JP2002240733A

JP2002240733A - 電動パワーステアリング装置の制御装置

Info

Publication number: JP2002240733A
Application number: JP2001038335A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hara; 雄志原; Toru Sakaguchi; 徹坂口; Shuji Endo; 修司遠藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2002-08-28
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: JP4221907B2

Abstract

(57)【要約】【課題】新たに温度センサを設けることなく、或は温度
センサによって検出された温度とは別にモータの巻線温
度を推定し、モータの温度保護や角速度推定値の補正を
行い、更に温度センサの異常検出を行うようにした電動
パワーステアリング装置の制御装置を提供する。【解決手段】ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサ
と、前記ハンドルと一体的に設けられたステアリングシ
ャフトを補助負荷付勢するモータと、前記モータのモー
タ電流を測定する電流測定手段を具備して成る電動パワ
ーステアリング装置の制御装置において、前記操舵角セ
ンサから得られるハンドル操舵角速度を利用して前記モ
ータの温度を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や車両の操
舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電
動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にモー
タの温度を推定してモータの温度保護や角速度推定値の
補正を行い、更には温度センサの異常検出を行うように
した電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車や車両のステアリング装置をモー
タの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング
装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベル
ト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラ
ック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従
来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク
（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電
流のフィードバック制御を行っている。フィードバック
制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さく
なるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モー
タ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）
制御のデュ−ティ比の調整で行っている。

【０００３】ここで、電動パワーステアリング装置の一
般的な構成を図１８に示して説明すると、ハンドル１の
軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４
ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド
６に結合されている。軸２には、ハンドル１の舵角（操
舵角）を検出する舵角センサ７及び操舵トルクを検出す
るトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル１の操
舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介して軸２に
結合されている。パワーステアリング装置を制御するコ
ントロールユニット３０には、バッテリ１４からイグニ
ションキー１１を経て電力が供給され、コントロールユ
ニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トル
クＴ、車速センサ１２で検出された車速Ｖ、舵角センサ
７で検出された舵角θに基いてアシスト指令の操舵補助
指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに
基いてモータ２０に供給する電流を制御する。

【０００４】コントロールユニット３０は主としてＣＰ
Ｕで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラム
で実行される一般的な機能を示すと、図１９のようにな
る。

【０００５】コントロールユニット３０の機能及び動作
を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力され
る操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相
補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルク
TAが操舵補助指令値演算器３２に入力される。また、車
速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算
器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入
力された操舵トルクTA及び車速Ｖに基いてモータ２０に
供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決
定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力される
と共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系
の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差(I-
i)は比例演算器３５に入力されると共に、フィードバッ
ク系の特性を改善するための積分演算器３６に入力され
る。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力も加算器
３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果であ
る電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回
路３７に入力される。モータ２０のモータ電流値ｉはモ
ータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流値ｉは減
算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。

【０００６】上述のような電動パワーステアリング装置
において、従来モータ駆動用パワー素子が過熱により故
障するのを防止するために、パワー素子が取付けられた
放熱ブロックに温度センサを設け、パワー素子の温度を
監視し、これによって異常過熱にならないように通電制
御するようにしたものがある。また、モータを保護する
ためにモータにも温度センサを設け、モータの温度を監
視し、同様に定格温度以上にならないように制御するも
のがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
更なるコストダウン要求の中、温度センサを用いるとど
うしても高価となり、また、温度センサと制御回路との
コネクタ配線やインタフェース回路も必要であって、こ
れらは電動パワーステアリング装置の小型化、ローコス
ト化の阻害要因となっていた。また、モータに温度セン
サを設けることなく、モータの平均電流検出値に応じて
最大電流値を制限する方法もあるが、この方法では、モ
ータ電流はモータ損失熱量には比例しないので、モータ
の定格温度以上で使用してしまう可能性が高くなる問題
がある。

【０００８】モータ端子間電圧をVm、モータ巻線抵抗を
Rm、逆起電圧定数をK_T、モータ電流をI、モータ角速度
をωとすると、温度推定には一般に下記（１）式が利用
される。

【０００９】Vm = Rm・I ＋ K_T・ω ・・・（１）例えば特開平６−１５３３８１号公報では（１）式から
モータ巻線抵抗Rmを求め、抵抗値の増分からモータ温度
を推定している。この場合、モータには角速度センサが
取付けられている。巻線抵抗値の増分からの温度推定で
あり、実際は温度によって変化する逆起電圧定数を一定
としているため、逆起電圧定数の誤差がそのまま温度推
定値の誤差に影響する欠点がある。また、特開平８−１
３３１０７号公報では、操舵トルク入力の変化が小さい
ときは角速度ω≒０と推定し、Vm = Rm・Ｉからモータ
巻線抵抗Rmを算出し、この増分からモータ温度を推定し
ている。しかし、角速度ω≒０以外のときに温度推定で
きないという問題がある。

【００１０】更に、特開平１０−１００９１３号公報で
は抵抗値モデルから角速度を推定し、角速度ω≒０のと
ころでVm = Rm・Ｉに基づいてモータ巻線抵抗Rmを算出
し、この増分からモータ温度を推定し、逆起電圧定数K_T
の補正を行い、更に角速度の推定値を補正するようにな
っている。即ち、モータ角速度推定器による角速度推定
値を用いて温度推定しているが、モータ角速度推定器で
求められる角速度推定値には、角速度０付近での不感帯
があり、これを用いて温度推定を行うと、特に直進走行
時の低電流域では不正確になる問題がある。また、特開
平８−２０７７９９号公報では、モータ電流と発熱部位
抵抗値からモータ発熱量を計算し、それを発熱量と熱抵
抗のモデルに当てはめ、モータの温度上昇を算出してい
る。しかしながら、モータ電流からモータ発熱量を計算
する過程で誤差を生じ易いという問題がある。

【００１１】本発明は上述のような事情よりなされたも
のであり、本発明の目的は、新たにモータ温度用センサ
を設けることなく、或は温度センサによって検出された
温度とは別にモータ温度を推定し、モータの温度保護や
角速度推定値の補正を行うと共に、温度センサの異常を
検出するようにした電動パワーステアリング装置の制御
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハンドルの操
舵角を検出する操舵角センサと、前記ハンドルと一体的
に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢する
モータと、前記モータのモータ電流を測定する電流測定
手段とを具備して成る電動パワーステアリング装置の制
御装置に関するもので、本発明の上記目的は、前記操舵
角センサから得られるハンドル操舵角速度を利用して前
記モータの温度を推定することによって達成される。

【００１３】また、本発明は、ハンドルの操舵角を検出
する操舵角センサと、前記ハンドルと一体的に設けられ
たステアリングシャフトを補助負荷付勢するモータと、
前記モータの温度を測定するモータ用温度センサと、前
記モータのモータ電流を測定する電流測定手段とを具備
して成る電動パワーステアリング装置の制御装置に関
し、本発明の上記目的は、前記操舵角センサから得られ
るハンドル操舵角速度を利用して前記モータの温度を推
定し、前記推定温度と前記モータ用温度センサの測定温
度とを比較し、前記モータ用温度センサ又は前記操舵角
センサの異常を検出することによって達成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では、操舵角センサから得
られるハンドル操舵角速度からモータ角速度を得るよう
にしているが、特開平６−１５３３８１号に示されるモ
ータ角速度との違いは、モータ角速度を得るための専用
のセンサを用意するのではなく、ハンドルの操舵角を得
るための操舵角センサを利用するとことと、逆起電圧定
数の温度による変化も考慮して補正をかけていることで
ある。そして、モータ角速度を得た後のアルゴリズム
は、本出願人による特開平１０−１００９１３号とほぼ
同一の手法を用いるが、モータ角速度とほぼ同義である
ハンドル操舵角速度を用いることで、より正確な温度推
定を可能にしている。

【００１５】また、補正したモータ巻線抵抗Rmと逆起電
圧定数K_Tとを利用し、本出願人による特開平１０−１０
９６５５号及び特開平１０−３３８１５２号に示される
ような角速度ωの推定をより正確に行う。既に角速度が
求められているので、この推定処理は一見無駄のように
見えるが、角速度推定値の方がより高い分解能で算出で
きる場合などは有効である。そして、モータ又は制御装
置に温度センサが設けられている場合は、この温度推定
値と温度センサから得られる温度とを比較し、温度セン
サの異常を検出する。

【００１６】以下に、本発明の実施の形態を、図面を参
照して説明する。

【００１７】図１は本実施例での制御機能のブロック図
であり、トルクセンサからの操舵トルクＴは操舵補助指
令値演算部１００及びセンタ応答性改善部１０１に入力
され、各出力が加算器１０２に入力され、その加算結果
がトルク制御演算部１０３に入力されている。センタ応
答性改善部１０１は、アシスト特性不感帯での安定性確
保、静摩擦の補償を行う。トルク制御演算部１０３の出
力信号はモータロス電流補償部１０４に入力され、その
出力が加算器１０５を経て最大電流制限部１０６に入力
され、最大電流制限部１０６で最大電流値が制限されて
電流制御部１１０に入力される。モータロス電流補償部
１０４は、モータ電流が流れてもモータ出力に現れない
電流を上乗せして、モータ出力トルク０からの立ち上り
を改善し、最大電流制限部１０６は、電流指令値の最大
値が定格電流となるように制限している。電流制御部１
１０の出力は、Ｈブリッジ特性補償部１１１を経て電流
ドライブ回路１１２に入力され、これによりモータ１１
３を駆動する。

【００１８】モータ１１３のモータ電流ｉは、モータ電
流オフセット補正部１２０を経てモータ電流Imとしてモ
ータ角速度推定部１２１、電流ドライブ切換部１２２及
び電流制御部１１０に入力され、モータ端子間電圧Vmは
モータ角速度推定部１２１に入力される。モータ角速度
推定部１２１で推定された角速度ω_ｍはモータ角加速度
推定部・慣性補償部１２３、モータロストルク補償部１
２４及びヨーレート推定部１２５に入力され、ヨーレー
ト推定部１２５の出力は収れん性制御部１２６に入力さ
れ、収れん性制御部１２６及びモータロストルク補償部
１２４の各出力は加算器１２７で加算され、その加算結
果が更に加算器１４１を経て加算器１０２に入力され
る。モータ角加速度推定部・慣性補償部１２３はモータ
慣性を加減速させるトルクを操舵トルクから排除し、慣
性感のない操舵感にし、収れん性制御部１２６は車両の
ヨーの収れん性を改善するために、ハンドルが振れ回る
動作に対してブレーキをかけるようになっており、モー
タロストルク補償部１２４はモータ１１３のロストルク
の発生する方向、つまりモータ１１３の回転方向に対し
てロストルク相当のアシストを行う。また、電流ディザ
信号発生部１３０が設けられており、電流ディザ信号発
生部１３０及びモータ角加速度推定部・慣性補償部１２
３の各出力が加算器１３１で加算され、その加算結果が
加算器１０５に入力されている。電流ディザ信号発生部
１３０は、モータ１１３が静摩擦で張り付いてしまうの
を防止する。

【００１９】また、モータ端子間電圧Vm及びモータ電流
オフセット補正部１２０からのモータ電流ｉはモータ温
度推定部１５０に入力され、舵角速度ω_ｈと協働して推
定された推定温度値Tmはモータ角速度推定部１２１に入
力される。モータの角速度ω _ｍはモータ角速度推定部１
２１でも推定されるが、特開平１０−１０９６５５号等
で示される通り、モータ角速度推定部１２１で求められ
る角速度には角速度０付近での不感帯があり、これを用
いて温度推定をすると、直進走行時には（低電流域で
は）不正確になる。また、推定値であるのであるので、
他の領域での誤差も考えられる。このため、モータ角速
度推定を行っている装置においても、舵角センサからの
角速度を用いて求めることに利点がある。更に、モータ
角速度推定部１２１で用いられている逆起電圧定数や巻
線抵抗値を、モータ温度推定部１５０で補正することで
角速度推定をより正確にしたり、２重系にすることで舵
角センサの異常を検出することが可能となる。

【００２０】さらに、加算器１４１には、ハンドル戻し
制御部１４０からハンドル戻し制御信号ＨＲが印加さ
れ、ハンドル戻し制御部１４０には車速センサからの車
速Ｖ、舵角センサからの舵角θ、舵角速度ω_ｈが入力さ
れている。舵角速度ω_ｈとしては、舵角センサからの舵
角θを微分した微分値又はモータ角速度推定部１２１に
よって推定されたモータ角速度ω_ｍ、或は舵角速度セン
サを設け、その舵角速度センサからの値を利用するもの
であってもよい。

【００２１】このような構成において、温度推定及びモ
ータ保護の動作を、図２のフローチャートを参照して説
明する。

【００２２】先ず、上述した操舵角センサ等からのハン
ドルの舵角速度ω_ｈを読込み（ステップＳ１）、舵角速
度ω_ｈに基づいてモータ角速度ω_ｍを算出する（ステッ
プＳ２）。例えば舵角速度ω_ｈの単位が[deg/sec]で、
モータ１１３からステアリングコラムシャフトへの減速
比がｎの場合、モータ角速度ω_ｍ[rad/sec]は下記
（２）式で求められる。

【００２３】 ω_ｍ＝ω_ｈ×π／１８０×ｎ・・・（２）次に、モータ電流オフセット補正部１２０からのオフセ
ット補正されたモータ電流Imを読取り（ステップＳ
３）、バッテリ電圧Vbat及び制御装置が出力しているデ
ューティＥから、下記（３）式に従ってモータ端子間電
圧Vmを算出する（ステップＳ４）。モータ端子間電圧Vm
を算出するセンサが付いているシステムであれば、その
まま用いても良い。

【００２４】Vm = Vbat×Ｅ・・・（３）そして、モータ角速度ω_ｍが０になったか否かを判定し
（ステップＳ５）、０でない場合には次のような演算処
理を実行する。モータ端子間電圧Vm、モータ電流Im及び
モータ角速度ω_ｍは既知であり、逆起電圧定数K_T(T)は
当初は前もって測定された基準値を用い、下記（４）及
び（５）式を用いて、モータ端子間電圧Vm及びモータ巻
線抵抗R(T)を求める（ステップＳ１０）。

【００２５】 Vm = R(T)・Im＋K_T(T)・ω_ｍ・・・（４） R(T) = {Vm−K_T(T)・ω_ｍ}／Im ・・・（５）ただし、Vmはモータ端子間電圧、R(T)はモータ巻線抵
抗、K_T(T)は逆起電圧定数、Imはモータ電流、ω_ｍはモ
ータ角速度である。

【００２６】こうしてモータ巻線抵抗R(T)が求められた
ことにより、モータ温度値Tmは下記（７）式で求められ
る（ステップＳ１１）。

【００２７】 Tm = {R(T)−Rref}／α＋Tref ・・・（６）ただし、Trefは基準温度、Rrefは基準温度におけるモー
タ抵抗値、αはモータ巻線の温度係数である。

【００２８】一方、上記ステップＳ５において舵角速度
ω_ｈが０になったとき、上記（４）式は下記（７）式と
なる（ステップＳ６）。

【００２９】R(T) = Vm／Im ・・・（７）逆起電圧定数K_T(T)に無関係となるので、（６）式によ
る温度推定（ステップＳ７）がより正確なものとなる。
この温度を用いて逆起電圧定数K_T(T)を下記（８）式に
従って補正する（ステップＳ８）。

【００３０】 K_T(T) = {１＋0.002(Tm＋20)／β}・K_Tref ・・・（８）ただし、βは逆起電圧定数の温度係数、Ｋ_TREFは基準温
度における逆起電圧定数である。

【００３１】次回に舵角速度ω_ｈが０になるまで、この
補正された逆起電圧定数K_T(T)をステップＳ１０及びＳ
１１の計算に用いることにより、より正確な温度推定を
行うことができる。

【００３２】このモータ温度推定値Tmを用いて、図３に
示すように制限温度値Tmax以下であるか否かを判定し
（ステップＳ２０）、モータ温度推定値Tmが制限温度値
Tmaxを超えている場合にはモータ保護制御を行う（ステ
ップＳ２１）。

【００３３】また、上述のように補正されたモータ巻線
抵抗R(T)、逆起電圧定数K_T(T)を特開平１０−１０９６
５５号及び特開平１０−３３８１５２号で示されるモー
タ角速度推定の手法を用いて、モータ角速度推定をより
正確なものとする。

【００３４】更に、モータ用温度センサが使用されてい
る場合は、図４に示すように、先ず温度センサTm1の温
度を読込み（ステップＳ３０）、モータ温度推定値Tmと
温度センサの温度Tmiとの差(Tm-Tm1)が許容誤差T1以上
であるか否かを判定し（ステップＳ３１）、差(Tm-Tm1)
が許容誤差T1以上の場合に温度センサが異常であると判
断する（ステップＳ３２）。また、制御装置に温度セン
サが装備され、これからモータ温度を推定している場合
は、図５に示すように先ず制御装置用温度センサから推
定されたモータ温度推定値Tm2を読込み（ステップＳ３
３）、モータ温度推定値Tmと制御装置用温度センサから
推定されたモータ温度推定値Tm2との差(Tm-Tm2)が許容
誤差Ｔ２以上か否かを判定し（ステップＳ３４）、差(T
m-Tm2)が許容誤差Ｔ２以上の場合には制御装置用温度セ
ンサが異常であると判断する（ステップＳ３５）。

【００３５】一方、図６はハンドル戻し制御部１４０の
構成例を示しており、舵角θに基づいて所定関数でハン
ドル戻し基本電流値Irを出力するハンドル戻し基本電流
回路１４０Ａと、車速Ｖを入力して所定関数によりＶに
応じたゲインGvを出力するゲイン回路１４０Ｂと、ハン
ドル戻し基本電流回路１４０Ａからのハンドル戻し基本
電流値Irとゲイン回路１４０ＢからのゲインGvとを乗算
する乗算器１４０Ｃと、乗算器１４０Ｃからの出力Ir・
Gvを接点ａ又はｂに切換えて出力するスイッチ１４０Ｄ
と、舵角θ及び舵角速度ω_ｈを入力し、両者の符号の一
致又は不一致を判定する符号判定回路１４０Ｆと、スイ
ッチ１４０Ｄが接点ｂに切換えられたときの出力を０と
するゼロ出力回路１４０Ｅとで構成されている。

【００３６】符号判定回路１４０Ｆは、判定信号として
スイッチ信号SWを出力してスイッチ１４０Ｄの接点を切
換えるが、舵角θ及び舵角速度ω_ｈの符号が不一致のと
きにスイッチ信号SWで接点ａに、両者の符号が一致した
ときにスイッチ信号SWで接点ｂに切換えるようになって
いる。また、スイッチ１４０Ｄの接点ａ，ｂは、舵角速
度ω_ｈがゼロとなったことを検出する回路（図示せず）
からも切換えられるようになっている。

【００３７】ここにおいて、運転者がハンドルを操作し
て車両がカーブを通過するとき、ステアリング装置はタ
イヤが路面から受ける反力によって中立点、つまり直線
走行位置に戻るような力を受ける。このため、車両がカ
ーブを通過し終えたとき、運転者がハンドルから手を離
すと、ステアリング装置は路面から受ける反力により自
然に中立点に復帰し、ハンドルは逆方向に回転する。こ
のような動作は一般に「ハンドル戻し」と呼ばれてい
る。

【００３８】一般に自動車の操舵ハンドルは、セルフア
ライニングトルクと呼ばれるサスペンションからの反力
によって中立点に戻ろうとするが、電動パワーステアリ
ング装置においては、操舵補助用のモータ２０の回転を
減速ギア３を介して舵取り機構に伝達しているため、モ
ータ２０の慣性モーメントや減速ギア３の摩擦等が影響
し、特に低速走行時におけるハンドル１の戻りが悪くな
るという問題がある。そのため、ハンドル１を中立点に
戻すようにモータ２０を制御する必要がある。

【００３９】ハンドル戻し制御と呼ばれるこの制御は、
一般に舵角センサ７で検出された舵角θによって、ハン
ドル切り増し時と戻し時を区別することなく、ハンドル
戻し方向に作用する戻し電流値を決定するようになって
いる。しかし、この電流値は、当然のことながらハンド
ルの切り増し方向と反対方向に働くため、切り増し時に
は過剰な摩擦感やバネのような違和感を運転者に与える
ことになっていた。

【００４０】図７はハンドル戻し制御部１４０の動作例
を示しており、先ず舵角センサから舵角θを読取り（ス
テップＳ５０）、中立点θｃを基準とした舵角θを求め
る（ステップＳ５１）。舵角θは読取値をθｒとすれ
ば、θ＝θｒーθｃで求められる。そして、ハンドル戻
し基本電流回路１４０Ａは舵角θからハンドル戻し基本
電流値Ｉｒを求め（ステップＳ５２）、次に車速Ｖを読
取り（ステップＳ５３）、ゲイン回路１４０Ｂから出力
された車速感応ゲインＧｖを、乗算器１４０Ｃにおいて
ハンドル戻し基本電流値Irと乗算する（ステップＳ５
４）。即ち、Ir・Gvを求める。

【００４１】次に、舵角速度ω_ｈを読込むが（ステップ
Ｓ５５）、舵角速度ω_ｈは、舵角センサからの舵角θを
微分した微分値又はモータ角速度推定部１２１で求めた
推定値のモータ角速度ω_ｍ、或は舵角速度センサからの
出力値を利用するものであってもよい。そして、舵角速
度ω_ｈがゼロであるか否かを判定し（ステップＳ６
０）、ゼロであれば停止時と判断してスイッチ１４０Ｄ
を接点ｂとし、これによってハンドル戻し制御部１４０
の出力、つまりハンドル戻し制御信号ＨＲをゼロとする
（ステップＳ６４）。

【００４２】また、上記ステップＳ６０で舵角速度ω_ｈ
がゼロでない場合には、符号判定回路１４０Ｆは舵角符
号と舵角速度符号が同一か否かを判定し（ステップＳ６
１）、舵角符号と舵角速度符号が同一であれば切り増し
時と判断し、スイッチ信号ＳＷによってスイッチ１４０
Ｄを接点ｂとし、これによりハンドル戻し制御信号ＨＲ
をゼロとする（ステップＳ６３）。舵角符号と舵角速度
符号が異なる場合にはハンドル戻り時と判断し、スイッ
チ信号ＳＷによってスイッチ１４０Ｄを接点ａとし、乗
算器１４０Ｃの出力（= Ir・Gv）をそのまま出力してハ
ンドル戻し制御信号HRとする（ステップＳ６２）。

【００４３】次に、図１の他の部分の構成を概略説明す
る。本実施例では先ずセンタ応答性改善部１０１を図８
に示すように、位相補償部１０１Ａ、近似微分部１０１
Ｂ及びゲイン設定部１０１Ｃで構成とし、位相補償部１
０１Ａを図９に示す周波数特性とし、近似微分部１０１
Ｂを図１０に示す周波数特性とする。これにより、位相
補償と近似微分との合成特性は図１１に示すようにな
る。また、ゲイン設定部１０１Ｃでは、車速Ｖ及び操舵
トルクＴによってゲインを切り換えて設定する。更に、
ハンドルが急に戻されるような不安な操舵感を低減し、
保舵を安定させるため、操舵トルク大で、かつ操舵トル
ク変化率大とし、操舵トルク減少方向の場合にゲインを
小さくする。即ち、切り換え条件は、|操舵トルク|（＝
Ａ）と|操舵トルクー操舵トルク（１サンプリング前）|
（＝Ｂ）がそれぞれの所定値以上で、かつsign（Ａ）＜
＞sign（Ｂ）である。切り換え後のゲインは例えば、車
速範囲を３分割し、それぞれの範囲で異なる値とする。
なお、sign（Ａ）＜＞sign（Ｂ）は、Ａ＝操舵トルク
と、Ｂ＝操舵トルクー操舵トルク（１サンプリング前）
の符号が異なることを意味している。

【００４４】また、本実施例では操舵補助指令値演算部
１００におけるアシスト量の計算において、３つの代表
車速（０、Ｖ１、Ｖ２Km/h）によるアシスト特性を基本
特性として設定し、その他の車速では車速補間ゲインに
応じて各基本特性間を車速２Km/h毎の補間を行う。そし
て、アシスト特性の車速設定範囲０〜Ｖ２Km/h、分解能
２Km/hとする。基本アシスト特性（トルク対電流）は図
１２に示すものであり、０Km/h = Io特性、V1 = Ia特
性、V2 = Ib特性で表わされている。そして、その他の
車速についての車速補間演算は、図１３で示す車速(Km/
h)対車速補間係数γで２Km/h毎に行う。車速０〜Ｖ１の
とき、アシスト電流ＩはI = Ia(T)＋γ(V)(Io(T)-Ia
(T))であり、車速(V1＋2)〜Ｖ２Km/hのとき、アシスト
電流ＩはI = Ib(T)＋γ(V)(Ia(T)−Ib(T))）である。

【００４５】更に、本実施例ではトルク制御演算部１０
３として電動パワーステアリング装置の機械系の安定
化、減速ギア部ゴムダンパによる振動の安定化、操舵フ
ィーリングの調整のため、操舵トルク応答を設定するよ
うにしている。その構成は図１４に示すようになってお
り、クランプ回路１０３Ａの後段に応答性定義部１０３
Ｂが設けられ、その後段にクランプ回路１０３Ｃを経て
ロバスト安定化補償部１０３Ｄが設置されている。そし
て、ロバスト安定化補償部１０３Ｄの後段にクランプ回
路１０３Ｅを経て位相補償部１０３Ｆが設けられ、更に
クランプ回路１０３Ｇを経てロバスト安定化補償部１０
３Ｈが設置されている。

【００４６】ロバスト安定化補償部１０３Ｈの特性は図
１５に示すものであり、制御系全体の特性を図１６のよ
うにする。機械系の特性が図１７に示すようになってい
るため、総合的には山部と谷部が相殺されて、ほぼ平坦
な特性となる。

【００４７】

【発明の効果】本発明の電動パワーステアリング装置で
は、新たにモータ温度用センサを設けることなく、温度
センサによって検出された温度とは別にモータの巻線温
度を推定し、モータの温度保護制御を行うようになって
いる。しかも、ローコストで実現でき、モータ巻線温度
の推定や温度保護制御をコントロールユニットのソフト
的な対応で実現できる。また、モータ角速度の演算に用
いる定数を推定温度値に従って補正することにより、角
速度をより正確に検出でき、モータ温度によらない安定
した操舵性能を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制
御装置の構成例を示すブロック図である。

【図２】本発明の動作例を示すフローチャートである。

【図３】モータ温度保護の動作例を示すフローチャート
である。

【図４】モータ用温度センサの異常検出の動作例を示す
フローチャートである。

【図５】制御装置温度センサの異常検出の動作例を示す
フローチャートである。

【図６】ハンドル戻し制御部の構成例を示すブロック図
である。

【図７】ハンドル戻し制御部の動作例を示すフローチャ
ートである。

【図８】センタ応答改善部のブロック構成図である。

【図９】位相補償部の特性例を示す図である。

【図１０】近似微分部の特性例を示す図である。

【図１１】位相補償部及び近似微分部の合成特性を示す
図である。

【図１２】基本アシスト特性を示す図である。

【図１３】車速補間演算の一例を示す図である。

【図１４】トルク制御演算の構成例を示すブロック図で
ある。

【図１５】ロバスト安定化補償の特性例を示す図であ
る。

【図１６】制御系の特性例を示す図である。

【図１７】機械系の特性例を示す図である。

【図１８】電動パワーステアリングの一般例を示す機構
図である。

【図１９】コントロールユニットの一般的な内部構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

７舵角センサ１０トルクセンサ１２車速センサ２０モータ３０コントロールユニット１００操舵補助指令値演算部１０１センタ応答性改善部１０３トルク制御演算部１１０電流制御部１１２電流ドライブ回路１１３モータ１２１モータ角速度推定部１２４モータロストルク補償部１２５ヨーレート推定部１２６収れん性制御部１４０ハンドル戻し制御部１５０モータ温度推定部

───────────────────────────────────────────────────── 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 137:00 Ｂ６２Ｄ 137:00 (72)発明者遠藤修司群馬県前橋市鳥羽町78番地日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3D032 CC28 CC32 DA03 DA09 DA15 DA23 DA33 DA67 DC01 DC02 DC03 DC17 DD17 DD18 EC23 3D033 CA03 CA13 CA16 CA17 CA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサ
と、前記ハンドルと一体的に設けられたステアリングシ
ャフトを補助負荷付勢するモータと、前記モータのモー
タ電流を測定する電流測定手段とを具備して成る電動パ
ワーステアリング装置の制御装置において、前記操舵角
センサから得られるハンドル操舵角速度を利用して前記
モータの温度を推定するようにしたことを特徴とする電
動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】前記温度推定値に基づいて前記モータの温
度保護を行うようになっている請求項１に記載の電動パ
ワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】前記温度推定値に基づいて前記モータの数
学モデルの補正を行うようになっている請求項１に記載
の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項４】前記数学モデルを用いて更に高分解能の角
速度推定を行うようになっている請求項３に記載の電動
パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項５】ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサ
と、前記ハンドルと一体的に設けられたステアリングシ
ャフトを補助負荷付勢するモータと、前記モータの温度
を測定するモータ用温度センサと、前記モータのモータ
電流を測定する電流測定手段とを具備して成る電動パワ
ーステアリング装置の制御装置において、前記操舵角セ
ンサから得られるハンドル操舵角速度を利用して前記モ
ータの温度を推定し、前記推定温度と前記モータ用温度
センサの測定温度とを比較し、前記モータ用温度センサ
又は前記操舵角センサの異常を検出するようになってい
ることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御
装置。