JPWO2005035333A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

電動モータの回転位置情報とその電動モータの目標電流値とを用いて、当該モータを流れる電流の所定の高次成分に起因するトルクリップルを打ち消すための電流高次成分用の補償値を決定する電流高次歪み補償部と、この電流高次歪み補償部からの補償値を用いて、上記目標電流値を補正する補正部とを設ける。そして、フィードバック制御部が、補正部によって補正された後の目標電流値に基づいて、電動モータをフィードバック制御する。これにより、電流高次成分に起因するトルクリップルを抑えることができ、よって操舵フィーリングの低下を抑制することができる。

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載され、電動モータを用いてドライバーの操舵動作を補助する電動パワーステアリング装置に関する。

例えば自動車に搭載される電動パワーステアリング装置は、操舵部材から操向車輪に至る操舵機構に連結された電動モータを備えており、このモータ動力を操舵機構に付与することで上記操舵部材でのドライバーによる操舵動作を補助するようになっている。
ところで、上記電動モータでは、そのロータ磁石の極数やステータ巻線用のスロット数等のモータ構成に起因して生じるコギングトルク（機械的リップル）と、誘導起電力波形が理想波形に対し歪むことによって発生する電気リップルとに大別されるリップル（脈動）が出力トルクに生じる。このようなモータ出力でのトルクリップルは、上記ステアリング装置における操舵フィーリングを低下させる要因の一つであり、ゆえに当該ステアリング装置ではトルクリップルを抑制することが強く望まれている。
そこで、従来装置には、例えば特開２００３−６１２７２号公報に記載されているように、上記スロットのロータ磁石に対向する部分の形状を変更したり、スキュー角度を調整したりすることにより、トルクリップルを低減しようとしたものがある。

ところで、電動パワーステアリング装置では、上記電動モータとして例えば３相ブラシレスモータが用いられている。
ところが、上記のようなモータでは、歪みをもつ磁界の回転により生じる電流の高次成分に起因して、その出力トルクにトルクリップル（電気リップル）が現れて、操舵フィーリングの低下を生じることがあった。

本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、電流高次成分に起因するトルクリップルを抑えることができ、よって操舵フィーリングの低下を抑制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。

上記目的を達成するための本発明は、操舵部材の操作に応じて電動モータの目標電流値を決定し、そのモータ動力を操舵機構に付与して操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータの回転位置情報と決定された前記目標電流値とを用いて、当該モータを流れる電流の所定の高次成分に起因するトルクリップルを打ち消すための電流高次成分用の補償値を決定するトルクリップル補償決定手段と、前記トルクリップル補償決定手段からの補償値を用いて、前記決定された目標電流値を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された後の目標電流値に基づき、前記電動モータをフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、トルクリップル補償決定手段が、電動モータの回転位置情報と、操舵部材の操作に応じて決定された目標電流値とを用いることにより、その目標電流値の電流が当該モータに供給されたときに、その電流の所定の高次成分によって発生するトルクリップルを予期し、この予期したトルクリップルを打ち消すための電流高次成分用の補償値を決定している。また、上記フィードバック制御手段は、補正手段がトルクリップル補償決定手段からの補償値を基に補正した目標電流値に基づき電動モータをフィードバック制御するので、当該制御手段が補正後の目標電流値の電流を供給させたときに上記所定の電流高次成分が取り除かれた状態で当該モータへの電流供給が行われて、電流高次成分に起因するトルクリップルを抑えることができる。

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記トルクリップル補償決定手段は、前記決定された目標電流値に応じて、前記電流高次成分用の補償値を変化させることが好ましい。
この場合、上記の補償値がモータ負荷に応じて変化されることとなり、モータ負荷が変化したときでも、フィードバック制御手段はより適切な補償値にて補正された目標電流値を用いて電動モータを制御することができ、操舵フィーリング低下をより確実に防ぐことができる。

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記トルクリップル補償決定手段には、前記電流高次成分用の補償値を決定する電流高次歪み補償部に加えて、前記電動モータの回転位置情報と決定された前記目標電流値とを用いて、当該モータ内に形成される磁界の歪みに起因するトルクリップルを抑制するための磁界歪み用の補償値を決定する磁界歪み補償部が設けられてもよい。
この場合、上記電流高次歪み補償部が決定する電流高次成分用の補償値に加えて、磁界歪み補償部が決定する磁界歪み用の補償値を用いて、目標電流値が補正されることとなり、上記フィードバック制御手段が当該目標電流値の電流を流させたときに電流高次成分に起因するトルクリップルだけでなく電動モータ内に形成される磁界歪みに起因するトルクリップルを抑制することができ、これらリップルによる操舵フィーリング低下を防ぐことができる。

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記電動モータ及び前記フィードバック制御手段を含んだ電流制御系と、前記回転位置情報を基に前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段からの前記電動モータの回転速度に基づいて、前記電流制御系の周波数特性に依存するゲイン低下を補償するためのゲイン補償値を求めるゲイン補償演算手段とを備え、
前記補正手段は、前記トルクリップル補償決定手段からの補償値と、前記ゲイン補償演算手段からのゲイン補償値とを用いて、前記決定された目標電流値を補正することが好ましい。
この場合、上記フィードバック制御手段がトルクリップル補償決定手段からの補償値とゲイン補償演算手段からのゲイン補償値とを用いて補正された目標電流値に基づいて、電動モータをフィードバック制御することとなり、上記電流制御系の周波数特性に従って、そのモータを流れる電流のゲインがモータ回転速度の増加に応じて低下するのを補償することができ、当該ゲイン低下に伴って操舵フィーリングが低下するのを抑制することができる。

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記回転速度検出手段からの前記電動モータの回転速度に基づいて、前記電流制御系の周波数特性に依存する位相遅れを補償するための位相補償値を求める位相補償演算手段を備え、
前記補正手段は、前記トルクリップル補償決定手段からの補償値と、前記ゲイン補償演算手段からのゲイン補償値と、前記位相補償演算手段からの位相補償値とを用いて、前記決定された目標電流値を補正してもよい。
この場合、上記フィードバック制御手段がトルクリップル補償決定手段からの補償値とゲイン補償演算手段からのゲイン補償値と位相補償演算手段からの位相補償値とを用いて補正された目標電流値に基づいて、電動モータをフィードバック制御することとなり、上記電流制御系の周波数特性に従って、そのモータを流れる電流が誘起電圧に対してモータ回転速度の増加に応じて位相遅れを生じるのを補償することができ、当該位相遅れに伴う操舵フィーリング低下を抑制することができる。

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主要部の構成を示す模式図である。 図１に示した電動モータでの３相交流座標とｄ−ｑ座標との関係を示す図である。 図１に示したＥＣＵの構成例を示すブロック図である。 図３に示した磁界歪み補償部の具体的な構成例を示すブロック図である。 図３に示した電流高次歪み補償部の具体的な構成例を示すブロック図である。 図３に示した電流制御系の周波数特性の具体例を示すボード線図である。 上記電動モータの無負荷誘導起電力（誘起電圧）の実測データの具体例を示す波形図である。 上記磁界歪み補償部にて決定される磁界歪み補償電流成分の具体的な波形を示す波形図である。 上記電動モータでの誘起電圧に含まれる高次成分について、その１次成分に対する割合の測定例を示すグラフである。 上記電動モータの目標電流値について、電流高次成分の１次成分に対するゲイン変化の測定例を示すグラフである。 上記電動モータの具体的な出力トルクを示す波形図である。

以下、本発明の電動パワーステアリング装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、操舵部材に連なる操舵軸に電動モータとしてのブラシレスモータを連結したコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した場合を例示して説明する。

［電動パワーステアリング装置の全体構成］
図１は、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主要部の構成を示す模式図である。図において、当該装置は、例えば自動車に搭載され、操舵部材（ステアリングホイール）１に加わるドライバーの操舵動作に応じて、操向車輪８の向きを変える操舵軸２を備えている。すなわち、操舵軸２の一端側には、操舵部材１が連結されるとともに、他端側には左右の上記操向車輪８がラックピニオン式伝達機構６及びタイロッド７等を介して連結されている。そして、操舵軸２の回転が、ラックピニオン式伝達機構６によって左右方向の直線運動に変換され、操向車輪８が転舵される。
また、上記操舵軸２の途中には、トルクセンサ３と、減速機構４を介在させて連結された電動モータ５とが設けられている。これらの減速機構４と電動モータ５とが、操舵部材１から操向車輪８に至る操舵機構にモータ動力による操舵補助力を付与する操舵補助部を構成している。つまり、上記トルクセンサ３は、ドライバーの操舵部材１へのステアリング操作や操向車輪８側から逆入力される路面抵抗などに応じて操舵軸２に生じたトルクを検出して、そのトルク検出値を示すトルク検出信号Ｔｓを制御装置としてのＥＣＵ１０に出力する。また、このＥＣＵ１０には、イグニションスイッチ１２のオン／オフ操作に応じてバッテリ１１から電力供給が行われるとともに、自動車速度を検出する車速センサ９からの車速信号Ｖｓと、上記モータ５のロータ回転に応じた信号とが入力されるようになっており、ＥＣＵ１０はこれらの入力信号を基に電動モータ５の駆動制御を行うことで所望の操舵補助力による操舵補助を実施するようになっている。

［電動モータの構成及びその駆動制御の概要］
上記電動モータ５は、図２を参照して、例えば永久磁石を有するロータと、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相コイル（ステータ巻線）とを備え、正弦波駆動方式の３相スター結線のブラシレスモータにより構成されている。
ここで、このモータ５において、所望の操舵補助力を発生させるために、各相コイルに供給すべき相電流の目標値、つまり各相コイルに対する電流指令値ｉ^＊ｕ、ｉ^＊ｖ、及びｉ^＊ｗは、その供給電流の最大値（振幅）をＩ^＊としたときに次の（１）〜（３）式で表される。
ｉ^＊ｕ＝Ｉ^＊×ｓｉｎθｒｅ −（１）
ｉ^＊ｖ＝Ｉ^＊×ｓｉｎ（θｒｅ−２π／３） −（２）
ｉ^＊ｗ＝Ｉ^＊×ｓｉｎ（θｒｅ−４π／３）＝−ｉ^＊ｕ−ｉ^＊ｖ −（３）
但し、θｒｅは、同図に示すように、例えばＵ相コイルを基準として時計方向まわりに正回転する永久磁石（ロータ）の回転角度（電気角）である。この電気角は、ロータの回転位置を示す情報であり、当該ロータの実際の回転角度を示す機械角をθｍとし、ロータの磁極数をｐとしたときに、θｒｅ＝（ｐ／２）×θｍで表される。尚、以下の説明においては、特に明記するとき以外は、角度は電気角を表すものとする。

また、電動モータ５は、上記ＥＣＵ１０に含まれた後述のフィードバック制御部によってフィードバック制御されており、さらにこのフィードバック制御ではｄ−ｑ座標が用いられている。具体的には、上記ｄ−ｑ座標は、永久磁石による磁束の方向をｄ軸とし、このｄ軸に直交する方向をｑ軸と規定したものであり、上記磁石回転（回転界磁）と同期して回転する回転座標系である。そして、ＥＣＵ１０は、電動モータ５への印加電圧の指令値を決定する際に、まず上記（１）〜（３）式に示した各相コイルでの電流指令値ｉ^＊ｕ、ｉ^＊ｖ、及びｉ^＊ｗを、次の（４）及び（５）にそれぞれ表されるｄ軸電流指令値ｉ^＊ｄ及びｑ軸電流指令値ｉ^＊ｑに変換し、これらの変換したｄ−ｑ座標の電流指令値ｉ^＊ｄ及びｉ^＊ｑに基づき上記印加電圧指令値を決めている。このように、３相交流座標（静止座標）での電流指令値ｉ^＊ｕ、ｉ^＊ｖ、及びｉ^＊ｗをｄ−ｑ座標の電流指令値ｉ^＊ｄ及びｉ^＊ｑに変換することにより、モータ５の回転時でもＥＣＵ１０はその供給電流を直流量で制御可能となって、位相遅れの低減等を行いつつ、当該モータ５の駆動制御を高精度に実施して所望の操舵補助力を容易に発生させることができる。
ｉ^＊ｄ＝０ −（４）
ｉ^＊ｑ＝−√（３／２）×Ｉ^＊ −（５）

また、電動モータ５のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各相コイルを実際に流れる電流については、後述の電流検出器にて例えばＵ相電流検出値ｉｕ及びＶ相電流検出値ｉｖが検出されて、それらの検出値ｉｕ及びｉｖを下記の（６）及び（７）式に代入することでｄ−ｑ座標に変換した後のｄ軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑが求められるようになっている。そして、ＥＣＵ１０では、後に詳述するように、上記ｄ軸電流指令値ｉ^＊ｄ及びｑ軸電流指令値ｉ^＊ｑとｄ軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑとを用いたフィードバック制御が行われる。
ｉｄ＝√２｛ｉｖ×ｓｉｎθｒｅ−ｉｕ×ｓｉｎ（θｒｅ−２π／３）｝ −（６）
ｉｑ＝√２｛ｉｖ×ｃｏｓθｒｅ−ｉｕ×ｃｏｓ（θｒｅ−２π／３）｝ −（７）

［ＥＣＵの構成及び動作］
図３は、図１に示したＥＣＵの構成例を示すブロック図である。図に示すように、上記ＥＣＵ１０には、上記トルクセンサ３からのトルク信号Ｔｓを入力する位相補償器１３と、マイクロコンピュータ（以下、“マイコン”と略称する。）１００と、このマイコン１００からの指示に従って上記電動モータ５をＰＷＭ信号にて駆動するハードウェアにより構成されたモータ駆動部とが設けられている。このモータ駆動部には、マイコン１００に接続された３相ＰＷＭ変調部３１と、この３相ＰＷＭ変調部３１と駆動対象の電動モータ５の各ステータ巻線（Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各コイル）との間に接続されたモータ駆動回路３２とが設けられている。
また、上記モータ駆動部は、モータ駆動回路３２と上記３相コイルのうち、例えばＶ相コイル及びＵ相コイルに供給される電流をそれぞれ検出するＶ相電流検出器３３及びＵ相電流検出器３４と、電動モータ５側に設けられ、レゾルバなどにより構成された位置検出センサ５１からのセンサ出力（ロータ回転に応じた信号Ｓｒ）を基に上記電気角を検出するロータ角度位置検出器３５とを備えており、図に点線にて囲んで示すように、当該モータ駆動部とマイコン１００の一部分とで電動モータ５をフィードバック制御する上記フィードバック制御部２００を構成している。また、上記位置検出センサ５１とロータ角度位置検出器３５とが、電動モータ５の回転位置情報（電気角）を取得する回転位置情報取得手段を構成している。

上記マイコン１００には、その内部に設けられた不揮発性のメモリ（図示せず）に予め格納されているプログラムを実行することにより、モータ制御に必要な所定の演算処理を行う複数の機能ブロックが設けられている。すなわち、このマイコン１００には、図３に示すように、目標電流値演算部１４、回転方向指定部１５、収斂性補正部１６、加算器１７、磁界歪み補償部１８、電流高次歪み補償部１９、ロータ角速度演算部２０、加算器２１，２２、減算器２３，２４、ｄ軸電流ＰＩ制御部２５、ｑ軸電流ＰＩ制御部２６、ｄ−ｑ／３相交流座標変換部２７、符号反転加算器２８、３相交流／ｄ−ｑ座標変換部２９、及び正弦波ＲＯＭテーブル３０が含まれており、車速センサ９からの車速信号Ｖｓ等の入力信号を基に所望の操舵補助力を決定し、この決定した操舵補助力に対応した出力（指示）信号を上記モータ駆動部に与えるモータ制御部を構成している。
また、このモータ制御部では、上記磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９を有するトルクリップル補償決定部１０１が設けられており、この補償決定部１０１の演算結果をモータ駆動部への指示信号に反映させることにより、後に詳述するように、電動モータ５内に形成される磁界の歪みに起因するトルクリップルと当該モータ５を流れる電流の高次成分に起因するトルクリップルとを低減できるようになっている。さらに、ロータ角速度演算部２０が、上述の回転位置情報取得手段からの回転位置情報を基に電動モータ５の回転速度を検出する回転速度検出手段を構成している。

上記のように構成されたＥＣＵ１０では、トルクセンサ３から上記トルク検出信号Ｔｓを入力すると、上記位相補償器１３がそのトルク検出信号Ｔｓに位相補償を施してマイコン１００の目標電流値演算部１４に出力する。また、このＥＣＵ１０は、上記車速センサ９から所定のサンプリング周期で出力される車速信号Ｖｓを入力しており、その入力した車速信号Ｖｓは、マイコン１００の目標電流値演算部１４及び収斂性補正部１６に与えられている。さらに、ＥＣＵ１０では、位置検出センサ５１からセンサ信号Ｓｒがロータ角度位置検出器３５に入力されると、このロータ角度位置検出器３５は入力したセンサ信号Ｓｒに基づいて電動モータ５の永久磁石（ロータ）の回転位置、つまり上記電気角θｒｅを検出する。そして、ロータ角度位置検出器３５は、検出した電気角θｒｅを示す角度信号をマイコン１００の磁界歪み補償部１８、電流高次歪み補償部１９、ロータ角速度演算部２０、及び正弦波ＲＯＭテーブル３０に出力する。

上記目標電流値演算部１４は、位相補償後のトルク検出信号Ｔｓと車速信号Ｖｓとに基づいて、電動モータ５に供給すべき供給電流の値である目標電流値Ｉｔを求める。詳細には、この演算部１４には、アシストマップと呼ばれる、操舵軸２でのトルク、このトルクに応じて所望の操舵補助力を発生させるための上記目標電流値Ｉｔ、及び車速の関係を示したテーブルが予め格納されている。そして、当該演算部１４は上記トルク検出信号Ｔｓ及び車速信号Ｖｓの各値を入力パラメータとして、上記テーブルを参照することにより、目標電流値Ｉｔを取得し、回転方向指定部１５及び加算器１７に出力する。
また、この目標電流値Ｉｔは、上述の（５）式にて示されたｑ軸電流指令値ｉ^＊ｑに相当するものであり、モータ動力によるアシスト方向を示す符号を有している。つまり、目標電流値Ｉｔの符号は、モータロータの回転方向を指定しており、例えば正及び負の場合にそれぞれ操舵部材１での右方向操舵及び左方向操舵を補助するように電動モータ５を回動させることを示している。

上記回転方向指定部１５は、目標電流値演算部１４から入力した目標電流値Ｉｔの符号に基づきロータ回転方向を判別し、その回転方向を指定する方向信号Ｓｄｉｒを生成して収斂性補正部１６に出力する。この収斂性補正部１６には、上記車速信号Ｖｓと、方向信号Ｓｄｉｒと、上記ロータ角速度演算部２０がロータ角速度位置検出器３５から入力した電気角θｒｅを基に算出したロータ角速度ωｒｅとが入力されており、当該補正部１６はこれらの入力信号を用いた所定演算を行うことにより、車両収斂性を確保するための補償電流値ｉｃを求める。そして、この補償電流値ｉｃは、加算器１７にて上記目標電流値Ｉｔに加算され、加算器１７は、その加算結果をｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０として出力する。
上記ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０は、所望の操舵補助力を発生するためのモータ負荷（つまり、電動モータ５が発生すべきトルク）に対応する供給電流の基本的な指令値（目標電流値）であり、トルクリップル補償決定部１０１の磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９に同時に与えられるとともに、加算器２２にも出力されて上記磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９での演算結果が反映されるよう加算される。
一方、ｄ軸方向の電流はトルクに関与しないことから、そのｄ軸電流の基本的な指令値であるｄ軸基本電流指令値ｉ^＊ｄ０の値は“０”であり、ｉ^＊ｄ０＝０として加算器２１に設定入力されている。

上記磁界歪み補償部１８は、ロータ角度位置検出器３５からの電動モータ５の回転位置情報としての電気角θｒｅと、加算器１７からのｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０とを用いて、そのモータ５内に形成される磁界の歪みに起因するトルクリップルを抑制するための磁界歪み用の補償値を決定している。つまり、磁界歪み補償部１８は、上記ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０にて指令される電流が電動モータ５の各相コイルに供給されたときに、各相コイルに誘起する誘導起電力波形での理想波形に対する歪み（モータ５内の磁界の歪み）に起因してモータ出力トルクに現れるトルクリップルを予期して、予期したトルクリップルが抑制されるように当該ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０を変更するための電流の補償値をｄ軸電流及びｑ軸電流毎に算出しｄ軸電流補償値Δｉｄ１及びｑ軸電流補償値Δｉｑ１として決定している（詳細は後述）。そして、磁界歪み補償部１８は、対応する加算器２１及び２２に定めた磁界歪み用のｄ軸電流補償値Δｉｄ１及びｑ軸電流補償値Δｉｑ１を出力する。
また、この磁界歪み補償部１８から出力されるｄ軸電流補償値Δｉｄ１及びｑ軸電流補償値Δｉｑ１は、後に詳述するように、電動モータ５を含んだ後述の電流制御系の周波数特性に依存するゲイン低下及び位相遅れが極力生じないように補正されている。

また、上記電流高次歪み補償部１９は、上述の電気角θｒｅ及びｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０を用いて、そのモータ５を流れる電流の所定の高次成分に起因するトルクリップルを打ち消すための電流高次成分用の補償値を決定している。つまり、電流高次歪み補償部１９は、上記ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０にて指令される電流が電動モータ５の各相コイルに供給されたときに、各相コイルを流れる電流の所定の高次成分によって発生するトルクリップルを予期して、予期したトルクリップルが打ち消されるように当該ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０を変更するための電流の補償値をｄ軸電流及びｑ軸電流毎に算出しｄ軸電流補償値Δｉｄ２及びｑ軸電流補償値Δｉｑ２として決定している（詳細は後述）。そして、電流高次歪み補償部１９は、対応する加算器２１及び２２に定めた電流高次成分用のｄ軸電流補償値Δｉｄ２及びｑ軸電流補償値Δｉｑ２を出力する。
また、電流高次歪み補償部１９から出力されるｄ軸電流補償値Δｉｄ２及びｑ軸電流補償値Δｉｑ２は、後に詳述するように、電動モータ５を含んだ上述の電流制御系の周波数特性に依存するゲイン低下及び位相遅れが極力生じないように補正されている。

上記加算器２１及び２２は、対応するｄ軸電流及びｑ軸電流毎に、トルクリップル補償決定部１０１からの補償値を基に操舵部材１の操作に応じて決定された目標電流値を補正する補正手段を構成している。
具体的には、上記加算器２１では、下記の（８）式に示すように、当該加算器２１に設定されたｄ軸基本電流指令値ｉ^＊ｄ０と、磁界歪み補償部１８からの磁界歪み用のｄ軸電流補償値Δｉｄ１と、電流高次歪み補償部１９からの電流高次成分用のｄ軸電流補償値Δｉｄ２との和を求めることにより、トルクリップル補償決定部１０１の演算結果を反映した後のｄ軸電流指令値ｉ^＊ｄが算出されている。そして、加算器２１は、算出したｄ軸電流指令値ｉ^＊ｄをフィードバック制御部２００の減算器２３に出力する。
また、加算器２２では、下記の（９）式に示すように、上記加算器１７からのｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０と、磁界歪み補償部１８からの磁界歪み用のｑ軸電流補償値Δｉｑ１と、電流高次歪み補償部１９からの電流高次成分用のｑ軸電流補償値Δｉｑ２との和を求めることにより、トルクリップル補償決定部１０１の演算結果を反映した後のｑ軸電流指令値ｉ^＊ｑが算出されている。そして、加算器２２は、算出したｑ軸電流指令値ｉ^＊ｑをフィードバック制御部２００の減算器２４に出力する。
ｉ^＊ｄ＝ｉ^＊ｄ０＋Δｉｄ１＋Δｉｄ２ −（８）
ｉ^＊ｑ＝ｉ^＊ｑ０＋Δｉｑ１＋Δｉｑ２ −（９）

上記減算器２３には、加算器２１からのｄ軸電流指令値ｉ^＊ｄに加えて、電動モータ５に実際に供給されている電流のｄ軸電流に換算した後のｄ軸電流検出値ｉｄが３相交流／ｄ−ｑ座標変換部２９から入力されている。同様に、上記減算器２４には、加算器２２からのｑ軸電流指令値ｉ^＊ｑに加えて、電動モータ５に実際に供給されている電流のｑ軸電流に換算した後のｑ軸電流検出値ｉｑが３相交流／ｄ−ｑ座標変換部２９から入力されている。
詳細にいえば、３相交流／ｄ−ｑ座標変換部２９には、上記Ｖ相電流検出器３３及びＵ相電流検出器３４によってそれぞれ検出されたＶ相電流検出値ｉｖ及びＵ相電流検出値ｉｕが入力されている。さらに、この変換部２９には、上記検出電流が流されているときでの上記電気角θｒｅのｓｉｎ値が正弦波ＲＯＭテーブル３０から入力されている。この正弦波ＲＯＭテーブル３０は、角度θとその角度θのｓｉｎ値とを互いに関連付けて記憶しており、上記ロータ角度位置検出器３５から電気角θｒｅを入力したときにそのｓｉｎ値を上記ｄ−ｑ／３相交流座標変換部２７及び３相交流／ｄ−ｑ座標変換部２９に直ちに出力するようになっている。
そして、この３相交流／ｄ−ｑ座標変換部２９は、入力したＵ相電流検出値ｉｕ、Ｖ相電流検出値ｉｖ、及びｓｉｎ値と、上述の（６）及び（７）式とを用いて、上記ｄ軸電流検出値ｉｄ（＝√２｛ｉｖ×ｓｉｎθｒｅ−ｉｕ×ｓｉｎ（θｒｅ−２π／３）｝）及びｑ軸電流検出値ｉｑ（＝√２｛ｉｖ×ｃｏｓθｒｅ−ｉｕ×ｃｏｓ（θｒｅ−２π／３）｝）を算出して対応する減算器２３、２４に出力する。

また、上記減算器２３は、入力したｄ軸電流指令値ｉ^＊ｄとｄ軸電流検出値ｉｄとを減算することにより、これらの入力値の偏差であるｄ軸電流偏差ｅｄ（＝ｉ^＊ｄ−ｉｄ）を求めている。同様に、減算器２４は、入力したｑ軸電流指令値ｉ^＊ｑとｑ軸電流検出値ｉｑとを減算することにより、これらの入力値の偏差であるｑ軸電流偏差ｅｑ（＝ｉ^＊ｑ−ｉｑ）を求めている。そして、これらの減算器２３、２４は、求めたｄ軸電流偏差ｅｄ及びｑ軸電流偏差ｅｑをｄ軸電流ＰＩ制御部２５及びｑ軸電流ＰＩ制御部２６にそれぞれ出力する。
上記ｄ軸電流ＰＩ制御部２５及びｑ軸電流ＰＩ制御部２６は、次の（１０）及び（１１）式に、対応する減算器２３、２４からのｄ軸電流偏差ｅｄ及びｑ軸電流偏差ｅｑをそれぞれ代入することにより、ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ｄ及びｑ軸電圧指令値ｖ^＊ｑを算出し、それら算出値をｄ−ｑ／３相交流座標変換部２７に出力する。
ｖ^＊ｄ＝Ｋｐ｛ｅｄ＋（１／Ｔｉ）∫（ｅｄ）ｄｔ｝ −（１０）
ｖ^＊ｑ＝Ｋｐ｛ｅｑ＋（１／Ｔｉ）∫（ｅｑ）ｄｔ｝ −（１１）
但し、上記Ｋｐ及びＴｉは、それぞれ比例ゲイン及び積分時間であり、モータ特性などに応じてｄ軸電流ＰＩ制御部２５及びｑ軸電流ＰＩ制御部２６に予め設定された値である。

上記ｄ−ｑ／３相交流座標変換部２７には、ｄ軸電流ＰＩ制御部２５からのｄ軸電圧指令値ｖ^＊ｄ、ｑ軸電流ＰＩ制御部２６からのｑ軸電圧指令値ｖ^＊ｑ、及び正弦波ＲＯＭテーブル３０からのｓｉｎ値が入力されている。そして、この変換部２７は、次に示す（１２）及び（１３）式を用いて、ｄ−ｑ座標上の印加電圧指令値である上記ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ｄ及びｑ軸電圧指令値ｖ^＊ｑを、３相交流座標上の同指令値であるＵ相電圧指令値ｖ^＊ｕとＶ相電圧指令値ｖ^＊ｖとに変換して、上記３相ＰＷＭ変調部３１に出力する。また、この変換部２７の出力値は符号反転加算器２８に入力されるようになっており、この符号反転加算器２８は下記の（１４）式を用いて、上記のＵ相電圧指令値ｖ^＊ｕ及びＶ相電圧指令値ｖ^＊ｖからＷ相電圧指令値ｖ^＊ｗを求めて、３相ＰＷＭ変調部３１に出力する。
ｖ^＊ｕ＝√（２／３）｛ｖ^＊ｄ×ｃｏｓθｒｅ−ｖ^＊ｑ×ｓｉｎθｒｅ｝ −（１２）
ｖ^＊ｖ＝√（２／３）｛ｖ^＊ｄ×ｃｏｓ（θｒｅ−２π／３）−ｖ^＊ｑ×ｓｉｎ（θｒｅ−２π／３）｝ −（１３）
ｖ^＊ｗ＝−ｖ^＊ｕ−ｖ^＊ｖ −（１４）

上記３相ＰＷＭ変調部３１は、上記のＵ相電圧指令値ｖ^＊ｕ、Ｖ相電圧指令値ｖ^＊ｖ、及びＷ相電圧指令値ｖ^＊ｗにそれぞれ対応したデューティ比のＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗを生成して、モータ駆動回路３２に出力する。
上記モータ駆動回路３２は、ＭＯＳＦＥＴなどの電力用スイッチング素子を用いたブリッジ回路を有するＰＷＭ電圧形インバータを含んだものであり、各スイッチング素子を上記ＰＷＭ信号Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗに従ってオン／オフ動作させることにより、電動モータ５のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各相コイル（図２）にバッテリ１１（図１）からの電圧が印加される。これにより、電動モータ５では、その各相コイルに電流が流れて、当該モータ５はその電流に応じたトルクＴｍを生じ操舵補助力として上記操舵機構に付与する。また、このように電動モータ５が駆動されると、フィードバック制御部２００では、上記ｄ軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑがそれぞれｄ軸電流指令値ｉ^＊ｄ及びｑ軸電流指令ｉ^＊ｑに等しくなるように当該モータ５をフィードバック制御することで所望の操舵補助力にて操舵補助が行われる。

［電流制御系の構成及びその周波数特性］
また、本実施形態では、図３において、上記フィードバック制御部２００と、その制御対象の電動モータ５、及び位置検出センサ５１とにより、フィードバックループを有する上記電流制御系が構成されている。この電流制御系では、上記モータ５内に設置されたコイルのインピーダンスなどに規定される周波数特性を有している。また、電流制御系では、ｄ軸電流指令値ｉ^＊ｄ及びｄ軸電流検出値ｉｄをそれぞれ入力及び出力とするｄ軸電流のフィードバックループと、ｑ軸電流指令値ｉ^＊ｑ及びｑ軸電流検出値ｉｑをそれぞれ入力及び出力とするｑ軸電流のフィードバックループとのいずれの閉ループの場合も、その伝達関数に対するボード線図は、例えば図６にて示されるものとなる。すなわち、この電流制御系では、実用的な周波数範囲において、周波数が増大するにつれて、図６の実線に示すように、ゲインが１（ｄＢ＝０）から低下する。また、位相遅れは、同図に点線にて示すように、周波数が増大するにつれて、大きくなる。このような電流制御系の周波数特性の影響を抑えるために、上記トルクリップル補償決定部１０１では、磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９の各部において、図６に実線及び点線にて示したデータがテーブル化されて、後述の周波数特性マップとして保持されており、各部の出力補償値は、当該周波数特性に依存するゲイン低下及び位相遅れが極力生じないように補正されている。

［磁界歪み補償部の構成及びその動作］
図４は、図３に示した磁界歪み補償部の具体的な構成例を示すブロック図である。図に示すように、上記磁界歪み補償部１８には、周波数算出部３６、ゲイン・位相決定部３７、減算器３８、磁界歪み補償値決定部３９、振幅決定部４０、修正率算出部４１、及び乗算器４２、４３の機能ブロックが設定されており、マイコン１００がプログラムを実行することにより、上記ブロックは各々所定の演算処理を行うようになっている。また、上記周波数算出部３６、ゲイン・位相決定部３７、及び修正率算出部４１が、電動モータ５（図３）の回転速度に基づいて、上記電流制御系の周波数特性に依存するゲイン低下を補償するためのゲイン補償値を求めるゲイン補償演算手段を構成している。また、周波数算出部３６とゲイン・位相決定部３７とは、同モータ５の回転速度に基づいて、上記電流制御系の周波数特性に依存する位相遅れを補償するための位相補償値を求める位相補償演算手段を兼用している。

具体的にいえば、上記周波数算出部３６は、ロータ角速度演算部２０から電動モータ５の電気角換算の回転角速度である上記ロータ角速度ωｒｅを入力している。そして、この周波数算出部３６は、入力したロータ角速度ωｒｅを次の（１５）式に代入することにより、モータ出力に現れる磁界歪みに起因するトルクリップルの周波数ｆを算出する。また、この周波数ｆは、電流高次成分歪みに起因するトルクリップルの基本周波数である。
ｆ＝Ｓ×ωｒｅ／（２π） −（１５）
但し、Ｓは、トルクリップルの次数（電気角一周期あたりに発生するトルクリップルの数）である。

上記ゲイン・位相決定部３７には、上記ボード線図（図６）に示した上記電流制御系の周波数特性に対応した周波数特性マップ３７ａ（すなわち、図６に実線及び点線にて示した周波数とゲイン及び位相との関係を示すデータ）が保持されている。そして、このゲイン・位相決定部３７は、周波数算出部３６から上記周波数ｆを入力したときに、周波数特性マップ３７ａを参照して、入力した周波数ｆに応じた電流制御系のゲインＧ及び位相差Δθｅを求めて、修正率算出部４１及び減算器３８にそれぞれ出力する。また、上述のように、電流制御系では、周波数が増大するにつれて（つまり、ロータ角速度ωｒｅ、ひいては電動モータ５の回転速度が速くなるにつれて）、ゲインが１から低下し位相遅れが大きくなる。

上記減算器３８は、上記ロータ角度位置検出器３５（図３）から電気角θｒｅを入力するとともに、ゲイン・位相決定部３７からの位相補償値としての位相差Δθｅを入力しており、電気角θｒｅから位相差Δθｅを減算処理している。そして、減算器３８は、その減算処理結果である修正電気角θｍｒｅ（＝θｒｅ−Δθｅ）を磁界歪み補償値決定部３９に出力する。このように、減算器３８が、位相差Δθｅを用いて、検出された電気角θｒｅを修正することにより、上記電流制御系の周波数特性に依存する位相遅れを補償することができる。

上記磁界歪み補償値決定部３９には、上記電気角と、ｄ軸電流及びｑ軸電流毎の磁界歪み補償電流成分の値との関係をテーブル化した磁界歪み補償マップ３９ａが格納されており、この磁界歪み補償マップ３９ａを参照することで、当該補償値決定部３９は入力した修正電気角θｍｒｅに対応する磁界歪み用のｄ軸電流単位補償値Δｉｄ１０及びｑ軸電流単位補償値Δｉｑ１０を決定している。

以下、上記磁界歪み補償マップ３９ａの作成方法について、具体的に説明する。
電動モータ５を無負荷運転したときに当該モータ５内に形成される磁界の歪み、つまり無負荷誘導起電力波形がその理想波形に歪みを生じている場合に、各相コイルに正弦波電流である電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを供給すると、そのモータ出力には磁界歪みに起因するトルクリップルが生じる。ここで、無負荷誘導起電力の各相コイルでの瞬時値ｅ０ｕ、ｅ０ｖ、ｅ０ｗが既知であれば、モータ５の出力トルクを一定値（例えば１［Ｎｍ］）とし上記磁界歪みに起因するトルクリップルを生じさせないような各相コイルの電流ｉ０ｕ、ｉ０ｖ、ｉ０ｗを決定することができる。例えば、上記出力トルクを一定値Ｔとしたときに、そのような各相コイルの電流ｉ０ｕ、ｉ０ｖ、ｉ０ｗは、次の（１６）、（１７）、及び（１８）式にてそれぞれ算出することができる。
ｉ０ｕ＝｛（ｅ０ｕ−ｅ０ｖ）＋（ｅ０ｕ−ｅ０ｗ）｝×Ｔ
／｛（ｅ０ｕ−ｅ０ｖ）^２＋（ｅ０ｕ−ｅ０ｗ）^２＋（ｅ０ｗ−ｅ０ｖ）^２｝−（１６）
ｉ０ｖ＝｛Ｔ−（ｅ０ｕ−ｅ０ｗ）×ｉｕ｝／（ｅ０ｖ−ｅ０ｗ） −（１７）
ｉ０ｗ＝｛Ｔ−（ｅ０ｕ−ｅ０ｖ）×ｉｕ｝／（ｅ０ｗ−ｅ０ｖ） −（１８）
また、（１６）〜（１８）式で算出される各相コイルの電流ｉ０ｕ、ｉ０ｖ、ｉ０ｗを、電気角θを変数とする次の（１９）及び（２０）式によってｄ−ｑ座標上の値に変換することにより、上記磁界歪みに起因するトルクリップルを生じさせずに出力トルクを一定値Ｔとするようなｄ軸電流値ｉ０ｄ及びｑ軸電流値ｉ０ｑを算出することができる。
ｉ０ｄ＝√２｛ｉ０ｖ×ｓｉｎθ−ｉ０ｕ×ｓｉｎ（θ−２π／３）｝ −（１９）
ｉ０ｑ＝√２｛ｉ０ｖ×ｃｏｓθ−ｉ０ｕ×ｃｏｓ（θ−２π／３）｝ −（２０）

上記のように、ｄ軸電流値ｉ０ｄ及びｑ軸電流値ｉ０ｑを算出することができるので、磁界歪み補償マップ３９ａを次のようにして作成することができる。
まず、図７に示すように、電動モータ５の各相コイルでの無負荷誘導起電力（誘起電圧）について、そのモータ５の電気角の値が変化したときでの瞬時値ｅ０ｕ、ｅ０ｖ、ｅ０ｗの各実測データを取得しておく。そして、これらの各実測データを用いて、モータ５が上記磁界歪みに起因するトルクリップルを生じさせることなく単位トルク（１［Ｎｍ］）を出力するのに必要なｄ軸電流値ｉ０ｄ１及びｑ軸電流値ｉ０ｑ１を上述の（１６）〜（２０）式により求める。さらに、無負荷誘導起電力波形が歪んでいない場合に当該モータ５が上記単位トルクを出力するのに必要なｄ軸電流値ｉ０ｄ２及びｑ軸電流値ｉ０ｑ２を求める（尚、この場合では、出力トルクはｑ軸電流に比例し、ｄ軸電流は“０”とすればよいので、これらｄ軸電流値ｉ０ｄ２及びｑ軸電流値ｉ０ｑ２は上述の各実測データに所定演算を行うことにより容易に求めることができる。）。そして、電気角の値毎に、上記ｄ軸電流値ｉ０ｄ１とｄ軸電流値ｉ０ｄ２との差を求めて上述のｄ軸電流単位補償値Δｉｄ１０（＝ｉ０ｄ１−ｉ０ｄ２）とし、かつ上記ｑ軸電流値ｉ０ｑ１とｑ軸電流値ｉ０ｑ２との差を求めて上述のｑ軸電流単位補償値Δｉｑ１０（＝ｉ０ｑ１−ｉ０ｑ２）として、これらの電気角とｄ軸電流単位補償値Δｉｄ１０及びｑ軸電流単位補償値Δｉｑ１０とを対応付ければよい。この結果、例えば図８に示すように、電気角と、この電気角に応じたｄ軸電流及びｑ軸電流に変換した後の磁界歪みを抑制可能な電流成分である上記磁界歪み補償電流成分の値とを示す電流波形を得ることができ、これらのデータを対応付けたテーブルを磁界歪み補償マップ３９ａとして作成することができる。

上記磁界歪み補償値決定部３９は、上述のように作成された磁界歪み補償マップ３９ａを参照することにより、減算器３８から入力した修正電気角θｍｒｅに対応するｄ軸電流単位補償値Δｉｄ１０及びｑ軸電流単位補償値Δｉｑ１０を決定し、振幅決定部４０に出力する。
上記振幅決定部４０には、磁界歪み補償値決定部３９からのｄ軸電流単位補償値Δｉｄ１０及びｑ軸電流単位補償値Δｉｑ１０に加えて、加算器１７（図３）からの所望の操舵補助力に相当するｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０が入力されている。そして、振幅決定部４０は、入力したｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０を基に単位トルク当たりのｄ軸電流単位補償値Δｉｄ１０及びｑ軸電流単位補償値Δｉｑ１０に対する乗算値を決定し、それらの乗算処理を行うことにより、上記所望の操舵補助力に応じたｄ軸電流補償値Δｉｄ１１及びｑ軸電流補償値Δｉｑ１１を求めている。振幅決定部４０は、求めたｄ軸電流補償値Δｉｄ１１及びｑ軸電流補償値Δｉｑ１１を乗算器４２及び４３にそれぞれ出力する。

また、上記修正率算出部４１には、ゲイン・位相決定部３７が決定した上記電流制御系のゲインＧが入力されており、この修正率算出部４１は当該ゲインＧの逆数１／Ｇを算出し上述のゲイン補償値としての修正率Ｒｍを求める。そして、修正率算出部４１は、修正率Ｒｍを乗算器４２及び４３に出力する。
上記乗算器４２は、振幅決定部４０からのｄ軸電流補償値Δｉｄ１１に修正率算出部４１からの修正率Ｒｍを乗じることにより、上記磁界歪み補償用のｄ軸電流補償値Δｉｄ１を求めて加算器２１（図３）に出力する。同様に、乗算器４３は、振幅決定部４０からのｑ軸電流補償値Δｉｑ１１に修正率算出部４１からの修正率Ｒｍを乗じることにより、上記磁界歪み補償用のｑ軸電流補償値Δｉｑ１を求めて加算器２２（図３）に出力する。このように、乗算器４２及び４３が、修正率Ｒｍを用いて、ｄ軸電流補償値Δｉｄ１１及びｑ軸電流補償値Δｉｑ１１を修正することにより、上記電流制御系の周波数特性に依存するゲイン低下を補償することができる。

［電流高次歪み補償部の構成及びその動作］
図５は、図３に示した電流高次歪み補償部の具体的な構成例を示すブロック図である。図に示すように、電流高次歪み補償部１９には、周波数算出部３６、ゲイン・位相決定部３７、減算器３８、修正率算出部４１、電流高次歪み補償値決定部４４、及び乗算器４５、４６の機能ブロックが設定されており、マイコン１００がプログラムを実行することにより、上記ブロックは各々所定の演算処理を行うようになっている。また、これらの機能ブロックのうち、周波数算出部３６、ゲイン・位相決定部３７、減算器３８、及び修正率算出部４１は、上記磁界歪み補償部１８のものと同一演算処理を実施するよう構成されており、上記電流制御系の周波数特性に依存する位相遅れ及びゲイン低下を補償するための位相補償値Δθｅ及びゲイン補償値Ｒｍを算出するようになっている。

上記電流高次歪み補償値決定部４４は、上記ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０と、所定の高次成分として例えば５次、７次、１１次、及び１３次成分の各１次成分に対するゲインとの関係をテーブル化した電流高次歪みマップ４４ａ、及び上記所定の高次成分とこれらの各高次成分における１次成分に対する位相ずれを補償するための修正値との関係をテーブル化した位相修正マップ４４ｂを保持している。そして、この電流高次歪み補償値決定部４４は、減算器３８から上記修正電気角θｍｒｅ及び加算器１７（図３）からｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０を入力したときに、電流高次歪みマップ４４ａ及び位相修正マップ４４ｂを参照することにより、電流高次歪み用のｄ軸電流基本補償値Δｉｄ２１及びｑ軸電流基本補償値Δｉｑ２１を決定している。

ここで、電流高次歪み補償マップ４４ａ及び位相修正マップ４４ｂの作成方法について、具体的に説明する。
電動モータ５では、モータ駆動回路３２（図３）がバッテリ（図１）からの直流をチョッパすることで正弦波状の交流を各相コイルに与えていたり、同駆動回路３２内の上記ブリッジ回路を構成する各スイッチング素子での短絡を防ぐために微少なデッドタイムを設けて、これらのスイッチング素子を駆動しているなどの要因によって、各相コイルを流れる電流では正弦波（基本波）電流成分に第５、第７、第１１、及び第１３高調波等の高調波電流成分が重畳している。つまり、モータ５では、上述の要因により、その誘起電圧に例えば図９に示すような上記所定の高次成分が含まれており、各相コイルを流れる電流にも歪みをもつ磁界の回転による同じ高次成分電流が加わって基本波形（理想波形）に対して歪んだものとなる。それ故、各相コイルを流れる電流の実測データを予め取得するとともに、その取得した電流値に重畳する高次成分の各実測値を把握し、それらの各高次成分の実測値に基づいて上記加算器２１、２２での加算処理で各高次成分の電流が相殺されるようｄ−ｑ座標に変換した後の高次成分毎の補償値を決定すればよい。すなわち、上記ｄ軸電流基本補償値Δｉｄ２１及びｑ軸電流基本補償値Δｉｑ２１は、下記の（２１）及び（２２）式にてそれぞれ示すように、第５次成分の電流を打ち消すための補償値Δｉｄ２−５、Δｉｑ２−５と、第７次成分の電流を打ち消すための補償値Δｉｄ２−７、Δｉｑ２−７と、第１１次成分の電流を打ち消すための補償値Δｉｄ２−１１、Δｉｑ２−１１と、第１３次成分の電流を打ち消すための補償値Δｉｄ２−１３、Δｉｑ２−１３とに分けることができる。
Δｉｄ２１＝Δｉｄ２−５＋Δｉｄ２−７＋Δｉｄ２−１１＋Δｉｄ２−１３ −（２１）
Δｉｑ２１＝Δｉｑ２−５＋Δｉｑ２−７＋Δｉｑ２−１１＋Δｉｑ２−１３ −（２２）

また、上記所定の電流高次成分の各重畳割合は、所望の操舵補助力であるモータ負荷（出力トルク）、つまり上記ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０に応じて変化するものであり、各高次成分の電流位相もまたｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０に応じて１次成分の電流位相に対しずれを生じる。さらに、第５次及び第７次の電流高次成分は、電動モータ５の出力トルクでは第６次のトルク高次成分として現れることから、上記第５次電流用の補償値Δｉｄ２−５、Δｉｑ２−５及び第７次電流用の補償値Δｉｄ２−７、Δｉｑ２−７は、次の（２３）〜（２６）式でそれぞれ示される。
Δｉｄ２−５＝ｉ５（ｉ^＊ｑ０）×ｓｉｎ［６｛θｒｅ＋θ５（ｉ^＊ｑ０）｝］ −（２３）
Δｉｑ２−５＝ｉ５（ｉ^＊ｑ０）×ｃｏｓ［６｛θｒｅ＋θ５（ｉ^＊ｑ０）｝］ −（２４）
Δｉｄ２−７＝ｉ７（ｉ^＊ｑ０）×ｓｉｎ［６｛θｒｅ＋θ７（ｉ^＊ｑ０）｝］ −（２５）
Δｉｑ２−７＝−ｉ７（ｉ^＊ｑ０）×ｃｏｓ［６｛θｒｅ＋θ７（ｉ^＊ｑ０）｝］−（２６）
また、第１１次及び第１３次の電流高次成分は、電動モータ５の出力トルクでは第１２次のトルク高次成分として現れることから、上記第１１次電流用の補償値Δｉｄ２−１１、Δｉｑ２−１１及び第１３次電流用の補償値Δｉｄ２−１３、Δｉｑ２−１３は、次の（２７）〜（３０）式で示される。
Δｉｄ２−１１＝ｉ１１（ｉ^＊ｑ０）×ｓｉｎ［１２｛θｒｅ＋θ１１（ｉ^＊ｑ０）｝］−（２７）
Δｉｑ２−１１＝ｉ１１（ｉ^＊ｑ０）×ｃｏｓ［１２｛θｒｅ＋θ１１（ｉ^＊ｑ０）｝］−（２８）
Δｉｄ２−１３＝ｉ１３（ｉ^＊ｑ０）×ｓｉｎ［１２｛θｒｅ＋θ１３（ｉ^＊ｑ０）｝］−（２９）
Δｉｑ２−１３＝−ｉ１３（ｉ^＊ｑ０）×ｃｏｓ［１２｛θｒｅ＋θ１３（ｉ^＊ｑ０）｝］−（３０）

上記の（２３）〜（３０）式を用いることにより、第５、第７、第１１、及び第１３次電流用の各補償値をｄ軸電流及びｑ軸電流毎に算出することができるので、電流高次歪み補償マップ４４ａ及び位相修正マップ４４ｂを次のようにして作成することができる。
まず、電動モータ５の出力トルクが変化するようにその供給電流を変化させた場合での各電流高次成分における１次成分（基本波）に対する電流高次成分ゲインについて、その実測データを取得する。これにより、例えば図１０に示すように、各電流高次成分毎のｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０と電流高次ゲインとの関係を示すグラフを得ることができる。尚、この図において、各高次電流成分での４個のプロットは、電動モータ５での出力トルクを示しており、図の左から右側に向かって順に同出力トルクが１．０、２．０、３．０、及び４．０［Ｎｍ］の場合を示している。そして、作成したグラフに基づいて、例えば第５次電流成分の振幅に相当する上記（２３）及び（２４）式でのｉ５（ｉ^＊ｑ０）の値と、ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０の値とを対応付けたテーブルを電流高次歪み補償マップ４４ａとして作成することができる。
また、上記のように、出力トルク（モータ負荷）を変化させた場合でのモータ供給電流の測定波形に基づいて、その電流波形に含まれた基本波に対する各高次成分波の位相ずれの実測データを取得する。そして、その取得データを基に上記位相ずれを解消するための修正値、例えば第５次電流成分での修正値として上記（２３）及び（２４）式でのθ５（ｉ^＊ｑ０）を決定することができる。そして、この決定した修正値と、ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０の値とを対応付けたテーブルを位相修正マップ４４ｂとして作成することができる。

そして、電流高次歪み補償値決定部４４は、ゲイン・位相決定部３７からの位相補償値Δθｅにて修正された修正電気角θｍｒｅが減算器３８から入力され、かつ加算器１７（図３）からｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０が入力されると、上述のように作成された電流高次歪み補償マップ４４ａ及び位相修正マップ４４ｂを参照することにより、入力した修正電気角θｍｒｅ及びｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０に対応するｄ軸電流基本補償値Δｉｄ２１及びｑ軸電流基本補償値Δｉｑ２１を決定する。そして、電流高次歪み補償値決定部４４は、ｄ軸電流基本補償値Δｉｄ２１及びｑ軸電流基本補償値Δｉｑ２１を乗算器４５及び４６にそれぞれ出力して、これらの乗算器４５及び４６にて修正率算出部４１からのゲイン補償値Ｒｍが乗算されて、電流高次歪み用のｄ軸電流補償値Δｉｄ２及びｑ軸電流補償値Δｉｑ２として対応する加算器２１、２２に出力される。

以上のように構成された本実施形態では、電流高次歪み補償部（トルクリップル補償決定手段）１９が上記修正電気角θｍｒｅ（回転位置情報）とｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０（目標電流値）とを用いて、上記ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０にて指令される電流が電動モータ５の各相コイルに供給されたときに、そのモータ５を流れる電流の第５、第７、第１１、及び第１３次成分によって発生するトルクリップルを予期して、予期したトルクリップルが打ち消されるように当該ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０を変更するための電流高次歪み用のｄ軸電流補償値Δｉｄ２及びｑ軸電流補償値Δｉｑ２を決定している。また、磁界歪み補償部（トルクリップル補償決定手段）１８が上記修正電気角θｍｒｅとｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０とを用いて、上記ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０にて指令される電流が電動モータ５の各相コイルに供給されたときに、当該モータ５内の磁界の歪みに起因してモータ出力トルクに現れるトルクリップルを予期して、予期したトルクリップルが抑制されるように当該ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０を変更するための磁界歪み用のｄ軸電流補償値Δｉｄ１及びｑ軸電流補償値Δｉｑ１を決定している。そして、加算器２１及び２２（補正手段）が、上述の（８）及び（９）式に示したように、決定されたｄ軸電流補償値Δｉｄ１とｄ軸電流補償値Δｉｄ２及びｑ軸電流補償値Δｉｑ１とｑ軸電流補償値Δｉｑ２とを用いて、対応するｄ軸電流及びｑ軸電流の指令値を変更し、フィードバック制御部（フィードバック制御手段）２００がこれら変更された指令値に基づき電動モータ５を駆動している。この結果、上記目標電流値に基づく電流がモータ５に流されたときに、電流高次成分に起因するトルクリップル及び磁界歪みに起因するトルクリップルを抑制することができ、これらリップルによる操舵フィーリング低下を防ぐことができる。

また、本実施形態では、磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９の各部において、周波数算出部３６、ゲイン・位相決定部３７、及び修正率算出部４１からなるゲイン補償演算手段が設けられ、この演算手段が算出したゲイン補償値（修正率Ｒｍ）により、磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９の各出力値が補正されている。これにより、上記電流制御系の周波数特性に従って、そのモータを流れる電流のゲインがモータ回転速度の増加に応じて低下するのを補償することができ、当該ゲイン低下に伴って操舵フィーリングが低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９の各部において、周波数算出部３６及びゲイン・位相決定部３７からなる位相補償演算手段が設けられ、この演算手段が算出した位相補償値（位相差Δθｅ）により、検出された電気角θｒｅが修正されて、上記電流制御系の周波数特性に依存する位相遅れが補償されている。これにより、電動モータ５の回転速度が変化したときでも、モータ５での供給電流が上記電流制御系の周波数特性に従って、誘起電圧に対する位相遅れが発生するのを補償することができ、当該位相遅れに伴う操舵フィーリング低下を抑制することができる。

ここで、電動モータの具体的な出力トルクを示す図１１を参照して、上記トルクリップル補償決定手段の効果について具体的に説明する。
フィードバック制御部２００が、磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９の各出力値を用いずに上述の（８）及び（９）式での各第１項で示したｄ軸基本電流指令値ｉ^＊ｄ０及びｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０を用いて電動モータ５を駆動したときには、図１１の一点鎖線にて示すように、そのモータ出力トルクには大きいトルクリップルが現れて大幅に変動した。
また、フィードバック制御部２００が、磁界歪み補償部１８の出力値を用いたとき、つまり上記（８）及び（９）式での各第１及び第２項の和で指定される目標電流値を用いて電動モータ５を駆動したときには、そのモータ出力トルクのうち磁界歪みに起因するリップル分が排除されて、当該トルクの検出波形は同図の点線に示されるものとなった。

さらに、フィードバック制御部２００が、磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９の各出力値を用いたとき、つまり上記（８）及び（９）式での各第１〜第３項の和で指定される目標電流値を用いて電動モータ５を駆動したときには、上記磁界歪みに起因するリップル分に加え、上記第５、第７、第１１、及び第１３次電流成分に起因するリップル分も取り除かれる。詳細には、モータ出力トルクから上記（２３）〜（２６）式にて求められる第６次のリップル分及び上記（２７）〜（３０）式にて求められる第１２次のリップル分が排除されて、当該トルクの検出波形は同図の実線に示すように、変動が極めて少ない安定したものとなった。すなわち、本実施形態では、図１０に示したように、ｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０（所望の操舵補助力を発生するためのモータ負荷）が大きくなるにつれて、その電動モータ５を流れる電流に電流高次成分が重畳し易く、その重畳した電流高次成分に起因するトルクリップル分も増大して操舵フィーリングの低下を生じ易い装置において、上記トルクリップル分を大きく減衰させることができる。この結果、比較的大きいアシスト力で操舵補助を行う必要があるステアリング操作、例えば停止中の車両において、操向車輪のタイヤ角を変更する据え切り操作などのアシスト操作を安定した状態で行わせることができる。

尚、上記の説明では、操舵軸２に電動モータ５が減速機構４を介して連結されるコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した場合を示したが、本発明は所定の電流高次成分に起因するトルクリップルを打ち消すための電流高次成分用の補償値を決定するトルクリップル補償決定手段を設けたものであればよい。具体的には、例えば電動モータ５がラックピニオン式伝達機構６のラック軸に連結されて、このラック軸の移動をアシストするラックアシスト式等の他のアシスト形式の装置にも適用することができる。
また、上記の説明では、所定の電流高次成分として、第５、第７、第１１、及び第１３次成分に起因するトルクリップルを打ち消すための補償値を決定する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基本波（１次成分）に対し重畳され易い高調波電流成分、例えば図１０に示したように第５次及び第７次電流成分を補償（相殺）するための補償値を決定する構成でもよい。

また、上記の説明では、トルクリップル補償決定部１０１の磁界歪み補償部１８及び電流高次歪み補償部１９内に一部の機能ブロックを共用した上記ゲイン補償演算手段と位相補償演算手段とを設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば上記の演算手段をトルクリップル補償決定部１０１の各補償部１８、１９内に設けることなく、当該補償決定部１０１とフィードバック制御部２００との間に配置し、各補償部１８、１９がロータ角度位置検出器３５からの電気角θｒｅと、加算器２２からのｑ軸基本電流指令値ｉ^＊ｑ０とを用いて磁界歪み用及び電流高次歪み用の補償値をそれぞれ決定し、これらの決定値を上記ゲイン補償演算手段が求めたゲイン補償値と位相補償演算手段が求めた位相補償値とで補正してフィードバック制御部２００に指令値として入力させる構成でもよい。

また、上記の説明では、例えば電流高次歪み補償値決定部４４内に電流高次歪み補償マップ４４ａを格納する構成について説明したが、上記（２１）〜（３０）式に示した数式をマイコン１００内に記憶させ、同決定部４４がこれらの数式を用いて演算することで補償値を決定する構成でもよい。
また、上記の説明では、電動モータ５に３相ブラシレスモータを使用した場合について説明したが、本発明の電動モータはこれに限定されるものではなく、３相以外の相数のブラシレスモータやブラシ付きの直流モータなどの他の形式のモータを使用した装置にも適用することができる。

Claims (5)

1. 操舵部材の操作に応じて電動モータの目標電流値を決定し、そのモータ動力を操舵機構に付与して操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、
   前記電動モータの回転位置情報と決定された前記目標電流値とを用いて、当該モータを流れる電流の所定の高次成分に起因するトルクリップルを打ち消すための電流高次成分用の補償値を決定するトルクリップル補償決定手段と、
   前記トルクリップル補償決定手段からの補償値を用いて、前記決定された目標電流値を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された後の目標電流値に基づき、前記電動モータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と
   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。
2. 前記トルクリップル補償決定手段は、前記決定された目標電流値に応じて、前記電流高次成分用の補償値を変化させる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。
3. 前記トルクリップル補償決定手段には、
   前記電流高次成分用の補償値を決定する電流高次歪み補償部に加えて、
   前記電動モータの回転位置情報と決定された前記目標電流値とを用いて、当該モータ内に形成される磁界の歪みに起因するトルクリップルを抑制するための磁界歪み用の補償値を決定する磁界歪み補償部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記電動モータ及び前記フィードバック制御手段を含んだ電流制御系と、
   前記回転位置情報を基に前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記回転速度検出手段からの前記電動モータの回転速度に基づいて、前記電流制御系の周波数特性に依存するゲイン低下を補償するためのゲイン補償値を求めるゲイン補償演算手段とを備え、
   前記補正手段は、前記トルクリップル補償決定手段からの補償値と、前記ゲイン補償演算手段からのゲイン補償値とを用いて、前記決定された目標電流値を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記回転速度検出手段からの前記電動モータの回転速度に基づいて、前記電流制御系の周波数特性に依存する位相遅れを補償するための位相補償値を求める位相補償演算手段を備え、
   前記補正手段は、前記トルクリップル補償決定手段からの補償値と、前記ゲイン補償演算手段からのゲイン補償値と、前記位相補償演算手段からの位相補償値とを用いて、前記決定された目標電流値を補正することを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

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