(57)【要約】【課題】モータトルク係数の様々な変化要因に対応して的確なモータ電流指令値の補正を行うことができる電動パワーステアリング制御装置を提供すること。【解決手段】操舵時に電動モータ９に対し電圧を印加し、操舵に応じてアシストトルクを発生させるモータアシストコントロールユニット１５を有する電動パワーステアリング制御装置において、前記電動モータ９のモータ電流Ｉｍを検出するモータ電流センサ１３と、前記電動モータ９のモータ回転速度ωを測定するモータ回転速度センサ１２と、前記電動モータ９の端子電圧Ｖｍを測定するモータ端子電圧測定回路１４と、を設け、前記モータアシストコントロールユニット１５は、零近傍のモータ電流Ｉｍが検出された際、モータ回転速度ωとモータ端子電圧Ｖｍとの測定結果からモータ逆起電圧係数Ｋ１を算出し、算出されたモータ逆起電圧係数Ｋ１により電動モータ９への電流指令値を補正する手段とした。【選択図】        図２
2005014651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵時に電動モータに対し電圧を印加し、操舵に応じてアシストトルクを発生させる電動モータ制御手段を有する電動パワーステアリング制御装置において、
前記電動モータのモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記電動モータのモータ回転速度を測定するモータ回転速度測定手段と、
前記電動モータの端子電圧を測定するモータ端子電圧測定手段と、を設け、
前記電動モータ制御手段は、零近傍のモータ電流が検出された際、モータ回転速度とモータ端子電圧との測定結果からモータ逆起電圧係数を算出し、算出されたモータ逆起電圧係数により電動モータへの電流指令値を補正することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電動パワーステアリング制御装置において、
前記電動モータ制御手段は、零近傍のモータ電流が検出される毎に、モータ回転速度とモータ端子電圧との測定結果からモータ逆起電圧係数を算出し、モータ逆起電圧係数を更新することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された電動パワーステアリング制御装置において、
前記電動モータ制御手段は、零近傍のモータ電流が検出されない場合、予め記憶させておいたモータ逆起電圧係数初期設定値を用いることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータにより操舵アシストトルクを得る電動パワーステアリング制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング制御装置は、電動モータの温度推定値、または、温度測定値により、モータ電流指令値を補正するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０８４８８号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動パワーステアリング制御装置にあっては、モータ温度変化に伴うモータ電流特性の変化に対する補償制御を行うものであるため、温度により磁力が変化するという使用環境によるモータトルク係数の変化要因に対してのみのモータ電流指令値補正となり、製造バラツキや磁力の経時劣化によるモータトルク係数の変化要因に対応できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、モータトルク係数の様々な変化要因に対応して的確なモータ電流指令値の補正を行うことができる電動パワーステアリング制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、
操舵時に電動モータに対し電圧を印加し、操舵に応じてアシストトルクを発生させる電動モータ制御手段を有する電動パワーステアリング制御装置において、
前記電動モータ制御手段は、零近傍のモータ電流が検出された際、モータ回転速度とモータ端子電圧との測定結果からモータ逆起電圧係数を算出し、算出されたモータ逆起電圧係数により電動モータへの電流指令値を補正する手段とした。
【０００７】
【発明の効果】
よって、本発明の電動パワーステアリング制御装置にあっては、モータトルク係数がモータ逆起電圧係数に相当することに着目し、電動モータ制御手段において、零近傍のモータ電流が検出された際、モータ回転速度とモータ端子電圧との測定結果からモータ逆起電圧係数を算出し、算出されたモータ逆起電圧係数により電動モータへの電流指令値を補正するため、温度センサを設ける必要もなく、モータトルク係数の変化要因である製造バラツキ、磁力の経時劣化、周囲温度等の使用環境等に対応して的確なモータ電流指令値の補正を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電動パワーステアリング制御装置を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の電動パワーステアリング制御装置を示す全体システム図である。第１実施例装置のマニュアルステアリング系は、図１に示すように、ハンドル１、ステアリングコラムシャフト２、ステアリング歯車機構３、タイロッド４，５、タイヤ６，７を備えている。
【００１０】
前記ハンドル１を回動させることにより生じた操舵トルクは、ステアリングコラムシャフト２を介してステアリング歯車機構３に伝達される。操舵トルクは、ステアリング歯車機構３によりその作用方向が変換され、タイロッド４，５を動かし、タイヤ６，７の方向転換を行わせる。
【００１１】
前記マニュアルステアリング系には、図１に示すように、減速機８が設けられ、この減速機８に、電動モータ９が連結されている。
【００１２】
前記電動モータ９のモータアシスト制御系は、図１に示すように、トルクセンサ１０、車速センサ１１、モータ回転速度センサ１２（モータ回転速度測定手段）、モータ電流センサ１３（モータ電流検出手段）、モータ端子電圧測定回路１４（モータ端子電圧測定手段）、モータアシストコントロールユニット１５（電動モータ制御手段）と、を備えている。
【００１３】
前記トルクセンサー１０は、コラムシャフト２の途中に設けられ、操舵トルク情報をモータアシストコントロールユニット１５に提供する。
【００１４】
前記車速センサ１１は、図外のトランスミッションの出力軸等に設けられ、車速情報をモータアシストコントロールユニット１５に提供する。
【００１５】
前記モータ回転速度センサ１２は、電動モータ９のモータ軸位置に設けられ、モータ回転速度ωをモータアシストコントロールユニット１５に提供する。
【００１６】
前記モータ電流センサ１３は、電動モータ９へ印加される電圧に基づきモータ電流Ｉｍを検出し、モータ電流情報をモータアシストコントロールユニット１５に提供する。
【００１７】
前記モータ端子電圧測定回路１４は、電動モータ９の端子電圧Ｖｍを測定する回路で、モータアシストコントロールユニット１５に内蔵されている。
【００１８】
前記モータアシストコントロールユニット１５は、電動モータ９に印加する電圧を変えて、電流を制御するもので、操舵時に電動モータ９に対し電圧を印加し、操舵に応じてアシストトルクを発生させる電動モータ制御手段である。例えば、低速走行域の操舵時には大きなモータアシスト量とすることで操舵力を軽くし、中高速走行域の操舵時は逆に小さなモータアシスト量とすることで操舵力を重たくするというように、ハンドル操舵時のモータアシスト量が制御される。
【００１９】
図２はモータアシスト制御系ブロック図である。前記モータアシストコントロールユニット１５は、図２に示すように、モータアシスト量指令値演算部１５ａと、モータ逆起電圧係数演算部１５ｂと、モータ電流指令値変換部１５ｃと、モータ電流制御部１５ｄと、を有する。
【００２０】
前記モータアシスト量指令値演算部１５ａは、トルクセンサ１０からの操舵トルク情報と車速センサ１１からの車速情報に基づいて、モータアシスト量指令値（Ｎｍ）を演算する。
【００２１】
前記モータ逆起電圧係数演算部１５ｂには、モータ回転数センサ１２からモータ回転速度ωの情報と、モータ端子電圧測定回路１４からモータ端子電圧Ｖｍの情報と、モータ電流センサ１３からのモータ電流Ｉｍの情報とが、それぞれ供給される。
【００２２】
前記モータ逆起電圧係数演算部１５ｂは、モータ電流Ｉｍが零の際、モータ回転速度ωとモータ端子電圧Ｖｍとの測定結果からモータ逆起電圧係数Ｋ１（＝Ｋ）を算出する。このモータ逆起電圧係数演算部１５ｂでは、モータ電流Ｉｍが零の条件が成立する毎に、モータ回転速度ωとモータ端子電圧Ｖｍとの測定結果からモータ逆起電圧係数Ｋ１（＝Ｋ）を算出し、モータ逆起電圧係数Ｋを更新する。また、電動パワーステアリングの始動直後で、モータ電流Ｉｍが零の条件が成立しない場合、製造時に予め記憶させておいたモータ逆起電圧係数初期設定値（中央値）をモータ逆起電圧係数Ｋ１（＝Ｋ）とする。
【００２３】
前記モータ電流指令値変換部１５ｃは、モータアシスト量指令値演算部１５ａからのモータアシスト量指令値（Ｎｍ）を、モータ逆起電圧係数演算部１５ｂからのモータ逆起電圧係数Ｋ１（＝Ｋ）により補正することで、電動モータ９へのモータ電流指令値（Ａ）を算出する。
【００２４】
前記モータ電流制御部１５ｄは、モータ電流センサ１３からのモータ電流Ｉｍが、モータ電流指令値変換部１５ｃからのモータ電流指令値（Ａ）に一致するように、電動モータ９へ印加する電圧をフィードバック制御する。
【００２５】
次に、作用を説明する。
【００２６】
［背景技術］
電動モータの出力トルクは、モータ電流に比例する。
Ｔｍ＝Ｉｍ＊Ｋ
Ｔｍ：モータ出力トルク
Ｉｍ：モータ電流
Ｋ：モータトルク係数
しかし、以下の要因で、モータトルク係数Ｋの値が変化する。
▲１▼製造バラツキ
例えば、磁石の着磁量のバラツキ
▲２▼経時劣化
例えば、磁石の磁力の劣化。磁石を高温で使用すると、磁力が低下する。高温にし過ぎると、低温に戻っても、磁力が元に戻らず、磁力が劣化（低下）してしまう。
▲３▼使用環境
特開平１１−２０８４８８号公報にも示されるように、温度により磁力が変化する。
【００２７】
これに対し、特開平１１−２０８４８８号公報に提案されている温度補償制御では、上記▲１▼、▲２▼、▲３▼のうち、▲３▼による要因に対してしか補正できない。
【００２８】
また、特開平１１−２０８４８８号公報に記載されている温度推定方法では、モータ電流の所定時間毎の平均電流の大きさに応じて推定するものであるため、周囲温度を考慮することができない。すなわち、実用化するには、温度センサが必要となる。
【００２９】
従来、製造バラツキに対しては、電動パワーステアリングの製造段階で、個々のモータ特性を測定し、Ｋ（モータトルク係数）を求め、ＥＣＵ（コントローラ）に、その値を記憶させて補正する構成を採用していたため、製造工程が増える、モータとＥＣＵをセットで使用する必要がある、という問題があった。
【００３０】
［モータアシスト制御作用］
第１実施例装置のモータアシストコントロールユニット１５にて実行されるモータアシスト制御作用について説明する。
まず、モータアシスト量指令値演算部１５ａにおいて、トルクセンサ１０からの操舵トルク情報と車速センサ１１からの車速情報に基づいて、モータアシスト量指令値（Ｎｍ）を演算する。一方、モータ逆起電圧係数演算部１５ｂにおいて、モータ電流Ｉｍが零の際、モータ回転速度ωとモータ端子電圧Ｖｍとの測定結果からモータ逆起電圧係数Ｋ１（＝Ｋ）を算出する。そして、モータ電流指令値変換部１５ｃにおいて、モータアシスト量指令値演算部１５ａからのモータアシスト量指令値（Ｎｍ）を、モータ逆起電圧係数演算部１５ｂからのモータ逆起電圧係数Ｋ１（＝Ｋ）により補正することで、電動モータ９へのモータ電流指令値（Ａ）を算出する。次のモータ電流制御部１５ｄにおいて、モータ電流センサ１３からのモータ電流Ｉｍが、モータ電流指令値変換部１５ｃからのモータ電流指令値（Ａ）に一致するように、電動モータ９へ印加する電圧をフィードバック制御する。
【００３１】
［モータ逆起電圧係数Ｋ１の算出と補正］
モータ逆起電圧係数演算部１５ｂにおけるモータ逆起電圧係数Ｋ１の算出について説明する。
モータの特性は、以下の（式１）と（式２）により示される。
Ｖｍ＝Ｉｍ＊Ｒ＋Ｋ１＊ω                      （式１）
Ｖｍ：モータ端子電圧（Ｖ）
Ｉｍ：モータ電流（Ａ）
Ｒ：モータ抵抗（Ω）
Ｋ１：モータ逆起電圧係数（Ｖ／（ｒａｄ／ｓｅｃ））
ω：モータ回転速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）
Ｔｍ＝Ｉｍ＊Ｋ                              （式２）
Ｔｍ：モータ出力トルク（Ｎｍ）
Ｋ：モータトルク係数（Ｎｍ／Ａ）
ここで、モータ逆起電圧係数Ｋ１とモータトルク係数Ｋは、同じ値になることが知られている。
【００３２】
そこで、上記（式１）において、モータ電流Ｉｍを、Ｉｍ＝０とすると、
Ｖｍ＝Ｋ１＊ω                              （式１’）
となり、（式１’）においてモータ端子電圧Ｖｍとモータ回転速度ωが既知の値であれば、（式１’）を書き替えた下記の（式１”）によりモータ逆起電圧係数Ｋ１を求めることができる。
Ｋ１＝Ｖｍ／ω                              （式１”）
そして、モータ逆起電圧係数Ｋ１とモータトルク係数Ｋは、同じ値になるという関係により、上記（式２）は、
Ｔｍ＝Ｉｍ＊Ｋ１                              （式２’）
となり、目標とするモータ出力トルクＴｍ（＝モータアシスト量指令値）に対して、モータ逆起電圧係数Ｋ１を求めることで、モータ電流Ｉｍ（＝モータ電流指令値（Ａ））を補正することができる。言い換えると、モータトルク係数Ｋの変化要因である▲１▼製造バラツキ、▲２▼磁力の経時劣化、▲３▼使用環境（温度）の全てに対応して的確なモータ電流指令値（Ａ）の補正を行うことができる。
【００３３】
次に、効果を説明する。
第１実施例の電動パワーステアリング制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３４】
（１）  操舵時に電動モータ９に対し電圧を印加し、操舵に応じてアシストトルクを発生させるモータアシストコントロールユニット１５を有する電動パワーステアリング制御装置において、前記電動モータ９のモータ電流Ｉｍを検出するモータ電流センサ１３と、前記電動モータ９のモータ回転速度ωを測定するモータ回転速度センサ１２と、前記電動モータ９の端子電圧Ｖｍを測定するモータ端子電圧測定回路１４と、を設け、前記モータアシストコントロールユニット１５は、モータ電流Ｉｍが零の際、モータ回転速度ωとモータ端子電圧Ｖｍとの測定結果からモータ逆起電圧係数Ｋ１を算出し、算出されたモータ逆起電圧係数Ｋ１により電動モータ９への電流指令値を補正するため、使用環境や製造バラツキで変化するモータ抵抗Ｒの影響を抑え、モータトルク係数Ｋを予め記憶させておく必要も温度センサを設ける必要もなく、モータトルク係数Ｋの変化要因である製造バラツキ、磁力の経時劣化、使用環境に対応して的確なモータ電流指令値の補正を行うことができる。
【００３５】
ちなみに、従来技術と対比した場合、
▲１▼製造バラツキに関して
製造工程で、モータアシストコントロールユニット１５に記憶させる工程が不要であり、電動モータ９とモータアシストコントロールユニット１５とをセットで使わなくて良い。
▲２▼経時劣化に関して
磁力の経時劣化に対してモータ逆起電圧係数Ｋ１により補償できる。
▲３▼使用環境に関して
温度センサ無しで磁力の温度変化に対してモータ逆起電圧係数Ｋ１により補償できる。
【００３６】
（２）  前記モータアシストコントロールユニット１５は、モータ電流Ｉｍが零の条件が成立する毎に、モータ回転速度ωとモータ端子電圧Ｖｍとの測定結果からモータ逆起電圧係数Ｋ１を算出し、モータ逆起電圧係数Ｋ１を更新するため、短時間のサイクルで変化する使用環境（温度等）によるモータトルク係数Ｋの変化に対して応答良く補正することができる。
【００３７】
（３）  前記モータアシストコントロールユニット１５は、モータ電流Ｉｍが零の条件が成立しない場合、予め記憶させておいたモータ逆起電圧係数初期設定値を用いるため、電動パワーステアリングの始動直後等のように、モータ電流Ｉｍが零の条件が成立しない場合でも正常なモータアシスト制御を確保することができる。
【００３８】
以上、本発明の電動パワーステアリング制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００３９】
例えば、本実施例では、モータ電流Ｉｍが零の再にモータ回転速度ωとモータ端子電圧Ｖｍとの測定結果からモータ逆起電圧係数Ｋ１を算出するようにしているが、許容できる制御誤差に応じて幅を持たせた零近傍のモータ電流Ｉｍが検出された際に、モータ逆起電圧係数Ｋ１を算出しても良い。例えば、モータ電流Ｉｍの最大値が１００Ａのモータで、アシストトルクの制御誤差を３％程度許容するのであれば、０±３Ａのモータ電流Ｉｍを検出したとき、零のモータ電流Ｉｍを検出したときとみなし、モータ回転速度ωとモーや端子電圧Ｖｍとの測定結果からモータ逆起電圧係数Ｋ１を算出しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の電動パワーステアリング制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置のモータアシスト制御系ブロック図である。
【符号の説明】
１  ハンドル
２  ステアリングコラムシャフト
３  ステアリング歯車機構
４，５  タイロッド
６，７  タイヤ
８  減速機
９  電動モータ
１０  トルクセンサ
１１  車速センサ
１２  モータ回転速度センサ（モータ回転速度測定手段）
１３  モータ電流センサ（モータ電流検出手段）
１４  モータ端子電圧測定回路（モータ端子電圧測定手段）
１５  モータアシストコントロールユニット１５（電動モータ制御手段）
【図１】
2005014651.tif 000003
【図２】
2005014651.tif 000004