側デューティ比」とは、ＰＷＭ駆動されたときに、その駆動期間中における下アーム側のＦＥＴがオン状態である時間の割合のことをいう）。これにより、モータが所望のデューティ比でＰＷＭ駆動されないことがあり、モータの性能が十分には引き出されていなかった。
【００１２】
そこで本発明では、環境変化に起因するトルク脈動を防止することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。また、モータの性能を十分に引き出すことができる電動パワーステアリング装置を提供することをも目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じてブラシレスモータを駆動することにより、当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
電源ライン側に配置された第１のスイッチング素子と接地側に配置された第２のスイッチング素子とからなる互いに直列に接続されたスイッチング素子対を含むアームが並列に複数接続された、前記ブラシレスモータのためのモータ駆動回路と、
前記ブラシレスモータの各相に流れる電流を検出し、その検出信号を出力するモータ電流検出手段と、
前記ブラシレスモータを駆動するためのモータ駆動目標電流値を前記操舵トルクに基づいて設定するとともに、前記ブラシレスモータに流れるモータ電流値を前記検出信号に基づいて算出し、前記モータ駆動目標電流値と前記モータ電流値との偏差に基づいて前記ブラシレスモータを駆動するための指令値を生成するモータ制御手段と、
前記指令値に応じたデューティ比で前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを断続的にオンさせるためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
このような第１の発明によれば、モータ駆動回路の全ての相において、流れる電流の値がモータ電流検出手段によって検出される。これにより、環境変化等によって検出値が変動した場合でも、全ての相において同様の影響が出る為、影響が互いにキャンセルされた電流値に基づいてモータが駆動されるため、トルク脈動の発生が抑制される。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、
前記モータ電流検出手段は、前記第２のスイッチング素子を含む各アームの接地側に配置されたことを特徴とする。
【００１６】
このような第２の発明によれば、回路が簡素化される。
【００１７】
第３の発明は、第２の発明において、
前記モータ制御手段は、前記モータ駆動回路におけるいずれか１つのアームの第２のスイッチング素子が所定値未満のデューティ比で断続的にオンする場合に、前記指令値の生成に使用される前記モータ電流値のうち前記１つのアームの接地側に流れる電流値を、前記所定値以上のデューティ比で断続的にオンする第２のスイッチング素子を含むアームの接地側に設けられた前記モータ電流検出手段が出力する検出信号に基づいて算出されたモータ電流値から求めることを特徴とする。
【００１８】
このような第３の発明によれば、いずれかの相の下アームに流れる電流値が所定値未満になると、その相の電流値は、他の相において電流検出回路で検出された電流値により求められる。これにより、常に所望のデューティ比でモータがＰＷＭ駆動される。このため、モータの本来の性能を十分に引き出すことが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
＜１．全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ３と、当該車両の走行速度Ｖｓを検出する車速センサ４と、ハンドル操作による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生するブラシレスモータ６と、その操舵補助力をラック軸に伝達するボールねじ駆動部１１と、ブラシレスモータ６のロータの回転位置を検出するモータ位置センサ１２と、車載バッテリ８から電源の供給を受けて、トルクセンサ３および車速センサ４からのセンサ信号に基づきブラシレスモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。
【００２０】
運転者がハンドル１００を操作すると、トルクセンサ３によって検出された操舵トルクＴｓと車速センサ４によって検出された車速Ｖｓとモータ位置センサ１２によって検出されたロータの回転位置とに基づいて、ＥＣＵ５によりブラシレスモータ６が駆動される。これによりブラシレスモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力がボールねじ駆動部１１を介してラック軸に加えられることにより、運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクＴｓとブラシレスモータ６の発生する操舵補助力とによって、ラック軸が往復運動を行う。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。
【００２１】
＜２．制御装置の構成＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置の制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、モータ制御部２０とモータ駆動部１０とリレー駆動回路７０とサンプルホールド回路３１〜３３とを備えている。モータ制御部２０は、マイクロコンピュータで構成され、メモリに格納された所定のプログラムを実行することにより作動する。モータ駆動部１０は、ＰＷＭ信号生成回路１７とモータ駆動回路５０とから構成される。モータ駆動回路５０は、上アームの各ラインに設けられた第１のスイッチング素子であるＦＥＴ５１Ｈ〜５３Ｈと下アームの各ラインに設けられた第２のスイッチング素子であるＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌとが互いに対となるように直列に接続して構成されており、そのＦＥＴ対が３対並列に接続された３相の構成となっている。そして、上アームと下アームとの各接続点は、モータの各相の端子６１〜６３と接続されている。また、３相すべての下アームのＦＥＴ５１Ｌ〜５３Ｌと直列に接続された電流検出回路４１〜４３がそれぞれ設けられている。この電流検出回路４１〜４３にはシャント抵抗が含まれており、そのシャント抵抗の両端間の電圧に基づいて、Ｕ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ、Ｗ相電流値Ｉｗが検出される。
【００２２】
モータ制御部２０は、トルクセンサ３で検出された操舵トルクと、車速センサ４により検出された車速と、サンプルホールド回路３１〜３３を介して得られるモータ駆動回路５０の各相に流れる電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとを受け取る。サンプルホールド回路３１〜３３が出力する信号はアナログ信号であり、ＡＤ（アナログ−デジタル）変換により順次デジタル信号に変換される。モータ制御部２０は、そのＡＤ変換後の電流値からオフセット値を減算し、モータ６の各相に実際に流れる電流値（以下「モータ電流値」という）を求める。また、アシストマップと呼ばれる、操舵トルクと目標電流値とを対応づけるテーブルを参照して、操舵トルクと車速とに基づいて、モータ６に流すべき目標電流値を決定する。そして、その目標電流値とモータ電流値との偏差に基づき比例積分演算を行い、ＰＷＭ信号生成回路１７に与える指令値Ｖを生成する。また、モータ制御部２０は、故障等の検出結果に基づいてリレー駆動回路７０を制御するためのリレー制御信号を出力する。
【００２３】
モータ駆動部１０では、ＰＷＭ信号生成回路１７が上記指令値Ｖを受け取り、その指令値Ｖに応じてデューティ比の変化するＰＷＭ信号が生成される。このＰＷＭ信号に基づいて、モータ駆動回路５０がモータ６に電圧を印加することによりモータ６が駆動される。なお、モータ駆動部１０の詳しい動作については後述する。
【００２４】
サンプルホールド回路３１〜３３では、入力された信号値が一時的に保持される。本実施形態においては、マイクロコンピュータであるモータ制御部２０で、電流検出回路４１〜４３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換している。ところが、現在のマイクロコンピュータでは、３つ以上のアナログ信号を同時にデジタル信号に変換することができない。このため、モータ制御部２０と電流検出回路４１〜４３との間にサンプルホールド回路３１〜３３が設けられている。これにより、電流検出回路４１〜４３から出力されたアナログ信号はサンプルホールド回路３１〜３３に一時的に保持されるので、順次モータ制御部２０でデジタル信号に変換することができる。
【００２５】
リレー駆動回路７０は、モータ制御部２０が出力したリレー制御信号に基づいて動作する。リレー駆動回路７０は、故障が検出された旨を示す信号をモータ制御部２０から受け取るまでは、リレーを閉状態に保ち、モータ駆動部１０及びモータ６への電源供給を続ける。モータ制御部２０における故障検出処理で故障が検出されると、リレー駆動回路７０は、モータ制御部２０より故障が検出された旨を示す信号を受け取る。これにより、リレー駆動回路７０は、リレーを開状態にし、モータ駆動部１０およびモータ６への電源供給を遮断する。
【００２６】
＜３．モータ駆動部の動作＞
次に、本実施形態におけるモータ駆動部１０の動作について説明する。
ＰＷＭ信号生成回路１７は、モータ制御部２０で生成された指令値Ｖを受け取り、その指令値Ｖに応じてデューティ比の変化するＰＷＭ信号を生成する。図３は、Ｕ相の上アームおよび下アームに設けられたＦＥＴ５１Ｈ、ＦＥＴ５１Ｌのオン／オフの動作を示すタイミングチャートである。
【００２７】
図３において、Ｔ１で示す期間は、デューティ比が７０％（下側デューティ比が３０％）でＰＷＭ駆動されている。Ｔ１で示す期間中、ＦＥＴ５１Ｈがオン状態である時間とＦＥＴ５１Ｌがオン状態である時間との比は７対３となっている。Ｔ１ａで示す期間中、ＦＥＴ５１Ｈはオン状態であり、ＦＥＴ５１Ｌはオフ状態である。このとき、Ｕ相では、ＦＥＴ５１Ｈとモータ端子６１との間に電流が流れる。一方、Ｔ１ｂで示す期間中、ＦＥＴ５１Ｈはオフ状態であり、ＦＥＴ５１Ｌはオン状態である。このとき、Ｕ相では、ＦＥＴ５１Ｌとモータ端子６１との間に電流が流れる。ここで、図３で点線にて示している時点の直前（ＦＥＴ５１Ｌがオンからオフに変わる直前）では、Ｕ相の下アームに設けられた電流検出回路４１によって、電流が検出される。これにより、Ｔ１期間中にモータのＵ相に流れる電流の値Ｉｕが検出される。
【００２８】
以上のことは、Ｖ相及びＷ相についても同様である。このため、各相の下アームに設けられた電流検出回路４１〜４３によって、Ｕ相の電流値Ｉｕ、Ｖ相の電流値Ｉｖ、およびＷ相の電流値Ｉｗが検出される。そして、検出された電流値からオフセット値を減算することでモータ電流値が求められる。ここで、環境変化等によりモータに流れる電流のオフセット値が変動した場合について説明する。例えば、オフセット値が上昇したとき、従来の構成では、電流検出回路が設けられていない相のモータ電流値は、前述のように、他の２相とは逆方向にオフセット電流が生じたものとして計算される。しかし、実際には、全ての相において、ほぼ同様にオフセット電流は変動する。本実施形態では、全ての相に電流検出回路４１〜４３が設けられているので、或る１相のモータ電流値を他の２相のモータ電流値より計算で算出する必要はない。このため、オフセット値の変動に拘わらず、全ての相で本来のモータ電流値が得られる。
【００２９】
次に、デューティ比が１００％（下側デューティ比が０％）でＰＷＭ駆動される場合について説明する。図３において、Ｔ２で示す期間は、デューティ比が１００％でＰＷＭ駆動されている。Ｔ２で示す期間中、ＦＥＴ５１Ｈは常にオンされており、ＦＥＴ５１Ｌは常にオフされている。このとき、Ｕ相では、常にＦＥＴ５１Ｈとモータ端子６１との間に電流が流れる。一方、ＦＥＴ５１Ｌとモータ端子６１との間に電流が流れることはない。このため、Ｕ相の下アームに設けられた電流検出回路４１によって、Ｔ２期間中にモータのＵ相に流れる電流の値Ｉｕは検出されない。
【００３０】
以上のことは、Ｖ相およびＷ相についても同様である。また、図３で点線にて示している時点の直前で電流を検出していると、ＦＥＴ５１Ｌがオンされている期間がごく短い場合、電流を検出する時点から図３で点線にて示している時点までの間でのみ電流が流れることがある。このような場合、検出される電流値の信頼度は低くなる。そこで、本実施形態においては、或る相において下側デューティ比が所定値未満となった場合には、その相のモータ電流値は、他の２相から計算により求められる。以下、或る相のモータ電流値を他の２相のモータ電流値から計算により求めることとするデューティ比の閾値を下側基準デューティ比Ｄｂという。図４は、本実施形態におけるモータ制御部２０のモータ電流値算出の手順を示すフローチャートである。以下、図４を参照しつつ説明する。
【００３１】
この電動パワーステアリング装置において、モータ制御が開始されると、モータ制御部２０は、下側基準デューティ比Ｄｂを設定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０３では、電流検出回路４１〜４３によって検出された電流値に基づいて、Ｕ相オフセット値Ｉｏｕ、Ｖ相オフセット値Ｉｏｖ、Ｗ相オフセット値Ｉｏｗを設定する。
【００３２】
ステップＳ１０５では、各相のそれぞれに与えられるＰＷＭ信号のデューティ比（Ｕ相下側デューティ比Ｄｕ、Ｖ相下側デューティ比Ｄｖ、Ｗ相下側デューティ比Ｄｗ）を取得する。ステップＳ１０７では、Ｕ相下側デューティ比Ｄｕが下側基準デューティ比Ｄｂ未満であるか否かを判定する。判定の結果、Ｕ相下側デューティ比Ｄｕが下側基準デューティ比Ｄｂ未満であれば、ステップＳ１４１に進む。Ｕ相下側デューティ比Ｄｕが下側基準デューティ比Ｄｂ以上であれば、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、Ｖ相下側デューティ比Ｄｖが下側基準デューティ比Ｄｂ未満であるか否かを判定する。判定の結果、Ｖ相下側デューティ比Ｄｖが下側基準デューティ比Ｄｂ未満であれば、ステップＳ１３１に進む。Ｖ相下側デューティ比Ｄｖが下側基準デューティ比Ｄｂ以上であれば、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、Ｗ相下側デューティ比Ｄｗが下側基準デューティ比Ｄｂ未満であるか否かを判定する。判定の結果、Ｗ相下側デューティ比Ｄｗが下側基準デューティ比Ｄｂ未満であれば、ステップＳ１２１に進む。Ｗ相下側デューティ比Ｄｗが下側基準デューティ比Ｄｂ以上であれば、ステップＳ１１３に進む。
【００３３】
ステップＳ１１３では、電流検出回路４１、４２、４３が出力した検出信号に基づいて、Ｕ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ、およびＷ相電流値Ｉｗを取得する。さらに、Ｕ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値ＩｖおよびＷ相電流値ＩｗからそれぞれＵ相オフセット値Ｉｏｕ、Ｖ相オフセット値ＩｏｖおよびＷ相オフセット値Ｉｏｗを減算することにより、Ｕ相モータ電流値Ｉｍｕ、Ｖ相モータ電流値ＩｍｖおよびＷ相モータ電流値Ｉｍｗを算出する。その後、ステップＳ１５１に進む。
【００３４】
ステップＳ１２１では、Ｕ相およびＶ相の電流検出回路４１、４２が出力した検出信号に基づいて、Ｕ相電流値ＩｕとＶ相電流値Ｉｖとを取得する。さらに、Ｕ相電流値ＩｕおよびＶ相電流値ＩｖからそれぞれＵ相オフセット値ＩｏｕおよびＶ相オフセット値Ｉｏｖを減算することにより、Ｕ相モータ電流値ＩｍｕおよびＶ相モータ電流値Ｉｍｖを算出する。その後、ステップＳ１２３に進む。
【００３５】
ステップＳ１２３では、Ｕ相モータ電流値ＩｍｕとＶ相モータ電流値Ｉｍｖとに基づきＷ相モータ電流値Ｉｍｗを次式（２）により算出する。
Ｉｍｗ＝−（Ｉｍｕ＋Ｉｍｖ）・・・（２）
Ｗ相モータ電流値Ｉｍｗが算出されると、ステップＳ１５１に進む。
【００３６】
ステップＳ１３１では、ステップＳ１２１と同様にして、Ｕ相モータ電流値ＩｍｕおよびＷ相モータ電流値Ｉｍｗを算出し、その後、ステップＳ１３３に進む。ステップＳ１３３では、ステップＳ１２３と同様にして、Ｖ相モータ電流値Ｉｍｖを算出し、その後、ステップＳ１５１に進む。ステップＳ１４１では、ステップＳ１２１と同様にして、Ｖ相モータ電流値ＩｍｖおよびＷ相モータ電流値Ｉｍｗを算出し、その後、ステップＳ１４３に進む。ステップＳ１４３では、ステップＳ１２３と同様にして、Ｕ相モータ電流値Ｉｍｕを算出し、その後、ステップＳ１５１に進む。
【００３７】
ステップＳ１５１では、上述の手順により得られたＵ相モータ電流値Ｉｍｕ、Ｖ相モータ電流値ＩｍｖおよびＷ相モータ電流値Ｉｍｗに基づいて、従来と同様のモータ駆動処理を行う。その後、ステップＳ１０５に戻り、上述の処理が繰り返される。
【００３８】
図４に示すフローチャートのステップＳ１０１では、下側基準デューティ比Ｄｂは、例えば５％と設定される。この場合、例えばＷ相下側デューティ比Ｄｗが５％未満になると、Ｗ相モータ電流値Ｉｍｗは、Ｕ相電流値Ｉｕから算出されたＵ相モータ電流値Ｉｍｕと、Ｖ相電流値Ｉｖから算出されたＶ相モータ電流値Ｉｍｖとに基づいて計算により求められる。これにより、下側デューティ比が０％もしくは微小な値となった場合にも、所望のデューティ比によるＰＷＭ駆動が行われる。
【００３９】
＜４．変形例＞
上記実施形態においては、電流検出回路４１〜４３はモータ駆動回路５０の各相の下アームに設けられたが、本変形例においては、図５に示すように、電流検出回路８１〜８３は、モータ駆動回路５０とモータ６との間に設けられている。この構成によると、デューティ比１００％駆動が行われても、各相に設けられた電流検出回路８１〜８３で電流が検出される。このため、下側デューティ比が所定値未満となった場合でも、或る１相のモータ電流値を他の２相のモータ電流値から計算により求める必要がなくなる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、電流検出回路により検出された３相の電流値をＡＤ変換するためにサンプルホールド回路を用いる構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ピークホールド回路を用いて、ＰＷＭ駆動の制御周期中における各相の電流のピーク値を保持するようにしてもよい。なお、サンプルホールド回路やピークホールド回路を用いることにより複数のアナログ信号をデジタル信号に変換する処理は公知であるので、説明は省略する。
【００４１】
＜５．効果＞
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、モータ駆動回路の全ての相に電流検出回路が設けられている。これにより、環境変化等により電流検出回路で検出されるオフセット電流が変動しても、全ての相においてモータ電流値が正しく検出される。そして、その正しく検出されたモータ電流値に基づいてモータが駆動されるため、トルク脈動の発生が抑制される。また、或る相の下側デューティ比が所定値未満になったとき、その相に流れるモータ電流値は、他の相において電流検出回路で検出されたモータ電流値により求められる。このため、常に所望のデューティ比でモータがＰＷＭ駆動される。これにより、モータの本来の性能を十分に引き出すことが可能となる。
【００４２】
なお上記実施形態では、３相のブラシレスモータを例に挙げて説明したが、本発明は３相に限定されるものではない。モータのそれぞれの相に電流検出回路を備えることにより、４相以上の複数相のブラシレスモータが使用されている電動パワーステアリング装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。
【図２】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態におけるＵ相の上アームおよび下アームに設けられたＦＥＴの動作を示すタイミングチャートである。
【図４】上記実施形態におけるモータ制御部２０のモータ電流値算出の手順を示すフローチャートである。
【図５】上記実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。
【図６】従来の電動パワーステアリング装置におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図７】上記従来例の変形例に係る電動パワーステアリング装置におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
５ …ＥＣＵ（電子制御ユニット）
６ …ブラシレスモータ
１０ …モータ駆動部
１７ …ＰＷＭ信号生成回路
２０ …モータ制御部
３１〜３３ …サンプルホールド回路
４１〜４３、８１〜８３ …電流検出回路
５０ …モータ駆動回路
５１Ｈ〜５３Ｈ、５１Ｌ〜５３Ｌ …ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）

Claims

車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じてブラシレスモータを駆動することにより、当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
電源ライン側に配置された第１のスイッチング素子と接地側に配置された第２のスイッチング素子とからなる互いに直列に接続されたスイッチング素子対を含むアームが並列に複数接続された、前記ブラシレスモータのためのモータ駆動回路と、
前記ブラシレスモータの各相に流れる電流を検出し、その検出信号を出力するモータ電流検出手段と、
前記ブラシレスモータを駆動するためのモータ駆動目標電流値を前記操舵トルクに基づいて設定するとともに、前記ブラシレスモータに流れるモータ電流値を前記検出信号に基づいて算出し、前記モータ駆動目標電流値と前記モータ電流値との偏差に基づいて前記ブラシレスモータを駆動するための指令値を生成するモータ制御手段と、
前記指令値に応じたデューティ比で前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを断続的にオンさせるためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路とを備えたことを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
前記モータ電流検出手段は、前記第２のスイッチング素子を含む各アームの接地側に配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記モータ制御手段は、前記モータ駆動回路におけるいずれか１つのアームの第２のスイッチング素子が所定値未満のデューティ比で断続的にオンする場合に、前記指令値の生成に使用される前記モータ電流値のうち前記１つのアームの接地側に流れる電流値を、前記所定値以上のデューティ比で断続的にオンする第２のスイッチング素子を含むアームの接地側に設けられた前記モータ電流検出手段が出力する検出信号に基づいて算出されたモータ電流値から求めることを特徴とする、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。