JP2004066999A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの抵抗値の電流依存性があるにも拘わらずモータ回転速度を正確に推定でき、常に過不足のない的確なダンパー制御を可能とする電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】モータ端子間電圧Ｖｍとモータ電流Ｉｍとモータ端子間抵抗値Ｒｍによりモータ回転速度Ｎｍを算出し、モータ回転速度Ｎｍに応じてダンパー制御を行う電動パワーステアリング装置１０において、予め記憶装置２４に記憶させた種々のモータ電流Ｉｍに対するモータ端子間抵抗値Ｒｍのデータに基づいて、種々のモータ電流Ｉｍに応じたモータ端子間抵抗値Ｒｍを用いることによってモータ回転速度Ｎｍを算出するモータ回転速度算出手段２９を備えた。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、モータの回転力をステアリング系に直接作用させて、運転者の操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、ステアリング系にモータを備え、モータから供給する動力を、制御装置を用いて制御することにより、運転者の操舵力を軽減するものである。
【０００３】
一般的な電動パワーステアリング装置においては、運転者によってステアリングホイールに入力される操舵トルクに対してモータにアシスト電流を通電し、アシストトルクを発生する。アシスト電流は主に、操舵トルク、車速、モータ回転速度の入力信号に基づいて、ベース電流算出処理、モータおよびシステムの慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出処理、モータの回転を制限する電流を算出するためのダンパー補償電流算出処理の三つの処理を行うことによって決定される。
【０００４】
ベース電流算出処理とイナーシャ補償電流算出処理は、手動操舵トルク検出部からの操舵トルク信号および車速センサからの車速信号に基づいて行う処理である。
【０００５】
ダンパー補償電流算出処理は、手動操舵トルク検出部からの操舵トルク信号と、車速センサからの車速信号と、モータ回転速度に基づいて行う処理である。モータ回転速度は、安価なシステムを実現するために、舵角センサレスとした場合、一般的に、モータ端子間電圧とモータ電流とモータ諸定数から次式に基づいて算出される。
【０００６】
【数１】
Ｎｍ＝（Ｖｍ−Ｉｍ×Ｒｍ）／Ｋｅ　　（ｒａｄ／ｓ）
【０００７】
ここで、Ｎｍはモータ回転速度、Ｖｍはモータ端子間電圧（Ｖ）、Ｉｍはモータ電流（Ａ）、Ｒｍはモータ抵抗（Ω）、Ｋｅはモータの誘起電圧定数（Ｖ・ｓ／ｒａｄ）を表す。
【０００８】
図１１は、従来のシステムにおけるモータ回転速度算出処理を示すブロック図である。従来のシステムではモータ抵抗Ｒｍと誘起電圧定数Ｋｅをマイコン・メモリ等の記憶装置に予め定数として記憶させておき、サンプリングしたモータ端子間電圧Ｖｍから、サンプリングしたモータ電流Ｉｍに演算器１００において固有のモータ抵抗値Ｒｍを乗じたものを演算部１０１で差し引いて、これを演算部１０２においてモータの誘起電圧定数Ｋｅで除算することでモータ回転速度Ｎｍを算出していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際のブラシ付きモータの抵抗値は、ブラシとコミュテータの摩擦面に形成されている酸化皮膜の影響により抵抗値に電流（電圧）依存性があるため、モータ電流について、大電流時のモータ抵抗値と微小電流時のモータ抵抗値とでは大きな差異がある。図１２は、モータ電流に対するモータ端子間抵抗特性を示すグラフである。横軸はモータ電流を示し、縦軸はモータ端子間抵抗を示す。モータ端子間抵抗は、モータ電流に対して一定ではなく、モータ電流の増加とともに減少することが分かる。従来の技術においては、前述のような特性があるため、予め記憶（設定）させておくモータ端子間抵抗データを固定値にしていたため、モータに通電する電流値によって実際のモータ端子間抵抗との差が生じてしまい、モータ回転速度算出値に誤差が発生し、ひいてはダンパー補償電流信号に誤差を生じてしまうという問題がある。
【００１０】
さらに、ダンパー補償電流信号に誤差を生じてしまうことにより、例えば、モータ端子間抵抗値が実際の値よりも低く設定されていた場合には、モータ回転速度算出値が実際の値より高く出るため、モータ回転が生じていない保舵中にも拘わらず、行き方向ダンパー補償電流信号が出力され、また、切り込み時や戻し時においてはアシスト電流がダンパー補償電流分だけ減り、アシスト不足を生じてしまう。このことを図１３を参照して説明する。図１３は、モータ端子間抵抗が実際より小さく設定している場合のモータ電流と操舵角の変化でのモータ回転速度、ダンパー補償電流の時間変化を示す。図では、切り込み、戻し、保舵、戻しのハンドル操作を行ったときのモータ電流を曲線Ｃ１で示し、そのときの操舵角の時間変化を曲線Ｃ２で示す。また、それにともなうモータ回転速度の算出値を実線Ｃ３で示し、実測値を点線Ｃ４で示す。このように、モータ回転速度の算出値は、実測値よりも高く出ていることがわかる。また、ダンパー電流は実線Ｃ５で示し、実測値を点線Ｃ６で示す。図１３で明らかなように保舵中にも拘わらず、行き方向ダンパー電流が出力され、アシスト電流がダンパー補償電流分だけ減り、アシスト不足を生じてしまう。
【００１１】
また、図１４に示すように、左右同じ転舵角・転舵速度にも拘わらず、右切り時のダンパー電流の方が左切り時のダンパー電流よりも大きくでてしまうようなアンバランスを生じてしまう。このことを図１４に示す。図１４は、モータ端子間抵抗が実際より小さく設定している場合のモータ電流と操舵角の変化でのモータ回転速度、ダンパー電流の時間変化を示す。図では、右切り、左切りのハンドル操作を行ったときのモータ電流を曲線Ｃ７で示し、そのときの保舵角の時間変化を曲線Ｃ８で示す。また、それにともなうモータ回転速度の算出値を実線Ｃ９で示し、実測値を点線Ｃ１０で示す。このように、モータ回転速度の算出値は、実測値よりも高く出ていることがわかる。また、ダンパー電流は実線Ｃ１１で示し、実測値を点線Ｃ１２で示す。これとは逆に、モータ端子間抵抗値が高く設定されていた場合には、保舵中にも拘わらず、戻り方向ダンパー電流として出力され、アシスト電流に加えられるため、アシスト過多を生じてしまう。また、右切り時より左切り時のダンパー電流の方が大きめに出力され、アシスト力のアンバランスなどの問題が生じてしまう。
【００１２】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、モータ端子間抵抗値の電流依存性があるにも拘わらずモータ回転速度を正確に推定でき、常に過不足のない的確なダンパー制御を可能とする電動パワーステアリング装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００１４】
第１の電動パワーステアリング装置（請求項１に対応）は、モータ端子間電圧とモータ電流とモータ端子間抵抗値によりモータ回転速度を算出し、モータ回転速度に応じてダンパー制御を行う電動パワーステアリング装置において、予め記憶装置に記憶させた種々のモータ電流に対するモータ端子間抵抗値のデータに基づいて、種々のモータ電流に応じたモータ端子間抵抗値を用いることによってモータ回転速度を算出するモータ回転速度算出手段を備えたことで特徴づけられる。
【００１５】
第１の電動パワーステアリング装置によれば、モータ端子間電圧とモータ電流とモータ端子間抵抗値によりモータ回転速度を算出し、モータ回転速度に応じてダンパー制御を行う電動パワーステアリング装置において、予め記憶装置に記憶させた種々のモータ電流に対するモータ端子間抵抗値のデータに基づいて、種々のモータ電流に応じたモータ端子間抵抗値を用いることによってモータ回転速度を算出するモータ回転速度算出手段を備えたため、モータ回転速度算出部は、種々のモータ電流に対するモータ端子間抵抗値のデータに基づいてモータの回転速度を的確に算出するので、ダンパー補償電流算出部は、モータ回転速度算出部により的確に算出されたモータの回転速度に応じてダンパー補償電流算出処理を行い、モータに流すモータ電流の目標値を過不足なくダンパー補償する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の模式構造図である。電動パワーステアリング装置１０では、ステアリング・ホイール（ハンドル）１１に一体的に設けられたステアリング軸１２に、自在継手１３ａ，１３ｂを有する連結軸１３を介して、ラック・ピニオン機構１５のピニオン１５ａに連結されることによって、手動操舵トルク発生機構１６が構成されている。
【００１８】
ピニオン１５ａに噛み合うラック歯１７ａを有し、これらの噛み合いにより軸方向に変換されて往復動するラック軸１７は、その両端にタイロッド１８を介して転動軸としての左右の前輪１９に連結されている。運転者は、ハンドル１１を操作することにより、手動操舵トルク発生機構１６と通常のラック・ピニオン式のステアリング装置を介して、前輪を揺動させて車両の向きを変えることができる。
【００１９】
この手動操舵トルク発生機構１６によって発生する操舵トルクを軽減するために、アシストトルク（操舵補助トルク）を供給するモータ２０が例えばラック軸１７と同軸的に配設され、ラック軸１７にほぼ平行に設けられたボールねじ機構２１を介してモータ２０からの回転運動により供給されるアシストトルクが直進運動のための力に変換され、ラック軸１７に作用する。
【００２０】
モータ２０のロータには、駆動側ヘリカルギヤ２０ａが一体的に設けられている。このヘリカルギヤ２０ａは、ボールねじ機構２１のねじ軸２１ａの軸端に一体的に設けられたヘリカルギヤ２１ｂと噛み合っている。また、ボールねじ機構２１のナットは、ラック軸１７に連結されている。
【００２１】
図２は、電動パワーステアリング装置の制御装置を示す図である。図１において、図示しないステアリングギヤボックス内には、ピニオン１５ａに作用する手動操舵トルクＴを検出する手動操舵トルク検出部２２が設けられる。この手動操舵トルク検出部２２は、検出した手動操舵トルクＴを手動操舵トルク検出信号Ｔｄに変換し、その変換された手動操舵トルク検出信号Ｔｄを制御装置２４へ入力する。また、車両には車速に対応した車速信号ｖを検出する車速センサも設けられており、車速信号ｖを制御装置２４に入力する。
【００２２】
さらに、電動パワーステアリング装置１０には図２で示すようにモータ電流検出部２５が設けられている。このモータ電流検出部２５は、モータ２０に対して直列に接続された抵抗等を備え、モータ２０に実際に流れるモータ電流ＩＭの大きさおよび方向を検出する。そして、モータ電流検出部２５は、モータ電流ＩＭに対応したモータ電流信号Ｉｍを制御装置２４に入力する。
【００２３】
さらに、電動パワーステアリング装置１０には、図２で示すようにモータ電圧検出部２６が設けられている。モータ電圧検出部２６は、モータ２０の両端の電圧を各々検出し、モータ２０に実際に印加されているモータ電圧ＶＭの大きさおよび方向を検出する。そして、モータ電圧検出部２６は、モータ電圧ＶＭに対応したモータ電圧信号Ｖｍを制御装置２４に入力する。
【００２４】
制御装置２４は、手動操舵トルク検出部２２、車速センサ２３、モータ電流検出部２５、モータ電圧検出部２６の各検出信号Ｔｄ、ｖ、Ｉｍ、Ｖｍが入力される。そして、制御装置２４は、これらの検出信号Ｔｄ、ｖ、Ｉｍ、Ｖｍに基づいてモータ２０に流すモータ電流ＩＭの大きさおよび方向を決定し、モータの運転を行って、モータの出力する動力（操舵補助トルク）を制御する。
【００２５】
制御装置２４は、手動操舵トルク検出部２２、車速センサ２３、モータ電流検出部２５およびモータ電圧検出部２６等からの検出信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をディジタル信号に変換し、各ＣＰＵに取り込んでいる。
【００２６】
制御装置２４は、目標電流決定部２７と、制御部２８とを備える。目標電流決定部２７は、手動操舵トルク検出信号Ｔｄ、車速信号ｖ、モータ電流信号Ｉｍ、モータ電圧信号Ｖｍに基づいて目標補助トルクを決定し、目標補助トルクをモータ２０から供給するために必要となる目標電流信号ＩＴを出力する。
【００２７】
図３は、目標電流決定部２７のブロック構成図である。目標電流決定部２７は、主に、モータ回転速度算出部（モータ回転速度算出手段）２９、ベース電流算出部３０、イナーシャ補償電流算出部３１、ダンパー補償電流算出部３２、イナーシャ補償部３３、ダンパー補償部３４、目標電流最終決定部３５とローパスフィルタ３６と位相補償部３７とハイパスフィルタ３８から構成される。
【００２８】
モータ回転速度算出部２９は、詳細に後述するように、モータ電流検出部２５からのモータ電流信号Ｉｍおよびモータ電圧検出部２６からのモータ電圧信号Ｖｍが入力され、ダンパー補償電流算出部３２にモータ回転速度信号Ｎｍを出力する。
【００２９】
ベース電流算出部３０は、手動操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｄをローパスフィルタ３６を通して、位相補償部３７により位相補償された操舵トルク信号Ｔｓおよび車速センサ２３からの車速信号Ｖが入力され、イナーシャ補償部３３に目標電流信号ＩＭＳを出力する。ベース電流算出部３０は、予め実験値または設計値に基づいて設定した操舵トルク信号Ｔｓおよび車速信号Ｖと目標電流信号ＩＭＳとの対応するデータに基づいて、操舵トルク信号Ｔｓおよび車速信号Ｖをアドレスとして対応する目標電流信号ＩＭＳを読み出す。なお、目標電流信号ＩＭＳは、モータ２０に流す目標のモータ電流を設定する上で基準となる電流の情報を含む信号である。
【００３０】
イナーシャ補償電流算出部３１は、モータおよびシステムの慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するためのイナーシャ補償電流算出処理を行うためのものであり、手動操舵トルク検出部２２からの操舵トルク信号Ｔｄをローパスフィルタ３６を通した信号Ｔｌと信号Ｔｌをハイパスフィルタ３８を通した操舵トルク信号Ｔｈおよび車速センサ２３からの車速信号Ｖが入力され、イナーシャ補償部３３にイナーシャ補償信号ＩＳを出力する。まず、イナーシャ補償電流算出部３１は、操舵トルク信号Ｔｈ、Ｔｌを時間微分し、操舵トルクの時間微分値を算出する。そして、イナーシャ補償電流算出部３１は、予め実験値または設計値に基づいて設定した操舵トルクの時間微分値および車速信号Ｖとイナーシャ補償信号ＩＳとの対応するデータに基づいて、操舵トルクの時間微分値および車速信号Ｖをアドレスとして対応するイナーシャ補正信号ＩＳを読み出す。
【００３１】
ダンパー補償電流算出部３２は、モータの回転を制限する電流を算出するためのものであり、モータ回転速度算出部２９からのモータ回転速度信号Ｎｍおよび車速センサ２３からの車速信号Ｖと操舵トルク信号Ｔｌが入力され、ダンパー補償部３４にダンパー補償信号ＤＳを出力する。ダンパー補償電流算出部３２については、詳細に後述する。
【００３２】
イナーシャ補償部３３は、ベース電流算出部３０からの目標電流信号ＩＭＳおよびイナーシャ補償電流算出部３１からのイナーシャ補償信号ＩＳが入力され、ダンパー補償部３４に補償目標電流信号ＩＭＳ’を出力する。
【００３３】
ダンパー補償部３４は、イナーシャ補償部３３からの補償目標電流信号ＩＭＳ’およびダンパー補償電流算出部３２からのダンパー補償信号ＤＳが入力され、目標電流最終決定部３５に補償目標電流信号ＩＭＳ’’を出力する。
【００３４】
目標電流最終決定部３５は、ダンパー補償部３４からの補償目標電流信号ＩＭＳ’’および位相補償部３７からの位相補償された操舵トルク信号Ｔｓが入力され、目標電流信号ＩＴを出力する。
【００３５】
図４は、制御部２８のブロック構成図である。制御部２８は、モータ運転制御部３９とモータ駆動部４０とモータ電流検出部２５を備えている。
【００３６】
モータ運転制御部３９は、フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４０ａとフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御部４１とＰＷＭ信号生成部４２とを備えている。フィードバック制御部４０ａは、偏差演算部４３と偏差電流制御部４４から構成される。
【００３７】
偏差演算部４３は、目標電流決定部２７から出力された目標電流信号ＩＴとモータ電流検出部２５からのモータ電流信号Ｉｍとの偏差を求め、その値を偏差信号４３ａとして出力する。
【００３８】
偏差電流制御部４４は、比例要素と積分要素と加算演算部から構成され、入力された偏差信号４３ａに対して、比例要素で比例処理した信号４３ａ’を出力し、積分要素で積分処理した信号４３ａ’’を出力し、加算演算部で信号４３ａ’と信号４３ａ’’を加算し、偏差信号４３ａの値がゼロに近づくように、デューティー比信号である偏差電流制御信号４４ａを生成・出力する。
【００３９】
フィードフォワード制御部４１は、フィードフォワード制御要素を生成し、出力するためのものであり、フィードフォワード比例要素４５とリミッタ４６と加算演算部４７から構成される。フィードフォワード比例要素４５は、或る任意のＦ／Ｆゲイン（Ｋｆｆ）によって、入力された目標電流信号ＩＴに比例したＦ／Ｆ信号４５ａを出力し、リミッタ４６は、Ｆ／Ｆ信号４５ａが所定の範囲内であれば、そのまま出力し、所定の範囲外では、制限して任意の一定の値の信号を出力するものである。
【００４０】
すなわち、フィードフォワード制御部４１のリミッタ４６は、フィードフォワード比例要素４５に入力された目標電流信号ＩＴに対して、その値が所定範囲内にある場合には、上記Ｆ／Ｆゲインで目標電流信号ＩＴに比例した値を持つデューティー比信号を出力し、その値が所定範囲外にある場合には、任意の一定の値のデューティー比信号を出力する。リミッタ４６の出力信号をフィードフォワード制御信号４６ａと呼ぶことにする。
【００４１】
加算演算部４７は、偏差電流制御部４４から出力された偏差電流制御信号４４ａにリミッタ４６から出力されたフィードフォワード制御信号４６ａを加え、その値を、モータ２０に供給するモータ電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号のデューティー比を決める最終出力デューティー比信号４７ａとして出力する。
【００４２】
ＰＷＭ信号生成部４２は、最終出力デューティー比信号４７ａに基づいてモータ２０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を駆動制御信号４２ａとして出力する。このＰＷＭ信号４２ａは、最終出力デューティー比信号４７ａで決められるデューティー比を持つ信号である。
【００４３】
図４に示すモータ駆動部４０は、ゲート駆動回路部４８と４個の電力用電界効果トランジスタをＨ型ブリッジ回路の構成で接続したモータ駆動回路４９とを備える。ゲート駆動回路部４８は、駆動制御信号（ＰＷＭ信号）４２ａに基づいて、ハンドル１１の操舵方向に応じて２つの電界効果トランジスタを選択し、選択した２つの電界効果トランジスタのゲートを駆動してこれらの電界効果トランジスタをスイッチング動作させる。
【００４４】
モータ電流検出部２５は、モータ駆動回路４９に直列に接続されたシャント抵抗５０の両端に生じる電圧からモータ２０に流れるモータ電流（電機子電流）の値ＩＭを検出してモータ電流信号Ｉｍを出力する。
【００４５】
以上により、制御装置２４は、手動操舵トルク検出部２２によって検出された手動操舵トルクＴと車速Ｖ、モータ電流ＩＭ、モータ電圧ＩＶに基づいてバッテリ電源５１からモータ２０へ供給する電流をＰＷＭ制御し、モータ２０が出力する動力（操舵補助トルク）を制御する。
【００４６】
また、図４に示すように、制御装置２４は、制御部２８においてモータ駆動回路４９に直列に接続されたシャント抵抗５０の両端に生じる電圧からモータ２０に実際に流れるモータ電流の値ＩＭをモータ電流信号Ｉｍとして検出し、モータ電流信号Ｉｍに基づくフィードバック制御を行うことで、モータ２０の制御特性を向上させている。
【００４７】
さらに、制御装置２４は、制御部２８において、目標電流信号ＩＴをフィードフォワード比例要素４５に入力し、リミッタ４６から出力されたフィードフォワード制御信号４６ａを加算演算部４７で偏差電流制御信号４４ａに加算することにより、フィードフォワード制御を行うことで、モータ２０の制御特性をさらに向上させている。
【００４８】
図５は、図３で示したダンパー補償電流算出部３２のブロック構成図である。ダンパー補償電流算出部３２は、トルク制御量変換部５２，回転速度制御量変換部５３、トルク減衰係数変換部５４、車速減衰係数変換部５５、乗算器５６、戻り時制御量演算部５７、行き時制御量演算部５８、切換部５９、ステアリング状態検出部６０を備える。
【００４９】
トルク制御量変換部５２はＲＯＭ等のメモリを備え、実験結果または理論演算等に基づいて設定した、操舵トルクＴと対応するモータ制御量であるトルク制御量Ｄｔのデータを予めメモリに記憶しておき、デジタル変換されたトルク信号Ｔの入力に対応したトルク制御量ＤＴを選択するよう構成し、トルク制御量信号ＤＴを戻り時制御量演算部と行き時制御量演算部に出力する。
【００５０】
回転速度制御量変換部５３はＲＯＭ等のメモリを備え、実験結果または理論演算等に基づいて設定した、操舵回転速度Ｎと対応するモータ制御量である回転速度制御量ＤＮのデータを予めメモリに記憶しておき、デジタル変換された操舵回転速度信号Ｎの入力に対応した回転速度制御量ＤＮを選択するよう構成し、回転速度制御量信号ＤＮを乗算器に出力する。
【００５１】
トルク減衰係数変換部５４はＲＯＭ等のメモリを備え、実験結果または理論演算等に基づいて設定した、操舵トルクＴと対応するトルク減衰係数Ｒｔのデータを予めメモリに記憶しておき、デジタル変換されたトルク信号Ｔ入力に対応したトルク減衰係数Ｒｔを選択するよう構成し、トルク減衰係数信号ＲＴを乗算器に出力する。
【００５２】
車速減衰係数変換部５５はＲＯＭ等のメモリを備え、実験結果または理論演算等に基づいて設定した、車速Ｖと対応する車速減衰係数のデータを予めメモリに記憶しておき、デジタル変換された車速Ｖ入力に対応した車速減衰係数ＲＶを選択するよう構成し、車速減衰係数信号ＲＶを乗算器に出力する。
【００５３】
乗算器５６は、回転速度制御量信号ＤＮとトルク減衰係数信号ＲＴと車速減衰係数信号ＲＶを乗算して補正値を算出し、補正値信号（ＲＴ＊ＤＮ＊ＲＶ）を戻り時制御量演算部に出力する。また、行き時制御量演算部に出力する。
【００５４】
ステアリング状態検出部６０は、トルク信号の方向フラグＦおよび操舵回転速度信号ＮのフラグＧに基づいてステアリングホイール１の行き状態または戻り状態を検出し、例えば、行き状態はＨレベル、戻り状態にはＬレベルのように状態に対応したステアリング状態信号Ｓｔを切換部２６に供給する。行き状態または戻り状態の検出は、例えばフラグＦとフラグＧの符号で判定するように構成し、フラグＦとフラグＧの符号が一致する場合（Ｆ＝Ｇ）は行き状態、フラグＦとフラグＧの符号が不一致の場合（Ｆ＝Ｇ）には戻り状態とする。
【００５５】
戻り時制御量演算部５７は、トルク制御量信号ＤＴに補正値信号（ＲＴ＊ＤＮ＊ＲＶ）を加算演算してモータ制御信号（ＤＴ＋ＲＴ＊ＤＮ＊ＲＶ）を切換部５９に提供する。
【００５６】
行き時制御量演算部５８は、トルク制御量信号ＤＴと補正値信号（ＲＴ＊ＤＮ＊ＲＶ）との減算演算してモータ制御信号（ＤＴ−ＲＴ＊ＤＮ＊ＲＶ）を切換部２６に提供する。
【００５７】
切換部５９は、モータ制御信号（ＤＴ＋ＲＴ＊ＤＮ＊ＲＶ）とモータ制御信号（ＤＴ−ＲＴ＊ＤＮ＊ＲＶ）の切り換えを行い、ステアリング状態信号ＳｔがＬレベルの戻り状態では戻り時制御量演算部５７側を選択し、ステアリング状態信号ＳｔがＨレベルの行き状態では行き時制御量演算部５８を選択し、それぞれ、モータ制御信号（ＤＴ＋ＲＴ＊ＤＮ＊ＲＶ）およびモータ制御信号（ＤＴ−ＲＴ＊ＤＮ＊ＲＶ）をダンパー補償信号Ｄｓとして出力する。
【００５８】
このように、ダンパー補償電流算出部３２では、モータ回転速度信号Ｎｍと操舵トルク信号Ｔｄと車速信号ｖに基づいてダンパー補償信号Ｄｓを出力するため、それぞれの信号が正確なものである必要がある。しかしながら、従来は、モータ回転速度信号が正確なものではなかったために、ダンパー補償信号Ｄｓも的確なものとはなっていなかった。そこで、本発明では、モータ回転速度算出部２９において、予め記憶装置に記憶させた種々のモータ電流に対するモータ端子間抵抗値のデータに基づいて、種々のモータ電流に応じたモータ端子間抵抗値を用いることによってモータ回転速度を算出する。また、そのときの種々のモータ電流に対するモータ端子間抵抗値のデータは、実測により得られたデータであるようにすることが好ましい。
【００５９】
図６は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるモータ回転速度算出部２９でのモータ回転速度算出処理を示すブロック図である。本実施形態では例えば図１２のグラフで示すような種々のモータ電流Ｉｍに対するモータ端子間抵抗値Ｒｍのデータと誘起電圧定数Ｋｅをマイコン・メモリ等の記憶素子に予め定数として記憶させておき、サンプリングしたモータ電流Ｉｍに対するモータ端子間抵抗値をモータ電流対モータ端子間抵抗データテーブル６１に基づいて瞬時に検索し、その検索したモータ端子間抵抗値とサンプリングしたモータ電流Ｉｍを乗算器６２により乗じる。次に、サンプリングしたモータ端子間電圧Ｖｍからサンプリングしたモータ電流Ｉｍにモータ抵抗データを乗じたものを演算器６３で差し引いて、これを演算器６４においてＫｅで除算することでモータ回転速度を算出する。
【００６０】
これにより、正確なモータ回転速度Ｎｍが得られ、その値をダンパー補償電流算出部３２に入力するため、的確なダンパー補償電流を得ることができ、ダンパー制御を的確に行うことができる。
【００６１】
図７は、モータ回転速度算出部２９の具体例を示す構成図である。モータ回転速度算出部２９は、図示しないＥＣＵ内に設けられ、ＣＰＵ６５とメモリ６６を備えた構成となっている。メモリ６６には、モータ電流対モータ端子間抵抗データテーブル記憶領域６７とモータの誘起電圧定数記憶領域６８とモータ回転速度算出プログラム記憶領域６９が設けられている。
【００６２】
また、入力インターフェース部７０と出力インターフェース部７１とＣＰＵ６５とメモリ６６は、バス７２，７３，７４により接続されている。入力インターフェース部７０には、モータ電流検出部２５から出力されるモータ電流信号Ｉｍとモータ電圧検出部２６から出力されるモータ電圧信号Ｖｍが入力され、出力インターフェース部７１からは、モータ回転速度信号Ｎｍが出力される。
【００６３】
モータ電流対モータ端子間抵抗データテーブル記憶領域６７は、図１２で示す実験的に得られたモータ電流に対するモータ端子間抵抗を記憶させる領域である。モータの誘起電圧定数記憶領域６８は、モータの誘起電圧定数Ｋｅを記憶するための領域である。モータ回転速度算出プログラム記憶領域６９は、図６のブロック図で示したモータ回転速度算出処理を行うための処理プログラムが記憶されている領域である。
【００６４】
図８は、モータ回転速度算出プログラムに基づく処理のフローチャートである。まず、モータ回転速度算出部２９の入力インターフェース部７０を通してモータ電流信号Ｉｍとモータ電圧信号Ｖｍが入力される（ＳＴ１０）。ＣＰＵ６５は、メモリ６６のモータ電流対モータ端子間抵抗データテーブル記憶領域６７から瞬時に入力されたモータ電流信号Ｉｍに対応するモータ端子間抵抗を検索する（ＳＴ１１）。ＣＰＵ６５は、モータ電流信号Ｉｍと検索されたモータ端子間抵抗Ｒｍとの積ＩｍＲｍを演算する（ＳＴ１２）。次に、ＣＰＵ６５は、入力されたモータ電圧信号Ｖｍと積ＩｍＲｍの差（Ｖｍ−ＩｍＲｍ）を演算する（ＳＴ１３）。ＣＰＵ６５は、モータの誘起電圧定数記憶領域６８からモータの誘起電圧定数Ｋｅを読み出し（ＳＴ１４）、その誘起電圧定数Ｋｅにより差（Ｖｍ−ＩｍＲｍ）を割ることによりモータ回転速度信号Ｎｍを得る（ＳＴ１５）。ＣＰＵ６５は、そのモータ回転速度信号Ｎｍを出力インターフェース７１を通して出力する（ＳＴ１６）。この動作を、イグニッションスイッチがオンである限り所定の時間間隔で繰り返し実行する。
【００６５】
以上の動作によりモータ回転速度ＮＭを的確に算出し、そのモータ回転速度信号Ｎｍをダンパー補償電流算出部に出力する。
【００６６】
一方、ダンパー補償電流算出部５３は、モータ回転速度算出部により的確に推定されたモータ回転速度信号Ｎｍおよび車速センサからの車速信号ｖを入力することにより、モータ回転速度および車速に応じた過不足のない的確な補正量ＤＳを瞬時に検索してダンパー補償部に出力する。その結果、ダンパー補償部は、モータ回転速度および車速に応じ過不足なくダンパー補償した目標電流信号ＩＴを出力する。従って、実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、モータの電流変化に拘わらず常に過不足のない的確なダンパー制御が可能となる。
【００６７】
図９は、本実施形態でのモータ電流と操舵角の変化でのモータ回転速度、ダンパー電流の時間変化を示す。図では、切り込み、戻し、保舵、戻しのハンドル操作を行ったときのモータ電流を曲線Ｃ２１で示し、そのときの保舵角の時間変化を曲線Ｃ２２で示す。また、それにともなうモータ回転速度の算出値を実線Ｃ２３で示し、実測値も実線Ｃ２３と一致する。また、ダンパー電流は実線Ｃ２４で示し、実測値も実線Ｃ２４に一致する。保舵中（モータ回転ゼロ）も従来のものと異なり、行き方向ダンパー電流が出力されず、アシスト不足を生じない。
【００６８】
また、図１０に示すように、従来のものと異なり、左右同じ転舵角・転舵速度において、右切り時のダンパー電流の方が左切り時のダンパー電流よりも大きくでてしまうようなアンバランスを生じていないことが分かる。図１０は、本実施形態でのモータ電流と操舵角の変化でのモータ回転速度、ダンパー電流の時間変化を示す。図１０では、右切り、左切りのハンドル操作を行ったときのモータ電流を曲線Ｃ２５で示し、そのときの保舵角の時間変化を曲線Ｃ２６で示す。また、それにともなうモータ回転速度の算出値を実線Ｃ２７で示し、実測値もＣ２７に一致する。また、ダンパー電流は実線Ｃ２８で示し、実測値もＣ２８と一致する。これによりアシスト力のアンバランスが生じない。
【００６９】
このように、本発明の本実施形態では、予め実測に基づいたモータ電流対モータ端子間抵抗データをマイコンまたはＲＯＭなどの記憶装置に保持しておき、モータ端子間抵抗ＲｍをＩｍに対してリアルタイムに可変させるような構成としている。それにより、モータ回転速度算出処理には電流に依存するモータ端子間抵抗を用いることができ、高精度なモータ回転速度信号Ｎｍの算出を実現できる。すなわち、これにより、ダンパー補償電流を正確に算出し、出力することにつながり、図９に示したように、保舵時にダンパー補償電流が出力されてしまうようなことがなくなり、目標通りのアシスト力を出力することができる。また、図１０に示したように、左右の切り返し操舵においても確実にステアリングホイール切り込み時には行き方向ダンパー補償電流、戻し時には戻り方向ダンパー補償電流を出力することができるようになるため、左右のアシスト力のばらつき発生の抑制、操舵フィーリングの向上が実現される。
【００７０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【００７１】
モータ端子間電圧とモータ電流とモータ端子間抵抗値によりモータ回転速度を算出し、モータ回転速度に応じてダンパー制御を行う電動パワーステアリング装置において、予め記憶装置に記憶させた種々のモータ電流に対するモータ端子間抵抗値のデータに基づいて、種々のモータ電流に応じたモータ端子間抵抗値を用いることによってモータ回転速度を算出するモータ回転速度算出部を備えたため、モータ電流の大小に拘わらず高精度なモータ回転速度を算出することが可能となるので、左右アシスト力アンバランスなどの問題を解消し適正なダンパー電流を出力でき、電動パワーステアリング装置において、走行中の切り込み、切り戻し時の操舵フィーリングが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の模式構造図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置を示す図である。
【図３】目標電流決定部のブロック構成図である。
【図４】制御部のブロック構成図である。
【図５】ダンパー補償電流算出部のブロック構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるモータ回転速度算出部でのモータ回転速度算出処理を示すブロック図である。
【図７】モータ回転速度算出部の具体例を示す構成図である。
【図８】モータ回転速度算出部におけるモータ回転速度算出処理のフローチャートである。
【図９】本実施形態でのモータ電流と操舵角の変化でのモータ回転速度、ダンパー電流の時間変化を示す図である。
【図１０】本実施形態でのモータ電流と操舵角の変化でのモータ回転速度、ダンパー電流の時間変化を示す図である。
【図１１】従来の電動パワーステアリング装置におけるモータ回転速度算出処理を示すブロック図である。
【図１２】モータ電流に対するモータ端子間抵抗特性を示すグラフである。
【図１３】モータ端子間抵抗が実際より小さく設定している場合のモータ電流と操舵角の変化でのモータ回転速度、ダンパー補償電流の時間変化を示す図である。
【図１４】モータ端子間抵抗が実際より小さく設定している場合のモータ電流と操舵角の変化でのモータ回転速度、ダンパー補償電流の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
１０　　　　　電動パワーステアリング装置
１１　　　　　ステアリングホイール
１２　　　　　ステアリング軸
１３　　　　　連結軸
１５　　　　　ピニオン機構
１６　　　　　手動操舵トルク発生機構
１７　　　　　ラック軸
１８　　　　　タイロッド
１９　　　　　前輪
２０　　　　　モータ
２１　　　　　ボールねじ機構
２２　　　　　手動操舵トルク検出部
２３　　　　　車速センサ
２４　　　　　制御装置
２５　　　　　モータ電流検出部
２６　　　　　モータ電圧検出部
２９　　　　　モータ回転速度算出部

Claims (1)

1. モータ端子間電圧とモータ電流とモータ端子間抵抗値によりモータ回転速度を算出し、このモータ回転速度に応じてダンパー制御を行う電動パワーステアリング装置において、
   予め記憶装置に記憶させた種々のモータ電流に対するモータ端子間抵抗値のデータに基づいて、前記種々のモータ電流に応じた前記モータ端子間抵抗値を用いることによって前記モータ回転速度を算出するモータ回転速度算出手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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