JP2011234478A - モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置、並びにモータ回転角速度の検出方法及びモータインピーダンスの最適化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ電圧方程式に基づく推定により高精度にモータ回転角速度を検出することができるモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】モータ回転角速度検出部２９は、モータ電流変化量（δＩm）及びモータ電圧変化量（δＶm）を検出するとともに、その記憶領域２９ａに上記モータ電流変化量及びモータ電圧変化量の各前回検出値δＩm_b，δＶm_b、並びにモータ回転角速度変化量の前回検出値δωm_bを保持する。更に、これらモータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量の各前回検出値δＩm_b，δＶm_b，δωm_b、並びにモータ電流変化量及びモータ電圧変化量の各今回検出値（δＩm，δＶm）に基づいて、今回の検出周期におけるモータ回転角速度変化量（今回検出値：δωm）を検出する。そして、検出周期毎に、このモータ回転角速度変化の今回検出値を積算することにより、モータ回転角速度ωmを検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置、並びにモータ回転角速度の検出方法及びモータインピーダンスの最適化方法に関するものである。

従来、モータ回転角速度に基づく制御成分の演算によりモータ制御信号を生成するモータ制御装置がある。例えば、特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）において、その制御手段を構成するモータ制御装置は、モータ回転角速度の検出により、その目標操舵速度に実操舵速度を追従させるための制御成分（電流指令成分）を演算する。また、例えば、特許文献２に記載のモータ制御装置のように、フィードフォワード制御の実行により演算される電圧指令成分に基づいてモータ制御信号を生成するものがある。そして、通常、このようなフィードフォワード制御において、その電圧指令成分（制御出力）は、次の（１）式に示されるモータ電圧方程式に、その電流指令値及びモータ回転角速度を代入することにより演算される。

Ｖ＝Ｉ×Ｚ＋Ｋe×ω ・・・（１）
（但し、Ｖ：モータ電圧、Ｉ：モータ電流、Ｚ：モータインピーダンス、Ｋe：逆起電圧定数、ω：モータ回転角速度）
更に、モータレゾルバの故障、或いはモータレゾルバを有しないブラシ付の直流モータを制御対象とする等、直接的にはモータ回転角速度を検出することができない場合でも、モータ電圧、モータ電流、及びモータ回転角速度の相互関係を示す上記のモータ電圧方程式に基づく推定演算により、モータ回転角速度を検出することができる。そして、この推定により検出されるモータ回転角速度に基づいて、そのモータ制御を実行（継続）することが可能となっている。

特開２００６−１２３８２７号公報 特開２００８−１８４０６０号公報

しかしながら、上記モータ電圧方程式に用いるモータインピーダンスは、事前の実験或いはシミュレーション等により得られた実測値の平均、即ちノミナル値を用いるのが一般的となっている。即ち、制御パラメータとしてのモータインピーダンスの値と実際のモータにおける「真の値」との間には、個体差や温度特性等を要因とした乖離が存在する。更に、ブラシ付の直流モータを制御対象とするものにおいて上記（１）式を用いる場合、そのモータインピーダンスには、ブラシと整流子との接触により生ずる電圧降下も含まれている。そして、このブラシ／整流子間の接触抵抗は、ダイオードのような電流／電圧特性を有することが知られている。

このため、上記モータ電圧方程式から導出されるモータ回転角速度についてもまた、高い精度は望み得ず、故に、その適用も限定的なものに留まっているのが実情であり、従来、その改善が強く求められていた。

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、モータ電圧方程式に基づく推定により高精度にモータ回転角速度を検出することができるモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置、並びにモータ回転角速度の検出方法及びモータインピーダンスの最適化方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいてモータに駆動電力を供給する駆動回路と、モータ電圧、モータ電流、及びモータ回転角速度の相互関係を示すモータ電圧方程式に基づいてモータ回転角速度を検出する回転角速度検出手段とを備え、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータ回転角速度に基づく制御成分の演算により前記モータ制御信号を生成するモータ制御装置において、モータ電圧変化量を検出する電圧変化量検出手段と、モータ電流変化量を検出する電流変化量検出手段と、前記モータが停止状態にある否かを判定する判定手段と、前記モータ電圧変化量及び前記モータ電流変化量、並びにモータ回転角速度変化量の各前回検出値を保持する記憶手段とを備え、前記回転角速度検出手段は、前記モータ電圧方程式に基づいて、モータ回転後における最初のモータ回転角速度変化量を検出するとともに、前記各前回検出値、並びに前記モータ電圧変化量及びモータ電流変化量の各今回検出値から、今回の検出周期における前記モータ回転角速度変化量を検出し、検出周期毎に前記モータ回転角速度変化量の今回検出値を積算することにより、前記モータ回転角速度を検出すること、を要旨とする。

即ち、モータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量の各今回検出値並びにその各前回検出値についての二つのモータ電圧方程式から、モータインピーダンスを消去した式を導出することができる。従って、上記構成のように、モータ停止状態から回転状態に移行した直後における最初のモータ回転角速度変化量のみ、モータインピーダンスを含むモータ電圧方程式から検出し、以降、そのモータインピーダンスが消去されたモータ電圧方程式から検出されるモータ回転角速度変化量を検出する。そして、各検出周期毎に、そのモータ回転角速度変化量の今回検出値を積算することにより、モータインピーダンス（の値）に依らず、精度よく、モータ回転角速度を検出することができる。

請求項２に記載の発明は、新たに検出されたモータ回転角速度又はモータ回転角速度変化量に基づいて、前記モータ電圧方程式に用いるモータインピーダンスを更新する更新手段を備えること、を要旨とする。

即ち、上記構成のように、モータインピーダンスを用いることなく検出されたモータ回転角速度を使用することで、その変化によらず、正しくモータインピーダンスを推定することができる。そして、その新たな値により、随時更新することで、制御パラメータとしてのモータインピーダンスを最適化することができる。

請求項３に記載の発明は、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータ電圧方程式に基づいて、電流指令値に対応した電圧指令成分を演算することにより前記モータ制御信号を生成すること、を要旨とする。

即ち、フィードフォワード制御では、制御出力の誤差が修正されることなく累積する。このため、その誤差の影響が拡大しやすい傾向があり、故に、高精度なフィードフォワード制御を得ることの利益も大きい。従って、このような構成に適用することで、より顕著な効果を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータ電圧方程式に基づく電圧指令成分の演算とともに、電流フィードバック制御の実行により第２の電圧指令成分を演算して、前記モータ制御信号を生成すること、を要旨とする。

即ち、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用する構成においては、その両制御出力間のバランスが重要であり、故に、高精度なフィードフォワード制御を得ることの効果もより大きなものとなる。従って、このような構成に適用することで、より顕著な効果を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何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であること、を要旨とする。
上記構成によれば、より高精度なパワーアシストを行うことができるようになる。

請求項６に記載の発明は、モータ電圧変化量及びモータ電流変化量を検出し、並びにモータ電圧、モータ電流、及びモータ回転角速度の相互関係を示すモータ電圧方程式に基づいてモータ回転後における最初のモータ回転角速度変化量を検出するとともに、これら各変化量の各前回検出値を保持し、該各前回検出値並びに前記モータ電圧変化量及びモータ電流変化量の各今回検出値から導出される前記モータ回転角速度変化量の今回検出値を検出周期毎に積算することにより、モータ回転角速度を検出するモータ回転角速度の検出方法であること、を要旨とする。

上記構成によれば、モータインピーダンス（の値）に依らず、精度よく、モータ回転角速度を検出することができる。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のモータ回転角速度の検出方法において検出される前記モータ回転角速度又は前記モータ回転角速度変化量に基づいて、前記モータ電圧方程式に用いるモータインピーダンスを更新するモータインピーダンスの最適化方法であること、を要旨とする。

上記構成によれば、その変化によらず、正しくモータインピーダンスを推定することができる。そして、その新たな値により、随時更新することで、制御パラメータとしてのモータインピーダンスを最適化することができる。

本発明によれば、モータ電圧方程式に基づく推定により高精度にモータ回転角速度を検出することが可能なモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置、並びにモータ回転角速度の検出方法及びモータインピーダンスの最適化方法を提供することにある。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの制御ブロック図。 モータ回転角速度検出の処理手順を示すフローチャート。 モータインピーダンスの最適化制御の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。

また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源であるモータ１２が減速機構１３を介してコラムシャフト３ａと駆動連結された所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、モータ１２には、ブラシ付の直流モータが採用されている。そして、ＥＰＳアクチュエータ１０は、このモータ１２の回転を減速してコラムシャフト３ａに伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。

一方、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されており、ＥＣＵ１１は、これらトルクセンサ１４及び車速センサ１５により検出される操舵トルクτ及び車速Ｓvsに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力（目標アシスト力）を演算する。そして、その目標アシスト力に相当するモータトルクを発生させるべく、モータ１２に対して駆動電力を供給することにより、同モータ１２を駆動源とするＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する構成となっている（パワーアシスト制御）。

次に、本実施形態のＥＰＳにおけるパワーアシスト制御の態様について説明する。
図２に示すように、モータ制御装置としてのＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段としてのマイコン２１と、そのモータ制御信号に基づいて、モータ１２に駆動電力を供給する駆動回路２２とを備えている。

尚、以下に示す各制御ブロックは、マイコン２１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。そして、同マイコン２１は、所定のサンプリング周期（検出周期）で各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

詳述すると、マイコン２１は、モータ１２に対する電力供給の目標値、即ち目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉm*を演算する電流指令値演算部２３と、電流指令値演算部２３により算出された電流指令値Ｉm*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部２４とを備えている。

電流指令値演算部２３は、上記のように検出される操舵トルクτ及び車速Ｓvsに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２が発生すべきモータトルク、即ち上記目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉm*を演算する。具体的には、本実施形態の電流指令値演算部２３は、検出される操舵トルクτ（の絶対値）が大きいほど、また車速Ｓvsが遅いほど、より大きな値（絶対値）を有した電流指令値Ｉm*を演算する。そして、電流指令値演算部２３は、その電流指令値Ｉm*をモータ制御信号出力部２４に出力する。

一方、本実施形態のモータ制御信号出力部２４には、上記電流指令値Ｉm*とともに、電流センサ２５により検出されるモータ電流Ｉm、即ちモータ１２の実電流が入力されるようになっている。そして、本実施形態のモータ制御信号出力部２４には、その電流指令値Ｉm*にモータ電流Ｉmを追従させるべく電流フィードバック制御を実行するＦ／Ｂ制御部（フィードバック制御部）２６が設けられている。

詳述すると、モータ制御信号出力部２４において、上記電流指令値Ｉm*は、実電流であるモータ電流Ｉmとともに減算器２７に入力される。そして、Ｆ／Ｂ制御部２６は、この減算器２７において演算される電流偏差ΔＩm及びフィードバックゲインに基づいて、そのフィードバック制御（比例：Ｐ、積分：Ｉ）を実行する。

具体的には、Ｆ／Ｂ制御部２６は、電流偏差ΔＩmに比例ゲインを乗ずることにより得られる比例成分、及び電流偏差ΔＩmの積分値に積分ゲインを乗ずることにより得られる積分成分を演算する。そして、これら両成分の加算値に示される電圧指令成分を、その制御出力Ｖm_fb*とする構成になっている。

また、本実施形態のモータ制御信号出力部２４は、上記（１）式に示されるモータ電圧方程式に基づいて、上記電流指令値Ｉm*に対応した電圧指令成分をその制御出力Ｖm_ff*とするＦ／Ｆ制御演算部（フィードフォワード制御部）２８を備えている。

ここで、本実施形態のマイコン２１は、上記（１）式に基づく推定演算によりモータ回転角速度ωmを検出する回転角速度検出手段としてのモータ回転角速度検出部２９を備えており、Ｆ／Ｆ制御演算部２８には、当該モータ回転角速度検出部２９が出力するモータ回転角速度ωm、及び上記電流指令値演算部２３が出力する電流指令値Ｉm*入力される。そして、本実施形態のＦ／Ｆ制御演算部２８は、次の（２）式に基づいて、その制御出力Ｖm_ff*となる電圧指令成分を演算する。

Ｖm_ff*＝（Ｉm*×Ｚ＋Ｋe×ωm）×Ｋff ・・・（２）
（但し、Ｋff：フィードフォワードゲイン）
本実施形態のモータ制御信号出力部２４において、これらＦ／Ｂ制御部２６及びＦ／Ｆ制御演算部２８の各制御出力Ｖm_fb*，Ｖm_ff*は、加算器３１に入力される。即ち、本実施形態では、Ｆ／Ｂ制御部２６の制御出力Ｖm_fb*が第２の電圧指令成分を構成する。そして、モータ制御信号出力部２４は、これら二つの電圧指令成分を加算した値を電圧指令値Ｖm*とする構成となっている。

更に、この電圧指令値Ｖm*は、ＰＷＭ変換部３２に入力される。そして、本実施形態のモータ制御信号出力部２４（マイコン２１）は、この電圧指令値Ｖm*に基づきＰＷＭ変換部３２が生成するモータ制御信号を、上記駆動回路２２に出力する構成となっている。

（モータ回転角速度検出）
次に、本実施形態におけるモータ回転角速度検出の態様について説明する。
図２に示すように、本実施形態のモータ回転角速度検出部２９には、上記電流センサ２５により検出されるモータ電流Ｉm、及び電圧センサ３３により検出されるモータ電圧Ｖmが入力される。尚、本実施形態の電圧センサ３３は、そのモータ電圧Ｖmとして、モータ１２の端子間電圧を検出する。また、モータ回転角速度検出部２９は、その記憶領域２９ａに上記モータ電流及びモータ電圧の各前回検出値Ｉm_b，Ｖm_bを保持する。そして、電圧変化量検出手段及び電流変化量検出手段としてのモータ回転角速度検出部２９は、モータ電流Ｉm及びモータ電圧Ｖm（の各今回検出値）とその各前回検出値Ｉm_b，Ｖm_bとの差分を求めることにより、その検出周期毎に、モータ電流変化量（δＩm）及びモータ電圧変化量（δＶm）を検出する。

また、記憶手段としてのモータ回転角速度検出部２９は、その記憶領域２９ａに上記モータ電流変化量及びモータ電圧変化量の各前回検出値δＩm_b，δＶm_bを保持するとともに、モータ回転角速度変化量の前回検出値δωm_bを保持する。更に、モータ回転角速度検出部２９は、これらモータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量の各前回検出値δＩm_b，δＶm_b，δωm_b、並びにモータ電流変化量及びモータ電圧変化量の各今回検出値（δＩm，δＶm）に基づいて、今回の検出周期におけるモータ回転角速度変化量（δωm：今回検出値）を検出する。そして、本実施形態のモータ回転角速度検出部２９は、検出周期毎に、このモータ回転角速度変化量（δωm）を積算することにより、モータ回転角速度ωmを検出する。

詳述すると、上記（１）式のモータ電圧方程式に示されるモータ電圧Ｖm（Ｖ）、モータ電流Ｉm（Ｉ）、及びモータ回転角速度ωm（ω）の相互関係は、それぞれの変化量（δＩm，δＶm，δωm）についても成立する。従って、これら各変化量の今回検出値（δＩm，δＶm，δωm）についての相互関係、及び各前回検出値（δＩm_b，δＶm_b，δωm_b）についての相互関係は、それぞれ、次の二式に表すことができる。

δＶm＝δＩm×Ｚ＋Ｋe×δωm ・・・（３）
δＶm_b＝δＩm_b×Ｚ＋Ｋe×δωm_b ・・・（４）
次に、これら（３）（４）式をモータインピーダンスＺについて解き、整理することで次式を得る。

δＩm_b×Ｋe×δωm−δＩm×Ｋe×δωm_b＝δＩm_b×δＶm−δＩm×δＶm_b
・・・ （５）
そして、この（５）式をモータ回転角速度変化量δωm（今回検出値）について解くことで次式を得る。

δωm＝（δＩm_b×δＶm−δＩm×δＶm_b＋δＩm×Ｋe×δωm_b）／（δＩm_b×Ｋe） ・・・（６）
即ち、モータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量の各前回検出値δＩm_b，δＶm_b，δωm_b、並びにモータ電流変化量及びモータ電圧変化量の各今回検出値（δＩm，δＶm）が既知であれば、モータインピーダンスＺを用いることなく、各検出周期においてモータ回転角速度変化量δωmを導出することが可能である。そして、本実施形態のモータ回転角速度検出部２９は、検出周期毎に、上記（６）式に基づきモータ回転角速度変化量δωmを演算するとともに、その値を積算することによりモータ回転角速度ωmを検出する。

そして、本実施形態のモータ回転角速度検出部２９は、各検出周期におけるモータ回転角速度ωmの検出後、その検出に用いた上記各状態量の今回検出値（δＩm，δＶm，δωm，Ｉm，Ｖm，ωm）を記憶領域２９ａに書き込むことにより、当該各状態量の前回検出値（δＩm_b，δＶm_b，δωm_b，Ｉm_b，Ｖm_b，ωm_b）を更新する。

ここで、この検出方法の実行に際しては、モータ停止状態から回転状態に移行した後における最初のモータ回転角速度変化量δωmの検出が可能であることが条件となる。即ち、モータ停止状態における各前回検出値δＩm_b，δＶm_b，δωm_bは、全て「０」である。従って、そのモータ回転に伴い「０」以外のモータ電圧変化量δＶm、及びモータ電流変化量δＩmが検出されたとしても、上記（６）式からモータ回転角速度変化量δωmを導出することができない。

この点を踏まえ、本実施形態のモータ回転角速度検出部２９は、モータ停止状態にある否かを判定する判定手段としての機能を有している。具体的には、モータ回転角速度検出部２９は、モータ電流変化量及びモータ電圧変化量の各今回検出値（δＩm，δＶm）、並びに記憶領域２９ａに保持するモータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量の各前回検出値δＩm_b，δＶm_b，δωm_bとともに、その積算のため記憶領域２９ａに保持するモータ回転角速度の前回検出値ωm_bを監視する。そして、これらの状態量が全て「０」である場合（略「０」とみなせる値を含む）に、モータ停止状態にあると判定する。

そして、モータ回転後における最初のモータ回転角速度変化量δωmについては、上記（３）式に示されるモータインピーダンスＺを含むモータ電圧方程式を変形すること得られる次式に基づいて検出する構成となっている。

δωm＝（δＶm−δＩm×Ｚ）／Ｋe ・・・（７）
尚、本実施形態では、上記（７）式に用いるモータインピーダンスＺについては、後述するモータインピーダンス管理部（３５）により更新されない予め設定された値を用いる構成となっている。

次に、本実施形態におけるモータ回転角速度検出の処理手順について説明する。
図３のフローチャートに示すように、モータ回転角速度検出部２９は、先ずモータ電流変化量δＩm及びモータ電圧変化量δＶmを検出する（ステップ１０１）。次に、記憶領域２９ａに保持するモータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量、並びにモータ回転角速度の各前回検出値δＩm_b，δＶm_b，δωm_b，ωm_bを読み出す（ステップ１０２）。そして、これらの各状態量に基づきモータ停止判定を実行し（ステップ１０３）、モータ１２が停止状態にあるか否かを判定する（ステップ１０４）。

このステップ１０４において、モータ１２は停止状態にないと判定した場合（ステップ１０４：ＮＯ）、モータ回転角速度検出部２９は、続いて、モータ１２が既に回転状態にあったことを示す回転フラグがセットされているか否かを判定する（ステップ１０５）。そして、回転フラグがセットされていない場合（ステップ１０５：ＮＯ）には、当該回転フラグをセットして（ステップ１０６）、上記（７）式に基づく推定演算により、モータ回転角速度変化量δωmを検出する（ステップ１０７）。

即ち、モータ１２が停止状態ではない（ステップ１０４：ＮＯ）にもかかわらず、回転フラグがセットされていない（ステップ１０５：ＮＯ）ということは、モータ停止状態から回転状態に移行した直後であることを示している。そして、本実施形態のモータ回転角速度検出部２９は、この場合、上記ステップ１０７において、モータインピーダンスＺを含むモータ電圧方程式を解くことにより、そのモータ回転後における最初のモータ回転角速度変化量δωmを検出する。

一方、上記ステップ１０５において、回転フラグがセットされていると判定した場合（ステップ１０５：ＹＥＳ）、モータ回転角速度検出部２９は、上記（６）式に基づく推定演算により、モータ回転角速度変化量δωmを検出する（ステップ１０８）。

即ち、モータ停止状態から回転状態への移行時、上記ステップ１０７の実行により、別途、モータ回転角速度変化量δωmを検出することで、以降、その前回検出値δωm_bもまた既知となる。そして、これにより、既に回転状態にある場合（ステップ１０５：ＹＥＳ）には、今回検出値（δＩm，δＶm，δωm）及び前回検出値（δＩm_b，δＶm_b，δωm_b）についての各モータ電圧方程式（上記（３）（４）式）からモータインピーダンスＺを消去した上記（６）式に基づいて、モータ回転角速度変化量δωmを検出することが可能となっている。

次に、モータ回転角速度検出部２９は、その保持するモータ回転角速度の前回検出値ωm_bに、新たに検出されたモータ回転角速度変化量δωmを加算する。即ち、検出周期毎に、新たに検出したモータ回転角速度変化量δωmを積算することにより、モータ回転角速度ωmを検出する（ωm＝ωm_b＋δωm、ステップ１０９）。

そして、このモータ回転角速度ωmの検出後、上記モータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量、並びにモータ回転角速度について、その今回検出値（δＩm，δＶm，δωm，ωm）により、記憶領域２９ａに保持する前回検出値（δＩm_b，δＶm_b，δωm_b，ωm_b）を更新する（ステップ１１０）。

尚、上記ステップ１０４において、モータ１２は停止状態にあると判定した場合（ステップ１０４：ＹＥＳ）、モータ回転角速度検出部２９は、上記ステップ１０５〜ステップ１１０までの処理を実行しない。そして、回転フラグをリセットする構成となっている（ステップ１１１）。

（モータインピーダンスの最適化制御）
次に、本実施形態におけるモータインピーダンスの最適化制御について説明する。
図２に示すように、本実施形態のマイコン２１には、モータインピーダンス管理部３５が設けられるとともに、当該モータインピーダンス管理部３５の記憶領域３５ａには、制御演算に用いる制御パラメータとしてのモータインピーダンス（保持値Ｚ_m）が保持されている。そして、本実施形態の上記Ｆ／Ｆ制御演算部２８は、このモータインピーダンス管理部３５が管理するモータインピーダンスＺに基づいて、その上記（２）式を用いたフィードフォワード制御演算を実行する構成となっている。

詳述すると、本実施形態では、モータインピーダンス管理部３５には、電流センサ２５により検出されるモータ電流Ｉm、及び電圧センサ３３により検出されるモータ電圧Ｖm、並びに上記モータ回転角速度検出部２９により検出されるモータ回転角速度ωmが入力されるようになっている。そして、本実施形態のモータインピーダンス管理部３５は、上記（１）式のモータ電圧方程式をモータインピーダンスＺについて解くことにより得られる次式に、これらモータ電圧Ｖm、モータ電流Ｉm、及びモータ回転角速度ωmを代入することにより、新たなモータインピーダンス（Ｚ´）を演算する。

Ｚ＝（Ｖm−Ｋe×ωm）／Ｉm・・・（８）
そして、更新手段としてのモータインピーダンス管理部３５は、その記憶領域３５ａに保持された保持値Ｚ_mをモータインピーダンスＺとして出力するとともに、当該保持値Ｚ_mを上記新たなモータインピーダンス（Ｚ´）により随時更新することによって、その制御パラメータとして管理するモータインピーダンスＺの最適化を図る構成となっている。

即ち、制御パラメータとしてのモータインピーダンスの値と実際のモータにおける「真の値」との間には、上述のような個体差や温度特性等を要因とした乖離が存在する。また、ブラシ付の直流モータについて上記（１）式のモータ電圧方程式を用いる場合、そのモータインピーダンスＺにはブラシ／整流子間の接触抵抗も含まれる。そして、当該接触抵抗は、ダイオードのような電流／電圧特性を有することから、回転状態にあるモータ１２のモータインピーダンスＺは、そのモータ電圧Ｖm及びモータ電流Ｉmに応じて変化することになる。

このため、上記（１）式のモータ電圧方程式に基づく制御成分には誤差が生じやすく、フィードフォワード制御では、この誤差が修正されることなく累積することで影響が拡大しやすい傾向がある。そして、特に、フィードバック制御を併用する構成においては、そのフィードバック制御出力との間のバランスが変化することで、両制御の併用により得られる利益（応答性及び安定性の両立）が享受できなくなるおそれがある。

この点を踏まえ、本実施形態では、上記のように、モータ回転角速度検出部２９により検出されるモータ回転角速度ωmに基づいて、新たなモータインピーダンス（Ｚ´）を演算する。

即ち、モータインピーダンスＺを用いることなく検出されたモータ回転角速度ωmを用いることで、その変化の如何によらず、正しく同モータインピーダンスＺの値を推定することができる。そして、本実施形態では、この新たなモータインピーダンス（Ｚ´）により随時更新することで、その制御パラメータとして管理するモータインピーダンスＺの値を最適化する構成となっている。

次に、本実施形態における上記モータインピーダンスの最適化制御の処理手順について説明する。
図４のフローチャートに示すように、モータインピーダンス管理部３５は、先ずモータ回転角速度検出部２９からモータ回転角速度ωmを取得すると（ステップ２０１）、当該モータ回転角速度ωmの値が「０」であるか否かを判定する（ステップ２０２）。

このステップ２０２において、モータ回転角速度ωmの値が「０」ではない場合（ステップ２０２：ＮＯ）、モータインピーダンス管理部３５は、次に、モータ電圧Ｖm及びモータ電流Ｉm（今回検出値）を取得し（ステップ２０３）、モータ電流Ｉmの値が「０」であるか否かを判定する（ステップ２０４）。そして、モータ電流Ｉmの値が「０」ではない場合（ステップ２０４：ＮＯ）には、上記（８）式に基づいて、新たなモータインピーダンスＺ´を演算し（Ｚ´＝（Ｖm−Ｋe×ωm）／Ｉm、ステップ２０５）、その新たなモータインピーダンスＺ´により、その記憶領域３５ａ内の保持値Ｚ_mを更新する（Ｚ_m＝Ｚ´、ステップ２０６）。

尚、上記ステップ２０２においてモータ回転角速度ωmの値が「０」であると判定した場合（ステップ２０２：ＹＥＳ）には、上記ステップ２０３〜ステップ２０６の処理は実行しない。また、上記ステップ２０４においてモータ電流Ｉmの値が「０」であると判定した場合（ステップ２０４：ＹＥＳ）には、上記ステップ２０５及びステップ２０６の処理は実行しない。

そして、モータインピーダンス管理部３５は、この新たなモータインピーダンスＺ´により更新した保持値Ｚ_mを記憶領域３５ａを読み出すことにより、フィードフォワード制御演算に用いるモータインピーダンスＺをモータ回転角速度検出部２９に出力する（ステップ２０７）。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）モータ回転角速度検出部２９は、モータ電流変化量δＩm及びモータ電圧変化量δＶmを検出するとともに、その記憶領域２９ａに上記モータ電流変化量及びモータ電圧変化量の各前回検出値δＩm_b，δＶm_b、並びにモータ回転角速度変化量の前回検出値δωm_bを保持する。更に、モータ回転角速度検出部２９は、これらモータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量の各前回検出値δＩm_b，δＶm_b，δωm_b、並びにモータ電流変化量及びモータ電圧変化量の各今回検出値（δＩm，δＶm）に基づいて、今回の検出周期におけるモータ回転角速度変化量δωm（今回検出値）を検出する。そして、本実施形態のモータ回転角速度検出部２９は、検出周期毎に、このモータ回転角速度変化量δωmを積算することにより、モータ回転角速度ωmを検出する。

即ち、モータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量の各今回検出値（δＩm，δＶm，δωm）並びにその各前回検出値（δＩm_b，δＶm_b，δωm_b）についての二つのモータ電圧方程式から、モータインピーダンスを消去した式を導出することができる。従って、上記構成のように、モータ停止状態から回転状態に移行した直後における最初のモータ回転角速度変化量δωmについてのみ、モータインピーダンスを含むモータ電圧方程式から検出する。そして、以降、そのモータインピーダンスが消去されたモータ電圧方程式から検出されるモータ回転角速度変化量δωmを積算することにより、モータインピーダンスに依らず、精度よく、モータ回転角速度ωmを検出することができる。

（２）モータインピーダンス管理部３５は、その記憶領域３５ａに、制御パラメータとしてのモータインピーダンス（保持値Ｚ_m）を保持する。また、モータインピーダンス管理部３５は、モータ回転角速度検出部２９により検出されるモータ回転角速度ωmに基づいて、新たなモータインピーダンス（Ｚ´）を演算する。そして、そして、その新たなモータインピーダンス（Ｚ´）により、その記憶領域３５ａに保持する保持値Ｚ_mを更新する。

即ち、上記構成のように、モータインピーダンスＺを用いることなく検出されたモータ回転角速度ωmを使用することで、その変化によらず、正しくモータインピーダンスＺを推定することができる。そして、その新たな値（Ｚ´）により、随時、保持値Ｚ_mを更新することで、制御パラメータとしてのモータインピーダンスＺを最適化することができる。

（３）Ｆ／Ｆ制御演算部２８は、モータインピーダンス管理部３５が管理するモータインピーダンスＺを用いることにより、モータ電圧方程式に基づくフィードフォワード制御演算を実行する。

即ち、フィードフォワード制御では、制御出力の誤差が修正されることなく累積する。このため、その誤差の影響が拡大しやすい傾向があり、故に、高精度なフィードフォワード制御を得ることの利益も大きい。従って、上記のような高精度なモータ回転角速度ωmの検出、及びモータインピーダンスＺの最適化を実行することで、大きな利益を享受することができる。

（４）モータ制御信号出力部２４は、Ｆ／Ｆ制御演算部２８の制御出力（フィードフォワード制御出力）Ｖm_ff*と、Ｆ／Ｂ制御部２６の制御出力（フィードバック制御出力）Ｖm_fb*との加算値を電圧指令値Ｖm*とする。

即ち、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用する構成においては、その両制御出力（Ｖm_ff*，Ｖm_fb*）間のバランスが重要であり、故に、高精度なフィードフォワード制御を得ることの効果もより大きなものとなる。従って、上記のような高精度なモータ回転角速度ωmの検出、及びモータインピーダンスＺの最適化を実行することで、より大きな利益を享受することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、本発明をＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２の作動を制御するモータ制御装置としてのＥＣＵ１１に具体化した。しかし、これに限らず、ＥＰＳ以外の用途に適用してもよい。

・また、ＥＰＳに適用する場合であっても、上記各実施形態のような所謂コラム型に限らず、例えば所謂ピニオン型やラックアシスト型等のＥＰＳに適用してもよい。
・上記各実施形態では、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の併用によりモータ制御信号を生成する構成に具体化した。しかし、これに限らず、フィードフォワード制御のみによりモータ制御信号を生成する構成に具体化してもよい。

・また、モータ回転角速度に基づいて制御成分を演算するものであれば、その制御成分は、直接的なモータ制御成分でなくともよい。即ち、フィードフォワード制御の実行により電圧指令成分を演算するもののみならず、例えば、各種の補償制御（例えば、ステアリング戻し制御等）を実行するための電流指令成分の演算にモータ回転角速度を用いるもの対して、適用してもよい。このような構成についても、その高精度なモータ回転角速度検出の利益を享受することができる。

・上記実施形態では、モータ電流変化量及びモータ電圧変化量の各今回検出値（δＩm，δＶm）、並びに記憶領域２９ａに保持するモータ電流変化量、モータ電圧変化量、及びモータ回転角速度変化量の各前回検出値δＩm_b，δＶm_b，δωm_bとともに、その積算のため記憶領域２９ａに保持するモータ回転角速度の前回検出値ωm_bを監視する。そして、これらの状態量が全て「０」である場合に、モータ停止状態にあると判定することとした。しかし、これに限らず、そのモータ停止判定の形態については、必ずしもこれに限るものではなく、例えば、トルクセンサ等によりステアリング操作の状態が「保舵」であることが構成であれば、その保舵状態が継続した場合に、モータ停止状態にあると判定する等としてもよい。

・上記実施形態では、モータ回転角速度ωm（並びにモータ電圧Ｖm及びモータ電流Ｉm）に基づいて、上記（８）式から新たなモータインピーダンス（Ｚ´）し、随時、保持値Ｚ_mを更新することで、その制御パラメータとしてのモータインピーダンスＺを最適化することとした。しかし、これに限らず、モータ回転角速度変化量δωmに基づいて、次の（９）式から新たなモータインピーダンス（Ｚ´）を演算する構成であってもよい。

Ｚ＝（δＶm−Ｋe×δωm）／δＩm・・・（９）

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、２１…マイコン、２２…駆動回路、２３…電流指令値演算部、２４…モータ制御信号出力部、２５…電流センサ、２６…Ｆ／Ｂ制御部、２８…Ｆ／Ｆ制御部、２９…モータ回転角速度演算部、２９ａ…記憶領域、３１…加算器、３３…電圧センサ、３５…モータインピーダンス管理部、３５ａ…記憶領域、Ｉm*…電流指令値、ΔＩm…電流偏差、Ｖm_fb*，Ｖm_ff*…制御出力、Ｖm*…電圧指令値、Ｉm…モータ電流、Ｉm_b…前回検出値、Ｖm…モータ電圧、Ｖm_b…前回検出値、ωm…モータ回転角速度、ωm_b…前回検出値、δＩm…モータ電流変化量、δＩm_b…前回検出値、δＶm…モータ電圧変化量、δＶm_b…前回検出値、δωm…モータ回転角速度変化量、δωm_b…前回検出値、Ｚ…モータインピーダンス、Ｚ_b…保持値。

Claims (7)

1. モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいてモータに駆動電力を供給する駆動回路と、モータ電圧、モータ電流、及びモータ回転角速度の相互関係を示すモータ電圧方程式に基づいてモータ回転角速度を検出する回転角速度検出手段とを備え、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータ回転角速度に基づく制御成分の演算により前記モータ制御信号を生成するモータ制御装置において、
   モータ電圧変化量を検出する電圧変化量検出手段と、
   モータ電流変化量を検出する電流変化量検出手段と、
   前記モータが停止状態にある否かを判定する判定手段と、
   前記モータ電圧変化量及び前記モータ電流変化量、並びにモータ回転角速度変化量の各前回検出値を保持する記憶手段とを備え、
   前記回転角速度検出手段は、前記モータ電圧方程式に基づいて、モータ回転後における最初のモータ回転角速度変化量を検出するとともに、前記各前回検出値、並びに前記モータ電圧変化量及びモータ電流変化量の各今回検出値から、今回の検出周期における前記モータ回転角速度変化量を検出し、検出周期毎に前記モータ回転角速度変化量の今回検出値を積算することにより、前記モータ回転角速度を検出すること、
   を特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   新たに検出されたモータ回転角速度又はモータ回転角速度変化量に基づいて、前記モータ電圧方程式に用いるモータインピーダンスを更新する更新手段を備えること、
   を特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置において、
   前記モータ制御信号出力手段は、前記モータ電圧方程式に基づいて、電流指令値に対応した電圧指令成分を演算することにより前記モータ制御信号を生成すること、
   を特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項３に記載のモータ制御装置において、
   前記モータ制御信号出力手段は、前記モータ電圧方程式に基づく電圧指令成分の演算とともに、電流フィードバック制御の実行により第２の電圧指令成分を演算して、前記モータ制御信号を生成すること、を特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項１〜請求項４の何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。
6. モータ電圧変化量及びモータ電流変化量を検出し、並びにモータ電圧、モータ電流、及びモータ回転角速度の相互関係を示すモータ電圧方程式に基づいてモータ回転後における最初のモータ回転角速度変化量を検出するとともに、これら各変化量の各前回検出値を保持し、該各前回検出値並びに前記モータ電圧変化量及びモータ電流変化量の各今回検出値から導出される前記モータ回転角速度変化量の今回検出値を検出周期毎に積算することにより、モータ回転角速度を検出するモータ回転角速度の検出方法。
7. 請求項６に記載のモータ回転角速度の検出方法において検出される前記モータ回転角速度又は前記モータ回転角速度変化量に基づいて、前記モータ電圧方程式に用いるモータインピーダンスを更新するモータインピーダンスの最適化方法。

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