JP6361178B2 - モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置に関する。
電動パワーステアリング装置等に用いられるモータ制御装置は、モータを駆動させるための駆動回路と、駆動回路を介してモータの駆動を制御するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する）とを備えている。駆動回路は、例えばインバータ回路からなり、直列接続された一対のスイッチング素子からなるアームを基本単位として、各相に対応する３つのアームを並列に接続することにより構成される。モータ制御装置は、モータに供給されている電流を電流センサにより検出し、電流センサにより検出される電流値を電流指令値に追従させる電流フィードバック制御の実行により電圧指令値を演算する。電流指令値及び電圧指令値は、モータに供給される電流の目標値及び電圧の目標値にそれぞれ対応する。また、モータ制御装置は電圧指令値に対応するデューティ指令値を生成する。デューティ指令値は、各アームのスイッチング素子のオン／オフの期間を定めるパラメータである。そして、モータ制御装置は、デューティ指令値に基づき制御信号（ＰＷＭ駆動信号）を生成し、この制御信号を駆動回路の各アームに出力することにより、各アームの高電位側（電源側）のスイッチング素子と低電位側（接地側）のスイッチング素子とを所定のタイミングで交互にオン／オフする。これにより電流指令値に応じた三相の駆動電力がモータに供給され、モータが駆動する。
こうしたモータ制御装置では、通常、各アームにおける高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子とのアーム短絡を防止するために、それらのオン／オフの切替時に各スイッチング素子を共にオフするデッドタイムが設けられている。しかしながら、このデッドタイムの存在により、モータの実際の供給電圧と電圧指令値との間に誤差が生じ、これがモータの供給電流に歪みを生じさせる要因となる。そのため、モータにトルクリップルや振動、異音が生じてしまう。
そこで、特許文献１に記載のモータ制御装置では、電流指令値に基づきデッドタイム補償値を演算し、演算したデッドタイム補償値に基づきデューティ指令値を補正することにより、モータの実際の供給電圧と電圧指令値との誤差を低減している。
特開２００６−３２０１２２号公報
ところで、特許文献１に記載のモータ制御装置では、電流指令値が変動すると、デッドタイム補償値も変動するため、モータの出力トルクの変動、すなわちトルクリップルを招く。これが、モータから異音を発生させる要因となっている。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、デッドタイム補償に起因するモータの異音を低減することのできるモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、モータに駆動電力を供給する駆動回路と、前記モータに供給される電流値を検出する電流センサと、前記電流センサにより検出される電流値を電流指令値に追従させる電流フィードバック制御の実行により電圧指令値を演算するとともに、同電圧指令値に対応するデューティ指令値から制御信号を生成し、同制御信号に基づき前記駆動回路の駆動を制御する制御部と、を備えるモータ制御装置において、前記制御部は、前記デューティ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有し、前記デッドタイム補償部は、前記電流指令値に基づき前記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、前記基本補償値に対してローパスフィルタ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、前記フィルタ部の出力値に基づき前記デッドタイム補償値を設定することとした。
この構成によれば、電流指令値の変動により基本補償値が変動した場合でも、基本補償値に対してフィルタ部がローパスフィルタに対応するフィルタリング処理を施すことにより、所定の周波数帯域よりも高い周波数帯域での出力値の変動が抑制される。したがって、フィルタ部の出力値に基づきデッドタイム補償値を設定することにより、デッドタイム補償値の不必要な振動が抑制される。結果的に、モータにトルクリップルを生じさせるようなデューティ指令値の変動を抑制することができる。したがって、モータの異音を低減することができる。
上記モータ制御装置について、前記制御部は、ｄ／ｑ座標系におけるｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を設定するとともに、前記モータの回転角を用いて、前記電流センサにより検出される各相電流値をｄ／ｑ座標系におけるｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換し、前記ｄ軸電流値を前記ｄ軸電流指令値に追従させるべく、また前記ｑ軸電流値を前記ｑ軸電流指令値に追従させるべく、それぞれの偏差に基づく電流フィードバック制御を実行し、前記デッドタイム補償部は、前記ｑ軸電流指令値に基づき前記基本補償値を設定するとともに、前記ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転したとき、前記デッドタイム補償値の正負の符号を反転させ、前記フィルタ部は、前記基本補償値の今回値に対して、前記フィルタ部の前回出力値及び前記基本補償値の前回値に基づき前記フィルタリング処理を施すとともに、前記ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転したとき、前記フィルタリング処理の出力値を一旦零に設定し、前記フィルタリング処理の入力値としての前記フィルタ部の前回出力値及び前記基本補償値の前回値を共に零に設定した状態から前記フィルタリング処理を再開することが好ましい。
デッドタイム補償値の演算方法としては、例えばｑ軸電流指令値に基づきデッドタイム補償値を演算するという方法がある。この方法によりデッドタイム補償値を演算する場合、ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転するとき、デッドタイム補償値の正負の符号も反転させる必要がある。しかしながら、ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転する直前にデッドタイム補償値が例えば負の値である場合、ｑ軸電流指令値の符号の反転に伴いデッドタイム補償値の正負の符号を反転させると、デッドタイム補償値が負の値から正の値へと急変する。こうしたデッドタイム補償値の急変はデューティ指令値の急変を招き、モータに異音を発生させる要因となる。
この点、上記構成によれば、ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転したとき、フィルタ部におけるフィルタリング処理の出力値が一旦零に設定される。したがって、ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転する直前にデッドタイム補償値が例えば負の値であった場合には、ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転したとき、デッドタイム補償値が一旦零に設定される。すなわち、デッドタイム補償値は負の値から零へと変化するため、負の値から正の値へと急変する場合と比較すると、デッドタイム補償値の変動幅を小さくすることができる。
また、上記構成によれば、ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転したとき、フィルタ部の入力値が零に設定されるため、その後のフィルタ部の出力値は零から緩やかに変化する。したがって、デッドタイム補償値を零から緩やかに変化させることができる。
このように、上記構成によれば、ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転する際のデッドタイム補償値の急変を抑制することができるため、モータの異音をより的確に低減することができる。
電動パワーステアリング装置においてモータの異音が問題となるのは、特に車両停止状態でのステアリング操作時、すなわち据え切り操作時である。
そこで、車両の操舵機構にアシスト力を付与するモータと、前記モータの駆動を制御するモータ制御装置と、を備える電動パワーステアリング装置において、前記モータ制御装置として、上記のようなモータ制御装置を用いるとともに、前記フィルタ部は、前記操舵機構に対して据え切り操作が行われる状況であるときに前記基本補償値に対してフィルタリング処理を施すことが好ましい。
この構成によれば、据え切り操作時のモータの異音を抑制することができるため、運転者の違和感を抑制することができる。
本発明によれば、デッドタイム補償に起因するモータの異音を低減することができる。
電動パワーステアリング装置の一実施形態についてその概略構成を示すブロック図。 実施形態の電動パワーステアリング装置についてそのモータ制御装置の構成を示すブロック図。 実施形態のモータ制御装置についてそのマイコンの構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｇ）は、デューティ指令値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’及び制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６の推移をそれぞれ示すタイムチャート。 実施形態のマイコンについてそのデッドタイム補償部の構成を示すブロック図。 電流指令値Ｉｎ＊とゲインＧｎとの関係を示すグラフ。 ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と基本補償値Ｄｄとの関係を示すグラフ。 同実施形態のデッドタイム補償部についてそのフィルタ部により実行されるフィルタリング処理の手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｅ）は、参考例としてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、Ｕ相電流指令値Ｉｕ＊、Ｕ相のゲインＧｕ、フィルタリング処理後の基本補償値Ｄｄ’、及びＵ相のデッドタイム補償値Ｄｄｕの推移をそれぞれ示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｅ）は、実施形態のデッドタイム補償部についてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、Ｕ相電流指令値Ｉｕ＊、Ｕ相のゲインＧｕ、フィルタ部の出力値α、及びＵ相のデッドタイム補償値Ｄｄｕの推移をそれぞれ示すタイムチャート。 モータ制御装置の変形例についてデッドタイム補償部のフィルタ部により実行される処理の手順を示すフローチャート。
以下、モータ制御装置の一実施形態について説明する。はじめに、本実施形態のモータ制御装置が搭載された電動パワーステアリング装置の概要について説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、運転者のステアリングホイール２の操作に基づき転舵輪３を転舵させる操舵機構４、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構５を備えている。
操舵機構４は、ステアリングホイール２の回転軸となるステアリングシャフト４０、及びステアリングシャフト４０の下端部にラックアンドピニオン機構４１を介して連結されたラックシャフト４２を備えている。操舵機構４では、運転者のステアリングホイール２の操作に伴いステアリングシャフト４０が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構４１を介してラックシャフト４２の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト４２の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド４３を介して転舵輪３に伝達されることにより転舵輪３の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
アシスト機構５は、減速機５０を介してステアリングシャフト４０に連結されたモータ５１を備えている。モータ５１はブラシレスモータからなる。アシスト機構５はモータ５１の出力軸５１ａの回転を減速機５０を介してステアリングシャフト４０に伝達することでステアリングシャフト４０にトルクを付与し、運転者のステアリング操作を補助する。
電動パワーステアリング装置１には、ステアリングホイール２の操作量や車両状態量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト４０には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト４０に付与される操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ７が設けられている。車両には、その走行速度Ｖを検出する車速センサ８が設けられている。モータ５１には、その出力軸５１ａの回転角θｍを検出する回転角センサ９が設けられている。これらのセンサ７〜９の出力はモータ制御装置６に取り込まれる。モータ制御装置６は各センサ７〜８の出力に基づきモータ５１の駆動を制御する。
図２に示すように、モータ制御装置６は、モータ５１を駆動させるための駆動回路６０、駆動回路６０を介してモータ５１の駆動を制御する制御部としてのマイコン６１、及び各種情報が記憶されたメモリ６２を備えている。
駆動回路６０は、上側ＦＥＴ７０と下側ＦＥＴ７３との直列回路、上側ＦＥＴ７１と下側ＦＥＴ７４との直列回路、及び上側ＦＥＴ７２と下側ＦＥＴ７５との直列回路を並列接続してなる周知のインバータ回路からなる。上側ＦＥＴ７０〜７２は、車載バッテリ等の電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）に電気的に接続されている。また、下側ＦＥＴ７３〜７５は接地されている。上側ＦＥＴ７０と下側ＦＥＴ７３との接続点Ｐ１、上側ＦＥＴ７１と下側ＦＥＴ７４との接続点Ｐ２、及び上側ＦＥＴ７２と下側ＦＥＴ７５との接続点Ｐ３は給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介してモータ５１の各相コイル５１ｕ，５１ｖ，５１ｗにそれぞれ接続されている。駆動回路６０は、マイコン６１からの制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６に基づきＦＥＴ７０〜７５がそれぞれスイッチングされることにより、電源から供給される直流電力から三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力（駆動電力）を生成する。生成された三相の駆動電力は各相の給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介してモータ５１の各相コイル５１ｕ，５１ｖ，５１ｗにそれぞれ供給される。
下側ＦＥＴ７３〜７５と接地との間には、各相に対応する電流センサ７６〜７８がそれぞれ設けられている。電流センサ７６〜７８は、モータ５１に供給される各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをそれぞれ検出する。電流センサ７６〜７８の出力はマイコン６１に取り込まれる。
マイコン６１には、電流センサ７６〜７８の出力の他、トルクセンサ７、車速センサ８、回転角センサ９のそれぞれの出力も取り込まれる。マイコン６１は、これらのセンサ７〜９，７６〜７８によりそれぞれ検出される操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、モータ回転角θｍ、及び各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づき制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成し、この制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を駆動回路６０に出力することにより駆動回路６０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動させる。
次に、マイコン６１による駆動回路６０の駆動制御について詳述する。
図３に示すように、マイコン６１は、電流指令値演算部８０、及び３相／２相変換部８１を備えている。電流指令値演算部８０は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づきｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。電流指令値演算部８０は、例えば操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほどｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をより大きい値に設定する。電流指令値演算部８０は、演算したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を減算器８２ｂに出力する。なお、本実施形態では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は零に設定されており、電流指令値演算部８０は、このｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を減算器８２ａに出力する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、ｄ／ｑ座標系におけるモータ５１の供給電流の目標値に対応する。
３相／２相変換部８１はモータ回転角θｍを用いて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ／ｑ座標系に写像することによりｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを演算する。ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑは、ｄ／ｑ座標系におけるモータ５１の実際の電流値である。３相／２相変換部８１は、演算したｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを減算器８２ａ，８２ｂにそれぞれ出力する。
減算器８２ａは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊からｄ軸電流値Ｉｄを減算することによりｄ軸電流偏差ΔＩｄを求め、求めたｄ軸電流偏差ΔＩｄをフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部８３に出力する。フィードバック制御部８３は、ｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従させるべくｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づく電流フィードバック制御を実行することによりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を生成し、生成したｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を２相／３相変換部８５に出力する。一方、減算器８２ｂは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊からｑ軸電流値Ｉｑを減算することによりｑ軸電流偏差ΔＩｑを求め、求めたｑ軸電流偏差ΔＩｑをフィードバック制御部８４に出力する。フィードバック制御部８４は、ｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべくｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づく電流フィードバック制御を実行することによりｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成し、生成したｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を２相／３相変換部８５に出力する。
２相／３相変換部８５はモータ回転角θｍを用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を三相座標系に写像することにより、三相座標系における各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を演算し、演算した各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ変換部８６に出力する。ＰＷＭ変換部８６は各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応する各相のデューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを生成し、生成したデューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗをデッドタイム補償部８７に出力する。デッドタイム補償部８７はデッドタイムに起因する電流歪みを補償すべくデューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを補正し、補正後のデューティ指令値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’をＰＷＭ出力部８８に出力する。ＰＷＭ出力部８８は、例えば図４（ａ）〜（ｇ）に示すように、デューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗと、ＰＷＭキャリア（搬送波）である三角波δ１，δ２との比較に基づき制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成する。本実施形態では、上下にシフトされた位相の等しい二つの三角波δ１，δ２を用いることにより（δ１＞δ２）、いわゆるアーム短絡による貫通電流の発生を回避するためのデッドタイムが設定されている。
詳しくは、ＰＷＭ出力部８８は、上側に位置する三角波δ１の値よりもデューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が大きい場合には、当該相に対応する高電位側（上段）の各ＦＥＴ７０〜７２をオンさせ、小さい場合には、各ＦＥＴ７０〜７２をオフさせるような制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ３を生成する。また、ＰＷＭ出力部８８は、下側に位置する三角波δ２の値よりもデューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの方が小さい場合には、当該相に対応する低電位側（下側）の各ＦＥＴ７３〜７５をオンさせ、大きい場合には、各ＦＥＴ７３〜７５をオフさせるような制御信号Ｓｃ４〜Ｓｃ６を生成する。これにより各相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴのオン／オフの切り替え時に、各相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴが共にオフとなるデッドタイムＴｄが設けられる。
そして、図２に示すように、マイコン６１は、このようにして生成される制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を駆動回路６０の各ＦＥＴ７０〜７５に出力することにより駆動回路６０をＰＷＭ駆動させ、モータ５１を駆動させる。こうしたモータ５１の駆動により、ステアリングシャフト４０にアシスト力を付与するアシスト制御が実行される。
次に、本実施形態のデッドタイム補償部８７の構成について詳述する。
図３に示すように、デッドタイム補償部８７にはｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、及びモータ回転角θｍが入力される。デッドタイム補償部８７は、これらの値に基づきデューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの補正を行う。
詳しくは、図５に示すように、デッドタイム補償部８７は、２相／３相変換部９０、ゲイン演算部９１、基本補償値演算部９２、及びフィルタ部９３を有している。
２相／３相変換部９０はモータ回転角θｍを用いてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を三相座標系に写像することにより三相座標系における各相電流指令値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊を演算し、演算した各相電流指令値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊をゲイン演算部９１に出力する。ゲイン演算部９１は各相電流指令値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊に基づき各相のゲインＧｕ，Ｇｖ，Ｇｗをそれぞれ演算する。詳しくは、ゲイン演算部９１は、図６に示すような電流指令値Ｉｎ＊とゲインＧｎとの関係を示すマップを有している（但し、ｎ＝ｕ，ｖ，ｗ）。図６に示すマップでは、ゲインＧｎの正負の符号が電流指令値Ｉｎ＊と同一となるように設定される。また、電流指令値Ｉｎ＊の絶対値が大きくなるほどゲインＧｎの絶対値が大きくなるように設定されるとともに、電流指令値Ｉｎ＊の絶対値が閾値Ｉａ（＞０）以上の場合にはゲインＧｎが一定値Ｇａ（＞０）に設定される。ゲイン演算部９１は、図６に示すマップに基づきゲインＧｕ，Ｇｖ，Ｇｗを演算し、演算したゲインＧｕ，Ｇｖ，Ｇｗを図５に示すように乗算器９４ｕ，９４ｖ，９４ｗにそれぞれ出力する。
基本補償値演算部９２はｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に基づき基本補償値Ｄｄを演算する。基本補償値Ｄｄはデッドタイム補償値の基礎値である。詳しくは、基本補償値演算部９２は、図７に示すようなｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と基本補償値Ｄｄとの関係を示すマップを有している。図７に示すマップでは、基本補償値Ｄｄが零よりも大きい値に設定されるとともに、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の絶対値が大きくなるほど基本補償値Ｄｄが大きくなるように設定される。また、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の絶対値が閾値Ｉｑａ（＞０）以上の場合には基本補償値Ｄｄが一定値Ｄｄａ（＞０）に設定される。基本補償値演算部９２は、図７に示すマップに基づき基本補償値Ｄｄを演算し、演算した基本補償値Ｄｄを図５に示すようにフィルタ部９３に出力する。
フィルタ部９３は基本補償値Ｄｄにローパスフィルタに基づくフィルタリング処理を施す。図８は、フィルタ部９３により実行されるフィルタリング処理の手順を示したものである。なお、フィルタ部９３は、図８に示す処理を所定の演算周期で繰り返し実行する。
図８に示すように、フィルタ部９３は、まず、電流指令値演算部８０からｑ軸電流指令値の今回値Ｉｑ＊を取得するとともに、基本補償値演算部９２から基本補償値の今回値Ｄｄを取得する（Ｓ１）。また、フィルタ部９３はｑ軸電流指令値の前回値Ｉｑｂ＊、基本補償値の前回値Ｄｄｂ、及びフィルタ部９３の前回出力値αｂをメモリ６２から読み込む（ｓ２）。そして、フィルタ部９３は、ｑ軸電流指令値の今回値Ｉｑ＊及び前回値Ｉｑｂ＊のそれぞれの正負の符号が同一であるか否かを判断する（Ｓ３）。フィルタ部９３は、ｑ軸電流指令値の今回値Ｉｑ＊及び前回値Ｉｑｂ＊のそれぞれの正負の符号が同一である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、基本補償値の今回値Ｄｄに対してローパスフィルタに対応するフィルタリング処理を施すことにより今回出力値αを演算する（Ｓ４）。例えば、フィルタ部９３は、基本補償値の今回値Ｄｄ及び前回値Ｄｄｂ、並びにフィルタ部９３の前回出力値αｂから以下の式（１）に基づき今回出力値αを演算する。なお、「Ｇ０」はフィルタ部９３のゲイン、換言すればローパスフィルタのゲインを示す。
α＝Ｄｄｂ＋Ｇ０×｛Ｄｄ−αｂ｝ ・・・（１）
そして、フィルタ部９３は、式（１）に基づき演算した今回出力値αを乗算器９４ｕ，９４ｖ，９４ｗにそれぞれ出力する（Ｓ５）。次に、フィルタ部９３は、ｑ軸電流指令値の今回値Ｉｑ＊、基本補償値の今回値Ｄｄ、及びフィルタ部９３の今回出力値αを、それぞれの前回値Ｉｑｂ＊，Ｄｄｂ，αｂとしてメモリ６２に記憶させる（Ｓ６）。
一方、フィルタ部９３は、ｑ軸電流指令値の今回値Ｉｑ＊及び前回値Ｉｑ＊のそれぞれの正負の符号が異なる場合（Ｓ３：ＮＯ）、すなわちｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の符号が反転した場合、今回出力値αとして零を乗算器９４ｕ，９４ｖ，９４ｗにそれぞれ出力する（Ｓ７）。次に、フィルタ部９３は、ｑ軸電流指令値の今回値Ｉｑ＊をその前回値Ｉｑｂ＊としてメモリ６２に記憶させる（Ｓ８）。さらに、フィルタ部９３は、基本補償値の前回値Ｄｄｂ、及びフィルタ部９３の前回出力値αｂとして零をメモリ６２にそれぞれ記憶させる（Ｓ９）。
図５に示すように、乗算器９４ｕ，９４ｖ，９４ｗはフィルタ部９３の出力値αにゲインＧｕ，Ｇｖ，Ｇｗをそれぞれ乗算することにより各相のデッドタイム補償値Ｄｄｕ，Ｄｄｖ，Ｄｄｗを演算し、演算したデッドタイム補償値Ｄｄｕ，Ｄｄｖ，Ｄｄｗを加算器９５ｕ，９５ｖ，９５ｗにそれぞれ出力する。加算器９５ｕ，９５ｖ，９５ｗはデューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗにデッドタイム補償値Ｄｄｕ，Ｄｄｖ，Ｄｄｗをそれぞれ加算することにより補正後のデューティ指令値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’を演算する。このようにして演算された補正後のデューティ指令値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’がデッドタイム補償部８７の出力となる。
以上説明した構成によれば、以下の（１）〜（３）に示すような作用及び効果を得ることができる。
（１）ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の変動により基本補償値Ｄｄが変動した場合でも、フィルタ部９３によるローパスフィルタの効果により所定の周波数帯域よりも高い周波数帯域での出力値αの変動が抑制される。したがって、フィルタ部９３の出力値αに基づきデッドタイム補償値Ｄｄｕ，Ｄｄｖ，Ｄｄｗを設定することにより、デッドタイム補償値Ｄｄｕ，Ｄｄｖ，Ｄｄｗの不必要な振動が抑制される。結果的に、モータ５１にトルクリップルを生じさせるようなデューティ指令値Ｄｕ’，Ｄｖ’，Ｄｗ’の変動が抑制されるため、モータ５１の異音を低減することができる。
（２）モータ５１の回転方向が反転したとき、すなわちｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の正負の符号が反転したとき、各相のデッドタイム補償値Ｄｄｕ，Ｄｄｖ，Ｄｄｗが急変するおそれがある。具体的に、本実施形態ではｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が零に設定されているため、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の正負の符号が反転すると、２相／３相変換部９０により演算される各相電流指令値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊の正負の符号が反転する。例えば図９（ａ），（ｂ）に示すようにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が負の値から正の値に変化する時刻ｔ１よりも前の時点でＵ相電流指令値Ｉｕ＊が負の値であった場合、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の符号の反転に伴いＵ相電流指令値Ｉｕ＊が負の値から正の値へと変化する。このような場合、図９（ｃ）に示すように、ゲイン演算部９１により演算されるＵ相のゲインＧｕは負の値「−Ｇａ」から正の値「Ｇａ」へと変化する。一方、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の正負の符号が反転すると、図７に示すマップにより演算される基本補償値Ｄｄは、正の値「Ｄｄａ」から零に減少した後、再び正の値「Ｄｄａ」に増加する。このように変化する基本補償値Ｄｄに対してローパスフィルタに対応するフィルタリング処理が施されると、フィルタリング処理後の基本補償値Ｄｄ’は図９（ｄ）に示すようになまされることになる。仮にこの図９（ｄ）に示す基本補償値Ｄｄ’と、図９（ｃ）に示すＵ相のゲインＧｕとを乗算してＵ相のデッドタイム補償値Ｄｄｕを求めた場合、Ｕ相のデッドタイム補償値Ｄｄｕは図９（ｅ）に示すように変化する。すなわち、Ｕ相のデッドタイム補償値Ｄｄｕは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の正負の符号が反転する時刻ｔ１で負の値「−Ｄｄｕ１」から正の値「Ｄｄｕ２」へと急変する。同様に、Ｖ相のデッドタイム補償値Ｄｄｖ及びＷ相のデッドタイム補償値Ｄｄｗも急変する。こうした各相のデッドタイム補償値Ｄｄｕ，Ｄｄｖ，Ｄｄｗの急変は各相のデューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの急変を招くため、モータ５１に異音を発生させる要因となる。
この点、本実施形態のフィルタ部９３は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の正負の符号が反転したとき、出力値αとして零を出力する。これにより、図１０（ａ）に示すようにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が変化した場合、図１０（ｄ）に示すように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の正負の符号が負の値から正の値へと変化する際にフィルタ部９３の出力値αが零に設定される。また、それ以降、フィルタ部９３は、前回出力値αｂ及び基本補償値の前回値Ｄｄｂを共に零に設定した状態からフィルタリング処理を再開するため、フィルタ部９３の出力値αが零から正の値「Ｄｄａ」へと緩やかに変化する。このとき、図１０（ｂ），（ｃ）に示すようにＵ相電流指令値Ｉｕ＊及びＵ相のゲインＧｕが変化している場合には、Ｕ相のデッドタイム補償値Ｄｄｕは図１０（ｅ）に示すように変化する。すなわち、Ｕ相のデッドタイム補償値Ｄｄｕは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の正負の符号が反転する時刻ｔ１で負の値「−Ｄｄｕ１」から零へと変化した後、零から正の値「Ｄｄｕ２」へと緩やかに増加する。そのため、時刻ｔ１におけるＵ相のデッドタイム補償値Ｄｄｕの変動幅が図９（ｅ）に示す場合と比較して小さくなるのでＵ相のデッドタイム補償値Ｄｄｕの急変を抑制することができる。同様にＶ相のデッドタイム補償値Ｄｄｖ、及びＷ相のデッドタイム補償値Ｄｄｗの急変も抑制することができる。これにより、各相のデューティ指令値Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの急変を抑制することができるため、モータの異音をより的確に低減することができる。
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・電動パワーステアリング装置１においてモータ５１の異音が問題となるのは、特に車両停止状態でのステアリング操作時、すなわち据え切り操作時である。そこで、フィルタ部９３は、図８に示したフィルタリング処理を据え切り時に限定して行ってもよい。具体的には、図１１に示すように、フィルタ部９３は、操舵機構４に対して据え切り操作が行われる状況であるか否かを判定する（Ｓ１０）。フィルタ部９３は、例えば車両の速度が所定速度未満である場合、据え切り操作が行われる状況であると判定し（Ｓ１０：ＹＥＳ）、図８に示したフィルタリング処理を実行する（Ｓ１１）。一方、フィルタ部９３は、車両の速度が所定速度以上である場合には、据え切り操作が行われる状況ではないと判定し（Ｓ１０：ＮＯ）、基本補償値演算部９２により演算される基本補償値Ｄｄを出力値αとしてそのまま出力する（Ｓ１２）。このような構成によれば、据え切り操作時のモータ５１の異音を効果的に低減することができる。
・上記実施形態のフィルタ部９３では、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の正負の符号が反転したとき、入力値である前回出力値αｂ及び基本補償値の前回値Ｄｄｂを共に零に設定する処理、及びフィルタ部９３の出力値αを零に設定する処理を実行したが、これらの処理を省略してもよい。すなわち、図８に示すフィルタリング処理においてＳ３，Ｓ７〜Ｓ９の処理を省略してもよい。このような構成であっても、上記実施形態の（１）の効果を得ることは可能である。
・上記実施形態では、図６に示すマップに基づき各相のゲインＧｕ，Ｇｖ，Ｇｗを演算したが、ゲインＧｕ，Ｇｖ，Ｇｗの演算はマップ演算に限らない。例えば各相電流指令値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊が負の値であるときに各相のゲインＧｕ，Ｇｖ，Ｇｗを負の一定値に設定し、各相電流指令値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊が正の値であるときに各相のゲインＧｕ，Ｇｖ，Ｇｗを正の一定値に設定してもよい。
・上記実施形態では、図７に示すマップに基づき基本補償値Ｄｄを演算したが、基本補償値Ｄｄの演算方法はこれに限定されない。例えば電流指令値演算部８０がｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を零以外の値に設定する場合には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の両者に基づき基本補償値Ｄｄを設定してもよい。具体的には、数式「Ｉ＊＝√（Ｉｄ＊２＋Ｉｑ＊２）」から得られる電流ベクトルＩ＊の大きさに基づき基本補償値Ｄｄを設定してもよい。
・上記実施形態では、フィルタ部９３で行われるローパスフィルタに対応したフィルタリング処理として上記式（１）を利用したフィルタリング処理を例示したが、フィルタ部９３で行われるフィルタリング処理は適宜の方法を用いることが可能である。
・上記実施形態のモータ制御装置６の構成は、例えばラックシャフトにモータのアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置にも適用可能である。また、上記実施形態のモータ制御装置６の構成は、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置に限らず、適宜のモータ制御装置に適用可能である。
１…電動パワーステアリング装置、４…操舵機構、６…モータ制御装置、９…回転角センサ、５１…モータ、６０…駆動回路、６１…マイコン（制御部）、７６〜７８…電流センサ、８７…デッドタイム補償部、９２…基本補償値演算部、９３…フィルタ部。

Claims (2)

  1. モータに駆動電力を供給する駆動回路と、
    前記モータに供給される電流値を検出する電流センサと、
    前記電流センサにより検出される電流値を電流指令値に追従させる電流フィードバック制御の実行により電圧指令値を演算するとともに、同電圧指令値に対応するデューティ指令値から制御信号を生成し、同制御信号に基づき前記駆動回路の駆動を制御する制御部と、を備えるモータ制御装置において、
    前記制御部は、前記デューティ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有し、
    前記デッドタイム補償部は、
    前記電流指令値に基づき前記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、
    前記基本補償値に対してローパスフィルタ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、
    前記フィルタ部の出力値に基づき前記デッドタイム補償値を設定し、
    前記制御部は、
    ｄ／ｑ座標系におけるｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を設定するとともに、
    前記モータの回転角を用いて、前記電流センサにより検出される各相電流値をｄ／ｑ座標系におけるｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換し、
    前記ｄ軸電流値を前記ｄ軸電流指令値に追従させるべく、また前記ｑ軸電流値を前記ｑ軸電流指令値に追従させるべく、それぞれの偏差に基づく電流フィードバック制御を実行し、
    前記デッドタイム補償部は、
    前記ｑ軸電流指令値に基づき前記基本補償値を設定するとともに、
    前記ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転したとき、前記デッドタイム補償値の正負の符号を反転させ、
    前記フィルタ部は、
    前記基本補償値の今回値に対して、前記フィルタ部の前回出力値及び前記基本補償値の前回値に基づき前記フィルタリング処理を施すとともに、
    前記ｑ軸電流指令値の正負の符号が反転したとき、前記フィルタリング処理の出力値を一旦零に設定し、前記フィルタリング処理の入力値としての前記フィルタ部の前回出力値及び前記基本補償値の前回値を共に零に設定した状態から前記フィルタリング処理を再開することを特徴とするモータ制御装置。
  2. 車両の操舵機構にアシスト力を付与するモータと、
    前記モータの駆動を制御するモータ制御装置と、を備える電動パワーステアリング装置において、
    前記モータ制御装置として、請求項１に記載のモータ制御装置を用いるとともに、
    前記フィルタ部は、前記操舵機構に対して据え切り操作が行われる状況であるときに前記基本補償値に対してフィルタリング処理を施すことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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