(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動輪に連結されたラック軸に操舵補助力を与えるための電動モータと、
ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに基づいて前記電動モータへの目標電流を設定する目標電流設定手段と、
前記電動モータへ実際に供給される実電流を検出する電流検出手段と、
前記目標電流設定手段が設定した目標電流と前記電流検出手段が検出した実電流とに基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードバック制御手段と、
前記目標電流設定手段が設定した目標電流に基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードフォワード制御手段と、
前記目標電流設定手段が設定した目標電流に基づいて、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記フィードフォワード制御手段が決定した制御指令値にするか、前記フィードバック制御手段が決定した制御指令値にするか、を切り替える切替手段と、
を備え、
前記フィードフォワード制御手段は、前記目標電流設定手段が設定した目標電流が同じであるとしても前記電動モータの温度に応じて当該電動モータの制御指令値を変え、
前記切替手段は、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記目標電流設定手段が設定した目標電流が小さい領域では、前記フィードフォワード制御手段が決定した制御指令値にし、当該目標電流が大きくなった場合に、前記フィードバック制御手段が決定した制御指令値に切り替え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２】
前記フィードフォワード制御手段は、前記電動モータの温度が低くなるに従って当該電動モータに供給する電流が小さくなるように前記制御指令値を決定す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。
【請求項３】
前記フィードフォワード制御手段は、前記目標電流設定手段が設定した目標電流に応じて前記電動モータに供給するベース電流を決定するベース電流部と、当該ベース電流部が決定したベース電流に補正係数を乗算することにより当該ベース電流を補正し、補正後の値に応じた値を前記制御指令値として決定する補正部と、を備え、当該補正係数は、当該電動モータの温度が低くなるに従って小さくな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。
【請求項４】
電動パワーステアリング装置を制御するコンピュータに、
ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに基づいて転動輪に連結されたラック軸に操舵補助力を与えるための電動モータの目標電流を設定する機能と、
前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流と、当該電動モータへ実際に供給される実電流とに基づいて当該電動モータの制御指令値を決定するフィードバック制御を行う機能と、
前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流に基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードフォワード制御を行う機能と、
前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流に基づいて、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記フィードフォワード制御を行う機能が決定した制御指令値にするか、前記フィードバック制御を行う機能が決定した制御指令値にするか、を切り替える機能と、
を実現させるためのプログラムであって、
前記フィードフォワード制御を行う機能は、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流が同じであるとしても前記電動モータの温度に応じて当該電動モータの制御指令値を変え、
前記切り替える機能は、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流が小さい領域では、前記フィードフォワード制御を行う機能が決定した制御指令値にし、当該目標電流が大きくなった場合に、前記フィードバック制御を行う機能が決定した制御指令値に切り替えることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両のステアリング系に電動モータを備え、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。
この電動パワーステアリング装置は、制御装置にて制御される。例えば特許文献１に記載の制御装置（マイコン）は、電流フィードバック制御を実行する各Ｆ／Ｂ制御部に加え、オープン制御（オープンループ制御）を実行するオープン制御部、及びこれら各制御部によるフィードバック制御及びオープン制御間の切替判定を実行する切替判定部を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５９２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動モータは、温度に応じて巻線の抵抗が変化することから、温度によっては実際に流れる実電流と目標電流との差が大きくなってしまうおそれがある。フィードバック制御を行う場合には、たとえ、実電流と目標電流との差が大きくても、その差が小さくなるように制御されるので実電流が目標電流に近づくが、フィードフォワード制御を行う場合には実電流と目標電流との差は大きいままである。それゆえ、電動モータの温度によっては、フィードフォワード制御とフィードバック制御との切り替え前後で、電動モータに供給される実電流が大きく異なってしまうおそれがある。そして、その切り替え前後で実電流が異なってしまうと、電動モータの出力トルクも異なることから操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
本発明は、電動モータの温度に関わらず、フィードフォワード制御とフィードバック制御との切り替え前後で電動モータに供給する電流に差が生じ難くする装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、転動輪に連結されたラック軸に操舵補助力を与えるための電動モータと、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに基づいて前記電動モータへの目標電流を設定する目標電流設定手段と、前記電動モータへ実際に供給される実電流を検出する電流検出手段と、前記目標電流設定手段が設定した目標電流と前記電流検出手段が検出した実電流とに基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードバック制御手段と、前記目標電流設定手段が設定した目標電流に基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードフォワード制御手段と、前記目標電流設定手段が設定した目標電流に基づいて、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記フィードフォワード制御手段が決定した制御指令値にするか、前記フィードバック制御手段が決定した制御指令値にするか、を切り替える切替手段と、を備え、前記フィードフォワード制御手段は、前記目標電流設定手段が設定した目標電流が同じであるとしても前記電動モータの温度に応じて当該電動モータの制御指令値を変え、前記切替手段は、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記目標電流設定手段が設定した目標電流が小さい領域では、前記フィードフォワード制御手段が決定した制御指令値にし、当該目標電流が大きくなった場合に、前記フィードバック制御手段が決定した制御指令値に切り替えることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【０００６】
ここで、前記フィードフォワード制御手段は、前記電動モータの温度が低くなるに従って当該電動モータに供給する電流が小さくなるように前記制御指令値を決定することが好適である。
また、前記フィードフォワード制御手段は、前記目標電流設定手段が設定した目標電流に応じて前記電動モータに供給するベース電流を決定するベース電流決定部と、当該ベース電流決定部が決定したベース電流に補正係数を乗算することにより当該ベース電流を補正し、補正後の値に応じた値を前記制御指令値として決定する補正部と、を備え、当該補正係数は、当該電動モータの温度が低くなるに従って小さくなることが好適である。
【０００８】
他の観点から捉えると、本発明は、電動パワーステアリング装置を制御するコンピュータに、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに基づいて転動輪に連結されたラック軸に操舵補助力を与えるための電動モータの目標電流を設定する機能と、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流と、当該電動モータへ実際に供給される実電流とに基づいて当該電動モータの制御指令値を決定するフィードバック制御を行う機能と、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流に基づいて前記電動モータの制御指令値を決定するフィードフォワード制御を行う機能と、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流に基づいて、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記フィードフォワード制御を行う機能が決定した制御指令値にするか、前記フィードバック制御を行う機能が決定した制御指令値にするか、を切り替える機能と、を実現させるためのプログラムであって、前記フィードフォワード制御を行う機能は、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流が同じであるとしても前記電動モータの温度に応じて当該電動モータの制御指令値を変え、前記切り替える機能は、最終的な前記電動モータの制御指令値を、前記目標電流を設定する機能が設定した目標電流が小さい領域では、前記フィードフォワード制御を行う機能が決定した制御指令値にし、当該目標電流が大きくなった場合に、前記フィードバック制御を行う機能が決定した制御指令値に切り替えることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電動モータの温度に関わらず、フィードフォワード制御とフィードバック制御との切り替え前後で電動モータに供給する電流に差が生じ難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成図である。
【図３】目標電流算出部の概略構成図である。
【図４】制御部の概略構成図である。
【図５】フィードバック制御部とフィードフォワード制御部のブロック図である。
【図６】目標電流とベースデューティ比との相関関係を示す図である。
【図７】デューティ比と電動モータに実際に流れる実電流との相関関係を温度別に示す図である。
【図８】電動モータが低温であるときの、電動モータの目標電流と、比較例に係るモータ駆動制御部にて電動モータの駆動を制御した場合の電動モータの実電流とを示す図である。
【図９】補正係数と電動モータの温度との相関関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては自動車に適用した構成を例示している。
【００１２】
ステアリング装置１００は、ドライバが操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。
【００１３】
また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている。
【００１４】
また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギアボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギアボックス１０７にてトーションバー（不図示）を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。ステアリングギアボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対角度に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０９が設けられている。
【００１５】
また、ステアリング装置１００は、ステアリングギアボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。電動モータ１１０は、ブラシ付きのモータである。減速機構１１１は、例えば、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール（不図示）と、電動モータ１１０の出力軸に固定されたウォームギヤ（不図示）などから構成される。
また、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０に実際に流れる実電流の大きさおよび方向を検出する電流検出手段の一例としてのモータ電流検出部３３（図４参照）と、電動モータ１１０の端子間電圧を検出するモータ電圧検出部１６０を有している。
【００１６】
そして、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９の出力値、モータ電圧検出部１６０の出力値、自動車の車速を検出する車速センサ１７０の出力値が入力される。
【００１７】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクをトルクセンサ１０９にて検出し、その検出トルクに対応するように電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の発生トルクをピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。
【００１８】
次に、制御装置１０について説明する。
制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等からなる算術論理演算回路である。
図２は、電動パワーステアリング装置１００の制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄと、車速センサ１７０にて検出された車速が出力信号に変換された車速信号ｖとが入力される。
なお、制御装置１０は、トルクセンサ１０９などからの検出信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵに取り込んでいる。
【００１９】
そして、制御装置１０は、トルク信号Ｔｄに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１１０が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部３０とを有している。
【００２０】
次に、目標電流算出部２０について詳述する。図３は、目標電流算出部２０の概略構成図である。
目標電流算出部２０には、モータ電流検出部３３にて検出された実電流が出力信号に変換されたモータ電流信号Ｉｍと、モータ電圧検出部１６０にて検出された電圧が出力信号に変換されたモータ端子間電圧信号Ｖｍとが入力される。
【００２１】
目標電流算出部２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部２２とを備えている。また、目標電流算出部２０は、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部２３と、モータ電流信号Ｉｍおよびモータ端子間電圧信号Ｖｍに基づいて電動モータ１１０の回転速度を算出するモータ回転速度算出部２４とを備えている。また、目標電流算出部２０は、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３などからの出力に基づいて最終的な目標電流を決定する最終目標電流決定部２５を備えている。
【００２２】
ベース電流算出部２１は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速センサ１７０からの車速信号ｖとに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Ｉｍｓを出力する。なお、ベース電流算出部２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖとベース電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖを代入することによりベース電流を算出する。
【００２３】
イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Ｉｓを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。
【００２４】
ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度信号Ｎｍとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Ｉｄを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖおよび回転速度信号Ｎｍと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖと回転速度信号Ｎｍとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
【００２５】
最終目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１から出力されたベース電流信号Ｉｍｓ、イナーシャ補償電流算出部２２から出力されたイナーシャ補償電流信号Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３から出力されたダンパー補償電流信号Ｉｄに基づいて最終的な目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ＩＴを出力する。最終目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、補償電流と最終的な目標電流との対応を示すマップに代入することにより最終的な目標電流を算出する。
このように、目標電流算出部２０は、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクに基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流を設定する目標電流設定手段の一例として機能する。
【００２６】
次に、制御部３０について詳述する。図４は、制御部３０の概略構成図である。
制御部３０は、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部３２と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流を検出するモータ電流検出部３３と、電動モータ１１０の温度を検出するモータ温度検出部３４と、を有している。
【００２７】
モータ駆動制御部３１は、目標電流算出部２０にて算出された目標電流と、モータ電流検出部３３にて検出される電動モータ１１０へ供給される実電流との偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック制御手段の一例としてのフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４０を有している。また、モータ駆動制御部３１は、目標電流算出部２０にて算出された目標電流に基づいてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御手段の一例としてのフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御部５０を有している。また、モータ駆動制御部３１は、今回の電動モータ１１０制御用のデューティ比として、フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４０が決定したデューティ比を用いるか、フィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御部５０が決定したデューティ比を用いるかを切り替える切替部４５を備えている。これらフィードバック制御部４０、フィードフォワード制御部５０および切替部４５については後で詳述する。
【００２８】
さらに、モータ駆動制御部３１は、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部６０を有している。ＰＷＭ信号生成部６０は、フィードフォワード制御部５０およびフィードバック制御部４０からの出力値に基づいてＰＷＭ信号６０ａを生成し、生成したＰＷＭ信号６０ａをモータ駆動部３２に出力する。
【００２９】
モータ駆動部３２は、４個の電力用電界効果トランジスタをＨ型ブリッジ回路の構成で接続したモータ駆動回路７０と、４個の中から選択した２個の電界効果トランジスタのゲートを駆動してこれらの電界効果トランジスタをスイッチング動作させるゲート駆動回路部８０とを有している。ゲート駆動回路部８０は、ＰＷＭ信号生成部６０から出力された駆動制御信号（ＰＷＭ信号）６０ａに基づいて、ステアリングホイール１０１の操舵方向に応じて２個の電界効果トランジスタを選択し、選択した２個の電界効果トランジスタをスイッチング動作させる。
【００３０】
モータ電流検出部３３は、モータ駆動回路７０に直列に接続されたシャント抵抗７１の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れるモータ電流（電機子電流）の値を検出してモータ電流信号Ｉｍを出力する。
モータ温度検出部３４は、電動モータ１１０内部に取り付けられたサーミスタからの出力値に基づいて電動モータ１１０の温度を検出することを例示することができる。あるいは、モータ温度検出部３４は、電動モータ１１０の雰囲気温度と電動モータ１１０の発熱量とに基づいて電動モータ１１０の温度を検出してもよい。
【００３１】
次に、フィードバック制御部４０とフィードフォワード制御部５０について説明する。
図５は、フィードバック制御部４０とフィードフォワード制御部５０のブロック図である。
フィードバック制御部４０は、目標電流算出部２０にて算出された目標電流から最終的に決定するデューティ比のベースとなるベースデューティ比を決定するＦ／Ｂベースデューティ比決定部４１と、目標電流算出部２０にて算出された目標電流とモータ電流検出部３３にて検出された実電流との偏差を求める偏差演算部４２と、その偏差がゼロとなるように最終的なデューティ比を決定するＦ／Ｂ最終デューティ比決定部４３とを有している。
【００３２】
図６は、目標電流とベースデューティ比との相関関係を示す図である。以下では、ステアリングホイール１０１の回転を右方向にアシストする電流をプラス、左方向にアシストする電流をマイナスとして説明する。
Ｆ／Ｂベースデューティ比決定部４１は、図６に示すような相関関係を示す、目標電流からベースデューティ比を算出する関数に、目標電流算出部２０にて決定された目標電流を代入することにより、ベースデューティ比を算出することにより決定する。あるいは、Ｆ／Ｂベースデューティ比決定部４１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、目標電流とベースデューティ比との対応を示すマップと、目標電流算出部２０にて算出された目標電流とに基づいてベースデューティ比を決定してもよい。
【００３３】
偏差演算部４２は、目標電流算出部２０からの出力値ＩＴとモータ電流検出部３３からの出力値Ｉｍとの偏差の値を偏差信号４２ａとして出力する。
Ｆ／Ｂ最終デューティ比決定部４３は、目標電流と実電流とが一致するように最終的なデューティ比を決定する。例えば、入力された偏差信号４２ａに対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、これらの値をＦ／Ｂベースデューティ比決定部４１が決定したベースデューティ比に加味して得た値に応じたフィードバック処理信号４３ａを生成・出力する。
【００３４】
フィードフォワード制御部５０は、目標電流算出部２０にて算出された目標電流から最終的に決定するデューティ比のベースとなるベースデューティ比を決定するＦ／Ｆベースデューティ比決定部５１と、Ｆ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したベースデューティ比を、補正係数αを用いて補正する補正部５２と、補正係数αを設定する補正係数設定部５３とを有する。
【００３５】
Ｆ／Ｆベースデューティ比決定部５１は、図６に示すような相関関係を示す、目標電流からベースデューティ比を算出する関数に、目標電流算出部２０にて決定された目標電流を代入することにより、ベースデューティ比を算出することにより決定する。あるいは、Ｆ／Ｆベースデューティ比決定部５１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、目標電流とベースデューティ比との対応を示すマップと、目標電流算出部２０にて算出された目標電流とに基づいてベースデューティ比を決定してもよい。
【００３６】
補正部５２は、Ｆ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したベースデューティ比に補正係数αを乗算することにより得た値に応じたフィードフォワード処理信号５２ａを生成・出力する。
補正係数設定部５３については後で説明する。
【００３７】
次に、切替部４５について詳細に説明する。
切替部４５は、フィードバック制御部４０およびフィードフォワード制御部５０が決定した最終的なデューティ比の絶対値が、予め定められたデューティ比である閾値以下である場合には、ＰＷＭ信号生成部６０に出力するデューティ比として、フィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比を出力する。他方、閾値より大きい場合には、ＰＷＭ信号生成部６０に出力するデューティ比として、フィードバック制御部４０が決定したデューティ比を出力する。これは、以下の理由による。
【００３８】
フィードバック制御部４０は、目標電流算出部２０にて決定された目標電流と、モータ電流検出部３３にて検出された電動モータ１１０の実電流との偏差に基づいてフィードバック制御を行う。しかしながら、本実施の形態に係る電動モータ１１０はブラシ付きモータであるため、電動モータ１１０に供給される電流が小さい（低い）領域（低電流領域）では、モータ電流検出部３３の検出精度が悪い。そのため、低電流領域にてフィードバック制御を行うと（フィードバック制御部４０が決定したデューティ比をＰＷＭ信号生成部６０に出力すると）、電動モータ１１０に供給される電流が目標電流から大きく外れてしまうおそれがある。したがって、本実施の形態においては、低電流領域となる、デューティ比の絶対値が小さい領域では、ＰＷＭ信号生成部６０に出力するデューティ比として、フィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比を用い、それ以外の領域では、ＰＷＭ信号生成部６０に出力するデューティ比として、フィードバック制御部４０が決定したデューティ比を用いる。
【００３９】
次に、補正部５２および補正係数設定部５３について詳細に説明する。
図７は、デューティ比と電動モータ１１０に実際に流れる実電流との相関関係を温度別に示す図である。温度が２０度であるときの関係を細い実線で示し、温度が−３０度であるときの関係を太い破線で示し、温度が９０度であるときの関係を太い２点鎖線で示している。図７では、電流およびデューティ比がプラスの部分のみ示しているが、電流およびデューティ比がマイナスの部分は、零点を基準に対称形状となる。
【００４０】
電動モータ１１０の特性として、電動モータ１１０の温度が高くなると、巻線の抵抗が大きくなるため電流が流れ難くなり、温度が低くなると、抵抗値が小さくなるので電流が流れ易くなる。
それゆえ、図７に示すように、ＰＷＭ信号生成部６０に出力されたデューティ比が同じであったとしても、電動モータ１１０の温度が高い９０度のときの電流値は、温度が２０度であるときの電流値よりも小さくなり、電動モータ１１０の温度が低い−３０度のときの電流値は、温度が２０度であるときの電流値よりも大きくなる。
【００４１】
フィードバック制御部４０にて、目標電流とモータ電流検出部３３にて検出された電動モータ１１０の実電流との偏差に基づいてフィードバック制御を行う場合には、たとえ、温度の高低により電動モータ１１０の実電流が目標電流から外れたとしても修正される。これに対して、例えば、補正部５２にてＦ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したベースデューティ比を補正しない構成のフィードフォワード制御部５０にてフィードフォワード制御を行う場合には実電流の如何に関わらず、例えば、温度が２０度であるときのデューティ比と目標電流との相関関係に基づいてデューティ比が決定される。それゆえ、上述した低電流領域では、電動モータ１１０の温度によって、電動モータ１１０の実電流が目標電流から大きくずれるおそれがある。
【００４２】
図８は、電動モータ１１０が低温であるときの、電動モータ１１０の目標電流と、比較例に係るモータ駆動制御部３１にて電動モータ１１０の駆動を制御した場合の電動モータ１１０の実電流とを示す図である。（ａ）は目標電流を示し、（ｂ）は実電流を示し、（ｃ）は（ｂ）におけるＶＩＩＩＣ部の拡大図である。
比較例に係るモータ駆動制御部３１は、本実施の形態に係るモータ駆動制御部３１に対してフィードフォワード制御部５０の構成が異なる。比較例に係るフィードフォワード制御部５０は、本実施の形態に係るフィードフォワード制御部５０とは異なり補正部５２にてＦ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したベースデューティ比を補正しない。つまり、比較例に係るフィードフォワード制御部５０は、Ｆ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したベースデューティ比を最終的なデューティ比として切替部４５に出力する。
【００４３】
この比較例に係るフィードフォワード制御部５０は、実電流の如何に関わらず、例えば温度が２０度であるときのデューティ比と目標電流との相関関係に基づいてデューティ比が決定されるので、低電流領域では、電動モータ１１０の温度によって、電動モータ１１０の実電流が目標電流から大きくずれるおそれがある。これに対して、フィードバック制御部４０からの出力がＰＷＭ信号生成部６０に出力される、デューティ比が閾値より大きい領域では、目標電流とモータ電流検出部３３にて検出された電動モータ１１０の実電流との偏差に基づいてフィードバック制御が行われるので、電動モータ１１０の実電流が目標電流となり易い。
【００４４】
その結果、切替部４５が、電動モータ１１０制御用のデューティ比として、比較例に係るフィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比を用いている状態からフィードバック制御部４０が決定したデューティ比を用いるように切り替える領域、およびフィードバック制御部４０が決定したデューティ比を用いている状態から比較例に係るフィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比を用いるように切り替える領域では、実電流が急激に変化してしまう。
【００４５】
例えば、電動モータ１１０が低温であるときに、切替部４５が、電動モータ１１０制御用のデューティ比として、比較例に係るフィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比を用いている状態からフィードバック制御部４０が決定したデューティ比を用いるように切り替えると、実電流が目標電流から上方にずれている状態からフィードバック制御により目標電流と同じになる状態へ移行する。その結果、電動モータ１１０の実電流に図８（ｃ）に示すような段差が生じてしまい、電動モータ１１０のアシストトルクにも段差が生じてしまうので操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
【００４６】
他方、電動モータ１１０が低温であるときに、切替部４５が、電動モータ１１０制御用のデューティ比として、フィードバック制御部４０が決定したデューティ比を用いている状態から比較例に係るフィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比を用いるように切り替えると、実電流が目標電流と同じである状態からフィードフォワード制御により目標電流から上方にずれる状態に移行する。つまり、切替部４５による切り替えポイントの前後で、電動モータ１１０の実電流に段差が生じてしまい、電動モータ１１０のアシストトルクにも段差が生じてしまうので操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
【００４７】
また、電動モータ１１０が高温であるときに、切替部４５が、電動モータ１１０制御用のデューティ比として、比較例に係るフィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比を用いている状態からフィードバック制御部４０が決定したデューティ比を用いるように切り替えると、実電流が目標電流から下方にずれている状態からフィードバック制御により目標電流と同じになる状態へ移行する。つまり、切替部４５による切り替えポイントの前後で、電動モータ１１０の実電流に段差が生じてしまい、電動モータ１１０のアシストトルクにも段差が生じてしまうので操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
【００４８】
他方、電動モータ１１０が高温であるときに、切替部４５が、電動モータ１１０制御用のデューティ比として、フィードバック制御部４０が決定したデューティ比を用いている状態から比較例に係るフィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比を用いるように切り替えると、実電流が目標電流と同じである状態からフィードフォワード制御により目標電流から下方にずれる状態に移行する。つまり、切替部４５による切り替えポイントの前後で、電動モータ１１０の実電流に段差が生じてしまい、電動モータ１１０のアシストトルクにも段差が生じてしまうので操舵フィーリングに違和感が生じてしまう。
【００４９】
そこで、本実施の形態に係るフィードフォワード制御部５０においては、Ｆ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したベースデューティ比に補正係数αを乗算することにより得た値に応じたフィードフォワード処理信号５２ａを生成・出力する補正部５２と、補正係数αを設定する補正係数設定部５３とを備えている。そして、補正係数設定部５３は、電動モータ１１０の温度に応じた値となるように補正係数αを設定する。
【００５０】
図９は、補正係数αと電動モータ１１０の温度との相関関係を示す図である。
補正係数設定部５３は、図９に示すように、電動モータ１１０の温度が基準温度（例えば２０度）であるときの補正係数αを１とし、温度が基準温度よりも低くなるに従って補正係数αを１よりも小さくし、温度が基準温度よりも高くなるに従って補正係数αを１よりも大きくなるように設定する。また、補正係数設定部５３は、モータ温度検出部３４が検出し、出力する温度を、電動モータ１１０の温度として用いる。
【００５１】
例えば、補正係数設定部５３は、図９に示すような相関関係を示す、電動モータ１１０の温度から補正係数αを算出する関数に、モータ温度検出部３４から入力された温度を代入することにより、補正係数αを算出することにより決定する。あるいは、補正係数設定部５３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、電動モータ１１０の温度と補正係数αとの対応を示すマップと、モータ温度検出部３４から入力された温度とに基づいて補正係数αを決定してもよい。
【００５２】
以上のように構成されたフィードフォワード制御部５０においては、補正係数設定部５３にて、電動モータ１１０の温度が基準温度よりも低いときには補正係数αが１よりも小さい値に設定される。そして、補正部５２が、この１よりも小さい値の補正係数αを用いて、Ｆ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したベースデューティ比を補正する。これにより、電動モータ１１０の温度が基準温度よりも低いときには、フィードフォワード制御部５０から出力される最終的なデューティ比は、ベースデューティ比よりも小さくなるので、電動モータ１１０の実電流が目標電流に近づく。
【００５３】
他方、電動モータ１１０の温度が基準温度よりも高いときには、補正係数設定部５３にて、補正係数αが１よりも大きな値に設定される。そして、補正部５２が、この１よりも大きな値の補正係数αを用いて、Ｆ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したベースデューティ比を補正する。これにより、電動モータ１１０の温度が基準温度よりも高いときには、フィードフォワード制御部５０から出力される最終的なデューティ比は、ベースデューティ比よりも大きくなるので、電動モータ１１０の実電流が目標電流に近づく。
【００５４】
そして、この本実施の形態に係るフィードフォワード制御部５０を備えるステアリング装置１００においては、フィードフォワード制御が行われる低電流領域において、電動モータ１１０の温度に応じた補正が行われることから、切替部４５による切り替えポイントの前後で、電動モータ１１０の実電流に段差が生じ難くなる。その結果、電動モータ１１０のアシストトルクにも段差が生じ難くなるので操舵フィーリングに違和感が生じることを抑制することが可能となる。
【００５５】
なお、上述した実施の形態においては、切替部４５は、フィードバック制御部４０およびフィードフォワード制御部５０が決定した最終的なデューティ比に基づいてＰＷＭ信号生成部６０に出力するデューティ比を切り替えるが、特にかかる態様に限定されない。例えば、切替部４５は、フィードバック制御部４０のＦ／Ｂベースデューティ比決定部４１および／またはフィードフォワード制御部５０のＦ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したデューティ比に基づいてＰＷＭ信号生成部６０に出力するデューティ比を切り替えてもよい。つまり、Ｆ／Ｂベースデューティ比決定部４１および／またはＦ／Ｆベースデューティ比決定部５１が決定したデューティ比が閾値以下である場合には、フィードフォワード制御部５０が最終的に決定したデューティ比をＰＷＭ信号生成部６０に出力し、閾値より大きい場合には、フィードバック制御部４０が最終的に決定したデューティ比をＰＷＭ信号生成部６０に出力してもよい。
【００５６】
また、フィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比が閾値以下であり、フィードフォワード制御部５０が決定したデューティ比を用いて電動モータ１１０を制御している状態から、デューティ比が閾値よりも大きくなった場合には、超えた時点の次回からフィードバック制御部４０が決定したデューティ比を用い、超えた直後は超える直前に用いたデューティ比を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…制御装置、２０…目標電流算出部、３０…制御部、３３…モータ電流検出部、３４…モータ温度検出部、４０…フィードバック制御部、４５…切替部、５０…フィードフォワード制御部、５１…Ｆ／Ｆベースデューティ比決定部、５２…補正部、５３…補正係数設定部、６０…ＰＷＭ信号生成部、１００…電動パワーステアリング装置、１０１…ステアリングホイール、１０２…ステアリングシャフト、１０９…トルクセンサ、１１０…電動モータ
【図１】
0005824376.tif 000002
【図２】
0005824376.tif 000003
【図３】
0005824376.tif 000004
【図４】
0005824376.tif 000005
【図５】
0005824376.tif 000006
【図６】
0005824376.tif 000007
【図７】
0005824376.tif 000008
【図８】
0005824376.tif 000009
【図９】
0005824376.tif 000010