JP2003324989A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷変動時における出力電圧の応答性を向上さ
せることができるモータ制御装置を提供する。 【解決手段】出力電圧検出値Ｖｏｕｔに基づいてデュー
ティ比Ｄｆｂを得ると共に出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊に
基づいてデューティ比Ｄｆｆを得るようにし両デューテ
ィ比Ｄｆｂ，Ｄｆｆに基づいてデューティ指令値Ｄ＊を
求めるようにした。デューティ指令値Ｄ＊に基づいてデ
ューティ比駆動信号Ｓ１，Ｓ２のデューティ比Ｄ１，Ｄ
２を求め両デューティ比Ｄ１，Ｄ２に基づいて昇圧回路
３５を駆動制御するようにした。即ち、出力電圧検出値
Ｖｏｕｔに基づくフィードバック制御に加えて、出力電
圧指令値Ｖｏｕｔ＊に基づくフィードフォワード制御に
より昇圧回路３５を駆動制御するようにした。このた
め、負荷変動時の出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊に対する出
力電圧検出値Ｖｏｕｔの応答性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の操
舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワース
テアリング装置のモータ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば電動パワーステアリン
グ装置のモータ制御装置としては、車載されたバッテリ
の出力電圧を昇圧回路を制御することにより昇圧して電
動モータへ供給するようにしたものが知られている。即
ち、昇圧回路はバッテリとモータとの間の電源ライン上
に設けられており、バッテリからの入力電圧印加点とモ
ータへの出力電圧印加点との間に接続された昇圧用コイ
ルとダイオードとの直列回路、整流用コンデンサ、スイ
ッチング素子としてのトランジスタ及び昇圧用コンデン
サ等から構成されている。

【０００３】トランジスタのゲートはモータ制御装置に
接続されており、同じくドレインは昇圧用コイルとダイ
オードとの間に接続されている。トランジスタのソース
は接地されている。整流用コンデンサの一端は昇圧用コ
イルの入力側に接続され他端は接地されている。昇圧用
コンデンサの一端はダイオードのカソード側に接続され
ており他端は接地されている。

【０００４】モータ制御装置は、トランジスタに対して
昇圧のためのデューティ比駆動信号を出力し、このデュ
ーティ比駆動信号によってトランジスタをデューティ制
御する。トランジスタのスイッチング動作により、昇圧
用コイルでエネルギーの蓄積と放出とが繰り返され、ダ
イオードのカソード側に放出の際、高電圧（出力電圧）
が現れる。

【０００５】昇圧回路からの出力電圧はモータ制御装置
から出力されるデューティ比駆動信号のデューティ比に
依存しており、デューティ比が大きければ出力電圧は高
くなり、デューティ比が小さければ出力電圧は低くな
る。モータ制御装置は、予め設定された出力電圧指令値
と実際の出力電圧検出値との偏差に基づいて、デューテ
ィ比駆動信号のデューティ比を制御する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
電動パワーステアリング装置のモータ制御装置には次の
ような問題があった。即ち、負荷変動等に起因するバッ
テリ電圧の変動や各種の外乱等に対する出力電圧の応答
性（追従性）が十分得られない場合があった。このた
め、ハンドル操舵時のアシスト力が変動し、ひいては良
好な操舵感覚が安定して得られないという問題があっ
た。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、負荷変動時における出
力電圧の応答性を向上させることができるモータ制御装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、モータ制御信号発生手段から出力されたモータ制御
信号に基づいてモータを駆動するモータ駆動手段と、モ
ータ駆動手段と直流電源との間の電源ライン上に設けら
れた昇圧回路と、昇圧回路に対して昇圧回路制御信号を
出力し、この昇圧回路制御信号のディーティ比を昇圧回
路に対する出力電圧指令値と昇圧回路からの出力電圧検
出値との偏差に基づいて可変制御することにより昇圧回
路を駆動制御して直流電源の出力電圧を昇圧する昇圧回
路制御手段とを備えたモータ制御装置において、前記昇
圧回路制御手段は、昇圧回路に対する出力電圧指令値に
基づいたフィードフォワードデューティ比と前記偏差と
に基づいて昇圧回路制御信号のデューティ比を決定する
ようにしたことを要旨とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記昇圧回路制御手段は、記憶手段に
予め格納された演算式に少なくとも出力電圧指令値を代
入して演算することによりフィードフォワードデューテ
ィ比を求めるようにしたことを要旨とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、フィードフォワードデューティ比をＤ
ｆｆ、今回の出力電圧指令値をＶｏｕｔ＊（ｎ）、Ｖｏ
ｕｔ＊（ｎ−１）を前回の出力電圧指令値、サンプリン
グ周期をΔｔ、昇圧回路への入力電圧検出値をＶｉｎ、
入力電流検出値をＩｉｎ、損失電力をＰｌｏｓｓとした
とき、前記昇圧回路制御手段は、 Ｄｆｆ＝｛Ｖｏｕｔ＊（ｎ）−Ｖｏｕｔ＊（ｎ−１）｝
／Δｔ Ｄｆｆ＝Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＊ Ｄｆｆ＝（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＊）−（Ｐｌｏｓｓ／Ｉｉ
ｎ・Ｖｏｕｔ＊） のうちいずれか一つを含む演算式に基づいてフィードフ
ォワードデューティ比Ｄｆｆを求めるようにしたことを
要旨とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、入力電圧検出値と入力電流検出値とに
基づいて損失電力を求めるための特性マップを記憶手段
に予め格納し、前記昇圧回路制御手段は前記特性マップ
を参照して損失電力を求めるようにしたことを要旨とす
る。

【００１２】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
昇圧回路に対する出力電圧指令値に基づいたフィードフ
ォワードデューティ比と、昇圧回路に対する出力電圧指
令値と昇圧回路からの出力電圧検出値との偏差と、に基
づいて昇圧回路制御信号のデューティ比を決定する。こ
の決定された昇圧回路制御信号のデューティ比に基づい
て昇圧回路が駆動制御される。出力電圧検出値に基づく
フィードバック制御に加えて、出力電圧指令値に基づく
フィードフォワード制御により昇圧回路を駆動制御する
ようにしたことにより、負荷変動時における出力電圧指
令値に対する出力電圧検出値の応答性が向上する。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加えて、記憶手段に予め格納され
た演算式に少なくとも出力電圧指令値を代入して演算す
ることによりフィードフォワードデューティ比が求めら
れる。このため、所定の制御周期毎に演算式を作成する
ようにした場合と異なり、昇圧回路制御手段の演算負荷
が軽減される。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の作用に加えて、フィードフォワードデュ
ーティ比をＤｆｆ、今回の出力電圧指令値をＶｏｕｔ＊
（ｎ）、Ｖｏｕｔ＊（ｎ−１）を前回の出力電圧指令
値、サンプリング周期をΔｔ、昇圧回路への入力電圧検
出値をＶｉｎ、入力電流検出値をＩｉｎ、損失電力をＰ
ｌｏｓｓとしたとき、 Ｄｆｆ＝｛Ｖｏｕｔ＊（ｎ）−Ｖｏｕｔ＊（ｎ−１）｝
／Δｔ Ｄｆｆ＝Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＊ Ｄｆｆ＝（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＊）−（Ｐｌｏｓｓ／Ｉｉ
ｎ・Ｖｏｕｔ＊） のうちいずれか一つを含む演算式に基づいてフィードフ
ォワードデューティ比Ｄｆｆが求められる。

【００１５】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の作用に加えて、入力電圧検出値と入力電
流検出値とに基づいて損失電力を求めるための特性マッ
プにより損失電力が求められる。このため、損失電力を
演算により求めるようにした場合と異なり、昇圧回路制
御手段の演算負荷が軽減される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を電動パワーステア
リング装置のモータ制御装置に具体化した一実施形態を
図１〜図６に従って説明する。

【００１７】（全体構成）図１に示すように、電動パワ
ーステアリング装置１は、電動パワーステアリング制御
装置（以下「制御装置２」という。）及び当該制御装置
２により駆動制御される電動モータ３を備えており、こ
の電動モータ３の出力軸にはギヤ４が固定されている。
電動モータ３は三相同期式永久磁石モータで構成したブ
ラシレスモータである。

【００１８】一方、ステアリングホイール（以下、「ハ
ンドル７」という）にはステアリングシャフト８が連結
されており、同ステアリングシャフト８には減速歯車９
が固定されている。この減速歯車９には前記電動モータ
３のギヤ４が噛合している。ステアリングシャフト８に
はトーションバー（ねじりばね）１０が組み込まれてお
り、当該トーションバー１０にはトルクセンサ１１が設
けられている。トルクセンサ１１は、運転者によりハン
ドル７が操舵されてステアリングシャフト８が回転した
際のトーションバー１０の捻れ量に基づいて、当該ハン
ドル７に作用する操舵トルクＴを検出する。この操舵ト
ルク信号は制御装置２へ送られる。

【００１９】前記減速歯車９にはピニオンシャフト１２
を介してピニオンギヤ１３が固定されている。このピニ
オンギヤ１３はラック１４と噛合しており、当該ラック
１４の両端にはそれぞれタイロッド１５が固定されてい
る。タイロッド１５の先端部にはナックルアーム１６が
回動可能に連結されており、両ナックルアーム１６，１
６間にはクロスメンバ１７が回動可能に連結されてい
る。両ナックルアーム１６，１６にはそれぞれ前輪１８
が取り付けられている。

【００２０】前後左右の各車輪にはそれぞれ車速センサ
１９が設けられている（図１では、一方の前輪１８の車
速センサ１９のみ図示する）。車速センサ１９は車輪速
（車輪の単位時間当たりの回転数、即ち回転速度）を検
出し、この検出結果（車輪速信号）を制御装置２へ送
る。制御装置２は車速センサ１９から送られてきた車輪
速信号に基づいて車速Ｖを演算する。

【００２１】さて、運転者によりハンドル７が回動操作
されると、ステアリングシャフト８が回転する。この回
転はトーションバー１０、ピニオンシャフト１２及びピ
ニオンギヤ１３を介してラック１４へ伝達され、同ラッ
ク１４の軸動に変換される。これにより、両前輪１８，
１８が転舵される。

【００２２】このとき、制御装置２は、トルクセンサ１
１により検出された操舵トルクＴ及び車速センサ１９に
より検出された車速Ｖに基づいて、所定の操舵補助トル
ク（アシストトルク）を発生させるように電動モータ３
を正逆駆動制御する。電動モータ３の回転はギヤ４を介
して減速歯車９に伝達され、当該減速歯車９により回転
数が減少されてピニオンシャフト１２及びピニオンギヤ
１３に伝達される。ピニオンギヤ１３の回転はラック１
４に伝達され、同ラック１４の軸動に変換される。この
ようにして、ハンドル７の回動操作による前輪１８の操
舵に対してアシストトルクが付与される。

【００２３】（制御装置）次に、制御装置２の電気的構
成について説明する。図２に示すように、制御装置２
は、ＣＰＵ（中央演算装置）２１、ＲＯＭ（読み出し専
用メモリ）２２、ＲＡＭ（読み出し書き込み専用メモ
リ）２３、及びモータ駆動装置２４を備えている。

【００２４】ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１が実行する基
本アシスト制御プログラム及びハンドル戻し制御プログ
ラム等の各種の制御プログラム、各種のデータ、及び各
種の特性マップ等が格納されている。各種の特性マップ
はそれぞれ車両モデルによる実験データ及び周知の理論
計算等によって予め求められたものであり、例えば車速
Ｖと操舵トルクＴとに基づいて基本アシスト電流を求め
るための基本アシストトルクマップや車速，操舵角速
度，操舵絶対角に基づいてハンドル戻し指令電流を求め
るためのマップがある。

【００２５】ＲＡＭ２３は、ＲＯＭ２２に書き込まれた
各種の制御プログラムを展開してＣＰＵ２１が各種の演
算処理を実行するためのデータ作業領域である。また、
ＲＡＭ２３はＣＰＵ２１が各種の演算処理を行う際の各
種の演算処理結果等を一時的に記憶する。

【００２６】ＣＰＵ２１にはトルクセンサ１１、車速セ
ンサ１９及びモータ駆動装置２４がそれぞれ入出力イン
ターフェイス（図示略）を介して接続されている。ＣＰ
Ｕ２１は、トルクセンサ１１及び車速センサ１９等から
得られる各種の情報に基づいて基本アシスト制御プログ
ラム及びハンドル戻し制御プログラム等の各種の制御プ
ログラムを実行する。

【００２７】図２に示すように、モータ駆動装置２４
は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３１Ｕ，３２Ｕの
直列回路と、ＦＥＴ３１Ｖ，３２Ｖの直列回路と、ＦＥ
Ｔ３１Ｗ，３２Ｗの直列回路がを並列に接続されること
により構成されている。ＦＥＴ３１Ｕ，３２Ｕ間の接続
点３３Ｕは電動モータ３のＵ相巻線に接続され、ＦＥＴ
３１Ｖ，３２Ｖ間の接続点３３Ｖは電動モータ３のＶ相
巻線に接続され、ＦＥＴ３１Ｗ，３２Ｗ間の接続点３３
Ｗは電動モータ３のＷ相巻線に接続されている。

【００２８】モータ駆動装置２４と車両に搭載されたバ
ッテリ３４との間の電源ラインＬ１上には昇圧回路３５
が設けられている。昇圧回路３５はＣＰＵ２１からの指
令信号（昇圧回路制御信号）に基づいてバッテリ３４の
電圧を昇圧し、これをモータ駆動装置２４の各直列回路
にそれぞれ印加する。この昇圧回路３５については後で
詳述する。

【００２９】ＣＰＵ２１は、前記基本アシストマップに
基づいて、車速Ｖ及び操舵トルクＴに対応した基本アシ
スト電流値を演算し、この基本アシスト電流とモータ駆
動電流センサ（図示略）によって得られるモータ駆動電
流（電動モータ３における実際のモータ駆動電流）との
差に基づいてＰＩ制御値を演算する。ＣＰＵ２１はＰＩ
制御値に応じたＰＷＭ演算を行い、このＰＷＭ演算の結
果（モータ制御信号）をモータ駆動装置２４に対して、
具体的にはＦＥＴ３１Ｕ，３２Ｕ、ＦＥＴ３１Ｖ，３２
Ｖ、ＦＥＴ３１Ｗ，３２Ｗに対してそれぞれ出力する。
モータ駆動装置２４は、送られてきたＰＷＭ演算の結果
に基づいて電動モータ３に対する基本アシスト電流（３
相の励磁電流）の供給を３相の励磁電流路を介して行
う。電動モータ３は基本アシスト電流の供給に基づいて
ハンドル７に対して基本アシスト力を付与する。

【００３０】（昇圧回路）次に、バッテリ電圧を昇圧す
る昇圧回路３５について詳細に説明する。図３に示すよ
うに、昇圧回路３５は、昇圧用コイルＬ、整流用コンデ
ンサＣ１、昇圧用コンデンサＣ２、ＦＥＴＱ１及びＦＥ
ＴＱ２を備えている。ＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ２は、ｎ
チャネル形のＭＯＳＦＥＴである。

【００３１】前記電源ラインＬ１上において、バッテリ
３４からの入力電圧印加点Ｐ１とモータ駆動装置２４へ
の出力電圧印加点Ｐ２との間には、昇圧用コイルＬとＦ
ＥＴＱ２との直列回路が接続されている。ＦＥＴＱ２の
ソースは昇圧用コイルＬの出力側に接続され、ドレイン
は出力電圧印加点Ｐ２に接続されている。また、ＦＥＴ
Ｑ２のゲートはＣＰＵ２１に接続されている。ＦＥＴＱ
２のソースとドレインとの間にはダイオードＤが寄生し
ている。

【００３２】入力電圧印加点Ｐ１と昇圧用コイルＬとの
接続点は整流用コンデンサＣ１を介して接地されてい
る。出力電圧印加点Ｐ２とＦＥＴＱ２との接続点は昇圧
用コンデンサＣ２を介して接地されており、この昇圧用
コンデンサＣ２は昇圧用コイルＬによる昇圧電圧を平滑
する。ＦＥＴＱ１のドレインは昇圧用コイルＬとＦＥＴ
Ｑ２との接続点に接続され、同じくソースは接地されて
いる。また、ＦＥＴＱ１のゲートはＣＰＵ２１に接続さ
れている。

【００３３】入力電圧印加点Ｐ１は入力電流電圧検出ラ
インＬ２を介してＣＰＵ２１の電流電圧入力ポート（図
示略）に接続されており、入力電圧印加点Ｐ１を流れる
電流（入力電流検出値Ｉｉｎ）及び入力電圧印加点Ｐ１
における電圧（即ち昇圧回路３５への入力電圧Ｖｉｎ）
をそれぞれ検出可能とされている。また、出力電圧印加
点Ｐ２は出力電流電圧検出ラインＬ３を介してＣＰＵ２
１の電流電圧入力ポート（図示略）に接続されており、
出力電圧印加点Ｐ２を流れる電流Ｉｏｕｔ及び出力電圧
印加点Ｐ２における電圧（即ち昇圧回路３５からの出力
電圧検出値Ｖｏｕｔ）をそれぞれ検出可能とされてい
る。

【００３４】（昇圧回路の動作）次に、前述のように構
成した昇圧回路３５の動作を図３及び図５に従って説明
する。

【００３５】力行モード時及び回生モード時において、
昇圧回路３５の両ＦＥＴＱ１，ＦＥＴＱ２はＣＰＵ２１
から送られてくるデューティ比駆動信号Ｓ１，Ｓ２（パ
ルス信号）により交互にオンオフ駆動される。このデュ
ーティ比駆動信号Ｓ１，Ｓ２の駆動パターンは図５に示
すようになっている。

【００３６】図５に示すように、ＦＥＴＱ１のデューテ
ィ比（オンデューティ）Ｄ１は次式で表される。 Ｄ１＝ｔ１／Ｔ ここで、ｔ１はＦＥＴＱ１のオン時間、Ｔはパルス周期
である。

【００３７】また、ＦＥＴＱ２がＦＥＴＱ１と交互にオ
ンオフする場合、ＦＥＴＱ２のデューティ比（オンデュ
ーティ）Ｄ２は次式で表される。 Ｄ２＝ｔ２／Ｔ＝（１−｜Ｄ１｜） ここで、ｔ２はＦＥＴＱ１のオン時間である。

【００３８】さて、力行モード時には、デューティ比駆
動信号Ｓ１，Ｓ２によるデューティ制御によりＦＥＴＱ
１，ＦＥＴＱ２がスイッチング動作を行なう。この結
果、昇圧用コイルＬでエネルギーの蓄積と放出とが繰り
返され、ＦＥＴＱ２のドレイン側に放出の際、高電圧Ｖ
ｃが発生する。

【００３９】即ち、ＦＥＴＱ１がオンしてＦＥＴＱ２が
オフすると、ＦＥＴＱ１を介して接地側に電流ｉ１が流
れる。次に、ＦＥＴＱ１がオフしてＦＥＴＱ２がオンす
ると、昇圧用コイルＬに流れる電流（コイル電流ｉｃ）
が遮断される。すると、この電流の遮断による磁束の変
化を妨げるように、オン作動しているＦＥＴＱ２のドレ
イン側に高電圧Ｖｃが発生する。この繰り返しによっ
て、ＦＥＴＱ２のドレイン側に高電圧Ｖｃが繰り返し発
生する。ＦＥＴＱ２のドレイン側に発生した高電圧Ｖｃ
は、コンデンサＣ２で平滑（充電）され、出力電圧印加
点Ｐ２に出力電圧検出値Ｖｏｕｔとして出力される。

【００４０】このとき、昇圧回路３５により昇圧される
電圧はデューティ比駆動信号Ｓ１のデューティ比Ｄ１と
関連する。デューティ比Ｄ１が大きければ出力電圧検出
値Ｖｏｕｔは高くなり、デューティ比Ｄ１が小さければ
出力電圧検出値Ｖｏｕｔは低くなる。

【００４１】次に、電動モータ３が回生モードに入った
ときには出力電圧検出値Ｖｏｕｔが上昇するものの、回
生モード時においてもＦＥＴＱ２がデューティ比駆動信
号Ｓ２によるデューティ制御によりオン作動している。
このため、ＦＥＴＱ２を介してバッテリ３４側に電流が
流れ、吸収される。

【００４２】（デューティ比制御）次に、ＲＯＭ２２に
記憶された各種の制御プログラムに従って実行されるＣ
ＰＵ２１のデューティ比駆動信号Ｓ１，Ｓ２のデューテ
ィ比制御について図４に示す機能ブロック図に基づいて
詳細に説明する。尚、入力電圧検出値Ｖｉｎ、入力電流
検出値Ｉｉｎ、出力電圧検出値Ｖｏｕｔ、出力電圧指令
値Ｖｏｕｔ＊、デューティ指令値Ｄ＊等の各種のパラメ
ータはそれぞれに対応する信号の意味として使用する。

【００４３】図４に示すように、ＣＰＵ２１は、減算器
４１、フィードバック制御部４２、加算器４３、フィー
ドフォワード制御部４４及びＰＷＭ演算部４５を備えて
いる。

【００４４】減算器４１は、ＲＯＭ２２に予め格納され
ている出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊（目標値）と、出力電
流電圧検出ラインＬ３を介して入力された出力電圧検出
値Ｖｏｕｔとの偏差を演算し、算出した偏差をフィード
バック制御部４２へ送る。

【００４５】フィードバック制御部（ＰＩ制御部）４２
は、出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊と出力電圧検出値Ｖｏｕ
ｔとの偏差を縮小するために比例（Ｐ）・積分（Ｉ）処
理を施して両ＦＥＴＱ１，ＦＥＴＱ２の制御量を演算す
る。フィードバック制御部４２は算出した両ＦＥＴＱ
１，ＦＥＴＱ２の制御量に対応するデューティ比Ｄｆｂ
を演算し、加算器４３へ送る。

【００４６】一方、フィードフォワード制御部４４は、
出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊、入力電流電圧検出ラインＬ
２を介して入力された入力電圧検出値Ｖｉｎ及び入力電
流検出値Ｉｉｎに基づいてデューティ比Ｄｆｆ（フィー
ドフォワードデューティ比）を演算する。

【００４７】フィードフォワード制御部４４は、入力電
圧検出値Ｖｉｎ、入力電流検出値Ｉｉｎ及び出力電圧指
令値Ｖｏｕｔ＊を、予め実機モデルによる実験・実測デ
ータ及び周知の理論計算等により求めた演算式に代入し
て演算することにより、必要とされるデューティ比Ｄｆ
ｆを演算する。

【００４８】即ち、ＦＥＴＱ１のデューティ比Ｄ１は、
次式（１）により求められる。 Ｄ１＝ｔ２／ｔ１＝Ｉｏｕｔ／Ｉｉｎ…（１） ここで、ｔ１はＦＥＴＱ１のオン時間、ｔ２はＦＥＴＱ
２のオン時間、Ｉｏｕｔは出力電流検出値である。

【００４９】また、エネルギ保存則より、次式（２）が
成り立つ。 Ｖｉｎ・Ｉｉｎ＝Ｖｏｕｔ・Ｉｏｕｔ＋Ｐｌｏｓｓ…（２） ここで、Ｖｉｎ・Ｉｉｎは昇圧回路３５への入力電力、
Ｖｏｕｔ・Ｉｏｕｔは昇圧回路３５からの出力電力、Ｐ
ｌｏｓｓは損失電力である。

【００５０】そして、（１），（２）式により次式
（３）が導かれる。 Ｄ１＝（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ）−（Ｐｌｏｓｓ／Ｉｉｎ・Ｖｏｕｔ）…（３） 式（３）において、出力電圧検出値Ｖｏｕｔを出力電圧
指令値Ｖｏｕｔ＊（目標値）に置き換えれば、デューテ
ィ比Ｄｆｆが求められる。即ち、デューティ比Ｄｆｆは
次式（４）で示される。

【００５１】 Ｄｆｆ＝（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＊）−（Ｐｌｏｓｓ／Ｉｉｎ・Ｖｏｕｔ＊）…（ ４） フィードフォワード制御部４４は、式（４）に入力電圧
検出値Ｖｉｎ、入力電流検出値Ｉｉｎ、出力電圧指令値
Ｖｏｕｔ＊及び損失電力Ｐｌｏｓｓを代入して演算する
ことにより、必要とされるデューティ比Ｄｆｆを演算す
る。

【００５２】ここで、損失電力Ｐｌｏｓｓについては、
ＦＥＴＱ１，ＦＥＴＱ２のスイッチングロス、両コンデ
ンサＣ１，Ｃ２の内部インピーダンス及び昇圧用コイル
Ｌの鉄損等の内部損失を全て考慮して完全な値を求める
ことが困難である。このため、フィードフォワード制御
部４４は予めＲＯＭ２２に格納された電力損失特性マッ
プＭに基づいて損失電力Ｐｌｏｓｓを求める。

【００５３】図６に示すように、この電力損失特性マッ
プＭは実機を使用して実際に計測した値（実測値）に基
づいて作成されている。電力損失特性マップＭは、横軸
に入力電流検出値Ｉｉｎを設定し、縦軸に損失電力Ｐｌ
ｏｓｓを設定して構成されている。電力損失特性マップ
Ｍは、入力電圧検出値Ｖｉｎが例えば１０，１２，１
４，１６Ｖ（ボルト）のときに対応した複数のマップ曲
線を備えている。各マップ曲線は入力電圧検出値Ｖｉｎ
がそれぞれ１０，１２，１４，１６Ｖのときの、入力電
流検出値Ｉｉｎの増加に対する損失電力Ｐｌｏｓｓの変
化を示している。入力電流検出値Ｉｉｎの増加の割合に
対する損失電力Ｐｌｏｓｓの増加の割合は、入力電圧検
出値Ｖｉｎが１０，１２，１４，１６Ｖの順で高くなっ
ている。

【００５４】フィードフォワード制御部４４は、電力損
失特性マップＭから入力電流検出値Ｉｉｎ及び入力電圧
検出値Ｖｉｎに対応する損失電力Ｐｌｏｓｓを演算す
る。フィードフォワード制御部４４は、算出した損失電
力Ｐｌｏｓｓを（４）式に代入してデューティ比Ｄｆｆ
を演算し、算出したデューティ比Ｄｆｆを加算器４３へ
送る。尚、フィードフォワード制御部４４は損失電力Ｐ
ｌｏｓｓを１サンプリング毎に演算する。

【００５５】加算器４３はデューティ比Ｄｆｂにデュー
ティ比Ｄｆｆを加算してデューティ指令値Ｄ＊を演算
し、算出したデューティ指令値Ｄ＊をＰＷＭ演算部４５
へ送る。ＰＷＭ演算部４５はデューティ指令値Ｄ＊をデ
ューティ比駆動信号Ｓ１，Ｓ２に変換して昇圧回路３５
の両ＦＥＴＱ１，ＦＥＴＱ２へ送る。図５に示すよう
に、ＰＷＭ演算部４５は、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ２とが
交互にオンオフ動作するように、デューティ比駆動信号
Ｓ１，Ｓ２を両ＦＥＴＱ１，ＦＥＴＱ２へ送る。これは
力行モード時及び回生モード時のいずれの状態のときも
同様に行われる。

【００５６】このように、予め電力の損失分を考慮する
ことにより、負荷変動時における出力電圧指令値Ｖｏｕ
ｔ＊に対する出力電圧検出値Ｖｏｕｔの応答性（速応
性）が向上し、出力電圧検出値Ｖｏｕｔが安定する。従
って、操舵力変動が低減され、安定した操舵感覚が得ら
れる。

【００５７】以後、ＣＰＵ２１は前述の処理を所定のサ
ンプリング周期（制御周期）毎に繰り返す。 （実施形態の効果）従って、本実施形態によれば、以下
の効果を得ることができる。

【００５８】・出力電圧検出値Ｖｏｕｔに基づいてデュ
ーティ比Ｄｆｂを得ると共に出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊
に基づいてデューティ比Ｄｆｆを得るようにし、両デュ
ーティ比Ｄｆｂ，Ｄｆｆに基づいてデューティ指令値Ｄ
＊を求めるようにした。そして、デューティ指令値Ｄ＊
に基づいてデューティ比駆動信号Ｓ１，Ｓ２のデューテ
ィ比Ｄ１，Ｄ２を求め、両デューティ比Ｄ１，Ｄ２に基
づいて昇圧回路３５を駆動制御するようにした。即ち、
出力電圧検出値Ｖｏｕｔに基づくフィードバック制御に
加えて、出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊に基づくフィードフ
ォワード制御により昇圧回路３５を駆動制御するように
した。このため、負荷変動時における出力電圧指令値Ｖ
ｏｕｔ＊に対する出力電圧検出値Ｖｏｕｔの応答性を向
上させることができる。ひいては、操舵力変動が低減さ
れ、安定した操舵感覚を得ることができる。

【００５９】・（４）式に入力電圧検出値Ｖｉｎ、入力
電流検出値Ｉｉｎ、出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊及び損失
電力Ｐｌｏｓｓをそれぞれ代入して演算することによ
り、デューティ比Ｄｆｆを求めるようにした。このた
め、所定のサンプリング周期（制御周期）毎に演算式を
作成するようにした場合と異なり、ＣＰＵ２１の演算負
荷を軽減することができる。

【００６０】ＣＰＵ２１からの出力電圧指令値Ｖｏｕｔ
＊の変化がデューティ指令値Ｄ＊に直接的に反映される
ので、出力電圧検出値Ｖｏｕｔ（フィードバック信号）
による制御遅れに依存しない高応答の制御が可能とな
る。従って、出力電圧検出値Ｖｏｕｔは出力電圧指令値
Ｖｏｕｔ＊に対して遅れることなく追従し、電圧偏差≒
０に、いっそう近づけることができる。

【００６１】・入力電圧検出値Ｖｉｎと入力電流検出値
Ｉｉｎとに基づいて電力損失特性マップＭを参照して損
失電力Ｐｌｏｓｓを求めらるようにした。このため、損
失電力Ｐｌｏｓｓを演算により求めるようにした場合と
異なり、ＣＰＵ２１の演算負荷を軽減することができ
る。

【００６２】（別例）尚、前記実施形態は以下のように
変更して実施してもよい。 ・本実施形態では、式（４）に入力電圧検出値Ｖｉｎ、
入力電流検出値Ｉｉｎ、出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊及び
損失電力Ｐｌｏｓｓをそれぞれ代入して演算することに
より、デューティ比Ｄｆｆを求めるようにしたが、次式
（５）〜（８）のうちいずれかに基づいて求めるように
してもよい。

【００６３】 Ｄｆｆ＝｛Ｖｏｕｔ＊（ｎ）−Ｖｏｕｔ＊（ｎ−１）｝／Δｔ…（５） Ｄｆｆ＝Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＊…（６） Ｄｆｆ＝式（５）の右辺＋式（４）の右辺…（７） Ｄｆｆ＝式（５）の右辺＋式（６）の右辺…（８） ここで、式（５）において、Ｖｏｕｔ＊（ｎ）は今回値
であり、Ｖｏｕｔ＊（ｎ−１）は前回値である。Δｔは
単位時間（所定のサンプリング周期）である。即ち、式
（５）の演算結果は、出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊の微分
値となる。また、式（６）は式（４）において損失電力
Ｐｌｏｓｓを考慮しない場合である。このように、式
（４）を式（５）〜（８）に置換しても、本実施形態の
（１），（２）に記載の効果と同様の効果を得ることが
できる。

【００６４】・本実施形態では、損失電力Ｐｌｏｓｓを
１サンプリング毎に変えるようにしたが、変えないよう
にしてもよい。 （付記）次に前記実施形態及び別例から把握できる技術
的思想を以下に追記する。

【００６５】・モータ制御信号発生手段から出力された
モータ制御信号に基づいてモータを駆動するモータ駆動
手段と直流電源との間の電源ライン上に設けられた昇圧
回路に対して昇圧回路制御信号を出力し、この昇圧回路
制御信号のディーティ比を昇圧回路に対する出力電圧指
令値と昇圧回路からの出力電圧検出値との偏差に基づい
て可変制御することにより昇圧回路を駆動制御して直流
電源の出力電圧を昇圧するようにしたモータ制御方法に
おいて、昇圧回路に対する出力電圧指令値に基づいたフ
ィードフォワードデューティ比と前記偏差とに基づいて
昇圧回路制御信号のデューティ比を決定するようにした
モータ制御方法。

【００６６】・車両の操舵系にトルク伝達可能に設けら
れて操舵補助トルクを発生するモータと、前記モータを
駆動するモータ駆動手段と、モータ駆動手段と直流電源
との間の電源ライン上に設けられ昇圧回路と、昇圧回路
を制御することにより直流電源の出力電圧を所定の電圧
に昇圧してモータ駆動手段へ送ると共に当該モータ駆動
手段を介して前記モータを通電制御するモータ制御装置
とを備えた電動パワーステアリング装置において、請求
項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のモータ制御
装置を備えた電動パワーステアリング装置。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、負荷変動時の出力電圧
応答性が向上し、操舵力変動を低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態における電動パワーステアリング
装置の概略構成図。

【図２】 本実施形態における電動パワーステアリング
制御装置の回路図。

【図３】 本実施形態における昇圧回路の回路図。

【図４】 本実施形態におけ昇圧回路の機能ブロック
図。

【図５】 本実施形態における昇圧回路を構成する電界
効果トランジスタのデューティ比駆動信号の波形図。

【図６】 本実施形態における損失電力特性マップを示
すグラフ。

【符号の説明】

２…モータ制御装置を構成する電動パワーステアリング
制御装置、３…電動モータ（モータ）、２１…モータ制
御信号発生手段及び昇圧回路制御手段を構成するＣＰ
Ｕ、２２…記憶手段を構成するＲＯＭ、２４…モータ駆
動手段を構成するモータ駆動装置、３４…直流電源を構
成するバッテリ、３５…昇圧回路、Ｄ１…デューティ比
駆動信号Ｓ１のディーティ比、Ｄ２…デューティ比駆動
信号Ｓ２のディーティ比、Ｄｆｂ…ディーティ比、Ｄｆ
ｆ…ディーティ比（フィードフォワードデューティ
比）、Ｉｉｎ…入力電流検出値、Ｌ１…電源ライン、Ｐ
ｌｏｓｓ…損失電力、Ｓ１，Ｓ２…昇圧回路制御信号を
構成するデューティ比駆動信号、Ｍ…電力損失特性マッ
プ、Ｖｉｎ…入力電圧検出値、Ｖｏｕｔ…出力電圧検出
値、Ｖｏｕｔ＊…出力電圧指令値、Δｔ…サンプリング
周期。

───────────────────────────────────────────────────── 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 119:00 137:00 137:00 Ｆターム(参考） 3D032 CC24 DA15 DA23 DA64 DA65 DD10 DD18 EC22 EC24 3D033 CA13 CA16 CA20 5H570 AA21 BB11 BB20 CC02 DD04 GG02 HA08 HB02 HB07 JJ03 JJ17 JJ24 LL02 LL03 5H575 AA17 BB09 DD03 DD06 EE07 GG05 HA09 HB01 HB20 JJ03 JJ17 JJ24 LL22 LL24

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ制御信号発生手段から出力された
   モータ制御信号に基づいてモータを駆動するモータ駆動
   手段と、 モータ駆動手段と直流電源との間の電源ライン上に設け
   られた昇圧回路と、 昇圧回路に対して昇圧回路制御信号を出力し、この昇圧
   回路制御信号のディーティ比を昇圧回路に対する出力電
   圧指令値と昇圧回路からの出力電圧検出値との偏差に基
   づいて可変制御することにより昇圧回路を駆動制御して
   直流電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路制御手段とを備
   えたモータ制御装置において、 前記昇圧回路制御手段は、昇圧回路に対する出力電圧指
   令値に基づいたフィードフォワードデューティ比と前記
   偏差とに基づいて昇圧回路制御信号のデューティ比を決
   定するようにしたモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記昇圧回路制御手段は、記憶手段に予
   め格納された演算式に少なくとも出力電圧指令値を代入
   して演算することによりフィードフォワードデューティ
   比を求めるようにした請求項１に記載のモータ制御装
   置。
3. 【請求項３】 フィードフォワードデューティ比をＤｆ
   ｆ、今回の出力電圧指令値をＶｏｕｔ＊（ｎ）、Ｖｏｕ
   ｔ＊（ｎ−１）を前回の出力電圧指令値、サンプリング
   周期をΔｔ、昇圧回路への入力電圧検出値をＶｉｎ、入
   力電流検出値をＩｉｎ、損失電力をＰｌｏｓｓとしたと
   き、 前記昇圧回路制御手段は、 Ｄｆｆ＝｛Ｖｏｕｔ＊（ｎ）−Ｖｏｕｔ＊（ｎ−１）｝
   ／Δｔ Ｄｆｆ＝Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＊ Ｄｆｆ＝（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＊）−（Ｐｌｏｓｓ／Ｉｉ
   ｎ・Ｖｏｕｔ＊） のうちいずれか一つを含む演算式に基づいてフィードフ
   ォワードデューティ比Ｄｆｆを求めるようにした請求項
   ２に記載のモータ制御装置。
4. 【請求項４】 入力電圧検出値と入力電流検出値とに基
   づいて損失電力を求めるための特性マップを記憶手段に
   予め格納し、 前記昇圧回路制御手段は前記特性マップを参照して損失
   電力を求めるようにした請求項３に記載のモータ制御装
   置。