JP5467852B2 - 電動パワーステアリング装置、電動パワーステアリング装置の制御方法およびプログラム - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置は、電動モータの平均電流が所定値以上のときに、所定時間毎に所定値毎低減する最大制限値を決定する手段と、上記最大制限値によって上記モータ電流を制限するモータ電流制限手段を設けたものである。
ここで、前記補正手段は、前記電動モータに供給された実電流が予め定められた電流値より大きい場合には当該実電流が供給された時間が長いほど前記算出手段が算出した前記目標電流をより小さくするように補正することが好適である。
また、他の観点から捉えると、本発明は、ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて当該ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータに供給する目標電流を算出し、前記電動モータの回転速度が予め定められた回転速度よりも小さいときに当該電動モータに供給された実電流および当該実電流が供給された時間に基づいて算出した前記目標電流を小さくするように補正し、当該実電流が予め定められた電流値より大きい場合には当該実電流が大きいほど算出した当該目標電流をより小さくするように補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法である。
図1は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては自動車に適用した構成を例示している。
そして、ステアリング装置100は、電動モータ110の作動を制御する制御装置10を備えている。制御装置10には、上述したトルクセンサ109の出力値、自動車の移動速度である車速Vcを検出する車速センサ170の出力値が入力される。
図2は、ステアリング装置100の制御装置10の概略構成図である。
制御装置10は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等からなる算術論理演算回路である。
制御装置10には、上述したトルクセンサ109にて検出された操舵トルクTが出力信号に変換されたトルク信号Tdと、車速センサ170にて検出された車速Vcが出力信号に変換された車速信号vなどが入力される。
そして、制御装置10は、トルク信号Tdに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ110が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部20と、目標電流算出部20が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部30とを有している。
目標電流算出部20は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部21と、電動モータ110の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部22と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部23とを備えている。また、目標電流算出部20は、ベース電流算出部21、イナーシャ補償電流算出部22、ダンパー補償電流算出部23などからの出力に基づいて目標電流を決定する目標電流決定部25と、予め定められた場合に目標電流決定部25が決定した目標電流を小さくするように補正し、最終的な目標電流として決定する補正手段の一例としての補正部27とを備えている。
なお、制御装置10には、車速センサ170などからの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないA/D変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、目標電流算出部20に取り込んでいる。
制御部30は、電動モータ110の作動を制御するモータ駆動制御部31と、電動モータ110を駆動させるモータ駆動部32と、電動モータ110に実際に流れる実電流Imを検出するモータ電流検出部33とを有している。
モータ駆動制御部31は、目標電流算出部20にて最終的に決定された目標電流と、モータ電流検出部33にて検出された電動モータ110へ供給される実電流Imとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック(F/B)制御部40と、電動モータ110をPWM駆動するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成するPWM信号生成部60とを有している。
偏差演算部41は、目標電流算出部20からの出力値である目標電流信号ITFとモータ電流検出部33からの出力値であるモータ電流信号Imsとの偏差の値を偏差信号41aとして出力する。
PWM信号生成部60は、フィードバック制御部40からの出力値に基づいてPWM信号60aを生成し、生成したPWM信号60aを出力する。
モータ電流検出部33は、モータ駆動部32に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ110に流れる実電流Imの値を検出して、検出した実電流Imをモータ電流信号Imsに変換して出力する。
ステアリングホイール101の端当て状態などステアリングホイール101が切られた状態で長時間保持されたり、長時間の車庫入れ動作が繰り返されたりすると、電動モータ110に大電流が連続して流れることになり、電動モータ110が発熱して発煙したり匂いを出したり、さらには焼損するおそれがある。そのため、目標電流決定部25が操舵トルクTに基づいて決定した目標電流を常にそのまま電動モータ110に供給するのではなく、このような事象が生じるおそれがある場合には、その前に目標電流決定部25が決定した目標電流を制限することが好ましい。しかしながら、このような事象が生じるおそれがある場合に直ちに電動モータ110に電流を供給しなくなるのでは、ユーザのステアリングホイール101操作の負担が大きくなってしまう。そこで、本実施の形態に係るステアリング装置100においては、補正部27を備え、電動モータ110や制御装置10に生じる発熱に起因して電動モータ110や制御装置10に故障が生じるおそれがある場合に、目標電流決定部25にて決定された目標電流よりも小さい電流値を最終的な目標電流とするように補正する。そして、本実施の形態に係る電動モータ110が3相ブラシレスモータであり、特に回転速度が小さいときに特定の相にだけ高い電流が流れることに起因してその相の磁石が壊れ易いことに鑑み、本実施の形態に係る補正部27においては、電動モータ110の回転速度が小さいときに供給された電流および供給された時間に基づいて目標電流決定部25にて決定された目標電流を補正する。
係数決定部28は、補正係数Rを決定するための演算処理である補正係数決定処理を予め定められた時間間隔で実行する。そして、この補正係数決定処理において、電動モータ110の回転速度Nmが予め定められた回転速度N1(後述するように車速VcによっていはN2)より小さいか否かを判別し、小さい場合には、電動モータ110に供給された電流が予め定められた電流値I1以上であるか否かを判別し、電流値I1以上である場合には電動モータ110に供給された電流に応じた値である後述する図5に示された加算値Cpを加算し、電流値I1未満である場合には予め定められた値Cmを減算する。そして、この補正係数決定処理においては、これまで加算された加算値Cpの合計Ctotalが最初に予め定められた閾値CTを超えるまでは補正係数Rとして1(初期値R0)を決定し、超えた場合には1未満の値を補正係数Rとして決定する。本実施の形態に係る補正係数Rとしては、その時点で設定されている補正係数Rに、予め定められた1未満の値αを乗じて得た値とする(R←R×α)。なお、αは一定値の0.42であることを例示することができる。
また、予め定められた回転速度N1は、電動モータ110に、この電動モータ110に供給可能な電流値の電流が供給され続けたとしても、電動モータ110が発熱により故障することがない回転速度の最小値であることが好適である。例えば、0.4rpsであることを例示することができる。
なお、加算値Cpは、補正係数決定処理を実行する間隔の間中、実電流Imが電動モータ110に供給されるとの前提の基で定められた値であり、実電流Imとこの実電流Imが供給され続けた時間との積に依存する値である。
|補正係数Rを1未満の値に設定した時点の操舵トルクT|−予め定められたトルク≧|現時点の操舵トルクT|・・・(1)
補正係数Rを1未満の値に設定した時点の操舵トルクTの方向≠現時点の操舵トルクTの方向・・・(2)
零≦車速Vc<V0のとき、|Nm|≧N1・・・(3)
車速Vc≧V0のとき、|Nm|≧N2・・・(4)
図6および図7は、係数決定部28が行う補正係数決定処理の手順を示すフローチャートである。係数決定部28は、定期的に、例えば10ms毎にこの補正係数決定処理を実行する。
次に、係数決定部28は、車速Vcが予め定められた速度V0未満であるか否かを判別する(S601)。そして、S601にて肯定判定された場合には、電動モータ110の回転速度Nmの絶対値が回転速度N1未満か否かを判別する(S602)。他方、S601にて否定判定された場合には、電動モータ110の回転速度Nmの絶対値が回転速度N2未満か否かを判別する(S603)。
以上が、係数決定部28が行う補正係数決定処理についての説明である。
なお、最終目標電流決定部29がフェード処理を行う場合には、係数決定部28は、このフェード処理期間中に、補正係数決定処理において加算値Cpを加算したり減算値Cmを減算したりするカウント処理を中止することが好ましい。
図8は、本実施の形態に係る制御装置10の作用を示すタイミングチャートである。なお、上述した加算値Cpを加算する複数のカウンタのカウンタ値は、最初は全て零であるものとする。また、図8に示した範囲においては、車速Vcは常に速度V0未満とする。
その後は、モータ回転速度Nmが回転速度N1以上であるので、係数決定部28が実行する補正係数決定処理のS602にて否定判定され、S610にて肯定判定され、全てのカウンタの合計Ctotalから減算値Cm2が減算される(S614)
Claims (6)
- ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータと、
前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流を算出する算出手段と、
前記電動モータの回転速度が予め定められた回転速度よりも小さいときに当該電動モータに供給された実電流および当該実電流が供給された時間に基づいて前記算出手段が算出した前記目標電流を小さくするように補正する補正手段と、
を備え、
前記補正手段は、前記電動モータに供給された実電流が予め定められた電流値より大きい場合には当該実電流が大きいほど前記算出手段が算出した前記目標電流をより小さくするように補正する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータと、
前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流を算出する算出手段と、
前記電動モータの回転速度が予め定められた回転速度よりも小さいときに当該電動モータに供給された実電流および当該実電流が供給された時間に基づいて前記算出手段が算出した前記目標電流を小さくするように補正する補正手段と、
を備え、
前記補正手段は、この電動パワーステアリング装置を搭載した乗り物の移動速度が予め定められた速度以上である場合には当該予め定められた速度よりも小さい場合よりも、前記予め定められた回転速度を小さくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記補正手段は、前記電動モータに供給された実電流が予め定められた電流値より大きい場合には当該実電流が供給された時間が長いほど前記算出手段が算出した前記目標電流をより小さくするように補正することを特徴とする請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。
- ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて当該ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータに供給する目標電流を算出し、
前記電動モータの回転速度が予め定められた回転速度よりも小さいときに当該電動モータに供給された実電流および当該実電流が供給された時間に基づいて算出した前記目標電流を小さくするように補正し、当該実電流が予め定められた電流値より大きい場合には当該実電流が大きいほど算出した当該目標電流をより小さくするように補正する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法。 - ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて当該ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータに供給する目標電流を算出し、
前記電動モータの回転速度が予め定められた回転速度よりも小さいときに当該電動モータに供給された実電流および当該実電流が供給された時間に基づいて算出した前記目標電流を小さくするように補正し、当該電動モータを搭載した乗り物の移動速度が予め定められた速度以上である場合には当該予め定められた速度よりも小さい場合よりも、当該予め定められた回転速度を小さくする
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法。 - コンピュータに、
ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて当該ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータに供給する目標電流を算出する機能と、
前記電動モータの回転速度が予め定められた回転速度よりも小さいときに当該電動モータに供給された実電流および当該実電流が供給された時間に基づいて前記算出する機能が算出した前記目標電流を小さくするように補正する機能と、
を実現させ、
前記補正する機能は、前記電動モータに供給された実電流が予め定められた電流値より大きい場合には当該実電流が大きいほど前記算出する機能が算出した前記目標電流をより小さくするように補正する、
または、
前記補正する機能は、前記電動モータを搭載した乗り物の移動速度が予め定められた速度以上である場合には当該予め定められた速度よりも小さい場合よりも、前記予め定められた回転速度を小さくする
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