JP2008155677A

JP2008155677A - パワーステアリング制御装置、および方法

Info

Publication number: JP2008155677A
Application number: JP2006343781A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Imamura; 洋介今村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: JP5041327B2

Abstract

【課題】パワーステアリング制御装置において、オフセット電流の経年変化、温度変化を検出する。
【解決手段】モータにおける駆動電流を検出し、電流検出値を出力する電流検出手段と、モータの伝達関数を表すノミナルモデルを記憶する記憶手段と、電流検出値と前記ノミナルモデルとの差分に基づきオフセット電流を算出するとともに、当該オフセット電流を補正するためのオフセット補正値を算出するオフセット補正手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、検出電流のオフセット補正を行うことのできるパワーステアリング制御装置、および方法に関する。

自動車用の補助操舵装置として、電動モータのトルクを用いた電動パワーステアリング装置が利用されている。このパワーステアリング装置は、ドライバによるハンドルの操作を検出するトルクセンサと、トルクセンサからの検出信号に基づき補助操舵力を演算するパワーステアリング制御装置（ＥＣＵ）と、ＥＣＵからの出力信号に基づき回転トルクを発生する電動モータと、回転トルクをステアリング機構に伝える減速ギア等を備えて構成されている。

上述のＥＣＵは例えば、図７のように構成されていた。この図において、ＥＣＵ９０にはトルクセンサ９１および車速センサ９２からの信号が入力されており、ＥＣＵ９０はこれらの信号に基づき電動モータ９３を制御する機能を有している。ＥＣＵ９０は、電流指令値演算部９０１、加算器９０２、電流制御部９０３、駆動回路９０４、電流検出回路９０５を備えて構成されている。電流指令値演算部９０１は、トルクセンサ９１および車速センサ９２からの信号に基づき電流指令値Ｉを演算するものである。加算器９０３は電流値指令値Ｉと電流検出回路９０５によって検出された検出電流ｉとの偏差電流ΔＩを算出するものであり、電流制御部９０３は誤差電流ΔＩがゼロとなるようなモータ制御信号を算出するためのものである。モータ駆動回路９０４は、モータ制御信号に基づき三相電流を電動モータ９３に供給する機能を備えている。電流検出回路９０５は２つの電流センサを有しており、三相電流のうちの１つを基準とした他の２つの電流値を検出するものである。検出された電流ｉは上述の加算器９０２に負信号として入力される構成となっている。

このように構成されたＥＣＵ９０において、検出電流ｉが電流指令値Ｉに等しくなるように負帰還制御が行われる。ところが、例えば電流検出回路９０５等の検出系に誤差が存在する場合には、当該誤差は三相電流にそのまま表れてしまう。電流検出回路９０５を構成する２つの電流センサにおいてオフセット電流または検出利得の誤差が存在する場合、駆動回路９０４から出力される三相電流の各電流値に誤差が生じ、この結果、電動モータ９３のトルクリップルが発生してしまう。かかるトルクリップルはハンドルフィーリング等に悪影響を与えるものである。特に、近年の高出力タイプのパワーステアリング装置においては、駆動電流の大容量化に伴い、オフセット電流の影響は体感できる程度にまで現れることがある。

かかる問題を回避するために、パワーステアリング装置の工場出荷時において一台毎にオフセットの測定および調整を行うことが行われている。しかしながら、工場出荷時にオフセット調整を行ったとしても、温度変化若しくは経年変化により、オフセット誤差が変化し、必ずしも正しいオフセット補正を行うことができない。このため、アシスト動作時あるいは初期化処理実行時においてオフセット電流を検出することにより、オフセット補正を自動的に実行することが試みられている。しかしながら、アシスト動作時においては、電流検出回路によって検出された電流値にはオフセット電流のみならず駆動電流の成分も含まれているため、オフセット電流のみを正確に検出することは困難である。

上述の問題を解決するための従来技術として、例えば特開２００３−３１２４９２号公報に記載のパワーステアリング制御装置が案出されている。この装置は、ホール素子型の非接触電流センサに電流を流さない状態での残留磁束を記憶することにより、オフセット電流を検出しようとしている。しかしながら、電流センサから出力された電流値にオフセット電流および駆動電流の両成分が含まれていた場合には、オフセット電流のみを検出することはできず、アシスト動作時におけるオフセット補正を行うことはできない。また、この装置は、電流センサのオフセットを検出するにすぎず、検出信号の増幅回路に存するオフセットまでを補正することは不可能である。

さらに、他の従来技術として、特開２００２−２３４４５７号公報に記載の電動パワーステアリング制御装置が案出されている。この公報には、モータ電流推定値とモータ実電流値とを比較することにより駆動系の異常を監視する装置が開示されている。しかしながら、この装置は、オフセット電流を検出するために、モータ電流推定値とモータ実電流推定値との差分を算出するものではなく、本発明とは目的を異にするものである。また、この引例においては、初期診断時に高周波電流を流しているが、本発明のようにモータとノミナルモデルとのモデル誤差の影響を除去することを目的としているものではない。
特開２０００−２３４４５７号公報特開２００３−３１２４９２号公報

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、経年変化、温度ドリフト等に起因するオフセット電流を正確に検出することが可能なパワーステアリング制御装置および方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明は、ステアリングに印加された操舵トルクに基づき操舵補助トルク発生用のモータを駆動するためのパワーステアリング制御装置であって、前記モータにおける駆動電流を検出し、電流検出値を出力する電流検出手段と、前記操舵トルクおよび前記電流検出値に基づき、電流指令値を算出する制御手段と、前記電流指令値に基づく駆動電圧を前記モータに与える駆動手段と、少なくとも前記モータおよび前記電流検出手段の伝達関数を表すノミナルモデルを記憶する記憶手段と、前記電流検出値と前記ノミナルモデルとの差分に基づきオフセット電流を算出するとともに、当該オフセット電流を補正するためのオフセット補正値を算出するオフセット補正手段とを備える。

また、前記オフセット補正手段は、前記電流検出値と前記ノミナルモデルとの差分に含まれる高域成分を除去するためのローパスフィルタを備える。
また、本発明は、始動時において前記ローパスフィルタの遮断周波数よりも高い周波数でモータが回転しない振幅の高周波電圧をモータに印加する。

前記制御手段は、始動時において前記ローパスフィルタの遮断周波数よりも高い周波数の電流指令値を出力する。
さらに、前記オフセット補正手段は、前記電流検出値が略ゼロである場合に、前記オフセット電流および前記オフセット補正値を算出する。

本発明によれば、モータの伝達関数を表すノミナルモデルを予め記憶しておき、モータにおける電流検出値とノミナルモデルとの差分に基づきオフセット電流を算出することにより、モータの経年変化、温度ドリフトに起因するオフセット電流を検出することができる。また、このオフセット電流に基づきオフセット補正値を算出することにより、高精度のオフセット補正が可能となる。

また、電流検出値とノミナルモデルとの差分に含まれる高域成分を除去することにより、高周波の外乱成分を除去することができ、オフセット電流を高精度に検出することができる。さらに、始動時においてローパスフィルタの遮断周波数よりも高い周波数でモータが回転しない振幅の高周波電圧をモータに印加することにより、モータとモータノミナルモデルとのモデル誤差の影響を除去することができる。この結果、高精度のオフセット補正が可能となる。また、電流検出値が略ゼロである場合に、オフセット電流およびオフセット補正値を算出することにより、アシスト動作中においてもオフセット補正を行うことができる。

以下に、図面を参照しながら本発明の最良の実施の形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略図である。この図において、ステアリング６１はステアリングシャフト６２、ユニバーサルジョイント６３、６４、シャフト６５を介してラック＆ピニオン６６に連結されている。さらに、ラック＆ピニオン６６には車輪のタイロッド６７が設けられており、ハンドル６１の回転運動はタイロッド６７の軸方向の運動に変換される構造となっている。

シャフト６５にはトルクセンサ４が設けられており、トルクセンサ４はステアリング６１に印加された操舵トルクを検出し、トルク信号を出力可能である。さらに、シャフト６５には減速ギア３１、モータ３が取り付けられており、モータ３の回転トルクが減速ギア３１を介してシャフト６５に伝達される構成となっている。

ＥＣＵ１は上述のようにトルクセンサ４からのトルク信号、車速センサ２からの車速信号に基づき補助操舵トルクを算出し、この算出結果に基づく駆動電流をモータ３に送出するものである。ＥＣＵ１には電源５から直接に電力が供給されると共に、並列にイグニッションキー５ａを介して電源５が接続されており、イグニッションキー５ａをオンにすることによりＥＣＵ１内部のリレーがオンとなり電源が供給される構成となっている。

図２はＥＣＵ１のハードウェア構成を表すブロック図である。ＥＣＵ１は、バス１００、不揮発性メモリ１０９、Ａ／Ｄコンバータ１１０，インタフェース１１１，クロック発生回路１１２，ＣＰＵ１１３，ＲＯＭ１１４，ＲＡＭ１１５、ＲＤコンバータ１１６，ＰＷＭコントローラ１１７，モータ駆動回路１１８、モータ電流検出回路１２０、１２１、増幅回路１２２，１２３を備えて構成されている。

バス１００はＡ／Ｄコンバータ１１０、Ｉ／Ｆ１１１、クロック発生回路１１２、ＣＰＵ１１３、ＲＯＭ１１４、ＲＡＭ１１５等の間でデータの送受信を行うためのものである。Ａ／Ｄコンバータ１１０は、トルクセンサ４から出力されたメイントルク信号およびサブトルク信号、モータ電流検出回路１２０、１２１からの検出電流、ＲＤコンバータ１１６からのモータ回転角信号、モータ３の端子間電圧を入力し、ディジタル信号に変換するためのものである。

上述のトルクセンサ４は、メイントルク信号、サブトルク信号の２つの出力信号を備え、これらの信号の合計電圧は一定電圧（例えば５Ｖ）であるクロス特性となるように設定されている。すなわち、ステアリングにトルクが印加されない場合には、メイントルク信号およびサブトルク信号はそれぞれトルク中立電圧２．５Ｖとなり、ステアリングに何らかのトルクが印加された場合には、メイントルク信号およびサブトルク信号は中立電圧２．５Ｖを基準として互いに逆方向に変動する。

インタフェース１１１は車速センサ２からの車速パルスをカウントしディジタル信号に変換するものである。ＲＯＭ１１４はモータ３の制御プログラム、ＰＷＭの演算プログラム、フェールセーフプログラム等を記憶するためのメモリとして使用され、ＲＡＭ１１５は当該プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。不揮発性メモリ１０９は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等により構成され、イグニッションキー５ａがオフになった後においてもメモリ内容を保持可能なものである。この不揮発性メモリ１０９は、後述するオフセット補正テーブル等のデータを記録するために用いられる。

ＰＷＭコントローラ１１７はモータ３のトルクを表す信号をパルス幅変調されたデューティ指令値Ｗ，Ｖ，Ｕ，Ｗｂ，Ｖｂ，Ｕｂに変換するためのものである。ここで、パルス信号Ｗ，Ｖ，Ｕは正相の三相信号を表し、パルス信号Ｗｂ，Ｖｂ，Ｕｂは逆相の三相信号を表している。

モータ駆動回路１１８は、WVUの三相電流を発生させるための３つのインバータ回路より構成され、各インバータ回路は電源電圧側（上段）のスイッチングトランジスタと接地電位側（下段）のスイッチングトランジスタを有している。上段のスイッチングトランジスタのゲートには、正相のデューティ指令値Ｗ，Ｖ，Ｕが入力され、下段のスイッチングトランジスタには逆相のデューティ指令値Ｗｂ，Ｖｂ，Ｕｂが入力されている。すなわち、上段、下段のスイッチングトランジスタは相補接続されており、交互にオン、オフ動作を繰り返すことにより、所望のパルス幅の駆動電流Ｉu、Ｉv、Ｉwを生成する。なお、上段のスイッチングトランジスタと下段のスイッチングトランジスタとが同時にオンにならないように、両者がオフになる時間（デッドタイム）が正相のデューティ指令値Ｗ，Ｖ，Ｕと逆相のデューティ指令値Ｗｂ，Ｖｂ，Ｕｂのオンの時間の前後に設けられている。このように、デッドタイムを設けることにより、上段、下段のスイッチングトランジスタの短絡を回避することができる。ＲＤコンバータ１１６は、励磁電流をレゾルバ３１に与えるとともに、レゾルバ３１からの出力信号を回転角信号としてＡ／Ｄコンバータ１１０に出力する機能を有している。

モータ電流検出回路１２０、１２１は抵抗等の電流−電圧変換素子から構成され、モータ３への駆動電流Ｉu、Iwを検出し、電流に応じた電圧を有する電流検出値を出力するためのものである。電流検出値は図示されていない電源電圧補正回路によって電圧変動補正がなされた後、増幅回路１２２，１２３に入力されている。さらに、増幅回路１２２，１２３によって増幅された電流検出値は、Ａ／Ｄコンバータ１１０に入力され、ディジタル信号に変換される構成となっている。すなわち、モータ電流検出回路１２０，１２１におけるオフセット電流は極めて小さいため、オフセット電流はＡ／Ｄコンバータ１１０の±０〜３ＬＳＢ程度で変化するにすぎない。このため、本実施形態においては、増幅回路１２２，１２３によりオフセット電流を例えば１０倍程度に増幅し、Ａ／Ｄコンバータ１１０に入力している。

図３に、ECU１の機能ブロック図を示す。この図において、電流指令値演算部１１，電流指令値制限部１２，ベクトル制御部１３、加算器１４、電流制御部１５、加算器１６、オフセット補正部２０，ローパスフィルタ２１，モータノミナルモデル２２，加算器２３、モータノミナルモデル補正部２４の各機能はＣＰＵ１１３によって実現されるものである。

電流指令値演算部１１には、トルクセンサ４からのメイントルク信号、サブトルク信号がＡ／Ｄ変換された後に入力されている。電流指令値演算部１1は、トルク信号、車速信号に基づき電流指令値を演算する機能を有している。また、電流指令値演算部１２は、ハンドル戻り補償、モータ最大電流制御を有している。例えば、ハンドル戻り補償は、ハンドル６１を中立位置に復元させるための制御を行うものである。一般に、電動パワーステアリング装置においては、減速ギア３１等の影響によりセルフアライニングトルクが弱くなり易く、このためにハンドル６１が中立位置に戻り難くなってしまう。そこで、セルフアライニングトルクの作用によってモータ３が回転させられる際のモータの端子間電圧およびモータ電流を検出することによりモータ角速度を検出し、または角度センサの角度差分からモータ角速度を検出することにより、ハンドルを中立位置に復元させるための補償電流値を算出することが可能である。

電流指令値制限部１２はモータ回転数に基づき電流指令値を制限し、ベクトル制御部１３はモータ角度に基づきＵＶＷの各相の電流指令値を表す三相電流指令値を出力する。この電流指令値は加算器１４に入力され、電流検出値と電流指令値とが一致するように負帰還制御が行われる。

モータ電流検出回路１２０、１２１はモータ３に供給されたＵ相、Ｗ相の電流を検出し、電流値に応じた電圧値を有する電流検出値を出力する。電流検出値はアナログの増幅回路１２２，１２３によって増幅されているが、Ａ／Ｄ変換の後に、さらに乗算器によって増幅しても良い。このようにして増幅された電流検出値は加算器１６およびオフセット補正部２０に入力される。本実施形態によれば、電流検出値の利得を増加し、平均化処理を行うことにより、電流検出値の１ＬＳＢあたりの分解能を高めることができる。また、利得増加処理と電流制御部１５における積分処理とを組み合わせることにより、電流検出値の１ＬＳＢあたりの分解能を高めても良い。

モータノミナルモデル２２は、モータ３の伝達関数をモデル化したものであり、電圧指令値Ｖを入力、電流検出値Ｉを出力とした場合における伝達関数Ｐ_N(s)を表している。すなわち、モータ３と等価な伝達関数Ｐ_N(s)がモータノミナルモデル２２として表されている。モータノミナルモデル２２はモータ３等の周波数応答の実測値、または、理論値等によって生成される。

加算器２３は電流検出回路１２０，１２１からの電流検出値からモータノミナルモデル２２の出力Ｐ_N(s)・Vと電流検出回路１２０，１２１からの電流検出値との差分を算出するためのものである。すなわち、加算器２３からは、次式の出力が得られる。
I_L＝（Ｐ_N(s)−Ｐ(s)）V＋Ｐ(s)ｄ＋I_offset 式（１）
ここで、Ｐ(s)はモータの実際の伝達関数を表しており、Ｐ(s)Vは電流検出値Iとして得られるものである。また、ｄは高周波入力外乱を表しており、例えばステアリング操舵に伴う駆動トルクの高周波成分等が含まれる。I_offsetは電流検出値Iに含まれるオフセット成分を表しており、電流検出回路１２０，１２１，増幅回路１２２，１２３に起因するものである。式（１）において、モータノミナルモデル２２がモータ３等の伝達関数を正確に表していれば、Ｐ_N(s)−Ｐ(s)＝０となり、式（１）の右辺第１項はゼロとなり、加算器２３からはI_L＝Ｐ(s)ｄ＋I_offsetが出力されることになる。

ローパスフィルタ２１は式（１）のＰ(s)ｄ、すなわち、高周波入力外乱の成分を除去するためのものである。ローパスフィルタ２１は、例えば、ＩＩＲ型、ＦＩＲ型のディジタルフィルタにより構成可能である。ローパスフィルタ２１の遮断周波数は外乱成分を除去できるだけの十分に低い周波数であることが望ましい。例えば、モータの時定数以上の周波数を遮断するように設定する。

上述のように、オフセット電流は電流検出回路１２０，１２１、増幅回路１２２，１２３における素子の経年変化、温度変化により発生するものであり、高周波成分は殆ど含まれていない。そこで、ローパスフィルタ２１により、検出電流値に含まれる高周波外乱成分Ｐ(s)ｄを除去することにより、オフセット電流I_offsetのみを抽出することが可能となる。

オフセット補正部２０はローパスフィルタ２１によって抽出されたI_offsetをオフセット補正値として補正テーブルに記憶するためのものである。加算器１６はU、W相のオフセット補正値Eを電流検出値Iから減算し、オフセット成分が含まれない電流検出値Iをフィードバックループを構成する加算器１４に出力する。Ｕ、Ｗ相の電流検出値は加算器１４において電流指令値と比較され、制御偏差Δｉが電流制御部１５に与えられる。電流制御部１５は制御偏差Δｉに基づき、比例制御および積分制御を組み合わせたいわゆるＰＩ制御を行うためのものである。電流制御部１５からの出力信号は駆動回路１１７に出力され、三相の駆動電流がモータ３に出力される。

故障判断部１８はトルク信号、電源電圧等を監視することにより、パワーステアリング装置の初期診断、フェールセーフ処理を行うためのものである。例えば、故障診断部１８が、モータ３、トルクセンサ４等の異常を検出した場合には、補助トルクの漸減処理を行うように電流指令値演算部１１に指示を与えることができる。

図４は、オフセット補正部２０のブロック図である。オフセット補正部２０は補正テーブル２００、検出条件判定部２０１、オフセット算出部２０２を備えて構成されている。検出条件判定部２０１は、オフセット電流値を検出可能な条件が満たされているか否か、すなわち、電流検出値、モータ指令値等に基づきモータ駆動電流が少ない状態を検出するためのものである。検出条件が充足した場合には、電流検出値に基づき新たなオフセット電流の検出が実行される。

オフセット算出部２０２は検出されたオフセット電流I_offsetに基づきオフセット補正値を算出するためのものである。オフセット算出部２０２によって新たに算出されたオフセット補正値は、補正テーブル２００に書き込まれる。オフセット補正時には、補正テーブル２００からオフセット補正値が読み出され、電流検出値からオフセット補正値が減算されることによりオフセット補正が行われる。

また、経年変化、湿度変化により、モータの抵抗が変化する。これにより、モータノミナルモデルＰ_N（ｓ）と実際のモータモデルＰ（ｓ）に差異が生じる。本発明では、オフセット算出時にローパスフィルタのカットオフ周波数より高く、モータが回転しない振幅の高周波電圧Ｖを追加する。モータノミナルモデル補正部２４は、高周波電圧Ｖの振幅ａとこの高周波電圧によりモータに流れる高周波電流Ｉの振幅ｂ、および高周波電圧Ｖと高周波電流Ｉの位相差φを観測し、Ｒ＝ａ／ｂ＊｜cosφ｜の式により抵抗値を算出し、モータノミナルモデルの抵抗値を補正する。これにより、モータノミナルモデルを実際のモータモデルへと近づけることができる。

続いて、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置の動作を説明する。図５はパワーステアリング制御装置の動作を表すメインフローチャートである。先ず、イグニッションスイッチ５ａをオンにすると、ＥＣＵ１は動作を開始し、パワーステアリング装置の初期診断等の初期設定を実行する（ステップＳ５１）。次に、ＥＣＵ１は電圧指令値Ｖの平均値をゼロとするとともに、ローパスフィルタ２１の遮断周波数よりも高い信号を電圧指令値Ｖに重畳する（ステップＳ５２）。駆動回路１１７からは高周波の駆動電流がモータ３に印加される。印加された高周波電圧Ｖにより高周波電流Ｉが流れ、この高周波電流Ｉと高周波電圧指令値Ｖの振幅、位相差をモータノミナルモデル補正部２４により観測することで、モータの抵抗Ｒを算出し、モータノミナルモデルを補正する。これにより、モータ３とモータノミナルモデルとのモデル誤差の影響を除去することが可能となる。

電流検出回路１２０、１２１から出力された電流検出値は、加算器２３においてモータノミナルモデルとの減算処理がなされた後、ローパスフィルタ２１によって高周波成分が除去される。オフセット補正部２０はこのようにして得られた電流検出値をオフセット電流I_offsetとして検出する（ステップＳ５３）。また、オフセット補正部２０は検出されたオフセット電流I_offsetに基づき、オフセット補正値としてオフセット補正部２０内の補正テーブル２００に書き込まれる。

初期診断が正常に終了し、ＥＣＵ１がパワーステアリングのアシスト動作を許可すると（ステップＳ５４でＹＥＳ）、アシストの制御を開始する（ステップＳ５５）。すなわち、電流指令値演算部１１はトルク信号等に基づき、電流指令値を算出し、ベクトル制御部１３は三相の電流指令値を出力する。電流検出回路１２０，１２１はモータ３への駆動電流を検出し、電流検出値を出力する。電流制御部１５は電流検出値が電流指令値に等しくなるように駆動回路１１７にＰＷＭ信号を出力し、ＰＷＭ駆動回路１１７は三相の駆動電流をモータ３に供給し、補助操舵トルクがステアリング６１に印加される。

また、オフセット補正部２０からのオフセット補正値は加算器１６に出力され、加算器１６において電流検出値からオフセット補正値の減算処理がなされる。これにより、オフセット補正された電流検出値が加算器１４を介して電流制御部１５に与えられる。

オフセット補正部２０は電流検出値等を監視しながら、オフセット検出条件が成立すれば、電流検出値に基づきオフセット電流の検出を行う（ステップＳ５６）。イグニッションスイッチ５ａがオフになるまで（ステップＳ５７でＹＥＳ）、ＥＣＵ１は上述の処理を繰り返し実行する。

図６は、上述のオフセット検出処理（ステップＳ５３，Ｓ５６）の詳細を表すフローチャートである。先ず、ECU１は電流検出回路１２０，１２１から出力された電流検出値を取得する（ステップS６１）。電圧指令値をVとした場合、このときの電流検出値は、Ｐ(s)V＋Ｐ(s)ｄ＋I_offsetで表される。次に、ECU1は検出条件が満たされるか否かを判断する（ステップS６２）。すなわち、ECU1は検出電流値が所定範囲内であること等の検出条件を判断し、検出条件が満たされない場合（ステップS６２でNO)には、図５のメインフローチャートに戻る。一方、検出条件が満たされている場合（ステップS６２でYES)には、ECU1はステップS６３以降のオフセット検出処理を実行する。

ステップS６３において、ECU1はモータノミナルモデル２２からモータの伝達関数Ｐ_N(s)を取得し、この伝達関数Ｐ_N(s)および電圧指令値Vに基づき電流値Ｐ_N(s)Vを算出する（ステップS６３）。電圧指令値Vは現時点において電流制御部１５から駆動回路１１７に与えられた電圧指令値を表している。なお、初期診断時の補正と同様に、電圧指令値Ｖに高周波信号を重畳しても良い。すなわち、電圧指令値Ｖにローパスフィルタ２１の遮断周波数よりも高い高周波信号を重畳することにより、モータとモータノミナルモデルとのモデル誤差を除去することが可能となる。

加算器２３はモータ検出回路１２０，１２１の電流検出値からモータノミナルモデル２２に基づく電流値Ｐ_N(s)Vを減算する（ステップS６４）。モータノミナルモデル２２は、モータ駆動回路１１７，電流検出回路１２０，１２１、モータ３を含む伝達関数をモデル化したものであるため、上述の式（１）の第１項、すなわち（Ｐ_N(s)−Ｐ(s)）Vはゼロとなる。このため、加算器２３から出力された電流検出値はＰ(s)ｄ＋I_offsetで表される。

ローパスフィルタ２１は、電流検出値Ｐ(s)ｄ＋I_offsetにおける高周波成分Ｐ(s)ｄを除去し、この結果、検出電流値にはオフセット電流I_offsetのみが含まれることになる（ステップS６５）。

このようにして得られたオフセット電流I_offsetは、オフセット補正部２０に入力され、オフセット補正部２０はオフセット電流I_offsetを打ち消すオフセット補正値を算出する（ステップS６６）。オフセット補正値は補正テーブル２００に記録され、補正テーブル２００の更新が行われる（ステップS６７）。以上の処理が終了すると、ECU１は図６のメインフローチャートに戻る。

上述したように、本実施形態によれば、検出電流値からモータノミナルモデル２２に基づく電流値を減算することにより、オフセット電流を正確に検出することができる。
また、オフセット電流の経年変化、温度変化は時定数が大きいため、ステアリング操作、外乱等の高周波成分を電流検出値から除去することにより、オフセット電流の成分のみを抽出することができる。このため、正確なオフセット電流の検出が可能となる。

以上、本実施形態を説明したが、本発明は上述の構成に拘泥されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置はコラムタイプ、ラックタイプを問わず、また、油圧式パワーステアリング装置にも適用可能である。さらに、プログラムの形態は上述のフローチャートに限定されず、同様の機能を実現できるものであれば変更可能である。

本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置の概略図である。本発明の一実施形態に係るパワーステアリング制御装置のブロック図である。本発明の一実施形態に係るパワーステアリング制御装置の機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係るオフセット補正部のブロック図である。本発明の一実施形態に係るパワーステアリング制御装置のメインフローチャートである。本発明の一実施形態に係るパワーステアリング制御装置のオフセット検出処理の詳細を表すフローチャートである。従来のパワーステアリング制御装置を説明するための図である。

符号の説明

１ＥＣＵ
３モータ
４トルクセンサ
１１電流指令値演算部
１３ベクトル制御部
１５電流制御部
２０オフセット補正部
２１ローパスフィルタ
２２モータノミナルモデル
２４モータノミナルモデル補正部
１２０，１２１電流検出回路

Claims

ステアリングに印加された操舵トルクに基づき操舵補助トルク発生用のモータを駆動するためのパワーステアリング制御装置であって、
前記モータにおける駆動電流を検出し、電流検出値を出力する電流検出手段と、
前記操舵トルクおよび前記電流検出値に基づき、電流指令値を算出する制御手段と、
前記電流指令値に基づく駆動電圧を前記モータに与える駆動手段と、
少なくとも前記モータの伝達関数を表すノミナルモデルを記憶する記憶手段と、
前記電流検出値と前記ノミナルモデルとの差分に基づきオフセット電流を算出するとともに、当該オフセット電流を補正するためのオフセット補正値を算出するオフセット補正手段とを備えたパワーステアリング制御装置。
前記オフセット補正手段は、前記電流検出値と前記ノミナルモデルとの差分に含まれる高域成分を除去するためのローパスフィルタを備えたことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング制御装置。
前記オフセット補正手段は、始動時において前記オフセット電流および前記オフセット補正値を算出することを特徴とする請求項２に記載のパワーステアリング制御装置。
始動時において前記ローパスフィルタの遮断周波数よりも高い周波数でモータが回転しない振幅の高周波電圧をモータに印加することを特徴とする請求項３に記載のパワーステアリング制御装置。
前記オフセット補正手段は、前記電流検出値が略ゼロである場合に、前記オフセット電流および前記オフセット補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング制御装置。
ステアリングに印加された操舵トルクに基づき操舵補助トルク発生用のモータを駆動するためのパワーステアリング制御方法であって、
前記モータにおける駆動電流を電流検出回路によって検出し、電流検出値を出力するステップと、
前記操舵トルクおよび前記電流検出値に基づき、電流指令値を算出するステップと、
前記電流指令値に基づく駆動電圧を前記モータに与えるステップと、
少なくとも前記モータの伝達関数を表すノミナルモデルを予め記憶し、前記電流検出値と前記ノミナルモデルとの差分に基づきオフセット電流を算出するとともに、当該オフセット電流を補正するためのオフセット補正値を算出するステップとを備えたパワーステアリング制御方法。
前記電流検出値と前記ノミナルモデルとの差分に含まれる高域成分を除去するステップとをさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載のパワーステアリング制御方法。
始動時において前記オフセット電流および前記オフセット補正値を算出することを特徴とする請求項７に記載のパワーステアリング制御方法。
始動時において前記ローパスフィルタの遮断周波数よりも高い周波数でモータが回転しない振幅の高周波電圧をモータに印加することを特徴とする請求項８に記載のパワーステアリング制御方法。
前記電流検出値が略ゼロである場合に、前記オフセット電流および前記オフセット補正値を算出することと特徴とする請求項６に記載のパワーステアリング制御方法。