JP4037321B2 - 電動油圧式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】
この発明は、電動油圧式パワーステアリング装置に関し、特に、モータにより駆動される油圧ポンプを油圧動力の発生源とする電動油圧式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】
図１６は、一般的な電動油圧式パワーステアリング装置の全体構成図であり、１はステアリングホイール、２はステアリングシャフト、３は油圧量を調整するコントロールバルブ、４は油圧シリンダ（図示せず）に油圧を供給する油圧ポンプ、５は油圧ポンプ４の動力を発生するブラシレスＤＣ型のモータ、６はモータ５を駆動するＥＣＵ、７は操舵角速度を検出し操舵角速度信号ωｓを出力する操舵角速度センサ、８はＥＣＵ６の電源を供給するバッテリ、９はモータ５の回転角度を検出しモータ回転角度信号θｍを出力するモータ回転角度センサ、１０は車両の走行速度を検出し車速信号Ｖｓを出力する車速センサである。なお、上記のモータ回転角度信号θｍはモータ５の機械角をモータ５の極対数倍した電気角とする。
【０００３】
図１７は、従来のＥＣＵ６の構成図の一例であり、１１は操舵角速度信号ωｓと車速信号Ｖｓとによりモータ回転速度目標値ＴＮｍを算出するモータ回転速度目標値演算手段、１２はモータ回転角度信号θｍの時間的な変化量よりモータ回転速度検出値Ｎｍを算出するモータ回転速度検出値演算手段、１３はモータ５の各相に流れている電流の最大値を検出してモータ電流検出値Ｉｍとして出力するモータ電流検出手段、１４は後述する条件にて設定されたモータ電流制限値Ｉｌｍｔとモータ電流検出値Ｉｍとの差に基づいてモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔを算出するモータ駆動制限信号演算手段、１５はモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差とモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔとに基づいてモータ駆動信号Ｓｍを算出するモータ駆動信号演算手段、１６はモータ回転角度信号θｍとモータ駆動信号Ｓｍとに基づいてモータ５を駆動するモータ駆動手段である。なお、モータ駆動信号Ｓｍは後述するＦＥＴを駆動するＰＷＭ信号であり、モータ電流制限値Ｉｌｍｔはモータ５に通電される電流がモータ５やＥＣＵ６などに損傷を与える値よりも小さくなるような所定の値に設定される。
【０００４】
図１８は、モータ駆動手段１６の内部回路であり、１６１は、モータ回転角度信号θｍとモータ駆動信号Ｓｍとに基づいてＦＥＴを駆動する信号を生成するＦＥＴ駆動ロジック、１６２は、ＦＥＴ駆動ロジック１６１の出力にしたがってＦＥＴを駆動しモータ５に電流を供給するＨブリッジ回路である。
【０００５】
次に、上述のような従来の電動パワーステアリング装置の動作について説明する。運転者がステアリングホイール１を操舵すると、ステアリングシャフト２の下端にあるギア装置（図示せず）が作動し、油圧ポンプ４から油圧シリンダ（図示せず）に供給する油圧量を調整するコントロールバルブ３が作動する。油圧シリンダは油圧が供給されると操舵力を軽減するように作動する。このとき、ＥＣＵ６は油圧ポンプ４が適切な油圧を発生するようにモータ５を制御する。
【０００６】
ＥＣＵ６において、モータ回転速度目標値演算手段１１では操舵角速度信号ωｓと車速信号Ｖｓとに基づいてモータ回転速度目標値ＴＮｍを算出する。モータ回転速度目標値ＴＮｍの特性は、たとえば、図１９に示すように操舵角速度信号ωｓが高まるにつれてモータ回転速度目標値ＴＮｍが増加するように設定され、車速信号Ｖｓが高まるにつれてモータ回転速度目標値ＴＮｍが減少するように設定される。なお、図１９においては、横軸が操舵角速度信号ωｓ、縦軸がモータ回転速度目標値ＴＮｍである。また、図１９において、上から順に、車速信号Ｖｓが０ｋｍ／ｈの場合、４０ｋｍ／ｈの場合、８０ｋｍ／ｈの場合、１２０ｋｍ／ｈの場合を示している。
【０００７】
モータ駆動制限信号演算手段１４では、モータ電流制限値Ｉｌｍｔとモータ電流検出値Ｉｍの差に基づいてモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔを算出する。なお、モータ駆動制限信号Ｓｌｍｔはモータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値の上限であり、図２０に示すようにモータ電流検出値Ｉｍがモータ電流制限値Ｉｌｍｔより大きい場合（図２０の横軸の０の値より左側の部分）に、モータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値に制限を加える特性に設定される。なお、図２０において、横軸は（モータ電流制限値Ｉｌｍｔ−モータ電流検出値Ｉｍ）、縦軸はモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔ（モータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値の上限）である。
【０００８】
モータ駆動信号演算手段１５では、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍの差と、モータ駆動制限信号Ｓｌｍｔに基づいてモータ駆動信号Ｓｍを算出する。図２１にモータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙの演算処理の流れ図を示す。ここで、ＳＰは比例項、Ｋｐは比例項ゲイン、ＳＩは積分項、ＳＩ０は積分項の前回値、Ｋｉは積分項ゲインである。なお、比例項のゲインＫｐと積分項のゲインＫｉは、モータの応答特性に合わせて設定される。
【０００９】
図２１において、ステップＳ７１はＰＩ制御の比例項を算出しており、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に対して比例項ゲインＫｐを乗算して比例項ＳＰを求める。ステップＳ７２はＰＩ制御の積分項を算出しており、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に対して積分項ゲインＫｉを乗算した結果に、積分項の前回値ＳＩ０を加算して、積分項ＳＩを求める。ステップＳ７３は積分項の前回値ＳＩ０に積分項ＳＩを代入して積分項の前回値ＳＩ０を更新する。ステップＳ７４は比例項ＳＰと積分項ＳＩを加算してＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙを求める。ステップＳ７５はＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙとモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔとを比較し、ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙがモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔ以下である場合は処理を終了する。一方、ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙが大きい場合はステップＳ７６に分岐する。ステップＳ７６はモータ駆動制限信号ＳｌｍｔをＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙに代入する。ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙの演算処理後、モータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹをＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙに設定して出力する。
【００１０】
以上より、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍの差に対してＰＩ制御を行うとともにモータ電流制限値ＩｌｍｔによりＤＵＴＹを制限するモータ駆動信号Ｓｍが算出される。
【００１１】
モータ駆動手段１６では、モータ回転角度信号θｍとモータ駆動信号Ｓｍに基づいて図２２に示す論理でモータをＰＷＭ駆動する。各ＦＥＴのゲート電圧波形を図２３に示す。これによりモータ５は回転トルクを発生して油圧ポンプ４を駆動する。
【００１２】
以上の構成により、操舵角速度信号ωｓに応じて運転者の操舵力が適切になるようにモータ５を制御するとともに、モータ電流を制限する電動油圧式パワーステアリング装置が実現される。
【００１３】
なお、上記の構成では電流制限値Ｉｌｍｔを一定の値としていたが、他の従来例として、操舵フィーリングを向上するために電流制限値Ｉｌｍｔを操舵状態に応じて変化させるものが提案されている（特に、特許文献１参照。）。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−７１２５４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
モータ電流検出値がモータ電流制限値より大きいときにのみモータ電流の制限を行うため、モータ電流制限値はモータやＥＣＵに損傷を与える電流値に対して充分に小さな値にするとともに、モータ電流がモータ電流制限値を越えてから実際にモータ電流が制限されるまでの時間を考慮して設定する必要があるという問題点があった。
【００１６】
また、モータ電流がモータやＥＣＵに損傷を与える電流値に対して充分に小さな値に設定されたモータ電流制限値に制限されるため、モータを増速する際にモータ回転速度がモータ回転速度目標値に到達するまでの時間が長くなることがあるという問題点があった。
【００１７】
また、モータ電流がモータやＥＣＵに損傷を与える電流値に対して充分に小さな値に設定されたモータ電流制限値に制限されるため、モータを停止状態から起動する際に、モータ回転速度がモータ回転速度目標値に到達するまでの時間が長くなることがあるという問題点があった。
【００１８】
また、電流制限を行う条件がモータ電流値のみで定められているため、モータ電流値がモータ電流制限値付近で上下した場合、電流制限を行わないモードと電流制限を行うモードがハンチングし、モータの出力が振動的になることがあるという問題点があった。
【００１９】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、モータ回転速度に基づいてモータを制御できない状態の場合は、モータ電流に基づいてモータを制御するように切り換えることにより、モータの回転速度に対する応答性の向上および過大電流の発生の抑制を行う電動油圧式パワーステアリング装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、モータにより駆動される油圧ポンプを油圧動力の発生源とする電動油圧式パワーステアリング装置であって、車両の状態を表す信号が入力され、当該車両の状態を表す信号に基づいて、前記油圧ポンプに適切な動力を発生させるための前記モータの回転速度を算出し、モータ回転速度目標値として出力するモータ回転速度目標値演算手段と、前記パワーステアリング装置に損傷を与えるモータ電流値よりも小さい予め設定された所定値を、モータ電流目標値として出力するモータ電流目標値設定手段と、前記モータの回転速度を検出し、モータ回転速度検出値として出力するモータ回転速度検出手段と、前記モータに通電されている電流を検出し、モータ電流検出値として出力するモータ電流検出手段と、前記モータ回転速度検出値と前記モータ回転速度目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第１のモータ駆動信号を算出する第１のモータ駆動信号演算手段と、前記モータ電流検出値と前記モータ電流目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第２のモータ駆動信号を算出する第２のモータ駆動信号演算手段と、前記第１のモータ駆動信号演算手段および前記第２のモータ駆動信号演算手段の何れを使用して前記モータを駆動するかを判定して切り換える制御方法切換手段とを備える。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置について説明する。本実施の形態に係る電動油圧式パワーステアリング装置の全体構成図は、図１６に示した上記の従来例のものと基本的に同一であるため、ここでは、図１６を参照し、詳細な説明は省略する。本実施の形態と上記の従来例との違いは、ＥＣＵ６の内部構成である。図１は、本実施の形態におけるＥＣＵ６の内部構成を示したブロック図であり、符号５、１１〜１３、１６は、図１７の従来例と同一または相当箇所であるため、同一符号を付して示し、ここではその説明は省略する。
【００２２】
図１において、１７はモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に基づいてモータ駆動信号Ｓｍ１を算出する第１のモータ駆動信号演算手段、１８はモータ電流検出値Ｉｍと後述する条件にて設定されたモータ電流目標値ＴＩｍの差に基づいてモータ駆動信号Ｓｍ２を算出する第２のモータ駆動信号演算手段、１９はスイッチを有して、モータ回転速度目標値ＴＮｍおよびモータ回転速度検出値Ｎｍに応じてモータ駆動信号Ｓｍ１とモータ駆動信号Ｓｍ２のいずれを用いて制御を行うかを当該スイッチにより切り換える制御方法切換手段である。なお、上記のモータ電流目標値ＴＩｍは、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御した場合に、モータ５に通電される電流がモータ５やＥＣＵ６などに損傷を与える値よりも小さくなるという条件を満たすように予め設定される。
【００２３】
次に動作について説明する。運転者がステアリングホイール１を操舵すると、ステアリングシャフト２の下端にあるギア装置（図示せず）が作動し、油圧ポンプ４から油圧シリンダ（図示せず）に供給する油圧量を調整するコントロールバルブ３が作動する。油圧シリンダは油圧が供給されると操舵力を軽減するように作動する。このとき、ＥＣＵ６は油圧ポンプ４が適切な油圧を発生するようにモータ５を制御する。
【００２４】
ＥＣＵ６において、モータ回転速度目標値演算手段１１では操舵角速度信号ωｓと車速信号Ｖｓに基づいてモータ回転速度目標値ＴＮｍを算出する。モータ回転速度目標値ＴＮｍの特性は、たとえば、図１９に示すように操舵角速度信号ωｓが高まるにつれてモータ回転速度目標値ＴＮｍが増加するように設定され、かつ、車速信号Ｖｓが高まるにつれてモータ回転速度目標値ＴＮｍが減少するように設定される。
【００２５】
第１のモータ駆動信号演算手段１７では、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に基づいてＰＩ制御の演算を行いモータ駆動信号Ｓｍ１を出力する。図２にモータ駆動信号Ｓｍ１のＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１の演算処理の流れ図を示す。ここで、ＳＰ１は比例項、Ｋｐ１は比例項ゲイン、ＳＩ１は積分項、ＳＩ０１は積分項の前回値、Ｋｉ１は積分項ゲインである。なお、比例項のゲインＫｐ１と積分項のゲインＫｉ１は、モータ５の応答特性に合わせて設定される。
【００２６】
図２において、ステップＳ１１はＰＩ制御の比例項を算出しており、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍの差に対して予め設定されている比例項ゲインＫｐ１を乗算して比例項ＳＰ１を求める。ステップＳ１２はＰＩ制御の積分項を算出しており、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に対して予め設定されている積分項ゲインＫｉ１を乗算した結果を積分項の前回値ＳＩ０１に加算して積分項ＳＩ１を求める。ステップＳ１３は積分項の前回値ＳＩ０１に積分項ＳＩ１を代入して積分項の前回値ＳＩ０１を更新する。ステップＳ１４は比例項ＳＰ１と積分項ＳＩ１を加算してＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１を求める。
【００２７】
ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１の演算処理後、モータ駆動信号Ｓｍ１のＤＵＴＹをＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１に設定する。
【００２８】
第２のモータ駆動信号演算手段１８では、モータ電流目標値ＴＩｍとモータ電流検出値Ｉｍとの差に基づいてＰＩ制御の演算を行いモータ駆動信号Ｓｍ２を出力する。図３にモータ駆動信号Ｓｍ２のＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２の演算処理の流れ図を示す。ここで、ＳＰ２は比例項、Ｋｐ２は比例項ゲイン、ＳＩ２は積分項、ＳＩ０２は積分項の前回値、Ｋｉ２は積分項ゲインである。なお、比例項のゲインＫｐ２と積分項のゲインＫｉ２は、モータ５の応答特性に合わせて設定される。
【００２９】
図３において、ステップＳ２１はＰＩ制御の比例項を算出しており、モータ電流目標値ＴIｍとモータ電流検出値Iｍとの差に対して予め設定されている比例項ゲインＫｐ２を乗算して比例項ＳＰ２を求める。ステップＳ２２はＰＩ制御の積分項を算出しており、モータ電流目標値ＴＩｍとモータ電流検出値Ｉｍとの差に対して予め設定されている積分項ゲインＫｉ２を乗算した結果を積分項の前回値ＳＩ０２に加算して積分項ＳＩ２を求める。ステップＳ２３は積分項の前回値ＳＩ０２に積分項ＳＩ２を代入して積分項の前回値ＳＩ０２を更新する。ステップＳ２４は比例項ＳＰ２と積分項ＳＩ２を加算してＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２を求める。
【００３０】
ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２の演算処理後、モータ駆動信号Ｓｍ２のＤＵＴＹをＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２に設定する。
【００３１】
制御方法切換手段１９では、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態、すなわち、モータ回転速度に基づいて制御できる状態であると判定した場合はモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍとして出力し、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定した場合は、モータ駆動信号Ｓｍ２を駆動信号Ｓｍとして出力する。これにより、第２のモータ駆動信号演算手段１８でモータ５を制御する状態、すなわち、モータ電流に基づいて制御する状態に切り換えられる。
【００３２】
以上の処理の流れを図４の流れ図にまとめると、ステップＳ３１は第１のモータ駆動信号演算手段１７の処理でモータ駆動信号Ｓｍ１を算出する。ステップＳ３２は第２のモータ駆動信号演算手段１８の処理でモータ駆動信号Ｓｍ２を算出する。ステップＳ３３は制御方法切換手段１９の処理で、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であると判定した場合はステップＳ３４に分岐し、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定した場合はステップＳ３５に分岐する。ステップＳ３４はモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍとして出力するようにモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍに代入する。ステップＳ３５はモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍとして出力するようにモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍに代入する。
【００３３】
ここで、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定する条件を
とし、一方、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であると判定する条件を
とする。なお、切換回転速度差ＤＮｍ１（＞０）は、非操舵時や通常の操舵時に発生するモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍの差に対して充分に大きい値（例えば２００ｒｐｍ）に設定し、切換回転速度差ＤＮｍ２（≧０）は切換回転速度差ＤＮｍ１に対して充分に小さい値（例えば０ｒｐｍ）に設定することにより、制御方法切換手段１９の判定がハンチングすることを防止できる。
【００３４】
ここで、たとえば運転者が右方向に操舵したときの動作を図５に示す。図５の上図は制御に用いるモータ駆動信号の推移、次の図はモータ回転速度の推移、次の図は操舵角速度信号の推移、下図は操舵角度の推移を示している。図５に示すように、本実施の形態においては、操舵速度が高くモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差が所定の切換回転速度差ＤＮｍ１よりも大きくなった場合にモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換わり、モータ回転速度検出値Ｎｍとモータ回転速度目標値ＴＮｍとの差が所定の切換回転速度差ＤＮｍ２よりも小さくなった場合にモータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御するように切り換わる。
【００３５】
また、図６に、モータ回転速度検出値Ｎｍがモータ回転速度目標値ＴＮｍに追従するまでの挙動を示す。図６の上図はモータ電流検出値Ｉｍの推移、中間図は制御に用いるモータ駆動信号の推移、下図はモータ回転速度検出値Ｎｍの推移を示しており、いずれの図においても、実線はモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換える場合、破線はモータ駆動信号Ｓｍ１のみを用いて制御する場合を示している。図６からわかるように、モータ駆動信号Ｓｍ１のみを用いて制御する場合とモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換える場合とで比較すると、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換える場合の方がより多くのモータ電流を通電でき、より早くモータ回転速度目標値ＴＮｍに到達することができる。
【００３６】
モータ駆動手段１６では、モータ回転角度信号θｍとモータ駆動信号Ｓｍに基づき、図２２に示す論理でモータ５をＰＷＭ駆動する。このときのモータ駆動信号Ｓｍは、制御方法切換手段１９により選択されたＳｍ１かＳｍ２のいずれか一方である。各ＦＥＴのゲート波形を図２３に示す。これによりモータ５は回転トルクを発生して油圧ポンプ４を駆動する。
【００３７】
以上の構成により、本実施の形態においては、モータ回転速度で制御できないときに、モータ電流で制御を行うように切り換えるようにしたので、操舵角速度信号ωｓに応じて運転者の操舵力が適切になるようにモータ５を制御するとともに、モータ５の回転数に対する応答性を向上し、かつ、過大電流の発生の抑制を行う電動油圧式パワーステアリングが実現される。
【００３８】
なお、上記の説明では、ブラシレスＤＣモータを使用した例を示したが、モータの種類は問わず、例えばブラシ付ＤＣモータにも適用できる。
【００３９】
また、モータの駆動方法を１２０度制御で矩形波駆動した例を説明したが、モータの駆動方法は問わず、例えば１８０度制御や正弦波駆動でもよい。
【００４０】
また、上記の説明では、モータ電流目標値ＴＩｍを固定値としているが、操舵状態に応じて変化させても良い。
【００４１】
実施の形態２．
上記の実施の形態１では、制御方法切換手段１９は、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍを用いて、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であることを判定しているが、図７のブロック図に示すように操舵角速度信号ωｓを用いて判定してもよい。本実施の形態においては、その場合について説明する。
【００４２】
図７において、２０は、スイッチを有し、モータ回転速度目標値ＴＮｍ、モータ回転速度検出値Ｎｍおよび操舵角速度信号ωｓに応じてモータ駆動信号Ｓｍ１とモータ駆動信号Ｓｍ２のいずれを用いて制御するかを切り換える制御方法切換手段である。
【００４３】
制御方法切換手段２０において、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定する条件を
操舵角速度信号ωｓ＞所定値ωｔｈ１
と設定する。
なお、所定値ωｔｈ１（≧０）は、操舵角速度信号ωｓの増大により、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態になるまでモータ回転数目標値ＴＮｍが増大したこと示す値とする。
【００４４】
以上の構成により、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、操舵速度が増大してモータ回転速度を高める必要がある場合に、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換えるため、モータ駆動信号Ｓｍ１のみを用いて制御する場合に比べてモータ回転速度目標値ＴＮｍにより早く追従することができる。
【００４５】
実施の形態３．
上記の実施の形態１では、制御方法切換手段１９はモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍを用いて第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であることを判定するとともに、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であることを判定しているが、図８のブロック図に示すように、モータ電流検出値Ｉｍを用いて判定してもよい。本実施の形態においては、その場合について説明する。
【００４６】
図８において、２１は、モータ電流検出値Ｉｍに応じてモータ駆動信号Ｓｍ１とモータ駆動信号Ｓｍ２のいずれを用いて制御するかを切り換える制御方法切換手段である。
【００４７】
制御方法切換手段２１において、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定する条件を
モータ電流検出値Ｉｍ＞所定値Ｉｔｈ１
とし、
第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であると判定する条件を
モータ電流検出値Ｉｍ＜所定値Ｉｔｈ２
とする。
なお、所定値Ｉｔｈ１はモータ５やＥＣＵ６に損傷を与えるモータ電流よりも小さい電流値（例えば１００Ａ）とし、所定値Ｉｔｈ２は、
０≦所定値Ｉｔｈ２≦所定値Ｉｔｈ１
を満足する値とする。
【００４８】
以上の構成により、図９に示すように、モータ電流検出値Ｉｍが所定値Ｉｔｈ１よりも大きくなったときはモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換わる。また、その後、図９に示すように、モータ電流検出値Ｉｍが所定値Ｉｔｈ２よりも小さくなったときはモータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御するように切り換わる。すなわち、モータ電流検出値Ｉｍが増大したときは、モータ駆動信号Ｓｍ２により、モータ５をモータ電流に対して制御することになるため、モータ５やＥＣＵ６に損傷を与えることなくモータ電流を通電することが可能になる。なお、ここで、図９において、上図は制御に用いるモータ駆動信号の推移、下図は検出電流値Ｉｍの推移を示しており、いずれの図においても、実線はモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換える場合、破線はモータ駆動信号Ｓｍ１のみを用いて制御する場合を示している。
【００４９】
なお、本実施の形態において、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であることを判定する条件は、上述したモータ電流検出値Ｉｍのみを用いる場合に限らず、例えば、実施の形態１で用いたモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍ、実施の形態２で用いた操舵角速度ωｓおよび本実施の形態で用いたモータ電流検出値Ｉｍを組み合わせたものでも良い。
【００５０】
また、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であることを判定する条件は、同様に、上述したモータ電流検出値Ｉｍのみを用いる場合に限らず、例えば、実施の形態１と実施の形態２で用いたモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍおよび本実施の形態で用いたモータ電流検出値Ｉｍを組み合わせたものでも良い。
【００５１】
以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、モータ電流検出値Ｉｍが所定値Ｉｔｈ１よりも大きくなったときはモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換わるようにしたので、モータ電流検出値Ｉｍが増大したときは、モータ５をモータ電流に対して制御することになるため、モータ５やＥＣＵ６に損傷を与えることなくモータ電流を通電することが可能になる。
【００５２】
実施の形態４．
上記の実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３では、ＥＣＵ６の内部信号の値に基づいて第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であることを判定していたが、モータ５が停止状態の場合は、あらかじめ第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定させてもよい。本実施の形態においては、その場合について説明する。
【００５３】
モータ５を停止状態から起動する際に、モータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する場合とモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する場合の動作を図１０に示す。図１０において、左側がモータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する場合、右側がモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する場合の動作を示しており、いずれも、上から順に、モータ電流Ｉｍの推移、制御に用いるモータ駆動信号の推移（実線がＳｍ２に切り換える場合、破線がＳｍ１のみの場合）、駆動Ｄｕｔｙの推移、モータ回転速度検出値Ｎｍ、および、モータ回転速度目標値ＴＮｍの推移を示している。
【００５４】
モータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する場合は、モータ回転速度に対してモータ５を制御する。したがって、例えば、油圧ポンプ側の負荷トルクが増大してモータ回転速度が低下すると（図１０の点線の円部分を参照）、モータの逆起電力の低下によりモータ電流Ｉｍが増加し、さらにモータ回転速度検出値Ｎｍも低下するため、モータ駆動信号Ｓｍの駆動ＤＵＴＹは増加する。この結果、過大なモータ電流が発生することがある。
【００５５】
一方、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する場合は、モータ回転速度に対してモータ５を制御する。したがって、例えば油圧ポンプ側の負荷トルクが増大してモータ回転速度が低下すると、モータの逆起電力の低下によりモータ電流が増加するが、モータ電流の増加を検出するとモータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹは低減する。この結果、過大なモータ電流の発生を抑制することができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、さらに、モータを停止状態から起動する際は、予め第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御することにより、起動時の過大なモータ電流が流れることを防止できる。
【００５７】
実施の形態５．
上記の実施の形態１では、図４の流れ図に示すように、第１のモータ駆動信号演算手段１７と第２のモータ駆動信号演算手段１８の両方を演算した後に制御方法切換手段１９の処理を行い、モータ駆動信号Ｓｍ１もしくはモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍに代入するように構成していたが、制御方法切換手段１９の処理を先に行い、選択された第１のモータ駆動信号演算手段１７もしくは第２のモータ駆動信号演算手段１８のいずれか一方の演算のみを行うように構成しても良い。本実施の形態においては、その場合について説明する。なお、本実施の形態における電動油圧式パワーステアリングのＥＣＵ６の内部構成は、図１の構成と基本的に同じであるため、ここでは図１を参照し、詳細な説明は省略する。
【００５８】
図１１の流れ図において、ステップＳ４１は制御方法切換手段１９の処理で、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であると判定した場合はステップＳ４２に分岐し、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定した場合はステップＳ４４に分岐する。ステップＳ４２は第１のモータ駆動信号演算手段１７の処理でモータ駆動信号Ｓｍ１を算出し、ステップＳ４３ではモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍとして出力するようにモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍに代入する。ステップＳ４４は第２のモータ駆動信号演算手段１８の処理でモータ駆動信号Ｓｍ２を算出し、ステップＳ４５ではモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍとして出力するようにモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍに代入する。
【００５９】
以上の構成により、本実施の形態においては、上記の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、さらに、１回の演算サイクルにおいて、第１のモータ駆動信号演算手段１７もしくは第２のモータ駆動信号演算手段１８のいずれか一方のみを処理するため、演算処理時間を短縮できる。したがって、処理速度の遅いマイクロコンピュータを用いた安価な構成でも、本発明が実現可能になる。
【００６０】
なお、上記の説明においては、制御方法切換手段により選択されていない状態では、第１のモータ駆動信号演算手段１７もしくは第２のモータ駆動信号演算手段１８の演算処理の全てを行わない例について説明したが、その場合に限らず、演算処理の一部を行わないようにしてもよい。
【００６１】
上記の説明においては、本実施の形態を実施の形態１に適用する例について説明したが、その場合に限らず、本実施の形態は、実施の形態２ないし４のいずれにも適用することができることは言うまでもない。
【００６２】
実施の形態６．
上記の実施の形態１では、第１のモータ駆動信号演算手段１７および第２のモータ駆動信号演算手段１８において制御方法の切換は考慮していなかったが、図１２のブロック図に示すように制御方法の切換の前後でモータ駆動信号が変化しないように補正処理を行っても良い。
【００６３】
図１２において、２２は、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差と後述する制御方法切換信号Ｓｓと後述する第２のモータ駆動信号演算手段２３が算出した駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２とに基づき、駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１とモータ駆動信号Ｓｍ１とを算出する第１のモータ駆動信号演算手段、２３は、モータ電流検出値Ｉｍと実施の形態１と同じ条件にて設定されたモータ電流目標値ＴＩｍとの差と後述する制御方法切換信号Ｓｓと第１のモータ駆動信号演算手段２２が算出した駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１に基づき、駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２とモータ駆動信号Ｓｍ２とを算出する第２のモータ駆動信号演算手段、２４はモータ回転速度目標値ＴＮｍおよびモータ回転速度検出値Ｎｍに応じてモータ駆動信号Ｓｍ１とモータ駆動信号Ｓｍ２のいずれを用いて制御するかを切り換えるとともに、切り換えた結果を表す制御方法切換信号Ｓｓを出力する制御方法切換手段である。なお、制御方法切換信号Ｓｓには、切り換えた結果がモータ駆動信号Ｓｍ１の場合は１、モータ駆動信号Ｓｍ２の場合は２が代入される。
【００６４】
次に動作について説明する。第１のモータ駆動信号演算手段２２における処理を図１３の流れ図に示す。ここで、Ｓｓ０１を制御方法切換信号の前回値とする。ステップＳ５１は制御方法切換信号Ｓｓと制御方法切換信号の前回値Ｓｓ０１とを比較して、異なる場合は今回制御方法切換信号Ｓｓが変化したと判定してステップＳ５２に分岐し、同じであればステップＳ５４に分岐する。ステップＳ５２は制御方法切換信号Ｓｓが１であれば、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する状態からモータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する状態に切り換わったと判定してステップＳ５３に分岐し、制御方法切換信号Ｓｓが１以外であればステップＳ５４に分岐する。ステップＳ５３は第２のモータ駆動信号演算手段２３が算出した駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２を積分項の前回値ＳＩ０１に代入する。これが制御方法切換時の補正処理となり、制御方法切換時のモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍが等しい場合、駆動信号Ｓｍは変動しない。ステップＳ５４は制御方法切換信号の前回値Ｓｓ０１を更新する。ステップＳ１１からステップＳ１４までは実施の形態１の図２と同一のため説明は省略する。
【００６５】
以上の構成により、第２のモータ駆動信号演算手段から第１のモータ駆動信号演算手段を切り換える際に補正処理が行われ、モータ駆動信号Ｓｍの変動を低減させることができる。
【００６６】
同様に、第２のモータ駆動信号演算手段２３における処理を図１４の流れ図に示す。ここで、Ｓｓ０２を制御方法切換信号の前回値とする。ステップＳ６１は制御方法切換信号Ｓｓと制御方法切換信号の前回値Ｓｓ０２とを比較して、異なる場合は今回制御方法切換信号Ｓｓが変化したと判定してステップＳ６２に分岐し、同じであればステップＳ６４に分岐する。ステップＳ６２は制御方法切換信号Ｓｓが２であれば、モータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する状態からモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する状態に切り換わったと判定してステップＳ６３に分岐し、制御方法切換信号Ｓｓが２以外であればステップＳ６４に分岐する。ステップＳ６３は第１のモータ駆動信号演算手段２２が算出した駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１を積分項の前回値ＳＩ０２に代入する。これが制御方法切換時の補正処理となり、制御方法切換時のモータ電流目標値ＴＩｍとモータ電流検出値Ｉｍが等しい場合、制御方法切換時に駆動信号Ｓｍは変動しない。ステップＳ６４では、制御方法切換信号の前回値Ｓｓ０２を更新する。ステップＳ２１からステップＳ２４までは実施の形態１の図３と同一のため説明は省略する。
【００６７】
以上の構成により、第１のモータ駆動信号演算手段から第２のモータ駆動信号演算手段を切り換える際に補正処理が行われ、モータの駆動信号Ｓｍの変動を低減させることができる。
【００６８】
第２のモータ駆動信号演算手段から第１のモータ駆動信号演算手段へ切り換える際に補正処理を行わなかった場合と補正処理を行った場合のそれぞれの挙動を図１５に示す。図１５において、左側が駆動方法切換時に１項の補正を行わなかった場合、右側が駆動方法切換時に１項の補正を行った場合の動作を示しており、いずれも、上から順に、駆動ＤＵＴＹの推移、第１のモータ駆動手段の前回の積分項ＳＩ０１の推移、駆動方法切換の推移、モータ電流の推移、モータ回転速度の推移を示している。
【００６９】
補正処理を行わない場合、第２のモータ駆動信号演算手段１８が選択されている状態ではモータ回転速度検出値Ｎｍがモータ回転速度目標値ＴＮｍよりも小さい状態が続くため、第１のモータ駆動手段１７の積分項ＳＩ０１は増加し続ける。ここで、第１のモータ駆動信号演算手段１７が選択される状態に切り換わると、増加し続けた第１のモータ駆動手段１７の積分項ＳＩ０１の影響によりモータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値が急増する。このため、モータ回転速度がオーバーシュートして操舵フィーリングが悪化する。
【００７０】
一方、補正処理を行う場合、第２のモータ駆動信号演算手段２３が選択されている状態ではモータ回転速度検出値Ｎｍがモータ回転速度目標値ＴＮｍよりも小さい状態が続くため、第１のモータ駆動手段２２の積分項ＳＩ０１は増加し続ける。ここで、第１のモータ駆動信号演算手段２２が選択される状態に切り換わると、第２のモータ駆動信号演算手段２３の駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２が第１のモータ駆動信号演算手段２２の積分項の前回値Ｓｌ０１に代入される。これにより、増加し続けた第１のモータ駆動手段２２の積分項ＳＩ１の影響を受けないため、モータ駆動信号Ｓｍの変動を低減させることができる。
【００７１】
以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、さらに、第１のモータ駆動信号演算手段は、制御方法切換手段が第２のモータ駆動信号演算手段から第１のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える際に、演算処理に補正を加えることにより、切換の前後におけるモータ駆動信号の変動を低減させるものである。
【００７２】
また、同様に、第２のモータ駆動信号演算手段は、制御方法切換手段が第１のモータ駆動信号演算手段から第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える際に、演算処理に補正を加えることにより、切換の前後におけるモータ駆動信号の変動を低減させるものである。
【００７３】
【発明の効果】
この発明は、モータにより駆動される油圧ポンプを油圧動力の発生源とする電動油圧式パワーステアリング装置であって、車両の状態を表す信号が入力され、当該車両の状態を表す信号に基づいて、前記油圧ポンプに適切な動力を発生させるための前記モータの回転速度を算出し、モータ回転速度目標値として出力するモータ回転速度目標値演算手段と、前記パワーステアリング装置に損傷を与えるモータ電流値よりも小さい予め設定された所定値を、モータ電流目標値として出力するモータ電流目標値設定手段と、前記モータの回転速度を検出し、モータ回転速度検出値として出力するモータ回転速度検出手段と、前記モータに通電されている電流を検出し、モータ電流検出値として出力するモータ電流検出手段と、前記モータ回転速度検出値と前記モータ回転速度目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第１のモータ駆動信号を算出する第１のモータ駆動信号演算手段と、前記モータ電流検出値と前記モータ電流目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第２のモータ駆動信号を算出する第２のモータ駆動信号演算手段と、前記第１のモータ駆動信号演算手段および前記第２のモータ駆動信号演算手段の何れを使用して前記モータを駆動するかを判定して切り換える制御方法切換手段とを備え、モータ回転速度で制御できない状態のときにモータ電流で制御を行うように、前記第１のモータ駆動信号演算手段から前記第２のモータ駆動信号演算手段に切り換えることにより、モータの回転速度に対する応答性の向上および過大電流の発生の抑制を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図２】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置における第１のモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れを示した流れ図である。
【図３】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置における第２のモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れを示した流れ図である。
【図４】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置におけるモータ駆動信号を切り換える処理の流れを示した流れ図である。
【図５】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置の動作を表す説明図である。
【図６】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置におけるモータ駆動信号の切り換え有無時の動作を比較した説明図である。
【図７】 実施の形態２に係る電動油圧式パワーステアリング装置のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図８】 実施の形態３に係る電動油圧式パワーステアリング装置のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図９】 実施の形態３に係る電動油圧式パワーステアリング装置の動作を表す説明図である。
【図１０】 実施の形態４に係る電動油圧式パワーステアリング装置の動作を表す説明図である。
【図１１】 実施の形態５に係る電動油圧式パワーステアリング装置におけるモータ駆動信号を切り換える処理の流れを示した流れ図である。
【図１２】 実施の形態６に係る電動油圧式パワーステアリング装置のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図１３】 実施の形態６に係る電動油圧式パワーステアリング装置における第１のモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れ図である。
【図１４】 実施の形態６に係る電動油圧式パワーステアリング装置における第２のモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れ図である。
【図１５】 実施の形態６に係る電動油圧式パワーステアリング装置の動作を表す説明図である。
【図１６】 電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図１７】 従来の技術によるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図１８】 モータ駆動手段の内部回路を表すブロック図である。
【図１９】 モータ回転速度目標値の特性を表す説明図である。
【図２０】 従来の技術によるモータ電流制限信号の特性を表す説明図である。
【図２１】 従来の技術によるモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れを示した流れ図である。
【図２２】 ＦＥＴに印加するＰＷＭ信号のＤＵＴＹ値を表す説明図である。
【図２３】 ＦＥＴのゲートに印加される電圧波形を表す説明図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール、２ ステアリングシャフト、３ コントロールバルブ、４ 油圧ポンプ、５ モータ、６ ＥＣＵ、７ 操舵角速度センサ、８ バッテリ、９ モータ回転角度センサ、１０ 車速センサ、１１ モータ回転速度目標値演算手段、１２ モータ回転速度検出値演算手段、１３ モータ電流検出手段、１４ モータ駆動制限信号演算手段、１５ モータ駆動信号演算手段、１６ モータ駆動手段、１７ 第１のモータ駆動信号演算手段、１８ 第２のモータ駆動信号演算手段、１９ 制御方法切換手段、２０ 制御方法切換手段、２１ 制御方法切換手段、２２ 第１のモータ駆動信号演算手段、２３ 第２のモータ駆動信号演算手段、２４ 制御方法切換手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動油圧式パワーステアリング装置に関し、特に、モータにより駆動される油圧ポンプを油圧動力の発生源とする電動油圧式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】
図１６は、一般的な電動油圧式パワーステアリング装置の全体構成図であり、１はステアリングホイール、２はステアリングシャフト、３は油圧量を調整するコントロールバルブ、４は油圧シリンダ（図示せず）に油圧を供給する油圧ポンプ、５は油圧ポンプ４の動力を発生するブラシレスＤＣ型のモータ、６はモータ５を駆動するＥＣＵ、７は操舵角速度を検出し操舵角速度信号ωｓを出力する操舵角速度センサ、８はＥＣＵ６の電源を供給するバッテリ、９はモータ５の回転角度を検出しモータ回転角度信号θｍを出力するモータ回転角度センサ、１０は車両の走行速度を検出し車速信号Ｖｓを出力する車速センサである。なお、上記のモータ回転角度信号θｍはモータ５の機械角をモータ５の極対数倍した電気角とする。
【０００３】
図１７は、従来のＥＣＵ６の構成図の一例であり、１１は操舵角速度信号ωｓと車速信号Ｖｓとによりモータ回転速度目標値ＴＮｍを算出するモータ回転速度目標値演算手段、１２はモータ回転角度信号θｍの時間的な変化量よりモータ回転速度検出値Ｎｍを算出するモータ回転速度検出値演算手段、１３はモータ５の各相に流れている電流の最大値を検出してモータ電流検出値Ｉｍとして出力するモータ電流検出手段、１４は後述する条件にて設定されたモータ電流制限値Ｉｌｍｔとモータ電流検出値Ｉｍとの差に基づいてモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔを算出するモータ駆動制限信号演算手段、１５はモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差とモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔとに基づいてモータ駆動信号Ｓｍを算出するモータ駆動信号演算手段、１６はモータ回転角度信号θｍとモータ駆動信号Ｓｍとに基づいてモータ５を駆動するモータ駆動手段である。なお、モータ駆動信号Ｓｍは後述するＦＥＴを駆動するＰＷＭ信号であり、モータ電流制限値Ｉｌｍｔはモータ５に通電される電流がモータ５やＥＣＵ６などに損傷を与える値よりも小さくなるような所定の値に設定される。
【０００４】
図１８は、モータ駆動手段１６の内部回路であり、１６１は、モータ回転角度信号θｍとモータ駆動信号Ｓｍとに基づいてＦＥＴを駆動する信号を生成するＦＥＴ駆動ロジック、１６２は、ＦＥＴ駆動ロジック１６１の出力にしたがってＦＥＴを駆動しモータ５に電流を供給するＨブリッジ回路である。
【０００５】
次に、上述のような従来の電動パワーステアリング装置の動作について説明する。運転者がステアリングホイール１を操舵すると、ステアリングシャフト２の下端にあるギア装置（図示せず）が作動し、油圧ポンプ４から油圧シリンダ（図示せず）に供給する油圧量を調整するコントロールバルブ３が作動する。油圧シリンダは油圧が供給されると操舵力を軽減するように作動する。このとき、ＥＣＵ６は油圧ポンプ４が適切な油圧を発生するようにモータ５を制御する。
【０００６】
ＥＣＵ６において、モータ回転速度目標値演算手段１１では操舵角速度信号ωｓと車速信号Ｖｓとに基づいてモータ回転速度目標値ＴＮｍを算出する。モータ回転速度目標値ＴＮｍの特性は、たとえば、図１９に示すように操舵角速度信号ωｓが高まるにつれてモータ回転速度目標値ＴＮｍが増加するように設定され、車速信号Ｖｓが高まるにつれてモータ回転速度目標値ＴＮｍが減少するように設定される。なお、図１９においては、横軸が操舵角速度信号ωｓ、縦軸がモータ回転速度目標値ＴＮｍである。また、図１９において、上から順に、車速信号Ｖｓが０ｋｍ／ｈの場合、４０ｋｍ／ｈの場合、８０ｋｍ／ｈの場合、１２０ｋｍ／ｈの場合を示している。
【０００７】
モータ駆動制限信号演算手段１４では、モータ電流制限値Ｉｌｍｔとモータ電流検出値Ｉｍの差に基づいてモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔを算出する。なお、モータ駆動制限信号Ｓｌｍｔはモータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値の上限であり、図２０に示すようにモータ電流検出値Ｉｍがモータ電流制限値Ｉｌｍｔより大きい場合（図２０の横軸の０の値より左側の部分）に、モータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値に制限を加える特性に設定される。なお、図２０において、横軸は（モータ電流制限値Ｉｌｍｔ−モータ電流検出値Ｉｍ）、縦軸はモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔ（モータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値の上限）である。
【０００８】
モータ駆動信号演算手段１５では、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍの差と、モータ駆動制限信号Ｓｌｍｔに基づいてモータ駆動信号Ｓｍを算出する。図２１にモータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙの演算処理の流れ図を示す。ここで、ＳＰは比例項、Ｋｐは比例項ゲイン、ＳＩは積分項、ＳＩ０は積分項の前回値、Ｋｉは積分項ゲインである。なお、比例項のゲインＫｐと積分項のゲインＫｉは、モータの応答特性に合わせて設定される。
【０００９】
図２１において、ステップＳ７１はＰＩ制御の比例項を算出しており、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に対して比例項ゲインＫｐを乗算して比例項ＳＰを求める。ステップＳ７２はＰＩ制御の積分項を算出しており、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に対して積分項ゲインＫｉを乗算した結果に、積分項の前回値ＳＩ０を加算して、積分項ＳＩを求める。ステップＳ７３は積分項の前回値ＳＩ０に積分項ＳＩを代入して積分項の前回値ＳＩ０を更新する。ステップＳ７４は比例項ＳＰと積分項ＳＩを加算してＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙを求める。ステップＳ７５はＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙとモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔとを比較し、ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙがモータ駆動制限信号Ｓｌｍｔ以下である場合は処理を終了する。一方、ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙが大きい場合はステップＳ７６に分岐する。ステップＳ７６はモータ駆動制限信号ＳｌｍｔをＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙに代入する。ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙの演算処理後、モータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹをＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙに設定して出力する。
【００１０】
以上より、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍの差に対してＰＩ制御を行うとともにモータ電流制限値ＩｌｍｔによりＤＵＴＹを制限するモータ駆動信号Ｓｍが算出される。
【００１１】
モータ駆動手段１６では、モータ回転角度信号θｍとモータ駆動信号Ｓｍに基づいて図２２に示す論理でモータをＰＷＭ駆動する。各ＦＥＴのゲート電圧波形を図２３に示す。これによりモータ５は回転トルクを発生して油圧ポンプ４を駆動する。
【００１２】
以上の構成により、操舵角速度信号ωｓに応じて運転者の操舵力が適切になるようにモータ５を制御するとともに、モータ電流を制限する電動油圧式パワーステアリング装置が実現される。
【００１３】
なお、上記の構成では電流制限値Ｉｌｍｔを一定の値としていたが、他の従来例として、操舵フィーリングを向上するために電流制限値Ｉｌｍｔを操舵状態に応じて変化させるものが提案されている（特に、特許文献１参照。）。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−７１２５４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
モータ電流検出値がモータ電流制限値より大きいときにのみモータ電流の制限を行うため、モータ電流制限値はモータやＥＣＵに損傷を与える電流値に対して充分に小さな値にするとともに、モータ電流がモータ電流制限値を越えてから実際にモータ電流が制限されるまでの時間を考慮して設定する必要があるという問題点があった。
【００１６】
また、モータ電流がモータやＥＣＵに損傷を与える電流値に対して充分に小さな値に設定されたモータ電流制限値に制限されるため、モータを増速する際にモータ回転速度がモータ回転速度目標値に到達するまでの時間が長くなることがあるという問題点があった。
【００１７】
また、モータ電流がモータやＥＣＵに損傷を与える電流値に対して充分に小さな値に設定されたモータ電流制限値に制限されるため、モータを停止状態から起動する際に、モータ回転速度がモータ回転速度目標値に到達するまでの時間が長くなることがあるという問題点があった。
【００１８】
また、電流制限を行う条件がモータ電流値のみで定められているため、モータ電流値がモータ電流制限値付近で上下した場合、電流制限を行わないモードと電流制限を行うモードがハンチングし、モータの出力が振動的になることがあるという問題点があった。
【００１９】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、モータ回転速度に基づいてモータを制御できない状態の場合は、モータ電流に基づいてモータを制御するように切り換えることにより、モータの回転速度に対する応答性の向上および過大電流の発生の抑制を行う電動油圧式パワーステアリング装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、モータにより駆動される油圧ポンプを油圧動力の発生源とする電動油圧式パワーステアリング装置であって、車両の状態を表す信号が入力され、当該車両の状態を表す信号に基づいて、前記油圧ポンプに適切な動力を発生させるための前記モータの回転速度を算出し、モータ回転速度目標値として出力するモータ回転速度目標値演算手段と、前記パワーステアリング装置に損傷を与えるモータ電流値よりも小さい予め設定された所定値を、モータ電流目標値として出力するモータ電流目標値設定手段と、前記モータの回転速度を検出し、モータ回転速度検出値として出力するモータ回転速度検出手段と、前記モータに通電されている電流を検出し、モータ電流検出値として出力するモータ電流検出手段と、前記モータ回転速度検出値と前記モータ回転速度目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第１のモータ駆動信号を算出する第１のモータ駆動信号演算手段と、前記モータ電流検出値と前記モータ電流目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第２のモータ駆動信号を算出する第２のモータ駆動信号演算手段と、前記第１のモータ駆動信号演算手段および前記第２のモータ駆動信号演算手段の何れを使用して前記モータを駆動するかを判定して切り換える制御方法切換手段とを備える。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置について説明する。本実施の形態に係る電動油圧式パワーステアリング装置の全体構成図は、図１６に示した上記の従来例のものと基本的に同一であるため、ここでは、図１６を参照し、詳細な説明は省略する。本実施の形態と上記の従来例との違いは、ＥＣＵ６の内部構成である。図１は、本実施の形態におけるＥＣＵ６の内部構成を示したブロック図であり、符号５、１１〜１３、１６は、図１７の従来例と同一または相当箇所であるため、同一符号を付して示し、ここではその説明は省略する。
【００２２】
図１において、１７はモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に基づいてモータ駆動信号Ｓｍ１を算出する第１のモータ駆動信号演算手段、１８はモータ電流検出値Ｉｍと後述する条件にて設定されたモータ電流目標値ＴＩｍの差に基づいてモータ駆動信号Ｓｍ２を算出する第２のモータ駆動信号演算手段、１９はスイッチを有して、モータ回転速度目標値ＴＮｍおよびモータ回転速度検出値Ｎｍに応じてモータ駆動信号Ｓｍ１とモータ駆動信号Ｓｍ２のいずれを用いて制御を行うかを当該スイッチにより切り換える制御方法切換手段である。なお、上記のモータ電流目標値ＴＩｍは、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御した場合に、モータ５に通電される電流がモータ５やＥＣＵ６などに損傷を与える値よりも小さくなるという条件を満たすように予め設定される。
【００２３】
次に動作について説明する。運転者がステアリングホイール１を操舵すると、ステアリングシャフト２の下端にあるギア装置（図示せず）が作動し、油圧ポンプ４から油圧シリンダ（図示せず）に供給する油圧量を調整するコントロールバルブ３が作動する。油圧シリンダは油圧が供給されると操舵力を軽減するように作動する。このとき、ＥＣＵ６は油圧ポンプ４が適切な油圧を発生するようにモータ５を制御する。
【００２４】
ＥＣＵ６において、モータ回転速度目標値演算手段１１では操舵角速度信号ωｓと車速信号Ｖｓに基づいてモータ回転速度目標値ＴＮｍを算出する。モータ回転速度目標値ＴＮｍの特性は、たとえば、図１９に示すように操舵角速度信号ωｓが高まるにつれてモータ回転速度目標値ＴＮｍが増加するように設定され、かつ、車速信号Ｖｓが高まるにつれてモータ回転速度目標値ＴＮｍが減少するように設定される。
【００２５】
第１のモータ駆動信号演算手段１７では、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に基づいてＰＩ制御の演算を行いモータ駆動信号Ｓｍ１を出力する。図２にモータ駆動信号Ｓｍ１のＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１の演算処理の流れ図を示す。ここで、ＳＰ１は比例項、Ｋｐ１は比例項ゲイン、ＳＩ１は積分項、ＳＩ０１は積分項の前回値、Ｋｉ１は積分項ゲインである。なお、比例項のゲインＫｐ１と積分項のゲインＫｉ１は、モータ５の応答特性に合わせて設定される。
【００２６】
図２において、ステップＳ１１はＰＩ制御の比例項を算出しており、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍの差に対して予め設定されている比例項ゲインＫｐ１を乗算して比例項ＳＰ１を求める。ステップＳ１２はＰＩ制御の積分項を算出しており、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差に対して予め設定されている積分項ゲインＫｉ１を乗算した結果を積分項の前回値ＳＩ０１に加算して積分項ＳＩ１を求める。ステップＳ１３は積分項の前回値ＳＩ０１に積分項ＳＩ１を代入して積分項の前回値ＳＩ０１を更新する。ステップＳ１４は比例項ＳＰ１と積分項ＳＩ１を加算してＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１を求める。
【００２７】
ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１の演算処理後、モータ駆動信号Ｓｍ１のＤＵＴＹをＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１に設定する。
【００２８】
第２のモータ駆動信号演算手段１８では、モータ電流目標値ＴＩｍとモータ電流検出値Ｉｍとの差に基づいてＰＩ制御の演算を行いモータ駆動信号Ｓｍ２を出力する。図３にモータ駆動信号Ｓｍ２のＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２の演算処理の流れ図を示す。ここで、ＳＰ２は比例項、Ｋｐ２は比例項ゲイン、ＳＩ２は積分項、ＳＩ０２は積分項の前回値、Ｋｉ２は積分項ゲインである。なお、比例項のゲインＫｐ２と積分項のゲインＫｉ２は、モータ５の応答特性に合わせて設定される。
【００２９】
図３において、ステップＳ２１はＰＩ制御の比例項を算出しており、モータ電流目標値ＴIｍとモータ電流検出値Iｍとの差に対して予め設定されている比例項ゲインＫｐ２を乗算して比例項ＳＰ２を求める。ステップＳ２２はＰＩ制御の積分項を算出しており、モータ電流目標値ＴＩｍとモータ電流検出値Ｉｍとの差に対して予め設定されている積分項ゲインＫｉ２を乗算した結果を積分項の前回値ＳＩ０２に加算して積分項ＳＩ２を求める。ステップＳ２３は積分項の前回値ＳＩ０２に積分項ＳＩ２を代入して積分項の前回値ＳＩ０２を更新する。ステップＳ２４は比例項ＳＰ２と積分項ＳＩ２を加算してＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２を求める。
【００３０】
ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２の演算処理後、モータ駆動信号Ｓｍ２のＤＵＴＹをＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２に設定する。
【００３１】
制御方法切換手段１９では、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態、すなわち、モータ回転速度に基づいて制御できる状態であると判定した場合はモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍとして出力し、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定した場合は、モータ駆動信号Ｓｍ２を駆動信号Ｓｍとして出力する。これにより、第２のモータ駆動信号演算手段１８でモータ５を制御する状態、すなわち、モータ電流に基づいて制御する状態に切り換えられる。
【００３２】
以上の処理の流れを図４の流れ図にまとめると、ステップＳ３１は第１のモータ駆動信号演算手段１７の処理でモータ駆動信号Ｓｍ１を算出する。ステップＳ３２は第２のモータ駆動信号演算手段１８の処理でモータ駆動信号Ｓｍ２を算出する。ステップＳ３３は制御方法切換手段１９の処理で、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であると判定した場合はステップＳ３４に分岐し、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定した場合はステップＳ３５に分岐する。ステップＳ３４はモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍとして出力するようにモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍに代入する。ステップＳ３５はモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍとして出力するようにモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍに代入する。
【００３３】
ここで、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定する条件を
【００３４】
ここで、たとえば運転者が右方向に操舵したときの動作を図５に示す。図５の上図は制御に用いるモータ駆動信号の推移、次の図はモータ回転速度の推移、次の図は操舵角速度信号の推移、下図は操舵角度の推移を示している。図５に示すように、本実施の形態においては、操舵速度が高くモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差が所定の切換回転速度差ＤＮｍ１よりも大きくなった場合にモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換わり、モータ回転速度検出値Ｎｍとモータ回転速度目標値ＴＮｍとの差が所定の切換回転速度差ＤＮｍ２よりも小さくなった場合にモータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御するように切り換わる。
【００３５】
また、図６に、モータ回転速度検出値Ｎｍがモータ回転速度目標値ＴＮｍに追従するまでの挙動を示す。図６の上図はモータ電流検出値Ｉｍの推移、中間図は制御に用いるモータ駆動信号の推移、下図はモータ回転速度検出値Ｎｍの推移を示しており、いずれの図においても、実線はモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換える場合、破線はモータ駆動信号Ｓｍ１のみを用いて制御する場合を示している。図６からわかるように、モータ駆動信号Ｓｍ１のみを用いて制御する場合とモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換える場合とで比較すると、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換える場合の方がより多くのモータ電流を通電でき、より早くモータ回転速度目標値ＴＮｍに到達することができる。
【００３６】
モータ駆動手段１６では、モータ回転角度信号θｍとモータ駆動信号Ｓｍに基づき、図２２に示す論理でモータ５をＰＷＭ駆動する。このときのモータ駆動信号Ｓｍは、制御方法切換手段１９により選択されたＳｍ１かＳｍ２のいずれか一方である。各ＦＥＴのゲート波形を図２３に示す。これによりモータ５は回転トルクを発生して油圧ポンプ４を駆動する。
【００３７】
以上の構成により、本実施の形態においては、モータ回転速度で制御できないときに、モータ電流で制御を行うように切り換えるようにしたので、操舵角速度信号ωｓに応じて運転者の操舵力が適切になるようにモータ５を制御するとともに、モータ５の回転数に対する応答性を向上し、かつ、過大電流の発生の抑制を行う電動油圧式パワーステアリングが実現される。
【００３８】
なお、上記の説明では、ブラシレスＤＣモータを使用した例を示したが、モータの種類は問わず、例えばブラシ付ＤＣモータにも適用できる。
【００３９】
また、モータの駆動方法を１２０度制御で矩形波駆動した例を説明したが、モータの駆動方法は問わず、例えば１８０度制御や正弦波駆動でもよい。
【００４０】
また、上記の説明では、モータ電流目標値ＴＩｍを固定値としているが、操舵状態に応じて変化させても良い。
【００４１】
実施の形態２．
上記の実施の形態１では、制御方法切換手段１９は、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍを用いて、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であることを判定しているが、図７のブロック図に示すように操舵角速度信号ωｓを用いて判定してもよい。本実施の形態においては、その場合について説明する。
【００４２】
図７において、２０は、スイッチを有し、モータ回転速度目標値ＴＮｍ、モータ回転速度検出値Ｎｍおよび操舵角速度信号ωｓに応じてモータ駆動信号Ｓｍ１とモータ駆動信号Ｓｍ２のいずれを用いて制御するかを切り換える制御方法切換手段である。
【００４３】
制御方法切換手段２０において、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定する条件を
操舵角速度信号ωｓ＞所定値ωｔｈ１
と設定する。
なお、所定値ωｔｈ１（≧０）は、操舵角速度信号ωｓの増大により、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態になるまでモータ回転数目標値ＴＮｍが増大したこと示す値とする。
【００４４】
以上の構成により、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、操舵速度が増大してモータ回転速度を高める必要がある場合に、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換えるため、モータ駆動信号Ｓｍ１のみを用いて制御する場合に比べてモータ回転速度目標値ＴＮｍにより早く追従することができる。
【００４５】
実施の形態３．
上記の実施の形態１では、制御方法切換手段１９はモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍを用いて第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であることを判定するとともに、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であることを判定しているが、図８のブロック図に示すように、モータ電流検出値Ｉｍを用いて判定してもよい。本実施の形態においては、その場合について説明する。
【００４６】
図８において、２１は、モータ電流検出値Ｉｍに応じてモータ駆動信号Ｓｍ１とモータ駆動信号Ｓｍ２のいずれを用いて制御するかを切り換える制御方法切換手段である。
【００４７】
制御方法切換手段２１において、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定する条件を
モータ電流検出値Ｉｍ＞所定値Ｉｔｈ１
とし、
第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であると判定する条件を
モータ電流検出値Ｉｍ＜所定値Ｉｔｈ２
とする。
なお、所定値Ｉｔｈ１はモータ５やＥＣＵ６に損傷を与えるモータ電流よりも小さい電流値（例えば１００Ａ）とし、所定値Ｉｔｈ２は、
０≦所定値Ｉｔｈ２≦所定値Ｉｔｈ１
を満足する値とする。
【００４８】
以上の構成により、図９に示すように、モータ電流検出値Ｉｍが所定値Ｉｔｈ１よりも大きくなったときはモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換わる。また、その後、図９に示すように、モータ電流検出値Ｉｍが所定値Ｉｔｈ２よりも小さくなったときはモータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御するように切り換わる。すなわち、モータ電流検出値Ｉｍが増大したときは、モータ駆動信号Ｓｍ２により、モータ５をモータ電流に対して制御することになるため、モータ５やＥＣＵ６に損傷を与えることなくモータ電流を通電することが可能になる。なお、ここで、図９において、上図は制御に用いるモータ駆動信号の推移、下図は検出電流値Ｉｍの推移を示しており、いずれの図においても、実線はモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換える場合、破線はモータ駆動信号Ｓｍ１のみを用いて制御する場合を示している。
【００４９】
なお、本実施の形態において、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であることを判定する条件は、上述したモータ電流検出値Ｉｍのみを用いる場合に限らず、例えば、実施の形態１で用いたモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍ、実施の形態２で用いた操舵角速度ωｓおよび本実施の形態で用いたモータ電流検出値Ｉｍを組み合わせたものでも良い。
【００５０】
また、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であることを判定する条件は、同様に、上述したモータ電流検出値Ｉｍのみを用いる場合に限らず、例えば、実施の形態１と実施の形態２で用いたモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍおよび本実施の形態で用いたモータ電流検出値Ｉｍを組み合わせたものでも良い。
【００５１】
以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、モータ電流検出値Ｉｍが所定値Ｉｔｈ１よりも大きくなったときはモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御するように切り換わるようにしたので、モータ電流検出値Ｉｍが増大したときは、モータ５をモータ電流に対して制御することになるため、モータ５やＥＣＵ６に損傷を与えることなくモータ電流を通電することが可能になる。
【００５２】
実施の形態４．
上記の実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３では、ＥＣＵ６の内部信号の値に基づいて第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であることを判定していたが、モータ５が停止状態の場合は、あらかじめ第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定させてもよい。本実施の形態においては、その場合について説明する。
【００５３】
モータ５を停止状態から起動する際に、モータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する場合とモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する場合の動作を図１０に示す。図１０において、左側がモータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する場合、右側がモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する場合の動作を示しており、いずれも、上から順に、モータ電流Ｉｍの推移、制御に用いるモータ駆動信号の推移（実線がＳｍ２に切り換える場合、破線がＳｍ１のみの場合）、駆動Ｄｕｔｙの推移、モータ回転速度検出値Ｎｍ、および、モータ回転速度目標値ＴＮｍの推移を示している。
【００５４】
モータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する場合は、モータ回転速度に対してモータ５を制御する。したがって、例えば、油圧ポンプ側の負荷トルクが増大してモータ回転速度が低下すると（図１０の点線の円部分を参照）、モータの逆起電力の低下によりモータ電流Ｉｍが増加し、さらにモータ回転速度検出値Ｎｍも低下するため、モータ駆動信号Ｓｍの駆動ＤＵＴＹは増加する。この結果、過大なモータ電流が発生することがある。
【００５５】
一方、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する場合は、モータ回転速度に対してモータ５を制御する。したがって、例えば油圧ポンプ側の負荷トルクが増大してモータ回転速度が低下すると、モータの逆起電力の低下によりモータ電流が増加するが、モータ電流の増加を検出するとモータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹは低減する。この結果、過大なモータ電流の発生を抑制することができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、さらに、モータを停止状態から起動する際は、予め第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御することにより、起動時の過大なモータ電流が流れることを防止できる。
【００５７】
実施の形態５．
上記の実施の形態１では、図４の流れ図に示すように、第１のモータ駆動信号演算手段１７と第２のモータ駆動信号演算手段１８の両方を演算した後に制御方法切換手段１９の処理を行い、モータ駆動信号Ｓｍ１もしくはモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍに代入するように構成していたが、制御方法切換手段１９の処理を先に行い、選択された第１のモータ駆動信号演算手段１７もしくは第２のモータ駆動信号演算手段１８のいずれか一方の演算のみを行うように構成しても良い。本実施の形態においては、その場合について説明する。なお、本実施の形態における電動油圧式パワーステアリングのＥＣＵ６の内部構成は、図１の構成と基本的に同じであるため、ここでは図１を参照し、詳細な説明は省略する。
【００５８】
図１１の流れ図において、ステップＳ４１は制御方法切換手段１９の処理で、第１のモータ駆動信号演算手段１７でモータ５を制御できる状態であると判定した場合はステップＳ４２に分岐し、第１のモータ駆動信号演算手段１７ではモータ５を制御できない状態であると判定した場合はステップＳ４４に分岐する。ステップＳ４２は第１のモータ駆動信号演算手段１７の処理でモータ駆動信号Ｓｍ１を算出し、ステップＳ４３ではモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍとして出力するようにモータ駆動信号Ｓｍ１をモータ駆動信号Ｓｍに代入する。ステップＳ４４は第２のモータ駆動信号演算手段１８の処理でモータ駆動信号Ｓｍ２を算出し、ステップＳ４５ではモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍとして出力するようにモータ駆動信号Ｓｍ２をモータ駆動信号Ｓｍに代入する。
【００５９】
以上の構成により、本実施の形態においては、上記の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、さらに、１回の演算サイクルにおいて、第１のモータ駆動信号演算手段１７もしくは第２のモータ駆動信号演算手段１８のいずれか一方のみを処理するため、演算処理時間を短縮できる。したがって、処理速度の遅いマイクロコンピュータを用いた安価な構成でも、本発明が実現可能になる。
【００６０】
なお、上記の説明においては、制御方法切換手段により選択されていない状態では、第１のモータ駆動信号演算手段１７もしくは第２のモータ駆動信号演算手段１８の演算処理の全てを行わない例について説明したが、その場合に限らず、演算処理の一部を行わないようにしてもよい。
【００６１】
上記の説明においては、本実施の形態を実施の形態１に適用する例について説明したが、その場合に限らず、本実施の形態は、実施の形態２ないし４のいずれにも適用することができることは言うまでもない。
【００６２】
実施の形態６．
上記の実施の形態１では、第１のモータ駆動信号演算手段１７および第２のモータ駆動信号演算手段１８において制御方法の切換は考慮していなかったが、図１２のブロック図に示すように制御方法の切換の前後でモータ駆動信号が変化しないように補正処理を行っても良い。
【００６３】
図１２において、２２は、モータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍとの差と後述する制御方法切換信号Ｓｓと後述する第２のモータ駆動信号演算手段２３が算出した駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２とに基づき、駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１とモータ駆動信号Ｓｍ１とを算出する第１のモータ駆動信号演算手段、２３は、モータ電流検出値Ｉｍと実施の形態１と同じ条件にて設定されたモータ電流目標値ＴＩｍとの差と後述する制御方法切換信号Ｓｓと第１のモータ駆動信号演算手段２２が算出した駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１に基づき、駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２とモータ駆動信号Ｓｍ２とを算出する第２のモータ駆動信号演算手段、２４はモータ回転速度目標値ＴＮｍおよびモータ回転速度検出値Ｎｍに応じてモータ駆動信号Ｓｍ１とモータ駆動信号Ｓｍ２のいずれを用いて制御するかを切り換えるとともに、切り換えた結果を表す制御方法切換信号Ｓｓを出力する制御方法切換手段である。なお、制御方法切換信号Ｓｓには、切り換えた結果がモータ駆動信号Ｓｍ１の場合は１、モータ駆動信号Ｓｍ２の場合は２が代入される。
【００６４】
次に動作について説明する。第１のモータ駆動信号演算手段２２における処理を図１３の流れ図に示す。ここで、Ｓｓ０１を制御方法切換信号の前回値とする。ステップＳ５１は制御方法切換信号Ｓｓと制御方法切換信号の前回値Ｓｓ０１とを比較して、異なる場合は今回制御方法切換信号Ｓｓが変化したと判定してステップＳ５２に分岐し、同じであればステップＳ５４に分岐する。ステップＳ５２は制御方法切換信号Ｓｓが１であれば、モータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する状態からモータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する状態に切り換わったと判定してステップＳ５３に分岐し、制御方法切換信号Ｓｓが１以外であればステップＳ５４に分岐する。ステップＳ５３は第２のモータ駆動信号演算手段２３が算出した駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２を積分項の前回値ＳＩ０１に代入する。これが制御方法切換時の補正処理となり、制御方法切換時のモータ回転速度目標値ＴＮｍとモータ回転速度検出値Ｎｍが等しい場合、駆動信号Ｓｍは変動しない。ステップＳ５４は制御方法切換信号の前回値Ｓｓ０１を更新する。ステップＳ１１からステップＳ１４までは実施の形態１の図２と同一のため説明は省略する。
【００６５】
以上の構成により、第２のモータ駆動信号演算手段から第１のモータ駆動信号演算手段を切り換える際に補正処理が行われ、モータ駆動信号Ｓｍの変動を低減させることができる。
【００６６】
同様に、第２のモータ駆動信号演算手段２３における処理を図１４の流れ図に示す。ここで、Ｓｓ０２を制御方法切換信号の前回値とする。ステップＳ６１は制御方法切換信号Ｓｓと制御方法切換信号の前回値Ｓｓ０２とを比較して、異なる場合は今回制御方法切換信号Ｓｓが変化したと判定してステップＳ６２に分岐し、同じであればステップＳ６４に分岐する。ステップＳ６２は制御方法切換信号Ｓｓが２であれば、モータ駆動信号Ｓｍ１を用いて制御する状態からモータ駆動信号Ｓｍ２を用いて制御する状態に切り換わったと判定してステップＳ６３に分岐し、制御方法切換信号Ｓｓが２以外であればステップＳ６４に分岐する。ステップＳ６３は第１のモータ駆動信号演算手段２２が算出した駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ１を積分項の前回値ＳＩ０２に代入する。これが制御方法切換時の補正処理となり、制御方法切換時のモータ電流目標値ＴＩｍとモータ電流検出値Ｉｍが等しい場合、制御方法切換時に駆動信号Ｓｍは変動しない。ステップＳ６４では、制御方法切換信号の前回値Ｓｓ０２を更新する。ステップＳ２１からステップＳ２４までは実施の形態１の図３と同一のため説明は省略する。
【００６７】
以上の構成により、第１のモータ駆動信号演算手段から第２のモータ駆動信号演算手段を切り換える際に補正処理が行われ、モータの駆動信号Ｓｍの変動を低減させることができる。
【００６８】
第２のモータ駆動信号演算手段から第１のモータ駆動信号演算手段へ切り換える際に補正処理を行わなかった場合と補正処理を行った場合のそれぞれの挙動を図１５に示す。図１５において、左側が駆動方法切換時に１項の補正を行わなかった場合、右側が駆動方法切換時に１項の補正を行った場合の動作を示しており、いずれも、上から順に、駆動ＤＵＴＹの推移、第１のモータ駆動手段の前回の積分項ＳＩ０１の推移、駆動方法切換の推移、モータ電流の推移、モータ回転速度の推移を示している。
【００６９】
補正処理を行わない場合、第２のモータ駆動信号演算手段１８が選択されている状態ではモータ回転速度検出値Ｎｍがモータ回転速度目標値ＴＮｍよりも小さい状態が続くため、第１のモータ駆動手段１７の積分項ＳＩ０１は増加し続ける。ここで、第１のモータ駆動信号演算手段１７が選択される状態に切り換わると、増加し続けた第１のモータ駆動手段１７の積分項ＳＩ０１の影響によりモータ駆動信号ＳｍのＤＵＴＹ値が急増する。このため、モータ回転速度がオーバーシュートして操舵フィーリングが悪化する。
【００７０】
一方、補正処理を行う場合、第２のモータ駆動信号演算手段２３が選択されている状態ではモータ回転速度検出値Ｎｍがモータ回転速度目標値ＴＮｍよりも小さい状態が続くため、第１のモータ駆動手段２２の積分項ＳＩ０１は増加し続ける。ここで、第１のモータ駆動信号演算手段２２が選択される状態に切り換わると、第２のモータ駆動信号演算手段２３の駆動ＤＵＴＹ値Ｓｄｔｙ２が第１のモータ駆動信号演算手段２２の積分項の前回値Ｓｌ０１に代入される。これにより、増加し続けた第１のモータ駆動手段２２の積分項ＳＩ１の影響を受けないため、モータ駆動信号Ｓｍの変動を低減させることができる。
【００７１】
以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、さらに、第１のモータ駆動信号演算手段は、制御方法切換手段が第２のモータ駆動信号演算手段から第１のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える際に、演算処理に補正を加えることにより、切換の前後におけるモータ駆動信号の変動を低減させるものである。
【００７２】
また、同様に、第２のモータ駆動信号演算手段は、制御方法切換手段が第１のモータ駆動信号演算手段から第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える際に、演算処理に補正を加えることにより、切換の前後におけるモータ駆動信号の変動を低減させるものである。
【００７３】
【発明の効果】
この発明は、モータにより駆動される油圧ポンプを油圧動力の発生源とする電動油圧式パワーステアリング装置であって、車両の状態を表す信号が入力され、当該車両の状態を表す信号に基づいて、前記油圧ポンプに適切な動力を発生させるための前記モータの回転速度を算出し、モータ回転速度目標値として出力するモータ回転速度目標値演算手段と、前記パワーステアリング装置に損傷を与えるモータ電流値よりも小さい予め設定された所定値を、モータ電流目標値として出力するモータ電流目標値設定手段と、前記モータの回転速度を検出し、モータ回転速度検出値として出力するモータ回転速度検出手段と、前記モータに通電されている電流を検出し、モータ電流検出値として出力するモータ電流検出手段と、前記モータ回転速度検出値と前記モータ回転速度目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第１のモータ駆動信号を算出する第１のモータ駆動信号演算手段と、前記モータ電流検出値と前記モータ電流目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第２のモータ駆動信号を算出する第２のモータ駆動信号演算手段と、前記第１のモータ駆動信号演算手段および前記第２のモータ駆動信号演算手段の何れを使用して前記モータを駆動するかを判定して切り換える制御方法切換手段とを備え、モータ回転速度で制御できない状態のときにモータ電流で制御を行うように、前記第１のモータ駆動信号演算手段から前記第２のモータ駆動信号演算手段に切り換えることにより、モータの回転速度に対する応答性の向上および過大電流の発生の抑制を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図２】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置における第１のモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れを示した流れ図である。
【図３】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置における第２のモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れを示した流れ図である。
【図４】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置におけるモータ駆動信号を切り換える処理の流れを示した流れ図である。
【図５】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置の動作を表す説明図である。
【図６】 実施の形態１に係る電動油圧式パワーステアリング装置におけるモータ駆動信号の切り換え有無時の動作を比較した説明図である。
【図７】 実施の形態２に係る電動油圧式パワーステアリング装置のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図８】 実施の形態３に係る電動油圧式パワーステアリング装置のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図９】 実施の形態３に係る電動油圧式パワーステアリング装置の動作を表す説明図である。
【図１０】 実施の形態４に係る電動油圧式パワーステアリング装置の動作を表す説明図である。
【図１１】 実施の形態５に係る電動油圧式パワーステアリング装置におけるモータ駆動信号を切り換える処理の流れを示した流れ図である。
【図１２】 実施の形態６に係る電動油圧式パワーステアリング装置のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図１３】 実施の形態６に係る電動油圧式パワーステアリング装置における第１のモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れ図である。
【図１４】 実施の形態６に係る電動油圧式パワーステアリング装置における第２のモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れ図である。
【図１５】 実施の形態６に係る電動油圧式パワーステアリング装置の動作を表す説明図である。
【図１６】 電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図１７】 従来の技術によるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図１８】 モータ駆動手段の内部回路を表すブロック図である。
【図１９】 モータ回転速度目標値の特性を表す説明図である。
【図２０】 従来の技術によるモータ電流制限信号の特性を表す説明図である。
【図２１】 従来の技術によるモータ駆動信号演算手段の演算処理の流れを示した流れ図である。
【図２２】 ＦＥＴに印加するＰＷＭ信号のＤＵＴＹ値を表す説明図である。
【図２３】 ＦＥＴのゲートに印加される電圧波形を表す説明図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール、２ ステアリングシャフト、３ コントロールバルブ、４ 油圧ポンプ、５ モータ、６ ＥＣＵ、７ 操舵角速度センサ、８ バッテリ、９ モータ回転角度センサ、１０ 車速センサ、１１ モータ回転速度目標値演算手段、１２ モータ回転速度検出値演算手段、１３ モータ電流検出手段、１４ モータ駆動制限信号演算手段、１５ モータ駆動信号演算手段、１６ モータ駆動手段、１７ 第１のモータ駆動信号演算手段、１８ 第２のモータ駆動信号演算手段、１９ 制御方法切換手段、２０ 制御方法切換手段、２１ 制御方法切換手段、２２ 第１のモータ駆動信号演算手段、２３ 第２のモータ駆動信号演算手段、２４ 制御方法切換手段。
Claims (12)
- モータにより駆動される油圧ポンプを油圧動力の発生源とする電動油圧式パワーステアリング装置であって、
車両の状態を表す信号が入力され、当該車両の状態を表す信号に基づいて、前記油圧ポンプに適切な動力を発生させるための前記モータの回転速度を算出し、モータ回転速度目標値として出力するモータ回転速度目標値演算手段と、
前記パワーステアリング装置に損傷を与えるモータ電流値よりも小さい予め設定された所定値を、モータ電流目標値として出力するモータ電流目標値設定手段と、
前記モータの回転速度を検出し、モータ回転速度検出値として出力するモータ回転速度検出手段と、
前記モータに通電されている電流を検出し、モータ電流検出値として出力するモータ電流検出手段と、
前記モータ回転速度検出値と前記モータ回転速度目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第１のモータ駆動信号を算出する第１のモータ駆動信号演算手段と、
前記モータ電流検出値と前記モータ電流目標値との差に基づいて、前記モータを駆動するための第２のモータ駆動信号を算出する第２のモータ駆動信号演算手段と、
前記第１のモータ駆動信号演算手段および前記第２のモータ駆動信号演算手段の何れを使用して前記モータを駆動するかを判定して切り換える制御方法切換手段と
を備えることを特徴とする電動油圧式パワーステアリング装置。 - 前記制御方法切換手段は、
前記第１のモータ駆動信号演算手段では前記モータを制御できない状態であると判定した場合に、前記第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換え、
前記第１のモータ駆動信号演算手段で前記モータを制御できる状態であると判定した場合に、前記第１のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える
ことを特徴とする請求項１に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。 - 制御方法切換手段は、
前記モータ回転速度目標値から前記モータ回転速度検出値を減算した値が、０よりも大きい所定の第１のモータ回転速度用しきい値よりも大きいときに、前記第１のモータ駆動信号演算手段ではモータを制御できない状態であると判定して、前記第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える
ことを特徴とする請求項２に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。 - 運転者が操舵するステアリングの角速度を検出し、操舵角速度信号として出力する操舵角速度検出手段を備え、
前記制御方法切換手段は、
前記操舵角速度信号が０以上の所定の操舵角速度用しきい値よりも高いときに、前記第１のモータ駆動信号演算手段では前記モータを制御できない状態であると判定して、前記第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える
ことを特徴とする請求項２に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。 - 前記制御方法切換手段は、
前記パワーステアリング装置に損傷を与えるモータ電流値よりも小さい所定の第１のモータ電流用しきい値より前記モータ電流検出値が大きいときに、前記第１のモータ駆動信号演算手段では前記モータを制御できない状態であると判定して、前記第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える
ことを特徴とする請求項２に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。 - 前記制御方法切換手段は、
前記モータ回転速度検出値から前記モータ回転速度目標値を減算した値が０以上の所定の第２のモータ回転速度用しきい値より小さいときに、前記第１のモータ駆動信号演算手段で前記モータを制御できる状態であると判定して、前記第１のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える
ことを特徴とする請求項２に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。 - 前記制御方法切換手段は、
０以上の所定の第２のモータ電流用しきい値より前記モータ電流検出値が小さいときに、前記第１のモータ駆動信号演算手段で前記モータを制御できる状態であると判定して、前記第１のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える
ことを特徴とする請求項２に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。 - 前記制御方法切換手段は、
前記モータを停止状態から起動する際は、あらかじめ、前記第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。 - 前記第１のモータ駆動信号演算手段は、前記制御方法切換手段により選択されていない状態では、前記第１のモータ駆動信号演算手段の所定の演算処理の一部ないし全てを行わないことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。
- 前記第２のモータ駆動信号演算手段は、前記制御方法切換手段により選択されていない状態では、前記第２のモータ駆動信号演算手段の所定の演算処理の一部ないし全てを行わないことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。
- 前記第１のモータ駆動信号演算手段は、前記制御方法切換手段が前記第２のモータ駆動信号演算手段から前記第１のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える際に、前記第１のモータ駆動信号演算手段の所定の演算処理に補正を加えることにより、切換の前後におけるモータ駆動信号の変化を低減させることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。
- 前記第２のモータ駆動信号演算手段は、前記制御方法切換手段が前記第１のモータ駆動信号演算手段から前記第２のモータ駆動信号演算手段を用いて制御するように切り換える際に、前記第２のモータ駆動信号演算手段の所定の演算処理に補正を加えることにより、切換の前後におけるモータ駆動信号の変化を低減させることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の電動油圧式パワーステアリング装置。
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