JP4993599B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に関する。

従来、この種の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）の制御系は、概略図３に示すように構成され、ドライバのステアリングの操作をモータ（直流モータ）１の回転駆動によってアシストする。

すなわち、ドライバのステアリングの操作トルクをトルクセンサ２により検出し、その検出トルクをＡ／Ｄ変換してマイクロコンピュータ構成の制御ＥＣＵ３Ａの電流目標値設定器４に入力する。なお、前記検出トルクはその力の方向（正、逆）の情報を含む。

電流目標値設定器４は、例えばトルクセンサ２の検出トルクに対するモータ１の駆動電流の目標値の特性マップ又は演算式を保持し、入力された検出トルクに応じたモータ１の駆動電流の目標値Ｉｒのデータを減算器５に出力する。

減算器５は目標値Ｉｒと後述する駆動電流の検出値Ｉｘとの誤差ΔＩ（＝Ｉｒ−Ｉｘ）を演算し、誤差ΔＩのデータを制御器６に出力する。

制御器６はモータ１の駆動電流制御器を形成し、誤差ΔＩに周知のＰＩ制御又はＰＩＤ制御）を施し（Ｐは比例、Ｉは積分、Ｄは微分）、フィードバック制御の操作量として、検出値Ｉｘを目標値Ｉｒに制御するモータ１の駆動電圧値を求め、そのデータを電圧出力器７Ａに出力する。

電圧出力器７Ａは入力された駆動電圧値に対応する電圧制御出力として、例えばＰＷＭ制御出力を形成し、この制御出力を駆動ＥＣＵ８のモータ駆動回路９に出力する。

モータ駆動回路９は例えば図４に示すように、電源端ａとアース端ｂとの間に、一方の２アーム（ブリッジ辺）９ａ、９ｂの直列回路と、他方の２アーム９ｃ、９ｄの直列回路とを並列接続し、各アーム９ａ〜９ｄに半導体スイッチＱ１〜Ｑ４を設けて、いわゆるフルブリッジに形成される。

なお、各半導体スイッチＱ１〜Ｑ４は電力用ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、電力用トランジスタ等からなり、それぞれ放電路用のダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列に接続される。

また、モータ１の一端はアーム９ａ、９ｂの接続点αに接続され、モータ１の他端はアーム９ｃ、９ｄの接続点βに接続される。

そして、前記ＰＷＭ制御出力は各アーム９ａ〜９ｄの半導体スイッチＱ１〜Ｑ４の制御端子（ゲート端子）にパルス入力されるＰＷＭの４相出力Ｇ１〜Ｇ４であり、それらのハイレベル（Ｈ）、ローレベル（Ｌ）に基づく半導体スイッチＱ１〜Ｑ４のオン、オフの組み合わせにより、モータ１に印加される駆動電圧が操作されて可変制御される。

前記４相出力Ｇ１〜Ｇ４は、モータ１に印加する駆動電圧に応じて、毎制御周期τの各単位周期Δτに例えば図５に示すようにパルス幅（ハイレベルの幅）が変化する。なお、図５は右回転駆動時に選択される２アーム９ａ、９ｄの半導体スイッチＱ１、Ｑ４の２相出力Ｇ１、Ｇ４の一例であり、左回転駆動時に選択される２アーム９ｂ、９ｃの半導体スイッチＱ２、Ｑ３の２相出力Ｇ２、Ｇ３も同様にパルス幅が変化する。

すなわち、右回転駆動時（正回転駆動時）は対向する２アーム９ａ、９ｄが駆動アームに選択され、設定された毎制御周期τの２相出力Ｇ１、Ｇ４のハイレベルにより半導体スイッチＱ１、Ｑ４がオンして右回転の向き（極性）の駆動電圧がモータ１に印加され、図４の矢印線ｉａに示す向きの駆動電流がモータ１を通流してモータ１が右回転駆動される。

また、左回転時（正回転時）は対向する２アーム９ｂ、９ｃが駆動アームに選択され、毎制御周期τの２相出力Ｇ２、Ｇ３のハイレベルにより半導体スイッチＱ２、Ｑ３がオンして左回転の向きの駆動電圧がモータ１に印加され、図４の矢印線ｉｂに示す向きの駆動電流がモータ１を通流してモータ１が左回転駆動される。

制御周期τは、制御ＥＣＵ３Ａにプログラム設定された制御器６の制御出力の更新周期である。この制御周期τは、電圧出力器７Ａの５０μｓ程度のＰＷＭ制御の微小な単位周期Δτと同じであってもよいが、制御系全体の追従性等を考慮して、実用的には、例えば１０単位周期１０×Δτ（５００μｓ）に設定される。そして、毎制御周期τの切り替えのときに、最新の目標値Ｉｒ、検出値Ｉｘに基づく誤差ΔＩにより、制御器６の制御出力が更新される。

つぎに、モータ１を通流する駆動電流（モータ電流）は、例えば図４の抵抗Ｒ１が形成する図３のモータ電流検出器１０により検出され、その検出値Ｉｘのアナログ出力が制御ＥＣＵ３ＡのＡ／Ｄ変換器１１によりサンプリングされてデジタルのデータに変換され、検出値ＩｘのデータがＡ／Ｄ変換器１１から減算器５に供給される。

上記構成のＥＰＳは、減算器５から、制御器６、電圧出力器７Ａ、モータ駆動回路９、モータ１、モータ電流検出器１０、Ａ／Ｄ変換器１１を介して減算器５に戻る閉ループのデジタルのフィードバック制御により、ステアリングの操作トルクに応じたモータ１の駆動電流の目標値Ｉｒと、モータ１の駆動電流（制御量）の検出値Ｉｘとの誤差ΔＩに基づいて、モータ１の駆動電圧（操作量）を制御し、前記駆動電流を目標値Ｉｒに引き込み、必要なアシストトルクを発生しようとするものである。

しかしながら、モータ電流検出器１０は、図６に示すように、右回転駆動時及び左回転駆動時に抵抗Ｒ１を同じ向きに駆動電流が通流し、モータ１の駆動方向に関連する駆動電流の向き（極性）を検出できない。そのため、モータ電流検出器１０が出力する検出値Ｉｘは、駆動電流の大きさ（量）を表わす絶対値であり、前記向きの符号情報を含まない。

したがって、モータ電流検出器１０の検出値Ｉｘによってはモータ１の現在の駆動方向が分からず、図３のＥＰＳは、実線の構成だけでは誤差ΔＩのデータに基づいてモータ１の駆動方向を切り替えられない。

ところで、この種のＥＰＳにおいて、ステアリングのすばやい操作にも対応するため、トルクセンサ２の操作トルクの極性の変化からモータ１の回転方向を切り替える代わりに、概略、図３の制御器６の出力（制御信号）のレベルからモータ１の駆動方向を判別する駆動方向判別手段を設け、この駆動方向判別手段の判別結果と、制御器６の出力とに基づき、電圧出力器７Ａに相当するＰＷＭの電圧出力器により、前記判別結果にしたがってモータ１の駆動方向を切り替えることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１７５４１４号公報（特許請求の範囲、段落［００４９］−［００５３］、［００６４］、図２等）

前記特許文献１に記載の駆動方向判別手段は、モータ１の駆動電流の検出信号が、駆動電流の向きに応じて極性が変わる信号であることを前提として、モータ１の駆動方向を判別していると考えられる。

この場合、図４のモータ電流検出器１０のようにモータ駆動回路９のアース端ｂと車両ボディーのアース点との間に抵抗Ｒ１を挿入してモータ１の駆動電流を検出するのではなく、図７に示すように、接続点α、β間に、モータ１に直列に抵抗Ｒ２を設け、この抵抗Ｒ２の端子間電圧によってモータ１の駆動電流を検出する必要がある。

しかしながら、図７の抵抗Ｒ２は両端がいわゆる浮動電位になるので、抵抗Ｒ２の端子間電圧は、モータ１の駆動電流によって変動するだけでなく、モータ１の駆動電圧によっても変動する。

したがって、実際には、図７の抵抗Ｒ２の端子間電圧からモータ１の駆動方向及び駆動電流の大きさを確実に検出することは困難であり、しかも、複雑で高価な検出回路等を要し、前記特許文献１に記載のＥＰＳは実用的でない。

一方、図３のＥＰＳにおいて、Ａ／Ｄ変換器１１の後段に同図に破線で示す符号付加器１２を設け、この符号付加器１２により電圧出力器７Ａの制御出力からモータ１の駆動アームの向き（極性）を検出し、検出した極性の符号情報を検出値Ｉｘに付加して減算器５に送る。そして、減算器５により目標値Ｉｒと検出値Ｉｘの符号情報の異同を考慮して誤差ΔＩを算出する。さらに、この誤差ΔＩに基づき、毎制御周期τの切り替えのときに、制御器６により、向き（極性）を含む駆動電圧の制御指令の駆動電圧値をこれから印加する更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）として求める。そして、電圧出力器７Ａにより、制御出力中の更新前の駆動電圧Ｖ（ｔ１）と、求められた更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）の正、負の向きから、つぎの表１に示すようにしてモータ駆動回路９の通電する駆動アームを選択し、モータ１の駆動を制御することが考えられる。

なお、表１において、Ｖ（ｔ１）＞０、Ｖ（ｔ２）＞０はアーム９ａ、９ｄを選択する右回転駆動であり、Ｖ（ｔ１）＜０、Ｖ（ｔ２）＜０はアーム９ｂ、９ｃを選択する左回転駆動である。また、Ｖ（ｔ２）＝０はアーム９ａ〜９ｄのいずれも選択しない状態（半導体スイッチＱ１〜Ｑ４が全てオフする駆動電圧が０Ｖの状態）である。

また、表１の条件の「Ｖ（ｔ２）≦０」は駆動電圧Ｖ（ｔ２）が負又は０Ｖであることを示し、「Ｖ（ｔ２）≧０」は駆動電圧Ｖ（ｔ２）が正又は０Ｖであることを示す。

そして、表１のように制御すると、駆動電圧Ｖ（ｔ１）、Ｖ（ｔ２）の符号が異なる（反転する）ことを条件として、駆動アームが、アーム９ａ、９ｄからアーム９ｂ、９ｃ又はその逆に直ちに切り替えられ、モータ電流検出器１０を用いた簡単、安価で実用的な駆動電流の検出構成でモータ１の駆動方向の切り替えが行なえる。

しかしながら、上述のように符号付加器１２を設けて駆動電流の検出値Ｉｘに符号を付加し、駆動電圧Ｖ（ｔ１）、Ｖ（ｔ２）の符号の異同からモータ１の駆動電圧の向きを切り替えると、モータ１の駆動電圧に対してその駆動電流が遅れ位相で変化するため、つぎに説明するように誤ったフィードバック制御が生じる問題がある。

すなわち、制御器６の制御出力が示すモータ１の駆動電圧が図８（ａ）に示すように変化する場合、例えばｔｋ−１時の駆動電圧の更新において、更新前の駆動電圧Ｖ（ｔ１）である駆動電圧Ｖｔｋ−２と、更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）である駆動電圧Ｖｔｋ−１との符号の異同に基づき、図８（ｂ）の●印に示すようにモータ１の駆動方向の切り替え（駆動アームの切り替え）が発生する。

この駆動方向の切り替えに基づき、電圧出力器７Ａの更新されたＰＷＭ制御出力にしたがってモータ駆動回路９の駆動アームを切り替え、モータ１の駆動電圧の向きを実際に切り替えて反転したとしても、ｔｋ時のモータ１の駆動電流は、図８（ｃ）に示すように、ｔｋ−１時の向きと同じ向きに流れ続けることがある。

このとき、符号付加器１２は、更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）である駆動電圧Ｖｔｋ−１の符号に基づき、検出値Ｉｘに誤って反転した向きの符号を付けてしまう（●印）。

その結果、モータ１の駆動電流と実電流に大きな変化（変動）が生じ、フードバック制御に不都合が生じるため、ステアリングを操作するドライバに不快なトルク変動を感じさせる。

本発明は、ステアリングの操作をアシストするモータの駆動電流の向き（極性）をモータの駆動アーム方向から決定する簡単かつ安価で実用的な駆動電流検出により、前記駆動電流をフィードバック制御してアシストトルクを発生するＥＰＳにおいて、前記駆動電圧の向きが切り替わるときの前記駆動電流の向きの検出誤りに起因する誤ったフィードバック制御を防止し、不快なトルク変動の発生を防止することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のＥＰＳは、ステアリングの操作をアシストするモータと、該モータを通電駆動する半導体ブリッジ構成の駆動部と、該駆動部を制御する制御部とを備え、前記ステアリングの操作トルクに応じた前記モータの駆動電流の目標値と、前記モータの駆動電流の検出値との誤差に基づき、前記駆動部を通して前記モータに印加する駆動電圧を周期的に操作し、前記駆動電流をフィードバック制御するＥＰＳにおいて、前記制御部に、前記駆動電圧の操作毎に、操作前の前記駆動電流の電流値及び操作後の前記駆動電圧の電圧値に基づき、前記駆動電圧の操作によって前記モータを通流する電流の向きが逆転するか否かを予測する電流逆転予測手段と、前記電流逆転予測手段の予測結果に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。

そして、前記駆動制御手段は、前記電流逆転予測手段が逆転を予測するまで前記駆動部の通電する駆動アームの切り替えを禁止し、前記電流逆転予測手段が逆転を予測したときに前記駆動部の駆動アームを切り替えて前記駆動電流の向きを逆転する構成であることが、実用的で好ましい（請求項２）。

請求項１の本発明のＥＰＳの場合、ステアリングの操作をアシストするモータの駆動電流のフードバック制御中に前記駆動電圧の向きを切り替える駆動電圧の操作が発生すると、電流逆転予測手段により、前記駆動電圧を切り替えることによってモータの駆動電流の向きが逆転するか否かが予測され、この予測の結果に基づき、駆動制御手段により駆動部が制御されて前記モータの駆動電流の向きが制御される。

そのため、駆動電圧の極性を切り替えても前記モータの駆動電流の向きが逆転しないときには、駆動アーム極性（向き）を切り替えないように駆動部を制御し、駆動電流の向きの検出誤りに起因する誤ったフィードバック制御を防止し、上述の符合付加器を設けた簡単かつ安価で実用的な駆動電流の検出によっても駆動電流値の大きな変化が生じないようにして、不快なトルク変動の発生を防止することができる。

そして、駆動制御手段を請求項２の構成に形成し、電流逆転予測手段が駆動電流の逆転を予測するまでは駆動制御手段による駆動部の通電アームの切り替えを禁止し、電流逆転予測手段が駆動電流の逆転を予測したときに駆動制御手段による駆動部の通電アームの切り替えを行うことが、実用的で好ましい。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、その一実施形態について、図１及び図２にしたがって詳述する。

図１は車両に搭載されたＥＰＳのモータ駆動電流制御のブロック図、図２は図１の電圧出力器７Ｂによるモータ駆動回路９の駆動アームの切り替え制御のフローチャートである。

図１において、図３と同一符号は同一のものを示す。図１のＥＰＳが図３の従来のＥＰＳと異なる点は、図３の制御ＥＣＵ３Ａに代えて、本発明の制御部を形成するマイクロコンピュータ構成の制御ＥＣＵ３Ｂを備えた点である。

この制御ＥＣＵ３Ｂが図３の制御ＥＣＵ３Ａと異なる点は、Ａ／Ｄ変換器１０と減算器５との間に符号付加器１２を設け、図３の電圧出力器７Ａに代えて以下に説明する構成の電圧出力器７Ｂを設けた点である。

なお、図１の制御ＥＣＵ３Ｂのその他の構成及び、駆動ＥＣＵ８のモータ駆動回路９、モータ電流検出器１０の構成は、図３と同じであり、モータ駆動回路９が本発明の駆動部を形成する。

また、モータ電流検出器１０から出力される検出値Ｉｘはモータ１の駆動電流の大きさ（量）を示し、Ａ／Ｄ変換器１１によってデジタルデータに変換される。

そして、Ａ／Ｄ変換器１１から出力された検出値Ｉｘが入力される符合付加器１２は、例えば電圧出力器７ＢのＰＷＭ制御の上述した４相出力Ｇ１〜Ｇ４の構成の制御出力から駆動アームの選択を認識してモータ１の駆動アーム極性（向き）を検出し、この検出結果に基づき、Ａ／Ｄ変換器１１から入力されたデジタルデータの検出値Ｉｘに、その正、負の向きの符号を付加して出力する。

電圧出力器７Ｂは、制御器６の制御出力及び、符号付加器１２から出力された符号付きの検出値Ｉｘが入力され、ソフトウエア処理によって本発明の電流逆転予測手段及び駆動制御手段を形成し、通常は、制御器６の制御出力の更新に伴い、図３の電圧出力器７Ａと同様、制御周期τ毎にその制御周期τにおける各単位周期Δτのディユーティー値等を決めるＰＷＭ制御出力が更新される。

電流逆転予測手段は、毎制御周期τに、符合付加器１２から出力された更新前の駆動電流Ｉ（ｔ２）及び、制御器６の制御出力に基づく更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）により、モータ１の駆動電圧を操作して更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）に更新した場合に、更新後の駆動電流Ｉ（ｔ３）の向きが更新前の向きから逆転するか否かを予測する。

そのため、前記電流逆転予測手段は、毎制御周期τの始めに、符合付加器１２から出力された符号付きの検出値Ｉｘをモータ１の更新前の駆動電流（ｔ２）として検出する。また、この符号付きの検出値Ｉｘに基づく制御器６の制御出力にしたがって電圧出力器７Ｂがモータ駆動回路９に更新出力しようとするＰＷＭ制御出力により、モータ１の更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）を、その向きを含めて検出する。

ところで、電圧出力器７ＢのＰＷＭ制御出力に基づくモータ駆動回路９の上述した駆動アームの選択等により、モータ１に印加される駆動電圧は制御周期τの間隔で更新されて変化する。このとき、モータ１をコイル（インダクタンス）Ｌｍと抵抗Ｒｍの直列接続の等価回路とすると、コイルＬｍはエネルギを蓄積するが、抵抗Ｒｍはエネルギを蓄積できないため、駆動電圧の変化に対して、モータ１のコイルＬｍの蓄積エネルギのみが過渡応答に関与する。

そして、駆動電圧を切り替えた更新直後のモータ１のコイルの電圧Ｖｍは、更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）と更新前の駆動電流Ｉ（ｔ２）により、つぎの数１の（１）式で示される。

また、モータ１の駆動電圧を更新前の駆動電圧Ｖ（ｔ１）から更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）に切り替えた場合、それから１制御周期τ後の駆動電流、すなわち、更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）の印加に基づく更新後の駆動電流Ｉ（ｔ３）は、更新前の駆動電流Ｉ（ｔ２）及び更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）に基づき、つぎの数２の（２）式の演算から求めて予測することができる。

さらに、（２）式の左辺を展開すると、つぎの数３の（３）式が得られる。

そこで、電流逆転予測手段は、毎制御周期τにおいて、モータ１に印加する駆動電圧を駆動電圧Ｖ（ｔ１）から駆動電圧Ｖ（ｔ２）に切り替えて更新する前に、（２）式又は（３）式の演算により、駆動電圧Ｖ（ｔ１）から駆動電圧Ｖ（ｔ２）に切り替えたとして、それから１制御周期τ後の更新後の駆動電流Ｉ（ｔ３）を求め、更新前の駆動電流Ｉ（ｔ２）と更新後の駆動電流Ｉ（ｔ３）との正、負の符号が異なるか否かによって、モータ１を通流する駆動電流の向きが逆転するか否かを予測する。すなわち、駆動電流Ｉ（ｔ２）、Ｉ（ｔ３）が、「Ｉ（ｔ２）＞０かつＩ（ｔ３）＜０」又は「Ｉ（ｔ２）＜０かつＩ（ｔ３）＞０」の関係になり、駆動電流Ｉ（ｔ２）、Ｉ（ｔ３）の符合が異なれば逆転すると予測し、駆動電流Ｉ（ｔ２）、Ｉ（ｔ３）の符合が同じであれば逆転しないと予測する。なお、駆動電流Ｉ（ｔ２）、Ｉ（ｔ３）のいずれか一方が０になるときにも、駆動電流Ｉ（ｔ２）、Ｉ（ｔ３）の符合が異なって逆転すると予測しても問題はない。

つぎに、図８（ａ）〜（ｃ）を参照してｔｋ−１時における電流逆転予測手段の上記逆転の具体的な予測の処理を説明する。

ｔｋ−１時において、まず、Ａ／Ｄ変換器１１のサンプリングによって駆動電流の最新の検出値Ｉｘが得られると、この検出値Ｉｘが符合付加器１２に取り込まれる。

つぎに、１制御周期τ前のｔｋ−２時に更新された電圧出力器７Ｂの現在のＰＷＭ制御出力に基づき、符合付加器１２は、モータ１に印加中の更新前の駆動アーム極性の符号を、取り込んだ検出値Ｉｘに付加し、符号を付加した検出値Ｉｘをフィードバック電流値Ｉｘ（ｔｋ−１）として形成し、このｔｋ−１時の符号付きのフィードバック電流値Ｉｘ（ｔｋ−１）を、更新前の駆動電流Ｉ（ｔ２）として減算器５に出力する。

つぎに、減算器５は目標値Ｉｒとフィードバック電流値Ｉｘ（ｔｋ−１）の符号情報の異同を考慮して誤差（偏差）ΔＩを算出する。

そして、電圧出力器７Ｂの電流逆転予測手段は、誤差ΔＩに基づく制御器６の制御出力により、これからモータ１に印加しようとする更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）を符号付きで求め、駆動電流Ｉｔｋ−１（更新前の駆動電流Ｉ（ｔ２））と、駆動電圧Ｖｔｋ−１（更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ３））とに基づく（２）式又は（３）式の演算により、駆動電圧Ｖｔｋ−１を印加することによって、１制御周期τ後のｔｋ時に、モータ１の駆動電流の向きが反転し、Ａ／Ｄ変換器１１によってサンプリングされるモータ１の駆動電流Ｉｔｋ（更新後の駆動電流Ｉ（ｔ３））が、駆動電流Ｉｔｋ−１（更新前の駆動電流Ｉ（ｔ２））から逆転するか否かを予測する。

駆動制御手段は、電流逆転予測手段の予測結果に基づいてモータ駆動回路９を制御する。具体的には、電流逆転予測手段が更新後の駆動電流Ｉ（ｔ３）の符号の逆転を予測するまでモータ駆動回路９の駆動アームの切り替えを禁止し、電流逆転予測手段が駆動電流の逆転を予測したときにモータ駆動回路９の駆動アームを切り替えてモータ１を実際に通流する駆動電流の向きを逆転する。

このように制御すると、毎制御周期τの始めにおいて、駆動電圧Ｖ（ｔ２）に更新しても更新後の駆動電流Ｉ（ｔ３）の向きが変わらない場合は、駆動アームの切り替えが禁止されて符号付加器１２により検出値Ｉｘに付加される符号が更新後の駆動電流Ｉ（ｔ３）の実際の向きに一致する。

そして、駆動電流の向きの誤検出のおそれがある制御周期τにモータ駆動回路９の駆動アームを更新前の駆動アームに保持することにより、ステアリングのアシストの向きを反転するときに、モータ１の駆動電流は、図８（ａ）の各○印を結ぶ実線に沿って次第に低下し、電流逆転予測手段が逆転を予測する制御周期τが到来したときにモータ駆動回路９の駆動アームを切り替えることにより、モータ１の駆動電流は、図８（ｃ）の各○印を結ぶ実線のように変化し、同図（ｃ）の黒丸印の駆動電流Ｉｔｋのような誤った向き（極性）の検出が防止され、誤ったフィードバック制御を防止してモータ１の駆動電流の大きな変化が生じないようにして不快なトルク変動の発生を防止することができる。

そこで、前記駆動制御手段は、更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）の向き、更新前のモータ１の駆動方向（駆動電圧Ｖ（ｔ１）の向き）及び、前記電流逆転予測手段の予測結果を条件として、電圧出力器７ＢのＰＷＭ制御出力の駆動アームの選択を、例えばつぎの表２に示すように制御する。

具体的には、図２のステップＳ１〜Ｓ８に示すように動作し、制御周期τの切り替わりのタイミング（ｔｋ−１時等）になる毎に、ステップＳ１からステップＳ２に移行し、駆動電圧Ｖ（ｔ１）からモータ１の更新前の駆動方向（現在の駆動方向）が右方向か否かを判別する。

そして、前回の駆動方向が右であれば、ステップＳ２からステップＳ３に移行して差ΔＩから決定される更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）が左駆動（Ｖ（ｔ２）≦０）か否かを判別し、この判別結果がＶ（ｔ２）≦０であれば、ステップＳ４に移行して電流逆転予測手段の予測結果が「逆転する」になっているか否かを判別し、予想結果が「逆転する」になっているときにのみステップＳ５に移行し、モータ駆動回路９の「駆動オフ」（Ｖ（ｔ２）＝０）又は「駆動アーム切り替え」（Ｖ（ｔ２）＜０）の駆動アーム切り替えの制御を行ない、「逆転する」になっていなければステップＳ４からステップＳ６に移行してモータ駆動回路９の駆動アームを更新前と同じアームに保持する。なお、「駆動オフ」は図４の半導体スイッチＱ１〜Ｑ４を全てオフに保持する制御である。

一方、ステップＳ２において更新前の駆動方向が右でなければ、ステップＳ２からステップＳ７に移行し、駆動電圧Ｖ（ｔ１）からモータ１の更新前の駆動方向が左方向か否かを判別する。

そして、更新前の駆動方向が左であれば、ステップＳ７からステップＳ８に移行し、差ΔＩから決定される更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）が右回転のＶ（ｔ２）≧０か否かを判別し、この判別結果がＶ（ｔ２）≧０であれば、ステップＳ４に移行して電流逆転予測手段の予測結果が「逆転する」になっているか否かを判別し、予想結果が「逆転する」になっているときにのみステップＳ５に移行してモータ駆動回路９の駆動アーム切り替えの制御を行ない、「逆転する」になっていなければステップＳ４からステップＳ６に移行してモータ駆動回路９の駆動アームを前回と同じアームに保持する。

以上のように構成された本実施形態のＥＰＳは、毎制御周期τに、電圧出力器７Ｂの電流逆転予測手段が、更新後の駆動電圧Ｖ（ｔ２）の印加によって１制御周期τ後のモータ１の更新後の駆動電流Ｉ（ｔ３）の向きが逆転すると予測することを、条件の１つとしたため、モータ電流検出器１０によりモータ１の駆動電流の大きさ（量）を検出し、符号付加器１２によりモータ電流検出器１０の更新前の駆動電流Ｉ（ｔ２）の検出値Ｉｘに更新前の駆動方向（極性）と同じ向き（極性）の符号を付ける、簡単かつ安価で実用的な駆動電流の検出構成でモータ１の駆動電流をフィードバック制御する際に、検出値Ｉｘの符号からのモータ１の駆動電流の向き（極性）の誤検出に起因する誤ったフィードバック制御が防止され、モータ１の駆動電流の大きな変化が生じないようにして不快なトルク変動の発生を防止することができる。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。

例えば、前記実施形態においては、電流逆転予測手段により、（２）式又は（３）式の演算によってモータ１を通流する駆動電流の向きが逆転するか否かを予測したが、（２）式又は（３）式の演算をする代わりに、駆動電流Ｉ（ｔ２）、駆動電圧Ｖ（ｔ２）の閾値のマップデータを記憶しておき、駆動電流Ｉ（ｔ２）、駆動電圧Ｖ（ｔ２）の２変数が閾値以下か否かによってモータ１を通流する駆動電流の向きが逆転するか否かを予測するようにしてもよい。

すなわち、（３）式は定数Ａ、Ｂを用いると、駆動電流Ｉ（ｔ２）、駆動電圧Ｖ（ｔ２）を変数とするつぎの数４の（４）式で表すことができる。

この（４）式において、Ｉ（ｔ２）≧０であれば、Ｉ（ｔ３）＜０が切り替えの条件の１つであり、このとき、（４）式の左辺「０＞」とすることで、Ｖ（ｔ２）＜−（Ａ／Ｂ）×Ｉ（ｔ２）となり、Ｉ（ｔ３）＜０、かつ、Ｖ（ｔ２）＜−（Ａ／Ｂ）×Ｉ（ｔ２）の条件から、駆動電流Ｉ（ｔ２）、駆動電圧Ｖ（ｔ２）の２変数の閾値が求まり、この閾値の２次元のデータマップを記憶しておき、実際に得られた駆動電流Ｉ（ｔ２）、駆動電圧Ｖ（ｔ２）の座標が前記データマップの閾値以下の領域に属するか否かによってモータ１を通流する駆動電流の向きが逆転するか否かを予測するようにしてもよい。

つぎに、モータ駆動回路９やモータ電流検出器１０の構成や制御方式等はどのようであってもよく、例えば、モータ電流検出器１０は、図４の電源端ａとバッテリーの端子との間に抵抗Ｒ１と同様の抵抗を設けて形成してもよい。また、モータ電流検出器１０は抵抗で形成されるものに限られるものではない。さらに、モータ駆動回路９はフルブリッジの構成でなくてもよく、その制御がＰＷＭ方式でなくてもよい。

つぎに、モータ１の制御周期τのような定数は実施形態に限られるものではなく、実験等に基づいて適当に設定してよいのは勿論である。また、制御ＥＣＵ３Ｂの各部はハードウエアで形成してもよいのは勿論である。

つぎに、前記実施形態においてはデジタルのフィードバック制御を行なうＥＰＳに適用したが、本発明はアナログのフィードバック制御を行なうＥＰＳに適用することも可能でる。また、本発明は、符合付加器１２を設けない駆動電流検出構成、例えば、図７の駆動電流検出構成の場合にも同様に適用することができる。

そして、本発明は、種々の車両のＥＰＳに適用することができる。

この発明の一実施形態のブロック図である。 図１の動作説明用のフローチャートである。 従来例のブロック図である。 図３のモータ駆動回路の結線図である。 図４の４相出力の波形例の説明図である。 図３のモータ駆動回路の駆動電流の説明図である。 他のモータ駆動回路の駆動電流の説明図である。 モータ駆動回路の制御の説明図である。

符号の説明

１ モータ
３Ｂ 制御ＥＣＵ
７Ｂ 電圧出力器
９ モータ駆動回路
Ｉｒ 目標値
Ｉｘ 検出値

Claims (2)

1. ステアリングの操作をアシストするモータと、該モータを通電駆動する半導体ブリッジ構成の駆動部と、該駆動部を制御する制御部とを備え、前記ステアリングの操作トルクに応じた前記モータの駆動電流の目標値と、前記モータの駆動電流の検出値との誤差に基づき、前記駆動部を通して前記モータに印加する駆動電圧を周期的に操作し、前記駆動電流をフィードバック制御する電動パワーステアリング装置において、
   前記制御部に、
   前記駆動電圧の操作毎に、操作前の前記駆動電流の電流値及び操作後の前記駆動電圧の電圧値に基づき、前記駆動電圧の操作によって前記モータを通流する電流の向きが逆転するか否かを予測する電流逆転予測手段と、
   前記電流逆転予測手段の予測結果に基づいて前記駆動部を制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記駆動制御手段は、前記電流逆転予測手段が逆転を予測するまで前記駆動部の通電する駆動アームの切り替えを禁止し、前記電流逆転予測手段が逆転を予測したときに前記駆動部の通電アームを切り替えて前記駆動電流の向きを逆転する構成であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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