(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク制御の精度の低下を防止し、高精度なトルク制御を可能にすること。【解決手段】車両搭載機器に組み込まれる３相ブラシレスモータ１にバッテリ３から電力を供給するにあたり、車両の運転状態に基づき３相ブラシレスモータ１を駆動制御するための制御指令値を演算し、制御指令値に基づきインバータ回路２により３相ブラシレスモータ１を駆動制御するもので、バッテリ３から制御装置に供給するバッテリ電流が制限値を超えないように制御指令値を補正すると共にバッテリ電流に基づき制御指令値をフィードバック補正し、バッテリ電流が制限値を超えないように補正したとき、補正した制御指令値をフィードバック補正すると共にフィードバック補正した制御指令値をインバータ回路２に出力する。【選択図】図２
2016113111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵機構と、
前記操舵機構に対し操舵力を付与する3相ブラシレスモータと、
バッテリから電力を供給され、前記3相ブラシレスモータを駆動制御する制御装置と、
前記制御装置に設けられ、車両の運転状態に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するための制御指令値を演算する制御指令値演算部と、
前記制御装置に設けられ、前記制御指令値に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するインバータ回路と、
前記制御装置に設けられ、前記バッテリから前記制御装置に供給される電流であるバッテリ電流を制限する制限値を有し、前記バッテリ電流が前記制限値を超えないように前記制御指令値を補正する制御指令値制限部と、
前記制御装置に設けられ、前記バッテリ電流を検出または推定するバッテリ電流検出回路と、
前記制御装置に設けられ、前記バッテリ電流に基づき前記制御指令値をフィードバック補正する回路であって、前記制御指令値が前記制御指令値制限部によって補正されたとき、前記制御指令値制限部によって補正された前記制御指令値をフィードバック補正すると共にフィードバック補正された前記制御指令値を前記インバータ回路に出力する電流フィードバック回路と、
を有する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】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値制限部は、前記バッテリ電流が前記制限値に近づくように前記制御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装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値制限部は、車両の運転状態を示す信号である運転状態信号が入力される運転状態信号受信部を備え、前記運転状態信号に基づき、前記制限値を可変に調整する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】
請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値制限部は、前記制御装置に電力を供給するバッテリの電圧に基づき、前記制限値を可変に調整することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値制限部は、前記インバータ回路に入力される電圧値を示す信号である入力電圧信号が入力される入力電圧信号受信部と、前記3相ブラシレスモータの回転数を示す信号である回転数信号が入力される回転数信号受信部を備えると共に、前記入力電圧信号および前記回転数信号に基づき、前記制御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装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値制限部は、前記3相ブラシレスモータの銅損または鉄損に関する信号であるモータ損失信号が入力されるモータ損失信号受信部を備えると共に、前記モータ損失信号に基づき、前記制御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装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、前記3相ブラシレスモータ周辺の環境温度に関する信号である環境温度信号を受信する温度信号受信部を備え、
前記制御指令値制限部は、前記環境温度信号に基づき、前記制御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装置。
【請求項８】
ステアリングホイールの操舵操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵機構と、
前記操舵機構に対し操舵力を付与する3相ブラシレスモータと、
バッテリから電力を供給され、前記3相ブラシレスモータを駆動制御する制御装置と、
前記制御装置に設けられ、車両の運転状態に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するための制御指令値を演算する演算部であって、かつ前記制御指令値が前記バッテリから前記制御装置に供給される電流であるバッテリ電流が前記バッテリ電流を制限するための制限値を超えないように前記制御指令値を演算する制御指令値演算部と、
前記制御装置に設けられ、前記制御指令値に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するインバータ回路と、
前記制御装置に設けられ、前記バッテリ電流を検出または推定するバッテリ電流検出回路と、
前記制御装置に設けられ、前記バッテリ電流に基づき前記制御指令値をフィードバック補正すると共にフィードバック補正された前記制御指令値を前記インバータ回路に出力する電流フィードバック回路と、
を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
車両搭載機器に組み込まれる3相ブラシレスモータを駆動制御すると共にバッテリから電力を供給される車両搭載機器の制御装置であって、
車両の運転状態に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するための制御指令値を演算する制御指令値演算部と、
前記制御指令値に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するインバータ回路と、
前記バッテリから前記制御装置に供給される電流であるバッテリ電流を制限する制限値を有し、前記バッテリ電流が前記制限値を超えないように前記制御指令値を補正する制御指令値制限部と、
前記バッテリ電流を検出または推定するバッテリ電流検出回路と、
前記バッテリ電流に基づき前記制御指令値をフィードバック補正する回路であって、前記制御指令値が前記制御指令値演算部によって補正されたとき、前記制御指令値演算部によって補正された前記制御指令値をフィードバック補正すると共にフィードバック補正された前記制御指令値を前記インバータ回路に出力する電流フィードバック回路と、
を有することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを備えた車両搭載機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両搭載機器の一つである電動パワーステアリング装置として、特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、交流回転機の回転速度に関して線形な関係を持つ交流回転機電圧を制限することにより、直流母線電流を制限している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６２５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の交流回転機電圧の制限は、交流回転機に対するトルク指令から求められた電流指令値が交流回転機に供給される電流値に一致するように交流回転機に印加する電圧指令値を演算した後に行われる。この場合、直流母線電流検出値が直流母線電流指令に一致するように制御されるが、交流回転機に対するトルク指令を調整しないので、交流回転機に対するトルク指令から求められた電流指令に交流回転機へ供給される電流が一致しないおそれがある。その結果、トルク指令通りのトルクが発生しないため、トルク制御の精度が低下してしまう。また、交流回転機へ印加する三相交流電圧指令の振幅を制限するため、理想的な正弦波から歪んだ矩形波になるおそれがあり、トルクリプルの発生要因となる。
【０００５】
本発明の目的は、直流母線電流が所望の制限値以下になるように制御させたときに発生するトルク制御の精度の低下を防止し、高精度なトルク制御が可能な電動パワーステアリング装置及び車両搭載機器の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、車両搭載機器に組み込まれる3相ブラシレスモータを駆動制御すると共にバッテリから電力を供給するにあたり、車両の運転状態に基づき3相ブラシレスモータを駆動制御するための制御指令値を演算し、インバータ回路により制御指令値に基づき3相ブラシレスモータを駆動制御する。このとき、バッテリから制御装置に供給されるバッテリ電流を制限する制御指令値制限値を有し、バッテリ電流が制御指令値制限値を超えないように制御指令値を補正する。更に、バッテリ電流に基づき制御指令値をフィードバック補正する回路であって、バッテリ電流が制御指令値制限値を超えないように補正されたとき、補正された制御指令値をフィードバック補正すると共にフィードバック補正された制御指令値をインバータ回路に出力することとした。
【発明の効果】
【０００７】
すなわち、既にバッテリ電流が制御指令値制限値を超えないように補正された制御指令値をフィードバック補正することにより、制御指令値とモータの発生トルクとの差を小さくすることができ、制御の発散を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の電動パワーステアリング装置を表す概略図である。
【図２】実施例１のモータ駆動システムを表すシステム図である。
【図３】実施例１の制御指令値制限値算出マップである。
【図４】実施例１のモータ制御部を表す制御ブロック図である。
【図５】実施例１のトルク指令部の構成を表す制御ブロック図である。
【図６】実施例１のトルク指令部の動作概要図である。
【図７】実施例２のトルク指令部の構成を表す制御ブロック図である。
【図８】実施例３のトルク指令部の構成を表す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〔実施例１〕
図１は、実施例１の電動パワーステアリング装置の構成を表す概略図である。電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール２０１、ステアリングシャフト（操舵軸）２０２、ピニオン軸２０３、ラック軸２０４と、ラック＆ピニオン機構による操舵機構と、を有する。この操舵機構は、運転者がステアリングホイール２０１を左右に回転させると、ステアリングシャフト２０２を介して、ピニオン軸２０３に操舵トルクが伝達され、ピニオン軸２０３の回転運動がラック軸２０４の直線運動に変換されて、ラック軸２０４の両端に連結された操舵輪の操舵を行う。ピニオン軸２０３には、ステアリングホイール２０１の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ２０６が備えられ、検出した操舵トルクや車速情報などに基づいて、操舵トルクを補助するモータ１へのトルク指令τ*を発生させ、モータ１を駆動させる。減速機構２０５は、モータ１が発生するトルクを操舵輪に伝達して、運転者の操舵を補助する。モータ制御部１０は、インバータ回路２、バッテリ３、バッテリ電圧センサ４、位置センサ５、電流センサ６、バッテリ電流検出回路７、制御指令値制限部８、トルク指令部９から構成される（図２参照）。電動パワーステアリング装置では、後述するトルク指令発生器３０において、操舵トルクセンサ２０６において検出した操舵トルクや車速情報などに基づいて、操舵トルクを補助するモータ１へのトルク指令τ*を出力する。
【００１０】
図２は、実施例１のモータ駆動システムを表すシステム図である。モータ駆動システムは、モータ１と、モータ１を駆動するインバータ回路２と、インバータ回路２に電力を供給するバッテリ３と、インバータ回路２への供給電圧であるバッテリ３の電圧を検出するバッテリ電圧センサ４と、モータ１の回転子位置を検出する位置センサ５と、モータ１に流れる三相交流電流を検出する電流センサ６と、インバータ回路２への供給電流であるバッテリ電流（直流母線電流）を検出するバッテリ電流検出回路７と、バッテリ電流を制限させる指令を発生する制御指令値制限部８と、制御指令値制限値IDC*にバッテリ電流検出値IDCfbが一致するようにトルク指令を発生するトルク指令部９と、トルク指令に一致したトルクを発生するための制御を行うモータ制御部１０と、を有する。
【００１１】
モータ１は、3相ブラシレスモータであり、例えば、永久磁石同期電動機である。インバータ回路２は、ＦＥＴといったスイッチング素子で構成され、モータ１とバッテリ３とに接続されている。制御指令値制限部８は、バッテリ電圧センサ４で検出されたバッテリ電圧に基づいて、インバータ回路２に供給するバッテリ電流を予め設定された値に制限する制御指令値制限値ＩDC*をトルク指令部９に出力する。トルク指令部９は、バッテリ電圧VDCや、バッテリ電流IDCfbや、モータ１やインバータ回路２の環境温度信号、図外の車両統合制御装置といったコントローラからの指令信号等を受信する運転状態信号受信部を有する。トルク指令部９は、制御指令値制限部８からの制御指令値制限値IDC*とバッテリ電流検出回路７で検出されたバッテリ電流検出値IDCfbが一致するようにトルク指令をモータ制御部１０に出力する。
モータ制御部１０は、トルク指令部９のトルク指令τ**に基づき、インバータ回路２を駆動してモータ１の発生トルクを制御する。
制御指令値制限部８は、バッテリ電圧センサ４で検出したバッテリ電圧検出値VDCに基づいて、制御指令値制限値IDC*を求める。図３は実施例１の制御指令値制限値算出マップである。バッテリ電圧検出値VDCが低い程、直流母線電流であるバッテリ電流を制限することで、直流電圧であるバッテリ電圧の過剰な低下を抑制する。
【００１２】
図４は実施例１のモータ制御部を表す制御ブロック図である。モータ制御部１０は、ベクトル制御器２０と、ｄｑ／三相座変換器２１と、ＰＷＭ２２と、三相／ｄｑ座標変換器２３と、位相演算器２４と、速度演算器２５と、を有する。これにより、永久磁石同期電動機のトルクを線形化する手法として周知のベクトル制御を行う。
ベクトル制御器２０は、モータ１のトルクに寄与する電流指令Iq*に相当するトルクをモータ１が発生するようにｄｑ軸上の電圧指令Vd*、Vq*を出力する。
ｄｑ／三相座変換器２１は、ｄｑ軸上の電圧指令Vd*、Vq*と回転子位相θdに基づいて、三相交流電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を出力する。
ＰＷＭ２２は、三相交流電圧指令Vu*、Vv*、Vw*をインバータ回路２のスイッチング素子をオン／オフさせる信号とするパルス幅変調（PWM：Pulse Width Modulation）を行い、パルス幅変調された信号を出力する。
三相／ｄｑ座標変換器２３は、三相交流電流Iuc、Ivc、Iwcと回転子位相θdに基づいて、トルクに寄与する電流Iqc（ｑ軸電流成分）と磁束に寄与する電流Idc（ｄ軸電流成分）を出力する。
位相演算器２４は、位置センサ５により検出された回転子位置から回転子位相θdを演算し、ｄｑ／三相座変換器２１、三相／ｄｑ座標変換器２３、速度演算器２５に出力する。
速度演算器２５は、回転子位相θdからモータ１の回転数ωrmを演算し、ベクトル制御器２０に出力する。
【００１３】
次に、モータ制御部１０の基本動作について説明する。ベクトル制御器２０は、トルク指令部９のトルク指令τ*に基づき、トルクに寄与する電流指令Iq*と磁束に寄与する電流指令Id*を発生する。ただし、電流指令Id*は、非突極型の永久磁石同期電動機であれば、通常ゼロに設定される。突極構造の永久磁石同期電動機や、弱め界磁制御や効率最大化制御においては、電流指令Id*としてゼロ以外の指令を与える。
【００１４】
三相／ｄｑ座標変換器２３においてモータ１の交流電流検出値である三相交流Iuc、Ivc、Iwcと回転子位相θdに基づいて、トルクに寄与する電流Iqc（ｑ軸電流成分）と磁束に寄与する電流Idc（ｄ軸電流成分）に分離する。そして、トルクに寄与する電流指令Iq*と磁束に寄与する電流指令Id*にそれぞれの電流検出値が一致するように電流制御を行う。電流制御の結果、回転座標軸であるｄｑ軸上の電圧指令Vd*、Vq*が演算され、ｄｑ／三相座変換器２３において電圧指令Vd*、Vq*と回転子位相θdに基づいて、三相交流電圧指令Vu*、Vv*、Vw*に変換する。なお、ｄｑ軸上の電圧指令Vd*、Vq*は、電流制御の結果とｄｑ軸の干渉項を補償する非干渉制御の結果を組合せて演算してもよい。
【００１５】
三相交流電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、ＰＷＭ２２においてインバータ回路２のスイッチング素子をオン／オフさせる信号とするパルス幅変調を行い、インバータ回路２のスイッチング素子を駆動させることで、三相交流電圧指令Vu*、Vv*、Vw*に相当する電圧がモータ１に印加される。そして、モータ１の各相への通電を順次切り替えることで、各相に電流を供給して、モータ１を駆動させることができる。なお、三相交流電流の検出を行わずに直流母線電流を検出して、制御器内部にて相電流を再現演算する手法が採られる場合もある。直流母線電流から三相交流電流（相電流）を再現演算する手法については公知の技術があり、また本発明の主要な部分ではないので省略する。
【００１６】
図５は、実施例１のトルク指令部の構成を表す制御ブロック図である。トルク指令部９は、トルク指令発生器３０と、偏差演算器３１と、積分器３２と、制限処理器３３と、加算器３４から構成されている。
制御指令値演算部であるトルク指令発生器３０は、モータ１へのトルク指令τ*を発生する。
偏差演算器３１は、制御指令値制限部８が出力する制御指令値制限値IDC*とバッテリ電流検出回路７が出力するバッテリ電流検出値IDCfbとの偏差を演算する。
積分器３２は、偏差演算器３１が出力する偏差を積分演算して、トルク指令修正量Δτ*を出力する。
制限処理器３３は、積分器３２が出力するトルク指令修正量Δτ*を制限する。
加算器３４は、トルク指令発生器３０が出力するモータ１へのトルク指令と制限処理器３３によって制限されたトルク指令修正量Δτ*を加算し、補正されたトルク指令τ**を演算して出力する。
【００１７】
次に、本発明の特徴部分であるトルク指令部９の動作について説明する。図６は実施例１のトルク指令部の動作概要図である。トルク指令発生器３０からモータ１へのトルク指令τ*が発生する。このトルク指令τ*に基づいて、モータ制御部１０がモータ１の発生トルクを制御する。ただし、ここでは、容易に理解しやすくするために直流電圧やモータ１の回転数ωrmは、一定とする。
トルク指令τ*に基づいて、バッテリ電流検出値IDCfbが図４の補正前のバッテリ電流として流れたとする。このとき、トルク指令部９において、制御指令値制限値IDC*にバッテリ電流検出値IDCfbが一致するようにIDC*とIDCfbの偏差演算器３１において偏差（IDC*−IDCfb）を演算する。この場合の偏差は、バッテリ電流検出値IDCfbが制御指令値制限値IDC*を超えているため、負の値となる。偏差演算器３１において得られた偏差は、積分ゲインＫを乗じて積分演算（あるいは比例演算＋積分演算でも良い）を行い、トルク指令修正量Δτ*を作成し、制限処理器３３に出力する。
【００１８】
制限処理器３３では、トルク指令修正量Δτ*を零以下からトルク指令τ*に−１を乗じた値以上となるように制限する。そのため、トルク指令修正量Δτ*の最大値は零であり、最小値はトルク指令τ*に−１を乗じた負の値になる。トルク指令修正量Δτ*がトルク指令τ*に−１を乗じた値以下の場合には、トルク指令τ*に−１を乗じた値に制限され、トルク指令修正量Δτ*が零以上の正の値の場合には、零に制限される。トルク指令修正量Δτ*が最小値と最大値の間の場合には、制限されない。また、最小値がトルク指令τ*に応じて、可変する制限処理器３３となっている。なお、トルク指令が負の値の場合には、トルク指令修正量Δτ*の最大値はトルク指令τ*に−１を乗じた正の値になる最小値は零となる。動作としては、トルク指令τ*が正の値のときと同じであるが、制限される最大値と最小値の符号が異なる。
【００１９】
加算器３４において、制限処理器３３を通過したトルク指令修正量Δτ*をトルク指令τ*に加算し、新しいトルク指令τ**を演算する。補正された新しいトルク指令τ**は、トルク指令τ*以上に大きくなることはない。これは、トルク指令τ*が正の場合、トルク指令修正量Δτ*は、制限処理器３３によって零もしくは、トルク指令τ*に−１を乗じた負の値に制限されるからである。なお、トルク指令τ*が負の場合も同様に、トルク指令修正量Δτ*は、零もしくは、トルク指令τ*に−１を乗じた正の値に制限されるため、補正された新しいトルク指令τ**は、トルク指令τ*以上に小さくなることはない。
【００２０】
以上により、補正された新しいトルク指令τ**に基づいて、モータ１の発生トルクを制御すると、補正前のトルク指令τ*に基づいて制御されたときよりもバッテリ電流が小さくなる。そして、このようなフィードバック・ループを組むことで、オンライン的にトルク指令τ*の補正を行うことができるので、バッテリ電流検出値IDCfbが制御指令値制限値IDC*に一致したトルク指令τ*に基づくモータ１の発生トルクを制御することが可能となる。
【００２１】
次に、本発明の特徴部分であるトルク指令部９の積分器３２の積分ゲインＫの求め方の一例を説明する。インバータ回路２のバッテリ電圧VDCとバッテリ電流検出値IDCfbの関係は、電力に関して以下の式（１）の関係が成立する。
〔式（１）〕
VDC×IDCfb＝τ*×ωrm＋R*×（Idc2＋Iqc2）＋Ploss
ここで、右辺の第１項は、モータ１の機械出力を表す。第２項は、モータ１の銅損を表す。尚、R*はモータ１の相抵抗設定値である。第３項は、Ploss：モータ１の鉄損などを含む損失を表す。
【００２２】
例えば、モータ１の銅損や鉄損などの損失を無視できるような場合、式（１）は、下記の式（２）のように表すことができる。式（２）より、操作量をトルク指令τ*としたバッテリ電流フィードバック制御系において、制御対象をωrm／VDCと表すことができる。
〔式（２）〕
VDC×IDCfb＝τ*×ωrm
よって、入力がトルク指令τ*、出力がバッテリ電流検出値IDCfbの伝達関数として表現することができる。
【００２３】
ここで、トルク指令部９の積分ゲインＫを式（３）のように設定する。
〔式（３）〕
K＝（VDC/ωrm）×2π×FC
ただし、FCはバッテリ電流フィードバック制御系の制御応答周波数［Ｈｚ］である。
【００２４】
制御指令値制限値IDC*からバッテリ電流検出値IDCfbまでのバッテリ電流制御応答を式（４）のように一次遅れ系で定義することができ、理論的な制御系を構築することが可能である。
〔式（４）〕
IDCfb/τ*＝1/（1＋1/（２π×FC）×s）
ここで、ｓ：ラプラス演算子である。
【００２５】
以上の実施例１では、モータ１の銅損や鉄損を無視して考えたが、同様に銅損もしくは銅損と鉄損などの損失を考慮しても同様に考えることはでき、この場合には、フィードバック制御系の応答性や制御応答周波数に対する制御の安定性がさらに向上する。
また、実施例１では、直流母線電流であるバッテリ電流を無駄なく制限するため、バッテリ３が供給する電力を最大限利用することができる電動パワーステアリング装置を提供することができる。また、バッテリ３が供給する電圧VDCに基づいて、制御指令値制限値IDC*を可変させることでバッテリの状態に応じて適切な電力制御をすることができ、バッテリ３の早期劣化を防止や、バッテリ３からインバータ回路２の間に接続されている部品の故障や破損、または経路抵抗による発熱を抑制することができる。
【００２６】
また、式（１）に示すように、バッテリ電圧検出値VDCや、モータ回転数ωrmや、Plossによって積分ゲインKは影響を受ける。Plossは、銅損はR×I2で表される。（I:モータの相電流値（指令電流または実電流のどちらでもよい。）R:モータ回路（巻線等）の抵抗。）。また、鉄損にはヒステリシス損と渦電流損があり、ヒステリシス損はPh=kh*f*Bm1.6で表される。（Ph:ヒステリシス損、f:周波数、Bm:最大磁束密度、kh:比例定数）。渦電流損はPe=ke*(t*f/Bm）2/ρで表される。（Pe:渦電流損、t:鉄板の厚さ、f:周波数、Bm:最大磁束密度、ρ:磁性体の抵抗率、ke:比例定数）。よって、これらバッテリ電圧信号やモータ回転数信号、銅損や鉄損に関する信号であるモータ損失信号を生成し、積分器３２に電圧信号受信部、回転数信号受信部及びモータ損失信号受信部を設けることで、フィードバック制御系の応答性や制御応答周波数に対する制御の安定性が更に向上する。
【００２７】
以上説明したように、実施例１では下記の作用効果が得られる。
（1-1）ステアリングホイール２０１の操舵操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵機構と、
操舵機構に対し操舵力を付与するモータ１（3相ブラシレスモータ）と、
バッテリ３から電力を供給され、モータ１を駆動制御するモータ制御部１０（制御装置）と、
モータ制御部１０に設けられ、車両の運転状態に基づきモータ１を駆動制御するための制御指令値であるトルク指令τ*及びトルク指令τ**を演算するトルク指令部９（制御指令値演算部）と、
モータ制御部１０に設けられ、トルク指令τ**に基づきモータ１を駆動制御するインバータ回路２と、
モータ制御部１０に設けられ、バッテリ３からモータ制御部１０に供給される電流であるバッテリ電流IDCfbを制限する制御指令値制限値IDC*（制限値：制御指令値制限部８に相当）を有し、バッテリ電流IDCfbが制御指令値制限値IDC*を超えないようにトルク指令τ*を補正する偏差演算器３１、積分器３２、制限処理器３３及び加算器３４を有するトルク指令部９（制御指令値制限部）と、
モータ制御部１０に設けられ、バッテリ電流を検出または推定するバッテリ電流検出回路７と、
モータ制御部１０に設けられ、バッテリ電流に基づき制御指令値をフィードバック補正する回路であって、トルク指令τ*がトルク指令部９によって補正されたとき、トルク指令部９によって補正されたトルク指令τ**をフィードバック補正すると共にフィードバック補正されたトルク指令τ**をインバータ回路２に出力する電流フィードバック回路と、
を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
トルク指令部９によって補正されていないトルク指令τ*に基づいて出力されるｄｑ軸上の電圧指令や三相交流電圧指令などをフィードバック補正する場合、トルク指令τ*とモータの発生トルクの差が大きくなるため、フィードバック制御が発散する虞がある。
一方、実施例１では、既にトルク指令部９によって補正されたトルク指令τ**をフィードバック補正することにより、上記課題を抑制することができる。尚、実施例１では、トルク指令部９内のトルク指令発生器３０において、操舵トルクに基づくトルク指令τ*を演算したが、操舵トルクに限らず車速や操舵速度等を考慮してトルク指令τ*を演算してもよい。また、トルク指令τ*やτ**はトルクに寄与する電流指令であってもよいし、トルクに寄与する電流指令を演算するためのトルク指令値であってもよい。
【００２８】
（2-2）上記（1-1）に記載の電動パワーステアリング装置において、
トルク指令部９は、バッテリ電流IDCfbが制御指令値制限値IDC*に近づくようにトルク指令τ*を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
トルク指令部９では、トルク指令τ*が、できるだけ高い指令値となるように補正するため、制御指令値制限値IDC*の範囲内で操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。
【００２９】
（3-3）上記（1-1）に記載の電動パワーステアリング装置において、
制御指令値制限部８は、車両の運転状態を示す信号である運転状態信号が入力される運転状態信号受信部を備え、運転状態信号に基づき、制御指令値制限値IDC*を可変に調整することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
運転状態に応じて制御指令値制限値IDC*を可変制御することにより、操舵力付与の適用範囲（操舵トルクの大きさ、時間の長さ）を広げ、操舵フィーリングの向上を図ることができる。尚、実施例１ではバッテリ電圧検出値VDCに基づいて可変としたが、他の信号、例えばモータ１やインバータ回路２の温度、車両統合制御装置からの指令信号等に基づいて可変としてもよい。
【００３０】
（4-4）上記（3-3）に記載の電動パワーステアリング装置において、
制御指令値制限部８は、モータ制御部１０に電力を供給するバッテリ３の電圧に基づき、制御指令値制限値IDC*を可変に調整することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、バッテリ電圧が低下しているときは、制御指令値制限値IDC*をより低く設定することにより、バッテリの保護を図ることができる。
（5-5）上記（1-1）に記載の電動パワーステアリング装置において、
トルク指令部９は、インバータ回路２に入力される電圧値を示す信号であるバッテリ電圧検出値VDCが入力される入力電圧信号受信部と、モータ１の回転数ωrmを示す信号である回転数信号が入力される回転数信号受信部を備えると共に、入力電圧信号および回転数信号に基づき、トルク指令τ*を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、バッテリ電流フィードバック制御系の応答を所望の値に設定することができる。
【００３１】
（6-6）上記（5-5）に記載の電動パワーステアリング装置において、
トルク指令部９は、モータ１の銅損または鉄損に関する信号であるモータ損失信号が入力されるモータ損失信号受信部を備えると共に、モータ損失信号であるPlossに基づき、トルク指令τ*を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、バッテリ電流フィードバック制御系の応答性や制御応答周波数に対する制御の安定性を更に向上できる。
【００３２】
〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図７は実施例２のトルク指令部の構成を表す制御ブロック図である。実施例１では、バッテリ電流フィードバック制御系の制御応答周波数Fcとなるように積分ゲインＫを〔式（３）〕のように求めた。さらに、積分ゲインＫに対して銅損を考慮すると、制御応答周波数に対する制御の安定性がさらに向上する。銅損は、〔式（１）〕に示すように、相抵抗設定値R*とｄｑ軸電流検出値（ｄｑ軸電流指令であってもよい）から求められる。相抵抗設定値R*は、モータ制御部の環境温度が上がったり、下がったりと変化すると、実際のモータ１の相抵抗も変化する。そこで、モータ１周辺の環境温度を検出又は推定演算し、環境温度信号を出力する環境温度検出部３５を備えた。積分器３２は、環境温度信号を受信する環境温度信号受信部を有する。そして、積分器３２において、相抵抗設定値R*の値を受信した環境温度信号に基づいて補正するものである。これにより、環境温度が変化した場合においても制御応答周波数に対する制御の安定性を保つことができる。
【００３３】
以下、実施例２から把握しうる技術思想を記載する。
（7-7）モータ制御部１０は、モータ１周辺の環境温度に関する信号である環境温度信号を受信する温度信号受信部を備え、
トルク指令部９は、環境温度信号に基づき、トルク指令τ*を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
環境温度によって銅損、鉄損を算出するためのパラメータが変化するため、環境温度を更に考慮してトルク指令τ*を補正することにより、バッテリ電流フィードバック制御系の応答性や制御応答周波数に対する制御の安定性を更に向上できる。
〔実施例３〕
【００３４】
次に、実施例３について説明する。図８は実施例３のトルク指令部の構成を表す制御ブロック図である。実施例１では、電動パワーステアリング装置に本発明を適用した例を示した。これに対し、実施例３は、他の車両搭載機器に採用したものである。実施例１では、図５に示すように、トルク指令τ*とトルク指令修正量Δτ*を加算して、補正された新しいトルク指令τ**を作成した。これに対し、実施例３では、図５に示すトルク指令τ*を加算せずにトルク指令修正量Δτ*を直接トルク指令τ**とした。また、図５に示す制限処理器３３を削除した。例えば、電動ポンプや電動コンプレッサといった車両搭載機器が制御を行う際、図８のように、トルク指令部９の構成を変更することで、実施例１と同様な効果が得られると共に、バッテリ電流検出値IDCfbが制御指令値制限値IDC*に対してオーバーシュートせずにモータ１の発生トルクを制御することができる。
【００３５】
以下、実施例３から把握しうる技術思想を列挙する。
（8-15）車両搭載機器に組み込まれる3相ブラシレスモータを駆動制御すると共にバッテリから電力を供給される車両搭載機器の制御装置であって、
車両の運転状態に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するための制御指令値を演算する制御指令値演算部と、
前記制御指令値に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するインバータ回路と、
前記バッテリから前記制御装置に供給される電流であるバッテリ電流を制限する制御指令値制限値を有し、前記バッテリ電流が前記制御指令値制限値を超えないように前記制御指令値を補正するトルク指令部と、
前記バッテリ電流を検出または推定するバッテリ電流検出回路と、
前記バッテリ電流に基づき前記制御指令値をフィードバック補正する回路であって、前記制御指令値が前記トルク指令部によって補正されたとき、前記トルク指令部によって補正された前記制御指令値をフィードバック補正すると共にフィードバック補正された前記制御指令値を前記インバータ回路に出力する電流フィードバック回路と、
を有することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
トルク指令部によって補正されていない制御指令値に基づいて出力されるｄｑ軸上の電圧指令や三相交流電圧指令などをフィードバック補正する場合、制御指令値との発生トルクの差が大きくなるため、フィードバック制御が発散する虞がある。一方、本願発明では、既にトルク指令部によって補正された制御指令値をフィードバック補正することにより、上記課題を抑制することができる。
【００３６】
（9-16）上記（6-15）に記載の車両搭載機器の制御装置において、
前記トルク指令部は、前記バッテリ電流が前記制御指令値制限値を超えない範囲で前記制御指令値制限値に近づくように前記制御指令値を補正することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
トルク指令部は、制御指令値ができるだけ高い指令値となるように補正するため、制御指令値制限値の範囲内で操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。
（10-17）上記（8-15）に記載の車両搭載機器の制御装置において、
前記制御指令値制限部は、車両の運転状態を示す信号である運転状態信号が入力される運転状態信号受信部を備え、前記運転状態信号に基づき、前記制御指令値を補正することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
運転状態に応じて制御指令値を補正することにより、操舵力付与の適用範囲（操舵トルクの大きさ、時間の長さ）を広げ、操舵フィーリングの向上を図ることができる。
【００３７】
（11-18）上記（10-17）に記載の車両搭載機器の制御装置において、
前記制御指令値制限部は、前記制御装置に電力を供給するバッテリの電圧に基づき、前記制御指令値制限値を可変に調整することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
バッテリ電圧が低下しているときは、制限値をより低く設定することにより、バッテリの保護を図ることができる。
【００３８】
（12-19）上記（8-15）に記載の車両搭載機器の制御装置において、
前記トルク指令部は、前記インバータ回路に入力される電圧値を示す信号である入力電圧信号が入力される入力電圧信号受信部と、前記3相ブラシレスモータの回転数を示す信号である回転数信号が入力される回転数信号受信部を備えると共に、前記入力電圧信号および前記回転数信号に基づき、前記制御指令値を補正することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
よって、バッテリ電流フィードバック制御系の応答を所望の値に設定することができる。
（13-20）上記（12-19）に記載の車両搭載機器の制御装置において、
前記トルク指令部は、前記3相ブラシレスモータの銅損または鉄損に関する信号であるモータ損失信号が入力されるモータ損失信号受信部を備えると共に、前記モータ損失信号に基づき、前記制御指令値を補正することを特徴とする車両搭載機器の制御装置。
よって、バッテリ電流フィードバック制御系の応答性や制御応答周波数に対する制御の安定性を更に向上できる。
【００３９】
（他の実施例）
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００４０】
以下、上記実施例から把握しうる技術思想について列挙する。
（14-8）ステアリングホイールの操舵操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵機構と、
前記操舵機構に対し操舵力を付与する3相ブラシレスモータと、
バッテリから電力を供給され、前記3相ブラシレスモータを駆動制御する制御装置と、
前記制御装置に設けられ、車両の運転状態に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するための制御指令値を演算する演算部であって、かつ前記バッテリから前記制御装置に供給される電流であるバッテリ電流が前記バッテリ電流を制限するための制御指令値制限値を超えないように前記制御指令値を演算する制御指令値演算部と、
前記制御装置に設けられ、前記制御指令値に基づき前記3相ブラシレスモータを駆動制御するインバータ回路と、
前記制御装置に設けられ、前記バッテリ電流を検出または推定するバッテリ電流検出回路と、
前記制御装置に設けられ、前記バッテリ電流に基づき前記制御指令値をフィードバック補正すると共にフィードバック補正された前記制御指令値を前記インバータ回路に出力する電流フィードバック回路と、
を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
制御指令値演算部によって補正されていない制御指令値に基づいて出力されるｄｑ軸上の電圧指令や三相交流電圧指令などをフィードバック補正する場合、制御指令値とモータの発生トルクの差が大きくなるため、フィードバック制御が発散する虞がある。一方、本願発明では、制御指令値演算部によって補正された制御指令値をフィードバック補正することにより、上記課題を抑制することができる。
【００４１】
（15-9）上記（14-8）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値演算部は、バッテリ電流が前記制限値に近づくように前記制御指令値を演算することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
制御指令値演算部は、制御指令値が、できるだけ高い指令値となるように補正するため、制限値の範囲内で操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。
（16-10）上記（14-8）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値演算部は、車両の運転状態を示す信号である運転状態信号が入力される運転状態信号受信部を備え、前記運転状態信号に基づき、前記制御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装置。
運転状態に応じて制御指令値を補正することにより、操舵力付与の適用範囲（操舵トルクの大きさ、時間の長さ）を広げ、操舵フィーリングの向上を図ることができる。
（17-11）上記（16-10）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値演算部は、前記制御装置に電力を供給するバッテリの電圧に基づき、前記制限値を可変に調整することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
バッテリ電圧が低下しているときは、制限値をより低く設定することにより、バッテリの保護を図ることができる。
【００４２】
（18-12）上記（14-8）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値演算部は、前記インバータ回路に入力される電圧値を示す信号である入力電圧信号が入力される入力電圧信号受信部と、前記3相ブラシレスモータの回転数を示す信号である回転数信号が入力される回転数信号受信部を備えると共に、前記入力電圧信号および前記回転数信号に基づき、前記制御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装置。
バッテリ電流フィードバック制御系の応答を所望の値に設定することができる。
（19-13）上記（18-12）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御指令値演算部は、前記3相ブラシレスモータの銅損または鉄損に関する信号であるモータ損失信号が入力されるモータ損失信号受信部を備えると共に、前記モータ損失信号に基づき、前記制御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装置。
よって、バッテリ電流フィードバック制御系の応答性や制御応答周波数に対する制御の安定性を更に向上できる。
（20-14）上記（19-13）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、前記3相ブラシレスモータ周辺の環境温度に関する信号である環境温度信号を受信する温度信号受信部を備え、
前記制御指令値演算部は、前記環境温度信号に基づき、前記制御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装置。
環境温度によって銅損、鉄損を算出するためのパラメータが変化するため、環境温度を更に考慮して制御指令値を補正することにより、バッテリ電流フィードバック制御系の応答性や制御応答周波数に対する制御の安定性を更に向上できる。
【符号の説明】
【００４３】
１    モータ
２    インバータ回路
３    バッテリ
４    バッテリ電圧センサ
５    位置センサ
６    電流センサ
７    バッテリ電流検出回路
８    制御指令値制限部
９    トルク指令部
１０    モータ制御部
２０    ベクトル制御器
２１    ｄｑ／三相座標変換器
２２    ＰＷＭ
２３    三相／ｄｑ座標変換器
２４    位相演算器
２５    速度演算器
３０    トルク指令発生器
３１    偏差演算器
３２    積分器
３３    制限処理器
３４    加算器
３５    環境温度検出部
２０１    ステアリングホイール
２０２    ステアリングシャフト
２０３    ピニオン軸
２０４    ラック軸
２０５    減速機構
２０６    操舵トルクセンサ
【図１】
2016113111.tif 000003
【図２】
2016113111.tif 000004
【図３】
2016113111.tif 000005
【図４】
2016113111.tif 000006
【図５】
2016113111.tif 000007
【図６】
2016113111.tif 000008
【図７】
2016113111.tif 000009
【図８】
2016113111.tif 000010