(57)【要約】【課題】パワーステアリングシステムのブラシ付モータのモータ電流を、その大小によらず同じ応答特性で安定にフィードバック制御し、ステアリング操作のフィーリングの向上等を図る。【解決手段】モータ電流フィードバック制御ループ８ｂにより、操舵トルクの検出に基いてブラシ付モータ４のモータ電流を設定された制御定数でフィードバック制御し、ゲイン調整器によりモータ電流に応じて前記制御定数を可変し、モータ電流に応じたブラシ付モータ４の抵抗成分の変化にしたがって前記制御定数を調整する。【選択図】図１
2006288029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーステアリングシステムのブラシ付モータのモータ電流を制御する車両のモータ電流制御装置において、
操舵トルクの検出に基いて前記モータ電流を設定された制御定数でフィードバック制御するモータ電流フィードバック制御ループと、
前記モータ電流に応じて前記制御定数を可変し、前記モータ電流に応じた前記ブラシ付モータの抵抗成分の変化にしたがって前記制御定数を調整する制御定数調整手段とを備えたことを特徴とする車両のモータ電流制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両のモータ電流制御装置において、
モータ電流フィードバック制御ループがＰＩ制御器を備え、
制御定数調整手段がモータ電流の検出に応じて前記ＰＩ制御器の積分ゲインを可変するゲイン調整器からなり、
前記積分ゲインの可変により、前記ＰＩ制御器の制御定数を前記モータ電流に応じたブラシ付モータの抵抗成分の変化にしたがって調整するようにしたことを特徴とする車両のモータ電流制御装置。
【請求項３】
パワーステアリングシステムのブラシ付モータのモータ電流を制御する車両のモータ電流制御方法において、
操舵トルクの検出に基いて前記モータ電流を設定された制御定数でフィードバック制御し、
かつ、前記モータ電流に応じて前記制御定数を可変し、前記モータ電流に応じた前記ブラシ付モータの抵抗成分の変化にしたがって前記制御定数を調整することを特徴とする車両のモータ電流制御方法。
【請求項４】
請求項３記載の車両のモータ電流制御方法において、
モータ電流のフィードバック制御がＰＩ制御であり、
かつ、前記モータ電流に応じた制御定数の可変が、前記モータ電流の検出値に応じた前記ＰＩ制御の積分ゲインを可変して行なわれることを特徴とする車両のモータ電流制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のパワーステアリングシステムのブラシ付モータのモータ電流を制御する車両のモータ電流制御装置及びモータ電流制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシ付モータを用いた車両の電動パワーステアリングシステム（以下、ＥＰＳという）は、そのブラシ付モータにより、ドライバのステアリング操作をアシストするトルク力を発生して車両のステアリング機構を駆動する。
【０００３】
そして、ブラシ付モータのモータ電流は、ドライバがステアリングを操作して発生する操舵トルクの検出に基づくＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御でフィードバック制御され、その制御定数は、従来、ブラシ付モータの所定のモータ定数を基準にした固定値に設定される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
具体的には、この種のＥＰＳが備える従来の車両のモータ電流制御装置は図５に示すように構成され、トルクセンサ１の時々刻々の操舵トルクの検出に基いて、マイクロコンピュータ等によって形成されたＥＰＳの制御ＥＣＵ２ａの指令電流演算器３が必要なアシストトルク力に相当するモータ電流の指令値（指令電流値）Ｉｒを形成する。
【０００５】
また、ステアリング機構を駆動する制御対象のブラシ付モータ（ＤＣモータ）４は制御ＥＣＵ２ａのモータ駆動回路５から給電されたモータ電流によって駆動され、そのモータ電流が、例えばモータ駆動回路５に内蔵されたモータ電流検出回路（図示せず）によって検出される。
【０００６】
さらに、制御ＥＣＵ２ａの減算器６、電流制御器７ａ及びモータ駆動回路５のループによってモータ電流フィードバック制御ループ８ａが形成され、このループ８ａにおいて、減算器６が指令電流値Ｉｒと前記モータ電流検出回路の検出モータ電流値Ｉｘとの誤差ΔＩ（＝Ｉｒ−Ｉｘ）を出力し、電流制御器７ａが誤差ΔＩに基くＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御でモータ電流制御値としての駆動の指令電圧値を形成する。
【０００７】
なお、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御のＰは比例、Ｉは積分、Ｄは微分であり、電流制御器７ａは通常はＰＩ制御を行なうように形成されるが、必要に応じてＰＩＤ制御を行なうように形成されることもある。
【０００８】
そして、ＰＩ制御を行なう一般的な場合、電流制御器７ａは例えば図６に示すＰＩ制御器に形成され、比例（Ｐ）要素としての増幅器９により誤差ΔＩを設定された一定ゲインで増減する。
【０００９】
また、誤差ΔＩを固定ゲインのゲイン設定器１０を介して積分（Ｉ）要素としての積分器１１で積分する。
【００１０】
さらに、加算器１２により増幅器９、積分器１１の出力を加算し、誤差ΔＩを設定された所定の制御定数で増幅・積分して前記の指令電圧値を形成する。
【００１１】
このとき、増幅器９及びゲイン設定器１０のゲイン設定に基き、電流制御器７ａの比例ゲイン及び積分ゲインは、モータ電流フィードバック制御ループ８ａの制御定数（ＰＩ制御定数）が、ブラシ付モータ４の規定のモータ定数を基準にした一定値（固定値）に設定される。
【００１２】
そして、加算器１２の指令電圧値に基き、検出モータ電流値Ｉｘが指令電流値Ｉｒに等しくなって前記誤差ΔＩが０になるように、ブラシ付モータ４のモータ電流がフィードバック制御される。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−６１２９２号公報（段落［０００２］、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記図５のブラシ付モータ４等のＥＰＳのブラシ付モータは、そのブラシ部分の抵抗に基き、モータ電流によってモータ定数の抵抗成分（モータ抵抗値）が、例えば図３の実線αに示すようにモータ電流の増加によって非線形に減少する。
【００１５】
そのため、前記図５、図６の従来装置のように、モータ電流のフィードバック制御の制御定数（ＰＩ制御定数）をブラシ付モータ４のモータ定数を基準にした一定値（固定値）に設定すると、モータ電流の大小によってモータ定数と制御定数との不整合が発生し、フィードバック制御特性にばらつきが生じる。
【００１６】
したがって、モータ電流フィードバック制御ループ８ａの指令電流値Ｉｒに対する検出モータ電流値Ｉｘの応答特性が、モータ電流の大小によって図７のボード線図に示すように異なるようになる。
【００１７】
図７の（ａ）、（ｂ）は周波数に対するゲイン特性図、位相特性図それぞれであり、それぞれの実線Ｓ、Ｌがモータ電流小、モータ電流大の特性である。
【００１８】
そして、指令電流値Ｉｒに対する検出モータ電流値Ｉｘの応答特性がモータ電流の大小によって異なることにより、ＥＰＳの従来装置のモータ電流のフィードバック制御では、ステアリングアシストの追従性のばらつきや微振動等が生じ、ステアリング操作のフィーリングが低下する等の問題がある。
【００１９】
本発明は、ＥＰＳのブラシ付モータのモータ電流を、その大小によらず同じ応答特性で安定にフィードバック制御し、ステアリング操作のフィーリングの向上等を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記した目的を達成するために、本発明の車両のモータ電流制御装置は、ＥＰＳのブラシ付モータのモータ電流を制御する車両のモータ電流制御装置において、操舵トルクの検出に基いて前記モータ電流を設定された制御定数でフィードバック制御するモータ電流フィードバック制御ループと、前記モータ電流に応じて前記制御定数を可変し、前記モータ電流に応じた前記ブラシ付モータの抵抗成分の変化にしたがって前記制御定数を調整する制御定数調整手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。
【００２１】
また、本発明の車両のモータ電流制御装置は、前記のモータ電流フィードバック制御ループがＰＩ制御器を備え、前記の制御定数調整手段がモータ電流の検出に応じて前記ＰＩ制御器の積分ゲインを可変するゲイン調整器からなり、前記積分ゲインの可変により、前記ＰＩ制御器の制御定数を前記モータ電流に応じたブラシ付モータの抵抗成分の変化にしたがって調整するようにしたことを特徴としている（請求項２）。
【００２２】
つぎに、本発明の車両のモータ電流制御方法は、ＥＰＳのブラシ付モータのモータ電流を制御する車両のモータ電流制御方法において、操舵トルクの検出に基いて前記モータ電流を設定された制御定数でフィードバック制御し、かつ、前記モータ電流に応じて前記制御定数を可変し、前記モータ電流に応じた前記ブラシ付モータの抵抗成分の変化にしたがって前記制御定数を調整することを特徴としている（請求項３）。
【００２３】
また、本発明の車両のモータ電流制御方法は、前記のモータ電流のフィードバック制御がＰＩ制御であり、かつ、前記モータ電流に応じた制御定数の可変が、前記モータ電流の検出値に応じた前記ＰＩ制御の積分ゲインを可変して行なわれることを特徴としている（請求項４）。
【発明の効果】
【００２４】
まず、請求項１、３の構成によれば、モータ電流フィードバック制御ループの制御定数がモータ電流に応じた制御対象のブラシ付モータの抵抗成分の変化にしたがって変化し、モータ電流の大小によるモータ定数と制御ループの制御定数との不整合を防止し、モータ電流の大小によらず同じ応答特性で安定にフィードバック制御することができる。
【００２５】
そのため、ブラシ付モータを備えたＥＰＳにおいて、モータ電流のフィードバック制御に伴うステアリングアシストの追従性のばらつきや微振動等の発生を防止し、ステアリング操作のフィーリングの向上等を図ることができる。
【００２６】
また、請求項２、４の構成によれば、モータ電流がＰＩ制御でフィードバック制御され、しかも、その制御定数のブラシ付モータの抵抗成分の変化に関連した可変が、モータ電流に応じた前記ＰＩ制御の積分ゲインの可変によって実現され、実用的な構成で前記請求項１、４の構成の場合と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、その一実施形態について、図１〜図４にしたがって詳述する。
【００２８】
図１は車両に搭載されたＥＰＳのモータ電流制御装置のブロック図、図２は図１の一部の詳細なブロック図、図３は制御対象のブラシ付モータ４のモータ電流に対する抵抗値特性の説明図、図４は図１の制御特性のボード線図であり、（ａ）はゲイン特性図、（ｂ）は位相特性図である。
【００２９】
そして、図１において、図５と同一符号は同一のものを示し、異なる点は、図５の制御ＥＣＵ２ａに代えて、つぎに説明する制御ＥＣＵ２ｂを設けた点である。
【００３０】
すなわち、制御ＥＣＵ２ｂは図５の電流制御器７ａの代わりに図２の構成の電流制御器７ｂを設けて形成され、減算器６、電流制御器７ｂ、モータ駆動回路５によりＰＩ制御器を備えたモータ電流フィードバック制御ループ８ｂが形成されている。なお、演算器３、減算器６、電流制御器７ｂ等は、他の回路部と同様にハードウエア回路で形成してもよいが、この実施形態の場合、マイクロコンピュータのソフトウエア処理によって実現される。
【００３１】
そして、電流制御器７ｂは、図６のゲイン設定器１０に代えて、制御定数調整手段を形成するゲイン調整器１３が設けられ、このゲイン調整器１３は、図３に示したブラシ付モータ４の抵抗成分のモータ電流特性に基づき、モータ電流フィードバック制御ループ８ｂの制御定数の最適な変化特性にしたがって設定ゲインが変化するようにプログラム設定され、検出モータ電流値Ｉｘに応じてゲイン量が変化し、後段の積分器１１の積分レベル（入力レベル）をブラシ付モータ４の抵抗成分の変化に関連して可変する。
【００３２】
この積分器１１の積分レベルの可変により、モータ電流フィードバック制御ループ８ｂの制御定数がモータ電流に応じたブラシ付モータ４の抵抗成分の変化にしたがって変化し、モータ電流の大小によるモータ定数と制御ループ８ｂの制御定数との不整合が防止される。
【００３３】
この結果、モータ電流フィードバック制御ループ８ｂの指令電流値Ｉｒに対する検出モータ電流値Ｉｘの応答特性は、図４のボード線図に示すようにモータ電流が大小に変化しても変わることがなく、同一になる。なお、図４の（ａ）、（ｂ）の実線ＳＬがモータ電流を大小に変化したときの出モータ電流値Ｉｘの応答特性を示す。
【００３４】
したがって、モこの実施形態の場合、ＰＩ制御のモータ電流フィードバック制御ループ８ｂの電流制御器７ｂにゲイン調整器１３を設けた簡単で実用的な構成により、その制御ループ８ｂの制御定数を、モータ電流の大小によらずブラシ付モータ４のモータ定数と整合させることができ、ＥＰＳのブラシ付モータ４のモータ電流を、必要なアシストトルク力に応じたその大小によらず、同じ応答特性で安定にフィードバック制御することができ、ステアリングアシストの追従性のばらつきや微振動等を防止してステアリング操作のフィーリングを著しく向上することができる。
【００３５】
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００３６】
例えばモータ電流フィードバック制御ループ８ｂがＰＩＤ制御ループ等の場合にも、実施形態と同様にして本発明を適用することができる。
【００３７】
また、図１の制御ＥＣＵ２ｂの内部構成等はどのようであってもよく、モータ電流に応じたモータ電流フィードバック制御ループ８ｂの制御定数の可変特性等は、実験等によって適当に設定してよく、その時定数のモータ電流に応じた可変を、前記の積分レベルの可変以外のレベル可変等によって実現するようにしてもよい。
【００３８】
そして、本発明は、ブラシ付モータを備えた種々のＥＰＳのモータ電流制御に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の一実施形態のブロック図である。
【図２】図１の一部の詳細なブロック図である。
【図３】ブラシ付モータのモータ電流に対する抵抗値特性の説明図である。
【図４】図１の制御特性のボード線図である。
【図５】従来例のブロック図である。
【図６】図５の一部の詳細なブロック図である。
【図７】図５の制御特性のボード線図である
【符号の説明】
【００４０】
４    ブラシ付モータ
７ｂ    電流制御器
８ｂ    モータ電流フィードバック制御ループ
１３    ゲイン調整器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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