(57)【要約】【課題】モータ端子電圧に異常が検出され、モータ端子電圧からモータ角速度を推定することができなくなっても、良好な操舵性能を維持した状態でアシストを継続することのできる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】モータ端子電圧の異常時に、モータ回転角度センサの信号からモータ角速度を推定し、モータ角速度に基づいて操舵補助指令値の補正を行うことによってアシストを継続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操舵トルクに基づいて演算された操舵補助指令値により、モータ回転角度センサを備えたモータを駆動してステアリング機構にアシストトルクを付与すると共に、前記モータの端子電圧から推定したモータ角速度１により前記操舵補助指令値を補正するようになっている電動パワーステアリング装置において、前記端子電圧の異常時に、前記モータ回転角度センサの信号からモータ角速度２を推定し、前記モータ角速度２に基づいて前記補正を行ってアシストを継続する機能を具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記モータがブラシレスＤＣモータであり、前記モータ回転角度センサがホールセンサである請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
少なくとも操舵トルクに基づいて演算された操舵補助指令値により、モータ回転角度センサを備えたモータを駆動してステアリング機構にアシストトルクを付与すると共に、前記モータの端子電圧から推定したモータ角速度１により前記操舵補助指令値を補正するようになっている電動パワーステアリング装置において、前記モータ端子電圧の異常を検出するモータ端子電圧異常検出部と、前記モータ回転角度センサの信号からモータ角速度２を推定するモータ角速度推定部と、前記モータ角速度１及び前記モータ角速度２を切替える切替スイッチとを具備し、前記モータ端子電圧異常検出部により前記モータ端子電圧の異常が検出されたときに前記切替スイッチを切替え、前記補正を前記モータ角速度２に基づいて行ってアシストを継続するようになっていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記モータがブラシレスＤＣモータであり、前記モータ回転角度センサがホールセンサである請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記補正が、収斂性制御、慣性補償及びＳＡＴである請求項３又は４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記モータ端子電圧異常検出部により前記モータ端子電圧の異常が検出されたときに、前記補正を異常時用パラメータを用いて行う請求項３乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記モータ端子電圧異常検出部により異常が検出されたときに、前記補正の補正値の変動量又は前記モータ角速度の変動量を所定量以下に制限するために、前記補正値の変動量又は前記モータ角速度の変動量にリミッタで制限を設けるようにしている請求項３乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵系に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、特にモータ端子電圧に異常が検出された場合に、モータ回転角度センサ信号から推定したモータ角速度に基づいて補償値を演算することによって、アシストを継続するようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を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補助負荷付勢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、アシストトルク（操舵補助力）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、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−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図３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）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を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。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１００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１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値Ｉの演算を行い、演算された電流指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ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４のようになる。
【０００５】
先ず、アシスト制御部１０１には少なくとも操舵トルクＴが入力され、アシストマップに基づいて対応する操舵補助指令値Ｉａを演算する。演算された操舵補助指令値Ｉａは加算部１１７に入力され、補償値演算部１１０で求められた補償値Ｃｍを加算されて補正され、電流指令値Ｉが算出されて減算部１１８に入力される。
【０００６】
減算部１１８で求められたモータ電流Ｉｍとの偏差ΔＩは、電流制御部１２０としての比例積分制御部に入力される。この例では、比例ゲインＫｐである比例項１２２と、積分ゲインＫｉである積分項１２１とに入力される。比例項１２２の出力と積分項１２１の出力とは加算部１２３で加算され、電圧指令値Ｖｒｅｆが出力される。ＰＷＭ制御部１３１は電圧指令値Ｖｒｅｆを入力し、インバータ１３２へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいたＰＷＭ信号がインバータ１３２へ入力される。インバータ１３２は、そのＰＷＭ信号に基づいてモータ２０へモータ電流Ｉｍを供給する。
【０００７】
補償値演算部１１０では、例えば収斂性制御部１１１や慣性補償部１１２、ＳＡＴ推定部１１３で収斂性や慣性、ＳＡＴなどの補償値が演算され、加算部１１４及び１１５で加算されて補償値Ｃｍが出力される。補償値Ｃｍを演算する際、モータ端子電圧検出回路２１でモータ２０の端子電圧Ｖａが検出され、モータ端子電圧Ｖａに基づいてモータ角速度推定部１４１でモータ角速度ωａが演算される。モータ角速度ωａは収斂性制御部１１１、慣性補償部１１２、ＳＡＴ推定部１１３に入力され、モータ角速度ωａに応じた補償値Ｃｍ
が演算されて加算部１１７に加算入力される。
【０００８】
一方、モータ２０へ供給されるモータ電流Ｉｍは電流検出器１３３で検出され、減算部１１８へフィードバック入力される。減算部１１８では、それらの偏差ΔＩ＝Ｉ−Ｉｍが算出され、偏差ΔＩが０となるようにモータ１２０が駆動制御される。
【０００９】
このような電動パワーステアリング装置において、モータ端子電圧検出回路２１で検出されるモータ端子電圧Ｖａに異常が生じると、正しい補償値Ｃｍが得られない。そこで、従来はモータ端子電圧異常検出部１４２を設け、モータ端子電圧Ｖａの異常を検出するようにすると共に、異常が検出された場合には異常検出信号ＥＳをアシスト制御部１０１に入力してアシストを停止するようにしていた。
【００１０】
しかし、モータ端子電圧に異常が検出された際にアシストを停止していたのでは、運転者の負担が重くなってしまう。そこで、特開２００３−１７５８５０号公報（特許文献１）には、モータ端子電圧に異常が検出した場合でも、アシストを継続させるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置が開示されている。この電動パワーステアリング装置の制御装置では、モータ端子電圧に異常が検出された場合に、モータ角速度を固定値にして補償値を演算することによって、アシストを継続するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１７５８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置では、モータ端子電圧に異常が検出された場合に、モータ角速度を固定して補償値を演算しているため、補償量が常に一定になってしまう。そのため、操舵状態に適したアシスト制御を行うことができず、操舵性能が悪化してしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、モータ端子電圧に異常が検出され、モータ端子電圧からモータ角速度を推定することができなくなっても、良好な操舵性能を維持した状態でアシストを継続することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された操舵補助指令値により、モータ回転角度センサを備えたモータを駆動してステアリング機構にアシストトルクを付与すると共に、前記モータの端子電圧から推定したモータ角速度１により前記操舵補助指令値を補正するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記端子電圧の異常時に、前記モータ回転角度センサの信号からモータ角速度２を推定し、前記モータ角速度２に基づいて前記補正を行ってアシストを継続する機能を具備したことによって、或いは前記モータがブラシレスＤＣモータであり、前記モータ回転角度センサがホールセンサであることによって達成される。
【００１４】
本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された操舵補助指令値により、モータ回転角度センサを備えたモータを駆動してステアリング機構にアシストトルクを付与すると共に、前記モータの端子電圧から推定したモータ角速度１により前記操舵補助指令値を補正するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータ端子電圧の異常を検出するモータ端子電圧異常検出部と、前記モータ回転角度センサの信号からモータ角速度２を推定するモータ角速度推定部と、前記モータ角速度１及び前記モータ角速度２を切替える切替スイッチとを具備し、前記モータ端子電圧異常検出部により前記モータ端子電圧の異常が検出されたときに前記切替スイッチを切替え、前記補正を前記モータ角速度２に基づいて行ってアシストを継続するようになっていることによって達成される。
【００１５】
本発明の上記目的は、前記モータがブラシレスＤＣモータであり、前記モータ回転角度センサがホールセンサであることによって、或いは前記補正が、収斂性制御、慣性補償及びＳＡＴであることによって、或いは前記モータ端子電圧異常検出部により前記モータ端子電圧の異常が検出されたときに、前記補正を異常時用パラメータを用いて行うことによって、或いは前記モータ端子電圧異常検出部により異常が検出されたときに、前記補正の補正値の変動量又は前記モータ角速度の変動量を所定量以下に制限するために、前記補正値の変動量又は前記モータ角速度の変動量にリミッタで制限を設けるようにしていることによって、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、モータ端子電圧の異常が検出された場合に、モータ回転角度センサからのモータ回転角度に基づいて推定したモータ角速度によって補償値を演算し、その補償値を用いてアシストを継続するようにしている。このため、モータ端子電圧に異常が発生した場合でも、良好な操舵性能を維持した状態でアシストを継続することができ、運転者の操舵感を損なうこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
従来の電動パワーステアリング装置では、操舵補助指令値に加算して補正する補償値を演算する際、モータ端子電圧に基づいて推定したモータ角速度に依存しているため、モータ端子電圧の異常が検出された場合にはアシストを停止する必要があり、また、モータ端子電圧の異常が検出されたときに、モータ角速度を固定して補償値を求めてアシストを継続する電動パワーステアリング装置では補償値が一定になってしまうため、操舵性能が悪化してしまう。しかしながら、本発明に係る電動パワーステアリング装置では、モータ端子電圧の異常が検出された場合、モータ回転角度センサからのモータ回転角度に基づいてモータ角速度を推定し、推定したモータ角速度によって補償値を演算し、その補償値で補正した電流指令値に基づいてアシストを継続するようにしている。そのため、モータ端子電圧の異常発生時でも、良好な操舵性能を維持した状態でアシストを継続することができる。
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係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の構成例を図３に対応させて示しており、同一部には同一符号を付して説明を省略する。
【００２０】
本例では、モータ２０のモータ回転速度θｂを検出するモータ回転角度センサ（例えばホールセンサ、レゾルバ）２２、及びモータ２０のモータ端子電圧Ｖａを検出するモータ端子電圧検出回路２１が設けられており、モータ回転角度θｂはモータ角速度推定部１４３及びモータ回転角度異常検出部１４９に入力され、モータ端子電圧Ｖａはモータ角速度推定部１４１及びモータ端子電圧異常検出部１４２に入力される。モータ端子電圧異常検出部１４２は、モータ端子電圧Ｖａが異常である場合に異常検出信号ＥＳを出力し、モータ回転角度異常検出部１４９は、モータ回転角度θｂが異常である場合にモータ回転角度異常検出信号ＥＳθを出力する。異常検出信号ＥＳによって接点１４４ａ、１４４ｂを切替えることのできる切替スイッチ１４４が設けられており、接点１４４ａにはモータ角速度推定部１４１からのモータ角速度ωａが入力され、接点１４４ｂにはモータ角速度推定部１４３からのモータ角速度ωｂが入力され、切替スイッチ１４４の出力角速度（ωａ又はωｂ）は最大値を制限するリミッタ１４５を経て補償値演算部１１０に入力される。補償値演算部１１０からの補償値Ｃｍは最大値を制限するリミッタ１４６を経てスイッチ１４８に入力され、スイッチ１４８は補償値加算判定部１４７からのオン／オフ信号Ｓｎでオン／オフされる。また、異常検出信号ＥＳはリミッタ１４５及び１４６、補償値加算判定部１４７に入力されると共に、補償値演算部１１０内の収斂性制御部１１１、慣性補償部１１２及びＳＡＴ推定部１１３に入力され、正常時用パラメータと異常時用パラメータの切替えを行って挙動変化の抑制を行うようになっている。
【００２１】
このような構成において、モータ端子電圧検出回路２１で検出されたモータ端子電圧Ｖａはモータ角速度推定部１４１に入力され、モータ端子電圧Ｖａに基づいてモータ角速度ωａが推定されて、切替スイッチ１４４の接点１４４ａに入力される。また、モータ回転角度センサ２２からのモータ回転角度θｂはモータ角速度推定部１４３に入力され、モータ回転角度θｂに基づいてモータ角速度ωｂが推定されて切替スイッチ１４４の接点１４４ｂに入力される。
【００２２】
モータ端子電圧Ｖａが正常のときは、切替スイッチ１４４は接点１４４ａに接続されており、モータ端子電圧Ｖａに基づいて推定されたモータ角速度ωａが、リミッタ１４５を経て補償値演算部１１０の収斂性制御部１１１、慣性補償部１１２及びＳＡＴ推定部１１３に入力される。収斂性制御部１１１、慣性補償部１１２及びＳＡＴ推定部１１３は、正常時用パラメータを用いてモータ角速度ωａに応じた収斂性制御値、慣性補償値及びＳＡＴ推定値を求め、加算部１１４及び１１５で加算されて求められた補償値Ｃｍがリミッタ１４６を経て補償値加算判定部１４７及びスイッチ１４８に入力される。ここではオン／オフ信号Ｓｎがオンになっているので、リミッタ１４６からの補償値Ｃｍａが加算部１１７で操舵補助指令値Ｉａに加算され、電流指令値Ｉが算出される。
【００２３】
一方、モータ端子電圧Ｖａが異常になり、モータ端子電圧異常検出部１４２より異常検出信号ＥＳが出力されると、切替スイッチ１４４の接点が“１４４ｂ”に切替えられ、モータ回転角度センサ信号θｂに基づいて推定されたモータ角速度ωｂがリミッタ１４５を経て補償値演算部１１０の収斂性制御部１１１、慣性補償部１１２及びＳＡＴ推定部１１３に入力されるようになる。
【００２４】
モータ端子電圧異常検出部１４２からの異常検出信号ＥＳも、収斂性制御部１１１、慣性補償部１１２及びＳＡＴ推定部１１３に入力されており、異常時用パラメータを用いてモータ角速度ωｂに応じた収斂性制御値、慣性補償値及びＳＡＴ推定値を求めるようになっている。異常時用パラメータを用いて求められた補償値Ｃｍがリミッタ１４６を経て補償値加算判定部１４７及びスイッチ１４８に入力される。ここではオン／オフ信号Ｓｎがオンになっているので、リミッタ１４６からの補償値Ｃｍａが加算部１１７で操舵補助指令値Ｉａに加算され、電流指令値Ｉが算出される。
【００２５】
モータ端子電圧異常検出部１４２から異常検出信号ＥＳが出力されたとき、補償値演算部１１０で演算される補償値Ｃｍが変動することによって操舵補助力が変化し、操舵感に違和感を与える恐れがある。これを防止するために、モータ角速度ωａ、ωｂに対するリミッタ１４５及び補償値Ｃｍに対するリミッタ１４６を設けている。リミッタ１４５は、補償値演算部１１０への入力ωｄが、モータ端子電圧Ｖａに基づいてモータ角速度推定部１４１で推定されたモータ角速度ωａから、モータ回転角度θｂに基づいてモータ角速度推定部１４３で推定されたモータ角速度ωｂへ切替えられた際に、モータ角速度の変動量を所定量以下に制限する。また、リミッタ１４６は、同様に補償値演算部１１０への入力がモータ角速度ωａからモータ角速度ωｂへ切替えられた際に、補償値Ｃｍの変動量を所定量以下に制限する。
【００２６】
さらに、補償値加算判定部１４７は、モータ端子電圧異常検出部１４２から出力される異常検出信号ＥＳと、モータ回転角度異常検出部１４９から出力されるモータ回転角度異常検出信号ＥＳθが入力されて、モータ端子電圧Ｖａとモータ回転角度θｂが共に異常である場合に、モータ角速度推定部１４３で推定されたモータ角速度ωｂに基づいて演算された補償値Ｃｍ（Ｃｍａ）を、加算部１１７に入力しないようにする。即ち、補償値加算判定部１４７に異常検出信号ＥＳとモータ回転角度異常検出信号ＥＳθが共に入力されている場合、補償値加算判定部１４７はスイッチ１４８をオフにし、電流指令値Ｉは操舵補助指令値Ｉａに補償値Ｃｍ（Ｃｍａ）を加算しないで算出される。それ以外の場合、補償値加算判定部１４７はスイッチ１４８をオンにして、電流指令値Ｉは操舵補助指令値Ｉａに補償値Ｃｍ（Ｃｍａ）を加算して算出される。
【００２７】
次に、本発明の動作例を図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２８】
先ずモータ端子電圧異常検出部１４２で、モータ端子電圧Ｖａが異常であるか否かの判定を行い（ステップＳ１）、モータ端子電圧Ｖａが異常ではない場合、つまり正常の場合には切替スイッチ１４４の接点を“１４４ａ”とし（ステップＳ２）、モータ角速度推定部１４１で推定されたモータ角速度ωａに基づいて補償値Ｃｍを正常時用パラメータを用いて演算し（ステップＳ３）、演算された補償値Ｃｍをリミッタ１４６及びスイッチ１４８を経て加算部１１７に入力し、加算部１１７で操舵補助指令値Ｉａに加算して補正する（ステップＳ４）。そして、操舵補助指令値Ｉａと正常時用パラメータによって演算された補償値Ｃｍ（Ｃｍａ）との加算値によって電流指令値Ｉを算出し、通常時の制御を行う（ステップＳ５）。
【００２９】
一方、上記ステップＳ１においてモータ端子電圧Ｖａの異常が検出された場合、異常検出信号ＥＳによって切替スイッチ１４４の接点を“１４４ｂ”に切替え（ステップＳ１０）、モータ角速度推定部１４３でモータ回転角度θｂに基づいてモータ角速度ωｂを推定する（ステップＳ１１）。推定されたモータ角速度ωｂをリミッタ１４５に入力し、リミッタ１４５でモータ角速度がωａからωｂに代わったことによるモータ角速度の変動量を所定量以下に制限し（ステップＳ１２）、補償値演算部１１０に角速度ωｄとして入力する。補償値演算部１１０には異常検出信号ＥＳが入力されており、補償値を演算する際に用いるパラメータを正常時用パラメータから異常時用パラメータに切替え（ステップＳ１３）、異常時用パラメータを用いてモータ角速度ωｂに基づいた補償値Ｃｍを演算する（ステップＳ１４）。また、補償値演算部１１０の収斂性制御部１１１、慣性補償部１１２及びＳＡＴ推定部１１３で求められた各値にゲイン演算を行い、ゲイン演算を行ったものを加算部１１４及び１１５で加算して補償値Ｃｍとしても良い。
【００３０】
演算された補償値Ｃｍをリミッタ１４６に入力し、モータ端子電圧Ｖａが異常になったときの補償値Ｃｍの変動量を所定量以下に制限し（ステップＳ１５）、補償値加算判定部１４７は、リミッタ１４６で制限された補償値Ｃｍａを加算部１１７に加算するか否かの判定を行う（ステップＳ２０）。補償値Ｃｍａを加算部１１７に加算すると判定した場合、オン／オフ信号Ｓｎによりスイッチ１４８をオンし、異常時用パラメータを用いて演算された補償値Ｃｍａを操舵補助指令値Ｉａに加算し（ステップＳ２１）、操舵補助指令値Ｉａと補償値Ｃｍａとの加算で電流指令値Ｉを算出し、この電流指令値Ｉで異常時のアシスト制御を行う（ステップＳ２２）。
【００３１】
また、上記ステップＳ２０において補償値Ｃｍａを加算しないと判定した場合、オン／オフ信号Ｓｎによってスイッチ１４８をオフし、操舵補助指令値Ｉａの電流指令値Ｉで異常時のアシスト制御を行う（ステップＳ２３）。
【００３２】
なお、上記ステップＳ２と上記ステップＳ３の順番、上記ステップＳ１０と上記ステップＳ１１の順番は前後しても良く、また、上記ステップＳ１３のパラメータ切替は補償値Ｃｍの演算前であれば任意である。
【００３３】
本発明は、モータ２０にホール素子を備えたブラシレスＤＣモータを使用すると効果的である。ブラシレスＤＣモータの場合、転流制御を行うためホールセンサが具備されており、新たにモータ回転角度センサを付加する必要がない。更に、モータ回転角度センサ２２としてホールセンサを用いる場合、ホールセンサはモータが低速回転のとき精度が低いので、正常時はモータ角速度が所定値ω０以上のときはホールセンサのモータ回転角度θｂに基づいてモータ角速度ωｂを推定し、モータ角速度が所定値ω０より小さいときはモータ端子電圧Ｖａに基づいて推定したモータ角速度ωｃを用いれば良い。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係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の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の動作例を示すフローチャートである。
【図３】一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【図４】電動パワーステアリング装置のコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
２０            モータ
２１            モータ端子電圧検出回路
２２            モータ回転角度センサ
１１０          補償値演算部
１１１          収斂性制御部
１１２          慣性補償部
１１３          ＳＡＴ推定部
１１４、１１５、１１７    加算部
１４１、１４３    モータ角速度推定部
１４２          モータ端子電圧異常検出部
１４４          切替スイッチ
１４５、１４６    リミッタ
１４７          補償値加算判定部
１４８          スイッチ
１４９          モータ回転角度異常検出部
【図１】
2010143429.tif 000003
【図２】
2010143429.tif 000004
【図３】
2010143429.tif 000005
【図４】
2010143429.tif 000006