JP2003291829A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流センサの温度ドリフト等によるオフセッ
ト値の学習値からのずれにより発生するトルクリップル
の影響を取り除き、良好な操舵フィーリングが得られる
電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 ブラシレスモータ１９に流れる電流を検
出する電流検出手段１１４，１１５と、操舵トルク検出
手段２０から検出される操舵トルクの時間平均である平
均トルクを得る平均トルク検出手段２５と、操舵トルク
検出手段２０から所定時間毎の操舵トルクを検出する瞬
時トルク検出手段２６とを備え、電流検出手段からの出
力信号と目標電流との偏差によりフィードバック制御を
行うとともに、平均トルク検出手段２５によってブラシ
レスモータ１９の電気角周期における操舵トルクの平均
を演算し、平均トルクに対する瞬時トルク検出手段２６
によって検出する現在の操舵トルクとの差に応じて目標
電流を補正した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動パワーステア
リング装置に関し、特に、電流センサの温度ドリフト等
により生じるトルクリップルの影響を取り除くことがで
きる電動パワーステアリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動パワーステアリング装置は、ハンド
ル操舵トルクを検出する操舵トルク検出部および、車速
を検出する車速検出部等の出力する信号に基づき、モー
タ制御部により、モータを駆動制御し操舵力の軽減を行
っている。そのモータにブラシレスモータを用いた電動
パワーステアリング装置は知られているところである。

【０００３】ブラシレスモータを用いた電動パワーステ
アリング装置は、ブラシとコミテータ間の電圧降下によ
るモータ出力の低下や変動がないため、安定した操舵補
助力が得られる。また、モータの慣性モーメントが、ブ
ラシ付きモータと比較して小さいため、高速直進時やハ
ンドルの切り替えし時に良好な操舵フィーリングが得ら
れる。

【０００４】しかしながら、モータにブラシレスモータ
を用いた場合には、ブラシとコミテータに代わり、モー
タの回転角に応じてモータ電流の通電量を制御すること
が必要となるため、モータの回転角（電気角）を検出す
るモータ回転角検出部（電気角検出手段）および、モー
タ電流検出部（電流検出手段）を設け、モータ回転角検
出部およびモータ電流検出部の出力信号に基づいて、ブ
ラシレスモータをＰＷＭ駆動制御する。ここで電気角と
は、ロータのマグネットの位置から得られる角度であ
り、ロータの周囲に回転方向に沿ってＮ極とＳ極が交互
に配列されるように４対のマグネットがある場合には、
ロータの機械角９０°すなわちロータの１／４回転が電
気角３６０°に対応する。

【０００５】図１０は、ブラシレスモータの電流を制御
するための従来のモータ制御部の簡略化したブロック構
成図である。従来のモータ制御部１００は、目標電流設
定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３か
らなり、ブラシレスモータ１０４からの電流を検出し、
その検出値をフィードバックし、偏差演算部１０５で、
目標電流との偏差を求め、その値を０に収束させるよう
にＰＩ設定部１０２で制御する。このモータ電流の検出
は、一定周期で行い、その検出値をフィードバック制御
に用いている。

【０００６】図１１は、ブラシレスモータの電流を制御
するための従来のモータ制御部を詳細に示すブロック構
成図である。ブラシレスモータ１０４には、ブラシレス
モータ１０４の回転角を検出するためのレゾルバ１０６
が取り付けられている。従来のモータ制御部１００は、
界磁電流指令部１０７とトルク電流指令部１０８とを備
えた目標電流設定部１０１と、ＰＩ設定部１０９，１１
０から成るＰＩ設定部１０２と、ｄｑ−３相変換部１１
１と、ＰＷＭ電圧発生部１１２と、インバータ回路１１
３から成るＰＷＭ制御部１０３と、モータ電流検出部１
１４，１１５と相電流Ａ／Ｄ変換部１１６と、３相−ｄ
ｑ変換部１１７とＲＤ変換部１１８を備えている。

【０００７】目標電流設定部１０１は、界磁電流指令部
１０７とトルク電流指令部１０８を備え、図示しない操
舵トルク検出部（操舵トルク検出手段）からの操舵トル
ク信号と図示しない車速検出部からの車速信号に基づい
て、目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇを
計算し出力する。目標界磁電流Ｉｄｔｇと目標トルク電
流Ｉｑｔｇは、ブラシレスモータ１０４の回転子上の永
久磁石が作り出す回転磁束と同期した回転座標系におい
て、永久磁石と同一方向のｄ軸およびこれに直交したｑ
軸にそれぞれ対応するもので、これらの目標界磁電流Ｉ
ｄｔｇと目標トルク電流Ｉｑｔｇをそれぞれ「ｄ軸目標
電流」および「ｑ軸目標電流」という。

【０００８】偏差演算部１１９，１２０は、ｄ軸目標電
流Ｉｄｔｇとｑ軸目標電流Ｉｑｔｇからｄ軸およびｑ軸
の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔをそれぞれ減算す
ることにより偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを計算して、ＰＩ設定
部１０９，１１０に出力する。

【０００９】ＰＩ設定部１０９，１１０は偏差ＤＩｄ，
ＤＩｑを用いた演算の実行により、ｄ軸およびｑ軸の電
流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔがｄ軸目標電流および
ｑ軸目標電流に追従するようにｄ軸およびｑ軸の目標電
圧Ｖｄ，Ｖｑをそれぞれ計算する。ｄ軸およびｑ軸の目
標電圧Ｖｄ，Ｖｑは、ｄｑ−３相変換部１１１に出力さ
れる。

【００１０】ｄｑ−３相変換部１１１は、ｄ軸およびｑ
軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑを３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖ
ｗに変換して、３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ
電圧発生部１１２に出力する。

【００１１】ＰＷＭ電圧発生部１１２は、３相目標電圧
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対応したＰＷＭ制御電圧信号ＵＨ，
ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを生成してインバータ回
路１１３に出力する。インバータ回路１１３は、ＰＷＭ
制御電圧信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬに対
応してＦＥＴをスイッチングすることにより３相の交流
駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生させる。

【００１２】３相の駆動電流路１２１，１２２，１２３
のうちの２つにはモータ電流検出部１１４，１１５が設
けられ、各モータ電流検出部１１４，１１５は、ブラシ
レスモータ１０４に対し供給される３相の交流駆動電流
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうちの２つの交流駆動電流、例えば
Ｉｕ，Ｉｗを検出して相電流Ａ／Ｄ変換部１１６に出力
する。この相電流Ａ／Ｄ変換部１１６では、モータ電流
検出部１１４，１１５で検出された２つの交流駆動電流
Ｉｕ，Ｉｗに対するアナログ信号を２つの交流駆動電流
Ｉｕ，Ｉｗに対するデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄに
変換して、３相−ｄｑ変換部１１７に出力する。この３
相−ｄｑ変換部１１７では、交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに
対するデジタル信号Ｉｕａｄ，Ｉｗａｄに基づいて残り
の交流駆動電流Ｉｖに対応するデジタル信号Ｉｖａｄも
計算される。３相−ｄｑ変換部１１７は、これらの３相
の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対するデジタル信号
Ｉｕａｄ，Ｉｖａｄ，Ｉｗａｄを２相のｄ軸およびｑ軸
の電流検出値Ｉｄａｃｔ，Ｉｑａｃｔに変換する。

【００１３】レゾルバ１０６からの信号は、ＲＤ（レゾ
ルバデジタル）変換部１１８に連続的に供給されてい
る。ＲＤ変換部１１８は、ブラシレスモータ１０４にお
ける回転子の固定子に対する角度（モータ回転角または
電気角）θを計算して、計算された角度θをｄｑ−３相
変換部１１１と３相−ｄｑ変換部１１７に供給する。上
記のレゾルバ１０６とＲＤ変換部１１８によってモータ
回転角検出部（電気角検出手段）が形成される。

【００１４】図１２は、モータ電流検出部１１４，１１
５に用いられる電流センサの構造を示す模式図である。
電流センサ２００は、孔２０１とギャップ２０２を有す
るＣ型形状の磁性体２０３と、ギャップ２０２内に設置
されたホール素子２０４とホール素子２０４からのホー
ル電圧を検出するための電極２０５，２０６とその検出
されたホール電圧を増幅する増幅器２０７とホール素子
２０４と増幅器２０７から成る系のオフセット値を学習
し、記憶する記憶部２０８と、検出され、増幅された値
を学習値に基づいてオフセットを補正し演算する演算部
２０９を備えたオフセット補正部２１０とホール素子２
０４に直流電流を流すための直流電源２１１から成って
いる。

【００１５】この電流センサ２００を用いて電流路２１
２に流れる電流を測定するためには、次のようにして行
われる。電流センサ２００は、孔２０１に電流路２１２
を通すようにして設置される。まず、電流を流して測定
する前に、オフセット補正部２１０の記憶部２０８にホ
ール素子２０４と増幅器２０７から成る系のオフセット
値を学習し、記憶する。電流路２１２に電流が流れると
電流路２１２の周りにその電流に比例した大きさの磁界
が発生する。その磁界により、磁性体２０３は磁化し、
それにより、磁性体２０３のギャップ２０２に磁束が発
生する。その磁束により、ギャップ２０２内に設置した
直流電源２１１により直流電流を流したホール素子２０
４には電極２０５と電極２０６の間にホール電圧が発生
する。そのホール電圧を増幅器２０７により増幅し、オ
フセット補正部２１０において、記憶部２０８に記憶さ
れた学習値に基づいて演算部２０９でオフセットを補正
し出力する。このようにして、電流路２１２に流れる電
流を検出するわけである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電流セ
ンサ２００に用いられるホール素子は、半導体から形成
され、半導体のホール特性は、温度により、変化をし、
また、増幅器も温度によって、増幅特性が変化するた
め、電流センサは、温度ドリフト等が起こり、オフセッ
ト値が学習値からずれ、電流センサ２００からの出力が
正確な、実際に流れている電流値とは、異なる値になっ
てしまうという問題点がある。図１３（ａ）は、実際に
流れている電流（曲線Ｃ１）と温度ドリフト等を起こし
た電流センサ２００で検出される電流値の電気角に対す
る変化（曲線Ｃ２）を示す図である。横軸は、電気角を
表し、縦軸は、電流値を示す。また、図１３（ｂ）に
は、図１３（ａ）で示した電流をフィードバック制御に
用いたときのモータトルクの電気角に対する変化を示
す。温度ドリフトがないときは、電流は、電気角０°の
ときに電流は０であり、電気角３６０°を１周期の正弦
波で変化する。モータトルクは、曲線Ｃ３で示すように
なる。一方、温度ドリフト等が生じた電流センサによっ
て検出した電流は、電気角０°で０ではなく、正弦波が
縦軸に沿ってシフトし、電気角３６０°でもゼロとはな
らない。それによって、モータトルクは、電気角に対し
て、曲線Ｃ４のようにリップルを持つ特性となる。

【００１７】図１４は、電動パワーステアリング装置に
おいて操舵トルクを決定する機構を示す図である。操舵
トルクＴは、タイヤ負荷Ｔｔから、モータトルクＴＭを
減じたものとなる。それゆえ、図１３（ｂ）の曲線Ｃ４
で示したようなモータトルクＴＭの変動（リップル）が
ある場合、操舵トルクＴは、やはり電気角３６０°を１
周期とするリップルを生じる。それゆえ、舵角に対する
操舵トルクの関係を示す曲線は、図１５に示すように電
気角３６０°の周期を持つ、すなわち、電気角１次のト
ルクリップルを生じたものとなる。

【００１８】このように、トルクリップルが発生した状
態で、操舵トルクＴをトルクセンサ（操舵トルク検出
部）により検出し、その検出値も振動し、その振動した
検出値により目標トルクや目標電流を設定するため、正
確なブラシレスモータの制御ができず、操舵フィーリン
グを良好なものにすることができないという問題点があ
る。

【００１９】本発明の目的は、上記問題を解決するた
め、電流センサの温度ドリフト等によるオフセット値の
学習値からのずれにより発生するトルクリップルの影響
を取り除き、正確なブラシレスモータの制御を行うこと
ができ、良好な操舵フィーリングが得られる電動パワー
ステアリング装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成する
ために、次のように構成される。

【００２１】第１の電動パワーステアリング装置（請求
項１に対応）は、操舵トルクに応じて目標電流を設定し
てブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワース
テアリング装置において、操舵トルクを検出する操舵ト
ルク検出手段と、ブラシレスモータに流れる電流を検出
する電流検出手段と、操舵トルク検出手段から検出され
る操舵トルクの時間平均である平均トルクを得る平均ト
ルク検出手段と、操舵トルク検出手段から所定時間毎の
操舵トルクを検出する瞬時トルク検出手段とを備え、電
流検出手段からの出力信号と目標電流との偏差によりフ
ィードバック制御を行うとともに、平均トルク検出手段
によってブラシレスモータの電気角周期における操舵ト
ルクの平均を演算し、平均トルクに対する瞬時トルク検
出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に応じ
て目標電流を補正したことで特徴づけられる。

【００２２】第１の電動パワーステアリング装置によれ
ば、ブラシレスモータの電気角周期における操舵トルク
の平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの
差に応じて目標電流を補正するため、電流センサのオフ
セット値が学習値から温度ドリフト等によりずれるとき
に発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受け
ず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことができ、
それにより、操舵フィーリングも良好なものにすること
ができる。

【００２３】第２の電動パワーステアリング装置（請求
項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは平均
トルクに対する瞬時トルク検出手段によって検出する現
在の操舵トルクとの差に基づいて得られる目標電流の補
正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を制
限して出力する制限手段を備えることで特徴づけられ
る。

【００２４】第２の電動パワーステアリング装置によれ
ば、平均トルクに対する瞬時トルク検出手段によって検
出する現在の操舵トルクとの差に基づいて得られる目標
電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには補
正値を制限して出力する制限手段を備えるため、急激な
ハンドル操作を行っても安定したフィードバック制御を
行うことができる。

【００２５】第３の電動パワーステアリング装置（請求
項３に対応）は、操舵トルクに応じて目標電流を設定し
てブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワース
テアリング装置において、ブラシレスモータに流れる電
流を検出する電流検出手段と、目標電流の時間平均であ
る平均目標電流を得る平均目標電流検出手段と、所定時
間毎の目標電流を検出する瞬時目標電流検出手段とを備
え、電流検出手段からの出力信号と目標電流との偏差に
よりフィードバック制御を行うとともに、平均目標電流
検出手段によってブラシレスモータの電気角周期におけ
る目標電流の平均を演算し、平均目標電流に対する瞬時
目標電流検出手段によって検出する現在の目標電流との
差に応じて目標電流を補正したことで特徴づけられる。

【００２６】第３の電動パワーステアリング装置によれ
ば、ブラシレスモータの電気角周期における目標電流の
平均を演算し、平均目標電流に対する現在の目標電流と
の差に応じてブラシレスモータに流す電流を補正するた
め、電流センサのオフセット値が学習値から温度ドリフ
ト等によりずれるときに発生する電気角１次のトルクリ
ップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を正確
に行うことができ、それにより、操舵フィーリングも良
好なものにすることができる。

【００２７】第４の電動パワーステアリング装置（請求
項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは平均
目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によって検出す
る現在の目標電流との差に基づいて得られる目標電流の
補正値が予め定められた制限値以上のときには補正値を
制限して出力する制限手段を備えることで特徴づけられ
る。

【００２８】第４の電動パワーステアリング装置によれ
ば、平均目標電流に対する瞬時目標電流検出手段によっ
て検出する現在の目標電流との差に基づいて得られる目
標電流の補正値が予め定められた制限値以上のときには
補正値を制限して出力する制限手段を備えるため、急激
なハンドル操作を行っても安定したフィードバック制御
を行うことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面に基づいて説明する。

【００３０】図１は電動パワーステアリング装置１０の
全体構成を示す。電動パワーステアリング装置１０は例
えば乗用車両に装備される。電動パワーステアリング装
置１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステ
アリング軸１２等に対して補助用の操舵力（操舵トル
ク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１
２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端
にはピニオンギヤ１３が取り付けられている。ピニオン
ギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを
設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１
３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１
５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１
６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７
が取り付けられる。上記ステアリング軸１２に対し動力
伝達機構１８を介してブラスレスモータ１９が設けられ
ている。ブラシレスモータ１９は、操舵トルクを補助す
る回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達
機構１８を経由して、ステアリング軸１２に与える。ま
たステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設け
られている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステア
リングホイール１１を操作することによって生じる操舵
トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリン
グ軸１２に加わる当該操舵トルクを検出する。また２１
は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はコン
ピュータで構成される制御装置である。制御装置２２
は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信
号Ｔと車速検出部２１から出力される車速信号Ｖを取り
入れ、操舵トルクに係る情報と車速に係る情報に基づい
て、ブラシレスモータ１９の回転動作を制御する駆動制
御信号ＳＧ１を出力する。またブラシモータ１９には、
レゾルバ等によって構成されるモータ回転角検出部２３
が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角信
号ＳＧ２は制御装置２２に入力されている。上記のラッ
ク・ピニオン機構１５等は図１中で図示しないギヤボッ
クス２４に収納されている。

【００３１】上記において電動パワーステアリング装置
１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵
トルク検出部２０、車速検出部２１、制御装置２２、ブ
ラシレスモータ１９、動力伝達機構１８を付加すること
によって構成されている。

【００３２】上記構成において、運転者がステアリング
ホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向
の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操
舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構１５を
介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さ
らにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化
させようとする。このときにおいて、同時に、ステアリ
ング軸１２に付設された操舵トルク検出部２０は、ステ
アリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操
舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換
し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。
また車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号
Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力す
る。制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔおよび車速信号
Ｖに基づいてブラシレスモータ１９を駆動するためのモ
ータ電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を発生させる。ブラシレ
スモータ１９は３相ブラシレスモータであり、そのモー
タ電流はＵ相とＶ相とＷ相から成る３相交流Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗである。上記の駆動制御信号ＳＧ１は３相交流
であるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗである。なお、交流
とは電気角に対して交流であるとの意味である。かかる
モータ電流によって駆動されるブラシレスモータ１９
は、動力伝達機構１８を介して補助操舵力をステアリン
グ軸１２に作用させる。以上のごとくブラシレスモータ
１９を駆動することにより、ステアリングホイール１１
に加えられる運転者による操舵力が軽減される。

【００３３】図２，３は、本発明の第１実施形態に係る
電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモ
ータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロッ
ク構成図である。図２は簡略化した図であり、図３は詳
細図である。ブラシレスモータ１９を制御する第１実施
形態に係るモータ制御部２２ａは、図１０で示した従来
のモータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設
定部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３と
モータ電流フィードバック部に加えて、トルクセンサ
（操舵トルク検出部）２０から検出される操舵トルクの
時間平均である平均トルクを得るための平均トルク検出
部（平均トルク検出手段）２５と所定時間毎の操舵トル
クを検出する瞬時トルク検出部（瞬時トルク検出手段）
２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リ
ミッタ部（制限手段）２９と加算演算部３０から成るも
のである。

【００３４】図２，３のうち図１０で示した従来のモー
タ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１
０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ
電流フィードバック部の詳細は、図１１で示したものと
同様であるので、符号を同じにし説明を省略し、ここで
は、平均トルク検出部２５と瞬時トルク検出部２６と偏
差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッタ部
２９と加算演算部３０を中心に説明する。

【００３５】トルクセンサ２０は、図４に示すように、
ハンドルに連結される入力軸３１、ラックアンドピニオ
ン機構のピニオンギヤを有する出力軸３２、両軸を連結
するトーションバー３３、可動鉄心のスライダー３４、
両軸の捩れ角をスライダーの軸方向変位に変換するカム
機構３５、およびスライダー変位を電気信号に変換する
差動トランス３６などから構成され、スライダー変位の
大きさと方向により、操舵トルクの大きさと方向が検出
される。

【００３６】平均トルク検出部２５は、トルクセンサ２
０から検出される操舵トルクの平均値である平均トルク
を得る装置であり、トルクセンサ２０からの出力を１ｍ
ｓ毎に検出し、ＲＤ変換部１１８からの電気角θに従っ
て電気角３６０°の１周期毎の平均値を演算し、出力す
る。

【００３７】瞬時トルク検出部２６は、トルクセンサ２
０から１ｍｓ毎に瞬時トルクを検出し、出力する。

【００３８】偏差演算部２７は、瞬時トルク検出部２６
から出力される瞬時トルク値Ｔｓと平均トルク検出部２
５から出力される平均トルク値Ｔａとの差ＤＴ（＝Ｔｓ
−Ｔａ）を求め、出力する。

【００３９】ＰＩ設定部２８は、偏差演算部２７から出
力された瞬時トルク値Ｔｓと平均トルク値Ｔａとの差Ｄ
Ｔに基づいて、目標電流の補正値Ｉｃを式（１）に従っ
て演算し、出力する。

【００４０】

【数１】

【００４１】ここで、Ｋ１ｐは比例ゲイン、Ｋ１Ｉは、
積分ゲインであり、予め決められた値を設定しておく。

【００４２】指示電流リミッタ部２９は、ＰＩ設定部２
８から出力される目標電流の補正値Ｉｃが予め定められ
た制限値ＩＣＬ以下のときには、そのまま出力し、目標
電流の補正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩＣＬ以上の
ときには、目標電流の補正値を制限値ＩＣＬとして出力
する装置である。

【００４３】加算演算部３０は、指示電流リミッタ部２
９から出力される目標電流の補正値ＩＣを目標電流設定
部１０１から出力される目標電流Ｉに減算し、補正目標
電流を出力する装置である。詳細には、図３において、
加算演算部３０ａは、指示電流リミッタ部２９からの目
標電流の補正値Ｉｃをトルク電流指令部１０８から出力
される目標トルク電流Ｉｑｔｇに減算し、補正後目標ト
ルク電流Ｉｑｔｇ’を出力する装置である。

【００４４】図５は、平均トルク検出部２５と瞬時トル
ク検出部２６と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指
示電流リミッタ部２９と加算演算部３０によって行われ
る処理のフローチャートである。この処理によって、ブ
ラシレスモータ１９の電気角周期における操舵トルクの
平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差
に応じて目標電流を補正する。まず、平均トルク検出部
２５はＲＤ変換部１１８からの電気角の値が０°から３
６０°になるまでトルクセンサ２０からのトルク検出値
を所定の時間毎に入力し、電気角１周期分の操舵トルク
の平均値である平均トルクＴａを計算するための処理を
行う（ステップＳ１０）。図６は、図１５で示した操舵
トルクの変化を拡大した図であり、平均トルクを曲線Ｃ
１０で示す。また、実際のトルクの変化を曲線Ｃ１１で
示す。瞬時トルク検出部２６では、トルクセンサ２０か
らのトルク検出値Ｔｓを１ｍｓ毎に偏差演算部２７に出
力する（ステップＳ１１）。このときのトルク検出値Ｔ
ｓは、例えば図６での曲線Ｃ１１上の点Ｐ１の値であ
る。平均トルク検出部２５では、ＲＤ変換部１１８から
の電気角θが３６０°ｘＮ（Ｎは自然数）に等しいかど
うかを判定し（ステップＳ１２）、ＲＤ変換部１１８か
らの電気角θが３６０ｘＮ°に等しくない場合には、直
前の１周期で計算した平均トルクＴａ１（図６の領域Ｒ
１０での平均値）を偏差演算部２７に出力する（ステッ
プＳ１３）。偏差演算部２７では、１ｍｓ毎に瞬時トル
ク検出部２６から出力された瞬時トルクＴｓと平均トル
ク検出部２５から出力される平均トルクＴａ１との偏差
ＤＴ１を計算し、出力する（ステップＳ１４）。ＰＩ制
御部２８では、１ｍｓ毎に偏差演算部２７から出力され
る偏差ＤＴ１から式（１）に基づいて、目標電流の補正
値Ｉｃを計算し、出力する（ステップＳ１５）。指示電
流リミッタ部２９においては、入力される目標電流の補
正値Ｉｃが予め定められた制限値ＩｃＬより小さいかど
うかを判定し（ステップＳ１６）、目標電流の補正値Ｉ
ｃが予め定められた制限値ＩｃＬより小さい場合には目
標電流の補正値Ｉｃをそのままとし（ステップＳ１
７）、出力される（ステップＳ１８）。目標電流の補正
値Ｉｃが予め定められた制限値ＩｃＬより大きい場合に
は制限値ＩｃＬを目標電流の補正値Ｉｃとして代入し
（ステップＳ１９）、出力される（ステップＳ１８）。
加算演算部３０ａでは、トルク電流指令部１０８から出
力される目標トルク電流Ｉｑｔｇと目標電流の補正値Ｉ
ｃが加算され（ステップＳ２０）、補正後目標トルク電
流Ｉｑｔｇ’が偏差演算部１２０に出力され（ステップ
Ｓ２１）、その補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’により
モータが制御される。

【００４５】平均トルク検出部２５でのＲＤ変換部１１
８からの電気角θが３６０°ｘＮに等しいかどうかの判
定において（ステップＳ１２）、電気角θが３６０°ｘ
Ｎに等しくなったとき（図６での点Ｐ２）、１周期分の
平均値を計算し、平均トルク検出部２５の記憶部には、
直前の１周期で計算した平均トルクＴａ２（図６での領
域Ｒ１１での平均値）に更新される（ステップＳ２
２）。次の１周期（図６での領域Ｒ１２）では、この平
均トルクＴａ２を出力する。このように、平均トルク検
出部２５からは、直前の電気角の１周期で計算され、記
憶された平均トルクが現時点の１周期において出力され
る。

【００４６】このように、モータの電気角周期における
操舵トルクの平均を演算し、平均トルクに対する現在の
トルクとの差に応じて目標電流を補正するため、電流セ
ンサが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実
際に流れる電流からずれるときに発生する電気角１次の
トルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制
御を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリ
ングも良好なものにすることができる。

【００４７】また、平均トルクに対する瞬時トルク検出
部によって検出する現在の操舵トルクとの差に基づいて
得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値以上
のときには補正値を制限して出力する制限手段（指示電
流リミッタ部）を備えるため、急激なハンドル操作を行
ったときの平均トルクと、瞬時トルクの差が急激に大き
な値となり、ＰＩ制御部から出力される目標電流補正量
が異常に大きな値となっても、そのときには、制限値を
目標電流の補正値として加算演算部に出力するため、安
定したフィードバック制御を行うことができる。

【００４８】図７，８は、本発明の第２実施形態に係る
電動パワーステアリング装置で用いられるブラシレスモ
ータの電流を制御するためのモータ制御部を示すブロッ
ク構成図である。図７は簡略化した図であり、図８は詳
細図である。ブラシレスモータ１９を制御する第２実施
形態に係るモータ制御部４０は、図１０で示した従来の
モータ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定
部１０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモ
ータ電流フィードバック部に加えて、目標電流の時間平
均である平均目標電流を得るための平均目標電流検出部
（平均目標電流検出手段）４１と所定時間毎の目標電流
を検出する瞬時目標電流検出部（瞬時目標電流検出手
段）４２と偏差演算部４３と、ＰＩ設定部４４と指示電
流リミッタ部４５と加算演算部４６から成るものであ
る。

【００４９】図７，８のうち図１０で示した従来のモー
タ制御部１００におけるものと同様の目標電流設定部１
０１とＰＩ設定部１０２とＰＷＭ制御部１０３とモータ
電流フィードバック部の詳細は、図１１で示したものと
同様であるので、符号を同じにし説明を省略し、ここで
は、平均目標電流検出部４１と瞬時目標電流検出部４２
と偏差演算部４３と、ＰＩ設定部４４と指示電流リミッ
タ部４５と加算演算部４６を中心に説明する。

【００５０】平均目標電流検出部４１は、目標トルク電
流に対する平均目標トルク電流検出部４１ａがあり、目
標電流設定部１０１のトルク電流指令部１０８から出力
される目標トルク電流Ｉｑｔｇの平均値である平均目標
トルク電流Ｉｑｔｇａを得る装置であり、それぞれ、ト
ルク電流指令部１０８からの出力を１ｍｓ毎に検出し、
ＲＤ変換部１１８からの電気角θに従って電気角３６０
°の１周期毎の平均値を演算し、出力する。

【００５１】瞬時目標電流検出部４２は、瞬時目標トル
ク電流検出部４２ａがあり、目標電流設定部１０１のト
ルク電流指令部１０８からそれぞれ１ｍｓ毎に瞬時目標
トルク電流Ｉｑｔｇｓを検出し、出力する。

【００５２】偏差演算部４３ａは、瞬時目標トルク電流
検出部４２ａから出力される瞬時目標トルク電流値Ｉｑ
ｔｇｓと平均目標トルク電流検出部４１ａから出力され
る平均目標トルク電流値Ｉｑｔｇａとの差ＤＩｑｔｇｓ
（＝Ｉｑｔｇｓ−Ｉｑｔｇａ）を求め、出力する。

【００５３】ＰＩ設定部４４ａは、偏差演算部４３ａか
ら出力された瞬時目標トルク電流値Ｉｑｔｇｓと平均目
標トルク電流値Ｉｑｔｇａとの差ＤＩｑｔｇｓに基づい
て、目標電流の補正値Ｉｑｔｇｃを式（２）に従って演
算し、出力する。

【００５４】

【数２】

【００５５】ここで、Ｋ２ｐは比例ゲイン、Ｋ２Ｉは、
積分ゲインであり、予め決められた値を設定しておく。

【００５６】指示電流リミッタ部４５ａは、ＰＩ設定部
４４ａから出力される目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇ
ｃが予め定められた制限値ＩｑｔＣＬ以下のときには、
そのまま出力し、目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが
予め定められた制限値ＩｑｔＣＬ以上のときには、目標
トルク電流の補正値を制限値ＩｑｔＣＬとして出力する
装置である。

【００５７】加算演算部４６ａは、指示電流リミッタ部
４５ａから出力される目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇ
ｃをトルク電流指令部１０８から出力される目標トルク
電流Ｉｑｔｇに加算し、補正目標トルク電流Ｉｑｔｇ’
を出力する装置である。

【００５８】図９は、平均目標トルク電流検出部４１ａ
と瞬時目標トルク電流検出部４２ａと偏差演算部４３ａ
と、ＰＩ設定部４４ａと指示電流リミッタ部４５ａと加
算演算部４６ａによって行われる処理のフローチャート
である。この処理によって、ブラシレスモータの電気角
周期における目標電流の平均を演算し、平均目標電流に
対する現在の目標電流との差に応じて目標電流を補正す
る。まず、平均目標トルク電流検出部４１ａはＲＤ変換
部１１８からの電気角θの値が０°から３６０°になる
までトルク電流指令部１０８からの目標トルク電流Ｉｑ
ｔｇを所定の時間毎に入力し、電気角１周期分の目標ト
ルク電流の平均値である平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ
を計算するための処理を行う（ステップＳ３０）。瞬時
目標トルク電流検出部４２ａでは、トルク電流指令部１
０８からの目標トルク電流値Ｉｑｔｇを１ｍｓ毎に偏差
演算部４３ａに出力する（ステップＳ３１）。平均目標
トルク電流検出部４１ａでは、ＲＤ変換部１１８からの
電気角θが３６０°ｘＮ（Ｎは自然数）に等しいかどう
かを判定し（ステップＳ３２）、ＲＤ変換部１１８から
の電気角θが３６０°に等しくない場合には、直前の１
周期で計算した平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ１を偏差
演算部４３ａに出力する（ステップＳ３３）。偏差演算
部４３ａでは、１ｍｓ毎に瞬時目標トルク電流検出部４
２ａから出力された瞬時目標トルク電流Ｉｑｔｇｓと平
均目標トルク電流検出部４１ａから出力される平均目標
トルク電流値Ｉｑｔｇａ１との偏差ＤＩｑｔｇ１を計算
し、出力する（ステップＳ３４）。ＰＩ制御部４４ａで
は、１ｍｓ毎に偏差演算部４３ａから出力される偏差Ｄ
Ｉｑｔｇ１から式（２）に基づいて、目標トルク電流の
補正値Ｉｑｔｇｃを計算し、出力する（ステップＳ３
５）。指示電流リミッタ４５ａにおいては、入力される
目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め定められた制
限値ＩｑｔｇｃＬより小さいかどうかを判定し（ステッ
プＳ３６）、目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが予め
定められた制限値ＩｑｔｇｃＬより小さい場合にはＩｑ
ｔｇｃをそのままとし（ステップＳ３７）、出力される
（ステップＳ３８）。目標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇ
ｃが予め定められた制限値ＩｑｔｇｃＬより大きい場合
には制限値ＩｑｔｇｃＬを目標トルク電流の補正値Ｉｑ
ｔｇｃに代入して（ステップＳ３９）、出力される（ス
テップＳ３８）。加算演算部４６ａでは、トルク電流指
令部１０８から出力される目標トルク電流Ｉｑｔｇと目
標トルク電流の補正値Ｉｑｔｇｃが加算され（ステップ
Ｓ４０）、補正後目標トルク電流Ｉｑｔｇ’が偏差演算
部１０５に出力され（ステップＳ４１）、その補正後目
標トルク電流Ｉｑｔｇ’によりモータが制御される。

【００５９】平均目標トルク電流検出部４１ａでのＲＤ
変換部１１８からの電気角θが３６０°ｘＮに等しいか
どうかの判定において（ステップＳ３２）、電気角θが
３６０°ｘＮに等しいとき、１周期分の平均値を計算
し、平均目標トルク電流検出部４１ａの記憶部には、直
前の１周期で計算した平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ２
に更新される（ステップＳ４２）。次の１周期では、こ
の平均目標トルク電流Ｉｑｔｇａ２を出力する。このよ
うに、平均目標トルク電流検出部４１ａからは、直前の
電気角θの１周期で計算され、記憶された平均目標トル
ク電流が現時点の１周期において出力される。

【００６０】このように、モータの電気角周期における
目標トルク電流の平均を演算し、平均目標トルク電流に
対する現在の目標トルク電流との差に応じて目標トルク
電流を補正するため、電流センサが学習値から温度ドリ
フト等により電流検出値が実際に流れる電流からずれる
ときに発生する電気角１次のトルクリップルの影響を受
けず、ブラシレスモータの制御を正確に行うことがで
き、それにより、操舵フィーリングも良好なものにする
ことができる。

【００６１】また、平均目標電流に対する瞬時目標電流
検出手段によって検出する現在の目標電流との差に基づ
いて得られる目標電流の補正値が予め定められた制限値
以上のときには補正値を制限して出力する制限手段（指
示電流リミッタ部）を備えるため、急激なハンドル操作
を行ったときの平均目標トルク電流と、瞬時目標トルク
電流の差が急激に大きな値となり、ＰＩ設定部から出力
される目標トルク電流補正量が異常に大きな値となって
も、そのときには、制限値を目標トルク電流の補正値と
して加算演算部に出力するため、安定したフィードバッ
ク制御を行うことができる。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次の効果を奏する。

【００６３】モータの電気角周期における操舵トルクの
平均を演算し、平均トルクに対する現在のトルクとの差
に応じてモータに流す電流を補正するため、電流センサ
が学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際に
流れる電流からずれるときに発生する電気角1次のトル
クリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御を
正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリング
も良好なものにすることができる。

【００６４】モータの電気角周期における目標電流の平
均を演算し、平均目標電流に対する現在の目標電流との
差に応じてモータに流す電流を補正するため、電流セン
サが学習値から温度ドリフト等により電流検出値が実際
に流れる電流からずれるときに発生する電気角１次のト
ルクリップルの影響を受けず、ブラシレスモータの制御
を正確に行うことができ、それにより、操舵フィーリン
グも良好なものにすることができる。

【００６５】目標電流を補正する補正値が制限値以上の
時には補正値を制限する制限手段を備えているため、急
激なハンドル操作を行っても安定したフィードバック制
御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動パワーステアリング装置の全体構成であ
る。

【図２】本発明の第１実施形態に係る電動パワーステア
リング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御
するためのモータ制御部を示すブロック構成図（簡略
図）である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る電動パワーステア
リング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御
するためのモータ制御部を示すブロック構成図（詳細
図）である。

【図４】トルクセンサの概略図である。

【図５】平均トルク検出部２５と瞬時トルク検出部２６
と偏差演算部２７と、ＰＩ設定部２８と指示電流リミッ
タ部２９と加算演算部３０によって行われる処理のフロ
ーチャートである。

【図６】トルクの変化を拡大した図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係る電動パワーステア
リング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御
するためのモータ制御部を示すブロック構成図（簡略
図）である。

【図８】本発明の第２実施形態に係る電動パワーステア
リング装置で用いられるブラシレスモータの電流を制御
するためのモータ制御部を示すブロック構成図（詳細
図）である。

【図９】平均目標電流検出部４１と瞬時目標電流検出部
４２と偏差演算部４３と、ＰＩ設定部４４と指示電流リ
ミッタ部４５と加算演算部４６によって行われる処理の
フローチャートである。

【図１０】ブラシレスモータの電流を制御するための従
来のモータ制御部の簡略化したブロック構成図である。

【図１１】ブラシレスモータの電流を制御するための従
来のモータ制御部を詳細に示すブロック構成図である。

【図１２】電流センサの構造を示す模式図である。

【図１３】実際に流れている電流（曲線Ｃ１）と温度ド
リフト等を起こした電流センサで検出される電流値の電
気角に対する変化（曲線Ｃ２）を示す図である。

【図１４】電動パワーステアリング装置においてハンド
ルトルクを決定する機構を示す図である。

【図１５】舵角に対するハンドルトルクの関係を示す図
である。

【符号の説明】

１０ 電動パワーステアリング装置 １１ ステアリングホイール １２ ステアリング軸 １３ ピニオンギヤ １４ ラック軸 １５ ラック・ピニオン機構 １６ タイロッド １７ 前輪 １８ 動力伝達機構 １９ ブラシレスモータ ２０ 操舵トルク検出部 ２１ 車速検出部 ２２ 制御装置 ２２ａ モータ制御部 ２３ モータ回転角検出部 ２４ ギヤボックス ２５ 平均トルク検出部 ２６ 瞬時トルク検出部 ２７ 偏差演算部 ２８ ＰＩ設定部 ２９ 指示電流リミッタ部 ３０ 加算演算部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC08 DA15 DA23 DA63 DA64 DC01 DC02 DC04 DC09 DC33 DD02 DD06 DD10 DD17 EA01 EB11 EC23 GG01 3D033 CA13 CA16 CA20 CA21

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵トルクに応じて目標電流を設定して
   ブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワーステ
   アリング装置において、 前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記
   ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段
   と、前記操舵トルク検出手段から検出される操舵トルク
   の時間平均である平均トルクを得る平均トルク検出手段
   と、前記操舵トルク検出手段から所定時間毎の操舵トル
   クを検出する瞬時トルク検出手段とを備え、 前記電流検出手段からの出力信号と前記目標電流との偏
   差によりフィードバック制御を行うとともに、 前記平均トルク検出手段によって前記ブラシレスモータ
   の電気角周期における前記操舵トルクの平均を演算し、 前記平均トルクに対する前記瞬時トルク検出手段によっ
   て検出する現在の操舵トルクとの差に応じて前記目標電
   流を補正したことを特徴とする電動パワーステアリング
   装置。
2. 【請求項２】 前記平均トルクに対する前記瞬時トルク
   検出手段によって検出する現在の操舵トルクとの差に基
   づいて得られる前記目標電流の補正値が予め定められた
   制限値以上のときには前記補正値を制限して出力する制
   限手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電動パ
   ワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 操舵トルクに応じて目標電流を設定して
   ブラシレスモータに流す電流を制御する電動パワーステ
   アリング装置において、 前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出
   手段と、前記目標電流の時間平均である平均目標電流を
   得る平均目標電流検出手段と、所定時間毎の目標電流を
   検出する瞬時目標電流検出手段とを備え、 前記電流検出手段からの出力信号と前記目標電流との偏
   差によりフィードバック制御を行うとともに、 前記平均目標電流検出手段によって前記ブラシレスモー
   タの電気角周期における前記目標電流の平均を演算し、 前記平均目標電流に対する前記瞬時目標電流検出手段に
   よって検出する現在の目標電流との差に応じて前記目標
   電流を補正したことを特徴とする電動パワーステアリン
   グ装置。
4. 【請求項４】 前記平均目標電流に対する前記瞬時目標
   電流検出手段によって検出する現在の目標電流との差に
   基づいて得られる前記目標電流の補正値が予め定められ
   た制限値以上のときには前記補正値を制限して出力する
   制限手段を備えることを特徴とする請求項３記載の電動
   パワーステアリング装置。