JP5034375B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置に関し、特に車両の電源からの供給電力を制限することで、電源電圧を過剰に低下させることを防止できるようにした電動パワーステアリング装置に関するものである。

車両のハンドルを軽く操作できるように、モータの回転力で操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置が広く用いられている。この電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助力付勢するようになっている。

このような電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図９に示す。操向ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、電源であるバッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１からイグニションキー信号が入力され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｈとに基づいて、アシストマップ等を用いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

このような構成の電動パワーステアリング装置において、操向ハンドル１から伝達された運転手のハンドル操作による操舵トルクＴｈをトルクセンサ１０で検出し、検出された操舵トルクＴｈや車速Ｖｈに基づいて算出される操舵補助指令値によってモータ２０は駆動制御され、この駆動が運転手のハンドル操作の補助力となり、運転手は軽い力でハンドル操作を行うことができる。つまり、ハンドル操作によって出力された操舵トルクＴｈと車速Ｖｈから操舵補助指令値を算出し、この操舵補助指令値に基づきモータ２０をどのように制御するかによって、ハンドル操舵におけるフィーリングの善し悪しが決まり、電動パワーステアリング装置の性能が大きく左右される。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵも含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図１０のようになる。

図１０を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された車速Ｖｈは、操舵補助指令値Ｉｒｅｆを演算する操舵補助指令値演算部３１に入力される。操舵補助指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｈに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉｒｅｆを決定する。操舵補助指令値Ｉｒｅｆは減算部３２に入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出部３８で検出され、減算部３２にフィードバックされる。

このような電動パワーステアリング装置において、バッテリの過放電状態にあっては、モータへの電力供給を遮断する構成を採ってはいるが、モータへの電力供給を遮断した場合はパワーステアリング機能が全く果たされなくなるため、比較的に軽い操舵力であっても、今まで機能していたパワーステアリングが突然機能しなくなり、運転手に不安感を与えたり、運転に支障を来す恐れがあるなどの問題がある。また、電動パワーステアリング装置においては、パワーステアリング装置の動作でバッテリが過放電状態に陥ると、ヘッドランプが暗くなる等の著しい不都合を生じるため、パワーステアリング機能を十分に保持した上でバッテリが過放電状態に陥らないようにすることが望まれている。

かかる要望に応えるものとして特公平６−１５３３１号公報（特許文献１）に示されるものがあり、ハンドルの操舵力をアシスト（操舵補助）するモータと、モータに電力を供給するための電源（バッテリ）と、ハンドル操作により駆動されるハンドル軸とタイヤ駆動軸との回転偏差を検出するトルクセンサと、トルクセンサの出力信号に応じてモータへの電力供給を制御する制御部とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置であり、制御部は、電源の給電ラインのいずれかの電圧を検出する電圧検出手段と、この検出値に基づいてモータへ供給される電流の制限値を設定する電流制限値設定手段と、その電流制限値を越えないようモータへ供給される電流を制限する電流制限手段とを有している。
特公平６−１５３３１号公報

ここにおいて、バッテリからの供給電力が損失なくモータの機械出力へ変換されると考えると、下記数１の関係が成立する。
（数１）
Ｖ・Ｉｂａｔ＝τ_０・ω
ただし、Ｖは電源であるバッテリから制御装置に供給される電源電圧、Ｉｂａｔ
バッテリから供給されるバッテリ電流、τ_０はモータ出力トルク、ωはモータ回転
度（角速度）である。

特許文献１の装置では、上記数１の左辺の電源電圧Ｖが低下して供給電力が下がった場合、右辺のモータ出力トルクτ_０を減らし、低下した供給電力に見合ったモータ出力に制限している。

しかしながら、数１から分かるようにモータの機械出力はτ_０・ωであり、特許文献１に記載の装置ではモータ出力トルクτ_０の制限にモータ回転速度ωの影響が考慮されていないため、モータ出力トルクτ_０の制限が過度になったり、不足したりする場合が起こる可能性があった。具体的には、モータ回転速度ωが大きい場合に制限が不足し、モータ回転速度ωが小さいと制限が過度になる。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、電源の状況に応じてモータ電流を必要十分に制限することにより、有限である電源からの供給電力内で最大限の操舵補助を行えるようにした電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算する操舵補助指令値演算部と、前記操舵補助指令値によってモータを駆動制御する駆動制御部とを具備し、前記モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、操舵補助指令制限値を算出する操舵補助指令制限値算出部と、前記操舵補助指令制限値によって前記操舵補助指令値を制限する操舵補助指令値制限部とを具備し、前記操舵補助指令制限値算出部は、電源電圧と所定電源電流に基づいた最大入力エネルギーと、操舵補助指令制限値及びモータ回転速度に基づいたモータ出力エネルギーとが等しい関係から、電源電圧、モータ回転速度、及び１サンプル前操舵補助指令制限値に基づいて、前記操舵補助指令制限値を算出することにより、或いは前記所定電源電流は、前記電源から制御装置へ供給可能な最大電流値であることにより達成される。

また、本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算する操舵補助指令値演算部と、前記操舵補助指令値によってモータを駆動制御する駆動制御部とを具備し、前記モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、操舵補助指令制限値を算出する操舵補助指令制限値算出部と、前記操舵補助指令制限値によって前記操舵補助指令値を制限する操舵補助指令値制限部とを具備し、前記操舵補助指令制限値算出部は、電源電圧と所定電源電流に基づいた最大入力エネルギーと、操舵補助指令制限値及びモータ回転速度に基づいたモータ出力エネルギーとが等しい関係から、電源電圧、モータ回転速度、１サンプル前操舵補助指令制限値、及び電源電流制限値に基づいて、前記操舵補助指令制限値を算出し、前記電源電流制限値は、前記電源電圧に応じて算出されることにより、或いは前記所定電源電流が前記電源電圧に応じて設定されるようになっていることにより、より効果的に達成される。

本発明によれば、電源電圧、モータ回転速度、電動パワーステアリング装置の入出力エネルギー収支から操舵補助指令制限値を求め、求めた操舵補助指令制限値により操舵補助指令値を制限するため、電源電圧やモータ回転速度が変化しても所定の電源電流を越えないように操舵補助を行うことができる。その結果、車両の電源電圧を過剰に低下させることを防止でき、電源（バッテリ）の耐用期間を短くすることがない。

また、電源電圧に応じて電源電流の制限値を変化させることにより、電動パワーステアリング自体の出力過剰によって制御装置の電圧が過剰に低下することがない。その結果、制御装置の電圧低下による操舵補助力のシャットダウンを防止できる。

本発明では、図１０に対応させて図１に示すように、電源電圧Ｖ及びモータ回転速度ωに基づいて操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを算出する操舵補助指令制限値算出部４０と、算出された操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔによって操舵補助指令値Ｉｒｅｆを制限して操舵補助指令値Ｉｒｅｆ１を出力する操舵補助指令値制限部４１とが設けられている。電源電圧Ｖ、モータ回転速度ω、電動パワーステアリング装置の入出力エネルギー収支から操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを求め、求めた操舵補助指令制限値Ｉｍｌｔにより操舵補助指令値Ｉｒｅｆを制限するため、電源電圧Ｖやモータ回転速度ωが変化しても、所定の電源電流を越えないように操舵補助を行うことができる。

以下に、操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔ を求める手法を説明する。

電動パワーステアリング装置のエネルギー収支は、下記数２で表される。
（数２）
Ｖ・Ｉｂａｔ＝τ・ω＋Ｒ・Ｉｍ２＋Ｐｌｏｓｓ
ただし、Ｖは制御装置端の電源電圧、Ｉｂａｔはバッテリ電流、τは操舵補助トル
ク、Ｉｍはモータ電流、Ｒはモータ電流Ｉｍが流れる経路の抵抗値、Ｐｌｏｓｓは
鉄損等の損失である。

上記数２は、トルク定数をＫｔとして、下記数３に書き直せる。
（数３）
Ｖ・Ｉｂａｔ＝Ｋｔ・Ｉｍ・ω＋Ｒ・Ｉｍ^２＋Ｐ_ｌｏｓｓ
そして、バッテリ電流Ｉｂａｔが所定バッテリ電流値Ｉｂａｔ１である場合は、操舵補助指令制限値をＩｍｌｍｔとして、下記数４となる。
（数４）
Ｖ・Ｉｂａｔ１＝Ｋｔ・Ｉｍｌｍｔ・ω＋Ｒ・Ｉｍｌｍｔ^２＋Ｐ_ｌｏｓｓ
上記数４に電源電圧Ｖ、モータ回転速度ωを入力して計算された操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔが所定バッテリ電流値Ｉｂａｔ１を流すモータ電流に相当するため、モータ電流Ｉｍが操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを超えないようにすることにより、電動パワーステアリング装置は所定バッテリ電流値Ｉｂａｔ１より大きなバッテリ電流を引き出さないようにすることができる。

ところで、上記数４に電源電圧Ｖ、モータ回転速度ωを入力して操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを求める計算は、操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔについての２次式を解くことになるため計算処理時間がかかり、処理周期が長くなってしまう。このため、モータ電流Ｉｍの制限が遅れ、所定バッテリ電流値Ｉｂａｔ１より大きなバッテリ電流が流れてしまう場合が生じる。かかる不都合を防ぐため、計算処理時間が短くなるように、本発明では以下のように計算する。

先ず、電源電圧Ｖが所定電源電圧Ｖ１である場合、上記数４は数５のようになる。
（数５）
Ｖ１・Ｉｂａｔ１＝Ｋｔ・Ｉｍｌｍｔ・ω＋Ｒ・Ｉｍｌｍｔ^２＋Ｐ_ｌｏｓｓ
数５を用いて、モータ回転速度ωを入力とし操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを出力とするルックアップテーブルをオフラインで予め求めておく。この場合、入力がモータ回転速度ω、出力が操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔであり、それ以外は定数であるので、予めルックアップテーブルを求めることが可能である。ルックアップテーブルとしてはモータ回転速度ωでアクセスされ、数５を満たすような操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを出力する。

そして、所定電源電圧Ｖ１と電源電圧Ｖとの差が所定電圧差ΔＶ１のときのモータ回転速度ωの所定回転速度をΔω１とすると、下記数６が成立する。
（数６）
ΔＶ１・Ｉｂａｔ１＝Ｋｔ・Ｉｍｌｍｔ・Δω１
数６は下記数７に書き直すことができる。
（数７）
Δω１＝（ΔＶ１・Ｉｂａｔ１）／Ｋｔ・１／Ｉｍｌｍｔ
数７を用いて、操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを入力とし、モータ回転速度ωの所定回転速度Δω１を出力するルックアップテーブルをオフラインで予め求めておく。この場合、入力が操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔ、出力が所定回転速度Δω１であり、それ以外は定数であるので、ルックアップテーブルを予め求めることが可能である。
所定電源電圧Ｖ１と電源電圧Ｖの差によるモータ回転速度ωの変化をΔωとすると、所定電源電圧Ｖ１と電源電圧Ｖとの差が所定電圧差ΔＶ１のときのモータ回転速度ωの所定回転速度Δω１を用いて、モータ回転速度ωの変化Δωは下記数８のように表せる。
（数８）
Δω＝（Ｖ１−Ｖ）／ΔＶ１・Δω１
上記数５、数７及び数８を用いて、任意の電源電圧Ｖに対応した操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを求めることができる。その結果、数５のモータ回転速度ωの代わりにω’＝ω＋Δωを代入した下記数９は、数４と等価になる。
（数９）
Ｖ１・Ｉｂａｔ１＝Ｋｔ・Ｉｍｌｍｔ・ω’＋Ｒ・Ｉｍｌｍｔ^２＋Ｐ_ｌｏｓｓ
上記数５、数７及び数８は同時には解けないため、操舵補助指令制限値算出部４０は図２に示すような演算ブロック構成とする。

図２において、バックワードシフトオペレータ１２６を経た１サンプル前操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔが演算ブロック１２１に入力する。演算ブロック１２１は前記数７に基づいて所定回転速度差Δω１を求める。所定回転速度差Δω１と電源電圧Ｖは、数８に基づいて減算部１２２、ゲイン部１２３、乗算部１２４を経て、モータ回転速度ωの変化Δωが演算される。モータ回転速度ωの変化Δωとモータ回転速度ωが加算部１２５に入力されてモータ回転速度ω’が演算され、モータ回転速度ω’が演算ブロック１２０に入力される。演算ブロック１２０は前記数５に基づいて操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを求める。

次に、本発明はベクトル制御の電動パワーステアリング装置にも適用でき、一般的なベクトル制御（例えば特開２００１−１８８２２号公報）について、図３を参照して説明する。一般的にベクトル制御は、３相モータを制御するときに電流指令値をｄ軸（励磁成分）及びｑ軸（トルク成分）の２軸成分に分離して演算し、モータのフィードバック電流も３相からｄ軸、ｑ軸成分に分解してＰＩ制御を実行し、最後にインバータにゲート信号を与える段階で２相／３相変換をして３相モータを制御している。

図３において、操舵補助指令値Ｉｒｅｆを基に指令電流決定部３５０でｄ軸、ｑ軸の電流指令値ｉｄｒｅｆ、ｉｑｒｅｆが算出される。一方、モータ３０８のモータ電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃは電流検出部３４１，３４２で検出され、検出された電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃは３相／２相変換部３４３でｄ−ｑ２軸の電流ｉｄ，ｉｑに変換される。減算部３２５，３２６でｄ軸、ｑ軸の電流指令値ｉｄｒｅｆ，ｉｑｒｅｆとフィードバックされた電流ｉｄ，ｉｑとの偏差電流が算出される。偏差電流はＰＩ制御部３２８に入力され、偏差電流を０とするような電圧指令値ｖｄ，ｖｑが算出される。モータ３０８は３相モータであり、電圧指令値ｖｄ、ｖｑは２相／３相変換部３３６によって３相の電圧指令値ｖａ，ｖｂ，ｖｃに変換される。

ＰＷＭ制御部３３７は、３相の電圧指令値ｖａ，ｖｂ，ｖｃに基づいてＰＷＭ制御されたゲート信号を生成する。インバータ３３８はＰＷＭ制御部３３７で生成されたゲート信号によって駆動され、モータ３０８には偏差電流が０になるような電流が供給される。なお、レゾルバ３１６によってモータ３０８の角度（回転位置）θが検出され、角度θから角速度変換部３４８でモータ回転速度ωが算出され、ベクトル制御に使用される。

このようなベクトル制御では、モータの高速回転領域では、弱め界磁制御が用いられる。

ここで、トルクセンサ３０７で検出された操舵トルク（や車速等）を基に算出される操舵補助指令値Ｉｒｅｆに基づき、モータ３０８はベクトル制御される。このベクトル制御を数式で表現すると、下記数１０或いは数１１のようになる。数１０は弱め界磁制御が無い場合（Ｉｄ＝０）で、数１１は弱め界磁制御を実行している（Ｉｄ≠０）場合である。
（数１０）
Ｉｑ＝Ｉｒｅｆ
Ｉｄ＝０
（数１１）
Ｉｑ＝Ｉｒｅｆ
Ｉｄ≠０
一方、モータ電流Ｉｓをｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑで表現すると、下記数１２のようになる。
（数１２）
Ｉｓ＝√（Ｉｑ^２＋Ｉｄ^２）

このようなベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置に本発明を適用すると、図３に対応させた図４の構成となる。即ち、指令電流決定部３５０には操舵補助指令値Ｉｒｅｆ、電源電圧Ｖ及びモータ回転速度ωが入力され、ｄ−ｑ軸の電流指令値ｉｄｒｅｆ及びｉｑｒｅｆが決定される。また、２相／３相変換部３３６及び３相／２相変換部３４３には、角度θが入力されている。

指令電流決定部３５０は図５に示す構成となっており、非弱め界磁制御時の操舵補助指令制限値算出部３５１と、弱め界磁制御時の操舵補助指令制限値算出部３５２と、操舵補助指令制限値算出部３５１で算出された操舵補助指令制限値Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅと操舵補助指令値Ｉｒｅｆとを比較する比較部３５３と、操舵補助指令制限値算出部３５２で算出された操舵補助指令制限値Ｉｒｅｆｌｉｍ基づいて操舵補助指令値Ｉｒｅｆを制限する操舵補助指令値制限部３５６と、操舵補助指令値制限部３５６からの電流指令値ｉｑｒｅｆを基に電流指令値ｉｄｒｅｆを算出するｉｄｒｅｆ算出部３５４と、比較部３５３の結果に基づいてｉｄｒｅｆ算出部３５４からのｉｄｒｅｆ又は０を切替えてｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆを出力する切替部３５５とで構成されている。

操舵補助指令制限値算出部３５１は、下記数１３により操舵補助指令制限値Ｉｒｅｌｉｍ＿ｂａｓｅを算出する。

ここで、Ｌｄはモータのｄ軸インダクタンス、Ｒはモータ相抵抗、Ψはｄ軸に作用
する磁束である。
ｋｓをモデュレーション技術を示す安全係数として、最大電源電圧Ｖｍａｘ＝（Ｖ／２）ｋｓである。

また、操舵補助指令制限値算出部３５２は、下記数１４により操舵補助指令制限値Ｉｒｅｆｌｉｍを算出する。

上述のように最大電源電圧Ｖｍａｘ＝（Ｖ／２）ｋｓであり、Ｉｄｌｉｍはｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆをｑ軸電流指令値ｉｑｒｅｆから求める関数であり、ｉｄｒｅｆ＝ｆ（ｉｑｒｅｆ）を用いてＩｄｌｉｍ＝ｆ（Ｉｒｅｆｌｉｍ）で求める。

このような構成において、操舵補助指令制限値算出部３５２で算出された操舵補助指令制限値Ｉｒｅｆｌｉｍは操舵補助指令値制限部３５６に入力され、操舵補助指令値Ｉｒｅｆを操舵補助指令制限値Ｉｒｅｆｌｉｍを基に制限する。制限された操舵補助指令値としてのｑ軸電流指令値ｉｑｒｅｆはｉｄｒｅｆ算出部３５４に入力される。また、比較部３５３は操舵補助指令制限値Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅと操舵補助指令値Ｉｒｅｆとを比較し、
Ｉｒｅｆ ＞ Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅのとき、接点ａ１に接続
Ｉｒｅｆ ≦ Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅのとき、接点ｂ１に接続

となるように切替部３５５を切替える。従って、Ｉｒｅｆ＞Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅのときはｉｄｒｅｆ算出部３５４で算出された電流指令値ｉｄｒｅｆがｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆとして出力され、Ｉｒｅｆ≦Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅのとき、ｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆは０となる。
また、前記数３に相当するベクトル制御での式は下記数１５となる。

前記数４に相当するベクトル制御での式は下記数１６となり、ｉ_ｄＬＭＴ＝ｆ（ｉ_ｑＬＭＴ）により数１７となる。

前記数５に相当するベクトル制御での式は下記数１８となる。

前記数６に相当するベクトル制御での式は下記数１９となる。

前記数７に相当するベクトル制御での式は下記数２０となる。

前記数９に相当するベクトル制御での式は下記数２１となる。

次に、バッテリ電流Ｉｂａｔを電源電圧Ｖに応じて制限し、操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔを求める場合を説明する。

電源電圧Ｖに応じてバッテリ電流制限値Ｉｂａｔｌｍｔを出力する特性を、本発明ではテーブル参照や直線補間で求める。バッテリ電流Ｉｂａｔを制限すると電源電圧Ｖの低下が抑えられ、電源電圧Ｖの低下による電動パワーステアリング装置のシャットダウンを抑えることができる。しかし、バッテリ電流Ｉｂａｔを電源電圧Ｖに応じて急激に制限すると、制限後に電圧が回復して操舵可能になり、操舵によりまた電圧が低下するといったサイクルを繰り返し、操舵のハンチングや振動を発生する。これを防止するため、本発明では制限特性に遅れを持たせることで対応する。制限する方向は遅れを入れずに制限し、制限が回復する方向のみ遅れ特性を持たせる。遅れ特性は一定時間の遅れやフィルタによる遅れで実現する。

このように電圧低下時にバッテリ電流Ｉｂａｔを制限するバッテリ電流制限部の構成は図６のようになり、電源電圧Ｖは最大値を制限する電圧制限部１３０に入力され、最大値を制限された電源電圧Ｖｍ１が最小値選択部１３２及び遅れ特性部１３１に入力される。遅れ特性部１３１で遅れを生じた電源電圧Ｖｍ２も最小値選択部１３２に入力され、最小値選択部１３２は電源電圧Ｖｍ１と電源電圧Ｖｍ２の小さい方を選択し、バッテリ電流制限値Ｉｂａｔｌｍｔとして出力する。小さい方を選択して出力するため、制限がかかる側の応答は速く、制限が解除される場合の応答を遅くすることができる。

バッテリ電流Ｉｂａｔを任意のバッテリ電流制限値Ｉｂａｔｌｍｔ以下に制限するためには、数３のバッテリ電流Ｉｂａｔを数５のように所定バッテリ電流値Ｉｂａｔ１とするのではなく、変数として扱う必要がある。これを電源電圧Ｖが変化したときと同様に考える。バッテリ電流制限値Ｉｂａｔｌｍｔと数５の所定バッテリ電流値Ｉｂａｔ１との差が所定値ΔＩｂａｔ１のときのモータ回転速度ωの変化をΔωｉ１とすると、数２２が成立する。
（数２２）
Ｖ１・ΔＩｂａｔ１＝Ｋｔ・Ｉｍｌｍｔ・Δωｉ１
数２２は数２３に書き直せる。
（数２３）
Δωｉ１＝（Ｖ１・ΔＩｂａｔ１）／Ｋｔ・１／Ｉｍｌｍｔ
ここで、Ｖ１・ΔＩｂａｔ１＝ΔＶ１・Ｉｂａｔ１と設定しておけば、数２３は数７と同じになるので、数７のルックアップテーブルをそのまま用いることができ、出力はΔω１になる。所定バッテリ電流値Ｉｂａｔ１とバッテリ電流制限値Ｉｂａｔｌｍｔの差によるモータ回転速度ωの変化をΔωｉとすると、モータ回転速度ωの変化Δωｉ１を用いて下記数２４のようになる。
（数２４）
Δωｉ＝（Ｉｂａｔ１−Ｉｂａｔｌｍｔ）／ΔＩｂａｔ１・Δω１
モータ回転速度ωの変化Δωｉを用いると電源電圧Ｖ、バッテリ電流制限値Ｉｂａｔｌｍｔが任意の場合の操舵補助指令制限値Ｉｍｌｍｔは、数５の代わりにω”＝ω＋Δω＋Δωｉを代入し、数２５となる。
（数２５）
Ｖ１・Ｉｂａｔ１
＝Ｋｔ・Ｉｍｌｍｔ・ω“＋Ｒ・Ｉｍｌｍｔ^２＋Ｐ_ｌｏｓｓ
この場合の操舵補助指令制限値算出部３５７の接続関係は図７のようになり、図２の構成に適用できると共に、図８の構成とすることもできる。操舵補助指令制限値算出部３５７の詳細が図２である場合には、所定電源電流は電源から制御装置へ供給可能な最大電流値であり、操舵補助指令制限値算出部３５７の詳細が図８である場合には、所定電源電流は電源電圧に応じて設定されるようになっている。

図７において、比較部３５３及び切替部３５５は図５と同様に動作し、比較部３５３は操舵補助指令制限値Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅと操舵補助指令値Ｉｒｅｆとを比較し、
Ｉｒｅｆ ＞ Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅのとき、接点ａ２に接続
Ｉｒｅｆ ≦ Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅのとき、接点ｂ２に接続

となるように切替部３５５を切替える。従って、Ｉｒｅｆ＞Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅのときはｉｄｒｅｆ算出部３５４で算出された電流指令値ｉｄｒｅｆがｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆとして出力され、Ｉｒｅｆ≦Ｉｒｅｆｌｉｍ＿ｂａｓｅのとき、ｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆは０となる。

また、図８において、バッテリ電流制限部の最小値選択部１３２からのバッテリ電流制限値Ｉｂａｔｌｍｔは減算部１４０に入力され、所定バッテリ電流値Ｉｂａｔ１と減算され、その減算値が１／ΔＩｂａｔ１の伝達関数部１４１に入力され、伝達関数部１４１の出力（＝（Ｉｂａｔ１−Ｉｂａｔｌｍｔ）／ΔＩｂａｔ１）は乗算部１４２に入力される。演算ブロック１２１からの変化Δω１は乗算部１４２に入力され、乗算部１４２での乗算結果Δωｉが加算部１２５で加算されるようになっている。この場合、演算ブロック１２０の出力Ｉｒｅｆｌｉｍ１が操舵補助指令制限値となる。

また、ブラシレスモータの場合は、ベクトル制御のｑ軸電流制限値Ｉｑｌｍｔ、ｄ軸電流制限値Ｉｑｌｍｔを用いて下記数２６となる。

数２６は、数２５のベクトル制御での式に相当し、数９のベクトル制御相当式が数２１であることと同様である。

本発明の構成例を示すブロック図である。 本発明のモータ電流制限値算出部の構成例を示すブロック図である。 本発明を適用できるベクトル制御の構成例を示すブロック図である。 本発明の他の構成作例を示すブロック図である。 指令電流決定部の構成例を示すブロック図である。 本発明のバッテリ電流制限部の構成例を示すブロック図である。 指令電流決定部の他の構成例を示すブロック図である。 本発明の操舵補助指令制限値算出部の他の構成例を示すブロック図である。 一般的な電動パワーステアリング装置の構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 操向ハンドル
２ コラム軸
３ 減速ギア
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１４ バッテリ
２０、３０８ モータ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１ 操舵補助指令値演算部
３５、３２８ ＰＩ制御部
３６、３３７ ＰＷＭ制御部
３７、３３８ インバータ
４０ 操舵補助指令制限値算出部
４１、３５６ 操舵補助指令値制限部
１２０、１２１ 演算ブロック
１２３，１４１ 伝達関数部
１３０ 制限部
１３１ 遅れ特性部
１３２、３５８ 最小値選択部
３５０ 指令電流決定部
３５１ 操舵補助指令制限値算出部（非弱め界磁制御時）
３５２ 操舵補助指令制限値算出部（弱め界磁制御時）
３５３ 比較部
３５４ ｉｄｒｅｆ算出部
３５５ 切替部
３５７ 操舵補助指令制限値算出部（バッテリ電流制限）

Claims (4)

1. 操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算する操舵補助指令値演算部と、前記操舵補助指令値によってモータを駆動制御する駆動制御部とを具備し、前記モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与するようになっている電動パワーステアリング装置において、
   操舵補助指令制限値を算出する操舵補助指令制限値算出部と、前記操舵補助指令制限値によって前記操舵補助指令値を制限する操舵補助指令値制限部とを具備し、
   前記操舵補助指令制限値算出部は、電源電圧と所定電源電流に基づいた最大入力エネルギーと、操舵補助指令制限値及びモータ回転速度に基づいたモータ出力エネルギーとが等しい関係から、電源電圧、モータ回転速度、及び１サンプル前操舵補助指令制限値に基づいて、前記操舵補助指令制限値を算出することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記所定電源電流は、前記電源から制御装置へ供給可能な最大電流値である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算する操舵補助指令値演算部と、前記操舵補助指令値によってモータを駆動制御する駆動制御部とを具備し、前記モータによって車両の操舵系に操舵補助力を付与するようになっている電動パワーステアリング装置において、
   操舵補助指令制限値を算出する操舵補助指令制限値算出部と、前記操舵補助指令制限値によって前記操舵補助指令値を制限する操舵補助指令値制限部とを具備し、
   前記操舵補助指令制限値算出部は、電源電圧と所定電源電流に基づいた最大入力エネルギーと、操舵補助指令制限値及びモータ回転速度に基づいたモータ出力エネルギーとが等しい関係から、電源電圧、モータ回転速度、１サンプル前操舵補助指令制限値、及び電源電流制限値に基づいて、前記操舵補助指令制限値を算出し、
   前記電源電流制限値は、前記電源電圧に応じて算出されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 前記所定電源電流は前記電源電圧に応じて設定されるようになっている請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。

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