JP3902046B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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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、電流センサの温度ドリフト等により生じるトルクリップルの影響を取り除くことができ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、ハンドル操舵トルクを検出する操舵トルク検出部および、車速を検出する車速検出部等の出力する信号に基づき、モータ制御部により、モータを駆動制御し操舵力の軽減を行っている。そのモータにブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置は知られているところである。
【０００３】
ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置は、ブラシとコミテータ間の電圧降下によるモータ出力の低下や変動がないため、安定した操舵補助力が得られる。また、モータの慣性モーメントが、ブラシ付きモータと比較して小さいため、高速直進時やハンドルの切り替えし時に良好な操舵フィーリングが得られる。
【０００４】
しかしながら、モータにブラシレスモータを用いた場合には、ブラシとコミテータに代わり、モータの回転角に応じてモータ電流の通電量を制御することが必要となるため、モータの回転角（電気角）を検出するモータ回転角検出部（電気角検出手段）および、モータ電流検出部（電流検出手段）を設け、モータ回転角検出部およびモータ電流検出部の出力信号に基づいて、ブラシレスモータをＰＷＭ駆動制御する。ここで電気角とは、ロータのマグネットの位置から得られる角度であり、ロータの周囲に回転方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に配列されるように４対のマグネットがある場合には、ロータの機械角９０°すなわちロータの１／４回転が電気角３６０°に対応する。
【０００５】
図１０は、ブラシレスモータの電流を制御するための従来のモータ制御部の簡略化したブロック構成図である。従来のモータ制御部１００は、目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３からなり、ブラシレスモータ１０４からの電流を検出し、その検出値をフィードバックし、偏差演算部１０５で、目標電流との偏差を求め、その値を０に収束させるようにＰＩ設定部１０２で制御する。このモータ電流の検出は、一定周期で行い、その検出値をフィードバック制御に用いている。
【０００６】
図１１は、ブラシレスモータの電流を制御するための従来のモータ制御部を詳細に示すブロック構成図である。ブラシレスモータ１０４には、ブラシレスモータ１０４の回転角を検出するためのレゾルバ１０６が取り付けられている。従来のモータ制御部１００は、界磁電流指令部１０７とトルク電流指令部１０８とを備えた目標電流設定部１０１と、ＰＩ設定部１０９，１１０から成るＰＩ設定部１０２と、ｄｑ−３相変換部１１１と、ＰＷＭ電圧発生部１１２と、インバータ回路１１３から成るＰＷＭ制御部１０３と、モータ電流検出部１１４，１１５と相電流Ａ／Ｄ変換部１１６と、３相−ｄｑ変換部１１７とＲＤ変換部１１８を備えている。
【０００７】
目標電流設定部１０１は、界磁電流指令部１０７とトルク電流指令部１０８を備え、図示しない操舵トルク検出部（操舵トルク検出手段）からの操舵トルク信号と図示しない車速検出部からの車速信号に基づいて、目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇを計算し出力する。目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇは、ブラシレスモータ１０４の回転子上の永久磁石が作り出す回転磁束と同期した回転座標系において、永久磁石と同一方向のｄ軸およびこれに直交したｑ軸にそれぞれ対応するもので、これらの目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇをそれぞれ「ｄ軸目標電流」および「ｑ軸目標電流」という。
【０００８】
偏差演算部１１９，１２０は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔｇとｑ軸目標電流Ｉｑｔｇからｄ軸およびｑ軸の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔをそれぞれ減算することにより偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを計算して、ＰＩ設定部１０９，１１０に出力する。
【０００９】
ＰＩ設定部１０９，１１０は偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを用いた演算の実行により、ｄ軸およびｑ軸の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔがｄ軸目標電流およびｑ軸目標電流に追従するようにｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑをそれぞれ計算する。ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑは、ｄｑ−３相変換部１１１に出力される。
【００１０】
ｄｑ−３相変換部１１１は、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑを３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して、３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ電圧発生部１１２に出力する。
【００１１】
ＰＷＭ電圧発生部１１２は、３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対応したＰＷＭ制御電圧信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを生成してインバータ回路１１３に出力する。インバータ回路１１３は、ＰＷＭ制御電圧信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬに対応してＦＥＴをスイッチングすることにより３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生させる。
【００１２】
３相の駆動電流路１２１，１２２，１２３のうちの２つにはモータ電流検出部１１４，１１５が設けられ、各モータ電流検出部１１４，１１５は、ブラシレスモータ１０４に対し供給される３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうちの２つの交流駆動電流、例えばＩｕ，Ｉｗを検出して相電流Ａ／Ｄ変換部１１６に出力する。この相電流Ａ／Ｄ変換部１１６では、モータ電流検出部１１４，１１５で検出された２つの交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに対するアナログ信号を２つの交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに対するデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄに変換して、３相−ｄｑ変換部１１７に出力する。この３相−ｄｑ変換部１１７では、交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに対するデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄに基づいて残りの交流駆動電流Ｉｖに対応するデジタル信号Ｉｖａｄも計算される。３相−ｄｑ変換部１１７は、これらの３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対するデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｖａｄ，Ｉｗａｄを２相のｄ軸およびｑ軸の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔに変換する。
【００１３】
レゾルバ１０６からの信号は、ＲＤ（レゾルバデジタル）変換部１１８に連続的に供給されている。ＲＤ変換部１１８は、ブラシレスモータ１０４における回転子の固定子に対する角度（モータ回転角または電気角）θを計算して、計算された角度θをｄｑ−３相変換部１１１と３相−ｄｑ変換部１１７に供給する。上記のレゾルバ１０６とＲＤ変換部１１８によってモータ回転角検出部（電気角検出手段）が形成される。
【００１４】
図１２は、モータ電流検出部１１４，１１５に用いられる電流センサの構造を示す模式図である。電流センサ２００は、孔２０１とギャップ２０２を有するＣ型形状の磁性体２０３と、ギャップ２０２内に設置されたホール素子２０４とホール素子２０４からのホール電圧を検出するための電極２０５，２０６とその検出されたホール電圧を増幅する増幅器２０７とホール素子２０４と増幅器２０７から成る系のオフセット値を学習し、記憶する記憶部２０８と、検出され、増幅された値を学習値に基づいてオフセットを補正し演算する演算部２０９を備えたオフセット補正部２１０とホール素子２０４に直流電流を流すための直流電源２１１から成っている。
【００１５】
この電流センサ２００を用いて電流路２１２に流れる電流を測定するためには、次のようにして行われる。電流センサ２００は、孔２０１に電流路２１２を通すようにして設置される。まず、電流を流して測定する前に、オフセット補正部２１０の記憶部２０８にホール素子２０４と増幅器２０７から成る系のオフセット値を学習し、記憶する。電流路２１２に電流が流れると電流路２１２の周りにその電流に比例した大きさの磁界が発生する。その磁界により、磁性体２０３は磁化し、それにより、磁性体２０３のギャップ２０２に磁束が発生する。その磁束により、ギャップ２０２内に設置した直流電源２１１により直流電流を流したホール素子２０４には電極２０５と電極２０６の間にホール電圧が発生する。そのホール電圧を増幅器２０７により増幅し、オフセット補正部２１０において、記憶部２０８に記憶された学習値に基づいて演算部２０９でオフセットを補正し出力する。このようにして、電流路２１２に流れる電流を検出するわけである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電流センサ２００に用いられるホール素子は、半導体から形成され、半導体のホール特性は、温度により、変化をし、また、増幅器も温度によって、増幅特性が変化するため、電流センサは、温度ドリフト等が起こり、オフセット値が学習値からずれ、電流センサ２００からの出力が正確な、実際に流れている電流値とは、異なる値になってしまうという問題点がある。図１３（ａ）は、実際に流れている電流（曲線Ｃ１）と温度ドリフト等を起こした電流センサ２００で検出される電流値の電気角に対する変化（曲線Ｃ２）を示す図である。横軸は、電気角を表し、縦軸は、電流値を示す。また、図１３（ｂ）には、図１３（ａ）で示した電流をフィードバック制御に用いたときのモータトルクの電気角に対する変化を示す。温度ドリフトがないときは、電流は、電気角０°のときに電流は０であり、電気角３６０°を１周期の正弦波で変化する。モータトルクは、曲線Ｃ３で示すようになる。一方、温度ドリフト等が生じた電流センサによって検出した電流は、電気角０°で０ではなく、正弦波が縦軸に沿ってシフトし、電気角３６０°でもゼロとはならない。それによって、モータトルクは、電気角に対して、曲線Ｃ４のようにリップルを持つ特性となる。
【００１７】
図１４は、電動パワーステアリング装置において操舵トルクを決定する機構を示す図である。操舵トルクＴは、タイヤ負荷Ｔｔから、モータトルクＴＭを減じたものとなる。それゆえ、図１３（ｂ）の曲線Ｃ４で示したようなモータトルクＴＭの変動（リップル）がある場合、操舵トルクＴは、やはり電気角３６０°を１周期とするリップルを生じる。それゆえ、舵角に対する操舵トルクの関係を示す曲線は、図１５に示すように電気角３６０°の周期を持つ、すなわち、電気角１次のトルクリップルを生じたものとなる。
【００１８】
このように、トルクリップルが発生した状態で、操舵トルクＴをトルクセンサ（操舵トルク検出部）により検出し、その検出値も振動し、その振動した検出値により目標トルクや目標電流を設定するため、正確なブラシレスモータの制御ができず、操舵フィーリングを良好なものにすることができないという問題点がある。
【００１９】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、電流センサの温度ドリフト等によるオフセット値の学習値からのずれにより発生するトルクリップルの影響を取り除き、正確なブラシレスモータの制御を行うことができ、良好な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することである。
【００２０】
【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。
【００２１】
第１の電動パワーステアリング装置（請求項１に対応）は、操舵トルクに応じて目標電流を設定してブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワーステアリング装置において、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、操舵トルク検出手段から検出される操舵トルクの時間平均である平均トルクを得る平均トルク検出手段と、操舵トルク検出手段から所定時間毎の操舵トルクを検出する瞬時トルク検出手段と、電気角を平均トルク検出手段へと供給する電気角検出手段とを備え、電流検出手段からの出力信号と目標電流との偏差によりフィードバック制御を行うとともに、平均トルク検出手段によってブラシレスモータの電気角の一周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する瞬時トルク検出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に応じて目標電流を常時補正したことで特徴づけられる。
【００２２】
第１の電動パワーステアリング装置によれば、ブラシレスモータの電気角周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差に応じて目標電流を補正するため、電流センサのオフセット値が学習値から温度ドリフト等によりずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００２３】
第２の電動パワーステアリング装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは平均トルクに対する瞬時トルク検出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段を備えることで特徴づけられる。
【００２４】
第２の電動パワーステアリング装置によれば、平均トルクに対する瞬時トルク検出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段を備えるため、急激なハンドル操作を行っても安定したフィードバック制御を行うことができる。
【００２５】
第３の電動パワーステアリング装置（請求項３に対応）は、操舵トルクに応じて目標電流を設定してブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワーステアリング装置において、ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、目標電流の時間平均である平均目標電流を得る平均目標電流検出手段と、所定時間毎の目標電流を検出する瞬時目標電流検出手段とを備え、電流検出手段からの出力信号と目標電流との偏差によりフィードバック制御を行うとともに、平均目標電流検出手段によってブラシレスモータの電気角周期における目標電流の平均を演算し、平均目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に応じて目標電流を補正したことで特徴づけられる。
【００２６】
第３の電動パワーステアリング装置によれば、ブラシレスモータの電気角周期における目標電流の平均を演算し、平均目標電流に対する現在の目標電流との差に応じてブラシレスモータに流す電流を補正するため、電流センサのオフセット値が学習値から温度ドリフト等によりずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００２７】
第４の電動パワーステアリング装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは平均目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段を備えることで特徴づけられる。
【００２８】
第４の電動パワーステアリング装置によれば、平均目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段を備えるため、急激なハンドル操作を行っても安定したフィードバック制御を行うことができる。
また、第５の電動パワーステアリング装置（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは電気角を前記平均トルク検出手段へと供給する電気角検出手段を備えたことで特徴づけられる。
【００２９】
【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。
【００３０】
図１は電動パワーステアリング装置１０の全体構成を示す。電動パワーステアリング装置１０は例えば乗用車両に装備される。電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステアリング軸１２等に対して補助用の操舵力（操舵トルク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端にはピニオンギヤ１３が取り付けられている。ピニオンギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。上記ステアリング軸１２に対し動力伝達機構１８を介してブラスレスモータ１９が設けられている。ブラシレスモータ１９は、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達機構１８を経由して、ステアリング軸１２に与える。またステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設けられている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリング軸１２に加わる当該操舵トルクを検出する。また２１は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はコンピュータで構成される制御装置である。制御装置２２は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと車速検出部２１から出力される車速信号Ｖを取り入れ、操舵トルクに係る情報と車速に係る情報に基づいて、ブラシレスモータ１９の回転動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。またブラシモータ１９には、レゾルバ等によって構成されるモータ回転角検出部２３が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角信号ＳＧ２は制御装置２２に入力されている。上記のラック・ピニオン機構１５等は図１中で図示しないギヤボックス２４に収納されている。
【００３１】
上記において電動パワーステアリング装置１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、車速検出部２１、制御装置２２、ブラシレスモータ１９、動力伝達機構１８を付加することによって構成されている。
【００３２】
上記構成において、運転者がステアリングホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構１５を介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化させようとする。このときにおいて、同時に、ステアリング軸１２に付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。また車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力する。制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔおよび車速信号Ｖに基づいてブラシレスモータ１９を駆動するためのモータ電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を発生させる。ブラシレスモータ１９は３相ブラシレスモータであり、そのモータ電流はＵ相とＶ相とＷ相から成る３相交流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗである。上記の駆動制御信号ＳＧ１は３相交流であるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗである。なお、交流とは電気角に対して交流であるとの意味である。かかるモータ電流によって駆動されるブラシレスモータ１９は、動力伝達機構１８を介して補助操舵力をステアリング軸１２に作用させる。以上のごとくブラシレスモータ１９を駆動することにより、ステアリングホイール１１に加えられる運転者による操舵力が軽減される。
【００３３】
図２，３は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図である。図２は簡略化した図であり、図３は詳細図である。ブラシレスモータ１９を制御する第１実施形態に係るモータ制御部２２ａは、図１０で示した従来のモータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ電流フィードバック部に加えて、トルクセンサ（操舵トルク検出部）２０から検出される操舵トルクの時間平均である平均トルクを得るための平均トルク検出部（平均トルク検出手段）２５と所定時間毎の操舵トルクを検出する瞬時トルク検出部（瞬時トルク検出手段）２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッタ部（制限手段）２９と加算演算部３０から成るものである。
【００３４】
図２，３のうち図１０で示した従来のモータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ電流フィードバック部の詳細は、図１１で示したものと同様であるので、符号を同じにし説明を省略し、ここでは、平均トルク検出部２５と瞬時トルク検出部２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッタ部２９と加算演算部３０を中心に説明する。
【００３５】
トルクセンサ２０は、図４に示すように、ハンドルに連結される入力軸３１、ラックアンドピニオン機構のピニオンギヤを有する出力軸３２、両軸を連結するトーションバー３３、可動鉄心のスライダー３４、両軸の捩れ角をスライダーの軸方向変位に変換するカム機構３５、およびスライダー変位を電気信号に変換する差動トランス３６などから構成され、スライダー変位の大きさと方向により、操舵トルクの大きさと方向が検出される。
【００３６】
平均トルク検出部２５は、トルクセンサ２０から検出される操舵トルクの平均値である平均トルクを得る装置であり、トルクセンサ２０からの出力を１ｍｓ毎に検出し、ＲＤ変換部１１８からの電気角θに従って電気角３６０°の１周期毎の平均値を演算し、出力する。
【００３７】
瞬時トルク検出部２６は、トルクセンサ２０から１ｍｓ毎に瞬時トルクを検出し、出力する。
【００３８】
偏差演算部２７は、瞬時トルク検出部２６から出力される瞬時トルク値Ｔｓと平均トルク検出部２５から出力される平均トルク値Ｔａとの差ＤＴ（＝Ｔｓ−Ｔａ）を求め、出力する。
【００３９】
ＰＩ設定部２８は、偏差演算部２７から出力された瞬時トルク値Ｔｓと平均トルク値Ｔａとの差ＤＴに基づいて、目標電流の補正値Ｉｃを式（１）に従って演算し、出力する。
【００４０】
【数１】
【００４１】
ここで、Ｋ１ｐは比例ゲイン、Ｋ１Ｉは、積分ゲインであり、予め決められた値を設定しておく。
【００４２】
指示電流リミッタ部２９は、ＰＩ設定部２８から出力される目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩＣＬ以下のときには、そのまま出力し、目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩＣＬ以上のときには、目標電流の補正値を制限値ＩＣＬとして出力する装置である。
【００４３】
加算演算部３０は、指示電流リミッタ部２９から出力される目標電流の補正値ＩＣを目標電流設定部１０１から出力される目標電流Ｉに減算し、補正目標電流を出力する装置である。詳細には、図３において、加算演算部３０ａは、指示電流リミッタ部２９からの目標電流の補正値Ｉｃをトルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇに減算し、補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’を出力する装置である。
【００４４】
図５は、平均トルク検出部２５と瞬時トルク検出部２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッタ部２９と加算演算部３０によって行われる処理のフローチャートである。この処理によって、ブラシレスモータ１９の電気角周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差に応じて目標電流を補正する。まず、平均トルク検出部２５はＲＤ変換部１１８からの電気角の値が０°から３６０°になるまでトルクセンサ２０からのトルク検出値を所定の時間毎に入力し、電気角１周期分の操舵トルクの平均値である平均トルクＴａを計算するための処理を行う（ステップＳ１０）。図６は、図１５で示した操舵トルクの変化を拡大した図であり、平均トルクを曲線Ｃ１０で示す。また、実際のトルクの変化を曲線Ｃ１１で示す。瞬時トルク検出部２６では、トルクセンサ２０からのトルク検出値Ｔｓを１ｍｓ毎に偏差演算部２７に出力する（ステップＳ１１）。このときのトルク検出値Ｔｓは、例えば図６での曲線Ｃ１１上の点Ｐ１の値である。平均トルク検出部２５では、ＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°ｘＮ（Ｎは自然数）に等しいかどうかを判定し（ステップＳ１２）、ＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０ｘＮ°に等しくない場合には、直前の１周期で計算した平均トルクＴａ１（図６の領域Ｒ１０での平均値）を偏差演算部２７に出力する（ステップＳ１３）。偏差演算部２７では、１ｍｓ毎に瞬時トルク検出部２６から出力された瞬時トルクＴｓと平均トルク検出部２５から出力される平均トルクＴａ１との偏差ＤＴ１を計算し、出力する（ステップＳ１４）。ＰＩ制御部２８では、１ｍｓ毎に偏差演算部２７から出力される偏差ＤＴ１から式（１）に基づいて、目標電流の補正値Ｉｃを計算し、出力する（ステップＳ１５）。指示電流リミッタ部２９においては、入力される目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩｃＬより小さいかどうかを判定し（ステップＳ１６）、目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩｃＬより小さい場合には目標電流の補正値Ｉｃをそのままとし（ステップＳ１７）、出力される（ステップＳ１８）。目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩｃＬより大きい場合には制限値ＩｃＬを目標電流の補正値Ｉｃとして代入し（ステップＳ１９）、出力される（ステップＳ１８）。加算演算部３０ａでは、トルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇと目標電流の補正値Ｉｃが加算され（ステップＳ２０）、補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’が偏差演算部１２０に出力され（ステップＳ２１）、その補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’によりモータが制御される。
【００４５】
平均トルク検出部２５でのＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°ｘＮに等しいかどうかの判定において（ステップＳ１２）、電気角θが３６０°ｘＮに等しくなったとき（図６での点Ｐ２）、１周期分の平均値を計算し、平均トルク検出部２５の記憶部には、直前の１周期で計算した平均トルクＴａ２（図６での領域Ｒ１１での平均値）に更新される（ステップＳ２２）。次の１周期（図６での領域Ｒ１２）では、この平均トルクＴａ２を出力する。このように、平均トルク検出部２５からは、直前の電気角の１周期で計算され、記憶された平均トルクが現時点の１周期において出力される。
【００４６】
このように、モータの電気角周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差に応じて目標電流を補正するため、電流センサが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際に流れる電流からずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００４７】
また、平均トルクに対する瞬時トルク検出部によって検出する現在の操舵トルクとの差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段（指示電流リミッタ部）を備えるため、急激なハンドル操作を行ったときの平均トルクと、瞬時トルクの差が急激に大きな値となり、ＰＩ制御部から出力される目標電流補正量が異常に大きな値となっても、そのときには、制限値を目標電流の補正値として加算演算部に出力するため、安定したフィードバック制御を行うことができる。
【００４８】
図７，８は、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図である。図７は簡略化した図であり、図８は詳細図である。ブラシレスモータ１９を制御する第２実施形態に係るモータ制御部４０は、図１０で示した従来のモータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ電流フィードバック部に加えて、目標電流の時間平均である平均目標電流を得るための平均目標電流検出部（平均目標電流検出手段）４１と所定時間毎の目標電流を検出する瞬時目標電流検出部（瞬時目標電流検出手段）４２と偏差演算部４３と、ＰＩ設定部４４と指示電流リミッタ部４５と加算演算部４６から成るものである。
【００４９】
図７，８のうち図１０で示した従来のモータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ電流フィードバック部の詳細は、図１１で示したものと同様であるので、符号を同じにし説明を省略し、ここでは、平均目標電流検出部４１と瞬時目標電流検出部４２と偏差演算部４３と、ＰＩ設定部４４と指示電流リミッタ部４５と加算演算部４６を中心に説明する。
【００５０】
平均目標電流検出部４１は、目標トルク電流に対する平均目標トルク電流検出部４１ａがあり、目標電流設定部１０１のトルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇの平均値である平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａを得る装置であり、それぞれ、トルク電流指令部１０８からの出力を１ｍｓ毎に検出し、ＲＤ変換部１１８からの電気角θに従って電気角３６０°の１周期毎の平均値を演算し、出力する。
【００５１】
瞬時目標電流検出部４２は、瞬時目標トルク電流検出部４２ａがあり、目標電流設定部１０１のトルク電流指令部１０８からそれぞれ１ｍｓ毎に瞬時目標トルク電流Ｉｑｔｇｓを検出し、出力する。
【００５２】
偏差演算部４３ａは、瞬時目標トルク電流検出部４２ａから出力される瞬時目標トルク電流値Ｉｑｔｇｓと平均目標トルク電流検出部４１ａから出力される平均目標トルク電流値Ｉｑｔｇａとの差ＤＩｑｔｇｓ（＝Ｉｑｔｇｓ−Ｉｑｔｇａ）を求め、出力する。
【００５３】
ＰＩ設定部４４ａは、偏差演算部４３ａから出力された瞬時目標トルク電流値Ｉｑｔｇｓと平均目標トルク電流値Ｉｑｔｇａとの差ＤＩｑｔｇｓに基づいて、目標電流の補正値Ｉｑｔｇｃを式（２）に従って演算し、出力する。
【００５４】
【数２】
【００５５】
ここで、Ｋ２ｐは比例ゲイン、Ｋ２Ｉは、積分ゲインであり、予め決められた値を設定しておく。
【００５６】
指示電流リミッタ部４５ａは、ＰＩ設定部４４ａから出力される目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔＣＬ以下のときには、そのまま出力し、目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔＣＬ以上のときには、目標トルク電流の補正値を制限値ＩｑｔＣＬとして出力する装置である。
【００５７】
加算演算部４６ａは、指示電流リミッタ部４５ａから出力される目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃをトルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇに加算し、補正目標トルク電流Ｉｑｔｇ’を出力する装置である。
【００５８】
図９は、平均目標トルク電流検出部４１ａと瞬時目標トルク電流検出部４２ａと偏差演算部４３ａと、ＰＩ設定部４４ａと指示電流リミッタ部４５ａと加算演算部４６ａによって行われる処理のフローチャートである。この処理によって、ブラシレスモータの電気角周期における目標電流の平均を演算し、平均目標電流に対する現在の目標電流との差に応じて目標電流を補正する。まず、平均目標トルク電流検出部４１ａはＲＤ変換部１１８からの電気角θの値が０°から３６０°になるまでトルク電流指令部１０８からの目標トルク電流Ｉｑｔｇを所定の時間毎に入力し、電気角１周期分の目標トルク電流の平均値である平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａを計算するための処理を行う（ステップＳ３０）。瞬時目標トルク電流検出部４２ａでは、トルク電流指令部１０８からの目標トルク電流値Ｉｑｔｇを１ｍｓ毎に偏差演算部４３ａに出力する（ステップＳ３１）。平均目標トルク電流検出部４１ａでは、ＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°ｘＮ（Ｎは自然数）に等しいかどうかを判定し（ステップＳ３２）、ＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°に等しくない場合には、直前の１周期で計算した平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ１を偏差演算部４３ａに出力する（ステップＳ３３）。偏差演算部４３ａでは、１ｍｓ毎に瞬時目標トルク電流検出部４２ａから出力された瞬時目標トルク電流Ｉｑｔｇｓと平均目標トルク電流検出部４１ａから出力される平均目標トルク電流値Ｉｑｔｇａ１との偏差ＤＩｑｔｇ１を計算し、出力する（ステップＳ３４）。ＰＩ制御部４４ａでは、１ｍｓ毎に偏差演算部４３ａから出力される偏差ＤＩｑｔｇ１から式（２）に基づいて、目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃを計算し、出力する（ステップＳ３５）。指示電流リミッタ４５ａにおいては、入力される目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔｇｃＬより小さいかどうかを判定し（ステップＳ３６）、目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔｇｃＬより小さい場合にはＩｑｔｇｃをそのままとし（ステップＳ３７）、出力される（ステップＳ３８）。目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔｇｃＬより大きい場合には制限値ＩｑｔｇｃＬを目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃに代入して（ステップＳ３９）、出力される（ステップＳ３８）。加算演算部４６ａでは、トルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇと目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが加算され（ステップＳ４０）、補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’が偏差演算部１０５に出力され（ステップＳ４１）、その補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’によりモータが制御される。
【００５９】
平均目標トルク電流検出部４１ａでのＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°ｘＮに等しいかどうかの判定において（ステップＳ３２）、電気角θが３６０°ｘＮに等しいとき、１周期分の平均値を計算し、平均目標トルク電流検出部４１ａの記憶部には、直前の１周期で計算した平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ２に更新される（ステップＳ４２）。次の１周期では、この平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ２を出力する。このように、平均目標トルク電流検出部４１ａからは、直前の電気角θの１周期で計算され、記憶された平均目標トルク電流が現時点の１周期において出力される。
【００６０】
このように、モータの電気角周期における目標トルク電流の平均を演算し、平均目標トルク電流に対する現在の目標トルク電流との差に応じて目標トルク電流を補正するため、電流センサが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際に流れる電流からずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００６１】
また、平均目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段（指示電流リミッタ部）を備えるため、急激なハンドル操作を行ったときの平均目標トルク電流と、瞬時目標トルク電流の差が急激に大きな値となり、ＰＩ設定部から出力される目標トルク電流補正量が異常に大きな値となっても、そのときには、制限値を目標トルク電流の補正値として加算演算部に出力するため、安定したフィードバック制御を行うことができる。
【００６２】
【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。
【００６３】
モータの電気角周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差に応じてモータに流す電流を補正するため、電流センサが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際に流れる電流からずれるときに発生する電気角1次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００６４】
モータの電気角周期における目標電流の平均を演算し、平均目標電流に対する現在の目標電流との差に応じてモータに流す電流を補正するため、電流センサが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際に流れる電流からずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００６５】
目標電流を補正する補正値が制限値以上の時には補正値を制限する制限手段を備えているため、急激なハンドル操作を行っても安定したフィードバック制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の全体構成である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図（簡略図）である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図（詳細図）である。
【図４】トルクセンサの概略図である。
【図５】平均トルク検出部２５と瞬時トルク検出部２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッタ部２９と加算演算部３０によって行われる処理のフローチャートである。
【図６】トルクの変化を拡大した図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図（簡略図）である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図（詳細図）である。
【図９】平均目標電流検出部４１と瞬時目標電流検出部４２と偏差演算部４３と、ＰＩ設定部４４と指示電流リミッタ部４５と加算演算部４６によって行われる処理のフローチャートである。
【図１０】ブラシレスモータの電流を制御するための従来のモータ制御部の簡略化したブロック構成図である。
【図１１】ブラシレスモータの電流を制御するための従来のモータ制御部を詳細に示すブロック構成図である。
【図１２】電流センサの構造を示す模式図である。
【図１３】実際に流れている電流（曲線Ｃ１）と温度ドリフト等を起こした電流センサで検出される電流値の電気角に対する変化（曲線Ｃ２）を示す図である。
【図１４】電動パワーステアリング装置においてハンドルトルクを決定する機構を示す図である。
【図１５】舵角に対するハンドルトルクの関係を示す図である。
【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 ピニオンギヤ
１４ ラック軸
１５ ラック・ピニオン機構
１６ タイロッド
１７ 前輪
１８ 動力伝達機構
１９ ブラシレスモータ
２０ 操舵トルク検出部
２１ 車速検出部
２２ 制御装置
２２ａ モータ制御部
２３ モータ回転角検出部
２４ ギヤボックス
２５ 平均トルク検出部
２６ 瞬時トルク検出部
２７ 偏差演算部
２８ ＰＩ設定部
２９ 指示電流リミッタ部
３０ 加算演算部
【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、電流センサの温度ドリフト等により生じるトルクリップルの影響を取り除くことができ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、ハンドル操舵トルクを検出する操舵トルク検出部および、車速を検出する車速検出部等の出力する信号に基づき、モータ制御部により、モータを駆動制御し操舵力の軽減を行っている。そのモータにブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置は知られているところである。
【０００３】
ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置は、ブラシとコミテータ間の電圧降下によるモータ出力の低下や変動がないため、安定した操舵補助力が得られる。また、モータの慣性モーメントが、ブラシ付きモータと比較して小さいため、高速直進時やハンドルの切り替えし時に良好な操舵フィーリングが得られる。
【０００４】
しかしながら、モータにブラシレスモータを用いた場合には、ブラシとコミテータに代わり、モータの回転角に応じてモータ電流の通電量を制御することが必要となるため、モータの回転角（電気角）を検出するモータ回転角検出部（電気角検出手段）および、モータ電流検出部（電流検出手段）を設け、モータ回転角検出部およびモータ電流検出部の出力信号に基づいて、ブラシレスモータをＰＷＭ駆動制御する。ここで電気角とは、ロータのマグネットの位置から得られる角度であり、ロータの周囲に回転方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に配列されるように４対のマグネットがある場合には、ロータの機械角９０°すなわちロータの１／４回転が電気角３６０°に対応する。
【０００５】
図１０は、ブラシレスモータの電流を制御するための従来のモータ制御部の簡略化したブロック構成図である。従来のモータ制御部１００は、目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３からなり、ブラシレスモータ１０４からの電流を検出し、その検出値をフィードバックし、偏差演算部１０５で、目標電流との偏差を求め、その値を０に収束させるようにＰＩ設定部１０２で制御する。このモータ電流の検出は、一定周期で行い、その検出値をフィードバック制御に用いている。
【０００６】
図１１は、ブラシレスモータの電流を制御するための従来のモータ制御部を詳細に示すブロック構成図である。ブラシレスモータ１０４には、ブラシレスモータ１０４の回転角を検出するためのレゾルバ１０６が取り付けられている。従来のモータ制御部１００は、界磁電流指令部１０７とトルク電流指令部１０８とを備えた目標電流設定部１０１と、ＰＩ設定部１０９，１１０から成るＰＩ設定部１０２と、ｄｑ−３相変換部１１１と、ＰＷＭ電圧発生部１１２と、インバータ回路１１３から成るＰＷＭ制御部１０３と、モータ電流検出部１１４，１１５と相電流Ａ／Ｄ変換部１１６と、３相−ｄｑ変換部１１７とＲＤ変換部１１８を備えている。
【０００７】
目標電流設定部１０１は、界磁電流指令部１０７とトルク電流指令部１０８を備え、図示しない操舵トルク検出部（操舵トルク検出手段）からの操舵トルク信号と図示しない車速検出部からの車速信号に基づいて、目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇを計算し出力する。目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇは、ブラシレスモータ１０４の回転子上の永久磁石が作り出す回転磁束と同期した回転座標系において、永久磁石と同一方向のｄ軸およびこれに直交したｑ軸にそれぞれ対応するもので、これらの目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇをそれぞれ「ｄ軸目標電流」および「ｑ軸目標電流」という。
【０００８】
偏差演算部１１９，１２０は、ｄ軸目標電流Ｉｄｔｇとｑ軸目標電流Ｉｑｔｇからｄ軸およびｑ軸の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔをそれぞれ減算することにより偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを計算して、ＰＩ設定部１０９，１１０に出力する。
【０００９】
ＰＩ設定部１０９，１１０は偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを用いた演算の実行により、ｄ軸およびｑ軸の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔがｄ軸目標電流およびｑ軸目標電流に追従するようにｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑをそれぞれ計算する。ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑは、ｄｑ−３相変換部１１１に出力される。
【００１０】
ｄｑ−３相変換部１１１は、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑを３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して、３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ電圧発生部１１２に出力する。
【００１１】
ＰＷＭ電圧発生部１１２は、３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対応したＰＷＭ制御電圧信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを生成してインバータ回路１１３に出力する。インバータ回路１１３は、ＰＷＭ制御電圧信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬに対応してＦＥＴをスイッチングすることにより３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生させる。
【００１２】
３相の駆動電流路１２１，１２２，１２３のうちの２つにはモータ電流検出部１１４，１１５が設けられ、各モータ電流検出部１１４，１１５は、ブラシレスモータ１０４に対し供給される３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうちの２つの交流駆動電流、例えばＩｕ，Ｉｗを検出して相電流Ａ／Ｄ変換部１１６に出力する。この相電流Ａ／Ｄ変換部１１６では、モータ電流検出部１１４，１１５で検出された２つの交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに対するアナログ信号を２つの交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに対するデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄに変換して、３相−ｄｑ変換部１１７に出力する。この３相−ｄｑ変換部１１７では、交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに対するデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄに基づいて残りの交流駆動電流Ｉｖに対応するデジタル信号Ｉｖａｄも計算される。３相−ｄｑ変換部１１７は、これらの３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対するデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｖａｄ，Ｉｗａｄを２相のｄ軸およびｑ軸の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔに変換する。
【００１３】
レゾルバ１０６からの信号は、ＲＤ（レゾルバデジタル）変換部１１８に連続的に供給されている。ＲＤ変換部１１８は、ブラシレスモータ１０４における回転子の固定子に対する角度（モータ回転角または電気角）θを計算して、計算された角度θをｄｑ−３相変換部１１１と３相−ｄｑ変換部１１７に供給する。上記のレゾルバ１０６とＲＤ変換部１１８によってモータ回転角検出部（電気角検出手段）が形成される。
【００１４】
図１２は、モータ電流検出部１１４，１１５に用いられる電流センサの構造を示す模式図である。電流センサ２００は、孔２０１とギャップ２０２を有するＣ型形状の磁性体２０３と、ギャップ２０２内に設置されたホール素子２０４とホール素子２０４からのホール電圧を検出するための電極２０５，２０６とその検出されたホール電圧を増幅する増幅器２０７とホール素子２０４と増幅器２０７から成る系のオフセット値を学習し、記憶する記憶部２０８と、検出され、増幅された値を学習値に基づいてオフセットを補正し演算する演算部２０９を備えたオフセット補正部２１０とホール素子２０４に直流電流を流すための直流電源２１１から成っている。
【００１５】
この電流センサ２００を用いて電流路２１２に流れる電流を測定するためには、次のようにして行われる。電流センサ２００は、孔２０１に電流路２１２を通すようにして設置される。まず、電流を流して測定する前に、オフセット補正部２１０の記憶部２０８にホール素子２０４と増幅器２０７から成る系のオフセット値を学習し、記憶する。電流路２１２に電流が流れると電流路２１２の周りにその電流に比例した大きさの磁界が発生する。その磁界により、磁性体２０３は磁化し、それにより、磁性体２０３のギャップ２０２に磁束が発生する。その磁束により、ギャップ２０２内に設置した直流電源２１１により直流電流を流したホール素子２０４には電極２０５と電極２０６の間にホール電圧が発生する。そのホール電圧を増幅器２０７により増幅し、オフセット補正部２１０において、記憶部２０８に記憶された学習値に基づいて演算部２０９でオフセットを補正し出力する。このようにして、電流路２１２に流れる電流を検出するわけである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電流センサ２００に用いられるホール素子は、半導体から形成され、半導体のホール特性は、温度により、変化をし、また、増幅器も温度によって、増幅特性が変化するため、電流センサは、温度ドリフト等が起こり、オフセット値が学習値からずれ、電流センサ２００からの出力が正確な、実際に流れている電流値とは、異なる値になってしまうという問題点がある。図１３（ａ）は、実際に流れている電流（曲線Ｃ１）と温度ドリフト等を起こした電流センサ２００で検出される電流値の電気角に対する変化（曲線Ｃ２）を示す図である。横軸は、電気角を表し、縦軸は、電流値を示す。また、図１３（ｂ）には、図１３（ａ）で示した電流をフィードバック制御に用いたときのモータトルクの電気角に対する変化を示す。温度ドリフトがないときは、電流は、電気角０°のときに電流は０であり、電気角３６０°を１周期の正弦波で変化する。モータトルクは、曲線Ｃ３で示すようになる。一方、温度ドリフト等が生じた電流センサによって検出した電流は、電気角０°で０ではなく、正弦波が縦軸に沿ってシフトし、電気角３６０°でもゼロとはならない。それによって、モータトルクは、電気角に対して、曲線Ｃ４のようにリップルを持つ特性となる。
【００１７】
図１４は、電動パワーステアリング装置において操舵トルクを決定する機構を示す図である。操舵トルクＴは、タイヤ負荷Ｔｔから、モータトルクＴＭを減じたものとなる。それゆえ、図１３（ｂ）の曲線Ｃ４で示したようなモータトルクＴＭの変動（リップル）がある場合、操舵トルクＴは、やはり電気角３６０°を１周期とするリップルを生じる。それゆえ、舵角に対する操舵トルクの関係を示す曲線は、図１５に示すように電気角３６０°の周期を持つ、すなわち、電気角１次のトルクリップルを生じたものとなる。
【００１８】
このように、トルクリップルが発生した状態で、操舵トルクＴをトルクセンサ（操舵トルク検出部）により検出し、その検出値も振動し、その振動した検出値により目標トルクや目標電流を設定するため、正確なブラシレスモータの制御ができず、操舵フィーリングを良好なものにすることができないという問題点がある。
【００１９】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、電流センサの温度ドリフト等によるオフセット値の学習値からのずれにより発生するトルクリップルの影響を取り除き、正確なブラシレスモータの制御を行うことができ、良好な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することである。
【００２０】
【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。
【００２１】
第１の電動パワーステアリング装置（請求項１に対応）は、操舵トルクに応じて目標電流を設定してブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワーステアリング装置において、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、操舵トルク検出手段から検出される操舵トルクの時間平均である平均トルクを得る平均トルク検出手段と、操舵トルク検出手段から所定時間毎の操舵トルクを検出する瞬時トルク検出手段と、電気角を平均トルク検出手段へと供給する電気角検出手段とを備え、電流検出手段からの出力信号と目標電流との偏差によりフィードバック制御を行うとともに、平均トルク検出手段によってブラシレスモータの電気角の一周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する瞬時トルク検出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に応じて目標電流を常時補正したことで特徴づけられる。
【００２２】
第１の電動パワーステアリング装置によれば、ブラシレスモータの電気角周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差に応じて目標電流を補正するため、電流センサのオフセット値が学習値から温度ドリフト等によりずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００２３】
第２の電動パワーステアリング装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは平均トルクに対する瞬時トルク検出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段を備えることで特徴づけられる。
【００２４】
第２の電動パワーステアリング装置によれば、平均トルクに対する瞬時トルク検出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段を備えるため、急激なハンドル操作を行っても安定したフィードバック制御を行うことができる。
【００２５】
第３の電動パワーステアリング装置（請求項３に対応）は、操舵トルクに応じて目標電流を設定してブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワーステアリング装置において、ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、目標電流の時間平均である平均目標電流を得る平均目標電流検出手段と、所定時間毎の目標電流を検出する瞬時目標電流検出手段とを備え、電流検出手段からの出力信号と目標電流との偏差によりフィードバック制御を行うとともに、平均目標電流検出手段によってブラシレスモータの電気角周期における目標電流の平均を演算し、平均目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に応じて目標電流を補正したことで特徴づけられる。
【００２６】
第３の電動パワーステアリング装置によれば、ブラシレスモータの電気角周期における目標電流の平均を演算し、平均目標電流に対する現在の目標電流との差に応じてブラシレスモータに流す電流を補正するため、電流センサのオフセット値が学習値から温度ドリフト等によりずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００２７】
第４の電動パワーステアリング装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは平均目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段を備えることで特徴づけられる。
【００２８】
第４の電動パワーステアリング装置によれば、平均目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段を備えるため、急激なハンドル操作を行っても安定したフィードバック制御を行うことができる。
また、第５の電動パワーステアリング装置（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは電気角を前記平均トルク検出手段へと供給する電気角検出手段を備えたことで特徴づけられる。
【００２９】
【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。
【００３０】
図１は電動パワーステアリング装置１０の全体構成を示す。電動パワーステアリング装置１０は例えば乗用車両に装備される。電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステアリング軸１２等に対して補助用の操舵力（操舵トルク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端にはピニオンギヤ１３が取り付けられている。ピニオンギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。上記ステアリング軸１２に対し動力伝達機構１８を介してブラスレスモータ１９が設けられている。ブラシレスモータ１９は、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達機構１８を経由して、ステアリング軸１２に与える。またステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設けられている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリング軸１２に加わる当該操舵トルクを検出する。また２１は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はコンピュータで構成される制御装置である。制御装置２２は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと車速検出部２１から出力される車速信号Ｖを取り入れ、操舵トルクに係る情報と車速に係る情報に基づいて、ブラシレスモータ１９の回転動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。またブラシモータ１９には、レゾルバ等によって構成されるモータ回転角検出部２３が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角信号ＳＧ２は制御装置２２に入力されている。上記のラック・ピニオン機構１５等は図１中で図示しないギヤボックス２４に収納されている。
【００３１】
上記において電動パワーステアリング装置１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、車速検出部２１、制御装置２２、ブラシレスモータ１９、動力伝達機構１８を付加することによって構成されている。
【００３２】
上記構成において、運転者がステアリングホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構１５を介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化させようとする。このときにおいて、同時に、ステアリング軸１２に付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。また車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力する。制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔおよび車速信号Ｖに基づいてブラシレスモータ１９を駆動するためのモータ電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を発生させる。ブラシレスモータ１９は３相ブラシレスモータであり、そのモータ電流はＵ相とＶ相とＷ相から成る３相交流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗである。上記の駆動制御信号ＳＧ１は３相交流であるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗである。なお、交流とは電気角に対して交流であるとの意味である。かかるモータ電流によって駆動されるブラシレスモータ１９は、動力伝達機構１８を介して補助操舵力をステアリング軸１２に作用させる。以上のごとくブラシレスモータ１９を駆動することにより、ステアリングホイール１１に加えられる運転者による操舵力が軽減される。
【００３３】
図２，３は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図である。図２は簡略化した図であり、図３は詳細図である。ブラシレスモータ１９を制御する第１実施形態に係るモータ制御部２２ａは、図１０で示した従来のモータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ電流フィードバック部に加えて、トルクセンサ（操舵トルク検出部）２０から検出される操舵トルクの時間平均である平均トルクを得るための平均トルク検出部（平均トルク検出手段）２５と所定時間毎の操舵トルクを検出する瞬時トルク検出部（瞬時トルク検出手段）２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッタ部（制限手段）２９と加算演算部３０から成るものである。
【００３４】
図２，３のうち図１０で示した従来のモータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ電流フィードバック部の詳細は、図１１で示したものと同様であるので、符号を同じにし説明を省略し、ここでは、平均トルク検出部２５と瞬時トルク検出部２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッタ部２９と加算演算部３０を中心に説明する。
【００３５】
トルクセンサ２０は、図４に示すように、ハンドルに連結される入力軸３１、ラックアンドピニオン機構のピニオンギヤを有する出力軸３２、両軸を連結するトーションバー３３、可動鉄心のスライダー３４、両軸の捩れ角をスライダーの軸方向変位に変換するカム機構３５、およびスライダー変位を電気信号に変換する差動トランス３６などから構成され、スライダー変位の大きさと方向により、操舵トルクの大きさと方向が検出される。
【００３６】
平均トルク検出部２５は、トルクセンサ２０から検出される操舵トルクの平均値である平均トルクを得る装置であり、トルクセンサ２０からの出力を１ｍｓ毎に検出し、ＲＤ変換部１１８からの電気角θに従って電気角３６０°の１周期毎の平均値を演算し、出力する。
【００３７】
瞬時トルク検出部２６は、トルクセンサ２０から１ｍｓ毎に瞬時トルクを検出し、出力する。
【００３８】
偏差演算部２７は、瞬時トルク検出部２６から出力される瞬時トルク値Ｔｓと平均トルク検出部２５から出力される平均トルク値Ｔａとの差ＤＴ（＝Ｔｓ−Ｔａ）を求め、出力する。
【００３９】
ＰＩ設定部２８は、偏差演算部２７から出力された瞬時トルク値Ｔｓと平均トルク値Ｔａとの差ＤＴに基づいて、目標電流の補正値Ｉｃを式（１）に従って演算し、出力する。
【００４０】
【数１】
ここで、Ｋ１ｐは比例ゲイン、Ｋ１Ｉは、積分ゲインであり、予め決められた値を設定しておく。
【００４２】
指示電流リミッタ部２９は、ＰＩ設定部２８から出力される目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩＣＬ以下のときには、そのまま出力し、目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩＣＬ以上のときには、目標電流の補正値を制限値ＩＣＬとして出力する装置である。
【００４３】
加算演算部３０は、指示電流リミッタ部２９から出力される目標電流の補正値ＩＣを目標電流設定部１０１から出力される目標電流Ｉに減算し、補正目標電流を出力する装置である。詳細には、図３において、加算演算部３０ａは、指示電流リミッタ部２９からの目標電流の補正値Ｉｃをトルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇに減算し、補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’を出力する装置である。
【００４４】
図５は、平均トルク検出部２５と瞬時トルク検出部２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッタ部２９と加算演算部３０によって行われる処理のフローチャートである。この処理によって、ブラシレスモータ１９の電気角周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差に応じて目標電流を補正する。まず、平均トルク検出部２５はＲＤ変換部１１８からの電気角の値が０°から３６０°になるまでトルクセンサ２０からのトルク検出値を所定の時間毎に入力し、電気角１周期分の操舵トルクの平均値である平均トルクＴａを計算するための処理を行う（ステップＳ１０）。図６は、図１５で示した操舵トルクの変化を拡大した図であり、平均トルクを曲線Ｃ１０で示す。また、実際のトルクの変化を曲線Ｃ１１で示す。瞬時トルク検出部２６では、トルクセンサ２０からのトルク検出値Ｔｓを１ｍｓ毎に偏差演算部２７に出力する（ステップＳ１１）。このときのトルク検出値Ｔｓは、例えば図６での曲線Ｃ１１上の点Ｐ１の値である。平均トルク検出部２５では、ＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°ｘＮ（Ｎは自然数）に等しいかどうかを判定し（ステップＳ１２）、ＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０ｘＮ°に等しくない場合には、直前の１周期で計算した平均トルクＴａ１（図６の領域Ｒ１０での平均値）を偏差演算部２７に出力する（ステップＳ１３）。偏差演算部２７では、１ｍｓ毎に瞬時トルク検出部２６から出力された瞬時トルクＴｓと平均トルク検出部２５から出力される平均トルクＴａ１との偏差ＤＴ１を計算し、出力する（ステップＳ１４）。ＰＩ制御部２８では、１ｍｓ毎に偏差演算部２７から出力される偏差ＤＴ１から式（１）に基づいて、目標電流の補正値Ｉｃを計算し、出力する（ステップＳ１５）。指示電流リミッタ部２９においては、入力される目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩｃＬより小さいかどうかを判定し（ステップＳ１６）、目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩｃＬより小さい場合には目標電流の補正値Ｉｃをそのままとし（ステップＳ１７）、出力される（ステップＳ１８）。目標電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩｃＬより大きい場合には制限値ＩｃＬを目標電流の補正値Ｉｃとして代入し（ステップＳ１９）、出力される（ステップＳ１８）。加算演算部３０ａでは、トルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇと目標電流の補正値Ｉｃが加算され（ステップＳ２０）、補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’が偏差演算部１２０に出力され（ステップＳ２１）、その補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’によりモータが制御される。
【００４５】
平均トルク検出部２５でのＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°ｘＮに等しいかどうかの判定において（ステップＳ１２）、電気角θが３６０°ｘＮに等しくなったとき（図６での点Ｐ２）、１周期分の平均値を計算し、平均トルク検出部２５の記憶部には、直前の１周期で計算した平均トルクＴａ２（図６での領域Ｒ１１での平均値）に更新される（ステップＳ２２）。次の１周期（図６での領域Ｒ１２）では、この平均トルクＴａ２を出力する。このように、平均トルク検出部２５からは、直前の電気角の１周期で計算され、記憶された平均トルクが現時点の１周期において出力される。
【００４６】
このように、モータの電気角周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差に応じて目標電流を補正するため、電流センサが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際に流れる電流からずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００４７】
また、平均トルクに対する瞬時トルク検出部によって検出する現在の操舵トルクとの差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段（指示電流リミッタ部）を備えるため、急激なハンドル操作を行ったときの平均トルクと、瞬時トルクの差が急激に大きな値となり、ＰＩ制御部から出力される目標電流補正量が異常に大きな値となっても、そのときには、制限値を目標電流の補正値として加算演算部に出力するため、安定したフィードバック制御を行うことができる。
【００４８】
図７，８は、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図である。図７は簡略化した図であり、図８は詳細図である。ブラシレスモータ１９を制御する第２実施形態に係るモータ制御部４０は、図１０で示した従来のモータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ電流フィードバック部に加えて、目標電流の時間平均である平均目標電流を得るための平均目標電流検出部（平均目標電流検出手段）４１と所定時間毎の目標電流を検出する瞬時目標電流検出部（瞬時目標電流検出手段）４２と偏差演算部４３と、ＰＩ設定部４４と指示電流リミッタ部４５と加算演算部４６から成るものである。
【００４９】
図７，８のうち図１０で示した従来のモータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ電流フィードバック部の詳細は、図１１で示したものと同様であるので、符号を同じにし説明を省略し、ここでは、平均目標電流検出部４１と瞬時目標電流検出部４２と偏差演算部４３と、ＰＩ設定部４４と指示電流リミッタ部４５と加算演算部４６を中心に説明する。
【００５０】
平均目標電流検出部４１は、目標トルク電流に対する平均目標トルク電流検出部４１ａがあり、目標電流設定部１０１のトルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇの平均値である平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａを得る装置であり、それぞれ、トルク電流指令部１０８からの出力を１ｍｓ毎に検出し、ＲＤ変換部１１８からの電気角θに従って電気角３６０°の１周期毎の平均値を演算し、出力する。
【００５１】
瞬時目標電流検出部４２は、瞬時目標トルク電流検出部４２ａがあり、目標電流設定部１０１のトルク電流指令部１０８からそれぞれ１ｍｓ毎に瞬時目標トルク電流Ｉｑｔｇｓを検出し、出力する。
【００５２】
偏差演算部４３ａは、瞬時目標トルク電流検出部４２ａから出力される瞬時目標トルク電流値Ｉｑｔｇｓと平均目標トルク電流検出部４１ａから出力される平均目標トルク電流値Ｉｑｔｇａとの差ＤＩｑｔｇｓ（＝Ｉｑｔｇｓ−Ｉｑｔｇａ）を求め、出力する。
【００５３】
ＰＩ設定部４４ａは、偏差演算部４３ａから出力された瞬時目標トルク電流値Ｉｑｔｇｓと平均目標トルク電流値Ｉｑｔｇａとの差ＤＩｑｔｇｓに基づいて、目標電流の補正値Ｉｑｔｇｃを式（２）に従って演算し、出力する。
【００５４】
【数２】
ここで、Ｋ２ｐは比例ゲイン、Ｋ２Ｉは、積分ゲインであり、予め決められた値を設定しておく。
【００５６】
指示電流リミッタ部４５ａは、ＰＩ設定部４４ａから出力される目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔＣＬ以下のときには、そのまま出力し、目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔＣＬ以上のときには、目標トルク電流の補正値を制限値ＩｑｔＣＬとして出力する装置である。
【００５７】
加算演算部４６ａは、指示電流リミッタ部４５ａから出力される目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃをトルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇに加算し、補正目標トルク電流Ｉｑｔｇ’を出力する装置である。
【００５８】
図９は、平均目標トルク電流検出部４１ａと瞬時目標トルク電流検出部４２ａと偏差演算部４３ａと、ＰＩ設定部４４ａと指示電流リミッタ部４５ａと加算演算部４６ａによって行われる処理のフローチャートである。この処理によって、ブラシレスモータの電気角周期における目標電流の平均を演算し、平均目標電流に対する現在の目標電流との差に応じて目標電流を補正する。まず、平均目標トルク電流検出部４１ａはＲＤ変換部１１８からの電気角θの値が０°から３６０°になるまでトルク電流指令部１０８からの目標トルク電流Ｉｑｔｇを所定の時間毎に入力し、電気角１周期分の目標トルク電流の平均値である平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａを計算するための処理を行う（ステップＳ３０）。瞬時目標トルク電流検出部４２ａでは、トルク電流指令部１０８からの目標トルク電流値Ｉｑｔｇを１ｍｓ毎に偏差演算部４３ａに出力する（ステップＳ３１）。平均目標トルク電流検出部４１ａでは、ＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°ｘＮ（Ｎは自然数）に等しいかどうかを判定し（ステップＳ３２）、ＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°に等しくない場合には、直前の１周期で計算した平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ１を偏差演算部４３ａに出力する（ステップＳ３３）。偏差演算部４３ａでは、１ｍｓ毎に瞬時目標トルク電流検出部４２ａから出力された瞬時目標トルク電流Ｉｑｔｇｓと平均目標トルク電流検出部４１ａから出力される平均目標トルク電流値Ｉｑｔｇａ１との偏差ＤＩｑｔｇ１を計算し、出力する（ステップＳ３４）。ＰＩ制御部４４ａでは、１ｍｓ毎に偏差演算部４３ａから出力される偏差ＤＩｑｔｇ１から式（２）に基づいて、目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃを計算し、出力する（ステップＳ３５）。指示電流リミッタ４５ａにおいては、入力される目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔｇｃＬより小さいかどうかを判定し（ステップＳ３６）、目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔｇｃＬより小さい場合にはＩｑｔｇｃをそのままとし（ステップＳ３７）、出力される（ステップＳ３８）。目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制限値ＩｑｔｇｃＬより大きい場合には制限値ＩｑｔｇｃＬを目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃに代入して（ステップＳ３９）、出力される（ステップＳ３８）。加算演算部４６ａでは、トルク電流指令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇと目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが加算され（ステップＳ４０）、補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’が偏差演算部１０５に出力され（ステップＳ４１）、その補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’によりモータが制御される。
【００５９】
平均目標トルク電流検出部４１ａでのＲＤ変換部１１８からの電気角θが３６０°ｘＮに等しいかどうかの判定において（ステップＳ３２）、電気角θが３６０°ｘＮに等しいとき、１周期分の平均値を計算し、平均目標トルク電流検出部４１ａの記憶部には、直前の１周期で計算した平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ２に更新される（ステップＳ４２）。次の１周期では、この平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ２を出力する。このように、平均目標トルク電流検出部４１ａからは、直前の電気角θの１周期で計算され、記憶された平均目標トルク電流が現時点の１周期において出力される。
【００６０】
このように、モータの電気角周期における目標トルク電流の平均を演算し、平均目標トルク電流に対する現在の目標トルク電流との差に応じて目標トルク電流を補正するため、電流センサが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際に流れる電流からずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００６１】
また、平均目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に基づいて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制限して出力する制限手段（指示電流リミッタ部）を備えるため、急激なハンドル操作を行ったときの平均目標トルク電流と、瞬時目標トルク電流の差が急激に大きな値となり、ＰＩ設定部から出力される目標トルク電流補正量が異常に大きな値となっても、そのときには、制限値を目標トルク電流の補正値として加算演算部に出力するため、安定したフィードバック制御を行うことができる。
【００６２】
【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。
【００６３】
モータの電気角周期における操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差に応じてモータに流す電流を補正するため、電流センサが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際に流れる電流からずれるときに発生する電気角1次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００６４】
モータの電気角周期における目標電流の平均を演算し、平均目標電流に対する現在の目標電流との差に応じてモータに流す電流を補正するため、電流センサが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際に流れる電流からずれるときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良好なものにすることができる。
【００６５】
目標電流を補正する補正値が制限値以上の時には補正値を制限する制限手段を備えているため、急激なハンドル操作を行っても安定したフィードバック制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の全体構成である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図（簡略図）である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図（詳細図）である。
【図４】トルクセンサの概略図である。
【図５】平均トルク検出部２５と瞬時トルク検出部２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッタ部２９と加算演算部３０によって行われる処理のフローチャートである。
【図６】トルクの変化を拡大した図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図（簡略図）である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロック構成図（詳細図）である。
【図９】平均目標電流検出部４１と瞬時目標電流検出部４２と偏差演算部４３と、ＰＩ設定部４４と指示電流リミッタ部４５と加算演算部４６によって行われる処理のフローチャートである。
【図１０】ブラシレスモータの電流を制御するための従来のモータ制御部の簡略化したブロック構成図である。
【図１１】ブラシレスモータの電流を制御するための従来のモータ制御部を詳細に示すブロック構成図である。
【図１２】電流センサの構造を示す模式図である。
【図１３】実際に流れている電流（曲線Ｃ１）と温度ドリフト等を起こした電流センサで検出される電流値の電気角に対する変化（曲線Ｃ２）を示す図である。
【図１４】電動パワーステアリング装置においてハンドルトルクを決定する機構を示す図である。
【図１５】舵角に対するハンドルトルクの関係を示す図である。
【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 ピニオンギヤ
１４ ラック軸
１５ ラック・ピニオン機構
１６ タイロッド
１７ 前輪
１８ 動力伝達機構
１９ ブラシレスモータ
２０ 操舵トルク検出部
２１ 車速検出部
２２ 制御装置
２２ａ モータ制御部
２３ モータ回転角検出部
２４ ギヤボックス
２５ 平均トルク検出部
２６ 瞬時トルク検出部
２７ 偏差演算部
２８ ＰＩ設定部
２９ 指示電流リミッタ部
３０ 加算演算部
Claims (5)
- 操舵トルクに応じて目標電流を設定してブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記操舵トルク検出手段から検出される操舵トルクの時間平均である平均トルクを得る平均トルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段から所定時間毎の操舵トルクを検出する瞬時トルク検出手段と、
電気角を前記平均トルク検出手段へと供給する電気角検出手段とを備え、
前記電流検出手段からの出力信号と前記目標電流との偏差によりフィードバック制御を行うとともに、
前記平均トルク検出手段によって前記ブラシレスモータの電気角の一周期における前記操舵トルクの平均を演算し、
前記平均トルクに対する前記瞬時トルク検出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に応じて前記目標電流を常時補正したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記平均トルクに対する前記瞬時トルク検出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に基づいて得られる前記目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには前記補正値を制限して出力する制限手段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装置。
- 操舵トルクに応じて目標電流を設定してブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワーステアリング装置において、
前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記目標電流の時間平均である平均目標電流を得る平均目標電流検出手段と、所定時間毎の目標電流を検出する瞬時目標電流検出手段とを備え、
前記電流検出手段からの出力信号と前記目標電流との偏差によりフィードバック制御を行うとともに、
前記平均目標電流検出手段によって前記ブラシレスモータの電気角周期における前記目標電流の平均を演算し、
前記平均目標電流に対する前記瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に応じて前記目標電流を補正したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記平均目標電流に対する前記瞬時目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に基づいて得られる前記目標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには前記補正値を制限して出力する制限手段を備えることを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
- 電気角を前記平均トルク検出手段へと供給する電気角検出手段を備えたことを特徴とする請求項３または４記載の電動パワーステアリング装置。
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