JP3664036B2 - 電動パワーステアリング制御装置とその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールに作用する操舵トルクをモータの駆動力によってアシストする電動パワーステアリング機構を制御するための電動パワーステアリング制御装置とその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記電動パワーステアリング制御装置として、例えば、図７に示すものが知られている。
【０００３】
操舵トルクと車速とが、アシスト指令値演算部２２に入力されると、アシスト指令値演算部２２とＰＩ制御部２４とＰＷＭ駆動部２５は、入力された前記操舵トルクと入力された前記車速とに基づいて、操舵トルクを補助するためにモータＭをＰＷＭ（ pulse width modulation ）駆動し、アシストトルクを発生させる。このときモータＭに流れるモータ電流の検出値は、インターフェイス回路３０を介してＰＩ制御部２４にフィードバックされる。
【０００４】
前記モータ駆動回路１５は図８に示すようにＨブリッジにて構成されており、このＨブリッジはＰＷＭ駆動によりＯＮ（導通状態を表す）／ＯＦＦ（非導通状態を表す）制御されるスイッチング素子としてＦＥＴ１５ａ〜１５ｄを備える。そして、モータ電流は、操舵トルクの方向に応じてＦＥＴ１５ａ→モータＭ→ＦＥＴ１５ｃ、あるいは、ＦＥＴ１５ｂ→モータＭ→ＦＥＴ１５ｄのように流れ、モータＭが左右両方向に回転制御される。
【０００５】
ＦＥＴ１５ａ、１５ｄ側のモータＭの端子電圧ＶＬ１はインターフェイス回路３１を介してマイクロコンピュータ７０内にフィードバックされるようになっている。
【０００６】
通常、マイクロコンピュータ７０の許容される入力電圧の範囲は電源の電圧より小さい値である場合があるため、この許容される入力電圧の範囲内に入るようにモータＭの端子電圧ＶＬ１は抵抗Ｒ５、Ｒ６により分圧するようにしている。またＦＥＴ１５ａ、１５ｄは高周波でＰＷＭ駆動されているため、この分圧された電圧を直接マイクロコンピュータ７０内に入力することはマイクロコンピュータ７０の処理速度を高めないと困難なため、コンデンサＣ３を挿入しローパスフィルターとして機能させ高速処理のマイクロコンピュータを用いなくても処理できるように低周波のモータＭの端子電圧ＶＬ２としてマイクロコンピュータ７０内に入力することによりフィードバック制御を行うようになっている。
【０００７】
また、同様にしてＦＥＴ１５ｂ、１５ｃ側のモータＭの端子電圧ＶＲ１についても、インターフェイス回路３２を介してマイクロコンピュータ７０内にフィードバックされるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術では、抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ３、Ｒ４で分圧されたモータＭの端子電圧ＶＬ２、ＶＲ２がマイクロコンピュータ７０にフィードバックされることから抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値の誤差分の電圧誤差が発生してしまう。この関係を式で表すと前記モータＭの端子電圧ＶＬ２、ＶＲ２は(1)、(2)式で表される。
ＶＬ２＝ＶＬ１×Ｒ６／（Ｒ５＋Ｒ６） …(1)
ＶＲ２＝ＶＲ１×Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４） …(2)
このように、抵抗の抵抗値に誤差があるとモータＭの端子電圧ＶＬ２、ＶＲ２が正確に検出できず、モータＭの端子間電圧が正確に制御できなくなり、操舵フィーリングが悪化する恐れがあった。
【０００９】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モータＭの端子電圧の検出誤差を極力少なくし、モータＭの端子間電圧を正確に制御し、操舵フィーリングを良好にすることができる電動パワーステアリング制御装置とその制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、上記目的を達成するため、車輪を転舵する操舵機構と、この操舵機構に連結されたステアリングホイールと、このステアリングホイールの操作により発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクをアシストするモータと、このモータを駆動するモータ駆動回路と、このモータ駆動回路に電力を供給する電源と、前記トルクセンサにより検出した操舵トルクに基づいて前記モータ駆動回路により前記モータに印加されるモータの端子電圧を制御するモータ電圧制御手段とを備えられた電動パワーステアリング制御装置において、前記電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記モータ電圧制御手段により制御されたモータの端子電圧を検出するモータ電圧検出手段と、前記モータ電圧制御手段によりモータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、前記電源電圧検出手段により検出した前記電源の電圧と前記モータ電圧検出手段により検出したモータの端子電圧とに基づいて、前記アシスト時の前記モータ電圧制御手段により制御されるモータの端子電圧を補正するモータ電圧補正手段とを備えることを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項２は、上記目的を達成するため、車輪を転舵する操舵機構と、この操舵機構に連結されたステアリングホイールと、このステアリングホイールの操作により発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクをアシストするモータと、このモータを駆動するモータ駆動回路と、このモータ駆動回路に電力を供給する電源と、前記トルクセンサにより検出した操舵トルクに基づいて前記モータ駆動回路により前記モータに印加されるモータの端子電圧を制御するモータ電圧制御手段とを備えられた電動パワーステアリング機構を制御する電動パワーステアリング制御装置の制御方法であって、前記モータ電圧制御手段によりモータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、モータの端子電圧と前記モータ電圧制御手段に供給する前記電源の電圧とを検出し、これら検出したモータの端子電圧と前記電源の電圧とに基づいて、前記アシスト時の前記モータ電圧制御手段により制御されるモータの端子電圧を補正するようにしたことを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項３は、請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置において、前記モータ駆動回路はＨブリッジにて構成され、前記モータ駆動回路により各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ制御され、前記Ｈブリッジ内のモータの両端の上流側のスイッチング素子がON状態のときに、前記電源電圧検出手段により検出した電源の電圧と前記モータ電圧検出手段により検出したモータの端子電圧に基づいて、前記アシスト時の前記モータ電圧制御手段により制御されるモータの端子電圧を補正するモータ電圧補正手段とを備えることを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項４は、請求項１または請求項３に記載の電動パワーステアリング制御装置において、前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧であることを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項５は、請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置の制御方法であって、前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧であることを技術的特徴とする。
【００１５】
【作用および発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、前記電源の電圧と前記モータの端子電圧とを検出し、前記モータ電圧制御手段によりモータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、検出した電源の電圧と検出したモータの端子電圧とに基づいて、前記アシスト時のモータの端子電圧を補正する構成としたので、モータの端子間電圧を正確に制御できるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、モータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、モータの端子電圧と前記電源の電圧とを検出し、この検出したモータの端子電圧と電源の電圧とに基づいて、アシスト時のモータの端子電圧を補正するようにしたのでモータの端子間電圧をさらに正確に制御できるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、前記モータ駆動回路はＨブリッジにて構成され、前記モータ駆動回路により各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ制御され、前記Ｈブリッジ内のモータの両端の上流側のスイッチング素子がON状態のときに、モータの端子電圧と前記電源の電圧とを検出し、この検出したモータの端子電圧と電源の電圧とに基づいて、アシスト時のモータの端子電圧を補正するようにしたので、モータの端子間電圧をさらに正確に制御できるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、請求項１または請求項３に記載の電動パワーステアリング制御装置において、前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧としたので、モータの片方の端子電圧が正確に制御できていないときでも、モータの端子間電圧を正確に制御でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置の制御方法であって、前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧としたので、モータの片方の端子電圧が正確に制御できていないときでも、モータの端子間電圧を正確に制御でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電動パワーステアリング制御装置と制御方法の実施形態について一例を図を参照して説明する。
図５は電動パワーステアリング機構の主な構成を示す説明図である。運転者がハンドル５１を操舵すると、ハンドル５１の軸心に設けられた入力軸５２が回転し、この回転はトーションバー５３、出力軸５４を介してラック＆ピニオンギヤ機構にてラック軸５５の軸動に変換され、図略のタイヤを転舵する。また、出力軸５４には減速機５６を介してモータＭが接続され、このモータＭは電子制御回路６０からの指令により回転駆動される。
【００２１】
図１は電動パワーステアリング機構に備えられた制御装置の主なブロック図であり、本発明のモータ電圧制御手段として機能する。
トルクセンサ６１に入力された操舵トルクは、インターフェイス回路１３と機械的な遅れを補償するために位相を進める位相補償部２１とを介してアシスト指令値演算部２２に入力される。また、車速センサ６２に入力された車速は、インターフェイス回路１４を介してアシスト指令値演算部２２に入力される。
アシスト指令値演算部２２は、入力された前記操舵トルクと入力された前記車速とに基づいて、操舵トルクを補助するためにモータＭに発生させるアシストトルクに対応する電流指令値を決定する。
【００２２】
アシスト指令値演算部２２により電流指令値が決定され、ＰＩ制御部２４によって電流指令値に対応する電圧指令値が生成される。この電圧指令値は、ＰＷＭ駆動部２５によって対応するデューティ比に変換され、このデューティ比に対応するパルス信号がモータ駆動回路１５へ出力されてモータＭをＰＷＭ駆動する。このモータＭに流れるモータ電流は、インターフェイス回路３０を介してＰＩ制御部２４にフィードバックされる。そして、ＰＩ制御部２４では、電流指令値とモータ電流の検出値とが一致するように電圧指令値が生成される。
そしてモータＭはＰＷＭ駆動され両方の端子電圧を制御される。またモータＭの両方の端子電圧を正確に制御するためには、モータＭの端子電圧の検出が必要でありその方法を図２を参照して説明する。
【００２３】
インターフェイス回路３１，３２は本発明のモータ電圧検出手段として機能する。
ＦＥＴ１５ａ、１５ｄ側のモータＭの端子電圧ＶＬ１はインターフェイス回路３１を介してマイクロコンピュータ７０内にフィードバックされるようになっている。
【００２４】
通常、マイクロコンピュータ７０の許容される入力電圧の範囲は電源の電圧より小さい値である場合があるため、この許容される入力電圧の範囲内に入るようにモータＭの端子電圧ＶＬ１は抵抗Ｒ５、Ｒ６により分圧するようにしている。またＦＥＴ１５ａ、１５ｄは高周波でＰＷＭ駆動されているため、この分圧された電圧を直接マイクロコンピュータ７０内に入力することはマイクロコンピュータ７０の処理速度を高めないと困難なため、コンデンサＣ３を挿入しローパスフィルターとして機能させ高速処理のマイクロコンピュータを用いなくても処理できるように低周波のモータＭの端子電圧ＶＬ２としてマイクロコンピュータ７０内に入力することによりフィードバック制御を行うようになっている。
【００２５】
同様にしてＦＥＴ１５ｂ、１５ｃ側のモータＭの端子電圧ＶＲ１についても、インターフェイス回路３２を介してマイクロコンピュータ７０内にフィードバックされるようになっている。
【００２６】
次に、電源の電圧の検出方法について図２を参照して説明する。なお、図２のインターフェイス回路３４は本発明の電源電圧検出手段として機能する。
電源の電圧ＶＢ１についても、上記と同様にインターフェイス回路３４を介してマイクロコンピュータ７０内に入力される。
すなわち抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧し、さらにコンデンサＣ１により低周波の電源の電圧ＶＢ２としてマイクロコンピュータ７０内に入力される。
【００２７】
ここで、モータＭの端子電圧ＶＬ１の入力インターフェイス回路３１を介した電圧と電源の電圧ＶＢ１の入力インターフェイス回路３４を介した電圧とをモータＭの端子電圧補正部４１に入力する。
また、モータＭの端子電圧ＶＲ１の入力インターフェイス回路３２を介した電圧と電源の電圧ＶＢ１の入力インターフェイス回路３４を介した電圧とをモータＭの端子電圧補正部４２に入力する。
そして、このモータＭの端子電圧補正部４１からの出力とモータＭの端子電圧補正部４２からの出力とモータ電流のインターフェイス回路３０からの出力とがハンドル角速度推定部２８に入力され、ハンドル角速度ωｈが演算される。
【００２８】
次に、ハンドル角速度推定部２８によりハンドル角速度ωｈを求める方法を説明する。まず、図２を参照してモータ電圧制御回路について説明する。
【００２９】
モータ駆動回路１５はＨブリッジにて構成されたもので説明する。このＨブリッジはＰＷＭ駆動によりＯＮ（導通状態を表す）／ＯＦＦ（非導通状態を表す）制御されるスイッチング素子としてＦＥＴ１５ａ〜１５ｄを備え、図略のイグニッションスイッチのＯＮ時制御用とフェイルセーフ時制御用にＨブリッジの上流側に電源リレー１６とモータＭの片側の端子の近傍にモータリレー１７が設けられている。この電源リレー１６とモータリレー１７はアシスト時にはＯＮ制御される。
【００３０】
またＦＥＴ１５ａ、１５ｄは、上側のＦＥＴ１５ａがＯＮのとき下側のＦＥＴ１５ｄがＯＦＦ、上側のＦＥＴ１５ａがＯＦＦのとき下側のＦＥＴ１５ｄがＯＮとなるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＦＥＴ１５ｂ，１５ｃも同様に、上側のＦＥＴ１５ｂおよび下側のＦＥＴ１５ｃが逆の状態となるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。そして、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄをそれぞれ異なるデューティ比Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ（＝１−Ｄｂ），Ｄｄ（＝１−Ｄａ）でＯＮ／ＯＦＦすることにより、モータＭを制御する。モータ電流は、デューティ比Ｄａ〜Ｄｄによって、ＦＥＴ１５ａ→モータＭ→ＦＥＴ１５ｃ、あるいは、ＦＥＴ１５ｂ→モータＭ→ＦＥＴ１５ｄに流れ、モータＭが左右両方向に回転制御される。
【００３１】
モータＭの端子間電圧をＶｍとすると(3)式で表される。
Ｖｍ＝ ＶＬ１−ＶＲ１ …(3)
モータ電流Ｉｍ、モータ逆起電力定数Ｋｅ、モータ端子間抵抗Ｒ、モータインダクタンスＬ、ラプラス演算子sとするとモータ角速度ωｍは図１より(4)式で表される。
ωｍ＝ ｛Ｖｍ−（Ｌｓ＋Ｒ）・Ｉｍ｝／Ｋｅ …(4)
この(4)式よりハンドル角速度ωｈは、減速機５６の減速比１／Ｇを乗算することにより(5)式で表される。
ωｈ＝ ｛Ｖｍ−（Ｌｓ＋Ｒ）・Ｉｍ｝／（Ｋｅ・Ｇ） …(5)
【００３２】
そして、このハンドル角速度推定部２８で演算されたハンドル角速度ωｈと車速とに基づいて、ハンドル戻し補償部２７はハンドルをモータ駆動で中立位置に戻すためのハンドル戻し補償電流値を決定し、このハンドル戻し補償電流値を加算器２３へ送る。
【００３３】
ハンドル戻し補償電流値の決定は、ハンドル角速度ωｈおよび車速に基づいて行われ、車速に応じた重み付けを行い、低速域では重み付けを大きくし、高速域になるほど重み付けを小さくする。これにより、セルフアライニングトルクの小さい低速域では、ハンドルを中立位置に戻すためのハンドル戻しトルクが大きくなり、摩擦力に打ち勝ち、ハンドルを中立位置に戻すことができ、セルフアライニングトルクの大きい高速域ではハンドル戻しトルクが小さくなるため操舵の安定感が増す。
【００３４】
また、ハンドル角速度推定部２８にて演算されたハンドル角速度ωｈと、車速とに基づいて、ダンパ制御部３３は、車両の収れん性を良好にするためのダンパ制御電流値を決定し、このダンパ制御電流値を加算器２３へ送る。
【００３５】
ダンパ制御電流値の決定は、ハンドル角速度ωｈおよび車速に基づいて行われ、車速に応じた重み付けを行い、低速域では重み付けを小さくし、高速域になるほど重み付けを大きくする。これにより、高速域で横風や轍などによってハンドルが操舵されるような回転トルクが発生した場合であっても、その回転トルクと逆向きのトルクを発生させることができるため、ハンドルを速く復元させることができる。
そして、ハンドル戻し補償電流値およびダンパ制御電流値は、加算器２３によって加算され、その加算された電流値がＰＩ制御部２４へ送られる。
【００３６】
以上の構成におけるマイクロコンピュータ７０による補正に使用するモータＭの両方の端子電圧と補正に使用する電源の電圧を検出する処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。
この図３の制御は、イグニッションスイッチのＯＮ直後からアシストトルクを発生させるまでの間に行う。
ます、イグニッションスイッチのＯＮ直後のステップＳ１０の制御では初期設定を行う。次にステップＳ２０に移行しモータＭに電圧が供給されないようにＦＥＴ１５ａ〜１５ｄをＯＦＦしステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０ではモータリレー１７をＯＦＦしステップＳ４０に移行する。ステップＳ４０では電源リレー１６をＯＦＦする。
【００３７】
次にステップＳ５０に移行する。ステップＳ５０ではアシストトルクを発生させて良い条件が成立しているか否かの判定を行い、成立していない場合（ＮＯ）はステップＳ５０に再度戻る。またアシストトルクを発生させて良い条件が成立している場合（ＹＥＳ）はステップＳ６０に移行する。ステップＳ６０では電源リレー１６をＯＮさせステップＳ７０に移行する。
【００３８】
ステップＳ７０ではモータＭの上流側のＦＥＴ１５ａ、１５ｂをＯＮし、電源の電圧ＶＢ１とＦＥＴ１５ｂ，１５ｃ側のモータの端子電圧とＦＥＴ１５ａ，１５ｄ側のモータの端子電圧とを同電圧にする。次にステップＳ８０に移行する。ステップＳ８０では電源の電圧ＶＢ１を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧し、さらにコンデンサＣ１によりローパスフィルターをかけた基準の電源の電圧ＶＢ０をマイクロコンピュータ７０に入力する。
【００３９】
さらにステップＳ９０に移行し基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０を求める。モータＭの端子電圧ＶＬ１を抵抗Ｒ５、Ｒ６で分圧し、さらに、コンデンサＣ３によりローパスフィルターをかけた基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０をマイクロコンピュータ７０に入力する。
次に、モータＭの端子電圧ＶＲ１を抵抗Ｒ３、Ｒ４で分圧し、さらに、コンデンサＣ２によりローパスフィルターをかけた基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０をマイクロコンピュータ７０に入力する。
【００４０】
以上が、モータＭの両方の端子電圧の補正に使用する基準の電源の電圧ＶＢ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０の求め方である。
また、前述したステップＳ２０〜Ｓ４０の制御はイグニッションスイッチのＯＮ直後からモータＭに電圧が供給されないように設計されているべきであるが、このように設計できないときとマイクロコンピュータの初期状態で誤動作が生じたときにもモータＭに電圧が供給されないようにするために行う。また、このステップＳ２０〜Ｓ４０の制御の順番はどのように入れ替えても良い。
【００４１】
次に、モータ電圧検出値を補正する処理について図４のフローチャートを参照して説明する。
なお、このモータ電圧検出値の補正はアシスト時に行う。
まず、ステップＳ２１０について説明を行う。ステップＳ２１０ではモータＭの端子電圧ＶＬ１の抵抗Ｒ５、Ｒ６、コンデンサＣ３を介したモータＭの端子電圧のＶＬ２がマイクロコンピュータ７０に入力され、ステップＳ２２０に移行する。ステップＳ２２０ではモータＭの端子電圧ＶＲ１の抵抗Ｒ３、Ｒ４、コンデンサＣ２を介したモータＭの端子電圧のＶＲ２がマイクロコンピュータ７０に入力され、ステップＳ２３０へ移行する。
【００４２】
以下に述べるステップＳ２３０〜Ｓ２５０は本発明のモータ電圧補正手段として機能する。
ステップＳ２３０とステップＳ２４０でモータＭの両方の端子電圧の補正を行う。ステップＳ２３０ではモータＭの端子電圧ＶＬ２の補正後のモータＭの端子電圧のＶＬ３を求める。この補正は(6)式により求められる。
ＶＬ３＝ ＶＬ２×ＶＢ０／ＶＬ０ …(6)
次にステップＳ２４０でモータＭの端子電圧ＶＲ２の補正後のモータＭの端子電圧のＶＲ３を求める。この補正は(7)式により求められる。
ＶＲ３＝ ＶＲ２×ＶＢ０／ＶＲ０ …(7)
(6)、(7)式のモータＭの端子電圧の補正がモータＭの端子電圧補正部４１、４２により行われる。
ここで、Ｓ２５０でモータＭの端子間電圧Ｖｍ３を求める。モータＭの端子間電圧Ｖｍ３は(8)式により表される。
Ｖｍ３＝ ＶＬ３−ＶＲ３ …(8)
この(8)式のモータＭの端子間電圧の制御は加算器８５により行われる。
【００４３】
前述した実施形態によれば、イグニッションスイッチのＯＮ毎に電源の電圧を基準とする電圧値を求め、抵抗Ｒ３〜Ｒ６の誤差によるＦＥＴ１５ａ、１５ｄ側のモータＭの端子電圧の検出誤差とＦＥＴ１５ｂ、１５ｃ側のモータＭの端子電圧の検出誤差とがあっても、前記求められた電源の電圧を基準とした電圧値によりアシスト時のモータＭの端子電圧が補正される。これによりモータＭの端子間電圧が正確に補正されるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００４４】
(6)、(7)式によりモータＭの端子電圧を補正するときに、モータＭの片方の端子電圧が外乱等により正確に制御できないときでも、モータＭの端子電圧は、モータＭの両方の端子電圧またはモータＭの片方の端子電圧としたので、(8)式により正確なモータＭの端子間電圧が正確に制御でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００４５】
モータＭの片方の端子電圧が正常に検出できないときでも、正常に検出できないモータＭの片方の端子電圧の制御はオープンループ制御としモータＭの片方の端子電圧は補正せず、正常に検出できるモータＭのもう片方の端子電圧は補正できるため、モータＭの端子間電圧を正確に制御でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００４６】
モータＭの両方の端子電圧ＶＬ３、ＶＲ３が正確に検出できることにより、モータ角速度ωｍとハンドル角速度ωｈが正確に算出できる。よってこのハンドル角速度ωｈに基づいて制御を行なうダンパ制御部３３とハンドル戻し補償部２７が正確に機能し、低速域では主にハンドル戻し補償部２７が機能しハンドルを中立位置に戻すことができ、高速域では主にダンパ制御部３３が機能し横風や轍などによってハンドルが操舵されるような場合であっても、ハンドルを速く復元させることができる。
このように、本実施形態では操舵フィーリングを良好にすることができる電動パワーステアリング制御装置と制御方法を提供できる。
【００４７】
前述した実施形態ではイグニッションスイッチのＯＮ毎に補正しているが、車速が０ｋｍ／ｈで操舵トルクが０のときが所定の時間継続したとき、または、フェイルセーフによりアシストトルクが発生しないように制御したときに、モータＭの両方の端子電圧の補正に使用する基準の電源の電圧ＶＢ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０を検出し、アシストトルクが発生するように制御しているとき、この検出した基準の電源の電圧ＶＢ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０とに基づいて、モータＭの両方の端子電圧の補正を行うようにしてもよい。
【００４８】
前述した実施形態では入力インターフェイス回路３１，３２，３４を一例として、抵抗により電源の電圧とモータＭの両方の端子電圧を分圧してマイクロコンピュータ７０に入力される電圧値を小さくしたが、図６に示すように演算増幅器８０を使用する非反転増幅回路により入力インターフェイス回路を構成して電圧値を小さくしてもよい。
【００４９】
この実施形態においては、入力される電源の電圧またはモータＭの端子電圧をＶＡ１、出力される電源の電圧またはモータＭの端子電圧をＶＡ２、抵抗をＲ１０、Ｒ１１と表すと、前記電圧ＶＡ１、ＶＡ２は(9)式で表される。
ＶＡ２＝ ｛１＋（Ｒ１１／Ｒ１０）｝×ＶＡ１ (9)
この構成を前述した実施形態の入力インターフェイス回路３１，３２，３４とおきかえればよい。
【００５０】
前述した実施形態ではモータＭの両方の端子電圧の補正について記載したが、モータ電流の補正においても同様に適用できる。例えば、モータＭと直列に電流検出手段を挿入しその電流検出手段により出力される前記モータ電流と何らかの相関を持った電圧を前述した方法により補正することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置の主な制御を説明するブロック図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置の主なモータ制御回路を示す説明図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置が実行する制御の中で特に電圧検出の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置が実行する制御の中で特にモータの端子間電圧を補正する流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング機構の主な機械的構成を示す説明図である。
【図６】本発明に係る電動パワーステアリング機構の制御回路の入力インターフェイス回路を示す説明図である。
【図７】従来の電動パワーステアリング制御装置の主な制御を説明するブロック図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング制御装置の主なモータ制御回路を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｍ モータ
１５ モータ駆動回路
１５ａ〜１５ｄ ＦＥＴ
１６ 電源リレー
１７ モータリレー
２２ アシスト指令値演算部
２３、８５ 加算器
２４ ＰＩ制御部
２５ ＰＷＭ駆動部
２７ ハンドル戻し補償部
２８ ハンドル角速度推定部
３１，３２，３４、８１ 入力インターフェイス回路
３３ ダンパ制御部
３６ 電源
４１、４２ モータの端子電圧補正部
５１ ハンドル
５２ 入力軸
５３ トーションバー
５４ 出力軸
５５ ラック軸
５６ 減速機
６０ 電子制御回路
６１ トルクセンサ
６２ 車速センサ
７０ マイクロコンピュータ
８０ 演算増幅器
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールに作用する操舵トルクをモータの駆動力によってアシストする電動パワーステアリング機構を制御するための電動パワーステアリング制御装置とその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記電動パワーステアリング制御装置として、例えば、図７に示すものが知られている。
【０００３】
操舵トルクと車速とが、アシスト指令値演算部２２に入力されると、アシスト指令値演算部２２とＰＩ制御部２４とＰＷＭ駆動部２５は、入力された前記操舵トルクと入力された前記車速とに基づいて、操舵トルクを補助するためにモータＭをＰＷＭ（ pulse width modulation ）駆動し、アシストトルクを発生させる。このときモータＭに流れるモータ電流の検出値は、インターフェイス回路３０を介してＰＩ制御部２４にフィードバックされる。
【０００４】
前記モータ駆動回路１５は図８に示すようにＨブリッジにて構成されており、このＨブリッジはＰＷＭ駆動によりＯＮ（導通状態を表す）／ＯＦＦ（非導通状態を表す）制御されるスイッチング素子としてＦＥＴ１５ａ〜１５ｄを備える。そして、モータ電流は、操舵トルクの方向に応じてＦＥＴ１５ａ→モータＭ→ＦＥＴ１５ｃ、あるいは、ＦＥＴ１５ｂ→モータＭ→ＦＥＴ１５ｄのように流れ、モータＭが左右両方向に回転制御される。
【０００５】
ＦＥＴ１５ａ、１５ｄ側のモータＭの端子電圧ＶＬ１はインターフェイス回路３１を介してマイクロコンピュータ７０内にフィードバックされるようになっている。
【０００６】
通常、マイクロコンピュータ７０の許容される入力電圧の範囲は電源の電圧より小さい値である場合があるため、この許容される入力電圧の範囲内に入るようにモータＭの端子電圧ＶＬ１は抵抗Ｒ５、Ｒ６により分圧するようにしている。またＦＥＴ１５ａ、１５ｄは高周波でＰＷＭ駆動されているため、この分圧された電圧を直接マイクロコンピュータ７０内に入力することはマイクロコンピュータ７０の処理速度を高めないと困難なため、コンデンサＣ３を挿入しローパスフィルターとして機能させ高速処理のマイクロコンピュータを用いなくても処理できるように低周波のモータＭの端子電圧ＶＬ２としてマイクロコンピュータ７０内に入力することによりフィードバック制御を行うようになっている。
【０００７】
また、同様にしてＦＥＴ１５ｂ、１５ｃ側のモータＭの端子電圧ＶＲ１についても、インターフェイス回路３２を介してマイクロコンピュータ７０内にフィードバックされるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術では、抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ３、Ｒ４で分圧されたモータＭの端子電圧ＶＬ２、ＶＲ２がマイクロコンピュータ７０にフィードバックされることから抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値の誤差分の電圧誤差が発生してしまう。この関係を式で表すと前記モータＭの端子電圧ＶＬ２、ＶＲ２は(1)、(2)式で表される。
ＶＬ２＝ＶＬ１×Ｒ６／（Ｒ５＋Ｒ６） …(1)
ＶＲ２＝ＶＲ１×Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４） …(2)
このように、抵抗の抵抗値に誤差があるとモータＭの端子電圧ＶＬ２、ＶＲ２が正確に検出できず、モータＭの端子間電圧が正確に制御できなくなり、操舵フィーリングが悪化する恐れがあった。
【０００９】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モータＭの端子電圧の検出誤差を極力少なくし、モータＭの端子間電圧を正確に制御し、操舵フィーリングを良好にすることができる電動パワーステアリング制御装置とその制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、上記目的を達成するため、車輪を転舵する操舵機構と、この操舵機構に連結されたステアリングホイールと、このステアリングホイールの操作により発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクをアシストするモータと、このモータを駆動するモータ駆動回路と、このモータ駆動回路に電力を供給する電源と、前記トルクセンサにより検出した操舵トルクに基づいて前記モータ駆動回路により前記モータに印加されるモータの端子電圧を制御するモータ電圧制御手段とを備えられた電動パワーステアリング制御装置において、前記電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記モータ電圧制御手段により制御されたモータの端子電圧を検出するモータ電圧検出手段と、前記モータ電圧制御手段によりモータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、前記電源電圧検出手段により検出した前記電源の電圧と前記モータ電圧検出手段により検出したモータの端子電圧とに基づいて、前記アシスト時の前記モータ電圧制御手段により制御されるモータの端子電圧を補正するモータ電圧補正手段とを備えることを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項２は、上記目的を達成するため、車輪を転舵する操舵機構と、この操舵機構に連結されたステアリングホイールと、このステアリングホイールの操作により発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクをアシストするモータと、このモータを駆動するモータ駆動回路と、このモータ駆動回路に電力を供給する電源と、前記トルクセンサにより検出した操舵トルクに基づいて前記モータ駆動回路により前記モータに印加されるモータの端子電圧を制御するモータ電圧制御手段とを備えられた電動パワーステアリング機構を制御する電動パワーステアリング制御装置の制御方法であって、前記モータ電圧制御手段によりモータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、モータの端子電圧と前記モータ電圧制御手段に供給する前記電源の電圧とを検出し、これら検出したモータの端子電圧と前記電源の電圧とに基づいて、前記アシスト時の前記モータ電圧制御手段により制御されるモータの端子電圧を補正するようにしたことを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項３は、請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置において、前記モータ駆動回路はＨブリッジにて構成され、前記モータ駆動回路により各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ制御され、前記Ｈブリッジ内のモータの両端の上流側のスイッチング素子がON状態のときに、前記電源電圧検出手段により検出した電源の電圧と前記モータ電圧検出手段により検出したモータの端子電圧に基づいて、前記アシスト時の前記モータ電圧制御手段により制御されるモータの端子電圧を補正するモータ電圧補正手段とを備えることを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項４は、請求項１または請求項３に記載の電動パワーステアリング制御装置において、前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧であることを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項５は、請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置の制御方法であって、前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧であることを技術的特徴とする。
【００１５】
【作用および発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、前記電源の電圧と前記モータの端子電圧とを検出し、前記モータ電圧制御手段によりモータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、検出した電源の電圧と検出したモータの端子電圧とに基づいて、前記アシスト時のモータの端子電圧を補正する構成としたので、モータの端子間電圧を正確に制御できるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、モータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、モータの端子電圧と前記電源の電圧とを検出し、この検出したモータの端子電圧と電源の電圧とに基づいて、アシスト時のモータの端子電圧を補正するようにしたのでモータの端子間電圧をさらに正確に制御できるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、前記モータ駆動回路はＨブリッジにて構成され、前記モータ駆動回路により各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ制御され、前記Ｈブリッジ内のモータの両端の上流側のスイッチング素子がON状態のときに、モータの端子電圧と前記電源の電圧とを検出し、この検出したモータの端子電圧と電源の電圧とに基づいて、アシスト時のモータの端子電圧を補正するようにしたので、モータの端子間電圧をさらに正確に制御できるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、請求項１または請求項３に記載の電動パワーステアリング制御装置において、前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧としたので、モータの片方の端子電圧が正確に制御できていないときでも、モータの端子間電圧を正確に制御でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置の制御方法であって、前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧としたので、モータの片方の端子電圧が正確に制御できていないときでも、モータの端子間電圧を正確に制御でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電動パワーステアリング制御装置と制御方法の実施形態について一例を図を参照して説明する。
図５は電動パワーステアリング機構の主な構成を示す説明図である。運転者がハンドル５１を操舵すると、ハンドル５１の軸心に設けられた入力軸５２が回転し、この回転はトーションバー５３、出力軸５４を介してラック＆ピニオンギヤ機構にてラック軸５５の軸動に変換され、図略のタイヤを転舵する。また、出力軸５４には減速機５６を介してモータＭが接続され、このモータＭは電子制御回路６０からの指令により回転駆動される。
【００２１】
図１は電動パワーステアリング機構に備えられた制御装置の主なブロック図であり、本発明のモータ電圧制御手段として機能する。
トルクセンサ６１に入力された操舵トルクは、インターフェイス回路１３と機械的な遅れを補償するために位相を進める位相補償部２１とを介してアシスト指令値演算部２２に入力される。また、車速センサ６２に入力された車速は、インターフェイス回路１４を介してアシスト指令値演算部２２に入力される。
アシスト指令値演算部２２は、入力された前記操舵トルクと入力された前記車速とに基づいて、操舵トルクを補助するためにモータＭに発生させるアシストトルクに対応する電流指令値を決定する。
【００２２】
アシスト指令値演算部２２により電流指令値が決定され、ＰＩ制御部２４によって電流指令値に対応する電圧指令値が生成される。この電圧指令値は、ＰＷＭ駆動部２５によって対応するデューティ比に変換され、このデューティ比に対応するパルス信号がモータ駆動回路１５へ出力されてモータＭをＰＷＭ駆動する。このモータＭに流れるモータ電流は、インターフェイス回路３０を介してＰＩ制御部２４にフィードバックされる。そして、ＰＩ制御部２４では、電流指令値とモータ電流の検出値とが一致するように電圧指令値が生成される。
そしてモータＭはＰＷＭ駆動され両方の端子電圧を制御される。またモータＭの両方の端子電圧を正確に制御するためには、モータＭの端子電圧の検出が必要でありその方法を図２を参照して説明する。
【００２３】
インターフェイス回路３１，３２は本発明のモータ電圧検出手段として機能する。
ＦＥＴ１５ａ、１５ｄ側のモータＭの端子電圧ＶＬ１はインターフェイス回路３１を介してマイクロコンピュータ７０内にフィードバックされるようになっている。
【００２４】
通常、マイクロコンピュータ７０の許容される入力電圧の範囲は電源の電圧より小さい値である場合があるため、この許容される入力電圧の範囲内に入るようにモータＭの端子電圧ＶＬ１は抵抗Ｒ５、Ｒ６により分圧するようにしている。またＦＥＴ１５ａ、１５ｄは高周波でＰＷＭ駆動されているため、この分圧された電圧を直接マイクロコンピュータ７０内に入力することはマイクロコンピュータ７０の処理速度を高めないと困難なため、コンデンサＣ３を挿入しローパスフィルターとして機能させ高速処理のマイクロコンピュータを用いなくても処理できるように低周波のモータＭの端子電圧ＶＬ２としてマイクロコンピュータ７０内に入力することによりフィードバック制御を行うようになっている。
【００２５】
同様にしてＦＥＴ１５ｂ、１５ｃ側のモータＭの端子電圧ＶＲ１についても、インターフェイス回路３２を介してマイクロコンピュータ７０内にフィードバックされるようになっている。
【００２６】
次に、電源の電圧の検出方法について図２を参照して説明する。なお、図２のインターフェイス回路３４は本発明の電源電圧検出手段として機能する。
電源の電圧ＶＢ１についても、上記と同様にインターフェイス回路３４を介してマイクロコンピュータ７０内に入力される。
すなわち抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧し、さらにコンデンサＣ１により低周波の電源の電圧ＶＢ２としてマイクロコンピュータ７０内に入力される。
【００２７】
ここで、モータＭの端子電圧ＶＬ１の入力インターフェイス回路３１を介した電圧と電源の電圧ＶＢ１の入力インターフェイス回路３４を介した電圧とをモータＭの端子電圧補正部４１に入力する。
また、モータＭの端子電圧ＶＲ１の入力インターフェイス回路３２を介した電圧と電源の電圧ＶＢ１の入力インターフェイス回路３４を介した電圧とをモータＭの端子電圧補正部４２に入力する。
そして、このモータＭの端子電圧補正部４１からの出力とモータＭの端子電圧補正部４２からの出力とモータ電流のインターフェイス回路３０からの出力とがハンドル角速度推定部２８に入力され、ハンドル角速度ωｈが演算される。
【００２８】
次に、ハンドル角速度推定部２８によりハンドル角速度ωｈを求める方法を説明する。まず、図２を参照してモータ電圧制御回路について説明する。
【００２９】
モータ駆動回路１５はＨブリッジにて構成されたもので説明する。このＨブリッジはＰＷＭ駆動によりＯＮ（導通状態を表す）／ＯＦＦ（非導通状態を表す）制御されるスイッチング素子としてＦＥＴ１５ａ〜１５ｄを備え、図略のイグニッションスイッチのＯＮ時制御用とフェイルセーフ時制御用にＨブリッジの上流側に電源リレー１６とモータＭの片側の端子の近傍にモータリレー１７が設けられている。この電源リレー１６とモータリレー１７はアシスト時にはＯＮ制御される。
【００３０】
またＦＥＴ１５ａ、１５ｄは、上側のＦＥＴ１５ａがＯＮのとき下側のＦＥＴ１５ｄがＯＦＦ、上側のＦＥＴ１５ａがＯＦＦのとき下側のＦＥＴ１５ｄがＯＮとなるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＦＥＴ１５ｂ，１５ｃも同様に、上側のＦＥＴ１５ｂおよび下側のＦＥＴ１５ｃが逆の状態となるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。そして、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄをそれぞれ異なるデューティ比Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ（＝１−Ｄｂ），Ｄｄ（＝１−Ｄａ）でＯＮ／ＯＦＦすることにより、モータＭを制御する。モータ電流は、デューティ比Ｄａ〜Ｄｄによって、ＦＥＴ１５ａ→モータＭ→ＦＥＴ１５ｃ、あるいは、ＦＥＴ１５ｂ→モータＭ→ＦＥＴ１５ｄに流れ、モータＭが左右両方向に回転制御される。
【００３１】
モータＭの端子間電圧をＶｍとすると(3)式で表される。
Ｖｍ＝ ＶＬ１−ＶＲ１ …(3)
モータ電流Ｉｍ、モータ逆起電力定数Ｋｅ、モータ端子間抵抗Ｒ、モータインダクタンスＬ、ラプラス演算子sとするとモータ角速度ωｍは図１より(4)式で表される。
ωｍ＝ ｛Ｖｍ−（Ｌｓ＋Ｒ）・Ｉｍ｝／Ｋｅ …(4)
この(4)式よりハンドル角速度ωｈは、減速機５６の減速比１／Ｇを乗算することにより(5)式で表される。
ωｈ＝ ｛Ｖｍ−（Ｌｓ＋Ｒ）・Ｉｍ｝／（Ｋｅ・Ｇ） …(5)
【００３２】
そして、このハンドル角速度推定部２８で演算されたハンドル角速度ωｈと車速とに基づいて、ハンドル戻し補償部２７はハンドルをモータ駆動で中立位置に戻すためのハンドル戻し補償電流値を決定し、このハンドル戻し補償電流値を加算器２３へ送る。
【００３３】
ハンドル戻し補償電流値の決定は、ハンドル角速度ωｈおよび車速に基づいて行われ、車速に応じた重み付けを行い、低速域では重み付けを大きくし、高速域になるほど重み付けを小さくする。これにより、セルフアライニングトルクの小さい低速域では、ハンドルを中立位置に戻すためのハンドル戻しトルクが大きくなり、摩擦力に打ち勝ち、ハンドルを中立位置に戻すことができ、セルフアライニングトルクの大きい高速域ではハンドル戻しトルクが小さくなるため操舵の安定感が増す。
【００３４】
また、ハンドル角速度推定部２８にて演算されたハンドル角速度ωｈと、車速とに基づいて、ダンパ制御部３３は、車両の収れん性を良好にするためのダンパ制御電流値を決定し、このダンパ制御電流値を加算器２３へ送る。
【００３５】
ダンパ制御電流値の決定は、ハンドル角速度ωｈおよび車速に基づいて行われ、車速に応じた重み付けを行い、低速域では重み付けを小さくし、高速域になるほど重み付けを大きくする。これにより、高速域で横風や轍などによってハンドルが操舵されるような回転トルクが発生した場合であっても、その回転トルクと逆向きのトルクを発生させることができるため、ハンドルを速く復元させることができる。
そして、ハンドル戻し補償電流値およびダンパ制御電流値は、加算器２３によって加算され、その加算された電流値がＰＩ制御部２４へ送られる。
【００３６】
以上の構成におけるマイクロコンピュータ７０による補正に使用するモータＭの両方の端子電圧と補正に使用する電源の電圧を検出する処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。
この図３の制御は、イグニッションスイッチのＯＮ直後からアシストトルクを発生させるまでの間に行う。
ます、イグニッションスイッチのＯＮ直後のステップＳ１０の制御では初期設定を行う。次にステップＳ２０に移行しモータＭに電圧が供給されないようにＦＥＴ１５ａ〜１５ｄをＯＦＦしステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０ではモータリレー１７をＯＦＦしステップＳ４０に移行する。ステップＳ４０では電源リレー１６をＯＦＦする。
【００３７】
次にステップＳ５０に移行する。ステップＳ５０ではアシストトルクを発生させて良い条件が成立しているか否かの判定を行い、成立していない場合（ＮＯ）はステップＳ５０に再度戻る。またアシストトルクを発生させて良い条件が成立している場合（ＹＥＳ）はステップＳ６０に移行する。ステップＳ６０では電源リレー１６をＯＮさせステップＳ７０に移行する。
【００３８】
ステップＳ７０ではモータＭの上流側のＦＥＴ１５ａ、１５ｂをＯＮし、電源の電圧ＶＢ１とＦＥＴ１５ｂ，１５ｃ側のモータの端子電圧とＦＥＴ１５ａ，１５ｄ側のモータの端子電圧とを同電圧にする。次にステップＳ８０に移行する。ステップＳ８０では電源の電圧ＶＢ１を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧し、さらにコンデンサＣ１によりローパスフィルターをかけた基準の電源の電圧ＶＢ０をマイクロコンピュータ７０に入力する。
【００３９】
さらにステップＳ９０に移行し基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０を求める。モータＭの端子電圧ＶＬ１を抵抗Ｒ５、Ｒ６で分圧し、さらに、コンデンサＣ３によりローパスフィルターをかけた基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０をマイクロコンピュータ７０に入力する。
次に、モータＭの端子電圧ＶＲ１を抵抗Ｒ３、Ｒ４で分圧し、さらに、コンデンサＣ２によりローパスフィルターをかけた基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０をマイクロコンピュータ７０に入力する。
【００４０】
以上が、モータＭの両方の端子電圧の補正に使用する基準の電源の電圧ＶＢ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０の求め方である。
また、前述したステップＳ２０〜Ｓ４０の制御はイグニッションスイッチのＯＮ直後からモータＭに電圧が供給されないように設計されているべきであるが、このように設計できないときとマイクロコンピュータの初期状態で誤動作が生じたときにもモータＭに電圧が供給されないようにするために行う。また、このステップＳ２０〜Ｓ４０の制御の順番はどのように入れ替えても良い。
【００４１】
次に、モータ電圧検出値を補正する処理について図４のフローチャートを参照して説明する。
なお、このモータ電圧検出値の補正はアシスト時に行う。
まず、ステップＳ２１０について説明を行う。ステップＳ２１０ではモータＭの端子電圧ＶＬ１の抵抗Ｒ５、Ｒ６、コンデンサＣ３を介したモータＭの端子電圧のＶＬ２がマイクロコンピュータ７０に入力され、ステップＳ２２０に移行する。ステップＳ２２０ではモータＭの端子電圧ＶＲ１の抵抗Ｒ３、Ｒ４、コンデンサＣ２を介したモータＭの端子電圧のＶＲ２がマイクロコンピュータ７０に入力され、ステップＳ２３０へ移行する。
【００４２】
以下に述べるステップＳ２３０〜Ｓ２５０は本発明のモータ電圧補正手段として機能する。
ステップＳ２３０とステップＳ２４０でモータＭの両方の端子電圧の補正を行う。ステップＳ２３０ではモータＭの端子電圧ＶＬ２の補正後のモータＭの端子電圧のＶＬ３を求める。この補正は(6)式により求められる。
ＶＬ３＝ ＶＬ２×ＶＢ０／ＶＬ０ …(6)
次にステップＳ２４０でモータＭの端子電圧ＶＲ２の補正後のモータＭの端子電圧のＶＲ３を求める。この補正は(7)式により求められる。
ＶＲ３＝ ＶＲ２×ＶＢ０／ＶＲ０ …(7)
(6)、(7)式のモータＭの端子電圧の補正がモータＭの端子電圧補正部４１、４２により行われる。
ここで、Ｓ２５０でモータＭの端子間電圧Ｖｍ３を求める。モータＭの端子間電圧Ｖｍ３は(8)式により表される。
Ｖｍ３＝ ＶＬ３−ＶＲ３ …(8)
この(8)式のモータＭの端子間電圧の制御は加算器８５により行われる。
【００４３】
前述した実施形態によれば、イグニッションスイッチのＯＮ毎に電源の電圧を基準とする電圧値を求め、抵抗Ｒ３〜Ｒ６の誤差によるＦＥＴ１５ａ、１５ｄ側のモータＭの端子電圧の検出誤差とＦＥＴ１５ｂ、１５ｃ側のモータＭの端子電圧の検出誤差とがあっても、前記求められた電源の電圧を基準とした電圧値によりアシスト時のモータＭの端子電圧が補正される。これによりモータＭの端子間電圧が正確に補正されるため、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００４４】
(6)、(7)式によりモータＭの端子電圧を補正するときに、モータＭの片方の端子電圧が外乱等により正確に制御できないときでも、モータＭの端子電圧は、モータＭの両方の端子電圧またはモータＭの片方の端子電圧としたので、(8)式により正確なモータＭの端子間電圧が正確に制御でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００４５】
モータＭの片方の端子電圧が正常に検出できないときでも、正常に検出できないモータＭの片方の端子電圧の制御はオープンループ制御としモータＭの片方の端子電圧は補正せず、正常に検出できるモータＭのもう片方の端子電圧は補正できるため、モータＭの端子間電圧を正確に制御でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００４６】
モータＭの両方の端子電圧ＶＬ３、ＶＲ３が正確に検出できることにより、モータ角速度ωｍとハンドル角速度ωｈが正確に算出できる。よってこのハンドル角速度ωｈに基づいて制御を行なうダンパ制御部３３とハンドル戻し補償部２７が正確に機能し、低速域では主にハンドル戻し補償部２７が機能しハンドルを中立位置に戻すことができ、高速域では主にダンパ制御部３３が機能し横風や轍などによってハンドルが操舵されるような場合であっても、ハンドルを速く復元させることができる。
このように、本実施形態では操舵フィーリングを良好にすることができる電動パワーステアリング制御装置と制御方法を提供できる。
【００４７】
前述した実施形態ではイグニッションスイッチのＯＮ毎に補正しているが、車速が０ｋｍ／ｈで操舵トルクが０のときが所定の時間継続したとき、または、フェイルセーフによりアシストトルクが発生しないように制御したときに、モータＭの両方の端子電圧の補正に使用する基準の電源の電圧ＶＢ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０を検出し、アシストトルクが発生するように制御しているとき、この検出した基準の電源の電圧ＶＢ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＬ０と基準のモータＭの端子電圧ＶＲ０とに基づいて、モータＭの両方の端子電圧の補正を行うようにしてもよい。
【００４８】
前述した実施形態では入力インターフェイス回路３１，３２，３４を一例として、抵抗により電源の電圧とモータＭの両方の端子電圧を分圧してマイクロコンピュータ７０に入力される電圧値を小さくしたが、図６に示すように演算増幅器８０を使用する非反転増幅回路により入力インターフェイス回路を構成して電圧値を小さくしてもよい。
【００４９】
この実施形態においては、入力される電源の電圧またはモータＭの端子電圧をＶＡ１、出力される電源の電圧またはモータＭの端子電圧をＶＡ２、抵抗をＲ１０、Ｒ１１と表すと、前記電圧ＶＡ１、ＶＡ２は(9)式で表される。
ＶＡ２＝ ｛１＋（Ｒ１１／Ｒ１０）｝×ＶＡ１ (9)
この構成を前述した実施形態の入力インターフェイス回路３１，３２，３４とおきかえればよい。
【００５０】
前述した実施形態ではモータＭの両方の端子電圧の補正について記載したが、モータ電流の補正においても同様に適用できる。例えば、モータＭと直列に電流検出手段を挿入しその電流検出手段により出力される前記モータ電流と何らかの相関を持った電圧を前述した方法により補正することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置の主な制御を説明するブロック図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置の主なモータ制御回路を示す説明図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置が実行する制御の中で特に電圧検出の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置が実行する制御の中で特にモータの端子間電圧を補正する流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング機構の主な機械的構成を示す説明図である。
【図６】本発明に係る電動パワーステアリング機構の制御回路の入力インターフェイス回路を示す説明図である。
【図７】従来の電動パワーステアリング制御装置の主な制御を説明するブロック図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング制御装置の主なモータ制御回路を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｍ モータ
１５ モータ駆動回路
１５ａ〜１５ｄ ＦＥＴ
１６ 電源リレー
１７ モータリレー
２２ アシスト指令値演算部
２３、８５ 加算器
２４ ＰＩ制御部
２５ ＰＷＭ駆動部
２７ ハンドル戻し補償部
２８ ハンドル角速度推定部
３１，３２，３４、８１ 入力インターフェイス回路
３３ ダンパ制御部
３６ 電源
４１、４２ モータの端子電圧補正部
５１ ハンドル
５２ 入力軸
５３ トーションバー
５４ 出力軸
５５ ラック軸
５６ 減速機
６０ 電子制御回路
６１ トルクセンサ
６２ 車速センサ
７０ マイクロコンピュータ
８０ 演算増幅器
Claims (5)
- 車輪を転舵する操舵機構と、この操舵機構に連結されたステアリングホイールと、このステアリングホイールの操作により発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクをアシストするモータと、このモータを駆動するモータ駆動回路と、このモータ駆動回路に電力を供給する電源と、前記トルクセンサにより検出した操舵トルクに基づいて前記モータ駆動回路により前記モータに印加されるモータの端子電圧を制御するモータ電圧制御手段とを備えられた電動パワーステアリング制御装置において、前記電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記モータ電圧制御手段により制御されたモータの端子電圧を検出するモータ電圧検出手段と、前記モータ電圧制御手段によりモータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、前記電源電圧検出手段により検出した前記電源の電圧と前記モータ電圧検出手段により検出したモータの端子電圧とに基づいて、前記アシスト時の前記モータ電圧制御手段により制御されるモータの端子電圧を補正するモータ電圧補正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。
- 車輪を転舵する操舵機構と、この操舵機構に連結されたステアリングホイールと、このステアリングホイールの操作により発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクをアシストするモータと、このモータを駆動するモータ駆動回路と、このモータ駆動回路に電力を供給する電源と、前記トルクセンサにより検出した操舵トルクに基づいて前記モータ駆動回路により前記モータに印加されるモータの端子電圧を制御するモータ電圧制御手段とを備えられた電動パワーステアリング機構を制御する電動パワーステアリング制御装置の制御方法であって、前記モータ電圧制御手段によりモータの端子電圧を前記電源の電圧と同じ電圧になるように制御するときに、モータの端子電圧と前記モータ電圧制御手段に供給する前記電源の電圧とを検出し、これら検出したモータの端子電圧と前記電源の電圧とに基づいて、前記アシスト時の前記モータ電圧制御手段により制御されるモータの端子電圧を補正するモータ電圧補正手段とを備えることを特徴とするようにした電動パワーステアリング制御装置の制御方法。
- 前記モータ駆動回路はＨブリッジにて構成され、前記モータ駆動回路により各スイッチング素子がON/OFF制御され、前記Ｈブリッジ内のモータの両端の上流側のスイッチング素子がON状態のときに、前記電源電圧検出手段により検出した電源の電圧と前記モータ電圧検出手段により検出したモータの端子電圧に基づいて、前記アシスト時の前記モータ電圧制御手段により制御されるモータの端子電圧を補正するモータ電圧補正手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置。
- 前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧であることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の電動パワーステアリング制御装置。
- 前記モータの端子電圧は、モータの両方の端子電圧またはモータの片方の端子電圧であることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置の制御方法。
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