JP2005225340A - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度上昇等のために電流保護を行なっている場合でも、相応のアシスト制御を実施可能な電動パワーステアリング制御装置を提供する。
【解決手段】 運転者のステアリング操作を検出する操舵検出手段と、外部機器からの制御指令値を受信する受信手段と、ステアリング操作および制御指令値に応じた操舵角が得られるように、電動モータを通電駆動するモータ駆動手段と、電動モータによって実現可能な操舵角の範囲を実現可能制御量として演算する演算手段と、実現可能制御量を外部機器に送出するための送出手段とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置として実現可能である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング制御装置を含み、他の車両用制御装置とともに車両を統合制御する技術に関するものである。

従来、複数の車両制御用の制御装置を接続して、それら接続された制御装置が互いに連携して車両の動きを制御（協調制御）する技術が知られている。この協調制御の例として、パワーステアリング制御装置とアンチスキッドブレーキ（ＡＢＳ）制御装置との協調制御（特許文献１参照）、あるいは、パワーステアリング制御装置と自動ブレーキ装置との協調制御（特許文献２参照）がある。

特開平６−５６０１５号公報 特開平１１−１９８８４５号公報

パワーステアリング制御装置のうち、電動モータを通電駆動してステアリング機構に操舵補助トルクを与える車両における電動パワーステアリング制御装置では、通電電流を供給する場合にステアリング機構に操舵補助トルクを発生させるモータおよびその駆動回路の過熱を防止するため、あるいは供給電圧の低下などのために、通電可能電流を制限することがある。しかし、外部制御装置から指示された目標操舵角度もしくは目標タイヤ切れ角度もしくは目標パワーアシストトルクの指令値は、電動パワーステアリング制御装置の状態に関係なく設定されるので、特許文献１および特許文献２のパワーステアリング装置においても、通電可能電流を制限された状況下では、車両の所定の運動を実現できなくなるという問題がある。

つまり、車両運動制御用装置と協調して、その運動指令値に従って作動する電動パワーステアリング制御装置は、目標操舵角度もしくは目標タイヤ切れ角度もしくは目標パワーアシストトルクの指令値に従って作動した場合、電動モータやコンピュータのパワー素子の過熱による温度保護もしくは、供給電圧の低下などの理由により、車両運動制御用コンピュータから受けた目標操舵角度もしくは目標タイヤ切れ角度もしくは目標パワーアシストトルクが実現できない場合に、車両運動制御用装置は車両運動として実現したい目標値と実際の電動パワーステアリング制御装置の制御値との間に偏差が生じてしまい、所定の運動を満足できなくなる。

また、電動パワーステアリング制御装置において、モータおよびその駆動回路の焼損を防止するため、あるいは供給電圧の低下などのために、通電可能電流を制限している状況下にあっては、電動パワーステアリング制御装置から他の制御装置に通電可能電流制限中である旨の通信を行なっている。この通信を受け取った他の制御装置は、電動パワーステアリング制御装置への運動指令値を送らない方法も採られている。しかし、この方法でも、他の制御装置で電動パワーステアリング制御装置による制御を代用できないこともあるので、車両の所定の運動を実現できなくなるという問題がある。

上記問題を背景として、本発明の課題は、通電可能電流を制限している状況下であっても、その制限下で外部制御機器と最大限の協調制御を行なうことのできる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、上記課題を解決するための電動パワーステアリング制御装置を提供するものである。即ち、請求項１によれば、運転者のステアリング操作を検出する操舵検出手段と、外部機器からの制御指令値を受信する受信手段と、ステアリング操作および制御指令値に応じた操舵角が得られるように電動モータを通電駆動するモータ駆動手段と、電動モータによって実現可能な操舵角の範囲を実現可能制御量として演算する演算手段と、実現可能制御量を外部機器に送出するための送出手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置として構成される。

上記構成によって、本発明の電動パワーステアリング制御装置は、外部機器（例えば制御装置）から受けた目標操舵角度もしくは目標タイヤ切れ角度もしくは目標パワーアシストトルクに関する制御指令値を実現できないと判断された場合に、実際に実現可能な操舵角度もしくはタイヤ切れ角度もしくはパワーアシストトルクを演算し、外部機器へその情報を返信することが可能となる。従来は、電動パワーステアリング制御装置が受け取った制御指令値の全てを他の制御装置において代替制御を行なっていたが（電動パワーステアリング制御装置は何も制御を行なっていない）、本発明では、演算された制御指令値の分だけは電動パワーステアリング制御装置で制御を行い、それ以外の制御を他の制御装置において代替制御する。よって、電動パワーステアリング制御装置および他の制御装置により、車両全体として最適な制御を行なうことができる。

請求項２によれば、本発明の電動パワーステアリング制御装置における演算手段は、電動パワーステアリング制御装置に供給される電圧値を測定する電圧測定手段と、演算手段およびその周辺の温度を測定する温度測定手段と、電動モータの温度を測定するモータ温度測定手段と、電動モータに流れる電流を測定するモータ電流測定手段と、電動モータの回転数を測定するモータ回転数測定手段と、および車両の速度を検出する車速検出手段とのうちの少なくとも一つを備え、電圧値，演算手段およびその周辺の温度，電動モータの温度，電動モータに流れる電流，電動モータの回転数，および車両の速度の少なくとも一つを用いて実現可能制御量を演算する構成をとる。

電動パワーステアリング制御装置に供給される電圧値が変動すれば、その電圧値によって駆動されるモータの出力（実現可能制御量）も変動する。よって、該電圧値を測定してその測定値が所定の値を下回ったときに、モータの出力を制限（モータに印加する電流を制限）して、該電圧値に見合った実現可能制御量を演算して外部機器に送出すれば、電動パワーステアリング制御装置で実現できない分については他の制御装置で代替制御を行なうことで、車両全体としては有効な制御を実現可能とし、運転者にも違和感を与えずにすむ。

演算手段およびその周辺の温度は、主としてその演算手段に電源を供給する電源供給回路の温度によって変動する。電源供給回路の温度が高くなるということは、電源供給能力が限界に近づいているということなので、電動パワーステアリング制御装置への電源の供給を減らす必要がある。電動パワーステアリング制御装置において最も電力を必要とするのはモータおよびその駆動回路であるため、モータの出力を制限（モータに印加する電流を制限）すれば、演算手段およびその周辺の温度は低くなる。よって、演算手段およびその周辺の温度が所定の値を上回ったときに、モータの出力を制限（モータに印加する電流を制限）して、該温度に見合った実現可能制御量を演算して外部機器に送出すれば、電動パワーステアリング制御装置で実現できない分については他の制御装置で代替制御を行なうことで、車両全体としては有効な制御を実現可能とし、運転者にも違和感を与えずにすむ。

電動モータの温度はモータに流れる電流の値が大きくなると高くなる。よって、電動モータの温度が所定の値を上回ったときに、モータに流れる電流を制限して、該温度に見合った実現可能制御量を演算して外部機器に送出すれば、電動パワーステアリング制御装置で実現できない分については他の制御装置で代替制御を行なうことで、車両全体としては有効な制御を実現可能とし、運転者にも違和感を与えずにすむ。

電動モータに流れる電流の値が大きくなると、電動モータを構成するコイルの発熱によって電動モータの温度は上昇する。よって、電動モータに流れる電流の値が所定の値を上回ったときに、モータに流れる電流を制限して、該電流値に見合った実現可能制御量を演算して外部機器に送出すれば、電動パワーステアリング制御装置で実現できない分については他の制御装置で代替制御を行なうことで、車両全体としては有効な制御を実現可能とし、運転者にも違和感を与えずにすむ。

電動モータの回転数が上昇すると、電動モータに流れる電流の値が大きくなり電動モータの温度も上昇する。よって、電動モータの回転数が所定の値を上回ったときに、モータに流れる電流を制限して、該電流値に見合った実現可能制御量を演算して外部機器に送出すれば、電動パワーステアリング制御装置で実現できない分については他の制御装置で代替制御を行なうことで、車両全体としては有効な制御を実現可能とし、運転者にも違和感を与えずにすむ。

電動パワーステアリング制御装置は、操舵角度が同一でも車両の速度によって発生するトルク値を変化させている。すなわち、高速道路を走行中はハンドルを切れにくく（発生するトルク値を小さく）、車庫入れ等の低速時にはハンドルを切れ易く（発生するトルク値を大きく）している。発生するトルク値とモータに流れる電流との間には一定の関係があるので、車速が大きくなると発生可能なトルクが減少し、結果としてモータに流れる電流も発生可能なトルクの最大値に相当する電流値に制限される。よって、車速が所定の値を上回ったときに、モータに流れる電流を制限して、該電流値に見合った実現可能制御量を演算して外部機器に送出すれば、電動パワーステアリング制御装置で実現できない分については他の制御装置で代替制御を行なうことで、車両全体としては有効な制御を実現可能とし、運転者にも違和感を与えずにすむ。

上記構成によって、電動パワーステアリング制御装置の状況を把握することができ、状況に応じて電動パワーステアリング制御装置が実現可能な制御量を演算することができる。特に温度上昇等でモータを保護しなければならない場合には有効である。

請求項３によれば、本発明の電動パワーステアリング制御装置における実現可能制御量は、発生可能な操舵補助トルクの上限値である構成をとることができる。本構成によって、外部機器は電動パワーステアリング制御装置の制御状況を把握でき、電動パワーステアリング制御装置には実現可能な制御指令値を送り、電動パワーステアリング制御装置で実現できない分については他の制御装置に指令を送ることで、車両全体としては有効な制御を実現可能とし、運転者にも違和感を与えずにすむ。

請求項４によれば、本発明の電動パワーステアリング制御装置における実現可能制御量は現在発生している操舵補助トルクである構成をとることができる。本構成によっても、外部機器は電動パワーステアリング制御装置の制御状況を把握でき、電動パワーステアリング制御装置には実現可能な制御指令値を送り、電動パワーステアリング制御装置で実現できない分については他の制御装置に指令を送ることで、車両全体としては有効な制御を実現可能とし、運転者にも違和感を与えずにすむ。

請求項５によれば、本発明の電動パワーステアリング制御装置は操舵輪の操舵角度を検出する操舵角度検出手段を備え、操舵角度に基づいて、電動モータに与える操舵補助トルク量を算出するトルク推定演算手段を備える構成をとることができる。操舵輪の操舵角度は電動モータの回転角度から検出でき、電動モータの回転角度から操舵補助トルク量を逆算することは可能である。また、専用のセンサを設けて操舵輪の操舵角度を検出する構成をとることもできる。本構成によって、トルクを測定する他の手段を用いなくても操舵補助トルク量を算出することが可能となる。

請求項６によれば、請求項５に記載の電動パワーステアリング制御装置におけるトルク推定演算手段は、操舵角度と操舵補助トルク量との関係を表すマップデータを参照して操舵補助トルク量を算出する構成をとることができる。操舵角度と操舵補助トルク量との間には所定の関係がある。本構成によって、予めマップデータとして保持しておけば、操舵角度から操舵補助トルク量を演算する際の処理効率が高くなる。

外部制御機器と最大限の協調制御を行なうことのできる電動パワーステアリング装置を提供する目的を、電動モータによって実現可能な操舵角の範囲を実現可能制御量として演算し、その実現可能制御量を外部機器に送出する電動パワーステアリング装置として実現した。

以下、本発明における電動パワーステアリング制御装置について、図面を用いて説明する。図１は本発明の電動パワーステアリング制御装置が含まれる車両統合制御機構の一例を示したものである。車両統合制御機構１は、車両安定性制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３，エンジン制御用ＥＣＵ４，オートトランスミッション制御用ＥＣＵ５，サスペンション制御用ＥＣＵ６，および電動パワーステアリング制御用ＥＣＵ７などの車両制御用ＥＣＵと、これら車両制御用ＥＣＵを統括し、車両の状態から最適な制御方法を求め、その制御方法に応じて各車両制御用ＥＣＵに対して個別の制御を指令する車両運動制御用ＥＣＵ２により構成される。車両統合制御機構１の構成については、上記以外の形態を採ってもよい。

また、車両安定性制御用ＥＣＵ３，エンジン制御用ＥＣＵ４，オートトランスミッション制御用ＥＣＵ５，サスペンション制御用ＥＣＵ６，および電動パワーステアリング制御用ＥＣＵ７は、車両運動制御用ＥＣＵ２からの指令に基づいて、それぞれブレーキ用アクチュエータ８,インジェクタ用アクチュエータ９,変速用アクチュエータ１０，減衰力調整用アクチュエータ１１，およびタイヤ角度調整用アクチュエータ１２の制御を行なっている。

上記の構成では、例えば、車両の進行方向に対し、右側が摩擦係数の低い氷路面で左側が摩擦係数の高いアスファルト路面であった場合に、直進状態でアクセルを踏み込み加速すると車両には重心に対し回転モーメントが働く。（前輪駆動の場合、摩擦係数の高い側へ車が回転する）車両運動制御用ＥＣＵ２は、操舵トルクが無いのにも関わらず車両に回転する力が働くと、これは安全では無いと判断し、電動パワーステアリング制御用ＥＣＵ７にその回転モーメントを打ち消す様に補正トルクを算出して指令する，車両安定性制御用ＥＣＵ３に摩擦係数の低い側前輪のみにブレーキを掛けるようにブレーキ用アクチュエータ８を作動させるよう指令する，エンジン制御用ＥＣＵ４に対して燃料カット等を行ない車輪の駆動力に制限をかけるよう指令する，あるいはオートトランスミッション制御用ＥＣＵ５に対してギアをシフトダウンする等してトランスミッションからの駆動力に制限をかけるよう指令する，等の処理を車両の状態に応じて組み合わせて実施する。

図２は、電動パワーステアリング制御装置１０１の構成図である。操舵ハンドル１１０が操舵軸１１２ａに接続されている。また、この操舵軸１１２ａの下端はトルクセンサ１１１に接続されており、ピニオンシャフト１１２ｂの上端がトルクセンサ１１１に接続されている。また、ピニオンシャフト１１２ｂの下端には、ピニオン（図示せず）が設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス１１６内においてラックバー１１８に噛合されている。更に、ラックバー１１８の両端には、それぞれタイロッド１２０の一端が接続されると共に各タイロッド１２０の他端にはナックルアーム１２２を介して操舵輪１２４が接続されている。また、ピニオンシャフト１１２ｂにはアシストモータ１１５が取り付けられている。

電動パワーステアリング制御用ＥＣＵ（以下、ＥＰＳ用ＥＣＵと称する）７（本発明の演算手段，モータ駆動手段，およびトルク推定演算手段）は周知のＣＰＵ１３１，ＲＡＭ１３２，ＲＯＭ１３３，入出力インターフェースであるＩ／Ｏ１３４およびこれらの構成を接続するバスライン１３５が備えられている。ＣＰＵ１３１は、ＲＯＭ１３３およびＲＡＭ１３２に記憶されたプログラムおよびデータにより制御を行なう。ＲＯＭ１３３は、プログラム格納領域１３３ａとデータ記憶領域１３３ｂとを有している。プログラム格納領域１３３ａには操舵制御プログラム１３３ｐが格納される。データ記憶領域１３３ｂには操舵制御プログラム１３３ｐの動作に必要なデータが格納されている。

トルクセンサ１１１はトーションバー等の周知のトルク検出部によって構成される。ハンドル軸１１２ａが回転すると、その回転量に応じたトルクが検出され、検出された情報はＥＰＳ用ＥＣＵ７に送られる。

回転角センサ１０９（本発明のモータ回転数測定手段）は周知のレゾルバ等によって構成される。回転角センサ１０９はアシストモータ１１５の回転に応じた信号を出力し、その信号はＥＰＳ用ＥＣＵ７に送られる。また、アシストモータ１１５には、アシストモータ１１５に流れる電流を測定するモータ電流センサ１０８（本発明のモータ電流測定手段），アシストモータ１１５に印加される電圧を測定するモータ電圧センサ１１９，およびアシストモータ１１５の温度を測定するモータ温度センサ１２５（本発明のモータ温度測定手段）が接続され、これらセンサのもう一端はＥＰＳ用ＥＣＵ７に接続され、測定したデータをＥＰＳ用ＥＣＵ７に入力している。

さらに、ＥＰＳ用ＥＣＵ７には車両の速度を計測するための、ロータリエンコーダなどの周知の回転検出部により構成される車速センサ１１７（本発明の車速検出手段）が接続され、ＥＰＳ用ＥＣＵ７の温度を測定するための温度センサ１３６（本発明の温度測定手段）およびＥＰＳ用ＥＣＵ７に供給される電圧を測定する電圧測定回路１３７（本発明の電圧測定手段）を内蔵している。

また、ＥＰＳ用ＥＣＵ７は通信手段１４４（本発明の送出手段および受信手段）によって車両運動制御用ＥＣＵ２と双方向通信可能に接続されている。

ピニオンシャフト１１２ｂの下端には、ロータリエンコーダなどの周知の回転検出部により構成される操舵角度センサ１３８（本発明の操舵角度検出手段）が接続されている。操舵角度センサ１３８はＥＰＳ用ＥＣＵ７に接続され、測定したデータをＥＰＳ用ＥＣＵ７に入力している。

図３を用いて、ＥＰＳ用ＥＣＵ７による電動パワーステアリング制御の概要について述べる。ＥＰＳ用ＥＣＵ７はＣＰＵ１３１がＲＯＭ１３３に格納された操舵制御プログラムを実行することにより、トルクセンサ１１１で検出された操舵トルクおよび車速センサ１１７から得られる車両の速度とに基づいて、アシストトルク演算部１４０において車速および操舵トルクとアシストモータ１１５で発生させるアシストトルクの関係を定義するアシストマップによりアシストトルクを演算し、該アシストトルクを発生させるために必要な基本電流値Ｉ０を求める。

続いて、通信手段１４４を介して車両運動制御用ＥＣＵ２から受信した補正トルクに基づいて、トルク−電流変換手段１４２において、該補正トルクを発生させるために必要な補正電流値Ｉ１を求める。

続いて、通信手段１４４を介して車両運動制御用ＥＣＵ２から受信した補正角度と回転角センサ１０９の回転角から求められる車輪１２４の現在の操舵角度との偏差を求め、角度−電流変換手段１４３において、その偏差をゼロとするようなトルクを求め、さらにそのトルク発生させるために必要な補正電流値Ｉ２を求める。

モータ電流演算手段１４１において、先に求めた基本電流値Ｉ０，補正電流値Ｉ１，および補正電流値Ｉ２の和を求め、これを最終指令電流値とする。求められた最終指令電流値からモータドライバ１１４を介してアシストモータ１１５に印加する電圧を算出し、算出された電圧によりアシストモータ１１５を駆動する。

（従来例）
ここで、本発明の特徴を分かり易くするため、図４を用いて、従来技術によるモータ指令電流制限演算処理について説明する。なお、本処理はＥＰＳ用ＥＣＵ７において実行されるものである。まず、電圧測定回路１３７で検出される電源電圧，モータ電流センサ１０８で検出されるモータ電流，温度センサ１３６検出されるＥＰＳ用ＥＣＵ７の温度，およびモータ温度センサ１２５で検出されるモータ温度の値を読み込む（Ｓ１）。次に、電源電圧，モータ電流，ＥＰＳ用ＥＣＵ７の温度，およびモータ温度のそれぞれの値について、電流制限を行なわなくてもよい所定の正常範囲内にあるかどうかを調べる。電源電圧，モータ電流，ＥＰＳ用ＥＣＵ７の温度，およびモータ温度の全ての値が所定の正常範囲内にある場合（Ｓ２：Ｎｏ）には、何もせずに処理を終了する。一方、電源電圧，モータ電流，ＥＰＳ用ＥＣＵ７の温度，およびモータ温度の少なくとも一つの値が所定の正常範囲内にない場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）には、電流制限状態とし（Ｓ３）、電流制限状態であることを車両運動制御用ＥＣＵ２に送信する（Ｓ４）。

（本発明による実施例）
図５を用いて、本発明の電動パワーステアリング制御装置のモータ指令電流制限演算処理について説明する。なお、本処理はＥＰＳ用ＥＣＵ７において実行されるものである。まず、電圧測定回路１３７で検出される電源電圧，モータ電流センサ１０８で検出されるモータ電流，モータ電圧センサ１１９で検出されるモータ電圧，温度センサ１３６で検出されるＥＰＳ用ＥＣＵ７の温度，操舵角度センサ１３８で検出される操舵輪１２４の回転角，回転角センサ１０９で検出されるモータ回転数，およびモータ温度センサ１２５で検出されるモータ温度の値を読み込む（Ｓ１１）。

そして、モータ電流およびモータ電圧からアシストモータ１１５の出力電力を求め、さらに、操舵輪１２４の回転角からアシストモータ１１５の回転数を求める。ピニオンシャフト１１２ｂはアシストモータ１１５の回転数を所定の割合で減速した回転数によって回転し、操舵輪１２４はピニオンシャフト１１２ｂの回転によって所定の角度で回転するので、操舵輪１２４の回転角が分かればアシストモータ１１５の回転数を逆算することが可能である。

次に、電源電圧，モータ電流，モータ電圧，ＥＰＳ用ＥＣＵ７の温度，モータ温度，モータ回転数，およびアシストモータ１１５の出力電力が各々あらかじめ定められた制限値を超えていないかどうかを判定する。その結果、これらのうちの少なくとも一つが制限値を超えている場合には、モータに印加する電流を制限する状態であると判断し、その制限値（モータに印加する電流の上限値）をモータに印加する電流値Iとする。一方、電源電圧，モータ電流，モータ電圧，ＥＰＳ用ＥＣＵ７の温度，モータ温度，およびアシストモータ１１５の出力電力があらかじめ定められた制限値を超えていない場合には、通常の演算処理によってモータに印加する電流値Iを求める（Ｓ１２）。そして、ステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１３については後述する。

電流制限状態を判定するパラメータ（電源電圧，モータ電流，ＥＰＳ用ＥＣＵ７の温度，モータ回転数，およびモータ温度）によって電流制限状態とする制限値は各パラメータによって異なるので、同時に少なくとも２つ異常のパラメータが電流制限状態であると判断した場合には、最も厳しい（モータに印加する電流の上限値が最も小さい）値を持つパラメータの制限値を用いる。

そして、実現可能な操舵角度およびアシストトルク量（本発明の操舵補助トルク）を算出する（Ｓ１４）。電流値Iとアシストモータ１１５の発生するアシストトルクはアシストモータ１１５の特性に基づく所定の関係がある。上述のように電流値Iが求まっているので、該所定の関係に基づいてアシストトルクを求めることができる。また、操舵角度とアシストトルク量との間には図８のように一定の関係がある。例えば実現可能なアシストトルクがＴ２であるとすると、アシストトルクＴ２のときに実現可能な操舵角度はθ２となる。

なお、あらかじめＲＯＭ１３３あるいはＲＡＭ１３２の所定の領域に、操舵角度とアシストトルクとの関係をマップデータとして記憶しておき、演算の際に該マップデータを参照して操舵角度を算出する方法を採ってもよい。

上述の方法で求められたアシストモータ１１５に印加可能なアシストトルク量および操舵輪１２４の操舵可能角度を、通信手段１４４を用いて車両運動制御用ＥＣＵ２に送る。車両運動制御用ＥＣＵ２では、ＥＰＳ用ＥＣＵ７から送られたこれらのトルクおよび操舵可能角度の範囲内において、ＥＰＳ用ＥＣＵ７へ制御指令値を送る（Ｓ１５）。

上述の方法の他に、求めた電流値Iとアシストモータ１１５への印加電圧から実現可能な電力を算出し（Ｓ１３）、その電力を基に実現可能なアシストトルク量および操舵輪１２４の操舵角度を求めることができる。一般に、モータで出力される電力Ｐは逆起電力Ｅとモータ印加電流（この場合はＩ）との積に等しく、アシストトルクとモータ回転数との積に比例することが知られている。これらの関係は以下の式によって表される。
Ｐ＝Ｖｍ×Ｉ ・・・（１）
ω＝Ｅ÷Ｋ＝（Ｖｍ−Ｒ×Ｉ）÷Ｋ ・・・（２）
ここで、Ｒはモータの内部抵抗，Ｋはモータの逆起電力定数で、モータによって固有の値をとる。また、ωはモータ回転角速度である。ステップＳ１３では式（１）を用いてアシストモータ１１５の実現可能な電力を算出する。また、式（２）のＶｍはアシストモータ１１５の印加電圧，Iは上記で算出された電流値，ＲおよびＫは所定の定数であるため、モータ回転角速度ωを求めることができる。一方、モータで出力される電力Ｐは、モータの発生するトルク（即ち、アシストトルク）をＴとすると、Ｐ＝Ｔ×ωと表される。よって、モータ回転角速度ωとアシストモータ１１５の実現可能な電力とを用いて実現可能なアシストトルク量（Ｔ）を求めることができる。最後に図８の関係から実現可能な操舵角度を求める。

また、モータ回転角速度ωは回転角センサ１０９により検出したモータ回転角の単位時間あたりの変化量として求める方法を採ってもよい。

上記の実施例では実現可能な操舵角度およびアシストトルク量（すなわち、図８の例ではθ２およびＴ２）を車両運動制御用ＥＣＵ２に送っているが、実現可能な操舵角度およびアシストトルクについての余裕量（すなわち、図８の例ではθ２―θ１およびＴ２−Ｔ１）を車両運動制御用ＥＣＵ２に送る方法を採ってもよい。

図６に本発明の電動パワーステアリング制御装置における実現可能なトルク（アシストモータ１１５に印加可能なトルク）と目標補正トルク（車両運動制御用ＥＣＵ２からの制御指令値およびトルクセンサ１１１の値から算出される要求トルクの和）との関係を時間の関数として表したものを示す。モータの温度上昇等で電流制限を行なう必要が発生した場合（領域Ｂ）、目標補正トルク（車両運動制御用ＥＣＵ２からの制御指令値）は実現可能なトルクと同じ値に制限されるが、その制限値の範囲内で制御処理を行なっている。不足となるトルクは他の制御システムで代替する。電流制限を行なう必要がない場合（領域Ａおよび領域Ｃ）は、目標補正トルクは実現可能なトルクの値に制限されない。従来技術では、領域Ｂにおいては電動パワーステアリング制御装置は全く制御処理を行なっていないし、車両運動制御用ＥＣＵ２からも制御指令値は送られてこない。制御指令値が送られてきても、電流制限中のため制御処理を行なうことはできない。しかし、本発明の電動パワーステアリング制御装置では、電流制限中においても実現可能なトルク値の範囲で制御を継続する。また、目標補正トルクと実現可能トルクとの差は他の制御装置において制御を代行することもできる。このため、運転者の操舵違和感を最小限に抑えることができる。

（伝達比可変制御装置への適用例）
本発明の回転検出装置は車両の伝達比可変制御装置にも好適である。図７は伝達比可変制御装置２０１の構成例である。車両のステアリングホイール２１０が入力軸２１１の上端に接続されている。また、入力軸２１１の下端と出力軸２１３の上端とが伝達比可変ユニット２１２を介して接続されている。さらに、出力軸２１３の下端には、図示しないピニオンが設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス２１５内でラック２１６に噛合されている。また、ステアリングギヤボックス２１５内には、図示しない電動パワーステアリング装置が設けられている。ラック２１６の両端には、それぞれ図示しないタイロッドおよびアームを介して転舵輪２１７が接続されている。

入力軸２１１には、ステアリングホイール２１０の操舵角を検出する舵角センサ２０６が設けられ、一方、出力軸２１３には、転舵輪２１７の転舵角を検出するためのレゾルバで構成される出力角センサ２１４が設けられている。なお、出力角センサ２１４は、伝達比可変ユニット１２内に設けていてもよい。これら舵角センサ２０６および出力角センサ２１４により検出された入力軸２１１の操舵角および出力軸２１３の回転角は、伝達比制御部２０３に入力される。さらに、伝達比制御部２０３には、車載ＬＡＮ（Local Area Network）２０７から車速信号およびエンジン回転数信号等が入力される。そして、伝達比制御部２０３は、伝達比可変ユニット２１２を制御するための制御信号を出力する。

伝達比可変ユニット２１２は、図示しない周知のブラシレスモータおよび減速機構を備えて構成され、舵角センサ２０６および車載ＬＡＮ７からの信号に基づいて、ブラシレスモータを回転させて出力軸２１３の回転角を可変とするものである。

以上説明した操舵機構では、まず、車載ＬＡＮ２０７からの車速信号と舵角センサ２０６により検出された操舵角が伝達比制御部２０３に入力されると、伝達比制御部２０３は、これらの情報に基づき、出力軸２１３の目標回転角の演算を行なう。この目標回転角に基づくモータ制御指令がＰＷＭ信号（＝Pulse Width Modulation：パルス幅変調信号）として伝達比制御部２０３より伝達比可変ユニット２１２に出力される。このモータ制御指令により伝達比可変ユニット２１２のブラシレスモータが駆動され、転舵輪２１７に対して出力軸２１３の目標回転角にステアリングホイール２１０の回転角とを加算した回転角に対応した転舵角を与える。そして、伝達比制御部２０３は、出力角センサ２１４より転舵輪２１７の実際の転舵角を推定演算して、確実に目標回転角に対応した転舵角を転舵輪２１７に与えることができるようにフィードバックされる。

伝達比可変ユニット２１２のブラシレスモータも本発明の電動パワーステアリング制御装置のアシストモータ１１５と同様に、電源電圧，モータ温度等によって印加する電流を制限する必要がある状態が発生する。よって、本発明の演算手段および送出手段を用いる構成を採れば、伝達比可変制御装置のブラシレスモータが電流制限状態にあっても、その状態において最大限の制御を行なうことができ、車両全体としても調和の取れた制御を行なうことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

本発明の電動パワーステアリング制御装置および外部機器の全体構成を示すブロック図。 本発明の電動パワーステアリング制御装置の全体構成を示す図。 本発明の電動パワーステアリング制御装置の制御の概略を示すブロック図。 従来技術におけるモータ指令電流制限演算処理を示すフロー図。 本発明におけるモータ指令電流制限演算処理を示すフロー図。 実現可能トルクと目標補正トルクの関係を示す図。 伝達比可変制御装置の全体構成を示す図。 操舵角度とトルクとの関係を示す図。

符号の説明

１ 車両統合制御機構
７ 電動パワーステアリング制御用ＥＣＵ（演算手段，モータ駆動手段，およびトルク推定演算手段）
１０１ 電動パワーステアリング制御装置
１０８ モータ電流センサ（モータ電流測定手段）
１０９ 回転角センサ（モータ回転数測定手段）
１１５ アシストモータ
１１７ 車速センサ（車速検出手段）
１２５ モータ温度センサ（モータ温度測定手段）
１３６ 温度センサ（温度測定手段）
１３７ 電圧測定回路（電圧測定手段）
１３８ 操舵角度センサ（操舵角度検出手段）
１４４ 通信手段（送出手段および受信手段）
２０１ 伝達比可変制御装置

Claims (6)

1. 運転者のステアリング操作を検出する操舵検出手段と、
   外部機器からの制御指令値を受信する受信手段と、
   前記ステアリング操作および前記制御指令値に応じた操舵角が得られるように電動モータを通電駆動するモータ駆動手段と、
   前記電動モータによって実現可能な前記操舵角の範囲を実現可能制御量として演算する演算手段と、
   前記実現可能制御量を外部機器に送出するための送出手段と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
2. 前記演算手段は、
   前記電動パワーステアリング制御装置に供給される電圧値を測定する電圧測定手段と、
   前記演算手段およびその周辺の温度を測定する温度測定手段と、
   前記電動モータの温度を測定するモータ温度測定手段と、
   前記電動モータに流れる電流を測定するモータ電流測定手段と、
   前記電動モータの回転数を測定するモータ回転数測定手段と、
   および前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
   のうちの少なくとも一つを備え、
   前記電圧値，前記演算手段およびその周辺の温度，前記電動モータの温度，前記電動モータに流れる電流，前記電動モータの回転数，および前記車両の速度の少なくとも一つを用いて前記実現可能制御量を演算するものである請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置。
3. 前記実現可能制御量は発生可能な前記操舵補助トルクの上限値である請求項１または２に記載の電動パワーステアリング制御装置。
4. 前記実現可能制御量は現在発生している前記操舵補助トルクである請求項１または２に記載の電動パワーステアリング制御装置。
5. 操舵輪の操舵角度を検出する操舵角度検出手段を備え、前記操舵角度に基づいて、前記電動モータに与える前記操舵補助トルク量を算出するトルク推定演算手段を備えるものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
6. 前記トルク推定演算手段は、前記操舵角度と前記操舵補助トルク量との関係を表すマップデータを参照して前記操舵補助トルク量を算出するものである請求項５に記載の電動パワーステアリング制御装置。
   
   

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