JP2002136182A - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置Info
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータの回転速度Ωを正確に推定し、この推
定値Ωに基づいてモータの出力トルクの指令値（指令ト
ルクＴ）を的確に算定する。 【解決手段】 インピーダンス演算部１８０は、モータ
ＭのインピーダンスＺをモータ温度Θに基づいて算出す
る。回転速度演算部１９０は、モータＭの電流Ｉ、電圧
Ｖ、インピーダンスＺに基づいて、モータＭの回転速度
Ωを算出する。指令トルク演算部２００は、操舵トルク
演算部１７０により算出されたハンドルの操舵トルクτ
や、車速演算部１６０により算出された車速ｕや、回転
速度演算部１９０により算出されたモータＭの回転速度
Ω等に基づいて、出力すべき所望のトルク指令値Ｔを算
出する。これらの手順により、モータの回転速度Ωを正
確に推定し、よって、指令トルクＴを的確に算定するこ
とができ、モータＭの温度Θが大きく変化した場合に
も、所望の補助トルクを出力することが可能となる。
定値Ωに基づいてモータの出力トルクの指令値（指令ト
ルクＴ）を的確に算定する。 【解決手段】 インピーダンス演算部１８０は、モータ
ＭのインピーダンスＺをモータ温度Θに基づいて算出す
る。回転速度演算部１９０は、モータＭの電流Ｉ、電圧
Ｖ、インピーダンスＺに基づいて、モータＭの回転速度
Ωを算出する。指令トルク演算部２００は、操舵トルク
演算部１７０により算出されたハンドルの操舵トルクτ
や、車速演算部１６０により算出された車速ｕや、回転
速度演算部１９０により算出されたモータＭの回転速度
Ω等に基づいて、出力すべき所望のトルク指令値Ｔを算
出する。これらの手順により、モータの回転速度Ωを正
確に推定し、よって、指令トルクＴを的確に算定するこ
とができ、モータＭの温度Θが大きく変化した場合に
も、所望の補助トルクを出力することが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ電流測定手
段とモータ電圧測定手段とを有するモータ制御装置と、
その様なモータ制御装置を有する車載用のパワーステア
リング装置（操舵力補助装置）に関する。
段とモータ電圧測定手段とを有するモータ制御装置と、
その様なモータ制御装置を有する車載用のパワーステア
リング装置（操舵力補助装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の車載用のパワーステアリング装置
（アシスト・トルクを付与する操舵力補助装置）の中に
は、装置の重量、体積、コスト等を削減するために、モ
ータの回転角を検出するタコメータやレゾルバ、或い
は、ステアリング・センサ（操舵角センサ）等を使用せ
ずに、モータの回転速度Ωをモータ電圧Ｖやモータ電流
Ｉ等から推定し、この推定された回転速度Ωに基づい
て、ステアリング・ホイールの回転速度（操舵角速度）
ωH を算出し、これらの推定値（Ω又はωH ）を出力ト
ルクの指令値の算出等に利用する装置がある。
（アシスト・トルクを付与する操舵力補助装置）の中に
は、装置の重量、体積、コスト等を削減するために、モ
ータの回転角を検出するタコメータやレゾルバ、或い
は、ステアリング・センサ（操舵角センサ）等を使用せ
ずに、モータの回転速度Ωをモータ電圧Ｖやモータ電流
Ｉ等から推定し、この推定された回転速度Ωに基づい
て、ステアリング・ホイールの回転速度（操舵角速度）
ωH を算出し、これらの推定値（Ω又はωH ）を出力ト
ルクの指令値の算出等に利用する装置がある。
【０００３】これらの従来のパワーステアリング装置で
用いられている「ハンドル戻しトルクＴR 」の算出ロジ
ックを図５に例示する。即ち、本図５は、従来のハンド
ル戻しトルク演算部（２４０）が実行する「ハンドル戻
しトルクＴR 」の演算手順を例示するブロック図であ
る。ただし、本図５において、ｕは車両の走行速度であ
る。
用いられている「ハンドル戻しトルクＴR 」の算出ロジ
ックを図５に例示する。即ち、本図５は、従来のハンド
ル戻しトルク演算部（２４０）が実行する「ハンドル戻
しトルクＴR 」の演算手順を例示するブロック図であ
る。ただし、本図５において、ｕは車両の走行速度であ
る。
【０００４】この様な従来技術においては、図中の操舵
角速度ωH は、以下の式（１）、式（２）、式（３）に
より算出（推定）される。
角速度ωH は、以下の式（１）、式（２）、式（３）に
より算出（推定）される。
【０００５】
【数１】 ωH ＝ Ω／Ｇｉ …（１）
【数２】 Ω ＝（Ｖ−ＺＩ）／Ｋe …（２）
【数３】 Ｚ ＝ Ｒ ＋ ＬＳ …（３） （記号定義） Ｇｉ ： 減速比（モータとピニオン軸とのギヤ比） Ｋe ： モータの逆起電力定数 Ｖ ： モータ電圧（実時間測定値） Ｉ ： モータ電流（実時間測定値） Ｚ ： モータのインピーダンス Ｒ ： モータの電気子抵抗 Ｌ ： モータのインダクタンス Ｓ ： 時間微分演算子（≡ｄ／ｄｔ）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
の電気子抵抗Ｒの値は、モータの温度Θに依存するた
め、上記の式（１）〜式（３）を用いてモータの回転速
度Ωやステアリング・ホイールの回転速度（操舵角速
度）ωH を推定すると、モータ温度Θが所定の標準温度
Θ0 よりも高い場合には、モータの回転速度Ωや操舵角
速度ωH は真の値よりも小さく推定されてしまう。ま
た、逆にモータ温度Θが標準温度Θ0 よりも低い場合に
は、これらの値は真の値よりも大きく推定されてしま
う。
の電気子抵抗Ｒの値は、モータの温度Θに依存するた
め、上記の式（１）〜式（３）を用いてモータの回転速
度Ωやステアリング・ホイールの回転速度（操舵角速
度）ωH を推定すると、モータ温度Θが所定の標準温度
Θ0 よりも高い場合には、モータの回転速度Ωや操舵角
速度ωH は真の値よりも小さく推定されてしまう。ま
た、逆にモータ温度Θが標準温度Θ0 よりも低い場合に
は、これらの値は真の値よりも大きく推定されてしま
う。
【０００７】このため、例えば、図５に例示する様な方
法で「ハンドル戻しトルクＴR 」を算出するパワーステ
アリング装置においては、上記の推定値（Ω，ωH ）を
使用した場合、低温時にはハンドルが戻り過ぎ、高温時
にはハンドルが戻り難いと言う問題が生じる。また、上
記と同様に操舵角速度ωH を推定し、この推定値ωH に
基づいて「ダンパー・トルクＴD 」を決定するパワース
テアリング装置においても同様に、低温時にはダンパー
が効き過ぎてハンドルが切れ難く、高温時には逆にハン
ドルが切れ過ぎると言う問題が生じる。
法で「ハンドル戻しトルクＴR 」を算出するパワーステ
アリング装置においては、上記の推定値（Ω，ωH ）を
使用した場合、低温時にはハンドルが戻り過ぎ、高温時
にはハンドルが戻り難いと言う問題が生じる。また、上
記と同様に操舵角速度ωH を推定し、この推定値ωH に
基づいて「ダンパー・トルクＴD 」を決定するパワース
テアリング装置においても同様に、低温時にはダンパー
が効き過ぎてハンドルが切れ難く、高温時には逆にハン
ドルが切れ過ぎると言う問題が生じる。
【０００８】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的は、モータの回転速度Ωを
正確に推定し、この推定値Ωに基づいてモータの出力ト
ルクの指令値（指令トルク）Ｔを的確に算定することが
できるモータ制御装置を提供することである。また、本
発明の更なる目的は、この様なモータ制御装置を用いて
所望の補助トルク（指令トルクＴ）を出力可能なパワー
ステアリング装置を提供することである。
されたものであり、その目的は、モータの回転速度Ωを
正確に推定し、この推定値Ωに基づいてモータの出力ト
ルクの指令値（指令トルク）Ｔを的確に算定することが
できるモータ制御装置を提供することである。また、本
発明の更なる目的は、この様なモータ制御装置を用いて
所望の補助トルク（指令トルクＴ）を出力可能なパワー
ステアリング装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、以下の手段が有効である。即ち、第１の手段
は、モータに流れる電流Ｉを測定するモータ電流測定手
段（電流検出器）と、モータの端子間の電圧Ｖを測定す
るモータ電圧測定手段（電圧検出器）とを有するモータ
制御装置において、必要に応じて随時或いは周期的に、
モータのインピーダンスＺを測定又は推定するインピー
ダンス決定手段と、上記のモータ電流Ｉ、モータ電圧
Ｖ、及び、インピーダンスＺに基づいてモータの回転速
度Ωを算出する回転速度算出手段とを設けることであ
る。
めには、以下の手段が有効である。即ち、第１の手段
は、モータに流れる電流Ｉを測定するモータ電流測定手
段（電流検出器）と、モータの端子間の電圧Ｖを測定す
るモータ電圧測定手段（電圧検出器）とを有するモータ
制御装置において、必要に応じて随時或いは周期的に、
モータのインピーダンスＺを測定又は推定するインピー
ダンス決定手段と、上記のモータ電流Ｉ、モータ電圧
Ｖ、及び、インピーダンスＺに基づいてモータの回転速
度Ωを算出する回転速度算出手段とを設けることであ
る。
【００１０】また、第２の手段は、上記の第１の手段の
インピーダンス決定手段において、モータの温度Θを測
定する温度センサと、温度Θに基づいてモータの電気子
抵抗Ｒを推定する電気子抵抗推定手段とを設けることで
ある。
インピーダンス決定手段において、モータの温度Θを測
定する温度センサと、温度Θに基づいてモータの電気子
抵抗Ｒを推定する電気子抵抗推定手段とを設けることで
ある。
【００１１】更に、第３の手段は、上記の第１又は第２
の手段において、上記のモータを車両に搭載される電動
パワーステアリング装置の一部とし、車両のステアリン
グ・ホイールに対する操舵トルクτ、車両の車両速度
ｕ、及びモータの回転速度Ωに基づいてモータに関する
トルク指令値Ｔを決定する出力トルク決定手段（指令ト
ルク演算部）を設けることである。以上の手段により、
前記の課題を解決することができる。
の手段において、上記のモータを車両に搭載される電動
パワーステアリング装置の一部とし、車両のステアリン
グ・ホイールに対する操舵トルクτ、車両の車両速度
ｕ、及びモータの回転速度Ωに基づいてモータに関する
トルク指令値Ｔを決定する出力トルク決定手段（指令ト
ルク演算部）を設けることである。以上の手段により、
前記の課題を解決することができる。
【００１２】
【作用及び発明の効果】本発明のインピーダンス決定手
段によれば、必要に応じて随時或いは周期的に、モータ
のインピーダンスＺが測定又は推定されるため、モータ
のインピーダンスＺが経時的に変化した場合にも、モー
タのインピーダンスＺを常時正確に検知することができ
る。したがって、本発明によれば、上記の式（２）、
（３）を用いて推定されるモータの回転速度Ωは、車両
やモータが置かれた環境が変化した場合にも正確とな
る。
段によれば、必要に応じて随時或いは周期的に、モータ
のインピーダンスＺが測定又は推定されるため、モータ
のインピーダンスＺが経時的に変化した場合にも、モー
タのインピーダンスＺを常時正確に検知することができ
る。したがって、本発明によれば、上記の式（２）、
（３）を用いて推定されるモータの回転速度Ωは、車両
やモータが置かれた環境が変化した場合にも正確とな
る。
【００１３】モータのインピーダンスＺは、特に、モー
タの温度Θに強く依存する。これは、モータの電気子抵
抗Ｒがモータの温度Θに強く依存するためであり、逆
に、モータの温度Θを温度センサにより随時検知し、こ
の値に基づいてモータの電気子抵抗Ｒを推定すれば、モ
ータのインピーダンスＺは、常時正確な値となる。
タの温度Θに強く依存する。これは、モータの電気子抵
抗Ｒがモータの温度Θに強く依存するためであり、逆
に、モータの温度Θを温度センサにより随時検知し、こ
の値に基づいてモータの電気子抵抗Ｒを推定すれば、モ
ータのインピーダンスＺは、常時正確な値となる。
【００１４】従って、これらの手段によれば、上記の式
（１）〜式（３）を用いてモータの回転速度Ωやステア
リング・ホイールの回転速度（操舵角速度）ωH を従来
よりも正確に推定することが可能となる。したがって、
例えば、この様なモータ制御装置を用いたパワーステア
リング装置等においては、従来と比べてより正確に所望
のトルクＴをステアリング・シャフト等に出力すること
が可能となる。
（１）〜式（３）を用いてモータの回転速度Ωやステア
リング・ホイールの回転速度（操舵角速度）ωH を従来
よりも正確に推定することが可能となる。したがって、
例えば、この様なモータ制御装置を用いたパワーステア
リング装置等においては、従来と比べてより正確に所望
のトルクＴをステアリング・シャフト等に出力すること
が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例
に限定されるものではない。 （第１実施例）図１は、電動パワーステアリング装置１
００に用いられた、本第１実施例におけるモータ制御装
置１１０のハードウェア構成図である。
基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例
に限定されるものではない。 （第１実施例）図１は、電動パワーステアリング装置１
００に用いられた、本第１実施例におけるモータ制御装
置１１０のハードウェア構成図である。
【００１６】ステアリングシャフト１０の一端には、ハ
ンドル（ステアリングホイール）１１が取り付けられ、
他端にはギヤボックス１２に軸承されたピニオン軸１３
が結合されている。ピニオン軸１３は、ギヤボックス１
２に嵌装されたラック軸１４に噛合され、また図示して
いないが、このラック軸１４の両端はボールジョイント
等を介して図略の操向車輪に連結されている。また、ス
テアリングシャフト１０には、アシストトルクを付与す
るブラシ付きの直流モータＭ（以下、単に「モータＭ」
という）が、減速比Ｇｉを有する２つの歯車１７を介し
て連結されている。
ンドル（ステアリングホイール）１１が取り付けられ、
他端にはギヤボックス１２に軸承されたピニオン軸１３
が結合されている。ピニオン軸１３は、ギヤボックス１
２に嵌装されたラック軸１４に噛合され、また図示して
いないが、このラック軸１４の両端はボールジョイント
等を介して図略の操向車輪に連結されている。また、ス
テアリングシャフト１０には、アシストトルクを付与す
るブラシ付きの直流モータＭ（以下、単に「モータＭ」
という）が、減速比Ｇｉを有する２つの歯車１７を介し
て連結されている。
【００１７】モータ制御装置１１０は、ＣＰＵ１１１、
ＲＯＭ１１２ｂ、ＲＡＭ１１２ａ、駆動回路１１３、Ａ
／Ｄ変換器や測定信号退避レジスタ等を有する入力イン
ターフェイス（ＩＦ）１１４、モータ電流Ｉを検出する
電流検出器１１５、モータ電圧Ｖを検出する電圧検出器
１１６、及び、モータＭの近傍に配置されてモータＭの
温度Θを検出する温度センサ１１７等から構成されてい
る。また、電流検出器１１５、及び電圧検出器１１６
は、チョッパ制御、或いはモータＭの駆動（回転）等に
より発生する高周波ノイズを取り除くローパスフィルタ
回路を有する。
ＲＯＭ１１２ｂ、ＲＡＭ１１２ａ、駆動回路１１３、Ａ
／Ｄ変換器や測定信号退避レジスタ等を有する入力イン
ターフェイス（ＩＦ）１１４、モータ電流Ｉを検出する
電流検出器１１５、モータ電圧Ｖを検出する電圧検出器
１１６、及び、モータＭの近傍に配置されてモータＭの
温度Θを検出する温度センサ１１７等から構成されてい
る。また、電流検出器１１５、及び電圧検出器１１６
は、チョッパ制御、或いはモータＭの駆動（回転）等に
より発生する高周波ノイズを取り除くローパスフィルタ
回路を有する。
【００１８】駆動回路１１３は、バッテリー、ＰＷＭ変
換器（１１３ａ）、ＰＭＯＳ駆動回路等から構成され
（図２参照）、公知のチョッパ制御によりモータ電流Ｉ
をモータＭに供給する。即ち、このモータＭには、指令
電圧Ｖn に基づいてモータ制御装置１１０の駆動回路１
１３より、電流検出器１１５と電圧検出器１１６を介し
てモータ電流Ｉが供給される。
換器（１１３ａ）、ＰＭＯＳ駆動回路等から構成され
（図２参照）、公知のチョッパ制御によりモータ電流Ｉ
をモータＭに供給する。即ち、このモータＭには、指令
電圧Ｖn に基づいてモータ制御装置１１０の駆動回路１
１３より、電流検出器１１５と電圧検出器１１６を介し
てモータ電流Ｉが供給される。
【００１９】更に、ステアリングシャフト１０には、運
転者からステアリングホイール（ハンドル）１１に加え
られたマニュアル操舵力の大きさ及びその方向（操舵ト
ルクτ）を検出するためのトルク検出器１５が設けられ
ている。
転者からステアリングホイール（ハンドル）１１に加え
られたマニュアル操舵力の大きさ及びその方向（操舵ト
ルクτ）を検出するためのトルク検出器１５が設けられ
ている。
【００２０】モータ制御装置１１０のＣＰＵ１１１に
は、ハンドルの操舵トルクτの検出に利用されるトルク
センサ１５や、車速ｕの算出に利用される車速計５０等
からの出力信号（実時間測定値）や、上記のモータＭに
関する検出値Ｉ，Ｖ，Θが入力インターフェイス（Ｉ
Ｆ）１１４を介して入力される。ＣＰＵ１１１は、これ
らの入力値から所定のトルク計算に基づいて、モータＭ
が出力すべきトルク値（指令トルクＴ）を決定し、更
に、この指令トルクＴに基づいて指令電流Ｉn が決定さ
れる。
は、ハンドルの操舵トルクτの検出に利用されるトルク
センサ１５や、車速ｕの算出に利用される車速計５０等
からの出力信号（実時間測定値）や、上記のモータＭに
関する検出値Ｉ，Ｖ，Θが入力インターフェイス（Ｉ
Ｆ）１１４を介して入力される。ＣＰＵ１１１は、これ
らの入力値から所定のトルク計算に基づいて、モータＭ
が出力すべきトルク値（指令トルクＴ）を決定し、更
に、この指令トルクＴに基づいて指令電流Ｉn が決定さ
れる。
【００２１】図２は、本実施例のモータＭを駆動制御す
るモータ制御装置１１０の論理的構成を示すブロック図
である。本図２のトルク電流変換部２８０は、指令電流
Ｉnを上記の指令トルクＴに基づいて決定する制御ブロ
ックであり、主にＩn −Ｔマップ（テーブルデータ）等
から構成されている。このＩn −Ｔマップは、指令電流
Ｉn の上限値及び下限値を規定する「電流指令リミッ
タ」の役割をも同時に果たしている。
るモータ制御装置１１０の論理的構成を示すブロック図
である。本図２のトルク電流変換部２８０は、指令電流
Ｉnを上記の指令トルクＴに基づいて決定する制御ブロ
ックであり、主にＩn −Ｔマップ（テーブルデータ）等
から構成されている。このＩn −Ｔマップは、指令電流
Ｉn の上限値及び下限値を規定する「電流指令リミッ
タ」の役割をも同時に果たしている。
【００２２】ＰＩ制御部２９０は、公知の比例積分制御
（或いは、比例制御、比例積分微分制御）により、電流
偏差ΔＩ（≡Ｉn −Ｉ）に基づいて、モータＭに印加す
べき電圧の指令値Ｖn を算出する。また、インピーダン
ス演算部１８０は、モータＭのインピーダンスＺをモー
タ温度Θに基づいて算出する。回転速度演算部１９０
は、モータＭの電流Ｉ、電圧Ｖ、インピーダンスＺに基
づいて、モータＭの回転速度Ωを算出する。
（或いは、比例制御、比例積分微分制御）により、電流
偏差ΔＩ（≡Ｉn −Ｉ）に基づいて、モータＭに印加す
べき電圧の指令値Ｖn を算出する。また、インピーダン
ス演算部１８０は、モータＭのインピーダンスＺをモー
タ温度Θに基づいて算出する。回転速度演算部１９０
は、モータＭの電流Ｉ、電圧Ｖ、インピーダンスＺに基
づいて、モータＭの回転速度Ωを算出する。
【００２３】指令トルク演算部２００は、操舵トルク演
算部１７０により算出されたハンドルの操舵トルクτ
や、車速演算部１６０により算出された車速ｕや、回転
速度演算部１９０により算出されたモータＭの回転速度
Ω等に基づいて、出力すべき所望のトルク指令値（指令
トルクＴ）を算出する。
算部１７０により算出されたハンドルの操舵トルクτ
や、車速演算部１６０により算出された車速ｕや、回転
速度演算部１９０により算出されたモータＭの回転速度
Ω等に基づいて、出力すべき所望のトルク指令値（指令
トルクＴ）を算出する。
【００２４】指令トルク演算部２００は、主に、アシス
ト・トルクＴA を算出するアシストトルク演算部２１０
と、慣性補償トルクＴK を算出する慣性補償トルク演算
部２２０と、ダンパー・トルクＴD を算出するダンパー
・トルク演算部２３０と、ハンドル戻しトルクＴR を算
出するハンドル戻しトルク演算部２４０等から構成され
ている。指令トルク演算部２００は、次式（４）に従っ
て、指令トルクＴを算出する。
ト・トルクＴA を算出するアシストトルク演算部２１０
と、慣性補償トルクＴK を算出する慣性補償トルク演算
部２２０と、ダンパー・トルクＴD を算出するダンパー
・トルク演算部２３０と、ハンドル戻しトルクＴR を算
出するハンドル戻しトルク演算部２４０等から構成され
ている。指令トルク演算部２００は、次式（４）に従っ
て、指令トルクＴを算出する。
【数４】 Ｔ＝ＴA ＋ＴK ＋ＴD ＋ＴR …（４）
【００２５】図３は、上記のモータ制御装置１１０の制
御手順を逐次実行するプログラムＰＧＭ１のゼネラルフ
ローチャートである。本プログラムＰＧＭ１は、ＰＷＭ
変換器１１３ａ（図２）に対して、上記の電圧指令値Ｖ
n を一定の周期で定期的に出力するためのものである。
御手順を逐次実行するプログラムＰＧＭ１のゼネラルフ
ローチャートである。本プログラムＰＧＭ１は、ＰＷＭ
変換器１１３ａ（図２）に対して、上記の電圧指令値Ｖ
n を一定の周期で定期的に出力するためのものである。
【００２６】本プログラムＰＧＭ１では、まず最初にス
テップ３００により、所定の初期設定処理を実行する。
ステップ３１０では、上記の各物理量を検出する各セン
サーの検出信号（Ｖ，Ｉ，Θ，τ，ｕ）を入力する。た
だし、これらの検出信号は、これらの各物理量の関連値
であっても良い。例えば、本実施例においては、車速計
５０からは車速ｕに反比例する車速パルスの周期が出力
される。
テップ３００により、所定の初期設定処理を実行する。
ステップ３１０では、上記の各物理量を検出する各セン
サーの検出信号（Ｖ，Ｉ，Θ，τ，ｕ）を入力する。た
だし、これらの検出信号は、これらの各物理量の関連値
であっても良い。例えば、本実施例においては、車速計
５０からは車速ｕに反比例する車速パルスの周期が出力
される。
【００２７】また、モータ温度Θは、急激に変化する物
理量ではないので、モータ温度Θを検出する周期は、他
の物理量を検出する周期よりも長くても良い。したがっ
て、本ステップにおいて、必ずしも毎回、モータ温度Θ
を入力する必要はない。例えば、１００回に１回程度の
割合で、本ステップ３１０においてモータ温度Θを入力
する様にしても良い。
理量ではないので、モータ温度Θを検出する周期は、他
の物理量を検出する周期よりも長くても良い。したがっ
て、本ステップにおいて、必ずしも毎回、モータ温度Θ
を入力する必要はない。例えば、１００回に１回程度の
割合で、本ステップ３１０においてモータ温度Θを入力
する様にしても良い。
【００２８】ステップ３２０では、車速演算部１６０に
おいて、車速計５０の検出信号（車速パルスの周期）に
基づいて、車両の走行速度（車速ｕ）を算出する。ステ
ップ３３０では、操舵トルク演算部１７０において、ト
ルクセンサ１５の検出信号に基づいて、操舵トルクτを
算出する。この演算処理では、所定のアルゴリズムによ
り公知のローパスフィルタ処理等も行う。
おいて、車速計５０の検出信号（車速パルスの周期）に
基づいて、車両の走行速度（車速ｕ）を算出する。ステ
ップ３３０では、操舵トルク演算部１７０において、ト
ルクセンサ１５の検出信号に基づいて、操舵トルクτを
算出する。この演算処理では、所定のアルゴリズムによ
り公知のローパスフィルタ処理等も行う。
【００２９】ステップ３４０では、インピーダンス演算
部１８０において、前記の式（３）及び次式（５）に従
って、モータＭのインピーダンスＺを求める。
部１８０において、前記の式（３）及び次式（５）に従
って、モータＭのインピーダンスＺを求める。
【数５】 Ｒ＝ｆ（Θ） …（５） ただし、ここで関数ｆは、モータＭの温度Θを独立変数
（引数）として、モータＭの電気子抵抗Ｒを与える所定
の関数である。この様な関数ｆは、実験等により経験的
に求めることができる。この様な処理により、従来より
もモータＭのインピーダンスＺが常時正確に決定され
る。ステップ３５０では、回転速度演算部１９０におい
て、前記の式（２）に従って、モータＭの回転速度Ωを
求める。
（引数）として、モータＭの電気子抵抗Ｒを与える所定
の関数である。この様な関数ｆは、実験等により経験的
に求めることができる。この様な処理により、従来より
もモータＭのインピーダンスＺが常時正確に決定され
る。ステップ３５０では、回転速度演算部１９０におい
て、前記の式（２）に従って、モータＭの回転速度Ωを
求める。
【００３０】ステップ３６０では、指令トルク演算部２
００において、上記の車速ｕ、操舵トルクτ、回転速度
Ωに基づいて、後述の図４で説明する手順（サブルーチ
ンＳＢＲ１）に従って、指令トルクＴの値を求める。ス
テップ３７０では、トルク電流交換部２８０において、
前記のＩn −Ｔマップを用いて、指令トルクＴより電流
指令値Ｉn を求める。
００において、上記の車速ｕ、操舵トルクτ、回転速度
Ωに基づいて、後述の図４で説明する手順（サブルーチ
ンＳＢＲ１）に従って、指令トルクＴの値を求める。ス
テップ３７０では、トルク電流交換部２８０において、
前記のＩn −Ｔマップを用いて、指令トルクＴより電流
指令値Ｉn を求める。
【００３１】ステップ３８０では、電流偏差ΔＩ（≡Ｉ
n −Ｉ）を算出する。ステップ３９０では、ＰＩ制御部
２９０において、公知或いは適当な所定の比例積分制御
により、上記の電流偏差ΔＩに基づいて、モータＭに印
加すべき電圧の指令値Ｖn を算出する。ステップ３９５
では、この指令電圧Ｖn の値をＰＷＭ変換器１１３ａに
連絡する。
n −Ｉ）を算出する。ステップ３９０では、ＰＩ制御部
２９０において、公知或いは適当な所定の比例積分制御
により、上記の電流偏差ΔＩに基づいて、モータＭに印
加すべき電圧の指令値Ｖn を算出する。ステップ３９５
では、この指令電圧Ｖn の値をＰＷＭ変換器１１３ａに
連絡する。
【００３２】図４に、図３のステップ３６０において、
プログラムＰＧＭ１から呼び出され、トルク指令値Ｔを
算出するサブルーチンＳＢＲ１のゼネラルフローチャー
トを示す。本サブルーチンＳＢＲ１では、まず最初に、
ステップ４１０にて、前記の式（１）により、ステアリ
ング・ホイール１１の回転速度（操舵角速度）ωH を求
める。
プログラムＰＧＭ１から呼び出され、トルク指令値Ｔを
算出するサブルーチンＳＢＲ１のゼネラルフローチャー
トを示す。本サブルーチンＳＢＲ１では、まず最初に、
ステップ４１０にて、前記の式（１）により、ステアリ
ング・ホイール１１の回転速度（操舵角速度）ωH を求
める。
【００３３】ステップ４２０では、アシストトルク演算
部２１０において、公知或いは任意の適当な手順によ
り、操舵トルクτ、その時間微分ｄτ／ｄｔ、車速ｕよ
り、アシスト・トルクＴA を求める。即ち、例えば、ア
シスト・トルクＴA は、操舵トルクτが大きくなる程、
大きくなる様に設定し、また、車速ｕが大きくなる程Ｔ
A が小さくなる様に補正する。この時、操舵トルクτの
時間微分を用いて、入力信号（操舵トルクτ）の位相を
進めることで応答遅れを補償する等の補償手段を併用し
ても良い。
部２１０において、公知或いは任意の適当な手順によ
り、操舵トルクτ、その時間微分ｄτ／ｄｔ、車速ｕよ
り、アシスト・トルクＴA を求める。即ち、例えば、ア
シスト・トルクＴA は、操舵トルクτが大きくなる程、
大きくなる様に設定し、また、車速ｕが大きくなる程Ｔ
A が小さくなる様に補正する。この時、操舵トルクτの
時間微分を用いて、入力信号（操舵トルクτ）の位相を
進めることで応答遅れを補償する等の補償手段を併用し
ても良い。
【００３４】ステップ４３０では、慣性補償トルク演算
部２２０において、公知或いは任意の適当な手順によ
り、操舵トルクτの時間微分ｄτ／ｄｔ、車速ｕより、
慣性補償トルクＴK を求める。直接操舵系に対してモー
タで操舵補助するパワーステアリング装置では、モータ
の慣性力は操舵に対して、減速器１７の減速比の２乗に
略比例した大きさで影響する。慣性補償トルクＴK はこ
の悪影響を補償するためのもので、この慣性補償トルク
ＴK を操舵系に作用させることにより、ハンドルの切り
始めに操舵感が重かったり、大きく操舵した時や急ハン
ドル時やその直後等にハンドルがモータの慣性力により
余計に切れ過ぎたりする現象を緩和若しくは解消するこ
とが可能となる。
部２２０において、公知或いは任意の適当な手順によ
り、操舵トルクτの時間微分ｄτ／ｄｔ、車速ｕより、
慣性補償トルクＴK を求める。直接操舵系に対してモー
タで操舵補助するパワーステアリング装置では、モータ
の慣性力は操舵に対して、減速器１７の減速比の２乗に
略比例した大きさで影響する。慣性補償トルクＴK はこ
の悪影響を補償するためのもので、この慣性補償トルク
ＴK を操舵系に作用させることにより、ハンドルの切り
始めに操舵感が重かったり、大きく操舵した時や急ハン
ドル時やその直後等にハンドルがモータの慣性力により
余計に切れ過ぎたりする現象を緩和若しくは解消するこ
とが可能となる。
【００３５】ステップ４４０では、ダンパートルク演算
部２３０において、公知或いは任意の適当な手順によ
り、操舵角速度ωH 、車速ｕより、ダンパー・トルクＴ
D を求める。このダンパー・トルクＴD は、車速の中高
速領域における操舵の手応え感を出すためのトルクであ
り、モータＭの回転方向とは逆向きに設定する。
部２３０において、公知或いは任意の適当な手順によ
り、操舵角速度ωH 、車速ｕより、ダンパー・トルクＴ
D を求める。このダンパー・トルクＴD は、車速の中高
速領域における操舵の手応え感を出すためのトルクであ
り、モータＭの回転方向とは逆向きに設定する。
【００３６】ステップ４５０では、ハンドル戻しトルク
演算部２４０において、公知或いは任意の適当な手順に
より、操舵角速度ωH 、車速ｕより、ハンドル戻しトル
クＴ R を求める。低速領域では、モータＭをも含めた操
舵系に発生する摩擦抵抗に比して路面反力（セルフアラ
イニングトルク）が比較的小さく成ってしまう傾向があ
る。そこで、このハンドル戻しトルクＴR は、例えば図
５に示す様に、路面反力が得られ難い低速領域におい
て、モータＭの回転方向に作用する様に設定する。
演算部２４０において、公知或いは任意の適当な手順に
より、操舵角速度ωH 、車速ｕより、ハンドル戻しトル
クＴ R を求める。低速領域では、モータＭをも含めた操
舵系に発生する摩擦抵抗に比して路面反力（セルフアラ
イニングトルク）が比較的小さく成ってしまう傾向があ
る。そこで、このハンドル戻しトルクＴR は、例えば図
５に示す様に、路面反力が得られ難い低速領域におい
て、モータＭの回転方向に作用する様に設定する。
【００３７】ステップ４６０では、前記の式（４）に従
って、モータＭが出力すべきトルクの指令値Ｔを算出す
る。
って、モータＭが出力すべきトルクの指令値Ｔを算出す
る。
【００３８】以上の手順により、モータの回転速度Ωを
正確に推定し、この推定値Ωに基づいてモータの出力ト
ルクの指令値（指令トルク）Ｔを的確に算定することが
できる。或いは、この様なモータ制御装置を用いること
により、モータＭの温度Θが大きく変化した場合にも、
モータＭにより所望の補助トルク（指令トルクＴ）を出
力することが可能となる。
正確に推定し、この推定値Ωに基づいてモータの出力ト
ルクの指令値（指令トルク）Ｔを的確に算定することが
できる。或いは、この様なモータ制御装置を用いること
により、モータＭの温度Θが大きく変化した場合にも、
モータＭにより所望の補助トルク（指令トルクＴ）を出
力することが可能となる。
【００３９】（第２実施例）上記の第１実施例において
は、操舵角速度ωH の算出式として、サブルーチンＳＢ
Ｒ１のステップ４１０（図４）において前記の式（１）
を用いたが、操舵角速度ωH の算出式としては、式
（１）の代わりに次式（６）を用いても良い。
は、操舵角速度ωH の算出式として、サブルーチンＳＢ
Ｒ１のステップ４１０（図４）において前記の式（１）
を用いたが、操舵角速度ωH の算出式としては、式
（１）の代わりに次式（６）を用いても良い。
【数６】 ωH ＝ Ω／Ｇｉ ＋ αｄτ／ｄｔ …（６）
【００４０】ただし、ここで、ｄτ／ｄｔは操舵トルク
τの時間微分であり、αはトルクセンサ１５が有する図
略のトーション・バーのバネ定数の逆数である。即ち、
この操舵速度ωH は、操舵トルクτの変化量より算出さ
れるトーション・バーのピニオン軸１３に対する回転角
速度（αｄτ／ｄｔ）と、前記の式（１）より算出され
るピニオン軸１３の回転角速度（Ω／Ｇｉ）の和として
算出されるものである。
τの時間微分であり、αはトルクセンサ１５が有する図
略のトーション・バーのバネ定数の逆数である。即ち、
この操舵速度ωH は、操舵トルクτの変化量より算出さ
れるトーション・バーのピニオン軸１３に対する回転角
速度（αｄτ／ｄｔ）と、前記の式（１）より算出され
るピニオン軸１３の回転角速度（Ω／Ｇｉ）の和として
算出されるものである。
【００４１】この様な補正手段によれば、トルクセンサ
１５が有する図略のトーション・バーの変形量の影響を
無視することなく、前記の第１実施例よりも更に正確に
操舵角速度ωH を算出することが可能となる。従って、
ステップ４１０において上記の式（６）を用いれば、本
発明の作用・効果をより確実に得ることができる。この
様な補正は、定数αの値が大きい場合、即ち、トーショ
ン・バーのバネ定数が比較的小さい場合に特に有効であ
る。
１５が有する図略のトーション・バーの変形量の影響を
無視することなく、前記の第１実施例よりも更に正確に
操舵角速度ωH を算出することが可能となる。従って、
ステップ４１０において上記の式（６）を用いれば、本
発明の作用・効果をより確実に得ることができる。この
様な補正は、定数αの値が大きい場合、即ち、トーショ
ン・バーのバネ定数が比較的小さい場合に特に有効であ
る。
【図１】電動パワーステアリング装置１００に用いられ
た、本発明の実施例におけるモータ制御装置１１０のハ
ードウェア構成図。
た、本発明の実施例におけるモータ制御装置１１０のハ
ードウェア構成図。
【図２】モータ制御装置１１０の論理構成を示す制御ブ
ロックダイアグラム。
ロックダイアグラム。
【図３】モータ制御装置１１０の制御手順を逐次実行す
るプログラムＰＧＭ１のゼネラルフローチャート。
るプログラムＰＧＭ１のゼネラルフローチャート。
【図４】プログラムＰＧＭ１から呼び出され、トルク指
令値Ｔを算出するサブルーチンＳＢＲ１のゼネラルフロ
ーチャート。
令値Ｔを算出するサブルーチンＳＢＲ１のゼネラルフロ
ーチャート。
【図５】ハンドル戻しトルク演算部（２４０）の演算方
法を例示するブロック図。
法を例示するブロック図。
Ｍ … モータ Ｉ … モータＭの電流（測定値） Ｖ … モータＭの電圧（測定値） Ｚ … モータＭのインピーダンス Ｌ … モータＭのインダクタンス Ｒ … モータＭの電気子抵抗 Θ … モータＭの温度（測定値） Ｋe … モータＭの逆起電力定数 Ω … モータＭの回転角速度 ωH … 操舵角速度 ＴR … ハンドル戻しトルク ＴA … アシスト・トルク ＴK … 慣性補償トルク ＴD … ダンパー・トルク Ｔ … 指令トルク（トルク指令値） τ … 操舵トルク（測定値） Ｉn … 指令電流（電流指令値） Ｖn … 指令電圧（電圧指令値） ｕ … 車速（測定値） １０ … ステアリング・シャフト １１ … ステアリング・ホイール（ハンドル） １００ … 電動パワーステアリング装置 １１０ … モータ制御装置 １１１ … ＣＰＵ ２００ … 指令トルク演算部 ２４０ … ハンドル戻しトルク演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｆターム(参考） 3D032 CC08 DA09 DA15 DA23 DA63 DA64 DA65 DA67 DC02 DC03 DC12 DC17 DD01 DD02 DD10 EC23 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 5H570 AA21 BB09 CC04 DD06 EE01 GG01 HA07 HB12 HB16 JJ03 JJ04 JJ16 JJ24 JJ26 LL02 LL03 LL17 PP02 5H571 AA03 BB07 CC04 EE02 GG03 GG04 HA08 HD02 JJ03 JJ04 JJ16 JJ17 JJ24 JJ26 JJ28 LL14 LL15 LL22 LL23 LL34 PP01
Claims (3)
- 【請求項１】 モータに流れる電流Ｉを測定するモータ
電流測定手段と、前記モータの端子間の電圧Ｖを測定す
るモータ電圧測定手段とを有するモータ制御装置におい
て、 必要に応じて随時或いは周期的に、前記モータのインピ
ーダンスＺを測定又は推定するインピーダンス決定手段
と、 前記電流Ｉ、前記電圧Ｖ、及び、前記インピーダンスＺ
に基づいて前記モータの回転速度Ωを算出する回転速度
算出手段と、を有することを特徴とするモータ制御装
置。 - 【請求項２】 前記インピーダンス決定手段は、 前記モータの温度Θを測定する温度センサと、 前記温度Θに基づいて前記モータの電気子抵抗Ｒを推定
する電気子抵抗推定手段とを有することを特徴とする請
求項１に記載のモータ制御装置。 - 【請求項３】 前記モータは、車両に搭載される電動パ
ワーステアリング装置の一部であり、 前記車両のステアリング・ホイールに対する操舵トルク
τ、前記車両の車両速度ｕ、及び前記モータの前記回転
速度Ωに基づいて、前記モータに関するトルク指令値Ｔ
を決定する出力トルク決定手段を有することを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000328527A JP2002136182A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000328527A JP2002136182A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | モータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002136182A true JP2002136182A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18805366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000328527A Pending JP2002136182A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002136182A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1600095A1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-11-30 | Tennant Company | Back EMF actuator control |
| US7031813B2 (en) | 2002-11-14 | 2006-04-18 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Electric steering control device |
| JP2008094369A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-04-24 | Yamaha Marine Co Ltd | 船舶用転舵装置、及び船舶 |
| JP2016158308A (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 公立大学法人前橋工科大学 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
-
2000
- 2000-10-27 JP JP2000328527A patent/JP2002136182A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7031813B2 (en) | 2002-11-14 | 2006-04-18 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Electric steering control device |
| EP1600095A1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-11-30 | Tennant Company | Back EMF actuator control |
| JP2008094369A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-04-24 | Yamaha Marine Co Ltd | 船舶用転舵装置、及び船舶 |
| JP2016158308A (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 公立大学法人前橋工科大学 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050809 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051101 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060301 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060314 |