(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
運転者の操舵力をアシストするモータと、
前記モータの回転速度の推定値である推定速度を算出する推定速度演算部と、
前記操舵トルクに基づいて前記推定速度を補正する推定速度補正部と、
補正後の推定速度を積分して前記モータの推定角を算出する推定角演算部と、
前記推定角に基づいて前記モータに電力を供給する電力供給部と、
を備え、
前記推定速度補正部は、前記操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく判定用信号と前記操舵トルクと前記推定速度とが同符号のとき、前記推定速度を補正する、
電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記推定速度補正部は、前記操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく前記判定用信号と前記操舵トルクと前記推定速度とが同符号で、かつ、前記判定用信号の大きさが設定閾値より大きいとき、前記推定速度を補正する、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】
前記推定速度補正部は、前記推定速度を零に補正する、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】
前記推定速度補正部は、前記操舵トルクの微分値に換算ゲインを乗算した補正用信号によって前記推定速度を補正する、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５】
前記推定速度補正部は、前記操舵トルクの微分値から演算した第１補正用信号と前記推定速度から演算した第２補正用信号の和によって前記推定速度を補正する、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６】
前記第１補正用信号は、前記操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に換算ゲインを乗算して算出し、
前記第２補正用信号は、前記推定速度から運転者の操舵の周波数成分を抽出して算出する、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】
前記推定速度補正部は、前記操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく前記判定用信号と前記操舵トルクと前記推定速度とが同符号のとき、設定時間が経過するまで前記推定速度を補正する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記推定速度補正部は、前記操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく前記判定用信号と前記操舵トルクと前記推定速度とが同符号のとき、前記操舵トルクの微分値に基づく補正解除条件を満たすまで、前記推定速度を補正する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
運転者の操舵力をアシストするモータの回転速度の推定値である推定速度を算出することと、
検出した運転者の操舵トルクに基づいて前記推定速度を補正することと、
補正後の推定速度を積分して前記モータの推定角を算出することと、
前記推定角に基づいて前記モータに電力を供給することと、
を備え、
前記操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく判定用信号と前記操舵トルクと前記推定速度とが同符号のとき、前記推定速度を補正する、
電動パワーステアリング装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転角センサを用いることなく、モータの回転角を推定することのできる電動パワーステアリング装置および電動パワーステアリングの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置には、特許文献１や特許文献２のように、モータの回転角を推定し、センサで検出した回転角の代わりに推定した角度信号(以下、推定角)を用いたセンサレス制御を行うものがある。また、電動パワーステアリング装置に限らず、特許文献３のような推定角を用いたセンサレス制御によってモータを駆動する制御装置が数多く存在する。【０００３】
上記のような推定角を用いたセンサレス制御では、モータの回転角と推定角との差異(以下、推定誤差)が生じると、モータが所望のトルクを発生することができないため、モータトルクが変動し、振動が生じる。そのため、推定角を用いたセンサレス制御を行う電動パワーステアリング装置にあっては、推定誤差によって生じるトルク変動により、運転者が操舵しづらくなるという問題がある。推定誤差が発生する要因は、推定角の演算式においてパラメータとして設定するモータの抵抗値やインダクタンスなどの誤差(以下、パラメータ誤差)や、推定遅れなど、推定方法によって様々である。【０００４】
このような問題に対し、特許文献１では、推定角である制御角とモータトルクとの間に負の相関があるとき、推定角の変化量に相当する加算角すなわち推定速度の制限値を小さく変更することで、制御角である推定角の補正を行っている。例えば、加算角すなわち推定速度の符号と操舵トルクの微分値の符号が同符号のとき、制御角とモータトルクとの間に負の相関があるとして制御角すなわち推定角の補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０‐２１３５５０号公報
【特許文献２】特許第５８３７２３０号明細書
【特許文献３】特許第４６７２２３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以下では、右方向の操舵に対応した操舵トルクの符号およびモータの回転速度の符号を正として説明する。上記の特許文献１の補正方法では、加算角すなわち推定速度の符号と操舵トルクの微分値の符号が同符号のときに加算角すなわち推定速度を補正し、推定角の推定誤差を小さくできる。しかし、運転者が通常の切増し操舵を行ったときでも、操舵トルクは増加、モータの回転角も増加となる。この際、操舵トルクが増加すると操舵トルクの微分値は正となり、モータの回転角が増加するとモータの回転速度および推定速度は正となる。このため、この補正方法では、通常の操舵でも補正の条件を満たす。すなわち、本来は補正の必要のない場合に誤って制限することで、誤差が拡大してしまうという課題があった。この課題は、検出した操舵トルクに含まれる運転者の操舵の周波数成分とモータのトルクおよび回転角による周波数成分を区別できないことが要因である。【０００７】
電動パワーステアリング装置では、トーションバーの上側であるステアリングホイール側の角度とトーションバーの下側であるモータ側の角度とのねじれ量によって、運転者の操舵トルクを検出している。従って、検出した操舵トルクは、操舵角の周波数成分、すなわち、運転者の操舵の周波数成分だけでなく、モータの回転角の周波数成分、すなわち、モータのトルクの周波数成分も含む。そのため、検出した操舵トルクに含まれる運転者の操舵の周波数成分を除去することで、運転者の操舵の周波数成分よりも高い周波数成分のモータのトルクの減少を精度良くとらえる必要があった。【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、推定速度の補正を精度良く行うことで、推定角の推定誤差によって生じるトルク変動を抑制し、振動の小さい安定的なセンサレス制御を行える電動パワーステアリング装置およびその制御方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、運転者の操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、運転者の操舵力をアシストするモータと、前記モータの回転速度の推定値である推定速度を算出する推定速度演算部と、前記操舵トルクに基づいて前記推定速度を補正する推定速度補正部と、補正後の推定速度を積分して前記モータの推定角を算出する推定角演算部と、前記推定角に基づいて前記モータに電力を供給する電力供給部と、を備え、前記推定速度補正部は、前記操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく判定用信号と前記操舵トルクと前記推定速度とが同符号のとき、前記推定速度を補正する、電動パワーステアリング装置等にある。
【発明の効果】
【００１０】
この発明では、推定速度の補正を精度良く行うことで、推定角の推定誤差によって生じるトルク変動を抑制し、振動の小さい安定的なセンサレス制御を行える電動パワーステアリング装置およびその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施の形態による電動パワーステアリング装置の一例の概略構成図である。
【図２】この発明の一実施の形態による電動パワーステアリング装置のＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による推定速度補正部および推定角演算部の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図４】推定速度の誤差に起因したトルク変動が生じた場合の各ファクタの変化の一例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるフィルタＬｊ(ｓ)およびフィルタＨｊ(ｓ)のゲイン特性の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による補正判定部の処理における、推定速度と操舵トルクと判定用信号とが同符号であることを判定する処理の一例を示したフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１による補正判定部の処理における、補正解除条件による判定と時間経過による判定の処理の一例を示したフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１における各フラグの時間的変化の一例を示したタイムチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１による補正実行部の処理の一例を示したフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態１の変形例による補正判定部の処理における、補正解除条件による判定と時間経過による判定の処理の一例を示したフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１の変形例における各フラグの時間的変化の一例を示したタイムチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態２による推定速度補正部および推定角演算部の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による補正実行部の処理の一例を示したフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態３による推定速度補正部および推定角演算部の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態３による補正判定部の処理における、推定速度と操舵トルクと判定用信号とが同符号であることを判定する処理の一例を示したフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態３の変形例によるフィルタＨｃ(ｓ)とフィルタＬｃ(ｓ)のゲイン特性の一例を示した図である。
【図１７】この発明による電動パワーステアリング装置の制御部分のハードウェア構成の一例を示す概略図である。
【図１８】この発明の実施の形態１〜３の変形例による操舵トルクに基づく推定方法で推定速度ωを演算する場合の推定速度補正部および推定角演算部の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明によれば、操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく判定用信号と操舵トルクと推定速度とが同符号のとき、推定速度および推定角に推定誤差が生じていることが判定できる。
【００１３】
まず、操舵トルクの符号と操舵トルクの微分値の符号から運転者の操舵の方向と操舵トルクの増減がわかるので、操舵トルクの符号と操舵トルクの微分値の符号とが同符号であれば、操舵トルクの大きさが増加していることを判定することができる。例えば、操舵トルクの符号と操舵トルクの微分値の符号がともに正なら、右操舵中に操舵トルクの大きさが増加していることを判定できる。
さらに、操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した判定用信号の符号と推定速度の符号が同符号なら、推定速度の誤差により推定角の誤差が増加することでモータのトルクが減少し、操舵トルクが増加していると判定できる。これは、操舵トルクの微分値とモータの回転速度との間に相関があり、運転者の操舵の周波数よりも高い周波数帯域においては正負の符号が逆になることを利用している。すなわち、同符号であれば、推定速度に誤差があることが判定できる。加えて、操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値を判定用信号とすることで、検出した操舵トルクに含まれるモータのトルクの変化を抽出することができるので、検出した操舵トルクの増加が運転者の力の増加によるものか、モータのトルクの減少によるものかを区別して判定できる。
【００１４】
上記判定によって推定角の誤差が増加していることが判定できるので、推定速度を補正することで推定角の誤差を小さくすることができる。推定角の誤差を小さくできるので、推定角の誤差によって生じるトルク変動を抑制することができ、振動の小さい安定的なセンサレス制御を行える電動パワーステアリング装置およびその制御方法を提供できる。
【００１５】
以下、この発明による電動パワーステアリング装置およびその制御方法を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、また重複する説明は省略する。
【００１６】
実施の形態１．
この発明の一実施の形態による電動パワーステアリング装置の一例を示した概略構成図を図１に示す。図１において、電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイール１０１と、ステアリングシャフト１０３と、ラック・ピニオンギヤ１０５と、車輪１０４と、運転者の操舵力を補助するモータ１と、モータを駆動する電力を供給するためのＥＣＵ(電子制御ユニット)２と、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０２が設けられている。
【００１７】
図１において、図示しない運転者からステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクは、トルクセンサ１０２のトーションバー、ステアリングシャフト１０３を通り、ラック・ピニオンギヤ１０５を介してラックに伝達され、車輪１０４を転舵させる。
【００１８】
図２は、図１のＥＣＵの機能ブロック図である。モータ１は、ＥＣＵ２内の電力供給部３から供給される電力により、出力としてモータトルクＴｍを発生する。モータトルクＴｍは、ステアリングシャフト１０３に伝達され、操舵時に運転者が加える操舵トルクを軽減する。モータ１は、例えば、永久磁石同期電動機や誘導電動機など、一般に良く知られたものを用いればよい。実施の形態１では、三相交流の永久磁石同期電動機とする。
【００１９】
電力供給部３は、インバータ３１と座標変換部３２と電圧指令演算部３３と電流検出器３４と電流指令演算部３５で構成され、推定角θに基づいてモータ１に電力を供給する。
なお電流検出器３４およびインバータ３１はモータ１側に設けられている場合があり、この場合には、ＥＣＵ２は図２の一点鎖線Ａから左側の部分の構成を備える。
【００２０】
電流指令演算部３５は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊およびｑ軸電流指令ｉｑ＊を演算する。ｄ軸電流指令ｉｄ＊およびｑ軸電流指令ｉｑ＊は、モータ１の出力であるモータトルクＴｍに関する指令値である。ｄ軸電流指令ｉｄ＊およびｑ軸電流指令ｉｑ＊の演算方法は特に限定しないが、ここでは、ｄ軸電流指令ｉｄ＊は０とし、ｑ軸電流指令ｉｑ＊は操舵トルクＴｒｑに応じて決定する。ｄ軸電流指令ｉｄ＊はモータ１の回転速度に応じて決定してもよい。モータ１の回転速度に相当する値として、例えば、後述する推定速度ωｇに基づいて決定しても良い。
【００２１】
電圧指令演算部３３は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊およびｑ軸電流指令ｉｑ＊と、ｄ軸検出電流ｉｄおよびｑ軸検出電流ｉｑが各軸成分において一致するように、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令ｖｑ＊を生成する。ここでは、検出電流をフィードバックする構成としているが、検出電流を用いずにフィードフォワードで電圧指令を算出してもよい。
【００２２】
電流検出器３４は、モータ１の各相に流れる電流として、ｕ相検出電流ｉｕ、ｖ相検出電流ｉｖおよびｗ相検出電流ｉｗを検出する。ここでは、３相電流を検出しているが、一部の相の電流を検出せずに検出相の電流から推定してもよい。
【００２３】
座標変換部３２は、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令ｖｑ＊を推定角θに基づいて座標変換することで、ｕ相電圧指令ｖｕ＊、ｖ相電圧指令ｖｖ＊およびｗ相電圧指令ｖｗ＊を生成する。さらに、座標変換部３２は、ｕ相検出電流ｉｕ、ｖ相検出電流ｉｖおよびｗ相検出電流ｉｗを推定角θに基づいて座標変換することでｄ軸検出電流ｉｄおよびｑ軸検出電流ｉｑを生成する。
【００２４】
インバータ３１は、ｕ相電圧指令ｖｕ＊、ｖ相電圧指令ｖｖ＊およびｗ相電圧指令ｖｗ＊に基づいた三相交流電圧を電力としてモータ１に印加することで、モータトルクＴｍを発生させる。
【００２５】
推定速度演算部４は、モータの回転速度ωｅを推定し、推定した値を推定速度ωとして出力する。推定速度ωの演算方法は特に限定しないが、一例として、特許文献３のように、誘起電圧を利用して推定する構成について説明する。この推定方法では、誘起電圧がモータの回転速度すなわち回転角の微分に比例することを利用する。
ｖｄ＊：ｄ軸電圧指令
ｖｑ＊：ｑ軸電圧指令
ｉｄ：ｄ軸検出電流
ｉｑ：ｑ軸検出電流
を入力として、以下の式(１)から(５)のオブザーバを構成して推定速度ωを演算する。
【００２６】
【数１】
0006716031.tif 000002
【００２７】
ここで、ωおよびωｒ０は推定速度、ｉｄ０はｄ軸推定電流、ｉｑ０はｑ軸推定電流、ｐｄｒ０は推定磁束、ｅｄはｄ軸偏差、ｅｑはｑ軸偏差、Ｒはモータの抵抗値、Ｌｄはモータのｄ軸インダクタンス、Ｌｑはモータのｑ軸インダクタンスである。また、ｓはラプラス変換の微分演算子、ｋｐ、ｋｉ、ｇ１１、ｇ１２、ｇ２１、ｇ２２、ｇ３１、ｇ３２、ｇ４１、ｇ４２は、推定角θを演算するためのフィードバックゲイン、ｅ０１，ｅ０２，ｅ０３，ｅ０４は演算の中間変数である。この推定方法では、モータの抵抗値ＲやインダクタンスＬｄ、Ｌｑをパラメータとして設定するため、パラメータ誤差によって推定速度ωおよび推定角θに推定誤差Δω、Δθが生じる。
【００２８】
図３は、モータの推定角θを演算する推定速度補正部５および推定角演算部６の構成の一例を示す機能ブロック図である。推定速度補正部５では、推定速度演算部４で演算した推定速度ωを操舵トルクＴｒｑに基づいて補正する。そして、推定角演算部６で、補正後の推定速度ωｇを積分して推定角θを演算する。
【００２９】
推定速度補正部５は、操舵トルクＴｒｑの微分値Ｔｄから運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく判定用信号Ｔｄｊと、操舵トルクＴｒｑと、推定速度ωと、が同符号であることを判定する補正判定部５１と、推定速度ωと補正判定部５１の出力である補正フラグＦｃｐ、Ｆｃｍに基づいて、推定速度ωの補正を行う補正実行部５２とを備える。
【００３０】
ここで、推定速度補正部５の詳細を説明する前に、この発明の課題である推定速度および推定角の誤差によるトルク変動について説明する。図４は、推定速度の誤差に起因したトルク変動が生じた場合の各ファクタの変化の一例である。上段から、
(ａ)検出した操舵トルクＴｒｑ、
(ｂ)操舵トルクの微分値Ｔｄ、
(ｃ)モータの回転速度ωｅ、
(ｄ)モータの回転角θｅ、
(ｅ)回転角の推定誤差Δθ、
(ｆ)モータのトルクＴｍ
を示している。
また、(ｃ)(ｄ)においてモータの回転速度ωｅおよびモータの回転角θｅは実線で実際の値、破線で推定速度ω、推定角θの値をプロットしており、(ｅ)において推定誤差Δθは、実際の回転角θｅと推定角θとの差分Δθ＝θｅ−θをプロットしている。ここでは、時刻ｔ１の時点で推定速度ωを一定値に固定し、推定速度ωが実際の回転速度ωｅよりも大きくなるような誤差をわかりやすく再現している。例えば、推定速度ωの演算異常が発生すると、このように推定速度ωが一定値に固定することがある。
【００３１】
時刻ｔ１で推定速度ωが回転速度ωｅよりも大きくなっている。これにともない、推定角θは、実際の回転角θｅから次第に離れていくため、推定誤差Δθの大きさが増大する。推定誤差Δθの大きさが増大するとモータトルクＴｍは減少していき、推定誤差Δθの大きさが９０ｄｅｇを超えるとモータトルクＴｍは所望のアシスト方向とは逆方向になる。モータトルクＴｍが減少することにともない、操舵トルクＴｒｑは増大するため、操舵トルクＴｒｑの微分値Ｔｄが正方向に増大している。推定誤差Δθの値は、−１８０ｄｅｇから１８０ｄｅｇの範囲をとるので、負方向に増大して−１８０ｄｅｇを超えると１８０ｄｅｇに折り返し、次第に推定誤差Δθが減少する方向になる。推定誤差Δθが減少すると、モータトルクＴｍの方向が所望のアシスト方向になってアシスト量が増大していく。アシスト量の増大にともない、操舵トルクＴｒｑも減少する。このようにモータトルクＴｍがトルクの変動を繰り返すことで振動が発生するため、運転者が運転し辛くなる。なお、ここでは推定速度ωが一定値に固定する場合を示したが、一定値に固定するような推定速度ωの誤差に限らず、例えば、演算に用いるパラメータの誤差などで推定速度ωに誤差が生じた場合でも、モータトルクＴｍに同様のトルク変動が発生する。
【００３２】
推定速度補正部５内の補正判定部５１の入力信号について説明する。補正判定部５１では、まず、判定に用いる操舵トルクＴｊと操舵トルクの微分値から演算した判定用信号Ｔｄｊが同符号であることを判定することで、操舵トルクが増大していることを判定する。
【００３３】
単に操舵トルクＴｒｑの増加を判定するだけならば、検出した操舵トルクＴｒｑと操舵トルクの微分値Ｔｄをそのまま使って、符号の判定をしてもよい。本実施の形態１では、より精度良く補正の必要性を判定するため、操舵トルクＴｒｑおよび操舵トルクの微分値Ｔｄにそれぞれフィルタ処理を行う。特に、操舵トルクの微分値Ｔｄをそのまま使うだけでは、操舵トルクＴｒｑの増加が運転者の操舵によるものなのか、モータ１のトルクＴｍの減少によるものなのかを判定することができないという前述の課題が生じる。そのため、操舵トルクの微分値Ｔｄに対するフィルタ処理によって運転者の操舵の周波数成分を除去することが、先行例にはない大きな意味を持つ。
【００３４】
判定に用いる操舵トルクである判定用操舵トルクＴｊは、検出した操舵トルクＴｒｑをそのまま使ってもよいが、ここでは検出した操舵トルクＴｒｑに第１のフィルタ(Ｌｊ(ｓ))５０２でローパスフィルタ処理を行い、下式(６)で算出した値を使う。ローパスフィルタ処理によって通常の運転者の操舵の周波数よりも高い周波数成分を除去することで、モータのトルクＴｍの変化によって操舵トルクＴｒｑが振動的な応答になっても、平均的に正負どちらの方向であるかを判定することができるという追加の効果を得られる。なお、ローパスフィルタ処理でなくても、移動平均フィルタによる平均化処理でも同様の効果が得られるが、ローパスフィルタの方が着目したい周波数成分に対するフィルタ設計が容易であるという利点がある。
【００３５】
【数２】
0006716031.tif 000003
【００３６】
ローパスフィルタＬｊ(ｓ)は、下式(７)の一次ローパスフィルタとする。一般に、運転者が操舵可能な周波数は３Ｈｚ程度以下である。また、例えばレーンチェンジ時の操舵周波数は、０．２Ｈｚ付近であり、通常はこのような低周波の操舵を行うケースが多い。そこで、ローパスフィルタＬｊ(ｓ)のカットオフ周波数ωｌｊは、通常の運転者の操舵の周波数よりも高い周波数成分を除去するため、３Ｈｚで設定する。
【００３７】
【数３】
0006716031.tif 000004
【００３８】
但し
ｓ：ラプラス変換の微分演算子
である。
判定用信号Ｔｄｊは、操舵トルクＴｒｑとモータの回転角θｅとの関係性を利用して設定する。トルクセンサ１０２は、トーションバーの上側であるステアリングホイール側の角度とトーションバーの下側であるモータ側の角度とのねじれ量から操舵トルクＴｒｑを検出する。
トーションバーの剛性をＫｓとすると、操舵トルクＴｒｑとモータの回転角θｅの関係は、
θｈ：操舵角
Ｐｍ：モータ１の極対数
Ｇｎ：モータ１とステアリングシャフト１０３の間のギア比
を用いて、下式(８)で表せる。
【００３９】
【数４】
0006716031.tif 000005
【００４０】
ここで、操舵角θｈは、運転者の操舵の周波数に依存する。そのため、電動パワーステアリング装置の主共振周波数よりも高い周波数帯域に着目すると、下式(９)のように近似できる。操舵トルクＴｒｑとモータの回転角θｅの比を表す換算ゲインｋは、下式(１０)となる。通常、振動は、共振周波数以上で生じるのでこの換算ゲインに依って、精度よく振動成分を抽出できる。なお、操舵周波数と共振周波数の間では、誤差が生じるが、通常振動は生じないので問題ない。必要であれば、角度からトルクの逆モデルを用いることでさらに高精度な関係性が得られる。
【００４１】
【数５】
0006716031.tif 000006
【００４２】
さらに、上式(９)を微分すると、下式(１１)となる。
【００４３】
【数６】
0006716031.tif 000007
【００４４】
上式(１１)より、操舵トルクの微分値Ｔｄとモータ１の回転速度ωｅとの間には相関があり、操舵トルクの微分値Ｔｄの符号とモータの回転速度ωｅの符号は逆になることが分かる。判定用信号Ｔｄｊは、この関係を利用して設定する。
【００４５】
前述のように、上式(１１)の近似式は、運転者の操舵の周波数よりも高い周波数に着目したものである。そのため、判定用信号Ｔｄｊは次の式(１２)のように、検出した操舵トルクＴｒｑを微分演算部(ｓ)５０１で微分し、第２のフィルタＨｊ(ｓ)５０３により運転者の操舵の周波数よりも高い周波数成分を抽出して算出する。
【００４６】
【数７】
0006716031.tif 000008
【００４７】
但し
ｓ：ラプラス変換の微分演算子
である。
ここでは、フィルタＨｊ(ｓ)を、下式(１３)の１次ハイパスフィルタとする。ハイパスフィルタＨｊ(ｓ)のカットオフ周波数ωｈｊは、通常の運転者の操舵の周波数よりも高い周波数成分を抽出するため、３Ｈｚで設定する。図５の(ａ)はフィルタＨｊ(ｓ)のゲイン特性の一例、(ｂ)はフィルタＬｊ(ｓ)のゲイン特性の一例を示すボード線図である。
【００４８】
【数８】
0006716031.tif 000009
【００４９】
上記の構成により、操舵トルクと操舵トルクの微分値が同符号なら、すなわち、判定用操舵トルクＴｊと判定用信号Ｔｄｊが同符号なら、操舵トルクの大きさが増加していることを判定できる。さらに、上式(１１)の関係性より、通常、操舵トルクの微分値Ｔｄとモータの回転速度ωｅは逆符号になることを利用して、推定速度ωの補正の必要性を判定する。具体的には、操舵トルクの微分値Ｔｄに相当する判定用信号Ｔｄｊとモータの回転速度ωｅに相当する推定速度ωが同符号なら、推定速度ωの誤差により推定角θの誤差Δθが増加することでモータのトルクＴｍが減少し、操舵トルクＴｒｑの大きさが増加していると判定できる。判定用信号Ｔｄｊは、上式(１１)の関係を利用し、実際の回転速度ωｅに相当する値としているため、補正の必要性を精度よく判定できる。さらに、判定用信号Ｔｄｊは、操舵トルクの微分値Ｔｄから運転者の操舵の周波数成分を除去した値とすることで、操舵トルクＴｒｑの増加が運転者の力の増加によるものか、モータのトルクＴｍの減少によるものかを区別して判定できる。
【００５０】
次に、補正判定部５１の処理について説明する。
図６は、補正判定部５１の処理を示したフローチャートであり、推定速度ωと判定用の操舵トルクＴｊと判定用信号Ｔｄｊが同符号であることを判定する処理の一例を示したものである。推定速度ωが正の値のとき(すなわちステップＳ１１ｐがＹＥＳのとき)、操舵トルクＴｊが正の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが正の値であれば、３つの信号が同符号であり、判定条件が成立する。ここで、判定用信号Ｔｄｊは正の値であることを判定できればよいが、本実施の形態１ではモータトルクＴｍの変化をより精度良く判定するため、正の閾値α１よりも大きいことを判定する。これにより、判定用信号Ｔｄｊが大きく変化した、すなわち、モータトルクＴｍが大きく変化したことが判定でき、補正の必要性があることがわかる。
【００５１】
操舵トルクＴｊが正の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが正の閾値α１よりも大きいとき(すなわちステップＳ１２ｐがＹＥＳのとき)、第１正側フラグＦ１ｐをＯＮ(Ｆ１ｐ＝１)にし、第１負側フラグＦ１ｍはＯＦＦ(Ｆ１ｍ＝０)にする(ステップＳ１３)。
【００５２】
一方、推定速度ωが負の値のとき(すなわちステップＳ１１ｐがＮＯでステップＳ１１ｍがＹＥＳのとき)、操舵トルクＴｊが負の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが負の値であることを判定する。このとき、判定用信号Ｔｄｊは、負の閾値−α１よりも小さいことを判定することで、モータトルクＴｍが大きく変化したことを判定する。操舵トルクＴｊが負の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが負の閾値−α１よりも小さいとき、第１負側フラグＦ１ｍをＯＮ(Ｆ１ｍ＝１)にし、第１正側フラグＦ１ｐはＯＦＦ(Ｆ１ｐ＝０)にする(ステップＳ１５)。
【００５３】
上記以外のとき(すなわちステップＳ１１ｍ、Ｓ１２ｐ、Ｓ１２ｍのいずれかがＮＯのとき)、第１フラグＦ１ｐ、Ｆ１ｍはＯＦＦ(Ｆ１ｐ＝０、Ｆ１ｍ＝０)にする(ステップＳ１４)。
【００５４】
図７は、補正判定部５１の処理を示したフローチャートであり、補正解除条件による判定と時間経過による判定の処理の一例を示したものである。この処理では、図６の処理ステップＳ１３またはＳ１５で一度ＯＮとなったフラグを保持する。
【００５５】
以下では、処理ステップＳ１３で第１正側フラグＦ１ｐがＯＮになったときの説明をする。
まず、第１正側フラグＦ１ｐがＯＮ(Ｆ１ｐ＝１)であることを判定する(ステップＳ１９)。第１正側フラグＦ１ｐがＯＮのとき(すなわちステップＳ１９がＹＥＳのとき)、第２正側フラグＦ２ｐをＯＮ(Ｆ２ｐ＝１)にする(ステップＳ２１)。一方、第１正側フラグＦ１ｐがＯＦＦのとき(すなわちステップＳ１９がＮＯのとき)には、第２正側フラグＦ２ｐは前回値を保持する(ステップＳ２２)。なお、第２正側フラグＦ２ｐの初期状態はＯＦＦ(Ｆ２ｐ＝０)とする。
【００５６】
次に、第２正側フラグＦ２ｐ(Ｆ２ｐ＝１)がＯＮであることを判定する(ステップＳ２３)。第２正側フラグＦ２ｐがＯＮのとき(すなわちステップＳ２３がＹＥＳのとき)、さらに保持判定用信号Ｔｃが正の閾値α２よりも大きいことを判定する(ステップＳ２４)。
【００５７】
ここで、保持判定用信号Ｔｃについて説明する。操舵トルクＴｒｑの微分値Ｔｄが小さくなるということは、モータトルクＴｍの減少が解消されたことを示しており、すなわち、推定角θの推定誤差Δθが減少したことを示している。そのため、推定角θの推定誤差Δθが減少するまで補正を継続するためには、操舵トルク微分値Ｔｄが小さくなることを判定すればよい。そこで、操舵トルク微分値Ｔｄに基づく補正解除条件を設定し、補正解除条件を満たすまで補正を継続する。補正解除条件としては、保持判定用信号Ｔｃが閾値α２よりも大きいことを設定する。すなわち、保持判定用信号Ｔｃが閾値α２以下の間は補正を継続する。
【００５８】
保持判定用信号Ｔｃは、操舵トルク微分値Ｔｄに基づく値であればよい。ここでは、保持判定用信号Ｔｃとして、操舵トルク微分値Ｔｄから運転者の操舵の周波数成分を除去した判定用信号Ｔｄｊを使用することで、操舵トルク微分値Ｔｄに含まれるモータトルクＴｍの変化の情報をさらに精度良く判定する。
【００５９】
閾値α２については、α２＜α１として設定すれば、補正開始時よりも推定角θの誤差によるモータのトルクＴｍの減少を抑制できたことが判定できるので、補正の効果が現れるまで推定速度ωの補正を継続できる。また、α２＝α１として設定した場合でも、この補正解除条件を満たすまで推定速度ωを継続することができるという効果が得られる。例えば、振動により一時的に判定用の操舵トルクＴｊが負になり、第１正側フラグＦ１ｐがＯＦＦとなった場合でも、補正解除条件を満たすまでは第２正側フラグＦ２ｐが保持できるので推定速度ωの補正が継続できる。
【００６０】
保持判定用信号Ｔｃが閾値α２よりも大きいとき(すなわちステップＳ２４がＹＥＳのとき)、第３正側フラグをＯＮ(Ｆ３ｐ＝１)にし、カウンタｃｎｔｐを０にリセットする(ステップＳ３１)。その後、処理ステップＳ３３に進む。保持判定用信号Ｔｃが閾値α２以下のとき(すなわちステップＳ２４がＮＯのとき)、第２正側フラグをＯＦＦ(Ｆ２ｐ＝０)にして(ステップＳ２５)、第３正側フラグＦ３ｐは前回値を保持する(ステップＳ３２)。その後、処理ステップＳ３３に進む。
【００６１】
一方、第２正側フラグがＯＦＦ(Ｆ２ｐ＝０)のとき(すなわちステップＳ２３がＮＯのとき)には、第３正側フラグＦ３ｐは前回値を保持する(ステップＳ３２)。その後、処理ステップＳ３３に進む。
なお、第３正側フラグＦ３ｐの初期状態はＯＦＦ(Ｆ３ｐ＝０)とし、カウンタｃｎｔｐの初期値は０とする。
【００６２】
上記の通り、操舵トルクの微分値Ｔｄに基づく保持判定用信号Ｔｃを用いた補正解除条件を設定することにより、補正解除条件を満たすまで、すなわち、保持判定用信号Ｔｃが閾値α２よりも大きい間、推定速度ωの補正を継続する。推定角θの誤差Δθの増減は操舵トルクＴｒｑに現れるため、操舵トルクの微分値Ｔｄから補正の効果が現れたかどうかを判断することができるので、補正の効果が現れるまで補正を継続することができる。
【００６３】
処理ステップＳ３３では、第３正側フラグがＯＮであることを判定する。第３正側フラグがＯＮのとき(すなわちステップＳ３３がＹＥＳのとき)、カウンタｃｎｔｐをインクリメントし(ステップＳ３４)、処理ステップＳ３５に進む。一方、第３正側フラグがＯＦＦのとき(すなわちステップＳ３３がＮＯのとき)、正側補正フラグＦｃｐはＯＦＦ(Ｆｃｐ＝０)とする(ステップＳ４０)。
【００６４】
処理ステップＳ３５では、カウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈよりも小さいことを判定する。カウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈよりも小さいとき(すなわちステップＳ３５がＹＥＳのとき)、正側補正フラグＦｃｐはＯＮ(Ｆｃｐ＝１)とする(ステップＳ４１)。一方、カウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈに達したとき(すなわちステップＳ３５がＮＯのとき)、第３正側フラグＦ３ｐをＯＦＦ(Ｆ３ｐ＝０)としてカウンタｃｎｔｐを０にリセットする(ステップＳ３６)。処理ステップＳ３６の後、正側補正フラグＦｃｐはＯＦＦ(Ｆｃｐ＝０)とする(ステップＳ４０)。補正判定部５１は、処理ステップＳ４１、または処理ステップＳ４０により決定した正側補正フラグＦｃｐを出力する。
【００６５】
上記の通り、カウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈよりも小さい間、すなわち、閾値Ｃｔｈで指定した予め定められた設定時間が経過するまで推定速度ωの補正を継続するよう構成したことで、瞬時的な補正ではなく、補正の効果が十分現れるまで補正を実施できる。
【００６６】
なお、補正判定部５１について、第１負側フラグＦ１ｍがＯＮになったときの処理は、主にステップＳ２４の処理が異なる。ステップＳ２４では、保持判定用信号Ｔｃが負の閾値−α２よりも小さいことを判定する。それ以外の処理では、各変数の添え字をｐからｍに変えて同様の処理を行い、負側補正フラグＦｃｍを出力する。
【００６７】
図８は、この発明の実施の形態１における各フラグの時間的変化の一例を示したタイムチャートである。上から保持判定用信号Ｔｃ、第１正側フラグＦ１ｐ、第２正側フラグＦ２ｐ、第３正側フラグＦ３ｐ、カウンタｃｎｔｐ、正側補正フラグＦｃｐを示す。
上述の図７を使って説明した処理にしたがって、保持判定用信号Ｔｃおよび第１正側フラグＦ１ｐに基づいて正側補正フラグＦｃｐを決定する。時刻ｔ１１で第１正側フラグＦ１ｐがＯＮとなると、処理ステップＳ２１によって第２正側フラグＦ２ｐがＯＮとなる。第１正側フラグＦ１ｐがＯＮであれば、言うまでもなく、保持判定用信号ＴｃがＴｃ＞α２を満たすので、処理ステップＳ３１によって第３正側フラグＦ３ｐがＯＮとなる。さらに、第３正側フラグＦ３ｐがＯＮなので、処理ステップＳ３４によってカウンタｃｎｔｐがインクリメントされてｃｎｔｐ＝１となる。カウンタｃｎｔｐがｃｎｔｐ＜Ｃｔｈなので、処理ステップＳ４１によって正側補正フラグＦｃｐがＯＮとなる。
【００６８】
次に、時刻ｔ１２に第１正側フラグＦ１ｐがＯＦＦとなった場合を考える。第１正側フラグＦ１ｐがＯＦＦとなっても、処理ステップＳ２２によって第２正側フラグＦ２ｐは前回値が保持されてＯＮのままとなる。時刻ｔ１２では、保持判定用信号ＴｃがＴｃ＞α２を満たすので、処理ステップＳ３１によって、第３正側フラグＦ３ｐがＯＮのままとなり、カウンタｃｎｔｐはリセットされてｃｎｔｐ＝０となる。第３正側フラグＦ３ｐがＯＮなので、処理ステップＳ３４によってカウンタｃｎｔｐがインクリメントされてｃｎｔｐ＝１となる。カウンタｃｎｔｐがｃｎｔｐ＜Ｃｔｈを満たすので、処理ステップＳ４１によって正側補正フラグＦｃｐはＯＮのままとなる。
【００６９】
時刻ｔ１３に保持判定用信号ＴｃがＴｃ≦α２となると、処理ステップＳ２５によって第２正側フラグＦ２ｐはＯＦＦとなる。また、処理ステップＳ３２によって第３正側フラグＦ３ｐは前回値が保持されてＯＮのままとなる。第３正側フラグＦ３ｐがＯＮなので、処理ステップＳ３４によってカウンタｃｎｔｐがインクリメントされる。このとき、
処理ステップＳ３１によるカウンタｃｎｔｐのリセットが行われていないので、カウンタｃｎｔｐが徐徐に増加していく。カウンタｃｎｔｐがｃｎｔｐ＜Ｃｔｈを満たすので、処理ステップＳ４１によって正側補正フラグＦｃｐがＯＮのままとなる。
時刻ｔ１４にカウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈに達すると、処理ステップＳ３６によって第３正側フラグフラグＦ３ｐはＯＦＦとなり、カウンタｃｎｔｐはリセットされる。さらに、処理ステップＳ４０によって正側補正フラグＦｃｐがＯＦＦとなる。
【００７０】
図９は、補正実行部５２の処理の一例を示したフローチャートである。補正実行部５２は、補正判定部５１の出力である正側補正フラグＦｃｐまたは負側補正フラグＦｃｍがＯＮ(Ｆｃｐ＝１またはＦｃｍ＝１)のとき(すなわちステップＳ５１がＹＥＳのとき)、推定速度ωを０に補正して補正後の推定速度ωｇ＝０とする(ステップＳ５２)。それ以外のとき(すなわちステップＳ５１がＮＯのとき)、推定速度ωを使用し、補正後の推定速度ωｇ＝ωを出力する(ステップＳ５３)。推定角演算部６では、補正後の推定速度ωｇを積分して、推定角θを演算する。
【００７１】
以上、この発明の実施の形態１によれば、運転者の操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、運転者の操舵力をアシストするモータと、前記モータの回転速度の推定値である推定速度を算出する推定速度演算部と、前記操舵トルクに基づいて前記推定速度を補正する推定速度補正部と、補正後の推定速度を積分して前記モータの推定角を算出する推定角演算部と、前記推定角に基づいて前記モータに電力を供給する電力供給部と、を備え、前記推定速度補正部は、前記操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく判定用信号と前記操舵トルクと前記推定速度とが同符号のとき、前記推定速度を補正する、電動パワーステアリング装置が構成できる。
【００７２】
この構成では、操舵トルクの微分値Ｔｄから運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく判定用信号Ｔｄｊと操舵トルクＴｒｑと推定速度ωとが同符号のとき、推定速度ωおよび推定角θに推定誤差Δω、Δθが生じていることが判定できる。
【００７３】
まず、操舵トルクＴｒｑの符号と操舵トルクの微分値Ｔｄの符号から運転者の操舵の方向と操舵トルクの増減がわかるので、操舵トルクＴｒｑの符号と操舵トルクの微分値Ｔｄの符号とが同符号であれば、操舵トルクＴｒｑの大きさが増加していることを判定することができる。例えば、操舵トルクＴｒｑの符号と操舵トルクの微分値Ｔｄの符号がともに正なら、右操舵中に操舵トルクＴｒｑの大きさが増加していることを判定できる。
【００７４】
さらに、操舵トルクの微分値Ｔｄから運転者の操舵の周波数成分を除去した判定用信号Ｔｄｊの符号と推定速度ωの符号が同符号なら、推定速度ωの誤差により推定角θの誤差Δθが増加することでモータトルクＴｍが減少し、操舵トルクＴｒｑが増加していると判定できる。これは、操舵トルクの微分値Ｔｄとモータの回転速度ωｅとの間に相関があり、運転者の操舵の周波数よりも高い周波数帯域においては正負の符号が逆になることを利用している。すなわち、同符号であれば、推定速度ωに誤差があることが判定できる。加えて、操舵トルクの微分値Ｔｄから運転者の操舵の周波数成分を除去した値を判定用信号Ｔｄｊとすることで、検出した操舵トルクＴｒｑに含まれるモータトルクＴｍの変化を抽出することができるので、検出した操舵トルクＴｒｑの増加が運転者の力の増加によるものか、モータトルクＴｍの減少によるものかを区別して判定できる。
【００７５】
上記判定によって推定角θの誤差Δθが増加していることが判定できるので、推定速度ωを補正することで推定角θの誤差Δθを小さくすることができる。推定角の誤差Δθを小さくできるので、推定角の誤差Δθによって生じるトルク変動を抑制することができ、振動の小さい安定的なセンサレス制御を行える電動パワーステアリング装置を提供できる。
【００７６】
さらに、推定速度補正部５は、判定用信号Ｔｄｊの大きさすなわち絶対値が閾値以上のとき、推定速度ωを補正するよう構成した。判定用信号Ｔｄｊの大きさすなわち絶対値が閾値以上であることを判定することで、推定誤差Δθによって操舵トルクＴｒｑが大きく変化したことを判定することができるので、判定の精度が向上する。
【００７７】
推定速度補正部５は、正側補正フラグＦｃｐまたは負側補正フラグＦｃｍがＯＮとなったとき、推定速度ωを０に補正するよう構成した。補正フラグＦｃｐ、ＦｃｍがＯＮとなったとき、推定速度ωは実際の回転速度ωｅと逆方向になっているので、推定速度ωを零とすることで、誤った推定速度ωを積分して推定角θの誤差Δθが拡大することを防止できる。
【００７８】
さらに、設定時間が経過するまで補正を継続することで、瞬時的な補正ではなく、補正の効果が十分現れるまで補正できる。
【００７９】
さらに、推定角θに含まれる推定誤差Δθの増減は、モータトルクＴｍが変動することで操舵トルクＴｒｑに現れるため、操舵トルクの微分値Ｔｄに基づく補正解除条件を満たすまで推定速度ωの補正を継続するよう構成したことで、操舵トルクの微分値Ｔｄから補正の効果が現れたかどうかを判断することができる。よって、補正の効果が現れるまで補正を継続することができる。
【００８０】
なお、補正判定部５１でのフラグ保持の処理は、例えば、以下のように組み替えてもよい。図１０は、補正解除条件による判定と時間経過による判定の変形例を示したフローチャートである。その場合、補正解除条件による判定と時間経過による判定が下記のように処理が変わる。
【００８１】
まず、第１正側フラグＦ１ｐがＯＮ(Ｆ１ｐ＝１)であることを判定する(ステップＳ１９)。第１正側フラグＦ１ｐがＯＮ(Ｆ１ｐ＝１)のとき(すなわちステップＳ１９がＹＥＳのとき)、第３正側フラグをＯＮ(Ｆ３ｐ＝１)にし、カウンタｃｎｔｐを０にリセットする(ステップＳ３１)。その後、処理ステップＳ３３に進む。一方、第１正側フラグＦ１ｐがＯＦＦ(Ｆ１ｐ＝０)のとき(すなわちステップＳ１９がＮＯのとき)、第３正側フラグＦ３ｐは前回値を保持する(ステップＳ３２)。その後、処理ステップＳ３３に進む。
【００８２】
処理ステップＳ３３では、第３正側フラグがＯＮ(Ｆ３ｐ＝１)であることを判定する。第３正側フラグがＯＮ(Ｆ３ｐ＝１)のとき(すなわちステップＳ３３がＹＥＳのとき)、カウンタｃｎｔｐをインクリメントし(ステップＳ３４)、処理ステップＳ３５に進む。一方、第３正側フラグがＯＦＦ(Ｆ１ｐ＝０)のとき(すなわちステップＳ３３がＮＯのとき)、正側補正フラグＦｃｐはＯＦＦ(Ｆｃｐ＝０)とする(ステップＳ４０)。
【００８３】
処理ステップＳ３５では、カウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈよりも小さいことを判定する。カウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈよりも小さいとき(すなわちステップＳ３５がＹＥＳのとき)、処理ステップＳ２４の判定に進む。一方、カウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈに達したとき(すなわちステップＳ３５がＮＯのとき)、第３正側フラグＦ３ｐをＯＦＦ(Ｆ３ｐ＝０)にしてカウンタｃｎｔｐを０にリセット(ステップＳ３６)した後、正側補正フラグＦｃｐはＯＦＦ(Ｆｃｐ＝０)とする(ステップＳ４０)。
【００８４】
処理ステップＳ２４では、保持判定用信号Ｔｃが閾値α２よりも大きいことを判定する。保持判定用信号Ｔｃが閾値α２よりも大きいとき(すなわちステップＳ２４がＹＥＳのとき)、正側補正フラグＦｃｐをＯＮ(Ｆ３ｐ＝１)にする(ステップＳ４１)。
【００８５】
一方、保持判定用信号Ｔｃが閾値α２以下のとき(すなわちステップＳ２４がＮＯのとき)、第３正側フラグＦ３ｐをＯＦＦ(Ｆ３ｐ＝０)にしてカウンタｃｎｔｐを０にリセット(ステップＳ３６)した後、正側補正フラグＦｃｐはＯＦＦ(Ｆｃｐ＝０)とする(ステップＳ４０)。
上記のように構成した場合にも、次の効果が得られる。
・操舵トルクの微分値Ｔｄに基づく保持判定用信号Ｔｃを用いた補正解除条件を設定することにより、補正解除条件を満たすまで、すなわち、保持判定用信号Ｔｃが閾値α２よりも大きい間、推定速度ωの補正を継続する。推定角の誤差Δθの増減は操舵トルクＴｒｑに現れるため、操舵トルクの微分値Ｔｄから補正の効果が現れたかどうかを判断することができるので、補正の効果が現れるまで補正を継続することができる。
・カウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈよりも小さい間、すなわち、閾値Ｃｔｈで指定した設定時間が経過するまで推定速度ωの補正を継続するよう構成したことで、瞬時的な補正ではなく、補正の効果が十分現れるまで補正を実施できる。
【００８６】
さらに、処理ステップＳ２４の保持判定用信号Ｔｃに基づいて補正を継続するか否かを判定する処理を後に実行することで、補正を継続中、すなわち、第３正側フラグＦ３ｐをＯＮに保持している間でも、保持判定用信号Ｔｃによる補正解除条件を満たせば、速やかにフラグをＯＦＦとして補正を停止できる。そのため、たとえ閾値Ｃｔｈで指定した設定時間を必要以上に長く設定したとしても、補正を継続したことで不必要な補正が生じて悪影響を与える可能性が低減できるという追加の効果も得られる。
【００８７】
図１１は、この発明の実施の形態１の変形例における各フラグの時間的変化の一例を示したタイムチャートである。上から保持判定用信号Ｔｃ、第１正側フラグＦ１ｐ、第２正側フラグＦ２ｐ、第３正側フラグＦ３ｐ、カウンタｃｎｔｐ、正側補正フラグＦｃｐを示す。上述の図１０を使って説明した処理にしたがって、保持判定用信号Ｔｃおよび第１正側フラグＦ１ｐに基づいて正側補正フラグＦｃｐを決定する。時刻ｔ２１で第１正側フラグＦ１ｐがＯＮとなると、処理ステップＳ３１によって第３正側フラグＦ３ｐがＯＮとなる。さらに、カウンタｃｎｔｐがリセットされて一度ｃｎｔｐ＝０となった後、第３正側フラグＦ３ｐがＯＮなので、処理ステップＳ３４によってカウンタｃｎｔｐがインクリメントされてｃｎｔｐ＝１となる。カウンタｃｎｔｐがｃｎｔｐ＜Ｃｔｈであり、かつ、保持判定用信号ＴｃがＴｃ＞α２を満たすので、処理ステップＳ４１によって正側補正フラグＦｃｐがＯＮとなる。第１正側フラグＦ１ｐがＯＮであれば、言うまでもなく、保持判定用信号ＴｃがＴｃ＞α２を満たす。
【００８８】
次に、時刻ｔ２２に第１正側フラグＦ１ｐがＯＦＦとなった場合を考える。第１正側フラグＦ１ｐがＯＦＦとなっても、処理ステップＳ３２によって第３正側フラグＦ３ｐは前回値が保持されてＯＮのままとなる。ただし、カウンタｃｎｔｐはリセットされない。第３正側フラグＦ３ｐがＯＮなので、処理ステップＳ３４によってカウンタｃｎｔｐがインクリメントされる。このとき、カウンタｃｎｔｐはリセットされていないので、徐徐に増加していく。カウンタｃｎｔｐがｃｎｔｐ＜Ｃｔｈであり、かつ、保持判定用信号ＴｃがＴｃ＞α２の間は、正側補正フラグＦｃｐがＯＮのままとなる。
【００８９】
その後、時刻ｔ２３に保持判定用信号ＴｃがＴｃ≦α２となると、処理ステップＳ３６によって第３正側フラグＦ３ｐはＯＦＦとなり、カウンタｃｎｔｐはリセットされる。さらに、処理ステップＳ４０によって正側補正フラグＦｃｐがＯＦＦとなる。このとき、図１０を使って説明した構成は、カウンタｃｎｔｐが閾値Ｃｔｈに達していなくても、保持判定用信号ＴｃがＴｃ≦α２となると正側補正フラグＦｃｐがＯＦＦとなる点が特徴であり、この点が図７を用いて説明した構成と異なっている。
【００９０】
なお、図７および図１０は補正判定部５１のそれぞれ一例であり、本実施の形態のように図６と分離したフローに限定するものでは無く、同様に正側補正フラグＦｃｐおよび負側補正フラグＦｃｍを決定するものであれば同様の効果を得られることはいうまでも無い。
【００９１】
実施の形態２．
本実施の形態２は、前述の実施の形態１と推定速度補正部５の構成が異なり、他は実施の形態１と同じである。具体的には、推定速度補正部５内の補正実行部５２の処理と、補正用信号演算部５３を備える点が実施の形態１と異なる。図１２は、この発明の実施の形態２によるモータの制御角である推定角θを演算する、推定速度補正部５および推定角演算部６の構成の一例を示す機能ブロック図である。補正用信号演算部５３は、操舵トルクの微分値(ｓ・Ｔｒｑ＝Ｔｄ)に換算ゲインを乗算して求めた値を補正用信号ωｃとして演算する。さらに、補正実行部５２では、正側補正フラグＦｃｐまたは負側補正フラグＦｃｍがＯＮのときに推定速度ωを補正する値が実施の形態１と異なり、補正用信号ωｃによって推定速度ωを補正する。
【００９２】
前述の通り、上式(１１)の近似式からわかるように、操舵トルクの微分値Ｔｄとモータの回転速度ωｅとの間には相関がある。そのため、この相関を利用して推定速度ωを補正する。すなわち、操舵トルクの微分値(ｓ・Ｔｒｑ＝Ｔｄ)に換算ゲインｋを乗算して求めた補正用信号ωｃによって推定速度ωを補正する。
【００９３】
補正用信号ωｃは、下式(１４)のように、操舵トルクの微分値(ｓ・Ｔｒｑ)に上式(１０)の換算ゲインｋを乗算することで算出する。さらに、下式(１４)では、運転者の操舵の周波数成分を除去するフィルタＨｃ(ｓ)を付与することで、より精度良くモータの回転速度ωｅに相当する信号を得ることができる。ここでは、フィルタＨｃ(ｓ)を下式(１５)の一次ハイパスフィルタで設定する。カットオフ周波数ωｈｃは、運転者の操舵の周波数成分を除去するよう設定すればよい。例えば３Ｈｚで設定すると、図５の(ａ)に示したフィルタＨｊ(ｓ)と同じ特性になり、運転者の操舵の周波数成分を除去できる。
【００９４】
【数９】
0006716031.tif 000010
【００９５】
実施の形態２では、正側補正フラグＦｃｐがＯＮのとき、推定速度ωが実際の回転速度ωｅよりも大きくなっていると判定し、推定速度ωを小さく補正する。例えば、補正用信号ωｃによって上限値を制限することで、推定速度ωを小さく補正することができる。
【００９６】
図１３は、実施の形態２による補正実行部５２の処理の一例を示したフローチャートである。補正実行部５２は、補正判定部５１の出力である正側補正フラグＦｃｐがＯＮ(Ｆｃｐ＝１)のとき(すなわちステップＳ６１がＹＥＳのとき)には処理ステップＳ６３に進み、正側補正フラグＦｃｐがＯＦＦ(Ｆｃｐ＝０)のとき(すなわちステップＳ６１がＮＯのとき)には処理ステップＳ６２に進む。
【００９７】
処理ステップＳ６３では、推定速度ωが後述の補正用信号ωｃよりも大きいことを判定し、推定速度ωｇの上限値を制限する。ω＞ωｃのとき(すなわち処理ステップＳ６３がＹＥＳのとき)、推定速度ωの上限値が制限され、補正後の推定速度ωｇ＝ωｃを出力する(ステップＳ６５)。これにより、補正後の推定速度ωｇを小さく補正できる。一方、ω≦ωｃのとき(すなわち処理ステップＳ６３がＮＯのとき)、推定速度ωをそのまま用いて補正後の推定速度ωｇ＝ωを出力する(ステップＳ６６)。
【００９８】
処理ステップＳ６２では、負側補正フラグＦｃｍがＯＮ(Ｆｃｍ＝１)のとき(すなわちステップＳ６２がＹＥＳのとき)には処理ステップＳ６４に進み、負側補正フラグＦｃｍがＯＦＦ(Ｆｃｍ＝０)のとき(すなわちステップＳ６２がＮＯのとき)には、正側補正フラグＦｃｐおよび負側補正フラグＦｃｍがＯＦＦなので、前述の処理ステップＳ６６で補正後の推定速度ωｇ＝ωを出力する。
【００９９】
処理ステップＳ６４では、推定速度ωが後述の補正用信号ωｃよりも小さいことを判定し、推定速度ωの下限値を制限する。ω＜ωｃのとき(すなわち処理ステップＳ６４がＹＥＳのとき)、推定速度ωの下限値が制限され、補正後の推定速度ωｇ＝ωｃを出力する(ステップＳ６７)。これにより、補正後の推定速度ωｇを大きく補正できる。一方、ω≧ωｃのとき(すなわち処理ステップＳ６４がＮＯのとき)、推定速度ωをそのまま用いて補正後の推定速度ωｇ＝ωを出力する(ステップＳ６６)。
【０１００】
上記の通り、推定速度補正部５は、操舵トルクの微分値Ｔｄに換算ゲインｋを乗算した補正用信号ωｃによって推定速度ωを補正するよう構成した。これにより、モータの回転速度ωｅと操舵トルクの微分値Ｔｄとの相関を利用して、より精度の良い補正が実施できる。その他、実施の形態１と同じ構成の部分は、実施の形態１と同様の効果を得られる。
【０１０１】
実施の形態３．
本実施の形態３は、前述の実施の形態１、２と推定速度補正部５の構成が異なり、他は実施の形態１、２と同じである。具体的には、推定速度補正部５内の補正実行部５２の処理と、補正用信号演算部５３の出力である補正用信号ωｃの演算方法が異なる。図１４は、この発明の実施の形態３によるモータの制御角である推定角θを演算する、推定速度補正部５および推定角演算部６の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【０１０２】
補正用信号ωｃは、下式(１６)のように、第１補正用信号ω１と第２補正用信号ω２との和によって算出する。第１補正用信号ω１は、実施の形態２で示した上式(１４)と同様に、操舵トルクの微分値(ｓ・Ｔｒｑ＝Ｔｄ)からフィルタＨｃ(ｓ)により運転者の操舵の周波数成分を除去した値に換算ゲインｋを乗算し、下式(１７)で算出する。また、第２補正用信号ω２は、下式(１８)で推定速度ωからフィルタＬｃ(ｓ)により運転者の操舵の周波数成分を抽出して算出する。フィルタＬｃ(ｓ)は、フィルタＨｃ(ｓ)に基づいて下式(１９)で設定する。これにより、元の信号から運転者の操舵の周波数成分よりも高い周波数の成分を除き、運転者の操舵の周波数成分を抽出することができる。
【０１０３】
【数１０】
0006716031.tif 000011
【０１０４】
さらに、上式(１９)でフィルタＬｃ(ｓ)を設定すると、フィルタＨｃ(ｓ)とフィルタＬｃ(ｓ)を足すと１になることから、元の入力信号が復元できる。すなわち、推定速度ωに誤差がない場合には、第１補正用信号ω１と第２補正用信号ω２との和によって、元の推定速度が復元できるという追加の効果が得られる。
【０１０５】
このように、モータの回転速度ωｅの基本成分となる運転者の操舵の周波数成分は推定速度ωから算出し、運転者の操舵の周波数成分よりも高い周波数成分は操舵トルクの微分値Ｔｄから算出するよう構成したことで、実際の回転速度ωｅに相当する信号として補正用信号ωｃを算出できる。なお、上式(１８)では、第２補正用信号ωｃ２の演算には推定速度ωを用いたが、補正後の推定速度ωｇを用いても同様の効果が得られる。
【０１０６】
本実施の形態３の補正用信号演算部５３では、推定速度ωと判定用の操舵トルクＴｊと判定用信号Ｔｄｊとが同符号であることを判定する前述の実施の形態１に示した構成に加え、推定速度ωの符号と判定用速度ωｊの符号が逆符号であることも判定する。
【０１０７】
ここでは、判定用信号である判定用速度ωｊとして用いる信号は、演算簡易化のため、操舵トルクの微分値から演算した上式(１６)の補正用信号ωｃを用いる。すなわち判定用速度ωｊ＝補正用信号ωｃとする。判定用速度ωｊは、実際の回転速度に相当する信号として算出した値で、推定速度ωの演算方法と異なる方法で演算した値ならばよく、補正用信号ωｃとは別の方法で演算してもよい。
【０１０８】
図１５は、実施の形態３の補正判定部５１における推定速度ωと判定用操舵トルクＴｊと判定用信号Ｔｄｊとが同符号であることを判定するフローチャートである。処理ステップＳ７１ｐ、Ｓ７１ｍでは、推定速度ωの符号と判定用速度ωｊの符号が逆符号であることを判定する。推定速度ωの符号と実際の回転速度ωｅに相当する信号として算出した判定用信号ωｃの符号が逆符号であるということは、推定速度ωの誤差が大きいことを示しており、補正の必要があることを示している。
【０１０９】
処理ステップＳ７１ｐでは、推定速度ωが正の値かつ判定用速度ωｊが負の値のとき(すなわちステップＳ７１ｐがＹＥＳのとき)処理ステップＳ１２ｐに進み、それ以外のとき(すなわちステップＳ７１ｐがＮＯのとき)処理ステップＳ７１ｍに進む。
【０１１０】
処理ステップＳ７１ｍでは、推定速度ωが負の値かつ判定用速度ωｊが正の値のとき(すなわちステップＳ７１ｍがＹＥＳのとき)処理ステップＳ１２ｍに進み、それ以外のとき(すなわちステップＳ７１ｍがＮＯのとき)処理ステップＳ１４に進む。
【０１１１】
処理ステップＳ１２ｐでは、判定用の操舵トルクＴｊが正の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが正の値であることを判定する。ここで、判定用信号Ｔｄｊは正の値であることを判定できればよいが、本実施の形態３ではモータのトルクＴｍの変化をより精度良く判定するため、正の閾値α１よりも大きいことを判定する。これにより、判定用信号Ｔｄｊが大きく変化した、すなわち、モータのトルクＴｍが大きく変化したことが判定でき、補正の必要があることがわかる。判定用の操舵トルクＴｊが正の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが正の閾値α１よりも大きいとき(すなわちステップＳ１２ｐがＹＥＳのとき)、第１正側フラグＦ１ｐをＯＮ(Ｆ１ｐ＝１)にし、第１負側フラグＦ１ｍはＯＦＦ(Ｆ１ｍ＝０)にする(ステップＳ１３)。このとき、推定速度ωと判定用の操舵トルクＴｊと判定用信号Ｔｄｊとが正の値で同符号であり、加えて、推定速度ωの符号と判定用速度ωｊの符号とが逆符号であるので、補正の必要があると判定できる。一方、判定用の操舵トルクＴｊが正の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが正の閾値α１よりも大きいという条件を満たさないとき(すなわちステップＳ１２ｐがＮＯのとき)、処理ステップＳ１４に進む。
【０１１２】
処理ステップＳ１２ｍでは、判定用の操舵トルクＴｊが負の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが負の値であることを判定する。このとき、判定用信号Ｔｄｊは、負の閾値−α１よりも小さいことを判定することで、モータのトルクＴｍが大きく変化したことを判定する。判定用の操舵トルクＴｊが負の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが負の閾値−α１よりも小さいとき(すなわちステップＳ１２ｍがＹＥＳのとき)、第１負側フラグＦ１ｍをＯＮ(Ｆ１ｍ＝１)にし、第１正側フラグＦ１ｐはＯＦＦ(Ｆ１ｐ＝０)にする(ステップＳ１５)。このとき、推定速度ωと判定用の操舵トルクＴｊと判定用信号Ｔｄｊとが負の値で同符号であり、加えて、推定速度ωの符号と判定用速度ωｊの符号とが逆符号であるので、補正の必要があると判定できる。一方、判定用の操舵トルクＴｊが負の値、かつ、判定用信号Ｔｄｊが負の閾値−α１よりも小さいという条件を満たさないとき(すなわちステップＳ１２ｍがＮＯのとき)、処理ステップＳ１４に進む。
【０１１３】
処理ステップＳ１４では、第１正側フラグＦ１ｐ、第１負側Ｆ１ｍはＯＦＦ(Ｆ１ｐ＝０、Ｆ１ｍ＝０)とする(ステップＳ１４)。
【０１１４】
この後の処理については、上記の第１正側フラグＦ１ｐ、第１負側Ｆ１ｍに基づいて、実施の形態２と同様に推定速度ωの補正を行い、補正後の推定速度ωｇを算出する。
【０１１５】
上記構成により、推定速度補正部５は、操舵トルクの微分値ｓ・Ｔｒｑから演算した第１補正用信号ωｃ１と、推定速度ωから演算した第２補正用信号ωｃ２との和ωｃ１＋ωｃ２＝ωｃによって推定速度ωを補正するよう構成した。さらに、第１補正用信号ωｃ１は、操舵トルクの微分値ｓ・ＴｒｑからフィルタＨｃ(ｓ)により運転者の操舵の周波数成分を除去した値に換算ゲインｋを乗算して算出し、第２補正用信号は、推定速度ωからフィルタＬｃ(ｓ)により運転者の操舵の周波数成分を抽出して算出するよう構成した。この構成では、モータの回転速度ωｅは操舵トルクの微分値ｓ・Ｔｒｑと相関があることを利用しているため、実際の回転速度ωｅに相当する値を得ることができる。さらに、この第１補正用信号ωｃ１と第２補正用信号ωｃ２との和で算出した補正用信号ωｃにより、推定速度ωを補正することで、精度の良い補正が実施できる。
【０１１６】
なお、本実施の形態３では、推定速度ωの符号と補正用信号ωｃの符号とが逆符号のときに推定速度ωの補正が必要であると判定したが、この条件を他の条件としてもよい。例えば、推定速度ωと補正用信号ωｃの差が予め定めた設定値α３よりも大きいとき、すなわち、|ω−ωｃ|＞α３のときに補正の必要があると判定してもよい。この場合にも、推定速度ωには誤差があることがわかり、補正の必要があると言える。
【０１１７】
その他、下記のように実施の形態１から３を変更してもよい。
【０１１８】
上記の実施の形態１から３では、推定速度ωの演算は、特許文献３のように誘起電圧を利用して推定する方法としたが、特に推定方法を限定するものではない。推定速度ωの演算方法と判定用信号Ｔｄｊの演算方法が異なっていれば、誘起電圧を利用して推定する方法に限らず、他の方法で推定速度ωを演算しても、所望の補正が実現できる。例えば、特許文献２のように、トルクセンサにより検出した操舵トルクに基づく推定方法でもよい。特許文献２の推定方法では、モータ１に高周波トルクＴｍｈｆを発生させ、トルクセンサ１０２で検出する操舵トルクＴｒｑに現れる応答に基づいて角度相当信号θｔを演算する。推定速度ωは、角度相当信号θｔを一度微分して求める。図１８は、操舵トルクに基づく推定方法で推定速度ωを演算する場合の推定速度補正部５および推定角演算部６の構成の一例を示す機能ブロック図である。角度相当信号演算部４１で操舵トルクＴｒｑに基づいて角度相当信号θｔを演算し、微分演算部４２で角度相当信号θｔを一度微分して推定速度ωを求める。その後に推定速度ωに対して推定速度補正部５の処理を実施し、補正後の推定速度ωｇを積分して推定角θを演算すればよい。
【０１１９】
高周波トルクＴｍｈｆは、下式(２０)のｄ軸電流指令ｉｄ＊およびｑ軸電流指令ｉｑ＊を与えることで発生させる。ｄ軸電流指令ｉｄ＊は、ｄ軸基本電流指令ｉｄ０＊にｄ軸高周波電流指令Ａｉｄを加算して得られる。また、ｑ軸電流指令ｉｑ＊は、ｑ軸基本電流指令ｉｑ０＊にｑ軸高周波電流指令Ａｉｑを加算して得られる。ｄ軸基本電流指令ｉｄ０＊は、例えば、モータの回転速度ωｅに応じて決定する。また、ｑ軸基本電流指令ｉｑ０＊は、例えば、操舵トルクＴｒｑに応じて決定する。ｄ軸高周波電流指令Ａｉｄおよびｑ軸高周波電流指令Ａｉｑは、振幅Ａ、周波数ｗｗの余弦波および正弦波で与える。余弦波および正弦波は、時間ｔの関数とする。
【０１２０】
【数１１】
0006716031.tif 000012
【０１２１】
以下では、簡単に説明するために、ｄ軸基本電流指令ｉｄ０＊、ｑ軸基本電流指令ｉｑ０＊を０とする。モータの出力トルクＴｍは、ｑ軸電流指令ｉｑ＊におよそ比例して得られる。そのため、上式(２０)に基づいてモータ１に電力を供給することで、推定誤差Δθがない場合には、下式(２１)のように、ｑ軸高周波電流指令Ａｉｑに比例した高周波トルクＴｍｈｆが発生する。ここで、Ｋｔはモータの出力トルクの比例定数である。
【０１２２】
【数１２】
0006716031.tif 000013
【０１２３】
一方、推定誤差Δθがある場合には、下式(２２)のように、ｑ軸高周波電流Ａｉｑと高周波トルクＴｍｈｆには位相差Δθｑが生じる。よって、ｑ軸高周波電流Ａｉｑと高周波トルクＴｍｈｆとの位相差Δθｑは、推定誤差Δθの情報を有する信号である。
【０１２４】
【数１３】
0006716031.tif 000014
【０１２５】
角度相当信号θｔは、位相差Δθｑが推定誤差Δθの情報を有することを利用して演算できる。高周波トルクＴｍｈｆはトルクセンサ１０２で検出する操舵トルクＴｒｑに反映されるので、位相差Δθｑは操舵トルクＴｒｑに基づいて算出できる。角度相当信号θｔの演算は、操舵トルクＴｒｑに基づいて算出した位相差Δθｑが小さくなるように、下式(２３)(２４)で示すフィードバック制御によって行う。
【０１２６】
【数１４】
0006716031.tif 000015
【０１２７】
ここで、ｋｐｐ、ｋｉｉは角度相当信号θｔを演算するためのフィードバックゲインである。
この推定方法の場合、例えば、推定遅れが推定誤差Δθの要因となる。この推定方法では、操舵トルクＴｒｑに基づいて演算した角度相当信号θｔを微分して推定速度ωを算出しているが、判定用信号Ｔｄｊの演算とは異なる方法である。したがって、この推定方法であっても、判定用信号Ｔｄｊに基づいて補正を行うか否かの判定をすることで、推定誤差Δθを低減することができ、推定誤差Δθによって生じるトルク変動を抑制できる。
【０１２８】
ただし、実施の形態２または３の場合、補正用信号ωｃについても、推定速度ωとは異なる演算方法で算出することが補正の効果を得る条件である。
【０１２９】
上記の実施の形態２または３では、正側補正フラグＦｃｐがＯＮのとき、推定速度ωの上限値を制限する構成としたが、推定速度ωの値によらず、補正後の推定速度ωｇをωｇ＝ωｃとしてもよい。この構成でも、補正用信号ωｃは実際の回転速度ωｅに相当する値となっているため、推定誤差Δθを低減できる。
【０１３０】
上記の実施の形態２または３では、上式(１４)で算出する補正用信号ωｃ、または、上式(１６)から(１８)で算出する補正用信号ωｃについて、換算ゲインｋを上式(１０)よりも大きく設定してもよい。これにより、補正後の推定速度ωｇの大きさを大きくすることで、推定角θを実際の回転角に速く近付けることができ、推定角θの誤差を低減できる。
【０１３１】
さらに、換算ゲインｋを最初は大きめに設定し、時間とともに漸減してもよい。これにより、最初は補正後の推定速度ωｇの大きさを大きくすることで推定角θを実際の回転角θｅに近付け、時間とともに漸減することで実際の回転速度ωｅと同等の値で推定速度ωを補正することができる。
【０１３２】
本実施の形態１から３におけるフィルタＨｊ(ｓ)、Ｈｃ(ｓ)、Ｌｊ(ｓ)、Ｌｃ(ｓ)は、下記のように変更してもよい。
【０１３３】
(１)フィルタのカットオフ周波数の変更例
上記実施の形態のフィルタＨｊ(ｓ)、Ｈｃ(ｓ)では、運転者の操舵の周波数よりも高い周波数として、カットオフ周波数ωｈｊ、ωｈｃを３Ｈｚで設定したが、振動成分を抽出することができれば良く、カットオフ周波数ωｈｊ、ωｈｃは３Ｈｚに限らない。例えば、３０Ｈｚの振動が生じるのであれば、３０Ｈｚの振動を抽出できるよう、カットオフ周波数ωｈｊとωｈｃを１０Ｈｚで設定してもよい。また、カットオフ周波数ωｈｊ、ωｈｃは必ずしも同一である必要はなく、例えば、ωｈｊを３Ｈｚ、ωｈｃを５Ｈｚで設定してもよい。この場合でも、３Ｈｚと５Ｈｚは近傍の周波数であるため、同様の周波数成分が抽出できる。
【０１３４】
(２)フィルタの構成の変更例１
前述のフィルタＨｊ(ｓ)とＨｃ(ｓ)は同一のフィルタで設定したが、運転者の操舵の周波数成分を除去できれば良く、必ずしも同一である必要はない。例えば、カットオフ周波数ωｈｊ，ωｈｃは同じで、フィルタＨｊ(ｓ)は１次のハイパスフィルタとし、フィルタＨｃ(ｓ)は２次のハイパスフィルタとしてもよい。また、フィルタＨｊ(ｓ)は１次ハイパスフィルタとし、フィルタＨｃ(ｓ)は１次ハイパスフィルタにセンサノイズ除去のための１次ローパスフィルタを追加したもので設定してもよい。これらの場合にも、フィルタＨｊ(ｓ)、Ｈｃ(ｓ)により抽出できる主な周波数成分は、同様の周波数成分となる。
【０１３５】
同様に、フィルタＬｊ(ｓ)とＬｃ(ｓ)についても、運転者の操舵の周波数成分を抽出できれば良く、必ずしも同一である必要はない。
【０１３６】
(３)フィルタの構成の変更例２
フィルタＨｃ(ｓ)とＬｃ(ｓ)は、ハイパスフィルタとローパスフィルタの組合せに限らず、例えば、次式(２５)のようなバンドパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタの組合せとして設定してもよい。
【０１３７】
【数１５】
0006716031.tif 000016
【０１３８】
ここで、
ｓ：ラプラス変換の微分演算子、
ｋｂ：比例ゲイン、
ωｂ：フィルタ角周波数、
ζ：フィルタ減衰係数
である。
一般的に、電動パワーステアリング装置では、モータ１の出力トルクからトルクセンサ１０２で検出する操舵トルクＴｒｑまでの伝達特性において、数１０Ｈｚ程度以上の高い周波数帯域でのゲインは小さくなる。そのため、数１０Ｈｚ程度以上の高い周波数成分の推定誤差Δθによって生じる振動は小さいので、操舵への影響は小さく無視してもよい。
【０１３９】
そこで、バンドパスフィルタとして設定するフィルタＨｃ(ｓ)は、例えば、振動が大きい５０Ｈｚ以下の周波数帯域を通過帯域とする。さらに、フィルタＨｃ(ｓ)は、通常の運転者の操舵の周波数よりも高い周波数成分として、３Ｈｚ以上の周波数帯域を通過帯域とする。図１６は、実施の形態３の変形例によるフィルタＨｃ(ｓ)とフィルタＬｃ(ｓ)のゲイン特性の一例を示したボード線図である。フィルタＨｃ(ｓ)の通過帯域を運転者の操舵の周波数より高い周波数で設定したため、上記式(２５)のフィルタＬｃ(ｓ)により抽出する周波数成分は運転者の操舵の周波数成分を含む。
【０１４０】
さらに、このようなバンドパスフィルタでフィルタＨｃ(ｓ)を設定した場合、前述の実施の形態３の効果に加えて、振動の大きな周波数に狙いを定めた的確な補正が実施できるという追加の効果も得られる。また、トルクセンサ１０２のセンサノイズや検出遅れがあるので、これらの影響をバンドパスフィルタにより除去できる。
【０１４１】
なお、フィルタＨｊ(ｓ)，Ｌｊ(ｓ)についても運転者の操舵の周波数成分を含むか否かについて同様のことが言えるため、同じようにバンドパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタの組合せとして設定してもよい。
【０１４２】
また、図２のＥＣＵ２の、電力供給部３の座標変換部３２、電圧指令演算部３３、電流指令演算部３５、および推定速度演算部４、推定速度補正部５、推定角演算部６、からなる制御部分は、別々の制御回路で構成してもよく、また１つの制御回路でまとめて構成してもよい。
この点に関し、これらの機能を実現する処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう)であっても構成可能である。
【０１４３】
図１７の(ａ)はこれらの機能をハードウェアで構成した場合、(ｂ)はソフトウェアで構成した場合の、ハードウェア構成を概略的に示す。
上記各部の機能を図１７の(ａ)に示すハードウェアで構成した場合、処理回路１０００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。上記各部の機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
【０１４４】
上記各部の機能を図１７の(ｂ)に示すＣＰＵで構成した場合、上記各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ２１００に格納される。処理回路であるプロセッサ２０００は、メモリ２１００に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。これらのプログラムは、上記各部の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ２１００とは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。
【０１４５】
なお、上記各部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
【０１４６】
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
また処理に必要な各種情報は、ハードウェア構成の場合は回路に予め設定され、またソフトウェア構成の場合にはメモリに予め記憶させておく。
【０１４７】
なおこの発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含む。
【０１４８】
以上のようにこの発明では、運転者の操舵トルク(Ｔｒｑ)を検出する操舵トルク検出部(１０２)と、運転者の操舵力をアシストするモータ(１)と、前記モータの回転速度の推定値である推定速度(ω)を算出する推定速度演算部(４)と、前記操舵トルク(Ｔｒｑ)に基づいて前記推定速度(ω)を補正する推定速度補正部(５)と、補正後の推定速度(ωｇ)を積分して前記モータの推定角(θ)を算出する推定角演算部(６)と、前記推定角(θ)に基づいて前記モータに電力を供給する電力供給部(３)と、を備え、前記推定速度補正部(５)は、前記操舵トルクの微分値(Ｔｄ、ｓ・Ｔｒｑ)から運転者の操舵の周波数成分を除去(Ｈｊ(ｓ))した値に基づく判定用信号(Ｔｄｊ)と前記操舵トルク(Ｔｒｑ)と前記推定速度(ω)とが同符号のとき、前記推定速度(ω)を補正する、電動パワーステアリング装置とした。
また、運転者の操舵力をアシストするモータ(１)の回転速度の推定値である推定速度(ω)を算出することと、検出した運転者の操舵トルク(Ｔｒｑ)に基づいて前記推定速度(ω)を補正することと、補正後の推定速度(ωｇ)を積分して前記モータの推定角(θ)を算出することと、前記推定角(θ)に基づいて前記モータに電力を供給することと、を備え、前記操舵トルクの微分値(Ｔｄ、ｓ・Ｔｒｑ)から運転者の操舵の周波数成分を除去(Ｈｊ(ｓ))した値に基づく判定用信号(Ｔｄｊ)と前記操舵トルク(Ｔｒｑ)と前記推定速度(ω)とが同符号のとき、前記推定速度(ω)を補正する、電動パワーステアリング装置の制御方法とした。
【０１４９】
これにより、操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値に基づく判定用信号と操舵トルクと推定速度とが同符号のとき、推定速度および推定角に推定誤差が生じていることが判定できる。
操舵トルクの符号と操舵トルクの微分値の符号から運転者の操舵の方向と操舵トルクの増減がわかるので、操舵トルクの符号と操舵トルクの微分値の符号とが同符号であれば、操舵トルクの大きさが増加していることを判定することができる。
さらに、操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した判定用信号の符号と推定速度の符号が同符号なら、推定速度の誤差により推定角の誤差が増加することでモータのトルクが減少し、操舵トルクが増加していると判定できる。これは、操舵トルクの微分値とモータの回転速度との間に相関があり、運転者の操舵の周波数よりも高い周波数帯域においては正負の符号が逆になることを利用している。すなわち、同符号であれば、推定速度に誤差があることが判定できる。加えて、操舵トルクの微分値から運転者の操舵の周波数成分を除去した値を判定用信号とすることで、検出した操舵トルクに含まれるモータのトルクの変化を抽出することができるので、検出した操舵トルクの増加が運転者の力の増加によるものか、モータのトルクの減少によるものかを区別して判定できる。
上記判定によって推定角の誤差が増加していることが判定できるので、推定速度を補正することで推定角の誤差を小さくすることができる。推定角の誤差を小さくできるので、推定角の誤差によって生じるトルク変動を抑制することができ、振動の小さい安定的なセンサレス制御を行える電動パワーステアリング装置を提供できる。
【０１５０】
また、前記推定速度補正部(５)は、前記操舵トルクの微分値(Ｔｄ、ｓ・Ｔｒｑ)から運転者の操舵の周波数成分を除去(Ｈｊ(ｓ))した値に基づく前記判定用信号(Ｔｄｊ)と前記操舵トルク(Ｔｒｑ)と前記推定速度(ω)とが同符号で、かつ、前記判定用信号(Ｔｄｊ)の大きさが設定閾値より大きいとき、前記推定速度(ω)を補正する。
これにより、判定用信号の大きさが予め設定された閾値より大きいことを判定することで、推定誤差によって操舵トルクが大きく変化したことを判定することができるので、判定の精度が向上する。
【０１５１】
また、前記推定速度補正部(５)は、前記推定速度(ω)を零に補正する。
これにより、補正条件を満たすとき、推定速度には誤差があり、推定速度が実際の速度よりも大きくなっているので、推定速度を零とすることで、誤った推定速度を積分して推定角の誤差が拡大することを防止できる。
【０１５２】
また、前記推定速度補正部(５)は、前記操舵トルクの微分値(Ｔｄ、ｓ・Ｔｒｑ)に換算ゲイン(ｋ)を乗算した補正用信号(ωｃ)によって前記推定速度(ω)を補正する。
これにより、モータの回転速度は操舵トルクの微分値と相関があるため、この相関を利用して、より精度の良い補正が実施できる。 
【０１５３】
また、前記推定速度補正部(５)は、前記操舵トルクの微分値(Ｔｄ、ｓ・Ｔｒｑ)から演算した第１補正用信号(ωｃ１)と前記推定速度(ω)から演算した第２補正用信号(ωｃ２)の和(ωｃ)によって前記推定速度(ω)を補正する。
これにより、推定速度の基本成分は利用しつつ、振動に起因する周波数成分の推定誤差を操舵トルクから演算した値に基づいて補正できるので、より精度の良い補正が実施できる。
【０１５４】
また、前記第１補正用信号(ωｃ１)は、前記操舵トルクの微分値(Ｔｄ、ｓ・Ｔｒｑ)から運転者の操舵の周波数成分を除去(Ｈｃ(ｓ))した値に換算ゲイン(ｋ)を乗算して算出し、前記第２補正用信号(ωｃ２)は、前記推定速度(ω)から運転者の操舵の周波数成分を抽出(Ｌｃ(ｓ))して算出する。
これにより、推定速度の基本成分は利用しつつ、振動に起因する瞬時的に変化した推定誤差を操舵トルクから演算した値に基づいて補正できる。さらに、モータの回転速度は操舵トルクの微分値と相関があるため、より精度の良い補正が実施できる。
【０１５５】
また前記推定速度補正部(５)は、前記操舵トルクの微分値(Ｔｄ、ｓ・Ｔｒｑ)から運転者の操舵の周波数成分を除去(Ｈｊ(ｓ))した値に基づく前記判定用信号(Ｔｄｊ)と前記操舵トルク(Ｔｒｑ)と前記推定速度(ω)とが同符号のとき、設定時間が経過するまで前記推定速度(ω)を補正する。
これにより、補正を予め定められた設定時間が経過するまで継続することで、瞬時的な補正ではなく、補正の効果が十分現れるまで補正できる。
【０１５６】
また、前記推定速度補正部(５)は、前記操舵トルクの微分値(Ｔｄ、ｓ・Ｔｒｑ)から運転者の操舵の周波数成分を除去(Ｈｊ(ｓ))した値に基づく前記判定用信号(Ｔｄｊ)と前記操舵トルク(Ｔｒｑ)と前記推定速度(ω)とが同符号のとき、前記操舵トルクの微分値(Ｔｄ、ｓ・Ｔｒｑ)に基づく補正解除条件を満たすまで、前記推定速度(ω)を補正する。
これにより、推定誤差の増減は操舵トルクに現れるため、操舵トルクの微分値から補正の効果が現れたかどうかを判断することができる。よって、補正の効果が現れるまで補正を継続することができる。 
【産業上の利用の可能性】
【０１５７】
この発明の電動パワーステアリング装置および電動パワーステアリングの制御方法は、多くの機種の電動パワーステアリング装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１５８】
１  モータ、２  ＥＣＵ、３  電力供給部、４  推定速度演算部、５  推定速度補正部、６  推定角演算部、３１  インバータ、３２  座標変換部、３３  電圧指令演算部、３４  電流検出器、３５  電流指令演算部、４１  角度相当信号演算部、４２  微分演算部、５１  補正判定部、５２  補正実行部、５３  補正用信号演算部、１０１  ステアリングホイール、１０２  トルクセンサ、１０３  ステアリングシャフト、１０４  車輪、１０５  ラック・ピニオンギヤ、１０００  処理回路、２０００  プロセッサ、２１００  メモリ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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