JP5645062B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、ブラシ付きモータ等の電動モータを駆動するためのモータ制御装置に関する。このブラシ付きモータ等の電動モータは、たとえば、電動パワーステアリング装置における操舵補助力の発生源として利用される。

電動パワーステアリング装置に用いられるモータ制御装置では、電動モータに流すべき電流値の目標値を決定する場合、たとえば、操舵トルクおよび車速に加えて、操舵速度に対応するモータの回転速度（モータ角速度）も考慮される。制御対象の電動モータがブラシレスモータである場合には、通常、レゾルバ等の回転角センサを用いて電動モータの回転角が検出される。したがって、回転角センサによって検出される電動モータの回転角度の単時間当りの変化量を求めることにより、モータ角速度を求めることができる。

一方、制御対象のモータがブラシ付きモータである場合には、電動モータの回転角を検出するための回転角センサは不要である。そこで、ブラシ付きモータを制御するモータ制御装置においては、モータ電流Ｉとモータ端子間電圧Ｖとが検出され、次式(1)に基づいて、モータ角速度の推定値（角速度推定値）ωが演算される。
ω＝（Ｖ−Ｉ・Ｒ）／Ｋｅ …(1)
前記式(1)において、Ｒはモータ抵抗（モータ端子間抵抗）の推定値（抵抗推定値）であり、Ｋｅは逆起電力定数である。なお、Ｋｅ・ωが逆起電力推定値となる。

抵抗推定値Ｒは予め設定されており、前記式(1)により角速度推定値ωが演算される際に、その抵抗推定値Ｒが使用される。

特開2002-127922号公報 特開2002-240733号公報

抵抗推定値Ｒは、温度変化や製造のばらつきによって変動する。このため、予め設定されている抵抗推定値Ｒと実際のモータ抵抗との間に誤差が生じるおそれがある。そこで、電動モータのロータの回転が停止しているとみなせる状態を保舵状態として検出し、保舵状態時のモータ電流Ｉとモータ端子間電圧Ｖとから抵抗推定値Ｒを演算することにより、電動モータの角速度を推定するために用いられる抵抗推定値Ｒを更新させることが考えられる。

具体的には、保舵状態時には、角速度推定値ωが零であるとみなすと、前記式(1)から導出される次式(2)に基づいて、抵抗推定値Ｒを演算することができる。
Ｒ＝Ｖ／Ｉ …(2)
そこで、たとえば、保舵状態時に前記式(2)に基づいて抵抗推定値Ｒを演算し、この演算値に基づいて、電動モータの角速度を推定するために用いられる抵抗推定値Ｒを更新することができる。

保舵状態か否かの判定は、たとえば、ステアリングホイール等の操作部材の回転角を舵角センサによって検出し、舵角センサの時間的変位量が所定値以下であるか否かを判別することによって行うことができる。しかし、このようにすると、保舵状態を検出するために、舵角センサ等の外部センサが必要となる。
この発明の目的は、保舵状態検出用の外部センサを用いることなしに、電動モータの回転速度を推定するために用いられる抵抗特性を、信頼性の高い抵抗推定値に基づいて更新することができるモータ制御装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、電動モータ（１８）に発生している逆起電力に基づいて前記電動モータの回転速度を推定し、推定された回転速度に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御装置（１２）であって、所定の演算周期毎に前記電動モータに流れる電流を検出する電流検出手段（４３）と、前記所定の演算周期毎に前記電動モータに印加される電圧を検出する電圧検出手段（４２）と、前記電動モータの抵抗特性を保持する特性保持手段（５３，５３Ａ）と、前記電流検出手段によって検出された複数演算周期分の電流検出値（Ｉ）と、前記電圧検出手段によって検出された複数演算周期分の電圧検出値（Ｖ）とに基づいて、前記電動モータの抵抗推定値（Ｒ）と前記電動モータの逆起電力推定値（Ｋｅ・ω）とを演算する演算手段（５１）と、前記演算手段によって演算された前記逆起電力推定値の絶対値が所定値以下のときに、前記演算手段によって演算された前記抵抗推定値を用いて、前記特性保持手段に保持されている抵抗特性を更新する特性更新手段（５２，５２Ａ）と、を含むモータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この構成では、電流検出手段によって検出された複数演算周期分の電流検出値と、電圧検出手段によって検出された複数演算周期分の電圧検出値とに基づいて、電動モータの抵抗推定値と電動モータの逆起電力推定値とが、演算手段によって演算される。演算手段によって演算された逆起電力推定値の絶対値が所定値以下のときに、演算手段によって演算された抵抗推定値を用いて、特性保持手段に保持されている抵抗特性が更新される。つまり、演算手段によって演算された逆起電力推定値の絶対値が所定値以下のときに、保舵状態であると判定して、演算手段によって演算された抵抗推定値を用いて抵抗特性が更新される。特性保持手段に保持されている抵抗特性は、電動モータの回転速度を推定するために用いられる。

この発明によれば、保舵状態検出用の外部センサを用いることなく、保舵状態か否かを判定することができる。これにより、外部センサを用いることなしに、特性保持手段に保持されている抵抗特性を、信頼性の高い抵抗推定値に基づいて更新することができる。
前記演算手段は、たとえば、前記複数演算周期分の電流検出値と前記複数演算周期分の電圧検出値に最小自乗法を適用して、前記抵抗推定値と前記逆起電力推定値とを演算するものであってもよい。このようにすると、抵抗推定値と逆起電力推定値とを高い精度で求めることが可能となる。

前記複数演算周期分の電流検出値をＩ（１）〜Ｉ（ｍ）（ｍは２以上の整数）、前記複数演算周期分の電圧検出値をＶ（１）〜Ｖ（ｍ）、前記抵抗推定値をＲ、前記電動モータの角速度をω、前記電動モータの逆起電力定数をＫｅ、前記逆起電力推定値をＫｅ・ωとすると、前記演算手段は、次式(a)で表される行列Ｙと、次式(b)で表される行列Ｘの疑似逆列Ｘ^＋と、次式（c）で表わされる行列φとを用いてφ＝Ｘ^＋Ｙを演算することによって、前記抵抗推定値Ｒと前記逆起電力推定値Ｋｅ・ωとを求めるものであってもよい。

前記抵抗特性値は、たとえば、前記抵抗推定値であってもよい。また、前記抵抗特性値は、たとえば、前記電動モータに流れる電流に対する前記電動モータの抵抗を表す特性であってもよい。

この発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された、電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 モータ制御装置としてのＥＣＵの電気的構成を示す概略図である。 角速度推定部の構成を示す概略図である。 抵抗・逆起電力推定値演算部および抵抗推定値更新部の動作を示すフローチャートである。 角速度推定部の変形例の構成を示す概略図である マップ保持部に保持されている電流対抵抗マップに対応する電流対抵抗特性の一例を示すグラフである。 図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄは、マップ更新方法の具体例をそれぞれ説明するための説明図である。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された、電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

ステアリングシャフト６は、直線状に延びている。また、ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２が回転されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。

ステアリングシャフト６の周囲に配置されたトルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基いて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクＴを検出する。トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴは、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。また、ＥＣＵ１２には、車速センサ２３によって検出される車速Ｓが入力される。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、自動車の左右方向に沿って直線状にのびている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１３の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。電動モータ３は、この実施形態では、ブラシ付きモータからなる。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギア機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。

ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。

電動モータ１８は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１２によって制御される。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴ、車速センサ２３によって検出される車速Ｓ等に基いて、電動モータ１８を制御する。
図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１２の電気的構成を示す概略図である。
ＥＣＵ１２は、制御部３０と駆動部４０とを含む。制御部４０は、ＣＰＵとこのＣＰＵの動作プログラム等を記憶したメモリとを含むマイクロコンピュータで構成されている。駆動部４０は、モータ駆動回路６０と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）生成回路４１と、電圧検出回路４２と、電流検出回路４３と、電流検出用抵抗４４とを含む。

ＥＣＵ１２には、トルクセンサ１１から出力された操舵トルクＴと、車速センサ２３から出力された車速Ｓが入力される。ＥＣＵ１２に入力された操舵トルクＴと車速Ｓは、制御部３０に与えられる。駆動部４０では、電動モータ１８への印加電圧、すなわち、電動モータ１８の端子間電圧（以下、「モータ電圧」という）が電圧検出回路４２によって検出される。また、駆動部４０では、電動モータ１８を流れる電流（以下、「モータ電流」という）が電流検出回路４３によって検出される。モータ電圧の検出値である電圧検出値Ｖと、モータ電流の検出値である電流検出値Ｉは、制御部３０に与えられる。

制御部３０は、メモリに格納された所定の動作プログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、目標電流設定部３１と、電流偏差演算部３２と、ＰＩ制御部３３と、角速度推定部５０とが含まれる。角速度推定部５０は、電圧検出回路４２によって検出される電圧検出値Ｖと、電流検出回路４３によって検出される電流検出値Ｉとに基づいて、電動モータ１８のロータの回転速度の推定値（以下、「角速度推定値ω」という）を演算する。

目標電流設定部３１は、操舵トルクＴと車速Ｓと角速度推定値ωとに基づいて、電動モータ１８に流すべき電流の目標値Ｉｔを設定する。電流偏差演算部３２は、電流目標値Ｉｔと電流検出値Ｉとの偏差（電流偏差（Ｉｔ−Ｉ））を演算する。ＰＩ制御部３３は、電流偏差（Ｉｔ−Ｉ）に対する比例積分演算を行なうことにより、電動モータ１８に印加すべき電圧に対応した電圧指令値Ｄを生成する。この電圧指令値Ｄは、ＰＷＭ信号生成回路４１に与えられる。なお、電圧指令値Ｄの符号は、電動モータ１８が発生すべきトルクが右方向操舵を補助する方向のトルク（以下、「右方向トルク」という）である場合には、たとえば正となり、左方向操舵を補助する方向のトルク（以下、「左方向トルク」という）である場合には、たとえば負となる。

ＰＷＭ信号生成回路４１は、ＰＩ制御部３３から与えられる電圧指令値Ｄに応じて、第１および第２の右回転用（正転用）ＰＷＭ信号ＳＲｄ１，ＳＲｄ２と、第１および第２の左回転用（逆転用）ＰＷＭ信号ＳＬｄ１，ＳＬｄ２とを生成する。電圧指令値Ｄの符号が正の場合（右方向トルクを発生させる場合）には、右回転用ＰＷＭ信号ＳＲｄ１，ＳＲｄ２は電圧指令値Ｄに応じたデューティ比のＰＷＭ信号として生成され、左回転用ＰＷＭ信号ＳＬｄ１，ＳＬｄ２は非アクティブな信号（この例ではＬレベルの信号）となる。なお、この場合、第２の右回転用ＰＷＭ信号ＳＲｄ２を、電圧指令値Ｄに応じたデューティ比のＰＷＭ信号ではなくＨレベルの信号としてもよい。

一方、電圧指令値Ｄの符号が負の場合（左方向トルクを発生させる場合）には、左回転用ＰＷＭ信号ＳＬｄ１，ＳＬｄ２は電圧指令値Ｄに応じたデューティ比のＰＷＭ信号として生成され、右回転用ＰＷＭ信号ＳＲｄ１，ＳＲｄ２は非アクティブな信号（この例ではＬレベルの信号）となる。なお、この場合、第２の左回転用ＰＷＭ信号ＳＬｄ２を、電圧指令値Ｄに応じたデューティ比のＰＷＭ信号ではなく、Ｈレベルの信号としてもよい。

モータ駆動回路６０は、たとえば、２つの右回転用スイッチング素子６１，６４および２つの左回転用スイッチング素子６２，６３を含むＨブリッジ回路からなる。各スイッチング素子６１〜６４は、たとえば、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）からなる。具体的には、モータ駆動回路６０は、ハイサイドの右回転用スイッチング素子６１とローサイドの左回転用スイッチング素子６２とからなる直列回路と、ハイサイドの左回転用スイッチング素子６３とローサイドの右回転用スイッチング素子６４とからなる直列回路とを含んでいる。各直列回路のハイサイドのスイッチング素子６１，６３のドレインは、電源２５の正極端子に接続されている。また、各直列回路のローサイドのスイッチング素子６２，６４のソースは、電流検出用抵抗４４を介して接地されている。

ハイサイドの右回転用スイッチング素子６１とローサイドの左回転用スイッチング素子６２との接続点Ｎ１には、電動モータ１８の正極端子が接続されている。ハイサイドの左回転用スイッチング素子６３とローサイドの右回転用スイッチング素子６４との接続点Ｎ２には、電動モータ１８の負極端子が接続されている。右回転用スイッチング素子６１，６４は、第１および第２の右回転用ＰＷＭ信号ＳＲｄ１，ＳＲｄ２によってそれぞれ制御される。左回転用スイッチング素子６３，６２は、第１および第２の左回転用ＰＷＭ信号ＳＬｄ１，ＳＬｄ２によって制御される。これにより、電圧指令値Ｄに応じた方向および大きさのモータ電流がモータ１８に流れるようになる。この結果、電動モータ１８は、操舵トルクＴ、車速Ｓおよび角速度推定値ωに応じた操舵補助力を発生する。

図３は、角速度推定部５０の構成を示す概略図である。
角速度推定部５０は、抵抗・逆起電力推定値演算部（演算手段）５１と、抵抗推定値更新部（特性更新手段）５２と、抵抗推定値保持部（特性保持手段）５３と、角速度推定値演算部５４とを含んでいる。抵抗推定値保持部５３には、電動モータ１８の端子間抵抗（モータ抵抗）の推定値（抵抗推定値）Ｒが保持されている。角速度推定値演算部５４は、所定の演算周期毎に、電圧検出回路４２によって検出される電圧検出値Ｖと、電流検出回路４３によって検出される電流検出値Ｉと、抵抗推定値保持部５３に保持されている抵抗推定値Ｒと、逆起電力定数Ｋｅとを用いて、次式(3)に基づいて、角速度推定値ωを演算する。

ω＝（Ｖ−Ｉ・Ｒ）／Ｋｅ …(3)
抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、電流検出回路４３によって検出される電流検出値Ｉと、電圧検出回路４２によって検出される電圧検出値Ｖとを、前記所定の演算周期毎に取り込む。そして、抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、電流検出回路４３によって検出された複数演算周期分の電流検出値Ｉ（１）〜Ｉ（ｍ）（ｍは２以上の整数）と、電圧検出回路４２によって検出された複数演算周期分の電圧検出値Ｖ（１）〜Ｖ（ｍ）とに基づいて、電動モータ１８の抵抗推定値Ｒと電動モータ１８の逆起電力推定値Ｋｅ・ωとを演算する。

具体的には、抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、複数演算周期分の電流検出値Ｉ（１）〜Ｉ（ｍ）と、複数演算周期分の電圧検出値Ｖ（１）〜Ｖ（ｍ）とに最小自乗法を適用して、抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωとを演算する。より具体的には、前記式(3)を変形すると、Ｖ＝Ｋｅ・ω＋Ｉ・Ｒで表されるモータ方程式を導くことができる。複数演算周期分の電流検出値Ｉ（１）〜Ｉ（ｍ）と、複数演算周期分の電圧検出値Ｖ（１）〜Ｖ（ｍ）とから、複数演算周期分のモータ方程式｛Ｖ（ｉ）＝Ｋｅ・ω＋Ｉ（ｉ）・Ｒ｝（ただし、ｉ＝１，２，…，ｍ）が得られる。そこで、抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、これらのモータ方程式に基づいて、次式(4)で表される誤差ψを最小化する抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωを求める。抵抗・逆起電力推定値演算部５１の動作の詳細については、後述する。

抵抗推定値更新部５２は、抵抗・逆起電力推定値演算部５１によって演算された逆起電力推定値Ｋｅ・ωの絶対値が所定の閾値以下のときに、抵抗・逆起電力推定値演算部５１によって演算された抵抗推定値Ｒを用いて、抵抗推定値保持部５３に保持されている抵抗推定値Ｒを更新する。
図４は、抵抗・逆起電力推定値演算部５１および抵抗推定値更新部５２の動作を示すフローチャートである。図４の処理は、前記所定の演算周期毎に実行される。

抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、電流検出回路４３によって検出された電流検出値Ｉおよび電圧検出回路４２によって検出された電圧検出値Ｖを取得する（ステップＳ１）。抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、過去に取得した電流検出値Ｉおよび電圧検出値Ｖのうち、新しいものから順にｍ（ｍは２以上の整数）個以上の所定数の電流検出値Ｉおよび電圧検出値Ｖをメモリに保持するようにしている。

抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、今回取得した電流検出値Ｉおよび電圧検出値Ｖを含めて、今回から（ｍ−１）回前までのｍ個分の電流検出値Ｉおよび電圧検出値Ｖを取得したか否かを判別する（ステップＳ２）。
ｍ個分の電流検出値Ｉおよび電圧検出値Ｖを取得していない場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、今演算周期での処理を終了する。ｍ個分の電流検出値Ｉおよび電圧検出値Ｖを取得していると判別された場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ｍ個分の電流検出値Ｉおよび電圧検出値Ｖから、次式(5)で表される行列Ｙと、次式(6)で表される行列Ｘとを導出する（ステップＳ３）。

行列Ｙは、ｍ個分の電圧検出値Ｖ（１）〜Ｖ（ｍ）を要素とするｍ行１列の行列である。行列Ｘは、ｍ個分の電流検出値Ｉ（１）〜Ｉ（ｍ）を１列目の要素として持ち、２列目の要素が全て１である、ｍ行２列の行列である。なお、次式(7)に示すように、抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωとを要素とする２行1列の行列を行列φと定義すると、Ｙ＝Ｘ・φの式が成り立つ。

次に、抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、行列Ｘに基づいて、行列Ｘの疑似逆行列Ｘ^＋を演算する（ステップＳ４）。そして、抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、行列φと、行列Ｙと、行列Ｘの疑似逆行列Ｘ^＋とに基づいて、φ＝Ｘ^＋Ｙを演算することにより、抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωとを求める（ステップＳ５）。φ＝Ｘ^＋Ｙの演算を行なうことにより、前記式(4)で表される誤差ψを最小化する抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωとが求められる。つまり、最小自乗法によって、抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωが求められる。

抵抗・逆起電力推定値演算部５１によって抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωが求められると、抵抗推定値更新部５２は、抵抗・逆起電力推定値演算部５１によって今回求められた逆起電力推定値Ｋｅ・ωの絶対値が所定の閾値Ｆ以下であるか否かを判別する（ステップＳ６）。つまり、抵抗推定値更新部５２は、今回求められた逆起電力推定値Ｋｅ・ωの絶対値に基づいて、保舵状態か否かを判定する。保舵状態とは、運転者がステアリングホイール２をほとんど回転しない状態で保持している操舵状態である。

逆起電力推定値Ｋｅ・ωの絶対値が閾値Ｆより大きい場合、すなわち、操舵状態が保舵状態でない場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、抵抗推定値更新部５２は、抵抗推定値保持部５３に保持されている抵抗推定値Ｒを更新することなく、今演算周期での処理を終了する。これは、操舵状態が保舵状態でない場合には、電動モータ１８の回転速度（角速度推定値ω）が一定でない可能性があるため、今回求められた抵抗推定値Ｒは信頼性が低いと考えられるからである。

一方、今回求められた逆起電力推定値Ｋｅ・ωの絶対値が閾値Ｆ以下であると判別された場合、すなわち、操舵状態が保舵状態である場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、抵抗推定値更新部５２は、今回求められた抵抗推定値Ｒに基づいて、抵抗推定値保持部５３に保持されている抵抗推定値Ｒを更新する（ステップＳ７）。具体的には、抵抗推定値保持部５３に保持されている抵抗推定値Ｒが、今回求められた抵抗推定値Ｒに置き換えられる。これは、操舵状態が保舵状態である場合には、電動モータ１８の回転速度（角速度推定値ω）が一定（ほぼ零）であるとみなすことができるため、今回求められた抵抗推定値Ｒは信頼性が高いと考えられるからである。この後、今演算周期での処理を終了する。

この実施形態では、複数演算周期分の検出電圧値Ｖおよび電流検出値Ｉに基づいて、抵抗推定値Ｒおよび逆起電力推定値Ｋｅ・ωが求められる。次に、今回求められた逆起電力推定値Ｋｅ・ωに基づいて、保舵状態か否かが判定される。そして、操舵状態が保舵状態であると判定されたときに、今回求められた抵抗推定値Ｒを用いて抵抗推定値保持部５３に保持されている抵抗推定値Ｒが更新される。

この実施形態によれば、舵角センサ等の外部センサを用いることなく、保舵状態か否かを判定することができる。したがって、外部センサを用いることなしに、抵抗推定値保持部５３に保持されている抵抗推定値Ｒを、信頼性の高い抵抗推定値Ｒに基づいて更新することができる。
図５は、角速度推定部の変形例の構成を示す概略図である。

この角速度推定部５０Ａは、抵抗・逆起電力推定値演算部５１と、マップ更新部（特性更新手段）５２Ａと、マップ保持部（特性保持手段）５３Ａと、角速度推定値演算部５４Ａと、電流平均値演算部５５とを含んでいる。抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、図４の抵抗・逆起電力推定値演算部５１と同じ機能を有している。
マップ保持部５３Ａには、電動モータ１８に流れる電流に対する電動モータ１８の抵抗を表す特性を記憶した電流対抵抗マップが保持されている。マップ保持部５３Ａに電流対抵抗マップが保持されているのは、ブラシ付モータではブラシの接触抵抗がモータ電流によって変化することを考慮しているためである。電流対抵抗マップの初期データは、予め設定されている。角速度推定値演算部５４Ａは、所定の演算周期毎に、電圧検出回路４２によって検出される電圧検出値Ｖと、電流検出回路４３によって検出される電流検出値Ｉと、マップ保持部５３Ａに保持されている電流対抵抗マップとを用いて、角速度推定値ωを演算する。具体的には、角速度推定値演算部５４Ａは、電流対抵抗マップに基づいて、電流検出値Ｉに対応するモータ抵抗（抵抗推定値）Ｒを求める。そして、角速度推定値演算部５４Ａは、求められた抵抗推定値Ｒと、電圧検出値Ｖと、電流検出値Ｉとを用いて、前記式(3)に基づいて、角速度推定値ωを演算する。

電流平均値演算部５５は、前記所定の演算周期毎に、電流検出回路４３によって検出された電流検出値Ｉを取得する。電流平均値演算部５５は、過去に取得した電流検出値Ｉのうち、新しいものから順にｍ（ｍは２以上の整数）個以上の所定数の電流検出値Ｉをメモリに保持するようにしている。電流平均値演算部５５は、今回取得した電流検出値Ｉを含めて、今回から（ｍ−１）回前までのｍ個分の電流検出値Ｉ（１）〜Ｉ（ｍ）の平均値（以下、「電流平均値Ｉａｖ」という）を演算する。この電流平均値Ｉａｖは、マップ更新部５２Ａに与えられる。

マップ更新部５２Ａは、抵抗・逆起電力推定値演算部５１によって演算された逆起電力推定値Ｋｅ・ωの絶対値が所定の閾値以下のときに、抵抗・逆起電力推定値演算部５１によって演算された抵抗推定値Ｒと、電流平均値演算部５５によって演算された電流平均値Ｉａｖを用いて、マップ保持部５３Ａに保持されている電流対抵抗マップを更新する。つまり、この変形例においては、図４において、ステップＳ７の代わりに、破線で示されるステップＳ７Ａの処理が行われることになる。

以下、マップ更新部５２Ａによるマップ更新方法について説明する。図６は、モータ電流Ｉを横軸にとり、モータ抵抗Ｒを縦軸にとった直交座標系において、マップ保持部５３Ａに保持されている電流対抵抗マップに対応する電流対抵抗特性の一例を示すグラフである。図６における曲線Ｑ１が電動モータ１８に流れる電流Ｉに対する電動モータ１８の抵抗Ｒを表す電流対抵抗特性を表している。

マップ更新部５２Ａが、たとえば、抵抗推定値Ｒ１と電流平均値Ｉａｖ１とを用いて、マップ保持部５３Ａに保持されている電流対抵抗マップを更新する場合について説明する。抵抗推定値Ｒ１と電流平均値Ｉａｖ１とによって表される座標が、図６に示す点Ａに対応するものとする。この点Ａは、特性曲線Ｑ１から外れている。マップ更新部５２Ａは、特性曲線Ｑ１が点Ａを通過するように、特性曲線Ｑ１、つまり、マップデータを更新する。

図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄは、マップ更新方法の具体例をそれぞれ説明するための説明図である。図７Ａ〜図７Ｃにおいて、破線の曲線が図６に示される更新前の特性曲線Ｑ１を示しており、実線の曲線が更新後の特性曲線Ｑ２を示している。
図７Ａに示す更新方法では、マップ更新部５２Ａは、更新前の特性曲線Ｑ１が点Ａを通過するように、特性曲線Ｑ１を横軸（電流軸）に沿う方向に平行移動させることにより、更新後の特性曲線Ｑ２を求める。

図７Ｂに示す更新方法では、マップ更新部５２Ａは、更新前の特性曲線Ｑ１が点Ａを通過するように、特性曲線Ｑ１を縦軸（抵抗軸）に沿う方向に平行移動させることにより、更新後の特性曲線Ｑ２を求める。
図７Ｃに示す更新方法では、マップ更新部５２Ａは、原点と点Ａとを通る直線と更新前の特性曲線Ｑ１との交点を点Ｂとし、特性曲線Ｑ１上の点Ｂが点Ａに一致するように、特性曲線Ｑ１を前記直線に沿う方向に平行移動させることにより、更新後の特性曲線Ｑ２を求める。

図７Ｄに示す更新方法では、更新後の特性曲線Ｑ２の両端が更新前の特性曲線Ｑ１の両端Ｃ１，Ｃ２と一致し、更新後の特性曲線Ｑ２の中間部が点Ａを通過するように、更新前の特性曲線Ｑ１が変形される。
この変形例では、複数演算周期分の検出電圧値Ｖおよび電流検出値Ｉに基づいて、抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωと電流平均値Ｉａｖとが求められる。次に、今回求められた逆起電力推定値Ｋｅ・ωに基づいて、保舵状態か否かが判定される。そして、操舵状態が保舵状態であると判定されたときに、今回求められた抵抗推定値Ｒおよび電流平均値Ｉａｖを用いてマップ保持部５３Ａに保持されている電流対抵抗マップが更新される。

この実施形態によれば、舵角センサ等の外部センサを用いることなく、保舵状態か否かを判定することができる。したがって、外部センサを用いることなしに、マップ保持部５３Ａに保持されている電流対抵抗マップを、信頼性の高い抵抗推定値Ｒに基づいて更新することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、抵抗・逆起電力推定値演算部５１は、最小自乗法によって、抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωとを求めているが、２演算周期分の電流検出値Ｉ（１），Ｉ（２）および電圧検出値Ｖ（１），Ｖ（２）に基づいて、Ｖ（１）＝Ｋｅ・ω＋Ｉ（１）・Ｒで表される式と、Ｖ（２）＝Ｋｅ・ω＋Ｉ（２）・Ｒで表される式とからなる連立方程式を解くことにより、抵抗推定値Ｒと逆起電力推定値Ｋｅ・ωとを求めてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
また、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の用途に使用されているブラシ付モータに対しても、適用することが可能である。

１８…電動モータ

Claims (5)

1. 電動モータに発生している逆起電力に基づいて前記電動モータの回転速度を推定し、推定された回転速度に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御装置であって、
   所定の演算周期毎に前記電動モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記所定の演算周期毎に前記電動モータに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電動モータの抵抗特性を保持する保持手段と、
   前記電流検出手段によって検出された複数演算周期分の電流検出値と、前記電圧検出手段によって検出された複数演算周期分の電圧検出値とに基づいて、前記電動モータの抵抗推定値と前記電動モータの逆起電力推定値とを演算する演算手段と、
   前記演算手段によって演算された前記逆起電力推定値の絶対値が所定値以下のときに、前記演算手段によって演算された前記抵抗推定値を用いて、前記保持手段に保持されている抵抗特性を更新する特性更新手段と、を含むモータ制御装置。
2. 前記演算手段は、前記複数演算周期分の電流検出値と前記複数演算周期分の電圧検出値に最小自乗法を適用して、前記抵抗推定値と前記逆起電力推定値とを演算する、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記複数演算周期分の電流検出値をＩ（１）〜Ｉ（ｍ）（ｍは２以上の整数）、前記複数演算周期分の電圧検出値をＶ（１）〜Ｖ（ｍ）、前記抵抗推定値をＲ、前記電動モータの角速度をω、前記電動モータの逆起電力定数をＫｅ、前記逆起電力推定値をＫｅ・ωとすると、前記演算手段は、次式(a)で表される行列Ｙと、次式(b)で表される行列Ｘの疑似逆列Ｘ^＋と、次式（c）で表わされる行列φとを用いてφ＝Ｘ^＋Ｙを演算することによって、前記抵抗推定値Ｒと前記逆起電力推定値Ｋｅ・ωとを求める、請求項２に記載のモータ制御装置。
   

   
4. 前記抵抗特性値が前記抵抗推定値である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記抵抗特性値が、前記電動モータに流れる電流に対する前記電動モータの抵抗を表す特性である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
   

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