JP6009066B2 - 電動パワーステアリング制御装置および操舵制御方法 - Google Patents

Description

本発明は電動パワーステアリング制御装置および操舵制御方法に関し、特に、電動モータによりハンドル（ステアリングホイール）の操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置および操舵制御方法に関する。

従来の電動パワーステアリング制御装置において、特に高速回転および高トルクの領域においては、その他の領域と比較して、トルクリップル（torque ripple）、騒音、および、振動を発生しやすく、ドライバー（運転者）に違和感を与え、操舵フィーリングを悪化させるおそれがあった。そのため、従来装置においては、高トルク領域では、いわゆる、弱め界磁制御（Field Weakening Control）を行っていた（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、ｄ軸電流指令値の変化率を制限することで、モータ出力の急激な変化を防ぎ、騒音や振動の発生を抑えている。また、特許文献１では、弱め界磁制御を行う場合にｄｑ軸電流指令値を算出するための複数のマップと、弱め界磁制御を行わない場合にｄｑ軸電流指令値を算出するための１つのマップとを用意し、それらのマップを切替えて用いていた。

特許第４７９７５６５号公報

上記の特許文献１の従来装置では、マップを用いて、ｄ軸電流指令値を算出し、次に、ソフトウエア処理で、ｄ軸電流指令値の変化率を制御する処理を行っている。そのため、変化率を制限した後のｄ軸電流指令値では、当該制限が起因して、応答性が悪化する可能性があった。また、特許文献１では、複数のマップを保有して、その中から１つのマップを選択して用いる。このような複数のマップを用いる方法では、ＣＰＵのソフトウエア規模が増大するとともに、ソフトウエアが複雑化するという問題点があった。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、ｄ軸電流指令値を制限することなく、より小規模なソフトウエア構成で、ハンドル操作時に発生する振動および騒音等を抑制することができる電動パワーステアリング制御装置および制動制御方法を提供することを目的としている。

本発明は、車両の運転者のハンドル操舵力をアシストするためのモータと、前記ハンドル操舵力の操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出部と、前記モータに流れている電流値を検出するモータ電流検出部と、前記トルクセンサで検出した操舵トルクおよび前記モータ回転数検出部で検出した前記モータの回転数に応じて、前記モータに供給する目標電流をそれぞれｄｑ座標系にて設定する目標ｄ軸・ｑ軸電流設定部と、前記目標ｄ軸電流設定部で設定した目標ｄ軸電流値と前記目標ｑ軸電流設定部で設定した目標ｑ軸電流値と前記モータ電流検出部で検出した電流検出値とに基づいて前記モータを駆動するための制御量を演算する制御量演算部と、前記制御量演算部からの制御量に従って、前記モータに電流を供給する駆動部とを備えた電動パワーステアリング制御装置であって、前記モータ回転数検出部と前記目標ｄ軸電流設定部との間に設けられ、前記モータ回転数検出部で検出した前記モータの回転数にフィルタ処理を施して、フィルタ処理後の回転数を前記目標ｄ軸電流設定部に出力するフィルタ部を備え、前記フィルタ部は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、および、移動平均処理フィルタのいずれか１つから構成される、電動パワーステアリング制御装置である。

本発明は、車両の運転者のハンドル操舵力をアシストするためのモータと、前記ハンドル操舵力の操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出部と、前記モータに流れている電流値を検出するモータ電流検出部と、前記トルクセンサで検出した操舵トルクおよび前記モータ回転数検出部で検出した前記モータの回転数に応じて、前記モータに供給する目標電流をそれぞれｄｑ座標系にて設定する目標ｄ軸・ｑ軸電流設定部と、前記目標ｄ軸電流設定部で設定した目標ｄ軸電流値と前記目標ｑ軸電流設定部で設定した目標ｑ軸電流値と前記モータ電流検出部で検出した電流検出値とに基づいて前記モータを駆動するための制御量を演算する制御量演算部と、前記制御量演算部からの制御量に従って、前記モータに電流を供給する駆動部とを備えた電動パワーステアリング制御装置であって、前記モータ回転数検出部と前記目標ｄ軸電流設定部との間に設けられ、前記モータ回転数検出部で検出した前記モータの回転数にフィルタ処理を施して、フィルタ処理後の回転数を前記目標ｄ軸電流設定部に出力するフィルタ部を備え、前記フィルタ部は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、および、移動平均処理フィルタのいずれか１つから構成される、電動パワーステアリング制御装置であるので、ｄ軸電流指令値を制限することなく、より小規模なソフトウエア構成で、ハンドル操作時に発生する振動および騒音等を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング制御装置の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング制御装置の構成を示したブロック図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の構成を示したブロック図である。図１に示すように、実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置には、トルクセンサ１、舵角センサ２、および、車速センサ３が設けられている。トルクセンサ１は、車両のハンドル（図示せず）付近に配置され、運転者のハンドル操舵力の操舵トルクを検出する。舵角センサ２は、ハンドル付近に配置され、ハンドルの操舵角度を検出する。車速センサ３は、車両に設けられ、車両の速度を検出する。

また、実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置には、車両のドライバー（運転者）のハンドル操舵力をアシストするためのモータ４と、モータ４に供給すべき目標電流値を算出する制御ユニット（ＥＣＵ）３０と、モータ４に流れている電流値を検出するモータ電流センサ５と、モータ４の回転を検出するモータ回転センサ６とが、設けられている。モータ４は、車両のステアリングコラム、又は、ラック軸に搭載されている。なお、ここでは、モータ４として、３相のブラシレスモータを例として挙げている。

制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、演算および処理の中枢となるＣＰＵ１０と、ＣＰＵ１０の出力信号に基づきモータ４を駆動するための駆動部２０とを内蔵している。

ＣＰＵ１０は、トルクセンサ１、舵角センサ２、および、車速センサ３から、各検出値が入力され、それらの検出値に基づいて、モータ４へ供給する電流量を算出する。そのため、ＣＰＵ１０は、モータ４に供給すべき目標電流値を算出する目標電流設定部１１を内蔵している。目標電流設定部１１は、目標ｑ軸電流設定部１１ａと目標ｄ軸電流設定部１１ｂとに分割されている。目標電流設定部１１は、ドライバー（運転者）のハンドルの操舵力に応じて、当該操舵力をアシストするためにモータ４に供給すべき目標電流値をｄｑ座標系にて設定する。

さらに、ＣＰＵ１０は、目標電流設定部１１から出力される目標ｑ軸電流および目標ｄ軸電流と、モータ４の電流検出値との、偏差を求める減算部１２を有している。減算部１２は、ｄ軸用の減算部１２ａと、ｑ軸用の減算部１２ｂとに分かれている。さらに、ＣＰＵ１０は、モータ４の電流検出値が目標電流値に追従するように、減算部１２ａ，１２ｂで算出したモータ電流検出値と目標電流値との偏差に基づいて最終電流値を求め、それを電圧値に変換して出力するフィードバック制御部１３と、フィードバック制御部１３からの出力信号を、２相から３相に変換する２／３相変換部１４とを有している。２／３相変換部１４からの出力は、駆動部２０に入力される。

また、ＣＰＵ１０は、モータ電流センサ５の検出信号に基づいて、モータ４の電流検出値を算出するモータ電流算出部１５と、モータ電流算出部１５の出力信号を、３相から２相に変換して、減算部１２ａ，１２ｂに入力する３／２相変換部１６とを有している。また、ＣＰＵ１０は、モータ回転センサ６の検出信号に基づいて、モータ回転数を算出するモータ回転数算出部１７を有している。

さらに、ＣＰＵ１０は、モータ回転数算出部１７からモータ回転数が入力されるフィルタ部１８を有している。フィルタ部１８の出力は、ｄ軸電流設定部１１ｂに入力される。なお、フィルタ部１８には、図１に示すように、各種情報が入力され、フィルタ部１８は、それらの情報のうちの少なくとも１つに基づいて、フィルタ処理を実施するか否かを決定する。フィルタ処理を実施するか否かを判定するための実施条件については後述する。フィルタ部１８は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、又は、移動平均処理フィルタから構成される。

以下、本実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の動作について説明する。

まず、トルクセンサ１が運転者の操舵トルクを検出し、舵角センサ２がハンドルの操舵角度を検出し、車速センサ３が車両の速度を検出する。当該操舵トルク、操舵角度、及び、車速は、ＣＰＵ１０に入力される。また、モータ回転センサ６およびモータ回転数算出部１７が、モータ４の回転数を算出する。ＣＰＵ１０においては、目標電流設定部１１の目標ｑ軸電流設定部１１ａと目標ｄ軸電流設定部１１ｂとが、それぞれ、当該操舵トルク、操舵角度、車速、および、モータ回転数に基づいて、モータ４に供給すべき目標ｑ軸電流および目標ｄ軸電流を算出する。なお、操舵トルク、操舵角度、および、車速のすべてを必ずしも用いる必要はなく、操舵トルクと回転数とから目標ｑ軸電流および目標ｄ軸電流を算出するようにしてもよい。目標電流設定部１１の目標ｑ軸電流設定部１１ａと目標ｄ軸電流設定部１１ｂとで設定した目標ｑ軸電流および目標ｄ軸電流は、減算部１２ａ，１２ｂにそれぞれ入力される。減算部１２ａ，１２ｂには、モータ電流算出部１５で算出されたモータ４の電流検出値が、３／２相変換部１６を介して、入力される。減算部１２ａ，１２ｂは、目標ｑ軸電流および目標ｄ軸電流とモータ４の電流検出値との偏差を求めて、フィードバック制御部１３に出力する。フィードバック制御部１３では、当該偏差に基づいて最終電流値を求め、それを電圧値へ変換して出力する。この電圧値は２相であるため、２／３相変換部１４が、２相から３相へ変換し、駆動部２０に出力する。駆動部２０は、複数のスイッチング素子（図示せず）を内蔵しており、当該スイッチング素子を用いてＰＷＭ制御を行うことで、モータ４に３相の駆動電力を供給する。ここで、減算部１２、フィードバック制御部１３、および、２／３相変換部１４は、目標ｄ軸・ｑ軸電流とモータ４の電流検出値とに基づいてモータ４を駆動するための制御量を演算する制御量演算部を構成している。

モータ４に流れている電流を検出するために、モータ電流センサ５の検出信号に基づいて、モータ電流算出部１５は、モータ４の電流検出値を算出する。当該電流検出値は３相（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）であるため、３／２相変換部１６で、３相から２相に変換され、それぞれ、ｄ・ｑ軸用の減算部１２ａ，１２ｂへ出力される。ここで、モータ電流センサ５、モータ電流算出部１５、および、３／２相変換部１６は、モータ４に流れているモータ電流を検出するモータ電流検出部を構成している。また、モータ４はブラシレスモータであるため、磁極位置を検出しないと、モータ４をスムーズに回転させられないため、モータ回転数算出部１７が、モータ回転センサ６の検出信号から、モータ４の回転数を算出する。モータ４の回転数は、目標ｑ軸電流設定部１１ａへ出力されるとともに、フィルタ部１８を介して目標ｄ軸電流設定部１１ｂへ出力される。ここで、モータ回転センサ６、および、モータ回転数算出部１７は、モータ４の回転数を検出するモータ回転数検出部を構成している。

モータ電流センサ５は、駆動部２０とモータ４との間に設けられたＵ，Ｖ，Ｗ相用の３つの抵抗から構成され、各抵抗の両端に発生する電位差に基づいて、モータ４のモータコイルに流れる電流を算出する。しかしながら、モータ電流センサ５は、このタイプに限ったものではなく、電流による誘導コイル式のセンサであってもよい。また、モータ回転センサ６は、レゾルバ方式であっても、ホールセンサ式であっても、あるいは、ＭＲ式であってもよい。また、車両の状況を検知するためのセンサとして、トルクセンサ１、舵角センサ２、および、車速センサ３の３種類のセンサとしたが、この３種類に限られるものではない。

次に、本発明の特徴であるフィルタ部１８について説明を行う。フィルタ部１８は、モータ回転数算出部１７と目標ｄ軸電流設定部１１ｂとの間に設けられ、モータ回転数をフィルタ処理の対象としている。フィルタ手段１８の出力は、目標ｄ軸電流設定部１１ｂへ伝達される。

フィルタ部１８が、モータ回転数を対象としている理由を簡単に述べる。一般に、電動パワーステアリング制御装置は、ハンドル付近に搭載するため、出来るだけ小型のモータが望ましい。しかしながら、小型のモータで、高い出力を得るためには、ｄ軸電流値を大きな値に設定する必要がある。従って、モータの回転数が低い領域では、目標ｄ軸電流値は小さい値であったとしても、わずかな回転数の上昇でも、目標ｄ軸電流値が大幅に大きくなる場合がある。このようなわずかな回転数の変化で目標ｄ軸電流値が急変する場合は、振動や騒音が発生する可能性がある。従って、本実施の形態では、目標ｄ軸電流設定部１１ｂに入力するモータ回転数に対して、必要に応じて、フィルタ部１８によるフィルタ処理を行ない、モータ回転数に対する目標ｄ軸電流値の応答性を下げることにより、振動および騒音を抑制する。

フィルタ部１８は、図１に示すように、トルクセンサ１からの操舵トルク、舵角センサ２からの操舵角度、車速センサ３からの車速、３／２相変換部１６からのモータ電流検出値、および、目標電流設定部１１からの目標電流指令値を含む、各種情報が入力される。フィルタ部１８は、これらの情報のうちの少なくとも１つに基づいて、フィルタ処理を実施するか否かを決定する。また、フィルタ部１８は、フィルタ処理を実施するか否かを判定する実施条件およびフィルタ特性の変更が可能である。

フィルタ部１８は、フィルタ処理を実施すると判定した場合は、モータ回転数算出部１７から算出されたモータ回転数に対して、フィルタ処理を施し、フィルタ処理後のモータ回転数を、目標ｄ軸電流設定部１１ｂに出力する。一方、フィルタ部１８は、フィルタ処理を実施しないと判定した場合は、モータ回転数算出部１７から算出されたモータ回転数を、そのまま、目標ｄ軸電流設定部１１ｂに出力するか、あるいは、通常運転時のフィルタ処理を行なって、目標ｄ軸電流設定部１１ｂに出力する。なお。通常運転時の時定数は、上記フィルタ処理を実施する際のフィルタの時定数に比べて小さい値とする。

そこで、フィルタ部１８がフィルタ処理を実施する実施条件について説明する。フィルタ部１８は、下記の４つの実施条件のいずれか１つが成立したときに、フィルタ処理を実施する。
１）高操舵トルクおよび高モータ回転数の場合
２）弱め界磁制御を実施している場合
３）モータ電流検出値の変化が大きい場合
４）ｄ軸優先制御を実施している場合

以下、これらの４つの実施条件について説明する。

１）高操舵トルクおよび高モータ回転数の場合
操舵トルクが高く、モータ４のモータ回転数が高い場合、フィルタ部１８は、フィルタ処理を実施する。そのため、フィルタ部１８は、操舵トルクに対する第１の閾値、および、モータ回転数に対する第２の閾値を予め設定している。第１の閾値は、操舵トルクの高トルク領域を示す閾値である。当該閾値より操舵トルクが高い状態を「高操舵トルク」と呼ぶこととする。また、第２の閾値は、モータ回転数の高モータ回転数領域を示す閾値である。当該閾値よりモータ回転数が高い状態を「高モータ回転数」と呼ぶこととする。トルク部１８は、トルクセンサ１の操舵トルクおよびモータ回転数算出部１７のモータ回転数をモニタして、操舵トルクが第１の閾値以上で、かつ、モータ回転数が第２の閾値以上であるかを判定する。フィルタ部１８は、操舵トルクが第１の閾値以上で、かつ、モータ回転数が第２の閾値以上であると判定した場合は、フィルタ処理を実施すると決定する。一方、操舵トルクおよびモータ回転数の少なくとも一方が閾値未満であると判定した場合には、フィルタ処理を実施しないと決定する。なお、モータ回転数算出部１７のモータ回転数を使用せずに、舵角センサ２からモータ回転数を算出することも可能である。舵角センサ２により単位時間のハンドルの回転角を検出し、モータ４のギア比から、モータ４の回転数を算出できる。フィルタ部１８は、フィルタ処理を実施すると決定した場合、モータ回転数算出部１７から入力されたモータ回転数にフィルタ処理を施し、目標ｄ軸電流設定部１１ｂへ出力する。これにより、振動および騒音が発生する可能性がある高操舵トルクおよび高モータ回転数の場合においても、モータ回転数にフィルタ処理を施し、モータ回転数に対する目標ｄ軸電流の応答性を下げることにより、振動および騒音の発生を前もって抑制することできる。

２）弱め界磁制御を実施している場合
本実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置においては、操舵トルクが高く、モータ４のモータ回転数が高い場合、制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、弱め界磁制御を実施する。そのため、制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、操舵トルクに対する第３の閾値、および、モータ回転数に対する第４の閾値を予め設定している。第３の閾値は上記の第１の閾値と同じ値であってもよく、第４の閾値は上記の第２の閾値と同じ値であってもよい。制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、トルクセンサ１の操舵トルクおよびモータ回転数算出部１７のモータ回転数をモニタして、操舵トルクが第３の閾値以上で、かつ、モータ回転数が第４の閾値以上であるかを判定した場合、弱め界磁制御を開始するとともに、フィルタ部１８に、フィルタ処理を実施することを指令する。フィルタ部１８は、当該指令を受けて、モータ回転数算出部１７から入力されたモータ回転数にフィルタ処理を施し、目標ｄ軸電流設定部１１ｂへ出力する。このように、弱め界磁制御を実施しているときには、フィルタ部１８によるフィルタ処理を実施することで、モータ回転数に対する目標ｄ軸電流の応答性を下げることにより、弱め界磁制御の開始後にいずれ発生すると予想される振動および騒音を前もって抑制することできる。

３）モータ電流検出値の変化が大きい場合
実際に振動または騒音等の現象が発生した場合、又は、発生する兆候がある場合に、フィルタ部１８によるフィルタ処理を実施することで、振動および騒音等の発生を直接抑制する方法もある。そのため、フィルタ部１８は、モータ電流検出値のうちのｄ軸電流の値を３／２相変換部１６から入力し、ｄ軸電流の時間毎のバラツキが大きい、又は、ｄ軸電流の単位時間あたりの変化が大きいかを検出する。フィルタ部１８は、ｄ軸電流の単位時間毎のバラツキに対する第５の閾値、および／または、ｄ軸電流の単位時間あたりの変化量に対する第６の閾値を予め設定している。第５および第６の閾値は、電流検出値の高変化量領域を示す閾値である。電流検出値の変化量がこれらの閾値より高い状態を「高変化量」と呼ぶこととする。フィルタ部１８は、ｄ軸電流の単位時間毎のバラツキが第５の閾値以上、又は、ｄ軸電流の単位時間あたりの変化量が第６の閾値以上であると判定した場合に、フィルタ処理を実施すると決定する。フィルタ部１８は、フィルタ処理を実施すると決定した場合、モータ回転数算出部１７から入力されたモータ回転数にフィルタ処理を施し、目標ｄ軸電流設定部１１ｂへ出力する。これにより、振動が実際に発生している、又は、振動発生の兆候がある場合にも、フィルタ部１８のフィルタ処理を実施し、当該振動を抑制できるとともに、さらには、モータ４を含む機械系の経年変化にも対応することができる効果がある。

４）ｄ軸優先制御を実施している場合
通常時はｑ軸電流を優先的に制御するが、ｄ軸電流を優先的に制御するｄ軸優先制御を実施している場合に、車両の運転状況に応じて、フィルタ部１８によるフィルタ処理を実施する。この場合は、フィルタ部１８に、目標ｄ軸電流設定部１１ｂから目標ｄ軸電流が伝達される。フィルタ部１８は、目標ｄ軸電流に対する第７の閾値（第７の閾値≠０）を予め設定している。フィルタ部１８は、目標ｄ軸電流設定部１１ｂから伝達された目標ｄ軸電流が第７の閾値以下の場合、フィルタ部１８はフィルタ処理を実施すると決定する。この結果、フィルタ処理が施されたモータ回転数が、再度、目標ｄ軸電流設定部１１ｂへ戻されることになる。こうして、フィルタ部１８のフィルタ処理を実施して、モータ回転数に対する目標ｄ軸電流の応答性を下げることにより、例えば、ｄ軸優先制御の開始時、制御内容の急変時、および、弱め界磁制御の開始時に、それらの制御の切替の直後ではなく、しばらく後に、目標ｄ軸電流に対し、これらの制御を作用するようにできる。

以上のように、本実施の形態１においては、車両の運転者のハンドル操舵力をアシストするためのモータ４と、ハンドル操舵力の操舵トルクを検出するトルクセンサ１と、モータ４の回転数を検出するモータ回転数検出部（６，１７）と、モータ４に流れている電流値を検出するモータ電流検出部（５，１５，１６）と、トルクセンサ１で検出した操舵トルクおよびモータ回転数検出部（６，１７）で検出したモータ４の回転数に応じて、モータ４に供給する目標電流をそれぞれｄｑ座標系にて設定する目標ｄ軸・ｑ軸電流設定部１１ａ，１１ｂと、目標ｄ軸電流設定部１１ｂで設定した目標ｄ軸電流値と目標ｑ軸電流設定部１１ａで設定した目標ｑ軸電流値とモータ電流検出部（５，１５，１６）で検出した電流検出値とに基づいてモータ４を駆動するための制御量を演算する制御量演算部（１２，１３，１４）と、制御量演算部からの制御量に従って、モータ４に電流を供給する駆動部２０とを備えた電動パワーステアリング制御装置であって、モータ回転数検出部（６，１７）と目標ｄ軸電流設定部１１ｂとの間に設けられ、モータ回転数検出部（６，１７）で検出したモータ４の回転数にフィルタ処理を施して、フィルタ処理後の回転数を目標ｄ軸電流設定部１１ｂに出力するフィルタ部１８を備えた電動パワーステアリング制御装置である。これにより、本実施の形態１においては、高トルク、および、高モータ回転数等、振動発生の可能性のあるｄ軸電流の状況に応じて、または、その兆候が発生し始めた場合、モータ回転数にフィルタ処理を施すことで、モータ回転数に対するｄ軸電流目標値の応答性を下げることにより、振動および騒音等を抑制することができる。従って、本実施の形態１では、目標ｄ軸電流値を制限することなく、小規模なソフトウエア構成で、ハンドル操作時に発生する振動および騒音等を抑制することができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置について説明する。本実施の形態２においては、実施の形態１のフィルタの特性、および、その設定方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の構成を示す構成図である。図２と図１との相違点は、図２においては、フィルタ部１８のフィルタ特性を設定するためのフィルタ特性設定部１９が追加されるとともに、モータ４の端子間電圧を検出するモータ電圧センサ２１が追加されている。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるため、ここでは、説明を省略する。

まず、フィルタ部１８のフィルタ特性（フィルタの種類、カットオフ周波数、時定数、ゲイン）について説明する。

上述したように、フィルタ部１８を構成するフィルタの種類は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、又は、移動平均処理フィルタであり、すなわち、ハイパスフィルタではないフィルタであることが必要である。

フィルタ部１８のカットオフ周波数は、ギア等を含めた機械系の共振周波数以下、又は、モータ４の電気的特性の共振周波数以下とすることがよいため、それらの共振周波数を予め車両に搭載される計測器等により把握して、フィルタ特性設定部１９により、それらの共振周波数以下の値にカットオフ周波数を設定する。

フィルタ部１８のフィルタの時定数およびゲインは、通常は初期値（デフォルト値）に設定されているが、フィルタ特性設定部１９により、操舵トルク、車速、目標ｑ軸電流、ｑ軸モータ電流検出値、目標ｄ軸電流、ｄ軸モータ電流検出値、温度、ｄ軸電流の増減方向、モータ回転数の増減方向、モータ４に発生する誘起電圧、および、ＰＷＭデューティ比の少なくとも１つに応じて、フィルタの時定数およびゲインを、自動的に設定するようにしてもよい。なお、モータ回転数として、モータ回転センサ６から算出したモータ回転数を用いてもよいが、その場合に限らず、舵角センサ２を使用して、舵角センサ２で検出した操舵角度からモータ回転数を算出するようにしてもよい。算出方法は、実施の形態１で述べた通りである。また、モータ誘起電圧は、モータ４にモータ電圧センサ２１を設けておき、モータ電圧センサ２１でモータコイルの端子間電圧を検出し、当該端子間電圧から誘起電圧を算出する。なお、図２では、図の簡略化のため、モータ電圧センサ２１だけが記載されているが、実際には、ＣＰＵ１０内に、モータ電圧センサ２１が検出したモータ４の端子間電圧から誘起電圧を算出する誘起電圧算出部（図示せず）が設けられている。ここで、モータ電圧センサ２１と誘起電圧算出部とは、モータ４の端子間電圧から誘起電圧を検出する誘起電圧検出部を構成している。

また、上記のように、フィルタの時定数およびゲインの設定を変えることにより、目標ｄ軸電流の応答性を、遅くする、あるいは、早くすることができる。従って、フィルタ特性設定部１９によりフィルタの時定数およびゲインを個別に設定することで、ハンドルの戻りをより早くし、通常制御に戻った場合に追従性および応答性を確保できる効果がある。

以上のように、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態２においては、フィルタ特性設定部１９を設けることで、フィルタ部１８のフィルタ特性を可変としたので、フィルタ部１８のフィルタ特性の時定数およびゲインを調整して、応答性を変更することが容易にできる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング制御装置について説明する。実施の形態３では、上述した実施の形態１および実施の形態２におけるフィルタ部１８のフィルタ処理実施の解除条件について説明する。フィルタ部１８のフィルタ処理は、特に振動および騒音等を抑制するために、目標ｄ軸電流の応答性を遅めにして対応しようとしているものである。従って、フィルタ処理実施時のフィルタの時定数は、通常時のフィルタ時定数よりも大きいので、通常の制御に戻った場合の応答性が悪化する可能性がある。そのため、フィルタ部１８のフィルタ処理を実施する実施条件と同様に、フィルタ処理実施を解除する解除条件も重要である。

図３は、本実施の形態３に係る電動パワーステアリング制御装置の構成を示したブロック図である。図３と図１との相違点は、図３においては、フィルタ解除部２２が設けられている点が異なる。フィルタ解除部２２は、図３に示すように、フィルタ部１８と別個に設けてもよいが、フィルタ部１８に内蔵してもよい。なお、図３は、図１に示した実施の形態１に、本実施の形態３を適用させた例を示しているが、図２に示した実施の形態２に、本実施の形態３を適用させてもよい。他の構成および動作は、実施の形態１および２と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。

上記の実施の形態２では、フィルタ特性の時定数及びゲインを可変としているため、フィルタの効果が出るようにするフィルタ時定数の漸増側とフィルタの効果が出ないようにするフィルタ時定数の漸減側の変化速度を操舵状況に応じて各々独立して設定することができる。従って、フィルタの効果が不要な操舵状況においては、フィルタ時定数の漸増速度と比べてフィルタ時定数の漸減速度を早くすれば、いち早くフィルタの効果を打ち消すことができる。このフィルタの効果を打ち消すためのトリガーとなる解除条件は操舵状況に応じて多様に存在する。

解除条件は、下記の２つとする。
ａ）ハンドルの切り戻し時
ｂ）上記の実施の形態１で示した４つの実施条件がすべて不成立となったとき

これらの解除条件のうちの１つが成立した場合、フィルタ解除部２２は、フィルタ部１８にフィルタ処理の実施を解除するように指令する。

以下、これらの２つの解除条件について説明する。

ａ）ハンドルの切り戻し時
まず、第１の解除条件は、ハンドルの切り戻し操作を検出した場合である。なお、ここで、「切り戻し操作」とは、ドライバー（運転者）がハンドルを中立位置に近づける向きに操舵する操作のことである。逆に、ドライバー（運転者）がハンドルを中立位置から遠ざける向きに操舵する操作は「切り増し操作」という。ハンドルの切り戻し操作を検出した場合には、即座に、フィルタ１８のフィルタ処理の実施の解除が必要である。なお、ハンドルの切り戻しは、モータ４のモータ回転数の符号（すなわち、モータ回転数の正負）、または、舵角センサ２で検出する操舵角度の情報に基づいて、検出可能である。従って、フィルタ解除部２１は、モータ回転数算出部１７のモータ回転数、または、舵角センサ２の操舵角度をモニタし、運転者によりハンドルの切り戻し操作がなされたと判定した場合、フィルタ部１８にフィルタ処理の実施を解除するように指令する。ここで、フィルタ解除部２１は、ハンドルの切り戻し操作を検出するハンドル切り戻し検出部と、フィルタ部１８に対してフィルタ処理実施の解除を指令するフィルタ解除部とを構成している。

ｂ）上記の実施の形態１で示した４つの実施条件がすべて不成立となったとき
フィルタ解除部２２は、フィルタ部１８から、上記の実施の形態１で示した４つの実施条件１）〜４）について、成立／不成立の判定結果を取得する。フィルタ解除部２２は、当該判定結果から、上記の実施の形態１で示した４つの実施条件１）〜４）のすべてが不成立か否かを判定する。判定の結果、４つの実施条件１）〜４）がすべて不成立であると判定した場合には、フィルタ解除部２２は、フィルタ部１８にフィルタ処理の解除指令を出力する。

上記の説明においては、解除条件が成立した場合に、フィルタ解除部２２が、フィルタ部１８のフィルタ処理の実施を完全に解除する例について説明した。しかしながら、フィルタ処理の実施は完全に解除しなくてもよい。例えば、フィルタ処理の解除後に、再度、実施条件１）〜４）のいずれかが成立することもあるので、フィルタ解除部２２は、解除条件が成立したときに、フィルタ部１８に、カットオフ周波数の変更を指令するようにしてもよい。それにより、フィルタ部１８のカットオフ周波数を一旦上げておき、一定の待機期間の間、状況を確認するためにモータ電流検出値などをモニタし、その後に、フィルタ処理を解除することも有効である。待機期間は、１分、５分、１０分など、適宜、任意の時間に予め設定しておく。あるいは、フィルタ解除部２２が、フィルタ部１８のフィルタ特性の値をすべて初期値に戻す処理を行なうように指示するようにしてもよい。当該初期値は、通常運転時にフィルタ処理を行うためのデフォルト値で、上記４つの実施条件１）〜４）の１つが成立した場合に行なうフィルタ処理に比べて、少なくとも時定数が小さい値に設定されている。このように、フィルタ解除部２２が出力するフィルタ処理の解除指令は、フィルタ部１８のフィルタ処理の実施を完全に解除する処理を行なうことを指令する、あるいは、フィルタ部１８のフィルタ特性を初期値に戻す処理を行なうことを指令する、あるいは、フィルタ部１８のカットオフ周波数を現在値より高い値に変更することを指令する、のうちのいずれか１つである。

以上のとおり、本実施の形態においては、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、モータ回転数に対するフィルタ処理が必要な時にフィルタ部１８によるフィルタ処理を実施し、フィルタ処理が不要になった時には、フィルタ解除部２２がフィルタ処理の実施を解除するようにしたので、発生する振動および騒音等を抑制することができる。また、本実施の形態３の方法は、モータ４への指令値自体に付加する方法ではなく、目標ｄ軸電流設定部１１ｂへの入力値を可変するので、モータ４の定格、および、車両等が変わった場合でも、簡単に対応することができる。さらに、この方法は、入力情報に対してなされるので、従来の制御方法を変更する必要がなく、ソフトウエアへの追加が容易である。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図４は、本発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング制御装置の構成を示したブロック図である。

図４と図１との第１の相違点は、制御量演算部の構成が異なる点である。図１においては、制御量演算部が、減算部１２、フィードバック制御部１３、および、２／３相変換部１４から構成されているが、図４においては、制御量演算部が、２／３相変換部１４Ａ、減算部１２Ａ（１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ）、フィードバック制御部１３Ａから構成されており、接続の順序が図１と異なる。また、図４においては、減算部１２Ａが、３つの減算部１２ｃ，１２ｄ，１２ｅから構成されている。

また、図４と図１との第２の相違点は、モータ電流算出部１５Ａと３／２相変換部１６Ａとの出力先である。図１においては、モータ電流算出部１５で算出したモータ電流検出値は、３／２相変換部１６のみに出力されている。一方、図４においては、モータ電流選出部１５Ａで算出したモータ電流検出値が、減算部１２ｃ，１２ｄ，１２ｅと３／２相変換部１６Ａとに出力されている。また、図１においては、３／２相変換部１６の出力が、減算部１２Ａとフィルタ部１８とに入力されているが、図４においては、３／２相変換部１６Ａの出力は、フィルタ部１８にのみ入力されている。

他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。

本実施の形態４においては、図４に示すように、目標ｑ軸電流設定部１１ａおよび目標ｄ軸電流設定部１１ｂの後段に、２／３相変換部１４Ａを設け、その後段に、減算部１２Ａを設け、さらに、その後段に、フィードバック制御部１３Ａを配置した。従って、目標ｑ軸電流設定部１１ａおよび目標ｄ軸電流設定部１１ｂにて目標ｑ軸電流および目標ｄ軸電流が設定された後、２／３相変換部１４により、２相から３相への変換を行う。その後、減算部１２ｃ，１２ｄ，１２ｅで、３相の目標電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）と、モータ電流算出部１５からのモータ電流検出値との、偏差を求める。なお、モータ電流算出部１５Ａのモータ電流の算出動作は、図１のモータ電流算出部１５と同じである。フィードバック制御部１３Ａは、モータ４の電流検出値が目標電流値に追従するように、減算部１２ｃ、１２ｄ、１２ｅで算出された偏差に基づいて最終的な目標電流値を算出し、これを駆動部２０へ出力する。

以上のように、本実施の形態４においては、車両の運転者のハンドル操舵力をアシストするためのモータ４と、ハンドル操舵力の操舵トルクを検出するトルクセンサ１と、モータ４の回転数を検出するモータ回転数検出部（６，１７）と、モータ４に流れている電流値を検出するモータ電流検出部（５，１５Ａ，１６Ａ）と、トルクセンサ１で検出した操舵トルクおよびモータ回転数検出部（６，１７）で検出したモータ４の回転数に応じて、モータ４に供給する目標電流をそれぞれｄｑ座標系にて設定する目標ｄ軸・ｑ軸電流設定部１１ａ，１１ｂと、目標ｄ軸電流設定部１１ｂで設定した目標ｄ軸電流値と目標ｑ軸電流設定部１１ａで設定した目標ｑ軸電流値とモータ電流検出部（５，１５Ａ，１６Ａ）で検出した電流検出値とに基づいてモータ４を駆動するための制御量を演算する制御量演算部（１４Ａ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１３Ａ）と、制御量演算部からの制御量に従って、モータ４に電流を供給する駆動部２０とを備えた電動パワーステアリング制御装置であって、モータ回転数検出部（６，１７）と目標ｄ軸電流設定部１１ｂとの間に設けられ、モータ回転数検出部（６，１７）で検出したモータ４の回転数にフィルタ処理を施して、フィルタ処理後の回転数を目標ｄ軸電流設定部１１ｂに出力するフィルタ部１８を備えた電動パワーステアリング制御装置である。これにより、本実施の形態１においては、高トルク、および、高モータ回転数等、振動発生の可能性のあるｄ軸電流の状況に応じて、または、その兆候が発生し始めた場合、モータ回転数にフィルタ処理を施すことで、モータ回転数に対するｄ軸電流目標値の応答性を下げることにより、振動および騒音等を抑制することができる。従って、本実施の形態１では、目標ｄ軸電流値を制限することなく、小規模なソフトウエア構成で、ハンドル操作時に発生する振動および騒音等を抑制することができる。

さらに、本実施の形態４によれば、フィードバック制御部１３Ａが、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）毎の制御量を求めて、モータ４を駆動できるので、モータ４内の巻装されたコイルの相違、例えば抵抗値他が異なっていても、それぞれに合わせた制御ができるメリットがある。

以上により、制御量演算部の構成が異なっていても、モータ回転数にフィルタ部１８によるフィルタ処理を実施することにより、目標ｄ軸電流値を可変して、同様に振動、騒音他を抑制することができる。なお、検出されたｄ軸、ｑ軸電流の情報をフィルタ部１８が使用しない場合、３／２相変換部１６は不要となる。

なお、図４の構成に、実施の形態２で示した図２のフィルタ特性設定部１９およびモータ電圧部２１を追加してもよい。同様に、図４の構成に、実施の形態３で示した図３のフィルタ解除部２２を追加してもよい。その場合には、実施の形態２，３と同様の効果が得られることは言うまでもない。

１ トルクセンサ、２ 舵角センサ、３ 車速センサ、４ モータ、５ モータ電流センサ、６ モータ回転センサ、１０ ＣＰＵ、１１ 目標電流設定部、１１ａ 目標ｑ軸電流設定部、１１ｂ 目標ｄ軸電流設定部、１２ 減算部、１３ フィードバック制御部、１４ ２／３相変換部、１５ モータ電流算出部、１６ ３／２相変換部、１７ モータ回転数算出部、１８ フィルタ部、１９ フィルタ特性設定部、２０ 駆動部、２１ モータ電圧センサ、２２ フィルタ解除部。

Claims (7)

1. 車両の運転者のハンドル操舵力をアシストするためのモータと、
   前記ハンドル操舵力の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出部と、
   前記モータに流れている電流値を検出するモータ電流検出部と、
   前記トルクセンサで検出した操舵トルクおよび前記モータ回転数検出部で検出した前記モータの回転数に応じて、前記モータに供給する目標電流をそれぞれｄｑ座標系にて設定する目標ｄ軸・ｑ軸電流設定部と、
   前記目標ｄ軸電流設定部で設定した目標ｄ軸電流値と前記目標ｑ軸電流設定部で設定した目標ｑ軸電流値と前記モータ電流検出部で検出した電流検出値とに基づいて前記モータを駆動するための制御量を演算する制御量演算部と、
   前記制御量演算部からの制御量に従って、前記モータに電流を供給する駆動部と
   を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
   前記モータ回転数検出部と前記目標ｄ軸電流設定部との間に設けられ、前記モータ回転数検出部で検出した前記モータの回転数にフィルタ処理を施して、フィルタ処理後の回転数を前記目標ｄ軸電流設定部に出力するフィルタ部を備え、
   前記フィルタ部は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、および、移動平均処理フィルタのいずれか１つから構成される、
   電動パワーステアリング制御装置。
2. 前記フィルタ部は、複数の実施条件のうちの少なくとも１つが成立した場合に前記フィルタ処理を行うものであって、
   前記複数の実施条件は、
   １）前記操舵トルクが、高トルク領域を示す閾値より高く、かつ、前記モータの回転数が、高回転数領域を示す閾値より高い場合、
   ２）弱め界磁制御を実施している場合、
   ３）前記電流検出値の変化量が、高変化量を示す閾値より大きい場合、
   ４）ｄ軸優先制御を実施している場合
   を含む
   請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置。
3. 前記フィルタ部のカットオフ周波数は、前記モータの電気的特性の共振周波数以下、又は、前記モータが装着されている機械系の共振周波数以下の値に設定されている
   請求項１または２に記載の電動パワーステアリング制御装置。
4. 前記モータの端子間電圧を検出して、前記端子間電圧から前記モータに発生する誘起電圧を検出する誘起電圧検出部と、
   前記車両の車速を検出する車速センサと、
   前記フィルタ部のフィルタ特性を設定するフィルタ特性設定部と
   をさらに備え、
   前記フィルタ特性設定部は、前記フィルタ部のフィルタ特性を、前記操舵トルク、前記車速、前記目標ｄ軸電流値、前記目標ｑ軸電流値、前記電流検出値、前記モータの回転数の増減、前記モータの誘起電圧の少なくとも１つにより変更する
   請求項１から３までのいずれか１つに記載の電動パワーステアリング制御装置。
5. 前記ハンドルの操舵角度を検出する舵角センサと、
   前記モータの回転数または前記ハンドルの操舵角度のいずれか１つに基づいて、前記ハンドルの切り戻し操作を検出する切り戻し検出部と、
   複数の解除条件のうちの少なくとも１つが成立した場合に、前記フィルタ部に対して、前記フィルタ処理の解除指令を送信するフィルタ解除部と
   をさらに備え、
   前記解除条件は、
   ａ）前記切り戻し検出部が、前記ハンドルの切り戻し操作を検出したとき、
   ｂ）前記複数の実施条件がすべて不成立となったとき
   を含む
   請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置。
6. 前記フィルタ解除部が出力する前記フィルタ処理の解除指令は、
   前記フィルタ部のフィルタ特性を初期値に戻す処理を行なうことを指令する、および、前記フィルタ部のカットオフ周波数を現在値より高い値に変更することを指令する、のうちのいずれか１つである
   請求項５に記載の電動パワーステアリング制御装置。
7. モータを用いて車両の運転者のハンドル操舵力をアシストするための操舵制御方法であって、
   前記ハンドル操舵力の操舵トルクを検出するトルク検出ステップと、
   前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出ステップと、
   前記モータに流れている電流値を検出するモータ電流検出ステップと、
   前記トルク検出ステップで検出した前記操舵トルクおよび前記モータ回転数検出ステップで検出した前記モータの回転数に応じて、前記モータに供給する目標電流をそれぞれｄｑ座標系にて設定する目標ｄ軸・ｑ軸電流設定ステップと、
   前記目標ｄ軸電流設定ステップで設定した目標ｄ軸電流値と前記目標ｑ軸電流設定ステップで設定した目標ｑ軸電流値と前記モータ電流検出ステップで検出した電流検出値とに基づいて前記モータを駆動するための制御量を演算する制御量演算ステップと、
   前記制御量演算ステップで演算した前記制御量に従って、前記モータに電流を供給する駆動ステップと
   を備え、
   前記目標ｄ軸電流設定ステップで前記目標ｄ軸電流値を求めるときに用いられる前記モータの回転数は、フィルタ処理を施された値であり、
   前記フィルタ処理は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、および、移動平均処理フィルタのいずれか１つを用いて行われる、
   操舵制御方法。

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