(57)【要約】【課題】  電動モータの弱め界磁制御を行う車両の操舵アシスト装置において、操舵アシスト力が不足することがないようにする。【解決手段】  電子制御ユニット３０は、ｑ軸およびｄ軸からなる２相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によって電動モータ１５の回転を駆動制御する。ｑ軸目標電流演算部３４は、操舵トルクＴおよび車速Ｖを用いて基本アシスト力を計算する。ｄ軸目標電流演算部３６は、電動モータ１５の角速度ω、ｑ軸指令電圧Ｖqおよびｑ軸実電流Iqを用いて、弱め界磁制御のためのｄ軸目標電流Ｉd＊を計算する。ｑ軸目標電流補正演算部３７は、ｄ軸目標電流Id＊またはｄ軸実電流Ｉdが大きくなる従ってｑ軸目標電流Iq＊を大きくなる側に補正する。【選択図】  図２
2007118785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための電動モータと、前記電動モータの回転方向をｑ軸とするとともに前記回転方向と直交する方向をｄ軸とする２相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によって前記電動モータの回転を制御する電気制御回路とを備えた車両の操舵アシスト装置において、前記電気制御回路を、
操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記検出された操舵トルクに応じてｑ軸目標電流を決定するｑ軸目標電流決定手段と、
前記電動モータの弱め界磁制御のために前記電動モータの回転制御状態に応じて変化するｄ軸目標電流を決定するｄ軸目標電流決定手段と、
前記電動モータのｄ軸電流に関連したｄ軸電流関連状態量に応じて前記決定されたｑ軸目標電流を補正して補正ｑ軸目標電流を計算するｑ軸電流補正手段と、
前記計算された補正ｑ軸目標電流および前記決定されたｄ軸目標電流に従って前記電動モータを界磁制御する界磁制御手段とにより構成したことを特徴とする車両の操舵アシスト装置。
【請求項２】
前記ｑ軸電流補正手段は、前記電動モータのｄ軸電流が大きくなるにしたがって前記補正ｑ軸目標電流が大きくなるように前記ｑ軸目標電流を補正するものである請求項１に記載した車両の操舵アシスト装置。
【請求項３】
前記ｄ軸電流関連状態量は、前記ｄ軸目標電流決定手段によって決定されたｄ軸目標電流である請求項１または２に記載した車両の操舵アシスト装置。
【請求項４】
前記ｄ軸電流関連状態量は、前記電動モータの実際のｄ軸電流である請求項１または２に記載した車両の操舵アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための電動モータを備えた車両の操舵アシスト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じて界磁電流を電動モータに流して、操舵トルクに応じたアシストトルクを電動モータに発生させるようにした車両の操舵アシスト装置はよく知られている。一方、この種の電動モータの出力トルクと回転速度の関係は、図９の実線または破線で示すように一義的に決定される。図９の実線は出力トルクを重視した電動モータの特性（トルク優先の特性）を示し、図９の破線は回転速度を重視した電動モータの特性（回転速度優先の特性）を示している。
【０００３】
車両の停止時または低速走行時の操舵ハンドルの操作時には、図９の点Ａ１で示すように、大きな回転速度は必要とされないが、大きな出力トルク（アシストトルク）が必要とされることが多い。しかし、図９の破線で示すような特性の電動モータを用いた場合には、車両の停止時または低速走行時の操舵ハンドルの操作に必要な出力トルクが得られないことがある。また、車両の中速または高速走行時における操舵ハンドルの操作時には、図９の点Ａ２で示すように、大きな出力トルク（アシストトルク）は必要とされないが、大きな回転速度が必要とされることが多い。しかし、図９の実線で示すような特性の電動モータを用いた場合には、車両の中速または高速走行時における操舵ハンドルの操作時に必要な大きな回転速度が得られないことがある。
【０００４】
これらの要求を満足するためには、電動モータを大型化する必要があるが、この電動モータの大型化を回避するために、例えば下記特許文献１，２に示されているように、電動モータの回転方向をｑ軸とするとともに前記回転方向と直交する方向をｄ軸とする２相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御により、電動モータの回転を制御することは従来から知られている。このベクトル制御においては、電動モータの回転速度が大きくなるに従ってｄ軸電流を増加させて電動モータの永久磁石の磁界を弱める方向にコイル電流を流すようにすることにより、トルク優先の電動モータの特性を回転速度優先の電動モータの特性に変更する、いわゆる弱め界磁制御を行うようにしている。この弱め界磁制御によれば、図１０の実線で示すトルク優先の電動モータの特性が、破線で示すように回転速度の大きな領域で回転速度優先の電動モータの特性に変更され得る。これにより、電動モータを大型化することなく、前述した車両の各種状態におけるアシストトルクおよび回転速度の要求を満足させることができる。
【特許文献１】特開２０００−２７９０００号公報
【特許文献２】特開２００４−４０８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術のように、電動モータの効率化および小型高出力化のために弱め磁界制御の適用範囲を拡大すると、常用域において電動モータの出力トルクが低下する頻度が増すために、電動モータによる操舵アシスト力が不足して操舵フィーリングが悪化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、電動モータの弱め界磁制御を行う車両の操舵アシスト装置において、操舵アシスト力が不足することがないようにすることにある。
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための電動モータと、電動モータの回転方向をｑ軸とするとともに回転方向と直交する方向をｄ軸とする２相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によって電動モータの回転を制御する電気制御回路とを備えた車両の操舵アシスト装置において、電気制御回路を、操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記検出された操舵トルクに応じてｑ軸目標電流を決定するｑ軸目標電流決定手段と、電動モータの弱め界磁制御のために電動モータの回転制御状態に応じて変化するｄ軸目標電流を決定するｄ軸目標電流決定手段と、電動モータのｄ軸電流に関連したｄ軸電流関連状態量に応じて前記決定されたｑ軸目標電流を補正して補正ｑ軸目標電流を計算するｑ軸電流補正手段と、前記計算された補正ｑ軸目標電流および前記決定されたｄ軸目標電流に従って電動モータを界磁制御する界磁制御手段とにより構成したことにある。
【０００８】
この場合、具体的には、ｑ軸電流補正手段は、電動モータのｄ軸電流が大きくなるにしたがって補正ｑ軸目標電流が大きくなるようにｑ軸目標電流を補正するものである。また、ｄ軸電流関連状態量は、例えば、ｄ軸目標電流決定手段によって決定されたｄ軸目標電流であってもよいし、電動モータの実際のｄ軸電流であってもよい。
【０００９】
前記のように構成した本発明においては、電動モータの効率化および小型高出力化のために電動モータの弱め界磁制御を行っても、ｑ軸電流補正手段が、ｑ軸目標電流を補正して電動モータの出力トルクを確保するので、操舵アシスト力が不足する事態を回避することができて、運転者の操舵フィーリングの悪化を避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、本発明に係る操舵アシスト装置を含む車両の操舵装置の全体を示す概略図である。
【００１１】
この車両の操舵装置は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００１２】
ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ１５が組み付けられている。電動モータ１５は、三相同期式永久磁石モータ（ブラシレスモータ）である交流モータによって構成されている。電動モータ１５の回転軸は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵をアシストする。ボールねじ機構１６は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ１５の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。また、電動モータ１５をラックバー１４に組み付けるのに代えて、電動モータ１５をステアリングシャフト１２に組み付けて、電動モータ１５の回転を減速器を介してステアリングシャフト１２に伝達して同シャフト１２を軸線周りに駆動するように構成してもよい。
【００１３】
次に、電動モータ１５の作動を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵トルクセンサ２１、車速センサ２２および回転角センサ２３を備えている。操舵トルクセンサ２１は、ステアリングシャフト１２に組み付けられていて、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクＴを検出する。操舵トルクＴは、正負の値により操舵ハンドル１１の右方向および左方向の操舵時における操舵トルクの大きさをそれぞれ表す。また、操舵トルクセンサ２１をステアリングシャフト１２に組み付けるのに代え、ラックバー１４に組み付けて、ラックバー１４の軸線方向の歪み量から操舵トルクＴをそれぞれ検出するようにしてもよい。車速センサ２２は、車速Ｖを検出して車速Ｖを表す検出信号を出力する。
【００１４】
回転角センサ２３は、電動モータ１５内に組み込まれたエンコーダにより構成されており、電動モータ１５の回転子の回転に応じてπ／２ずつ位相の異なる２相パルス列信号と基準回転位置を表す零相パルス列信号を出力する。この回転角センサ２３からの検出信号は、電動モータ１５の回転角θおよび角速度ωの計算に利用される。一方、この電動モータ１５の回転角θは、操舵ハンドル１１の操舵角に比例するものであるので、本明細書では、この回転角θは、操舵ハンドル１１の操舵角としても共通に用いられる。また、電動モータ１５の角速度ωは、操舵ハンドル１１の操舵角速度に比例するものであるので、本明細書では、この角速度ωは、操舵ハンドル１１の操舵角速度としても共通に用いられる。なお、この回転角センサ２３の検出出力を用いるのに代えて、ステアリングシャフト１２の回転角またはラックバー１４の軸線方向の位置を検出するセンサを用意し、前記センサによって検出された回転角および変位量を操舵ハンドル１１の操舵角として用いるとともに、それらの微分値を操舵ハンドル１１の操舵角速度としてそれぞれ用いるようにしてもよい。このようにして検出された操舵角θおよび操舵角速度ωも、正負の値により、操舵ハンドル１１の右方向および左方向の操舵角および操舵角速度を表す。
【００１５】
これらの操舵トルクセンサ２１、車速センサ２２および回転角センサ２３は、電子制御ユニット３０に接続されている。電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするとともに、電動モータ１５の駆動制御回路も含む。次に、この電子制御ユニット３０について詳細に説明する。図２は、プログラムの実行によって実現される前記マイクロコンピュータの機能を表す機能ブロックを含む電子制御ユニット３０の全体ブロック図である。電子制御ユニット３０は、電動モータ１５の回転方向をｑ軸とするとともに回転方向と直交する方向をｄ軸とする２相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によって電動モータ１５の回転を制御する。なお、これらのｑ軸およびｄ軸について、表現方法を換えると、ｄ軸が電動モータ１５の永久磁石による界磁方向であり、ｑ軸がそれに直交する方向である。
【００１６】
電子制御ユニット３０は、基本アシスト力演算部３１および補償値演算部３２を備えている。基本アシスト力演算部３１は、操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じて図３の特性グラフに示すように変化する基本アシスト力Ｔasを記憶した基本アシスト力テーブルを有する。基本アシスト力演算部３１は、操舵トルクセンサ２１からの操舵トルクＴ及び車速センサ２２からの車速Ｖを入力して、基本アシスト力テーブルを参照することにより基本アシスト力Ｔasを計算する。この場合、基本アシスト力Ｔasは、操舵トルクＴの増加にしたがって増加するとともに車速Ｖの増加にしたがって減少する。なお、図３の特性グラフは、正領域すなわち右方向の操舵トルクＴおよび基本アシスト力Ｔasの関係についてのみ示しているが、負領域すなわち左方向の操舵トルクＴおよび基本アシスト力Ｔasに関しては、前記図３の特性グラフを原点を中心に点対称の位置に移した関係になる。また、本実施形態では、基本アシスト力Ｔasを基本アシスト力テーブルを用いて計算するようにしたが、基本アシスト力テーブルに代えて操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じて変化する基本アシスト力Ｔasを定義した関数を用意しておき、同関数を用いて基本アシスト力Ｔasを計算するようにしてもよい。
【００１７】
補償値演算部３２は、前記車速Ｖと共に、後述する電動モータ１５の回転角θ（操舵ハンドル１１の操舵角θに相当）および電動モータ１５の角速度ω（操舵ハンドル１１の操舵角速度ωに相当）を入力し、基本アシスト力Ｔasに対する補償値Ｔrtを計算する。すなわち、補償値演算部３２は、基本的には、操舵角θに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の基本位置への復帰力と、操舵角速度ωに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の回転に対する抵抗力に対応した戻しトルクとの和を補償値Ｔrtとして計算する。また、前記補償値Ｔrtは、車速Ｖの増加に従って増加する。なお、他の各種センサからの信号も加えて、前記補償値Ｔrtを計算してもよい。
【００１８】
これらの計算された基本アシスト力Ｔasおよび補償値Ｔrtは演算部３３に入力される。演算部３３は、基本アシスト力Ｔasと補償値Ｔrtを加算し、加算結果を目標指令トルクＴ＊としてｑ軸目標電流演算部３４に供給する。ｑ軸目標電流演算部３４は、前記目標指令トルクＴ＊に比例したｑ軸目標電流Ｉq＊を計算する。このｑ軸目標電流Iq＊は、前記２相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御におけるｑ軸成分電流であり、電動モータ１５によって発生される回転トルクの大きさを制御するものである。
【００１９】
電子制御ユニット３０は、電動モータ１５の効率化および小型高出力化のための弱め界磁制御に関係した弱め界磁制御パラメータ演算部３５を備えている。弱め界磁制御パラメータ演算部３５は、詳しくは後述する電動モータ１５の角速度ω、電動モータ１５に対するｑ軸指令電圧Ｖq＊’および電動モータ１５のｑ軸実電流Ｉqを入力し、第１〜第３パラメータテーブルを参照して、前記角速度ω、ｑ軸指令電圧Ｖq＊’およびｑ軸実電流Ｉqに応じた第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiを計算する。これらの第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiは、ｄ軸目標電流演算部３６に供給される。ｄ軸目標電流演算部３６は、第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiに正の係数ｋを乗算して、ｄ軸目標電流Ｉd＊（＝ｋ・Ｃw・Ｃq・Ｃi）を計算する。このｄ軸目標電流Id＊は、前記２相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御におけるｄ軸成分電流であり、電動モータ１５の界磁を弱めるためのものである。
【００２０】
次に、これらの第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiについて説明しておく。第１パラメータテーブルは、図４の特性グラフに示すように、電動モータ１５の角速度ωが小さい部分では「０」を示し、角速度ωの大きい部分ではほぼ一定の正の値を示す第１パラメータＣwを記憶している。言い換えれば、角速度ωが大きくなるに従って大きくなる値を示す第１パラメータＣwを記憶している。したがって、この特性に従って決定される第１パラメータＣwは、電動モータ１５の回転速度が大きな領域で弱め界磁電流を大きくすることを意味し、電動モータ１５を出力トルク重視の特性から回転速度重視の特性に変更する（図１０参照）。また、この第１パラメータＣwは、電動モータ１５の回転速度が遅いとき、すなわち操舵ハンドル１１の回動速度が遅いときに、無駄な弱め界磁電流が流れることを防止する。
【００２１】
第２パラメータテーブルは、図５の特性グラフに示すように、電動モータ１５のｑ軸指令電圧Ｖq＊’が小さい部分では「０」を示し、ｑ軸指令電圧Ｖq＊’の大きい部分ではほぼ一定の正の値を示す第２パラメータＣqを記憶している。言い換えれば、ｑ軸指令電圧Ｖq＊’が大きくなるに従って大きくなる値を示す第２パラメータＣqを記憶している。このｑ軸指令電圧Ｖqが大きいことは、詳しくは後述するｑ軸指令電流ΔIqが大きいこと、すなわちｑ軸目標電流Ｉq＊（補正ｑ軸目標電流Ｉq＊’）と電動モータ１５の実ｑ軸電流Iqとの偏差が大きいことを意味し、前記偏差が大きくなるに従って電動モータ１５の弱め界磁電流は大きくなる。これにより、第２パラメータＣqは、車両走行中に操舵ハンドル１１をゆっくりかつ小さく回動操作した場合に、前記偏差が大きなときに弱め界磁制御を行って電動モータ１５の回転速度を上昇させ、前記偏差が小さなときには無駄な弱め界磁電流が流れることを防止する。
【００２２】
第３パラメータテーブルは、図６の特性グラフに示すように、ｑ軸実電流Ｉqの小さい部分ではほぼ一定の正の値を示すとともにｑ軸実電流Ｉqの大きい部分では「０」を示す第３パラメータＣiを記憶している。言い換えれば、ｑ軸実電流Ｉqが大きくなるに従って小さくなる値を示す第１パラメータＣiを記憶している。この第３パラメータＣiは、電動モータ１５の角速度ωが大きな状態で、操舵ハンドル１１をさらに速く回動操作した場合に、電動モータ１５による操舵アシスト力が減少制御されて、操舵ハンドル１１の操舵トルクが増加することを回避する。なお、本実施形態では、これらの第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiを第１〜第３パラメータテーブルを用いて計算するようにしたが、これらのテーブルに代えて角速度ω、ｑ軸指令電圧Ｖq＊’およびｑ軸実電流Ｉqに応じて変化する第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiをそれぞれ定義した関数を用意しておき、同関数を用いて第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiを計算するようにしてもよい。
【００２３】
前記計算されたｑ軸目標電流Iq＊およびｄ軸目標電流Id＊はｑ軸目標電流補正演算部３７に供給される。ｑ軸目標電流補正演算部３７は、図７のｑ軸電流補正演算プログラムに実行により、ｄ軸目標電流Id＊を用いてｑ軸目標電流Iq＊を補正する。すなわち、ｑ軸目標電流補正演算部３７は、ｑ軸目標電流演算部３４からｑ軸目標電流Ｉq＊を入力し（ステップＳ１１）、ｄ軸目標電流演算部３６からｄ軸目標電流Ｉd＊を入力し（ステップＳ１２）する。そして、ｑ軸目標電流補正演算部３７は、補正係数テーブルを参照して、ｄ軸目標電流Ｉd＊に対応した補正係数αを計算する（ステップＳ１３）。補正係数テーブルは、ｑ軸目標電流補正演算部３７に内蔵されており、図８の特性グラフに示すように、ｄ軸目標電流Ｉd＊の増加に従って減少する正の補正係数αを記憶している。なお、本実施形態では、補正係数αを補正係数テーブルを用いて計算するようにしたが、補正係数テーブルに代えてｄ軸目標電流Id＊に応じて変化する補正係数αを定義した関数を用意しておき、同関数を用いて補正係数αを計算するようにしてもよい。
【００２４】
次に、ｑ軸目標電流補正演算部３７は、ｑ軸目標電流Iq＊を前記計算した補正係数αで除算することにより、ｑ軸目標電流Iq＊を補正した補正ｑ軸目標電流Iq＊’を計算して（ステップＳ１４）、同計算した補正ｑ軸目標電流Iq＊’を演算部３８に出力する（ステップＳ１５）。これにより、補正ｑ軸目標電流Iq＊’は、ｄ軸目標電流Id＊が大きくなる従ってｑ軸目標電流Iq＊を大きくなる側に補正した値を示す。
【００２５】
なお、ｄ軸目標電流Id＊は詳しくは後述するｄ軸実電流Idとほぼ同じであるので、ｑ軸目標電流補正演算部３７は、図２に破線で示すように、ｄ軸目標電流Id＊に代えてｄ軸実電流Idを用いて、ｑ軸目標電流Iq＊を補正した補正ｑ軸目標電流Iq＊’を計算するようにしてもよい。この場合、補正係数テーブルは、図８の括弧書きで示すように、ｄ軸実電流Idに応じて前記ｄ軸目標電流Id＊の場合と同様に変化する補正係数αを記憶している。そして、ｑ軸目標電流補正演算部３７は、図７のステップＳ１２にて括弧書きで示すように、ｄ軸実電流Idを入力して、ステップＳ１３にて前記変更した補正係数テーブルを用いて補正係数αを計算する。残りの処理に関しては、前記ｄ軸目標電流Id＊の場合と同様である。なお、この場合も、前述したｄ軸目標電流Ｉd＊を用いた場合と同様に、補正係数テーブルに代えて関数を用いて補正係数αを計算するようにしてもよい。
【００２６】
演算部３８は補正ｑ軸目標電流Ｉq＊’からｑ軸実電流Ｉqを減算し、減算結果をｑ軸指令電流ΔＩqとして比例積分制御部（ＰＩ制御部）４１に供給する。演算部３９はｄ軸目標電流Ｉd＊からｄ軸実電流Ｉdを減算し、減算結果をｄ軸指令電流ΔＩdとして比例積分制御部（ＰＩ制御部）４２に供給する。比例積分制御部４１，４２は、ｑ軸指令電流ΔＩqおよびｄ軸指令電流ΔＩdに基づいて、比例積分演算により、ｑ軸及びｄ軸実電流Ｉq，Ｉdがｑ軸及びｄ軸指令電流Ｉq*，Ｉd*にそれぞれ追従するようにｑ軸及びｄ軸指令電圧Ｖq*，Ｖd*を計算する。
【００２７】
これらのｑ軸及びｄ軸指令電圧Ｖq*，Ｖd*は、非干渉補正値演算部４３及び演算部４４，４５により補正されてｑ軸及びｄ軸補正指令電圧Ｖq*'，Ｖd*'として２相／３相座標変換部４６に供給される。非干渉補正値演算部４３は、ｑ軸及びｄ軸実電流Ｉq，Ｉd及び回転子の角速度ωに基づいて、ｑ軸及びｄ軸指令電圧Ｖq*，Ｖd*のための非干渉補正値−ω・(φa＋Ｌa・Ｉd)，ω・Ｌa・Ｉqを計算する。なお、前記インダクタンスＬa及び磁束φaは、予め決められた定数である。演算部４４、４５は、ｑ軸及びｄ軸指令電圧Ｖq*，Ｖd*から非干渉補正値−ω・(φa＋Ｌa・Ｉd)，ω・Ｌa・Ｉqをそれぞれ減算して、ｑ軸及びｄ軸補正指令電圧Ｖq*'＝Ｖq*＋ω・(φa＋Ｌa・Ｉd)，Ｖd*'＝Ｖd*−ω・Ｌa・Ｉqを算出する。
【００２８】
２相／３相座標変換部４６は、ｑ軸及びｄ軸補正指令電圧Ｖq*'，Ｖd*'を３相指令電圧Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換して、同変換した３相指令電圧Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*をＰＷＭ電圧発生部４７に供給する。ＰＷＭ電圧発生部４７は、３相指令電圧Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に対応したＰＷＭ制御電圧信号UU，VU，WUをインバータ回路４８に出力する。インバータ回路４８は、前記ＰＷＭ制御電圧信号UU，VU，WUに対応した３相の励磁電圧信号Ｖu，Ｖv，Ｖwを発生して、同励磁電圧信号Ｖu，Ｖv，Ｖwを３相の励磁電流路を介して電動モータ１５にそれぞれ供給する。３相の励磁電流路のうちの２つには電流センサ５１，５２が設けられ、各電流センサ５１，５２は、電動モータ１５に対する３相の励磁電流Ｉu，Ｉv，Ｉwのうちの２つの励磁電流Ｉu，Ｉwを検出して３相／２相座標変換部５３に出力する。この３相／２相座標変換部５３には、演算部５４にて前記実電流Ｉu，Ｉwに基づいて計算された励磁電流Ｉvも供給されている。３相／２相座標変換部５３は、これらの３相実電流Ｉu，Ｉv，Ｉwを２相実電流Ｉd，Ｉqに変換する。
【００２９】
また、回転角センサ２３からの２相パルス列信号及び零相パルス列信号は、所定のサンプリング周期で電気角変換部５５に連続的に供給されている。電気角変換部５５は、前記各パルス列信号に基づいて電動モータ１５における回転子の固定子に対する電気角を計算して、角速度変換部５６に供給する。角速度変換部５６は、前記電気角を微分して回転子の固定子に対する角速度を計算する。これらの電気角および角速度が電動モータ１５の回転角（操舵ハンドル１１の操舵角）θおよび角速度（操舵ハンドル１１の操舵角速度）ωに対応するもので、これらの回転角θおよび角速度ωは、前述した補償値演算部３２、弱め界磁制御パラメータ演算部３５、２相／３相座標変換部４６および３相／２相座標変換部５３などにも供給されて利用される。
【００３０】
次に、上記のように構成した実施形態の動作について説明する。運転者が操舵ハンドル１１を回動操作すると、この回動操作は、ステアリングシャフト１２およびピニオンギヤ１３を介してラックバー１４に伝達されて、ラックバー１４の軸線方向の変位により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵される。これと同時に、操舵トルクセンサ２１はステアリングシャフト１２に付与される操舵トルクＴを検出し、電動モータ１５が電子制御ユニット３０によりサーボ制御されて前記操舵トルクＴに応じたアシストトルクでラックバー１４を駆動するので、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は電動モータ１５の駆動力によりアシストされながら操舵される。
【００３１】
この電子制御ユニット３０によるサーボ制御においては、基本アシスト力演算部３１、補償値演算部３２及び演算部３３が、前記検出操舵トルクＴ、車速Ｖ、電動モータ１５の回転角（操舵ハンドル１１の操舵角）θ及び電動モータ１５の角速度（操舵ハンドル１１の操舵角速度）ωに基づいて目標指令トルクＴ*を計算するとともに、ｑ軸目標電流演算部３４がこの目標指令トルクＴ*に基づいてｑ軸目標電流Ｉq*を計算する。また、ｄ軸目標電流演算部３６が、弱め界磁制御パラメータ演算部３５にて電動モータ１５の角速度ω、ｑ軸指令電圧Ｖqおよびｑ軸実電流Iqに基づいて計算された第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiを用いて、ｄ軸目標電流Ｉq*を計算する。そして、演算部３８，３９、比例積分制御部４１，４２、２相／３相座標変換部４６、ＰＷＭ電圧発生部４７及びインバータ回路４８が、電流センサ５１，５２、３相／２相座標変換部５３及び演算部５４によってフィードバックされたｄ軸及びｑ軸実電流Ｉd，Ｉqを用いて、電動モータ１５を制御する。この場合、非干渉補正値計算部４３及び演算部４４，４５は、ｄ，ｑ軸間で干渉し合う速度起電力を打ち消すために比例積分制御部４１，４２からのｄ軸及びｑ軸指令電圧Ｖd*，Ｖq*を補正する。
【００３２】
このようなサーボ制御では、電動モータ１５の回転方向をｑ軸とするとともに回転方向と直交する方向をｄ軸とする２相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によって電動モータ１５の回転が制御される。そして、このベクトル制御においては、ｄ軸目標電流演算部３６が弱め界磁制御パラメータ演算部３５にて計算された第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiに基づいてｄ軸目標電流Ｉd＊を計算して、電動モータ１５のｄ軸電流を角速度ω、ｑ軸指令電圧Ｖqおよびｑ軸実電流Iqに応じて弱め界磁制御を行っている。したがって、電動モータ１５の効率化および小型高出力化が弱め界磁制御によって期待されるとともに、無駄な弱め界磁電流が流れることも回避される。
【００３３】
また、ｑ軸目標電流演算部３４にて計算されるｑ軸目標電流Ｉq＊は、ｑ軸目標電流補正演算部３７にて、ｄ軸目標電流Ｉd＊に応じて補正される。このｑ軸目標電流Ｉq＊の補正においては、ｄ軸目標電流Id＊またはｄ軸実電流Ｉdが大きくなる従ってｑ軸目標電流Iq＊を大きくなる側に補正される。したがって、上記実施形態によれば、電動モータ１５の効率化および小型高出力化のために電動モータの弱め界磁制御を行っても、電動モータ１５の出力トルクが確保されるので、操舵アシスト力が不足する事態を回避することができて、運転者の操舵フィーリングの悪化を避けることができる。
【００３４】
さらに、本発明は上記実施形態およびその変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００３５】
例えば、上記実施形態においては、電動モータ１５の弱め界磁制御のために、電動モータ１５の角速度ω、ｑ軸指令電圧Ｖqおよびｑ軸実電流Iqに応じて変化する第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiを用いてｄ軸目標電流Ｉd＊を決定するようにした。しかし、上記第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiのうちのいずれか１つまたは２つ、特に角速度ωに応じて変化する第１パラメータＣwのみを用いてｄ軸目標電流Ｉd＊を決定するようにしてもよい。また、電動モータ１５の角速度ω、ｑ軸指令電圧Ｖqおよびｑ軸実電流Iqのような電動モータ１５の回転制御状態を表す変数を用いて第１〜第３パラメータＣw，Ｃq，Ｃiおよびｄ軸目標電流Ｉd＊を決定するようにしたが、電動モータ１５の回転制御状態を表す他の変数を用いて決定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る操舵アシスト装置を含む車両の操舵装置の概略図である。
【図２】図１の電子制御ユニットの詳細を示すブロック図である。
【図３】操舵トルクと基本アシスト力との関係を示す特性グラフである。
【図４】電動モータの角速度と弱め界磁制御パラメータ中の第１パラメータＣwとの関係を示す特性グラフである。
【図５】電動モータのｑ軸指令電圧と弱め界磁制御パラメータ中の第２パラメータＣqとの関係を示す特性グラフである。
【図６】電動モータのｑ軸実電流と弱め界磁制御パラメータ中の第３パラメータＣiとの関係を示す特性グラフである。
【図７】ｑ軸電流補正演算プログラムを示すフローチャートである。
【図８】ｄ軸目標電流Ｉd＊およびｄ軸実電流Ｉdと補正係数との関係を示す特性グラフである。
【図９】電動モータの回転速度と出力トルクとの関係を示す特性グラフである。
【図１０】弱め界磁制御を説明するための電動モータの回転速度と出力トルクとの関係を示す特性グラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１１…操舵ハンドル、１５…   電動モータ、２１…操舵トルクセンサ、２２…車速センサ、２３…回転角センサ、３０…電子制御ユニット、３１…基本アシスト力演算部、３４…ｑ軸目標電流演算部、３５…弱め界磁制御パラメータ演算部、３６…ｄ軸目標電流演算部、３７…ｑ軸目標電流補正演算部。
【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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