(57)【要約】【課題】バッテリ異常時に、電装機器の機能低下を伴うことなく、電動パワーステアリング装置による操舵補助も継続する。【解決手段】オルタネータ２６で、現在発生可能な電力量Ｐｗをエンジン回転数から推測し、電装機器２７用にその機能低下が生じない程度確保した残りを、操舵補助力発生用の電動モータ１２用の供給可能電力Ｐｍａｘとする。操舵トルクＴをモータ特性に応じて制限した要求トルクＴｒｅｑが供給可能電力Ｐｍａｘ相当の出力可能トルクＴｍａｘ以上であるときは、要求トルクＴｒｅｑを出力可能トルクＴｍａｘに制限し、この出力可能トルクＴｍａｘに基づき操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を算出する。ｄ軸目標電流値Ｉｄ＊＝０として、操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を発生し得るｑ軸目標電流値Ｉｑ＊を算出し、ｄ軸、ｑ軸の電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊に応じた電流値を電動モータ１２に供給する。【選択図】          図３
2008067565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも発電手段を含む電力供給源からの供給電力により作動する電動モータの制御方法であって、
前記発電手段で供給可能な電力を推定し、推定した供給可能な電力に応じて前記電動モータが消費する電力の指令値である指令電力量を制限することを特徴とする電動モータの制御方法。
【請求項２】
少なくとも発電手段を含む電力供給源からの供給電力により作動する電動モータのモータ制御装置において、
前記電動モータで出力すべき出力トルクの目標値を検出するトルク目標値検出手段と、
前記発電手段で供給可能な電力を推定する供給可能電力推定手段と、
当該供給可能電力推定手段で推定した供給可能電力に応じて前記トルク目標値検出手段で検出されるトルク目標値を制限する出力トルク制限手段と、
当該出力トルク制限手段で制限されたトルク目標値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記出力トルク制限手段は、前記供給可能電力推定手段で推定した供給可能電力に基づいて当該供給可能電力のうち前記電動モータに分配可能な電力量を推定するモータ分配量推定手段を備え、
前記トルク目標値を、前記モータ分配量推定手段で推定した電動モータへのモータ分配量相当のトルク値に制限することを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記出力トルク制限手段は、前記モータ分配量推定手段で推定したモータ分配量と前記モータ角速度検出手段で検出したモータ角速度とから、前記モータ分配量相当の電力が前記電動モータに供給されたときに前記電動モータから発生されるトルクを推測する出力可能トルク推定手段を備え、
前記トルク目標値検出手段で検出されたトルク目標値を前記出力可能トルク推定手段で推定された出力可能トルクに応じて設定したしきい値に制限することを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記出力トルク制限手段は、前記トルク目標値検出手段で検出されるトルク目標値の変化量から、前記電動モータに供給される電力の変化量を推定する電力変化量推定手段を備え、
当該電力変化量推定手段で推定された電力変化量が、予め設定したしきい値以上であるとき、前記トルク目標値検出手段で検出されるトルク目標値を、その変化量が前記しきい値以下となるように制限し、この制限した値を新たなトルク目標値とすることを特徴とする請求項２から請求項４の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータ制御手段は、前記トルク目標値がこれよりも小さな値に制限されたときには、前記電動モータへのｄ軸電流を零としｑ軸電流のみを制御することを特徴とする請求項２から請求項５の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記電力供給源は、前記電動モータ及び他の電装機器に電力供給を行うことを特徴とする請求項２から請求項６の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記電力供給源は、前記発電手段と当該発電手段により充電される蓄電手段と、
当該蓄電手段の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
前記モータ制御手段は、前記異常検出手段で前記蓄電手段の異常を検出したときに、前記目標値検出手段で検出されるトルク目標値に対する制限を行うことを特徴とする請求項２から請求項７の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
上記請求項１から請求項８の何れかに記載のモータ制御装置を、操舵系に操舵補助力を付与する電動モータのモータ制御装置として適用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１０】
前記発電手段は、エンジンの回転出力により作動するオルタネータであって、
前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備え、
前記供給可能電力推定手段は前記エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数に基づき前記オルタネータの供給可能電力を推定することを特徴とする請求項９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、他の電装機器と共通の電力供給源から電力供給を受けるようになっている電動モータの制御方法、モータ制御装置、及びこれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ステアリングホイールに入力される操舵トルクを検出し、この操舵トルクに応じてモータの回転を制御することにより、操舵ハンドルの回動操作に対してアシスト力を付与するようにした車両の電動パワーステアリング装置が提案されている。
この種の電動パワーステアリング装置においては、バッテリや、エンジンの回転出力により作動するオルタネータからの供給電力によって電動モータを駆動制御している。前記バッテリやオルタネータは、電動パワーステアリング装置だけでなく、カーオーディオやカーナビゲーション、また、エンジンスタータ用モータ、灯具、空調機器等の車両の安全走行、車内環境に不可欠な車載電気機器等に対しても電力供給を行っている。
【０００３】
バッテリ電圧の低下が生じた場合には、これら車両の安全走行、車内環境に不可欠な車載機器等に対しても影響を及ぼすことから、バッテリ電圧を検出し、比較的必要性の低い車載機器への電力供給を制限することにより、必要性の高い機器への供給電力を確保するようにしたもの（例えば、特許文献１参照）、また、据え切り操作を行った場合等には、電動モータへ大電流が供給されこれに伴いバッテリ電圧が低下することから、バッテリ電圧の落ち込みを予測し、アイドルアップを図り、オルタネータによる電流供給能力を高めることで、バッテリ電圧の落ち込みを回避するようにしたもの等も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７０７８９号公報
【特許文献２】特開２００１−２５３３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電動パワーステアリング装置においては、近年、適用車両の大型化に伴い、電動パワーステアリング装置としてその出力を低減することが困難となっている。このため、バッテリに電圧異常が発生したため、オルタネータの出力により、電動パワーステアリング装置や各種電装機器への供給電力を賄う際に、オルタネータの出力の多くが電動パワーステアリング装置に供給されてしまい、他の電装機器に十分な電力供給を行うことができず、場合によっては、電装機器が、十分にその機能を発揮することができない可能性があるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、バッテリ電圧の低下等が生じた場合であっても、電動モータを動作させつつ、他の電装機器も作動させることの可能な電動モータの制御方法、モータ制御装置及びこれを用いた電動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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電動モータの制御方法は、少なくとも発電手段を含む電力供給源からの供給電力により作動する電動モータの制御方法であって、前記発電手段で供給可能な電力を推定し、推定した供給可能な電力に応じて前記電動モータの出力トルクを制限することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係るモータ制御装置は、少なくとも発電手段を含む電力供給源からの供給電力により作動する電動モータのモータ制御装置において、前記電動モータで出力すべき出力トルクの目標値を検出するトルク目標値検出手段と、前記発電手段で供給可能な電力を推定する供給可能電力推定手段と、当該供給可能電力推定手段で推定した供給可能電力に応じて前記トルク目標値検出手段で検出されるトルク目標値を制限する出力トルク制限手段と、当該出力トルク制限手段で制限されたトルク目標値相当のトルクを発生するように前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３に係るモータ制御装置は、前記出力トルク制限手段は、前記供給可能電力推定手段で推定した供給可能電力に基づいて当該供給可能電力のうち前記電動モータに分配可能な電力量を推定するモータ分配量推定手段を備え、前記トルク目標値を、前記モータ分配量推定手段で推定した電動モータへのモータ分配量相当のトルク値に制限することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４に係るモータ制御装置は、前記出力トルク制限手段は、前記モータ分配量推定手段で推定したモータ分配量と前記モータ角速度検出手段で検出したモータ角速度とから、前記モータ分配量相当の電力が前記電動モータに供給されたときに前記電動モータから発生されるトルクを推測する出力可能トルク推定手段を備え、前記トルク目標値検出手段で検出されたトルク目標値を前記出力可能トルク推定手段で推定された出力可能トルクに応じて設定したしきい値に制限することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５に係るモータ制御装置は、前記出力トルク制限手段は、前記トルク目標値検出手段で検出されるトルク目標値の変化量から、前記電動モータに供給される電力の変化量を推定する電力変化量推定手段を備え、当該電力変化量推定手段で推定された電力変化量が、予め設定したしきい値以上であるとき、前記トルク目標値検出手段で検出されるトルク目標値を、その変化量が前記しきい値以下となるように制限し、この制限した値を新たなトルク目標値とすることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６に係るモータ制御装置は、前記モータ制御手段は、前記トルク目標値がこれよりも小さな値に制限されたときには、前記電動モータへのｄ軸電流を零としｑ軸電流のみを制御することを特徴としている。
また、請求項７に係るモータ制御装置は、前記電力供給源は、前記電動モータ及び他の電装機器に電力供給を行うことを特徴としている。
また、請求項８に係るモータ制御装置は、前記電力供給源は、前記発電手段と当該発電手段により充電される蓄電手段と、当該蓄電手段の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記モータ制御手段は、前記異常検出手段で前記蓄電手段の異常を検出したときに、前記目標値検出手段で検出されるトルク目標値に対する制限を行うことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項９に係る電動パワーステアリング装置は、上記請求項１から請求項８の何れかに記載のモータ制御装置を、操舵系に操舵補助力を付与する電動モータのモータ制御装置として適用したことを特徴としている。
さらに、請求項１０に係る電動パワーステアリング装置は、前記発電手段は、エンジンの回転出力により作動するオルタネータであって、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備え、前記供給可能電力推定手段は前記エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数に基づき前記オルタネータの供給可能電力を推定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１に係る電動モータの制御方法によれば、発電手段で供給可能な電力に応じて、電動モータに供給される電力量を調整することができる。
また、本発明の請求項２に係るモータ制御装置によれば、発電手段で供給可能な電力に応じて電動モータのトルク目標値を制限し、この制限したトルク目標値を発生するように電動モータを駆動制御するから、発電手段で供給可能な電力に応じて電動モータに供給される電力量を調整することができる。
【００１４】
また、請求項３に係るモータ制御装置によれば、発電手段で発電可能な供給可能電力のうち電動モータに分配可能な電力量相当のトルクを発生するように、トルク目標値を制限したから、電動モータに実際に供給される電力量を、電動モータへの分配可能な電力量の範囲内に収めることができる。
また、請求項４に係るモータ制御装置によれば、電動モータに分配可能なモータ分配量と、現在の電動モータのモータ角速度とから出力可能なトルクを推定し、トルク目標値を、出力可能トルクに応じて設定したしきい値に制限するようにしたから、電動モータに実際に供給される電力量を、電動モータへの分配可能な電力量の範囲内に容易且つ的確に収めることができる。
【００１５】
また、請求項５に係るモータ制御装置によれば、電動モータに供給される電力の変化量が、予め設定したしきい値以上であるときには、トルク目標値の変化量がしきい値以下となるようにトルク目標値を制限し、この制限した値を新たなトルク目標値として電動モータを駆動制御するから、トルク目標値の変動と、発電手段による発電能力との関係から生じる、電動モータに供給される電源電圧の変動を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項６に係るモータ制御装置によれば、トルク目標値に対して制限が行われたときには、電動モータへのｄ軸電流は零とし、ｑ軸電流のみを制御するいわゆるＩｄ＝０制御を行うようにしたから、電動モータを高効率運転させることができ、トルク目標値を制限したことに伴う電動モータからの出力トルクの低下を抑制することができる。
また、請求項７に係るモータ制御装置によれば、発電手段の供給可能電力に応じて他の電装機器への供給電力を確保しつつ、電動モータへの電力供給も行うことができる。
【００１７】
また、請求項８に係るモータ制御装置によれば、蓄電手段の異常により発電手段の発電出力により電動モータや電装機器への供給電力を賄わざるを得ない状況となった場合でも、発電手段の供給可能電力に応じて電動モータのトルク目標値を制限することによって、他の電装機器に対して十分な電力供給を行うことができ、電装機器の機能を十分発揮させつつ、電動モータを駆動制御することができる。
【００１８】
また、本発明の請求項９に係る電動パワーステアリング装置によれば、操舵系に操舵補助力を付与する電動モータのモータ制御装置として適用したから、発電手段の供給可能電力の範囲内で、操舵補助力を発生させることができる。
さらに、請求項１０に係る電動パワーステアリング装置は、エンジン回転数を用いることで、エンジンの回転出力により作動するオルタネータの供給可能電力を容易に推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す全体構成図である。
図１は、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
【００２０】
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
【００２１】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結された操舵補助力を発生する電動機としての例えばブラシレスモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を抵抗変化や磁気変化に変換して検出するように構成されている。
【００２２】
この操舵トルクセンサ３で検出された操舵トルクＴは、パワーステアリング装置を制御する例えばＭＣＵ（Micro Controller Unit）で構成されるコントローラ２０に入力され、このコントローラ２０は、車速センサ２１で検出された車速Ｖも入力され、コントローラ２０は、これら操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて公知の手順で操舵補助制御処理を行って、操舵トルクＴ及び車速Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させるための電流値からなる操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を算出し、これに応じた電流値を電動モータ１２に供給することで操舵トルクＴ及び車速Ｖに応じた操舵補助力を発生させる。また、コントローラ２０は、電動パワーステアリング装置各部への電力供給を行うバッテリ２５の異常監視を行い、バッテリ２５の異常を検出したならば、このバッテリ２５への充電を行うための、図示しないエンジンの回転出力により作動するオルタネータ２６で供給可能な電力量を推定し、推定した供給可能電力に応じて電動モータ１２の出力トルクを制限する。
前記バッテリ２５及びオルタネータ２６は、前記コントローラ２０への電力供給を行うと共に、カーオーディオやカーナビゲーション、また、エンジンスタータ用モータ、灯具、空調機器等の各種電装機器２７への電力供給も行う。
【００２３】
図２は、コントローラ２０の機能構成を示すブロック図である。
このコントローラ２０は、操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて、これらに応じた操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を演算し、操舵補助トルク指令値ＩＭ＊と角速度ωとに基づいてｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄ＊及びＩｑ＊を決定する電流指令値決定部３１と、この電流指令値決定部３１で決定したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を、３相電流指令値Ｉｕ＊、Ｉｖ＊、Ｉｗ＊に変換する２相３相変換部３２と、電動モータ１２の各相コイルに供給されるモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出するモータ電流検出部３３と、２相／３相変換部３２から入力される３相電流指令値Ｉｕ＊、Ｉｖ＊、Ｉｗ＊からモータ電流検出部３３で検出したモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを個別に減算して各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗを求め、この相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗに対して比例積分制御を行って電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出する電流制御部３４と、この電流制御部３４からの電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいてインバータ３６を構成する電界効果トランジスタ等のスイッチング素子に対するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成するＰＷＭ制御部３５と、を備え、このＰＷＭ制御部３５から出力されるパルス幅変調信号に応じたモータ電流がインバータ３６から電動モータ１２に出力されて、電動モータ１２が駆動制御される。
【００２４】
また、コントローラ２０は、レゾルバ、エンコーダ等で構成される電動モータ１２の回転角θを検出するモータ回転角検出部３７と、このモータ回転角検出部３７からの回転角θを微分して電動モータ１２の角速度ωを演算するモータ角速度演算部３８と、後述のバッテリ２５のバッテリ端子異常や出力電圧異常等を監視しバッテリ異常を検出するバッテリ監視部３９と、このバッテリ監視部３９で異常が検出されたとき、エンジン回転数センサ４５からのエンジン回転数Ｎｅをもとに、オルタネータ２６で出力可能な電力量を推定し、これに基づいて電動モータ１２に供給可能な電力量Ｐｍａｘを決定し、これを電流指令値決定部３１に出力する供給可能電力決定部４０と、を備える。
【００２５】
供給可能電力決定部４０は、エンジン回転数センサ４５で検出したエンジン回転数Ｎｅに基づき、オルタネータ２６で現在出力可能な電力量Ｐｗを推定するオルタネータ出力推定部４０ａと、このオルタネータ出力推定部４０ａで推定した出力可能な電力量Ｐｗに基づき、電動モータ１２に供給可能な供給可能電力Ｐｍａｘを決定するモータ出力決定部４０ｂとを備える。
【００２６】
オルタネータ出力推定部４０ａは、エンジン回転数Ｎｅと、このエンジン回転数Ｎｅのときにオルタネータ２６で出力可能な電力量Ｐｗとの対応を表す、図２中の制御マップに示す特性を有するテーブルを備えており、このテーブルから、検出されたエンジン回転数Ｎｅに対応する電力量Ｐｗを特定する。なお、図２の制御マップにおいて横軸はエンジン回転数Ｎｅ、縦軸は電力量Ｐｗを表し、出力可能な電力量Ｐｗは、エンジン回転数Ｎｅが低い領域では、エンジン回転数Ｎｅの増加に伴って急峻に増加し、その後、エンジン回転数Ｎｅの増加に伴って緩やかに増加する特性を有する。
【００２７】
また、モータ出力決定部４０ｂは、乗算器等で構成され、オルタネータ出力推定部４０ａからの電力量Ｐｗに、余裕代相当のゲインを乗算し、これを供給可能電力Ｐｍａｘとして出力する。この余裕代相当のゲインは、バッテリ２５が所定の電力供給を行うことが不可となった場合に、オルタネータ２６で出力される電力量Ｐｗのうち電動モータ１２に供給できる電力量を算出するためのゲインであって、例えば、電装機器２７がその機能を十分発揮するために必要な電力量に応じて設定される。すなわち、バッテリ２５が所定の電力を供給することができなくなった場合、オルタネータ２６からの電力供給のみで、電動モータ１２及び電装機器２７の電力を賄うことになるが、このとき、オルタネータ２６の出力のほとんどを電動モータ１２で使用するのではなく、電装機器２７に対して、この電装機器２７の機能を発揮することの可能な電力量を供給しつつ、電動モータ１２への電力供給も行うことの可能なゲインに設定される。
【００２８】
そして、このようにして決定した供給可能電力Ｐｍａｘと、バッテリ２５の異常発生に伴い、電流指令値決定部３１での電流指令値の演算方法を切り替えるための制御切換指令Ｓｃとを、電流指令値決定部３１に出力する。
電流指令値決定部３１は、操舵トルクセンサ３からの操舵トルクＴと、車速センサ２１からの車速Ｖとをもとに、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクを発生させるための電流指令値である操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を演算する操舵補助トルク指令値演算部３１ａと、この操舵補助力トルク指令値演算部３１ａで演算された操舵補助トルク指令値ＩＭ＊及びモータ角速度演算部３８で演算されたモータ角速度ωとに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出するｄ−ｑ軸電流算出部３１ｂとを備えている。
【００２９】
操舵補助トルク指令値演算部３１ａは、操舵トルクセンサ３からの操舵トルクＴと、車速センサ２１からの車速Ｖとをもとに、例えば、車速Ｖをパラメータとし、操舵トルクＴと操舵補助トルク指令値ＩＭ＊との対応を表す図示しない制御マップ等を用いて公知の手順で、操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を設定し、操舵トルクＴが大きいときほど操舵補助トルク指令値ＩＭ＊が大きくなり且つ車速Ｖが大きいときほど操舵補助トルク指令値ＩＭ＊が小さくなる、操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を決定する。
【００３０】
ｄ−ｑ軸電流算出部３１ｂは、供給可能電力決定部４０からの制御切換指令Ｓｃにより制御切換指示が行われないとき、すなわち、バッテリ２５が正常な場合には、操舵補助トルク指令値演算部３１ａからの操舵補助トルク指令値ＩＭ＊に応じたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を公知の手順で算出する。例えば、操舵補助トルク指令値ＩＭ＊に応じた、電動モータ１２で発生させる操舵補助トルクの目標値をＴ（ＩＭ＊）としたとき、この操舵補助トルクＴ（ＩＭ＊）と電動モータ１２の角速度ωとの乗算値で表される、電動モータ１２が消費する電力の指令値である指令電力量は、電動モータ１２からの出力電力量と釣り合うことから、次式（１）を得ることができる。
Ｔ（ＩＭ＊）×ω＝（３／２）×（ｅｄ・Ｉｄ＊＋ｅｑ・Ｉｑ＊）      ……（１）
よって、この（１）式からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出することができる。なお、式中のｅｄ及びｅｑはそれぞれｄ軸及びｑ軸上の逆起電圧である。
【００３１】
一方、供給可能電力決定部４０からの制御切換指令Ｓｃにより制御切換指示が行われたときには、制御切換指令Ｓｃと共に供給可能電力決定部４０から入力される供給可能電力Ｐｍａｘに基づき、実際に電動モータ１２から出力されるトルクが、操舵補助トルク指令値ＩＭ＊相当のトルクよりも小さくなるように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。このときｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、Ｉｄ＊＝０とし、ＳＰＭ同期モータの制御法として一般的に用いられている、いわゆるＩｄ＝０制御を行い、電動モータ１２の高効率運転を行う。
【００３２】
図３は、電流指令値決定部３１でのｄ軸及びｑ軸電流指令値Ｉｄ＊及びＩｑ＊を決定するための演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ３からの操舵トルクＴに対し、電動モータ１２のモータ特性に応じて操舵トルクＴを制限するためのモータ特性に応じたトルク制限処理を行う。具体的には、図４のフローチャートに示すように、まず、ステップＳ１ａで、モータ角速度演算部３８で算出されたモータ角速度ωと、図４のフローチャート中に示すモータ特性図とから、現在のモータ角速度ωのときに出力し得る電動モータ１２の出力トルクＴｍｍａｘを特定する。なお、図４のフローチャート中に示すモータ特性図において、横軸は電動モータ１２の出力トルクＴｍ、縦軸は、モータ角速度ωである。
【００３３】
次いで、ステップＳ１ｂに移行し、操舵トルクセンサ３からの操舵トルクＴとステップＳ１ａで特定したモータ出力トルクＴｍｍａｘとを比較し、操舵トルクＴがモータ出力トルクＴｍｍａｘより小さければ（Ｔ＜Ｔｍｍａｘ）、ステップＳ１ｃに移行して操舵トルクＴをそのまま要求トルクＴｒｅｑとして設定するが、操舵トルクＴがモータ出力トルクＴｍｍａｘ以上（Ｔ≧Ｔｍｍａｘ）であればステップＳ１ｄに移行し、モータ出力トルクＴｍｍａｘを要求トルクＴｒｅｑとして設定する。つまり、このモータ特性に応じた制限処理では、操舵トルクＴを、モータ特性で決定されるモータ出力トルクＴｍｍａｘに制限している。このようにして、要求トルクＴｒｅｑを算出したならば図３に戻って、ステップＳ２に移行する。
【００３４】
このステップＳ２では、供給可能電力決定部４０から制御切換指令Ｓｃを入力したか、すなわち、バッテリ監視部３９で、バッテリ２５の異常を検出したかどうかを判断する。そして、バッテリ異常が検出されていなければステップＳ３に移行し、ステップＳ１の処理で制限した要求トルクＴｒｅｑを目標操舵トルクＴ＊として設定する。次いでステップＳ４に移行し、目標操舵トルクＴ＊と車速Ｖとに基づいて公知の手順で操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を算出し、次いでステップＳ５に移行して、操舵補助トルク指令値ＩＭ＊とモータ角速度ωとに基づいて、公知の手順でｄ−ｑ軸座標系での指令値演算を行い、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄ＊及びＩｑ＊を算出する。
【００３５】
一方、ステップＳ２の処理で、供給可能電力決定部４０からの制御切換指令Ｓｃにより制御の切り換えが指示されておりバッテリ２５に異常が生じていると判断されるときにはステップＳ２からステップＳ６に移行し、供給可能電力決定部４０からの、オルタネータ２６の出力電力のうち電動モータ１２に供給可能なオルタネータ２６の電力量である供給可能電力Ｐｍａｘをモータ角速度ωで割算し、供給可能電力Ｐｍａｘが電動モータ１２に供給されたときに電動モータ１２で出力可能なトルクである出力可能トルクＴｍａｘに変換する（Ｔｍａｘ＝Ｐｍａｘ／ω）。   
【００３６】
次いでステップＳ７に移行して、ステップＳ１で制限した要求トルクＴｒｅｑとステップＳ６で算出した出力可能トルクＴｍａｘとを比較し、要求トルクＴｒｅｑが出力可能トルクＴｍａｘよりも小さいときには、オルタネータ２６から供給される電力により、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクを十分発生させることが可能と判断し、ステップＳ３に移行して、要求トルクＴｒｅｑを目標操舵トルクＴ＊として設定し、この目標操舵トルクＴ＊を発生し得るｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄ＊及びＩｑ＊を算出する（ステップＳ４、Ｓ５）。
【００３７】
一方、ステップＳ７で、要求トルクＴｒｅｑが出力可能トルクＴｍａｘ以上であるときにはステップＳ８に移行し、出力可能トルクＴｍａｘを目標操舵トルクＴ＊として設定した後、ステップＳ９に移行する。
このステップＳ９では、ステップＳ４の処理と同様の手順で目標操舵トルクＴ＊と、車速Ｖとから操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を算出し、次いでステップＳ１０に移行し、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄ＊及びＩｑ＊を算出する。
【００３８】
このステップＳ１０では、バッテリ２５に異常が発生し、供給可能電力Ｐｍａｘ相当のトルクＴｍａｘよりも要求トルクＴｒｅｑの方が大きく、要求トルクＴｒｅｑ相当のトルクを発生させることが困難なために、要求トルクＴｒｅｑを出力可能トルクＴｍａｘに制限している状態であることから、ｄ軸電流を零として制御を行うＩｄ＝０制御を行い、高効率運転を図る。つまり、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊＝０とし、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊については、操舵補助トルク指令値ＩＭ＊とモータ角速度ωとから公知の手順で算出する。
【００３９】
次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。
今、バッテリ２５が正常に動作している場合には、バッテリ２５から電動モータ１２や各種電装機器２７に対して電力供給が行われ、オーディオ機器や空調機器、各種ランプが作動し、安全走行が確保されると共に、車内環境等が良好に保たれる。このとき、図示しないエンジンの回転によりオルタネータ２６が作動し、その発電出力によりバッテリ２５への充電が行われることから、バッテリ２５の出力電圧は略一定に保たれ、電動モータ１２や電装機器２７への安定した電力供給が行われる。
【００４０】
また、バッテリ２５が正常である場合には、供給可能電力決定部４０から制御切換指示が行われないことから電流指令値決定部３１では、図３のステップＳ１からステップＳ２を経てステップＳ３に移行し、操舵トルクＴを、電動モータ１２の出力特性に応じて制限した要求トルクＴｒｅｑを目標操舵トルクＴ＊とし、この目標操舵トルクＴ＊を発生し得るｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を算出する（ステップＳ４、Ｓ５）。これによって、電動モータ１２から操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生されてドライバは軽い操舵を行うことができる。
【００４１】
この状態から、バッテリ２５に異常が発生すると、これがバッテリ監視部３９で検出され、供給可能電力決定部４０では、このときのエンジン回転数Ｎｅをもとに、オルタネータの２６の出力特性マップから、オルタネータ２６で現在出力可能な電力量Ｐｗを推定し、そのうち、電動モータ１２に供給可能な供給可能電力Ｐｍａｘを推定する。そしてバッテリ異常が発生しているため、制御切換指示が行われることから、電流指令値決定部３１では、図３のステップＳ２からステップＳ６に移行し、電動モータ１２への供給可能電力Ｐｍａｘを出力可能トルクＴｍａｘに変換し、この出力可能トルクＴｍａｘと要求トルクＴｒｅｑとを比較する。
【００４２】
このとき、操舵がそれほど行われておらず、要求トルクＴｒｅｑが、供給可能電力Ｐｍａｘに相当する出力可能トルクＴｍａｘを下回り、出力可能トルクＴｍａｘの範囲内で要求トルクＴｒｅｑ相当のトルクを発生させることが可能であることから、ステップＳ７からステップＳ３に移行し、要求トルクＴｒｅｑを目標操舵トルクＴ＊とし、これに応じた操舵補助力を発生するよう制御が行われる。このため、バッテリ２５に異常が発生した場合であっても、オルタネータ２６の発電出力によって、電動モータ１２への十分な電力供給が引き続き行われ、ドライバは軽い操舵を行うことができる。また、各種電装機器２７に対しても、これら電装機器２７の機能低下が生じない程度の電力供給が行われることから、各種電装機器２７の機能が損なわれることはない。
【００４３】
このようにバッテリ２５に異常が発生している状態において、ドライバが比較的大きな操舵操作を行い、要求トルクＴｒｅｑが比較的大きな値となり、これが出力可能トルクＴｍａｘを上回ると、ステップＳ７からステップＳ８に移行し、出力可能トルクｔｍａｘが目標操舵トルクＴ＊として設定される。
そして、このように制限された目標操舵トルクＴ＊に応じて電流指令値が算出され（ステップＳ９、Ｓ１０）、ｄ軸電流指令値はＩｄ＊＝０に設定され、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は目標操舵トルクＴ＊相当のトルクを発生し得る値に演算設定される。そして、このｄ軸及びｑ軸の電流目標値Ｉｄ＊及びＩｑ＊に応じて電動モータ１２が駆動制御される。
【００４４】
このとき、バッテリ２５に異常が発生し、電動モータ１２及び各種電装機器２７に対して供給される全体の電力量が低下しているが、電装機器２７への供給電力を確保しつつ、電動モータ１２への電力供給を制限しているから、各種電装機器２７においてその機能が大幅に低下することを回避しつつ、電動モータ１２を作動させ操舵補助力を発生させることができる。前述のように、電動モータ１２への供給電力量を制限しているため、発生される操舵補助力は抑制されるが、操舵補助力は抑制されるものの操舵補助力を発生させることができる。したがって、ドライバが操舵補助力不足を感じる可能性が多少あるものの、ドライバは引き続き軽い操舵を行うことができる。
【００４５】
このとき、目標操舵トルクＴ＊を出力可能トルクＴｍａｘに制限しているものの、電動モータ１２のＩｄ＝０制御を行い、高効率運転を図るようにしているから、可能な範囲で高出力トルクを得ることができる。
また、モータ出力決定部４０ｂにおいて、オルタネータ２６で出力可能な電力量Ｐｗに対し、余裕代相当のゲインを乗算することで供給可能電力Ｐｍａｘを算出し、オルタネータ２６での電力量Ｐｗに対し、電装機器２７用の供給電力を確保しつつ、電動モータ１２へ供給する電力量を低減しているから、電動モータ１２及び電装機器２７についてそれぞれの機能の大幅な低下を伴うことなく、動作させることができる。
【００４６】
なお、モータ出力決定部４０ｂでは、モータ出力決定部４０ｂに対して余裕代相当のゲインを乗算して供給可能電力Ｐｍａｘを設定した場合について説明したが、例えば、オルタネータ２６で出力可能な電力量Ｐｗと、電装機器２７で最低実現すべき機能を実行させるために必要な最低電力量とを考慮し、この最低電力量を確保した上でその残りを電動モータ１２への供給可能電力とするようにしてもよい。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、電流指令値決定部３１の操舵補助トルク指令値演算部３１ａでの処理が異なること以外は同様であるので、同一部の詳細な説明は省略する。
この第２の実施の形態では、操舵補助トルク指令値演算部３１ａは、バッテリ２５の異常が検出されたとき、モータの出力特性に応じて制限されたトルク制限値Ｔｒｅｑに対し、電動モータ１２側で要求する供給電力量の変動に伴う、電源電圧の変動を抑制するための出力変動抑制処理を行う。
【００４８】
図５は、操舵補助トルク指令値演算部３１ａにおいて、出力変動抑制処理を行う処理部の、機能構成を示すブロック図である。すなわち、要求トルクＴｒｅｑとモータ角速度ωとを乗算し要求トルクＴｒｅｑ相当のモータ要求出力Ｐｍに換算する乗算器１０１と、この乗算器１０１の出力であるモータ要求出力Ｐｍを入力する遅延回路１０２と、この遅延回路１０２の出力である一つ前のサンプリングタイムにおけるモータ要求出力Ｐｍ（ｎ−１）を、モータ要求出力Ｐｍ（ｎ）から減算する減算器１０３と、減算器１０３の出力である、モータ要求出力Ｐｍの変化量ｄＰｍ／ｄｔに応じてモータ要求出力Ｐｍの変化量を抑制するレートリミッタ１０４と、レートリミッタ１０４で変化量が制限されたモータ要求出力である目標モータ要求出力Ｐｍ＊に１／ω（ωはモータ角速度）を乗算して変動抑制トルクＴｍ＊に換算する乗算器１０５と、を備えている。
【００４９】
前記レートリミッタ１０４では、図５中の制御マップに示すように、モータ要求出力Ｐｍの変化量ｄＰｍ／ｄｔの絶対値が予め設定したしきい値ΔＰｌｉｍよりも大きいときには、変化量ｄＰｍ／ｄｔをΔＰｌｉｍに制限する。つまり、モータ要求出力Ｐｍの変化量ｄＰｍ／ｄｔがしきい値ΔＰｌｉｍ以下であるときには、モータ要求出力Ｐｍをそのまま目標モータ要求出力Ｐｍ＊として設定する。一方、モータ要求出力Ｐｍの変化量ｄＰｍ／ｄｔがしきい値ΔＰｌｉｍより大きいときには前回の目標モータ要求出力Ｐｍ＊（ｎ−１）にしきい値ΔＰｌｉｍを加算した値を新たな目標モータ要求出力Ｐｍ＊（ｎ）とする。
【００５０】
そして、操舵補助トルク指令値演算部３１ａでは、制御切換指令Ｓｃに応じて、要求トルクＴｒｅｑと変動抑制トルクＴｍ＊との何れか一方に基づいて操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を算出し、制御切換指令Ｓｃで制御切換指示が行われずバッテリ２５に異常が発生していないときには、要求トルクＴｒｅｑに基づき操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を算出し、制御切換指令Ｓｃで制御切換指示が行われており、バッテリ２５に異常が発生しているときには、変動抑制トルクＴｍ＊を用いて操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を算出する。
【００５１】
図６は、第２の実施の形態における電流指令値決定部３１の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、上記第１の実施の形態における電流指令値決定部３１と同じ処理には同一符号を付与している。
すなわち、バッテリ２５が正常な場合は、上記第１の実施の形態と同様であって、操舵トルクＴに対し、モータ特性に応じた制限を行った後（ステップＳ１）、これに応じたｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄ＊及びＩｑ＊を算出する（ステップＳ２〜Ｓ５）。
【００５２】
一方、バッテリ異常が生じている場合には、ステップＳ２からステップＳ２０に移行し、モータ特性に応じて制限した要求トルクＴｒｅｑに対し、図７に示す出力抑制変動処理を行う。すなわち、まず、ステップＳ２１で、要求トルクＴｒｅｑとモータ角速度ωとを乗算して要求トルクＴｒｅｑ相当のトルクを電動モータ１２で発生させるために必要なモータ要求出力Ｐｍを算出し、モータ要求出力Ｐｍのその変化量ｄＰｍ／ｄｔの絶対値がそのしきい値ΔＰｌｉｍ以上であるかどうかを判断する（ステップＳ２２）。
【００５３】
なお、このしきい値ΔＰｌｉｍは、オルタネータ２６の出力特性に応じて設定される値であって、今回の要求トルクＴｒｅｑに応じた操舵補助トルクを電動モータ１２で発生させるためにこれ相当の電力を電動モータ１２に供給したとしても電源電圧の変動が小さいとみなすことの可能な値に設定され、オルタネータ２６の出力特性に応じて設定される。
そして、モータ要求出力Ｐｍの変化量ｄＰｍ／ｄｔの絶対値がそのしきい値ΔＰｌｉｍよりも小さいとき、つまり、モータ要求出力Ｐｍの変動量が小さく、この要求トルクＴｒｅｑに応じた操舵補助トルクを発生させるべく電動モータ１２への電力供給を行ったとしても電源電圧の変動が生じることはないと予測されるときには、ステップＳ２３に移行し、ステップＳ２１で算出されたモータ要求出力Ｐｍをそのまま目標モータ要求出力Ｐｍ＊として設定する。
【００５４】
一方、モータ要求出力Ｐｍの変化量ｄＰｍ／ｄｔの絶対値がしきい値ΔＰｌｉｍ以上であって、モータ要求出力Ｐｍの変動量が大きく、この要求トルクＴｒｅｑに応じた操舵補助トルクを発生させるべく電動モータ１２への電力供給を行ったならば、電源電圧の変動が生じると予測されるときにはステップＳ２４に移行し、目標モータ要求出力Ｐｍ＊の前回値Ｐｍ＊（ｎ−１）にしきい値ΔＰｌｉｍを加算した値を今回の目標モータ要求出力Ｐｍ＊（ｎ）として設定する。
そして、ステップＳ２５に移行し、ステップＳ２３又はステップＳ２４で設定した目標モータ要求出力Ｐｍ＊をモータ角速度ωで割算し、このモータ要求出力Ｐｍ＊相当のトルクである、変動抑制トルクＴｍ＊を算出する。
【００５５】
そして、図６に戻ってステップＳ６に移行し、供給可能電力決定部４０で決定された供給可能電力Ｐｍａｘを、出力可能トルクＴｍａｘに変換した後、ステップＳ７ａに移行し、この出力可能トルクＴｍａｘと変動抑制トルクＴｍ＊とを比較し、変動抑制トルクＴｍ＊が出力可能トルクＴｍａｘ以上であるときにはステップＳ８に移行して出力可能トルクＴｍａｘを目標操舵トルクＴ＊として設定する。つまり、変動抑制トルクＴｍ＊を出力可能トルクＴｍａｘに制限する。一方、変動抑制トルクＴｍ＊が出力可能トルクＴｍａｘより小さいときにはステップＳ８ａに移行し、変動抑制トルクＴｍ＊をそのまま目標操舵トルクＴ＊として設定する。
【００５６】
そして、ステップＳ８又はステップＳ８ａの処理で設定した目標操舵トルクＴ＊を用いて操舵補助トルク指令値ＩＭ＊を算出し（ステップＳ９）、ｄ軸電流指令値を、Ｉｄ＊＝０として、操舵補助トルク指令値ＩＭ＊に応じたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。
したがって、この第２の実施の形態においては、例えば、急操舵を行った場合には、図８に破線で示すように、急操舵に伴い操舵トルクＴの変化量も大きくなり発生すべき操舵補助力の変動が大きくなることから、電動モータ１２に供給すべき電力変動も大きくなる。
【００５７】
ここで、バッテリ２５に異常が発生している場合には、主にオルタネータ２６の出力によって各部への供給電力を賄うことになり、オルタネータ２６の出力特性によっては、電動モータ１２に対する供給電力の変動に追従することができず、電源電圧が変動する可能性がある。
しかしながら、操舵トルクＴの変動量が大きく、電動モータ１２に供給すべき電力変動が大きいと予測されるときには、図８に実線で示すように、電力変動量がしきい値ΔＰｌｉｍ以下となるように制限しているから、電動モータ１２への供給電力量の変動が増加することに伴って生じる電源電圧の変動を抑制することができる。
【００５８】
よって、バッテリ２５に異常が発生した場合であっても、上記第１の実施の形態と同様に、電動モータ１２や各種電装機器２７の大幅な機能低下を伴うことなく各部への電力供給を行うことができると共に、急操舵が行われた場合等、供給電力の電力変動が大きな場合であっても、電源電圧が変動することを抑制し、安定した電力供給を行うことができる。
【００５９】
なお、上記各実施の形態においては、バッテリ２５に異常が発生したときに、電動モータ１２への供給電力を制限する場合について説明したが、これに限るものではなく、バッテリ２５が正常な場合に適用することも可能である。例えば、カーオーディオ、カーナビゲーション、空調機器、灯火類等を使用しているときに、ステアリングホイール１を急操舵した場合等に、上記第１或いは第２の実施の形態に示すように電動モータ１２への電力供給を制限するようにすれば、電動パワーステアリング装置による電源電圧の変動を抑制することができる。
【００６０】
また、上記各実施の形態においては、本発明におけるモータ制御装置を、電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、オルタネータを含む電力供給源から電力供給をうけて作動する電動モータの制御装置であっても適用することができる。
なお、上記各実施の形態において、オルタネータ２６が発電手段に対応し、バッテリ２５が蓄電手段に対応し、バッテリ２５及びオルタネータ２６が電力供給源に対応している。
【００６１】
また、図３のステップＳ１の処理がトルク目標値検出手段に対応し、供給可能電力決定部４０が供給可能電力推定手段に対応し、図３のステップＳ６からステップＳ８の処理が出力トルク制限手段に対応し、ステップＳ４、Ｓ５及びステップＳ９、Ｓ１０の処理がモータ制御手段に対応している。
また、供給可能電力決定部４０のモータ出力決定部４０ｂのモータ分配量推定手段に対応し、図３のステップＳ６の処理が出力可能トルク推定手段に対応している。
また、図７のステップＳ２１及びステップＳ２２が電力変化量推定手段に対応している。
また、バッテリ監視部３９が異常検出手段に対応し、エンジン回転数センサ４５がエンジン回転数検出手段に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のコントローラの具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態における、電流指令値決定部での演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】図３のモータ特性制限処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態における、出力変動抑制処理を実行する処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態における、電流指令値決定部での演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６の出力変動抑制処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態の動作説明に供する説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
３  操舵トルクセンサ
１２  電動モータ
２０  コントロールユニット
２１  車速センサ
２５  バッテリ
２６  オルタネータ
２７  電装機器
３１  電流指令値決定部
３７  モータ回転角検出部
３９  バッテリ監視部
４０  供給可能電力決定部
【図１】
2008067565.tif 000003
【図２】
2008067565.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008067565.tif 000007
【図６】
2008067565.tif 000008
【図７】
2008067565.tif 000009
【図８】
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