(57)【要約】【課題】ステアリング機構が操舵限界状態に達したときに、モータ逆起電圧によって発生するモータ過電流を確実に防止することができる電動式パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ８を、操舵トルク検出部１６で検出した操舵トルクに基づいて制御する電動パワーステアリング装置であって、前記電動モータ８の回転速度情報を検出する回転速度情報検出部２０と、電流検出部１９で検出したモータ駆動電流が所定値を超えたときに、モータ制御部２３で生成する電圧指令値を当該電圧指令値の上限を設定する設定値及び固定値の何れかでなる制限値に制限する電圧制限部２４と、該電圧制限部２４の制限値を前記回転速度情報検出部で検出した回転速度情報に基づいて設定する制限値設定部２５とを備えている。【選択図】図３
2008105652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記電動モータの駆動電流を検出する電流検出部と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいてモータ電流指令値を生成し、生成したモータ電流指令値と前記電流検出部で検出したモータ駆動電流とに基づいて前記電動モータを駆動する電圧指令値を生成して前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた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速度情報を検出する回転速度情報検出部と、前記電流検出部で検出したモータ駆動電流が所定値を超えたときに、前記モータ制御部で生成する電圧指令値を当該電圧指令値の上限を設定する設定値及び固定値の何れかでなる制限値に制限する電圧制限部と、該電圧制限部の制限値を前記回転速度情報検出部で検出した回転速度情報に基づいて設定する制限値設定部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。
【請求項２】
操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記電動モータの駆動電流を検出する電流検出部と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいてモータ電流指令値を生成し、生成したモータ電流指令値と前記電流検出部で検出したモータ駆動電流とに基づいて前記電動モータを駆動する電圧指令値を生成して前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記電流検出部で検出したモータ駆動電流が所定値を超えたときに、前記モータ制御部で生成する電圧指令値を当該電圧指令値の上限を設定する設定値及び固定値の何れかでなる制限値に制限する電圧制限部を備え、前記電動モータの逆起電圧を推定して前記電圧制限部で制限した電圧指令値に加算するように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３】
操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記電動モータの駆動電流を検出する電流検出部と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいてモータ電流指令値を生成し、生成したモータ電流指令値と前記電流検出部で検出したモータ駆動電流とに基づいて前記電動モータを駆動する電圧指令値を生成して前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた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速度情報を検出する回転速度情報検出部と、前記電流検出部で検出したモータ駆動電流が所定値を超えたときに、前記モータ制御部で生成する電圧指令値を当該電圧指令値の上限を設定する設定値及び固定値の何れかでなる制限値に制限する電圧制限部と、該電圧制限部の制限値を前記回転速度情報検出部で検出した回転速度情報に基づいて設定する制限値設定部とを備え、前記電動モータの逆起電圧を推定して前記電圧制限部で制限した電圧指令値に加算するように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４】
前記回転速度情報検出部は、回転角度情報から前記電動モータの角速度を演算するか或いは前記モータの端子電圧と電流から推定するように構成されていることを特徴とする請求項１又は３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記操舵系の操舵方向を検出する操舵方向検出部を備え、前記制限値設定部は、前記操舵方向検出部で検出した操舵方向に応じて制限値を可変するように構成されていることを特徴とする請求項１、３及び４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記制限値設定部は、前記操舵方向検出部で検出した操舵方向が、切り増し方向の時には前記制限値設定部の制限値を小さな値に設定し、切り戻し方向と判定された時にモータ回転速度が大きくなるにつれて前記制限値設定部の制限値を大きな値に設定するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記制限値設定部は、回転速度情報に応じて連続的に制限値を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１、３乃至６の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記制限値設定部は、回転速度情報に応じて段階的に制限値を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１、３乃至６の何れか１項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、操舵系に対して入力される操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動パワーステアリング装置としては、例えばステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて演算された電流指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置であり、検出電流値の異なる２つの過電流検出回路を設け、検出電流値の低い方で過電流が検出された時は、前記モータ駆動のためのＰＷＭのデューティを電流制御の応答時間内に制限し、検出電流値の高い方で過電流が検出された時は、前記モータ電流出力を停止すると共にリレーを開放す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提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２４０４５９号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、ステアリング機構がラックエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触してそれ以上の操舵ができない操舵限界状態となって過電流を検出した際に、ＰＷＭのデューティ比を制限することで、モータ過電流の発生を防止するものであるが、モータ逆起電圧を考慮していないので、下記に述べる理由によって十分に効果を上げることが出来なくなってきた。
【０００４】
すなわち、近年、電動パワーステアリング装置は例えばスポーツ用多目的車(ＳＵＶ:Sports Utility Vehicle）等の大型車両に採用されることで高出力化要求は加速しており、電動パワーステアリング装置に用いられるモータの逆起電圧はより大きくなる傾向にある。また、大型車両となることで、タイヤが大きくなるなどの要因から、ステアリングホイールを操舵したときのタイヤからの反力が大きくなるため、ラックエンドに到達したり、タイヤが縁石等に接触したりして、それ以上の操舵ができない操舵限界状態となった際にステアリングホイールが戻される力が大きくなり、モータの回転速度が速くなって発生するモータ逆起電圧も大きくなる。さらに高出力化の要求により、モータや電子制御ユニット（ＥＣＵ)の抵抗値低減も進んでいる。
【０００５】
このため、前述した特許文献１の従来例では、ステアリング機構がラックエンドに到達して過電流を検出した際に、ＰＷＭのデューティを制限することで、モータ過電流の発生を抑えようとするが、上記のような背景により操舵限界状態に達してステアリングホイールが戻された際に、モータ逆起電圧が大きくなること、さらに抵抗値が小さくなっている等の理由で、故障検出用の過電流判定の閾値を超えるほどの、モータ逆起電圧による（発電状態による）過電流が発生し、故障していないにもかかわらずモータ電流出力が停止されてしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ステアリング機構が操舵限界状態に達したときに、モータ逆起電圧によって発生するモータ過電流を確実に防止することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記電動モータの駆動電流を検出する電流検出部と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいてモータ電流指令値を生成し、生成したモータ電流指令値と前記電流検出部で検出したモータ駆動電流とに基づいて前記電動モータを駆動する電圧指令値を生成して前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた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速度情報を検出する回転速度情報検出部と、前記電流検出部で検出したモータ駆動電流が所定値を超えたときに、前記モータ制御部で生成する電圧指令値を当該電圧指令値の上限を設定する設定値及び固定値の何れかでなる制限値に制限する電圧制限部と、該電圧制限部の制限値を前記回転速度情報検出部で検出した回転速度情報に基づいて設定する制限値設定部とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記電動モータの駆動電流を検出する電流検出部と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいてモータ電流指令値を生成し、生成したモータ電流指令値と前記電流検出部で検出したモータ駆動電流とに基づいて前記電動モータを駆動する電圧指令値を生成して前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記電流検出部で検出したモータ駆動電流が所定値を超えたときに、前記モータ制御部で生成する電圧指令値を当該電圧指令値の上限を設定する設定値及び固定値の何れかでなる制限値に制限する電圧制限部を備え、前記電動モータの逆起電圧を推定して前記電圧制限部で制限した電圧指令値に加算するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記電動モータの駆動電流を検出する電流検出部と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいてモータ電流指令値を生成し、生成したモータ電流指令値と前記電流検出部で検出したモータ駆動電流とに基づいて前記電動モータを駆動する電圧指令値を生成して前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた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速度情報を検出する回転速度情報検出部と、前記電流検出部で検出したモータ駆動電流が所定値を超えたときに、前記モータ制御部で生成する電圧指令値を当該電圧指令値の上限を設定する設定値及び固定値の何れかでなる制限値に制限する電圧制限部と、該電圧制限部の制限値を前記回転速度情報検出部で検出した回転速度情報に基づいて設定する制限値設定部とを備え、前記電動モータの逆起電圧を推定して前記電圧制限部で制限した電圧指令値に加算するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
さらにまた、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は３に係る発明において、回転角度情報から前記電動モータの角速度を演算するか或いは前記モータの端子電圧と電流から推定するように構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１、３及び４の何れか１つの発明において、前記操舵系の操舵方向を検出する操舵方向検出部を備え、前記制限値設定部は、前記操舵方向検出部で検出した操舵方向に応じて制限値を可変するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、請求項５に係る発明において、前記制限値設定部は、前記操舵方向検出部で検出した操舵方向が、切り増し方向の時には前記制限値設定部の制限値を小さな値に設定し、切り戻し方向と判定された時に回転速度が大きくなるにつれて前記制限値設定部の制限値を大きな値に設定するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
さらに、請求項７に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１、３乃至６の何れか１つの発明において、前記制限値設定部は、回転速度情報に応じて連続的に制限値を変化させるように構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項８に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１、３乃至６の何れか１つに係る発明において、前記制限値設定部は、回転速度情報に応じて段階的に制限値を変化させるように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電動モータの回転速度情報を検出して、電動モータに対する電圧指令値を制限する制限値を回転速度情報に基づいて設定するので、ステアリング機構が操舵限界状態となったときに、タイヤの反力即ちキックバックによる電動モータの逆転駆動によって発生する逆起電圧を、電圧指令値を制限することにより抑制することができ、モータ過電流の発生を確実に防止することができ、過電流検出による操舵補助制御停止を確実に防止することができるという効果が得られる。
【００１４】
また、制限値で制限した電圧指令値に推定した電動モータの逆起電圧を加算することにより、ステアリング機構が操舵限界状態となったときに、タイヤの反力即ちキックバックによる電動モータの逆転駆動によって発生する逆起電圧を相殺して、モータ過電流の発生を確実に防止することができ、過電流検出による操舵補助制御停止を確実に防止することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、１はステアリング機構であり、このステアリング機構１はステアリングホイール２が装着されたステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３のステアリングホイール２とは反対側に連結されたラックピニオン機構４と、このラックピニオン機構４にタイロッド等の連結機構５を介して連結された左右の転舵輪６とを備えている。
【００１６】
そして、ステアリングシャフト３には、減速機７を介して電動モータ８が連結されている。この電動モータ８は、例えば三相交流駆動されるブラシレスモータで構成され、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を発生する操舵補助力発生用モータとして動作する。
そして、電動モータ８は車両に搭載されたバッテリ１１から出力されるバッテリ電圧Ｖｂがヒューズ１２を介して供給される制御装置１３によって駆動制御される。
【００１７】
この制御装置１３には、ステアリングシャフト３に配設された操舵トルクセンサ１６で検出されたステアリングホイール２に入力される操舵トルクＴが入力されていると共に、電動モータ８に配設されたレゾルバ１７で検出されたモータ回転角θMが入力され、さらに車速センサ１８で検出した車速検出値Ｖｓが入力されると共に、モータ電流検出部１９で検出した電動モータ８の各相電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃが入力されている。
【００１８】
ここで、操舵トルクセンサ１６は、ステアリングホイール２に付与されてステアリングシャフト３に伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを図示しない入力軸及び出力軸間に介挿したトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気信号で検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。この操舵トルクセンサ１６は、図２に示すように、入力される操舵トルクが零のときには、所定の中立操舵トルク検出値Ｔ0となり、この状態から例えば右切りすると、操舵トルクの増加に応じて中立操舵トルク検出値Ｔ0より増加する値となり、操舵トルクが零の状態から左切りすると操舵トルクの増加に応じて中立操舵トルクＴ0より減少する操舵トルク検出値Ｔを出力するように構成されている。
【００１９】
制御装置１３は、図３に示すように、レゾルバ１７の検出信号に基づいて回転速度情報を演算する回転速度情報演算部２０と、操舵トルクセンサ１６で検出した操舵トルクＴ及び車速センサ１８で検出した車速Ｖｓが入力されこれらに基づいて電動モータ８に対する３相の電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefを演算する電流指令値演算部２１と、この電流指令値演算部２１で算出された電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefからモータ電流検出部１９で検出された各相電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃを減算して電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCを算出する減算部２２と、この減算部２２から出力される電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCに電流制御を行って電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefを演算する電流制御部２３と、この電流制御部２３から出力される電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefを制限する電圧制限部２４と、この電圧制限部２４での制限値をモータ角速度ωｍに基づいて設定する制限値設定部２５と、電圧制限部２４で制限された制限電圧指令値ＶLAref、ＶLBref及びＶLCrefが入力されて電動モータ８を駆動制御するモータ駆動回路２６と、モータ電流検出部１９で検出したモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの何れか１つが定格レベルより大きい過電流判断閾値を有するデューティ制限用の過電流検出部２７と、この過電流検出部２７の過電流判断閾値より大きい過電流判断閾値を有する故障検出用の過電流検出部２８とを備えている。
【００２０】
回転速度情報演算部２０は、図４に示すように、レゾルバ１７の出力信号が入力されてモータ回転角θｍを検出するモータ回転角検出部２０ａと、このモータ回転角検出部２０ａで検出したモータ回転角θｍに基づいて電気角θｅを算出する電気角演算部２０ｂと、モータ回転角検出部２０ａで検出したモータ回転角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出するモータ角速度演算部２０ｃとを備えている。
【００２１】
電流指令値演算部２１は、図４に示すように、回転速度情報演算部２０で演算された電気角θｅ及びモータ角速度ωｍが入力され、操舵トルクセンサ１６から入力される操舵トルクTと車速検出値Ｖｓとに基づいて図５に示す操舵補助電流指令値ＩM*を算出する操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値ＩM*を算出する操舵補助電流指令値演算部３１と、この操舵補助電流指令値演算部３１で算出された操舵補助電流指令値ＩM*、回転速度情報演算部２０から入力される電気角θｅ及びモータ角速度ωｍに基づいて３相電流指令値を生成する電流指令値算出部３２とで構成されている。
【００２２】
ここで、操舵補助電流指令値演算部３１は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｓをもとに図５に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助電流指令値ＩM*を算出する。
この操舵補助電流指令値算出マップは、図５に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助電流指令値ＩM*をとると共に、車速Ｖｓをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助電流指令値ＩM*が“０”を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助指令値ＩM*が操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助電流指令値ＩM*が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
【００２３】
また、電流指令値算出部３２は、操舵補助電流指令値ＩM*とモータ角速度ωｍと電気角θｅとに基づいてｄ軸目標電流Ｉｄ*を算出するｄ軸目標電流算出部４１と、電気角θｅに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅd(θe)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅq(θe)を算出する誘起電圧モデル算出部４２と、この誘起電圧モデル算出部４２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θe)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θe)とｄ軸目標電流算出部３１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*と操舵補助電流指令値ＩM*とに基づいてｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出するｑ軸目標電流算出部４３と、ｄ軸目標電流算出部４１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*とｑ軸目標電流算出部４３から出力されるｑ軸目標電流Ｉｑ*とを３相電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefに変換する２相／３相変換部４４とを備えている。
また、電流制御部２３は、減算部２２から入力される電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCの夫々についてＰＩ制御処理等の電流フィードバック制御処理を行い電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefを算出する。
【００２４】
さらに、電圧制限部２４は、モータ電流検出部１９で検出したモータ電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの何れか１つが過電流判断閾値ＩMAXより小さい過電流判断閾値ＩMAX′以上であるときに過電流状態であることを検出して過電流検出信号ＣＤを出力する過電流検出部２７で、過電流状態を検出したときに、後述するモータ駆動回路２６のＦＥＴゲート駆動回路５２から出力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が電界効果トランジスタやリレーを破損することがないようなモータ駆動電流となるように抑制する電圧制限値即ち後述する制限値設定部２５で設定された電圧制限値ＶLSが設定され、電流制御部２３から出力される電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefを過電流状態ではない正常時には電圧制限値ＶLU（１００％）で制限し、過電流状態であるときには電圧制限値ＶLSで制限する電圧制限処理を行う。
【００２５】
制限値設定部２５は、前述した回転速度情報演算部２０のモータ角速度演算部２０ｃで演算されたモータ角速度ωｍが入力され、このモータ角速度ωｍに応じて電圧制限値ＶLSを設定する。この制限値ＶLSは、図６に示すようにモータ角速度ωｍの絶対値|ωｍ|が所定値ωｓ以下である時には比較的小さな値ＶLLに設定し、モータ角速度ωｍの絶対値|ωｍ|が所定値ωｓを上回るにつれて大きな値になるように設定し、モータ角速度ωｍの絶対値|ωｍ|がさらに大きくなり所定値ωｓ２に到達したときには電圧制限値ＶLU（１００％）となるようにするように設定される。
【００２６】
また、操舵方向検出部を持つ構成である場合には、切り増し方向と判定された時には電圧制限値ＶLSを比較的小さな値ＶLLに設定し、切り戻し方向と判定されたときにはモータ角速度ωｍの絶対値|ωｍ|に基づいて図６に示すように制限値を変化させるように設定される。
また、モータ駆動回路２６は、図７に示すように、２つの電界効果トランジスタＱｕａ及びＱｕｂが直列に接続された直列回路と、この直列回路と並列に接続された同様に２つの電界効果トランジスタＱｖａ及びＱｖｂの直列回路、電界効果トランジスタＱｗａ及びＱｗｂの直列回路とで構成されるインバータ回路５１を有する。このインバータ回路５１の電界効果トランジスタＱｕａ及びＱｕｂの接続点、電界効果トランジスタＱｖａ及びＱｖｂの接続点並びに電界効果トランジスタＱｗａ及びＱｗｂの接続点が電動モータ８のスター結線された各励磁コイルＬａ、Ｌｂ並びにＬｃに接続され、さらにインバータ回路５１から電動モータ８に出力されるモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃがモータ電流検出回路１９で検出される。
【００２７】
また、モータ駆動回路２６は、インバータ回路５１の各電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂを制御するＦＥＴゲート駆動回路５２を有する。このＦＥＴゲート駆動回路５２は、インバータ回路５１の電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂを、前述した電圧制限部２４から出力される電圧指令値ＶLAref、ＶLBref及びＶLCrefに基づいて決定されるデューティ比Ｄａ、Ｄｂ及びＤｃのＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦすることにより、実際に電動モータ８に流れる電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃが制御される。ここで、デューティ比Ｄａ、Ｄｂ及びＤｃの大きさに伴って上アームを構成する電界効果トランジスタＱｕａ、Ｑｖａ及びＱｗａと下アームを構成する電界効果トランジスタＱｕｂ、Ｑｖｂ及びＱｗｂは、夫々アームショートを避けるためのデッドタイムを持ってＰＷＭ駆動される。
【００２８】
さらに、モータ駆動回路２６は、故障検出用の過電流検出部２８から過電流検出信号ＣＦが入力されたときに、ＦＥＴゲート駆動回路５２から出力されるパルス幅変調信号をオフ状態とすると共に、リレー７２をオフ状態とする。
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、図７に示すイグニッションスイッチ７１をオン状態とすることにより、制御装置１３にバッテリ１１からの電源が投入されて、制御装置１３での操舵補助制御処理が開始されると共に、リレー７２が通電状態となってモータ駆動回路２６にバッテリ電圧Ｖｂが供給されて電動モータ８を駆動可能な状態となる。
【００２９】
このとき、電流指令値演算部２１では、操舵トルクセンサ１６で検出した操舵トルク検出値Ｔを読込み、次いで、読込んだ操舵トルク検出値Ｔから中立トルクＴ0を減算して実際の操舵トルクTを算出し、この操舵トルクTと車速センサ１８から入力される車速Ｖｓとに基づいて図５に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して算出する。
また、モータ回転角検出回路２０ａで検出したモータ回転角θｍがモータ角速度演算部２０ｃに供給されて、このモータ角速度演算部２０ｃで微分処理することにより、モータ角速度ωｍを算出し、算出した電気角θｅ及びモータ角速度ωｍとが電流指令値演算部２１の電流指令値算出部３２に供給されて、操舵補助電流指令値ＩM*、電気角θｅ及びモータ角速度ωｍに基づいてｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行して、目標ｄ軸電流Ｉｄ*及び目標ｑ軸電流Ｉｑ*を算出し、これら目標ｄ軸電流Ｉｄ*及び目標ｑ軸電流Ｉｑ*を２相／３相変換処理して３相の相電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefを算出する。
【００３０】
そして、算出した相電流指令値ＩAref、ＩBref及びＩCrefとモータ電流検出部１９で検出したモータ相電流Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃとを減算部２２で減算して電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩCを算出し、これら電流偏差ΔＩA、ΔＩB及びΔＩWCを電流制御部２３に供給してＰＩ制御処理を行って各相の電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefを算出する。
そして、算出した各相電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefをモータ駆動回路２６のＦＥＴゲート駆動回路５２に出力する。このため、ＦＥＴゲート駆動回路５２で、モータ駆動回路２６の電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂをパルス幅変調制御することにより、モータ駆動回路２６から電動モータ８に三相駆動電流を供給して、この電動モータ８でステアリングホイール２に作用された操舵トルクに応じた方向の操舵補助力を発生させ、この操舵補助力が減速機７を介してステアリングシャフト３に伝達される。
【００３１】
このとき、車両が停車している状態でステアリングホイール２を操舵する所謂据え切り状態では、車速Ｖｓが零であって、図５に示す操舵補助電流指令値算出マップの特性線の勾配が大きいことにより、小さい操舵トルクTで大きな操舵補助指令値ＩM*を算出するので、電動モータ８で大きな操舵補助力を発生して軽い操舵を行うことができる。
この車両の停車状態から車両を発進させて走行状態となったとき、車速の増加に従って、図５に示す操舵補助電流指令値算出マップの特性線の勾配が低くなるように設定していることから、操舵補助指令値ＩM*も小さい値となり、電動モータ８で発生される操舵補助トルクは据切り時の操舵補助トルクに比較して小さくなる。
【００３２】
何れの操舵状態であっても、過電流検出部２７でモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの何れか１つが過電流判断閾値ＩMAX′以上となって過電流状態が検出されて過電流検出信号ＣＤが電圧制限部２４に出力されると、電圧制限部２４で電圧制限値ＶLSが設定される。このため、電圧制限部２４で、電流制御部２３から出力される電圧指令値ＶAref、ＶBref及びＶCrefを電圧制限値ＶLSに制限することにより、モータ駆動回路２６のＦＥＴゲート駆動回路５２で電解効果トランジスタやリレーを破損しない程度のモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃとなるパルス幅変調信号をインバータ５１に供給して、モータ駆動回路２６を保護する。
【００３３】
さらに、過電流検出部２８でモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの何れか１つが過電流判断閾値ＩMAX以上となって過電流状態が検出されると、モータ駆動回路２６に異常が発生した故障状態であると判断して、モータ駆動回路２６のＦＥＴゲート駆動回路５２から出力されるパルス幅変調信号が全てオフ状態となると共に、リレー７２がオフ状態となり、モータ駆動回路２６を保護する。
【００３４】
しかしながら、図８に示すように、ステアリングホイール２を切り増し方向即ち操舵中立位置から離れる方向に比較的緩やかに操舵している状態から時点ｔ１で、比較的高速に操舵する状態に移行すると、これに応じて操舵トルクＴが増加することから、電流指令値演算部２１で算出される操舵補助電流指令値ＩM*が図８（ａ）に示すように増加する。
このとき、モータ角速度ωｍは図８（ｂ）に示すように、まだ、所定値ωｓ未満であるので、制限値設定部２５で設定される制限値ＶLSは図８（ｃ）に示すように小さな値ＶLLに設定される。
【００３５】
一方、操舵補助電流指令値ＩM*に応じてモータ駆動回路２６から出力されるモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの振幅値は図８（ｄ）に示すように過電流検出閾値ＩMAX′より遥かに小さい値となっているので、デューティ制限用過電流検出部２７から検出信号ＣＤが出力されることはなく、電圧制限部２４では１００％を表す最大値ＶLUの制限値ＶLSが選択されている。
【００３６】
このため、電流制御部２３で生成された電圧指令値ＶAref〜ＶCrefが制限値ＶLSで制限されることはなく、モータ駆動回路２６に出力される。したがって、モータ駆動回路２６から出力されるモータ電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの振幅値が図８（ｄ）に示すように、操舵トルクＴの増加に応じて徐々に増加する。
その後、時点ｔ２で、モータ角速度ωｍが図８（ｂ）に示すように、所定値ωｓを超える状態となると、これに応じて制限値設定部２５で設定される電圧制限値ＶLSが図８（ｃ）に示すように徐々に増加し、電流指令値演算部２１で算出される操舵補助電流指令値ＩM*も増加していることから、電流制御部２３から出力される電圧指令値ＶAref〜ＶCrefも増加し、これに応じてモータ駆動回路２６から出力されるモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの振幅値が図８（ｄ）に示すように増加する。
【００３７】
その後、時点ｔ３で、モータ角速度ωｍが減少傾向となると、これに応じて制限値設定部２５で設定される電圧制限値ＶLSもモータ角速度ωｍの減少に応じて減少する。その後、時点ｔ４で、電流指令値演算部２１で算出される操舵補助電流指令値ＩM*が最大値に達すると、以後操舵補助電流指令値ＩM*が最大値を維持し、これに応じてモータ駆動回路２６から出力されるモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの振幅も図８（ｄ）に示すように過電流検出閾値ＩMAX′よりは小さいが比較的大きな一定値に維持される。
【００３８】
その後、時点ｔ５で、ステアリング機構１がラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触することにより、それ以上の操舵ができない操舵限界状態に達すると、モータ角速度ωｍが図８（ｂ）に示すように、比較的急激に減少して“０”となり、その後タイヤの反力即ちキックバック力によって転舵輪６が切り戻し方向に移動され、この逆方向駆動力が減速機７を介して電動モータ８に伝達されることから、この電動モータ８もそれまでの回転方向とは逆方向に比較的大きなモータ角速度−ωｍで逆転駆動される状態となる。
【００３９】
このように、電動モータ８が逆転駆動状態となると、電動モータ８が発電状態となり、電動モータ８が高速逆転駆動されることにより、発生する電流がモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃに重畳されることにより、モータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの振幅値が図８（ｄ）に示すように増加することになり、時点ｔ７でモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの振幅値が過電流閾値ＩMAX′に達すると、デューティ制限用過電流検出部２７から検出信号ＣＤが電圧制限部２４に出力される。
【００４０】
このため、電圧制限部２４では、それまでの最大値ＶLUに代えて制限値設定部２５で設定される電圧制限値ＶLSを選択する。このとき、モータ角速度ωｍが図８（ｂ）に示すように−ωｓを下回ることにより、制限値設定部２５で設定される電圧制限値ＶLSが図８（ｃ）に示すように最小値ＶLLから増加し始め、これに応じて電圧制限部２４からモータ駆動回路２６に出力される制限された電圧指令値ＶLAref〜ＶLCrefが増加することになり、この電圧指令値ＶLAref〜ＶLCrefの増加により、タイヤのキックバック現象によって電動モータ８の発電状態で発生する逆起電圧を相殺することができる。
【００４１】
この結果、発電による逆起電圧によって生じる電流がモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃに重畳されることを確実に防止することができ、モータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃは図８（ｄ）に示すように過電流検出閾値ＩMAX′近傍に維持されることになり、過電流検出値閾値ＩMAXに達することが確実に防止される。
その後、時点ｔ９で、電流指令値演算部２１で生成される操舵補助電流指令値ＩM*が減少することにより、電流制御部２３から出力される電圧指令値ＶAref〜ＶCrefも減少することから電圧制限部２４から出力される電圧制限された電圧指令値ＶLAref〜ＶLCrefも減少し、モータ駆動回路２６から出力されるモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃも過電流検出閾値ＩMAX′より減少することになる。
【００４２】
この状態となると、デューティ制限用過電流検出部２７から検出信号ＣＤが出力されない状態となるので、電圧制限部２４で、電圧制限値がＶLSから最大値ＶLUに復帰され、通常状態に復帰する。
なお、タイヤのキックバック現象が収まると、電動モータ８の切り戻し方向の回転力がなくなることにより、モータ角速度ωｍが略“０”に戻る。
【００４３】
この操舵限界状態で、さらにステアリングホイール２を切り増し方向に操舵した場合には、ステアリング機構１がラックストロークエンドに到達しているか又はタイヤが縁石等に接触しているので、それ以上の操舵は行うことはできないため、モータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃの振幅値が増加して過電流検出閾値ＩMAX′に達したときには、電圧制限部２４で制限値設定部２５で設定される電圧制限値ＶLSを選択する。このとき、制限値設定部２５では、モータ角速度ωｍが略“０”であり、その絶対値｜ωｍ｜が所定値ωｓ未満となるので、電圧制限値ＶLSは最小値ＶLLに設定されることから、電圧指令値ＶAref〜ＶCrefが小さい値に制限されてモータ駆動回路２６から出力されるモータ駆動電流Ｉｍａ〜Ｉｍｃが低下されて過電流によるモータ駆動回路２６も電動モータ８の損傷を確実に防止することができる。
【００４４】
なお、上記第１の実施形態では、モータ角速度ωｍの絶対値｜ωｍ｜が所定値ωｓ以上であるときに制限値ＶLSを変更する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵方向が切り増し方向から切り戻し方向に反転したときに制限値ＶLSを変更するようにしてもよい。この操舵方向が切り増し方向であるか切り戻し方向であるかを判断するには、図９に示すように、モータ角速度ωｍの符号と操舵トルクＴ又は電流指令値ＩM*の符号とからステアリングホイール２が操舵中立位置から離れる方向の切り増し方向であるか操舵中立位置に戻る切り戻し方向であるかを判断することができ、この操舵方向の判断信号を制限値設定部２５に出力することにより、制限値設定部２５で、ステアリングホイール２が切り増し方向であるときには電圧制限値ＶLSを最小値ＶLLに固定し、ステアリングホイール２が切り戻し方向であるときには電圧制限値ＶLSを上述した第１の実施形態と同様にモータ角速度ωｍに基づいて可変するようにしてもよい。この場合には、ステアリングホイール２の切り増し方向への操舵時に不必要に電圧制限値ＶLSを増加させることがなくなり、操舵限界に達したときにのみ電圧制限値ＶLSをモータ角速度ωｍに基づいて可変させることができる。
【００４５】
また、上記第１の実施形態においては、制限値設定部２５で、図６に示す電圧制限値算出マップを参照してモータ角速度ωｍの増加に応じて連続的に変化する電圧制限値ＶLSを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ角速度ωｍの増加に応じて段階的に電圧制限値ＶLSを増加させるようにしてもよい。
さらに、上記第１の実施形態においては、モータ角速度ωｍの絶対値｜ωｍ｜に基づいて電圧制限値ＶLSを設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１０（ａ）に示すように、例えばバッテリ１１のバッテリ電圧Ｖｂが高くなったときには、破線図示のように上限値ＶLUをこれより高い上限値ＶLU′に変更するようにしてもよい。さらにまた、電動モータ８の温度上昇によって同一モータ角速度ωｍでもモータ逆起電圧が下がることになるので、電動モータ８の温度を検出して、検出した温度に基づいて図１０（ｂ）で破線図示のように特性線の傾きを緩やかにしてモータ角速度ωｍの絶対値｜ωｍ｜が所定値ωｓ２より大きな所定値ωｓ２″に達したときに電圧制限値ＶLSが最大値ＶLUに達するようにしてもよい。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態を図１１について説明する。
この第２の実施形態では、電圧制限部２４での制限値をモータ角速度ωｍによらない固定値で変更するようにして、ステアリング機構１が操舵限界状態となったときの過電流発生を防止するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、前述した第１の実施形態における制御装置１３が、図３の構成において、制限値設定部２５が省略されて通常状態（過電流が発生していない状態）では、電圧制限部２４の制限値が比較的低い制限値ＶLLに固定され、これに代えて電動モータ８の逆起電圧を推定する逆起電圧推定部６０が設けられ、この逆起電圧推定部６０で推定された各相の逆起電圧推定値ＶＡｅｍｆ、ＶＢｅｍｆ及びＶＣｅｍｆが電圧制限部２４から出力される制限電圧指令値ＶLAref、ＶLBref及びＶLCrefに加算部２９で加算されるように構成されていることを除いては図３と同様の構成を有し、図３との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００４７】
ここで、逆起電圧推定部６０は、前述した回転速度情報演算部２０のモータ角速度演算部２０ｃから出力されるモータ角速度ωｍと回転角θｅとに基づいて下記（１）〜（３）式の演算を行って各相の逆起電圧推定値ＶＡｅｍｆ、ＶＢｅｍｆ及びＶＣｅｍｆを推定する。
ＶＡｅｍｆ＝Ｆ(θｅ)・ωｍ              …………（１）
ＶＢｅｍｆ＝F(θｅ＋２π／３)・ωｍ       ………（２）
ＶＣｅｍｆ＝F(θｅ＋４π／３)・ωｍ       ………（３）
ここで、Ｆ(θｅ)は単位角速度での逆起電圧である。
【００４８】
ステアリング機構１がラックストロークエンドに達するかタイヤが縁石等に接触して操舵限界状態となり、タイヤの反力即ちキックバック力によってステアリングシャフトが高速で逆回転されたときに生じる発電状態によるモータ８の各相の逆起電圧ＶＡｅｍｆ、ＶＢｅｍｆ及びＶＣｅｍｆは大きな値となるため、加算部２９で比較的小さな値で制限した制限電圧指令ＶLAref、ＶLBref及びＶLCrefに逆起電圧推定部６０で推定された各相の逆起電圧推定値ＶＡｅｍｆ、ＶＢｅｍｆ及びＶＣｅｍｆを加算することにより、加算部２９から出力される最終的な電圧指令値は、モータ８の各相の逆起電圧ＶＡｍｅｍｆ、ＶＢｍｅｍｆ及びＶＣｍｅｍｆを相殺するような電圧指令値となる。
【００４９】
このため、操舵限界状態となった後のキックバック現象によって電動モータ８で大きな逆起電圧が発生してもトータルのモータ駆動電流を過電流判断用閾値ＩMAX未満に抑制することができ、故障用の過電流検出部２８による検出を確実に防止することができる。
なお、上記第２の実施形態においては、モータ逆起電圧推定部６０でモータ角速度ωｍと回転角Θｅに基づいて各相の逆起電圧推定値ＶＡｅｍｆ、ＶＢｅｍｆ及びＶＣｅｍｆを推定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１２に示すように、電動モータ８の各相端子電圧を検出する端子電圧検出部６１を設け、この端子電圧検出部６１で検出した端子電圧とモータ電流検出器１９で検出された電流検出値に基づいて逆起電圧推定部６０で各相逆起電圧を推定することもできる。
【００５０】
つまり、電動モータ８としてＹ結線モータを適用する場合に、電動モータの中点電圧を検出して、この中点電圧を各モータ端子電圧Ｖａ〜Ｖｃから減算して相電圧Ｖｉｈ（ｉ＝ａ〜ｃ）を算出し、この相電圧Ｖｉｈに基づいて下記（４）式の演算を行って各相の逆起電圧ｅｉを算出するようにしてもよい。
ｅｉ＝Ｖｉｈ−（Ｒｉ＋ｓ・Ｌｉ）・Ｉｉ  …………（４）
モータの中点電圧は下記（５）式のように電動モータ８の各モータ端子電圧の総和を求めて、その値をモータの相数で除した値をモータ中点電圧Ｖｎとして各相電圧を算出するようにしてもよい。
【００５１】
Ｖｎ＝（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋……＋Ｖｘ）÷モータ相数    ……（５）
さらに、図１３に示すように、前述した第１の実施形態における電圧制限部２４とモータ駆動回路２６との間に第２の実施形態の加算部２９を介挿し、この加算部２９にモータ逆起電圧推定部６０を接続するようにしてもよく、この場合には、第１の実施形態及び第２の実施形態における双方の効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】操舵トルクセンサから出力される操舵トルク検出信号の特性線図である。
【図３】図１の制御装置の具体的構成を示すブロック図である。
【図４】図３の電流指令値演算部の具体的構成を示すブロックである。
【図５】操舵補助電流指令値演算部で使用する操舵トルクと操舵補助指令値との関係を表す操舵補助指令値算出マップを示す説明図である。
【図６】制限値設定部で使用するモータ角速度の絶対値と電圧制限値との関係を表す電圧制限値算出マップを示す説明図である。
【図７】モータ駆動回路を示すブロック図である。
【図８】第１の実施形態における動作の説明に供する波形図である。
【図９】切り増し方向及び切り戻し方向を表す操舵方向判断テーブルである。
【図１０】制限値設定部で使用するモータ角速度の絶対値と電圧制限値との関係を表す電圧制限値算出マップの変形例を示す説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の変形例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…ステアリング機構、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、７…減速機、８…電動モータ、１１車載バッテリ、１３…制御装置、１６…操舵トルクセンサ、１７…レゾルバ、１８車速センサ、１９…電流検出部、２０…回転速度情報演算部、２０ａ…モータ回転角検出部、２０ｂ…電気角演算部、２０ｃ…モータ角速度演算部、演算２１…電流指令値演算部、２２…減算部、２３…電流制御部、２４…電圧制限部、２５…制限値設定部、２６…モータ駆動回路、６０…モータ逆起電圧推定部、６１…端子電圧検出部
【図１】
2008105652.tif 000003
【図２】
2008105652.tif 000004
【図３】
2008105652.tif 000005
【図４】
2008105652.tif 000006
【図５】
2008105652.tif 000007
【図６】
2008105652.tif 000008
【図７】
2008105652.tif 000009
【図８】
2008105652.tif 000010
【図９】
2008105652.tif 000011
【図１０】
2008105652.tif 000012
【図１１】
2008105652.tif 000013
【図１２】
2008105652.tif 000014
【図１３】
2008105652.tif 000015