WO2011070812A1 - 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

Abstract

　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、ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて電動モータに供給する目標電流を算出する目標電流決定部２５と、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電動モータに供給された実電流および実電流が供給された時間に基づいて目標電流決定部２５が算出した目標電流を小さくするように補正する補正部２７とを備える。それにより、電動モータに過剰に電流が流れることに起因して電動モータが故障することをより精度高く抑制することができる技術を提供する。

Description

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

　本発明は、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に関する。

　近年、車両のステアリング系に電動モータを備え、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。そして、この電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータの故障を防止する技術が提案されている。
　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。

特公平６－５１４７４号公報

　電動モータに過剰に電流が流れることに起因して電動モータが故障することを、より精度高く抑制することが望ましい。

　かかる目的のもと、本発明は、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、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

　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が好適である。
　また、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、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が好適である。

　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。

　また、他の観点から捉えると、本発明は、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、を実現させるためのプログラムである。

　本発明によれば、電動モータに過剰に電流が流れることに起因して電動モータが故障することを、より精度高く抑制することができる。

実施の形態に係る電動パワーステアリング装置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の制御装置の概略構成図である。 目標電流算出部の概略構成図である。 制御部の概略構成図である。 電動モータに供給された実電流と加算値との相関関係を示す図である。 係数決定部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。 本実施の形態に係る制御装置の作用を示すタイミングチャートである。

　以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
　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。

　ステアリング装置１００は、ドライバが操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。ステアリングシャフト１０２と上部連結シャフト１０３とが自在継手１０３ａを介して連結されており、上部連結シャフト１０３と下部連結シャフト１０８とが自在継手１０３ｂを介して連結されている。

　また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている。

　また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギアボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギアボックス１０７にてトーションバーを介して下部連結シャフト１０８と連結されている。ステアリングギアボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対角度に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクＴを検出する操舵トルク検出手段の一例としてのトルクセンサ１０９が設けられている。

　また、ステアリング装置１００は、ステアリングギアボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、３相ブラシレスモータである。電動モータ１１０に実際に流れる実電流の大きさおよび方向は、モータ電流検出部３３（図４参照）にて検出される。
　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。

　以上のように構成されたステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴをトルクセンサ１０９にて検出し、その検出トルクに応じて電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の発生トルクをピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。

　次に、制御装置１０について説明する。
　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。

　次に、目標電流算出部２０について詳述する。図３は、目標電流算出部２０の概略構成図である。
　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、目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、モータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍが出力信号に変換されたモータ電流信号Ｉｍｓと、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓとが入力される。回転速度信号Ｎｍｓは、例えば３相ブラシレスモータである電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転位置を検出するセンサ（例えば、回転子の回転位置を検出するレゾルバ、ロータリエンコーダ等で構成されるロータ位置検出回路）の出力信号が微分されることにより得られるものであることを例示することができる。
　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。

　ベース電流算出部２１は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速センサ１７０からの車速信号ｖとに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Ｉｍｂを出力する。なお、ベース電流算出部２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖとベース電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖを代入することによりベース電流を算出する。

　イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Ｉｓを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。

　ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度信号Ｎｍｓとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Ｉｄを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖおよび回転速度信号Ｎｍｓと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｄと車速信号ｖと回転速度信号Ｎｍｓとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。

　目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１から出力されたベース電流信号Ｉｍｂ、イナーシャ補償電流算出部２２から出力されたイナーシャ補償電流信号Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３から出力されたダンパー補償電流信号Ｉｄに基づいて目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ＩＴＡを出力する。目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、補償電流と目標電流との対応を示すマップに代入することにより目標電流を算出する。このように、目標電流決定部２５は、ステアリングホイール１０１の操舵トルクＴに基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流を算出する算出手段の一例として機能する。

　補正部２７は、目標電流決定部２５が決定した目標電流に対して乗算する補正係数Ｒを決定する係数決定部２８と、目標電流決定部２５が決定した目標電流と係数決定部２８が決定した係数とに基づいて最終的な目標電流を決定する最終目標電流決定部２９とを備えている。この補正部２７については後で詳述するが、最終目標電流決定部２９は、目標電流決定部２５から出力された目標電流信号ＩＴＡと、係数決定部２８が決定した補正係数Ｒとに基づいて最終的な目標電流を決定し、この最終的な目標電流の情報を含む目標電流信号ＩＴＦを出力する。

　次に、制御部３０について詳述する。図４は、制御部３０の概略構成図である。
　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。

　フィードバック制御部４０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にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部４１と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２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。

　フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流と実電流Ｉｍとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、入力された偏差信号４１ａに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号４２ａを生成・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。

　モータ駆動部３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
　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。

　次に、補正部２７についてより詳しく説明する。
　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には、車速信号ｖと、モータ電流信号Ｉｍｓと、トルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、電動モータ１１０の回転速度信号Ｎｍｓとが入力される。そして、係数決定部２８は、取得した車速信号ｖ、トルク信号Ｔｓ、モータ電流信号Ｉｍｓおよび回転速度信号Ｎｍｓなどの情報を基に、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べく１より小さい値を補正係数Ｒとして決定する。

　最終目標電流決定部２９は、目標電流決定部２５にて決定された目標電流に係数決定部２８にて決定された補正係数Ｒを乗算し、その値が予め定められた電流値以上である場合には、その値を最終的な目標電流として決定し、その値が予め定められた電流値未満である場合には、予め定められた電流値を最終的な目標電流として決定する。そして、最終的な目標電流の情報を含む最終目標電流信号ＩＴＦを出力する。

　以下に、係数決定部２８および最終目標電流決定部２９についてより具体的に説明する。
　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、補正係数Ｒを変更したとしても、再度加算値Ｃｐを積算していき、再度合計Ｃｔｏｔａｌが閾値ＣＴを超えた場合には、その時点で設定されている補正係数Ｒにαを乗じる（Ｒ←Ｒ×α）。そのために、係数決定部２８は、複数のカウンタを備え、最初に補正係数Ｒが変更されるまでは複数のカウンタの内の第１番目のカウンタを用いて加算値Ｃｐを積算していき、１度補正係数Ｒが変更された場合には複数のカウンタの内の第２番目のカウンタを用いて加算値Ｃｐを積算していくというように、ｎ度補正係数Ｒが変更された場合には複数のカウンタの内の第ｎ番目のカウンタを用いて加算値Ｃｐを積算していく。

　なお、上述した予め定められた電流値Ｉ１は、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが零である場合において、いかなる車速Ｖｃのときに電動モータ１１０に供給し続けても電動モータ１１０が発熱により故障することがない電流値の最大値であることが好適である。例えば、予め定められた電流値Ｉ１は、２０Ａであることを例示することができる。これにより、ユーザの要求に最大限に応えつつ電動モータ１１０および制御装置１０の故障を抑制することが可能となる。
　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。

　また、電流値Ｉ１以上である場合に電動モータ１１０に供給された電流に応じて加算する加算値Ｃｐは、車速Ｖｃに応じて変更する。図５は、電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍと加算値Ｃｐとの相関関係を示す図である。図５（ａ）は、車速Ｖｃが予め定められた速度Ｖ０未満である場合の相関関係図であり、図５（ｂ）は、車速Ｖｃが予め定められた速度Ｖ０以上である場合の相関関係図である。図５に示すように、電流値Ｉ１以上である場合に電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍに応じて加算する加算値Ｃｐは、電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍが同じであるとしても、車速Ｖｃが予め定められた速度Ｖ０未満である場合の値の方が速度Ｖ０以上である場合の値よりも大きくなるように設定されている。なお、電流値Ｉ１の値は２０Ａとしている。

　また、車速Ｖｃが予め定められた速度Ｖ０以上である場合には、車速Ｖｃが速度Ｖ０未満である場合の回転速度Ｎ１よりも小さな回転速度Ｎ２より小さいか否かを判別し、小さい場合に図示した値を加算する。これは、駐停車時のハンドル操作ではない通常の走行中における誤検知を防止するためであり、対象となる電動モータ１１０の回転速度Ｎｍを小さくするとともに電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍに応じた加算値Ｃｐを小さくすることで、目標電流決定部２５が決定した目標電流が補正部２７により小さくされることを抑制している。予め定められた回転速度Ｎ２は、例えば、０．２ｒｐｓ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。

　また、係数決定部２８は、補正係数決定処理において、これまで加算された加算値Ｃｐの合計Ｃｔｏｔａｌが予め定められた閾値ＣＴを超えた場合に補正係数Ｒとして１未満の値を決定した後は、以下に述べるトルク条件およびモータ回転速度条件が満たされた場合に、補正係数Ｒを初期値Ｒ０の１に戻す。

　トルク条件は、トルクセンサ１０９にて検出された現在の操舵トルクＴの絶対値が、補正係数Ｒを１未満の値に設定した時点（補正係数Ｒが多段階的に１から減ぜられている場合には最初に１から１未満の値に設定された時点）の操舵トルクＴの絶対値から、予め定められたトルク分を減算した値以下である場合、あるいは補正係数Ｒを１未満の値に設定した時点の操舵トルクＴの方向と現時点の操舵トルクＴの方向とが異なる場合である。つまり、以下の式（１）あるいは（２）を満足する場合である。
｜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）

　モータ回転速度条件は、車速Ｖｃが予め定められた速度Ｖ０未満である場合のモータ回転速度Ｎｍの絶対値が上述した回転速度Ｎ１以上である場合、あるいは車速Ｖｃが予め定められた速度Ｖ０以上である場合のモータ回転速度Ｎｍの絶対値が上述した回転速度Ｎ２以上である場合である。つまり、以下の式（３）あるいは（４）を満足する場合である。
零≦車速Ｖｃ＜Ｖ０のとき、｜Ｎｍ｜≧Ｎ１・・・（３）
車速Ｖｃ≧Ｖ０のとき、｜Ｎｍ｜≧Ｎ２・・・（４）

　ただし、トルク条件およびモータ回転速度条件が満たされ、補正係数Ｒを１に戻した後に、比較的早い段階で再度電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが小さいときに電動モータ１１０に電流値Ｉ１以上の電流が供給される場合も想定される。そこで、上述した、電流値Ｉ１以上である場合に電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍに応じて加算した加算値Ｃｐの合計Ｃｔｏｔａｌを、下記の（５）、（６）のときに零になるまで段階的に減算していく。（５）車速Ｖｃおよびモータ回転速度Ｎｍのいかんにかかわらず、電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍが電流値Ｉ１未満である場合。かかる場合には、合計Ｃｔｏｔａｌから減算値Ｃｍ１だけ減算する。減算値Ｃｍ１としては、１００であることを例示することができる。（６）車速Ｖｃが零以上Ｖ０であって、モータ回転速度Ｎｍの絶対値が回転速度Ｎ１以上である場合、あるいは車速ＶｃがＶ０以上であって、モータ回転速度Ｎｍの絶対値が回転速度Ｎ２以上である場合。かかる場合には、合計Ｃｔｏｔａｌから減算値Ｃｍ２だけ減算する。減算値Ｃｍ２としては、１００であることを例示することができる。

　次に、フローチャートを用いて、係数決定部２８が行う補正係数決定処理について説明する。
　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。

　係数決定部２８は、先ず、取得した車速信号ｖ、トルク信号Ｔｓ、モータ電流信号Ｉｍｓおよび回転速度信号Ｎｍｓなどの情報を基に、車速Ｖｃ、操舵トルクＴ、電動モータ１１０の実電流Ｉｍおよび電動モータ１１０の回転速度Ｎｍを認識する（ステップ（以下、単に、「Ｓ」と記す。）６００）。
　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）。

　Ｓ６０２にて肯定判定された場合およびＳ６０３にて肯定判定された場合には、電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍが予め定められた電流値Ｉ１以上であるか否かを判別する（Ｓ６０４）。そして、Ｓ６０４にて肯定判定された場合には、実電流Ｉｍに応じた加算値Ｃｐをこれまで累積された加算値の合計Ｃｔｏｔａｌに加算する（Ｃｔｏｔａｌ←Ｃｔｏｔａｌ＋Ｃｐ）（Ｓ６０５）。その後、加算値の合計Ｃｔｏｔａｌが予め定められた閾値ＣＴ以上であるか否かを判別する（Ｓ６０６）。そして、Ｓ６０６にて肯定判定された場合には、補正係数Ｒをより小さい値にする（Ｒ←Ｒ×α）（Ｓ６０７）。補正係数Ｒの初期値Ｒ０としては１が設定されている。そして、変更した補正係数Ｒを出力する（Ｓ６０８）。他方、Ｓ６０６にて否定判定された場合には、本処理の実行を終了する。

　一方、Ｓ６０４にて否定判定された場合には、これまで累積された加算値の合計Ｃｔｏｔａｌから予め定められた減算値Ｃｍ１を減算する（Ｃｔｏｔａｌ←Ｃｔｏｔａｌ－Ｃｍ１）（Ｓ６０９）。なお、これまで累積された加算値の合計Ｃｔｏｔａｌから減算値Ｃｍ１を減算することによりＣｔｏｔａｌがマイナスの値になる場合にはＣｔｏｔａｌを零に設定する。

　Ｓ６０２にて否定判定された場合およびＳ６０３にて否定判定された場合には、現時点の補正係数Ｒが初期値Ｒ０（本実施の形態においては１）であるか否かを判別する（Ｓ６１０）。そして、Ｓ６１０にて否定判定された場合には、上述したトルク条件を満足しているか否かを判別する（Ｓ６１１）。そして、Ｓ６１１にて肯定判定された場合には、上述したトルク条件およびモータ回転速度条件を満足していることから補正係数Ｒを初期値Ｒ０に戻し（Ｓ６１２）。変更した補正係数Ｒを出力する（Ｓ６１３）。

　Ｓ６１０にて肯定判定された場合およびＳ６１１にて否定判定された場合には、これまで累積された加算値の合計Ｃｔｏｔａｌから予め定められた減算値Ｃｍ２を減算する（Ｃｔｏｔａｌ←Ｃｔｏｔａｌ－Ｃｍ２）（Ｓ６１４）。なお、Ｓ６１４においては、これまで累積された加算値の合計Ｃｔｏｔａｌから減算値Ｃｍ２を減算することによりＣｔｏｔａｌがマイナスの値になる場合にはＣｔｏｔａｌを零に設定する。
　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。

　最終目標電流決定部２９は、上述したように、目標電流決定部２５にて決定された目標電流に係数決定部２８にて決定された補正係数Ｒを乗算し、その値が予め定められた電流値Ｉ１以上である場合には、その値を最終的な目標電流として決定し、その値が予め定められた電流値Ｉ１未満である場合には、予め定められた電流値Ｉ１を最終的な目標電流として決定する。例えば、予め定められた電流値Ｉ１が２０Ａである場合に、目標電流決定部２５にて決定された目標電流が８０Ａで係数決定部２８にて決定された補正係数Ｒが０．４２（＝４２％）である場合には、目標電流決定部２５にて決定された目標電流と補正係数Ｒとを乗算した値は３３．６Ａであり、２０Ａ以上であるので３３．６Ａを最終的な目標電流として決定する。他方、目標電流決定部２５にて決定された目標電流が４０Ａで係数決定部２８にて決定された補正係数Ｒが０．４２（＝４２％）である場合には、目標電流決定部２５にて決定された目標電流と補正係数Ｒとを乗算した値は１６．８Ａであり、２０Ａ未満であるので、予め定められた電流２０Ａを最終的な目標電流として決定する。

　また、最終目標電流決定部２９は、目標電流決定部２５にて決定された目標電流と補正係数Ｒとに基づいて最終的な目標電流を決定するにあたって、補正係数Ｒが変更されたときには、直ちに変更される前の補正係数Ｒｏｌｄを変更後の補正係数Ｒｎｅｗに代えて用いるのではなく、予め定められた時間をかけて補正係数Ｒｏｌｄから補正係数Ｒｎｅｗへ徐変させるフェード処理を行うことも好適である。例えばＲｏｌｄ＝１からＲｎｅｗ＝０．４２へ変更する際に、予め定められた時間１５００ｍｓ後に補正係数Ｒが０．４２となるように１から０．４２へ徐変することが好適である。

　また、補正係数Ｒが、初期値ではない値から初期値に戻されたときにも、直ちに変更して用いるのではなく、予め定められた時間をかけて補正係数Ｒｏｌｄから補正係数Ｒｎｅｗ＝１へ徐変させるフェード処理を行うことも好適である。例えばＲｏｌｄ＝０．４２からＲｎｅｗ＝１へ変更する際に、予め定められた時間９００ｍｓ後に補正係数Ｒが１となるように０．４２から１へ徐変することが好適である。
　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。

　次に、以上のように構成されたステアリング装置１００の作用についてタイミングチャートを用いて説明する。なお、上述した予め定められた電流値Ｉ１は２０Ａ、予め定められた閾値ＣＴは６０００００、予め定められた１未満の値αは０．４２とする。また、上述したフェード処理を行うとともにフェード処理期間中はカウント処理を行わないようにする。
　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。

　操舵トルクＴが大きくなるにつれて目標電流決定部２５が決定した目標電流が大きくなり、電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍが８５Ａまで大きくなっている（図８（ａ）、（ｂ）参照）。その一方で電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが小さくなっている（図８（ｃ）参照）。そして、Ｔ１時点では、モータ回転速度Ｎｍが回転速度Ｎ１未満であるとともに実電流Ｉｍが２０Ａを超え、その後モータ回転速度Ｎｍが回転速度Ｎ１未満で推移するとともに実電流Ｉｍが８５Ａまで徐変したとする。かかる場合、係数決定部２８は定期的に実行する補正係数決定処理において、Ｔ１時点から図５（ａ）に示された実電流Ｉｍに応じた加算値Ｃｐを、複数カウンタの内の１つのカウンタ（第１のカウンタ）を用いて積算していく（Ｓ６０５）。第１のカウンタの加算値Ｃｐの合計Ｃｔｏｔａｌが増えていく様子を示したのが図８（ｄ）である。そして、第１のカウンタの加算値Ｃｐの合計Ｃｔｏｔａｌが閾値ＣＴ以上であると判定されたときに（Ｓ６０６にて肯定判定されたときに）、補正係数Ｒがフェード処理を介して初期値の１から、１×α＝０．４２に変更される（図８（ｆ）参照）。その結果、フェード処理が行われる予め定められた時間経過後に補正部２７により補正され、目標電流算出部２０から出力される最終的な目標電流が８５×０．４２＝３５．７Ａ（≧２０Ａ）となり、この電流が電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍとなる。

　その後もモータ回転速度Ｎｍが回転速度Ｎ１未満であり、実電流Ｉｍが３５．７Ａであることから、係数決定部２８は定期的に実行する補正係数決定処理において、図５（ａ）に示された実電流Ｉｍに応じた加算値Ｃｐを、複数カウンタの内の他のカウンタ（第２のカウンタ）を用いて積算していく（Ｓ６０５）。第２のカウンタの加算値Ｃｐの合計Ｃｔｏｔａｌが増えていく様子を示したのが図８（ｅ）である。そして、第２のカウンタの加算値Ｃｐの合計Ｃｔｏｔａｌが閾値ＣＴ以上であると判定されたときに（Ｓ６０６にて肯定判定されたときに）、補正係数Ｒがフェード処理を介して現時点の０．４２から、０．４２×α＝０．１７６に変更される（図８（ｆ）参照）。その結果、フェード処理が行われる予め定められた時間経過後に補正部２７により補正され、目標電流算出部２０から出力される最終的な目標電流が予め定められた電流値Ｉ１である２０Ａ（なぜなら８５×０．１７６＝１４．９９＜２０Ａである）となり、この電流が電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍとなる。

　その後、Ｔ２時点で上述したトルク条件およびモータ回転速度条件が満たされたとすると、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にて否定判定され、Ｓ６１１にて肯定判定され、補正係数Ｒが、フェード処理を介して初期値の１に戻される（Ｓ６１２）。その結果、フェード処理が行われる予め定められた時間経過後に目標電流算出部２０から出力される最終的な目標電流は、目標電流決定部２５が決定した目標電流となり、この電流が電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍとなる。
　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）

　このように、本実施の形態に係るステアリング装置１００によれば、電動モータ１１０が発熱に起因して故障が生じることが、本実施の形態によらない電動パワーステアリング装置と比べて、より精度高く抑制される。また、本実施の形態に係るステアリング装置１００によれば、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍ、電動モータ１１０に供給された実電流Ｉｍおよびその実電流Ｉｍが供給された時間、車速Ｖｃに基づいて、目標電流決定部２５が決定した目標電流を補正し、目標電流算出部２０から出力される最終的な目標電流とするので、このステアリング装置１００が搭載される乗り物にかかわらず汎用的に用いることができる。

　なお、上述した実施の形態においては、補正係数Ｒを小さくするために用いるαは一定値としているが可変値としてもよいことは言うまでもない。また、図５に示した加算値Ｃｐは、係数決定部２８が行う補正係数決定処理を定期的に実行する場合を想定して固定値としているが、もし、係数決定部２８が不定期で補正係数決定処理を実行する場合には、供給された実電流Ｉｍとこの実電流Ｉｍが供給された時間とに基づいて定めればよく、例えば、実電流Ｉｍとこの実電流Ｉｍが供給された時間とを乗算した値であることが好ましい。

１０…制御装置、２０…目標電流算出部、２５…目標電流決定部、２７…補正部、３０…制御部、１００…電動パワーステアリング装置、１０１…ステアリングホイール（ハンドル）、１０９…トルクセンサ、１１０…電動モータ、１７０…車速センサ

Claims (6)

1. 　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請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 　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。
4. 　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請求項１から３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 　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。
6. 　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、
   を実現させるためのプログラム。

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