JP2009173179A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流制限を行った場合に操舵フィーリングの違和感の発生を防ぐことが可能な操舵制御装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の操舵制御装置４０に備えた電流指令値決定部５０は、運転状況に応じて操舵補助用の交流モータ１９に出力させるアシストトルクの指令値をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として決定すると共に、交流モータ１９の逆起電力を抑えて弱め界磁制御を行うためのｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を決定する。また、操舵制御装置４０は、電流指令値決定部５０が決定したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を、所定の条件が成立した場合に制限するｑ軸電流制限部８３を備えると共に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が制限されたときに、その制限と同じ割合でｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を制限するｄ軸電流制限部８４を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の操舵補助用の交流モータを駆動制御するための操舵制御装置に関する。

従来、この種の操舵制御装置として、交流モータに出力させるアシストトルクの指令値をベクトル制御法のｑ軸電流指令値として決定すると共に、その交流モータの弱め界磁制御を行うためにベクトル制御法のｄ軸電流指令値を決定するものが知られている。ここで、ベクトル制御方法では、交流モータの界磁束方向をｄ軸といい、界磁束方向と直交する方向をｑ軸という。よって、ｄ軸方向を向いたｄ軸電流は、交流モータの出力トルクには、直接、寄与せず、ｑ軸方向を向いたｑ軸電流のみが交流モータの出力トルクに直接寄与する。また、弱め界磁制御は、交流モータの回転数が所定の基準回転数を超えて逆起電力が問題になる場合にのみ行われる。即ち、ｄ軸電流は、ハンドルを急峻に操作して交流モータの回転数が所定の基準回転数を超えた場合にのみ流れる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１５３２７３号公報（段落［００２６］、［００３１］，第１図，第２図）

ところで、ベクトル制御法では、ｑ軸電流及びｄ軸電流を、交流モータの相電流に変換するために、交流モータの電気角の情報が必要になる。しかしながら、交流モータに備えた回転位置センサの検出誤差により、交流モータの実際の電気角と、回転位置センサが検出した電気角とが正確に一致していない場合がある。図６には、交流モータの真の電気角に対するｑ−ｄ座標系と、回転位置センサが真の電気角より誤差角αだけずれた誤検出を行った場合のｑ’−ｄ’座標系とが示されている。ここで、回転位置センサが誤検出した電気角に基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’を所定の値「Ｉｄ＊’１」に決定し、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’を「０」に決定したとすると、そのｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’をｑ−ｄ座標系のｑ軸に投影して求められるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊１により、実際には交流モータに電流をｑ軸電流が通電されることになる。即ち、回転位置センサが誤検出していなければ通電されないはずのｑ軸電流が交流モータに通電され、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’に起因したアシストトルクが出力されることになる。そして、従来の操舵制御装置では、所定の条件が成立した場合に、ｑ軸電流のみを電流制限し、ｄ軸電流に対して電流制限を行っていなかったので、ｑ軸電流のみが電流制限されたときに、アシストトルクに対するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’の影響度が高まり、操舵フィーリングに違和感を覚えることがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電流制限を行った場合に操舵フィーリングの違和感の発生を防ぐことが可能な操舵制御装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る操舵制御装置（４０）は、車両（１０）の操舵を補助する交流モータ（１９）へのモータ駆動電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）をバッテリ（９２）の出力から生成するインバータ回路（４３）と、運転状況に応じて交流モータ（１９）に出力させるアシストトルクの指令値をｑ軸電流指令値（Ｉｑ＊）として決定すると共に、交流モータ（１９）の逆起電力を抑えて弱め界磁制御を行うためのｄ軸電流指令値（Ｉｄ＊）を決定する電流指令値決定部（５０）と、電流指令値決定部（５０）が決定したｑ軸電流指令値（Ｉｑ＊）を、所定の条件が成立した場合に制限するｑ軸電流制限部（８３）とを備えた操舵制御装置（４０）において、ｑ軸電流制限部（８３）によりｑ軸電流指令値（Ｉｑ＊）が制限されたときに、その制限と同じ割合でｄ軸電流指令値（Ｉｄ＊）を制限するｄ軸電流制限部（８４）を備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の操舵制御装置（４０）において、バッテリ（９２）の出力電圧（Ｖｂ）を検出するバッテリ出力電圧検出手段（８１）と、バッテリ（９２）の出力電圧（Ｖｂ）に応じて、交流モータ（１９）に給電可能な最大許容電力（Ｗ＊）を決定する最大許容電力決定手段（ＭＡＰ２）と、最大許容電力決定手段（ＭＡＰ２）が決定した最大許容電力をＷ＊とし、ｑ軸電流指令値をＩｑ＊とし、ｄ軸電流指令値をＩｄ＊とし、ｑ軸電圧指令値をＶｑ＊とし、ｄ軸電圧指令値をＶｄ＊とした場合に、Ｗ＊＜Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊、の関係が成立したときに、γ＝Ｗ＊／（Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊）、で求めた制限係数γをｑ軸及びｄ軸の電流指令値（Ｉｑ＊，Ｉｄ＊）に乗じて、それらｑ軸及びｄ軸の電流指令値（Ｉｑ＊，Ｉｄ＊）を制限する指令値制限部（８２）とを備えたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の構成によれば、交流モータの電気角の検出誤差によりｄ軸電流指令値に起因したｑ軸電流が実際に交流モータに通電されていても、所定の条件が成立してｑ軸電流指令値が制限された際には、そのｑ軸電流指令値の制限に連動してｄ軸電流指令値も制限されるので、ｄ軸電流指令値に起因したｑ軸電流も制限される。これにより、アシストトルクに対するｄ軸電流指令値に起因したｑ軸電流の影響が抑えられ、操舵フィーリングの違和感の発生を防ぐことができる。

［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、バッテリの出力電圧に応じて決定した最大許容電力Ｗ＊と、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、ｄ軸電圧指令値をＶｄ＊との関係が、Ｗ＊＜Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊、の関係になった場合には、γ＝Ｗ＊／（Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊）、で求めた制限係数γを、ｑ軸及びｄ軸の電流指令値に乗じて、それらｑ軸及びｄ軸の流指令値を制限する。これにより、バッテリから供給可能な電力を交流モータに有効活用することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１には、電動パワーステアリング装置１１を搭載した車両１０が示されている。この電動パワーステアリング装置１１は、車両１０の左右方向に延びた転舵輪間シャフト１３を備え、その転舵輪間シャフト１３は、車両本体１０Ｈに固定された筒形ハウジング１５の内部に挿通されている。また、転舵輪間シャフト１３の両端部は、タイロッド１４，１４を介して各転舵輪１２，１２に連結され、転舵輪間シャフト１３が直動すると転舵輪１２，１２が転舵するようになっている。

電動パワーステアリング装置１１は、駆動源として交流モータ１９（以下、単に「モータ１９」という）を備えている。そのモータ１９は、例えば、中空の筒形構造をなした３相交流モータであって、筒形ハウジング１５内に固定され、そのモータ１９の中心部を転舵輪間シャフト１３が貫通している。そして、モータ１９における筒形のロータ２１の内面に固定されたボールナット２２と、転舵輪間シャフト１３の外面に形成されたボールネジ部２３とが螺合し、ロータ２１が回転するとボールネジ部２３が直動する。なお、このモータ１９には、ロータ２１の回転位置θ２を検出するための回転位置センサ２５が備えられている。また、モータ１９におけるＵ，Ｖ，Ｗの相巻線は、例えばスター結線されている。そして、後述するインバータ回路４３からのモータ駆動電流は、例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗの相巻線の何れか１つの相巻線から残り２つの相巻線へと流れるか、或いは、Ｕ，Ｖ，Ｗの相巻線の何れか２つの相巻線から残り１つの相巻線へと流れるようになっている。

転舵輪間シャフト１３の一端部側にはラック２４が形成され、操舵シャフト１６の下端部に備えたピニオン１８がこのラック２４に噛合している。操舵シャフト１６の上端部には、ハンドル１７が取り付けられると共に、操舵シャフト１６の中間部には、トルクセンサ２７と舵角センサ２６とが取り付けられている。そして、舵角センサ２６によりハンドル１７の操舵角θ１を検出し、トルクセンサ２７により負荷トルクＴｆを検出している。また、転舵輪１２の近傍には、その回転速度から車速Ｖを検出するための車速センサ２８が設けられている。

上記モータ１９を駆動制御するために、本発明に係る操舵制御装置４０が車両１０に搭載されている。図２に示すように、操舵制御装置４０には、インバータ回路４３と信号処理回路４４とが備えられている。また、操舵制御装置４０は、イグニッションスイッチ９４のオンにより、バッテリ９２に導通接続されて起動する。

インバータ回路４３は、バッテリ９２の正極と負極（ＧＮＤ）との間に、Ｕ、Ｖ、Ｗの相回路４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗを備えた３相ブリッジ回路になっている。そのＵ相回路４３Ｕには、上段側のスイッチＵＨ、下段側のスイッチＵＬとが直列接続して備えられ、それら両スイッチＵＨ，ＵＬの共通接続点から延びたＵ相出力線１９Ｕに、モータ駆動電流Ｉｕを検出するための電流センサＳｕ（例えば、シャント抵抗）を介してモータ１９のＵ相巻線が接続されている。これと同様に、Ｖ相回路４３Ｖには、上段側のスイッチＶＨ及び下段側のスイッチＶＬが備えられかつＶ相出力線１９Ｖに電流センサＳｖを介してモータ１９のＶ相巻線が接続されると共に、Ｗ相回路４３Ｗには、上段側のスイッチＷＨ及び下段側のスイッチＷＬが備えられかつＷ相出力線１９Ｗに電流センサＳｗを介してモータ１９のＷ相巻線が接続されている。また、スイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・は、例えば、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴで構成され、それらＭＯＳＦＥＴのゲート端子が信号処理回路４４に接続されている。

信号処理回路４４は、ＣＰＵ４５、記憶部４６、Ａ／Ｄコンバータ４７、入力インターフェイス４８及び出力インターフェイス４９を備えている。ＣＰＵ４５には、入力インターフェイス４８を介して車速センサ２８及び舵角センサ２６及び回転位置センサ２５の検出信号が取り込まれると共に、Ａ／Ｄコンバータ４７を介してトルクセンサ２７、電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗ、及び後述する電圧センサ８１の検出信号が取り込まれている。そして、ＣＰＵ４５は、出力インターフェイス４９を介してインバータ回路４３のスイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・にオンオフ制御信号を出力して、インバータ回路４３を制御している。

ここで、モータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、インバータ回路４３の上段側からモータ１９の各相巻線を流れ、その後、インバータ回路４３の下段側に流れる。具体的には、インバータ回路４３のスイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・は、上段側のスイッチＵＨ，ＶＨ，ＷＨのうち何れか１つがオンしかつ下段側のスイッチＵＬ，ＶＬ，ＷＬのうち何れか２つがオンするパターンと、上段側のスイッチＵＨ，ＶＨ，ＷＨのうち何れか２つがオンしかつ下段側のスイッチＵＬ，ＶＬ，ＷＬのうち何れか１つがオンするパターンとがある。その一例として、図２のインバータ回路４３における破線矢印は、例えばインバータ回路４３のうち上段側ではＶ相のスイッチＶＨのみがオンしかつ下段側ではＵ相、Ｗ相のスイッチＵＬ，ＷＬのみがオンした場合のモータ駆動電流を示している。この場合、インバータ回路４３の上段側から電流センサＳｖを介してモータ１９のＶ相巻線にモータ駆動電流Ｉｖが流れ込み、そのモータ駆動電流Ｉｖがモータ１９のＵ，Ｗ相巻線に分かれてモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｗになる。それらのうちモータ駆動電流Ｉｕは、電流センサＳｕを介してインバータ回路４３の下段側に流れ込み、モータ駆動電流Ｉｗは電流センサＳｗを介してインバータ回路４３の下段側に流れ込む。そして、回転位置センサ２５にて検出したロータ２１の回転位置に応じて、ＣＰＵ４５が各スイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・のオンオフパターンを切り替えることで、モータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが相互に１２０度の位相がずれた３相交流電流になってモータ１９に流される。

操舵制御装置４０には、ＣＰＵ４５が記憶部４６に記憶されたモータ制御プログラム（図示せず）を実行することで、図３のブロック線図で示した制御系が構成されている。同図のうち符号５０は、電流指令値決定部であって、上記したモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対する電流指令値を、ベクトル制御方法におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として出力する。

ここで、ｑ軸電流及びｄ軸電流のうちｑ軸電流のみがモータ１９の出力トルクに直接寄与するので、電流指令値決定部５０は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をモータ１９に出力させるアシストトルクの指令値として決定する。一方、ｄ軸電流は、後に詳説するように、モータ１９の逆起電力を低減させることができるので、電流指令値決定部５０は、モータ１９の回転数（回転速度）が所定の基準回転数以上になった場合に、ｄ軸電流を通電して弱め界磁制御を行う。以下、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を決定するための処理と、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を決定するための処理とに分けて説明する。

ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は以下のようにして決定される。即ち、電流指令値決定部５０は、トルクセンサ２７にて検出した負荷トルクＴｆと記憶部４６（図２参照）に記憶されたトルク−電流指令値マップ（図示せず）とに基づき、負荷トルクＴｆに応じたアシスト電流指令値（＝Ｉｘ）を決定する。また、舵角センサ２６にて検出した操舵角θ１を時間で微分して操舵角速度を求め、その操舵角速度と記憶部４６に記憶した操舵角速度−電流指令値マップ（図示せず）とに基づき、操舵角速度に応じたダンパ用電流指令値（＝Ｉｙ）を決定する。さらに、車速センサ２８にて検出した車速Ｖと記憶部４６に記憶した車速−ゲインマップ（図示せず）とからゲイン（＝Ｇ１）を決定する。そして、アシスト電流指令値からダンパ用電流指令値を減算した値にゲインを乗じて、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊（＝Ｇ１・（Ｉｘ−Ｉｙ））を決定する。

なお、上記トルク−電流指令値マップは、例えば、負荷トルクＴｆが大きくなるに従ってアシスト電流指令値が大きくなるように設定されている。これにより、負荷トルクＴｆの増加分を、アシスト電流指令値に応じたモータ１９のアシストトルクで低減させることができ、路面の摩擦係数に拘わらず、安定した操舵反力を感じながら運転者はステアリング操作を行うことができる。

また、操舵角速度−電流指令値マップは、操舵角速度が大きくなるに従ってダンパ用電流指令値が大きくなるように設定されている。そして、このダンパ用電流指令値がアシスト電流指令値から減算されるので、ステアリング操作を急峻に行った場合に、操舵抵抗が大きくなり、ダンパ効果を奏する。

さらに、車速−ゲインマップは、車速Ｖが大きくなるに従ってゲインが小さくなるように設定されている。これにより、車速Ｖが大きくなるに従ってモータ１９のアシストトルクが低減し、高速時の急ステアリングが規制される一方、低速時には軽いステアリング操舵で車両１０を大きく旋回させることができる。

ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は以下のようにして決定される。即ち、電流指令値決定部５０は、回転位置センサ２５にて検出したモータ１９の回転位置を時間微分してモータ１９の単位時間当たりの回転数Ｎ（回転速度）を求めている。そして、その回転数Ｎと記憶部４６に記憶した回転数−ｄ軸電流指令値マップＭＡＰ１（図４（Ａ）参照）とに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を決定する。ここで、回転数−ｄ軸電流指令値マップＭＡＰ１では、モータ１９の回転数Ｎが０から所定の基準回転数Ｎ１に至る間は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が「０」であり、回転数Ｎが基準回転数Ｎ１以上になると、下記式（４）の関係を満たすように、回転数Ｎに対するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の値が設定されている。そして、ｄ軸電流が下記式（４）の関係を満たした場合に、逆起電力がキャンセルされるので、逆起電力によるアシストトルクの低下又は回転数の低下を防ぐことができる。即ち、弱め界磁制御を行うことができる。

詳細には、ベクトル制御方法において、ｑ軸電流Ｉｑ、ｑ軸電圧Ｖｑ、ｄ軸電流Ｉｄ、ｄ軸電圧Ｖｄの間には、以下（１）、（２）の公知な電圧電流方程式が成立する。
Ｖｄ＝（Ｒａ＋ｐ・Ｌｑ）・Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ ・・・（１）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・Ｉｄ＋（Ｒａ＋ｐ・Ｌｑ）・Ｉｑ＋ω・Ｋｅ ・・・（２）

Ｋｅ：逆起電圧定数
Ｌｄ：ｄ軸電機子巻線の自己インダクタンス
Ｌｑ：ｑ軸電機子巻線の自己インダクタンス
Ｒａ：電機子巻線抵抗
ｐ ：微分演算子
ω ：モータの回転速度（回転数）

ここで、上記式（２）における第３項の「ω・Ｋｅ」は逆起電圧である。また、上記式（２）は、以下の式（３）のように変形することができる（式（３）における「Ａ」は定数）。

Ｖｑ＝Ａ・Ｉｑ＋ω（Ｌｄ・Ｉｄ＋Ｋｅ） ・・・（３）

この式（３）から明らかなように、逆起電圧をキャンセルするためには、次式（４）の関係を満たすｄ軸電流をモータ１９に流せばよいことになる。

Ｉｄ＝−Ｋｅ／Ｌｄ ・・・（４）

そこで、回転数−ｄ軸電流指令値マップＭＡＰ１（図４（Ａ）参照）には、モータ１９の回転数Ｎが基準回転数Ｎ１以上になった場合に上記式（４）の関係に満たすように、回転数Ｎに対するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の値が設定されている。

上記の如く決定されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に基づいて、以下のようにして、３相交流のモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが生成される。即ち、図３に示すように、電流指令値決定部５０が決定したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、ｑ軸電流制限係数Ｇ１０が乗じられ、後述するようにフィードバックされたｑ軸電流検出値Ｉｑｆと共にｑ軸用のＰＩ制御器５１ｑに取り込まれる。ここで、ｑ軸電流制限係数Ｇ１０及び次述するｄ軸電流制限係数Ｇ１１は、通常は、共に「１」になっている。

電流指令値決定部５０が決定したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊も同様に、ｄ軸電流制限係数Ｇ１１が乗じられ、後述するようにフィードバックされたｄ軸電流検出値Ｉｄｆと共にｄ軸用のＰＩ制御器５１ｄに取り込まれる。それらｑ軸用及びｄ軸用の各ＰＩ制御器５１ｑ，５１ｄは、それぞれＰＩ制御を行ってｑ軸とｄ軸の電圧指令値Ｖｑ＊，Ｖｄ＊を演算する。すると、２−３相変換器（ｄ−ｑ逆変換器）５２が、それらｑ軸とｄ軸の電圧指令値Ｖｑ＊，Ｖｄ＊をｄ−ｑ逆変換して３相交流用の電流指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を演算する。

そして、電流指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて、３相交流のモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが生成され、ＰＷＭ制御部５３がモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗをＰＷＭ制御する。具体的には、ＰＷＭ制御部５３は、電流指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と所定の三角波（図示せず）との交点からスイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・のオンオフするためのＰＷＭ指令値ＰＷＭｕ，ＰＷＭｖ，ＰＷＭｗを生成してインバータ回路４３のスイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・に付与する。これにより、インバータ回路４３からモータ１９へと３相交流のモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが出力される。

また、電流センサＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、３相交流のモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対する電流検出値Ｉｕｆ，Ｉｖｆ，Ｉｗｆを求め、３−２相変換器（ｄ−ｑ変換器）５４に取り込む。電流検出値Ｉｕｆ，Ｉｖｆ，Ｉｗｆは、３−２相変換器（ｄ−ｑ変換器）５４でｑ軸電流検出値Ｉｑｆ，ｄ軸電流検出値Ｉｄｆにｄ−ｑ変換される。そして、前記したｑ軸用のＰＩ制御器５１ｑにｑ軸電流検出値Ｉｑｆがフィードバックされ、ｄ軸用のＰＩ制御器５１ｄにｄ軸電流検出値Ｉｄｆがフィードバックされる。

なお、モータ１９の回転位置センサ２５が検出したロータ２１の回転位置θ２は、電気角変換部５８にて電気角θｒｍに変換されてから、３−２相変換器５４及び２−３相変換器５２におけるｄ−ｑ変換及びｄ−ｑ逆変換に用いられている。

本実施形態の操舵制御装置４０では、例えば、ハンドル１７を限界まで切って端当て状態になった場合に、モータ１９が出力するアシストトルクを制限するために、上記したｑ軸電流制限係数Ｇ１０の値を、通常時の「１」から「１未満」の所定の値（例えば、０．５）に変更する。何故なら、ハンドル１７が端当て状態になって転舵輪１２が転舵しないにも拘わらず、モータ１９がアシストトルクを出力すると、そのアシストトルクによって操舵系の機械構造部品が変形する虞があるからである。そこで、操舵制御装置４０に備えた端当て検出部８５がハンドル１７の端当てを検出すると、ｑ軸電流制限部８３が上記ｑ軸電流制限係数Ｇ１０の値を「１未満」の所定の値（例えば、０．５）に変更して、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を制限する。

なお、端当て検出部８５は、例えば、下記（１）〜（３）の３つの端当て判定要件を全て満たしていることを条件にして「端当て状態である」と判定することができる。（１）ｑ軸電流検出値Ｉｑｆの変化量が、予め設定された閾値より大きいこと、（２）負荷トルクＴｆが、予め設定された閾値より大きいこと、（３）操舵角速度が、予め設定された閾値より大きいこと。

さて、本実施形態では、ｑ軸電流制限部８３によるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の制限と連動して、ｄ軸電流制限部８４がｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を制限するようになっている。具体的には、ｄ軸電流制限部８４は、上記ｄ軸電流制限係数Ｇ１１の値を、上記ｑ軸電流制限係数Ｇ１０と同じ値に変更する。

また、本実施形態では、バッテリ９２の残量が低下した場合に、指令値制限部８２がｑ軸及びｄ軸の電流指令値Ｉｑ＊，Ｉｄ＊を制限する。具体的には、指令値制限部８２は、電圧センサ８１が検出したバッテリ９２の出力電圧を取得し、モータ１９に給電可能な最大許容電力を図５に示したバッテリ電圧−モータ許容電力マップＭＡＰ２（本発明の「最大許容電力決定手段」に相当する）に基づいて決定する。そのバッテリ電圧−モータ許容電力マップＭＡＰ２は、バッテリ９２の出力電圧Ｖｂが第１の基準電圧Ｖｂ１以上であった場合には、モータ許容電力Ｗ＊が、モータ１９自体の最大電力Ｗ１になるように設定されている。

また、バッテリ９２の出力電圧Ｖｂが第１の基準電圧Ｖｂ１より小さくなった場合には、バッテリ９２の出力電圧Ｖｂの低下に比例してモータ許容電力Ｗ＊も徐々に小さくなり、バッテリ９２の出力電圧Ｖｂが第２の基準電圧Ｖｂ２より小さくなると、モータ許容電力Ｗ＊が「０」になるように設定されている。

そして、指令値制限部８２は、最大許容電力Ｗ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊の間に下記式（５）の関係が成立するか否かを判別し、成立した場合には、下記式（６）から制限係数γを演算する。そして、ｑ軸電流制限係数Ｇ１０及びｄ軸電流制限係数Ｇ１１の値を、制限係数γに変更し、これにより、モータ１９の消費電力を制限する。

Ｗ＊＜Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊ ・・・（５）
γ＝Ｗ＊／（Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊）・・・（６）

本実施形態の構成に関する説明は以上であり、次に本実施形態の作用効果について説明する。車両１０のイグニッションスイッチ９４をオンすると、操舵制御装置４０がバッテリ９２から電力を受けて作動する。そして、ハンドル１７を操舵すると、その操舵を補助するためにモータ１９がアシストトルクを出力する。このとき、操舵制御装置４０は、運転状況に係る情報として舵角センサ２６，トルクセンサ２７，車速センサ２８の検出結果を取り込み、それら検出結果に基づいてアシストトルクの指令値としてのｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を決定する。そして、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に対応した３相交流のモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗがインバータ回路４３で生成されてモータ１９に通電されてアシストトルクが出力される。

上記の如くｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は運転状況に応じて変更されるが、通常、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、「０」に設定されている。そして、ハンドル１７を急峻に切った場合には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が、「０」以外の値になる。具体的には、ハンドル１７を急峻に切ると、それに追従したアシストトルクを出力するためのモータ１９の回転数が大きくなる。そして、モータ１９は、基準回転数Ｎ１を超えると逆起電力の影響により、アシストトルクが急激に低下し始める（図４（Ｂ）の破線参照）。そこで、本実施形態では、モータ１９の回転数が基準回転数Ｎ１を超えた場合に、図４（Ａ）に示した回転数−ｄ軸電流指令値マップＭＡＰ１に基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を「０」以外の値に設定して弱め界磁制御を行う。これにより、モータ１９の逆起電力が抑えられて、アシストトルクの低下を緩和させることができる。

さて、ハンドル１７が限界まで切られて端当て状態になると、アシストトルクを抑えて操舵系の機械部品を保護するために、ｑ軸電流制限部８３がｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を制限する。すると、ｄ軸電流制限部８４がｑ軸電流制限部８３に連動してｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を制限する。即ち、弱め界磁制御を行っている間に、所定の条件が成立してｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が制限されると、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の制限に連動してｄ軸電流指令値Ｉｄ＊も制限される。従って、モータ１９の電気角の検出誤差によりｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に起因したｑ軸電流が実際にモータ１９に通電されていても、所定の条件が成立してｑ軸電流指令値が制限された際には、そのｄ軸電流指令値に起因したｑ軸電流も制限される。これにより、アシストトルクに対するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に起因したｑ軸電流の影響が抑えられ、操舵フィーリングの違和感の発生を防ぐことができる。

ところで、バッテリ９２の残容量が低下した場合、操舵制御装置４０は、バッテリ９２からモータ１９に給電可能な最大許容電力を抑えて、バッテリ９２の容量低下速度を抑える。そのために、操舵制御装置４０の指令値制限部８２は、バッテリ９２の出力電圧Ｖｂに応じて最大許容電力Ｗ＊を決定する。そして、最大許容電力Ｗ＊と、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、ｄ軸電圧指令値をＶｄ＊とが、下記式（７）の関係になった場合には、指令値制限部８２が下記式（８）で求めた制限係数γを、ｑ軸及びｄ軸の電流指令値Ｉｑ＊，Ｉｄ＊に乗じてそれら電流指令値Ｉｑ＊，Ｉｄ＊を制限する。これにより、バッテリ９２の容量低下速度を抑えつつ、バッテリ９２が供給可能な電力をモータ１９に有効活用することができる。

Ｗ＊＜Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊ ・・・（７）
γ＝Ｗ＊／（Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊）・・・（８）

以上のように、本実施形態の操舵制御装置４０によれば、操舵フィーリングの違和感の発生を防ぐことができると共に、バッテリ９２が供給可能な電力をモータ１９に有効活用することができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１実施形態の操舵制御装置４０が駆動制御するモータ１９は、転舵輪１２，１２の間の転舵輪間シャフト１３にボールネジ機構を介して連結されていたが、ステアリングシャフトにギヤ連結されたモータを駆動制御する操舵制御装置に本発明を適用してもよい。

（２）本発明に係るｑ軸電流制限部は、複数の条件のうち少なくとも１つの条件が成立した場合に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の制限を行うようにしてもよい。例えば、第１実施形態においてハンドル１７が端当て状態になるか、或いは、インバータ回路４３が基準温度を超えるかの何れかの条件が成立した場合に、ｑ軸電流制限部８３がｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を制限する構成にしてもよい。

（３）上記した例以外にｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が制限される場合としては、例えば、異常発生時のフェールセーフによる電流制限を行う場合や、氷結した路面等のように路面μが小さいために、ハンドル１７の操舵に必要なアシスト力が「０」又は極めて小さい値の場合が挙げられる。

本発明の一実施形態に係る車両の概念図 操舵制御装置の回路図 操舵制御装置のブロック図 （Ａ）回転数−ｄ軸電流指令値マップの概念図，（Ｂ）回転数に対するアシストトルクの最大値の関係を示したグラフ バッテリ電圧−モータ許容電力マップの概念図 回転位置センサが交流モータの電気角を誤検出した場合を示した概念図

符号の説明

１０ 車両
１１ 電動パワーステアリング装置
１７ ハンドル
１９ モータ（交流モータ）
２５ 回転位置センサ
４０ 操舵制御装置
４３ インバータ回路
４４ 信号処理回路
５０ 電流指令値決定部
８１ 電圧センサ
８２ 軸電流制限部
８３ ｑ軸電流制限部
８４ ｄ軸電流制限部
９２ バッテリ
Ｉｄ＊ ｄ軸電流指令値
Ｉｑ＊ ｑ軸電流指令値
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ モータ駆動電流
ＭＡＰ２ モータ許容電力マップ（最大許容電力決定手段）
Ｗ＊ モータ許容電力
γ 制限係数

Claims (2)

1. 車両の操舵を補助する交流モータへのモータ駆動電流をバッテリの出力から生成するインバータ回路と、
   運転状況に応じて前記交流モータに出力させるアシストトルクの指令値をｑ軸電流指令値として決定すると共に、前記交流モータの逆起電力を抑えて弱め界磁制御を行うためのｄ軸電流指令値を決定する電流指令値決定部と、
   前記電流指令値決定部が決定した前記ｑ軸電流指令値を、所定の条件が成立した場合に制限するｑ軸電流制限部とを備えた操舵制御装置において、
   前記ｑ軸電流制限部により前記ｑ軸電流指令値が制限されたときに、その制限と同じ割合で前記ｄ軸電流指令値を制限するｄ軸電流制限部を備えたことを特徴とする操舵制御装置。
2. 前記バッテリの出力電圧を検出するバッテリ出力電圧検出手段と、
   前記バッテリの出力電圧に応じて、前記交流モータに給電可能な最大許容電力を決定する最大許容電力決定手段と、
   前記最大許容電力決定手段が決定した最大許容電力をＷ＊とし、前記ｑ軸電流指令値をＩｑ＊とし、前記ｄ軸電流指令値をＩｄ＊とし、ｑ軸電圧指令値をＶｑ＊とし、ｄ軸電圧指令値をＶｄ＊とした場合に、
   Ｗ＊＜Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊
   、の関係が成立したときに、
   γ＝Ｗ＊／（Ｉｑ＊・Ｖｑ＊＋Ｉｄ＊・Ｖｄ＊）
   、で求めた制限係数γを前記ｑ軸及びｄ軸の電流指令値に乗じて、それらｑ軸及びｄ軸の電流指令値を制限する指令値制限部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。

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