JP4715302B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動機を有する操舵補助制御機構と、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記電動機の駆動電流を検出するモータ電流検出回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルク及前記モータ電流検出回路で検出した駆動電流検出値とに基づいて操舵補助指令値を算出し、当該操舵補助指令値に基づいて前記電動機を駆動制御する駆動制御部とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

従来の電動パワーステアリング装置の制御装置としては、例えばコントロールユニットで、モータの巻線温度を推定し、この温度推定値に基づいて前記モータ温度保護動作を行うことが記載されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１００９１３号公報（第１頁、図８，図９）

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、モータの温度推定値ｔを、下記（１）式で表されるように、モータ端子間電圧Ｖをモータ電流ｉで除したモータの端子間抵抗（巻線抵抗）Ｒと２０℃におけるモータ端子間抵抗Ｒ₂₀とに基づいて算出するようにしている。
ｔ＝（Ｒ−Ｒ₂₀）／α＋２０ …………（１）
ここで、αはモータ巻線の温度係数である。

このため、モータ電流を認識するコントロールユニットに設けた電流検出回路の構成部品が故障した場合には、モータ電流ｉを検出することができず、正常な温度推定を行うことができないという未解決の課題があり、この影響によりコントロールユニットやモータに悪影響を与える可能性がある。
そこで、本発明では、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、モータ電流検出回路の異常を確実に検出して、電動機の温度を正確に推定することができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、車両の操舵系に対して操舵補助力を付与する電動機を備えた操舵補助制御機構と、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記電動機の駆動電流を検出するモータ電流検出回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し、当該操舵補助指令値及び前記モータ電流検出回路で検出した駆動電流検出値に基づいて前記電動機を駆動制御する駆動制御部とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置であって、前記モータ電流検出回路の異常を検出する異常検出部と、該異常検出回路でモータ電流検出回路の異常を検出したときに、前記操舵補助指令値に基づいて前記電動機のモータ電流推定値を算出するモータ電流推定部と、該モータ電流推定部で推定したモータ電流推定値に基づいて前記操舵補助指令値を抑制して過熱保護しながら電動機を駆動制御する異常制御部とを備え、前記駆動制御部は、前記操舵補助指令値及び前記駆動電流検出値に基づくデューティ比のパルス幅変調信号によって前記電動機を駆動制御するように構成され、前記異常検出部は、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクと前記パルス幅変調信号のデューティ比とに基づいて前記モータ電流検出回路の異常を検出するように構成されていることを特徴としている。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記異常検出部が、前記操舵トルクが低トルク設定値以下であり、且つ前記パルス幅変調信号のデューティ比が設定値以上であるときに、前記モータ電流検出回路が異常であると判断することを特徴としている。

さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１又は２に係る発明において、車両の車速を検出する車速検出部を有し、前記駆動制御部が、前記操舵トルク検出値と前記車速とをもとに操舵補助指令値を算出する制御マップを参照して操舵補助指令値を算出するように構成されていることを特徴としている。

さらにまた、請求項４に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１乃至３の何れか１つの発明において、前記異常制御部は、前記モータ電流推定部で推定したモータ電流推定値、前記前記デューティ比及びバッテリ電圧に基づいて前記電動モータの端子間抵抗を算出し、算出した端子間抵抗に基づいてモータ温度を推定し、推定したモータ温度に基づいて指令値制限値を算出し、算出した指令値制限値に基づいて前記操舵補助指令値を制限するように構成されていることを特徴としている。

なおさらに、請求項５に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１乃至３の何れか１つの発明において、前記駆動制御部は、操舵補助指令値に制御ゲインを乗算した値を補正操舵補助指令値として算出し、当該補正操舵補助指令値に基づいて前記電動機を駆動制御するように構成され、前記異常制御部は、前記モータ電流推定部で推定したモータ電流推定値、前記デューティ比及びバッテリ電圧に基づいて前記電動モータの端子間抵抗を算出し、算出した端子間抵抗に基づいてモータ温度を推定し、算出したモータ温度に基づいて前記制御ゲインを減少設定するように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、モータ電流検出回路の異常を異常検出部で検出したときに、モータ電流推定部で推定したモータ電流推定値に基づいて異常制御部で操舵補助指令値を抑制して加熱保護しながら電動機を駆動制御するので、モータ電流検出回路に異常が発生しても電動機の温度を正確に推定することができるという効果が得られる。
また、モータ電流検出回路の異常を、操舵トルク検出部で検出した操舵トルクと駆動制御部から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比とに基づいて検出することにより、モータ電流がハンチング状態となっていることを正確に検出することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１０に連結された操舵補助力を発生する電動機としての電動モータ１２とを備えている。

操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位をポテンショメータで検出するように構成されている。このトルクセンサ３は、図２に示すように、入力される操舵トルクが零のときには、所定の中立電圧となるオフセットトルクＴ₀ となり、この状態から右切りすると、操舵トルクの増加に応じてオフセットトルクＴ₀ より増加し、操舵トルクが零の状態から左切りすると操舵トルクの増加に応じてオフセットトルクＴ₀ より減少する操舵トルク検出値Ｔを出力するように構成されている。

このトルクセンサ３から出力される操舵トルク検出値Ｔは、コントローラ１４に入力される。このコントローラ１４には、操舵トルク検出値Ｔの他に車速センサ１５で検出した車速検出値Ｖ及び電動モータ１２に流れる駆動電流検出値Ｉ_MDも入力され、入力される操舵トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生する操舵補助指令値Ｉ_M ^*を算出し、算出した操舵補助指令値Ｉ_M ^*とモータ電流検出値Ｉ_MDとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御する。

コントローラ１４は、図３に示すように、電動モータ１２の制御処理を実行するマイクロコンピュータ１６と、マイクロコンピュータ１６から出力されるモータ駆動電流Ｉ_M に基づいて電動モータ１２に供給する駆動電流を制御するモータ駆動回路１８と、電動モータ１２に流れる駆動電流を検出するモータ電流検出回路１９と、モータ電流とモータ駆動回路１８から電動モータ１２に供給する駆動電圧Ｖ_M とに基づいてモータ角速度ωを推定するモータ角速度推定回路２０とを備えている。

ここで、モータ駆動回路１８は、図４に示すように、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４で成るＨブリッジ回路、マイクロコンピュータ１６から出力される電流制御値Ｅに基づいて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路１８１等で構成されている。ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、電流制御値Ｅに基づいて決定されるデューティ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦされ、実際にモータ１２に流れる電流Ｉｒの大きさが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ，ｂを定数としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ１の大きい領域ではＰＷＭ信号の符号により決定されるモータの回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。例えばＦＥＴ３が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ１、電動モータ１２、ＦＥＴ３、抵抗Ｒ１を経て流れ、電動モータ１２に正方向の電流が流れる。また、ＦＥＴ４が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ２、電動モータ１２、ＦＥＴ４、抵抗Ｒ２を経て流れ、電動モータ１２に負方向の電流が流れる。従って、マイクロコンピュータ１６から出力される電流制御値ＥもＰＷＭ出力となっている。

さらに、モータ電流検出回路１９はＦＥＴ３と接地との間に接続された抵抗Ｒ１の両端における電圧降下に基づいて正方向電流の大きさを検出すると共に、ＦＥＴ４と接地との間に接続された抵抗Ｒ２の両端における電圧降下に基づいて負方向の電流の大きさを検出する。
また、電動モータ１２には一方の入力側が抵抗Ｒ３及びダイオードＤＯを介して電源Ｖｉｇが接続されると共に、他方の入力側が抵抗Ｒ４を経て接地されている。抵抗Ｒ３，Ｒ４は電動モータ１２の端子間抵抗Ｒｍに比べ非常に大きな値に設定されており、電動モータ１２の入力側端子とダイオードＤＯとの接続点からモータ端子電圧Ｖｍが得られる。
さらに、マイクロコンピュータ１６には、トルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔ、モータ電流検出回路１９で検出したモータ電流検出値Ｉ_MD、モータ端子電圧Ｖｍ及びモータ角速度推定回路２０で推定したモータ角速度ωが夫々Ａ／Ｄ変換器２１、２２、２３及び２４でデジタル値に変換されて入力される。

このマイクロコンピュータ１６は、トルク検出値Ｔ、車速検出値Ｖ、モータ電流検出値Ｉ_MD及びモータ角速度ωが入力される入力インタフェース回路３１と、操舵トルク検出値Ｔ、モータ電流検出値Ｉ_MD及びモータ角速度ωに基づいて電動モータ１２を駆動制御して操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する操舵補助制御処理、モータ電流検出回路１９の異常を検出する異常検出処理及びモータ温度を推定して電動モータ１２を過電流から保護するモータ保護処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）３２と、この中央処理装置３２で実行する操舵補助制御処理プログラム等を格納するＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３と、操舵トルク検出値Ｔ、モータ電流検出値Ｉ_MD及びモータ角速度ω等の検出データ、中央処理装置３２で実行する操舵補助制御処理の処理過程で必要とするデータや処理結果を記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３４と、モータ駆動回路１８及び警報を発する警報装置２６が接続された出力インタフェース回路３５とを有する。

また、中央処理装置３２で実行する操舵補助制御処理は、図５に示すように、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ３で検出した操舵トルク検出値Ｔを読込み、次いでステップＳ２に移行して、操舵トルク検出値ＴからオフセットトルクＴ₀ を減算して実際の操舵トルクＴｓ（＝Ｔ−Ｔ₀ ）を算出する。次いで、ステップＳ３に移行して、車速センサ１５で検出した車速検出値Ｖを読込み、次いでステップＳ４に移行して、トルク検出値及び車速検出値Ｖに基づいて図６に示す操舵補助指令値算出マップを参照して、モータ電流指令値となる操舵補助指令値Ｉ_M ^*を算出する。

ここで、操舵補助指令値算出マップは、図６に示すように、横軸に操舵トルク検出値Ｔをとり、縦軸に操舵補助指令値Ｉ_M ^*をとり、車速検出値Ｖをパラメータとした特性線図で構成され、操舵トルクＴｓが“０”から正方向に増加して第１の設定値Ｔｓ１に達するまでの間は車速検出値Ｖにかかわらず比較的緩い勾配で延長する直線部Ｌ１と、操舵トルクＴｓが第１の設定値Ｔｓ１より増加したときに、車速検出値Ｖが比較的速い状態では、比較的緩やかな勾配で延長する直線部Ｌ２及びＬ３と操舵トルク検出値Ｔｓが第１の設定値Ｔｓ１より大きい第２の設定値Ｔｓ２に近傍で横軸と平行となる直線部Ｌ４及びＬ５と、車速検出値Ｖが遅い状態では、比較的勾配の大きい直線部Ｌ６及びＬ７と、これら直線部Ｌ６及びＬ７より勾配の大きい直線部Ｌ８及びＬ９と、直線部Ｌ８より勾配の大きい直線部Ｌ１０と、直線部Ｌ９及びＬ１０の終端から横軸と平行に延長する直線部Ｌ１１及びＬ１２とで構成される４本の特性線が形成され、同様に操舵トルクＴｓが負方向に増加する場合には、上記と原点を挟んで点対象となる４本の特性線が形成された構成を有する。

次いで、ステップＳ５に移行して、ステップＳ４で算出した操舵補助指令値Ｉ_M ^*が後述するモータ保護処理によって設定される指令値制限値Ｉ_LIM を超えているか否かを判定し、Ｉ_M ^*＞Ｉ_LIM であるときにはステップＳ６に移行して、操舵補助指令値Ｉ_M ^*を指令値制限値Ｉ_LIM に制限してからステップＳ７に移行し、Ｉ_M ^*≦Ｉ_LIM であるときには直接ステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では、モータ角速度推定回路２０で推定したモータ加速度ωを読込み、次いでステップＳ８に移行して、モータ角速度ωに慣性ゲインＫ_i を乗算して、モータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクＴｓから排除し、慣性感のない操舵感覚を得るための慣性補償制御用の慣性補償値Ｉ_i (＝Ｋ_i ・ω)を算出すると共に、操舵補助指令値Ｉ_M ^*の絶対値に摩擦係数ゲインＫ_f を乗算して、動力伝達部や電動モータの摩擦が操舵力に影響することを排除するため摩擦補償制御用の摩擦補償値Ｉ_f (＝Ｋ_f ・Ｉ_M ^*)を算出する。ここで、摩擦補償値Ｉ_f の符号は操舵トルクＴｓの符号とこの操舵トルクＴｓにより操舵の切り増し／切り戻しを判定する操舵方向信号とに基づいて決定する。

次いで、ステップＳ９に移行して、操舵トルクＴｓを微分演算処理してアシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行うセンタ応答性改善指令値Ｉ_r を算出し、ステップＳ１０に移行して、算出した慣性補償値Ｉ_i 、摩擦補償値Ｉ_f 及びセンタ応答性改善指令値Ｉ_r を操舵補助指令値Ｉ_M ^*に加算して操舵補助補償値Ｉ_M ^*′(＝Ｉ_M ^*＋Ｉ_i ＋Ｉ_f ＋Ｉ_r )を算出し、次いでステップＳ１１に移行して、操舵補助補償値Ｉ_M ^*′を微分してフィードフォワード制御用の微分値Ｉｄを算出する。

次いで、ステップＳ１２に移行して、モータ電流検出値Ｉ_MDを読込み、次いでステップＳ１３に移行して、モータ電流検出値Ｉ_MDを減算して電流偏差ΔＩを算出し、次いでステップＳ１４に移行して、電流偏差ΔＩを比例演算処理して比例補償制御用の比例値ΔＩｐを算出し、次いでステップＳ１５に移行して、電流偏差ΔＩを積分演算処理して積分補償制御用の積分値ΔＩｉを算出する。

次いで、ステップＳ１６に移行して、微分値Ｉｄ、比例値ΔＩｐ及び積分値ΔＩｉを加算してモータ駆動電流Ｉ_M （＝Ｉｄ＋ΔＩｐ＋ΔＩｉ）を算出し、次いでステップＳ１７に移行して、前記ステップＳ１６で算出したモータ駆動電流Ｉ_M をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換して形成した電流制御値Ｅをモータ駆動回路１８に出力してから前記ステップＳ１に戻る。

また、中央処理装置３２で実行するモータ電流検出回路１９の異常を検出する異常検出処理は、図７に示すように、先ず、ステップＳ２１で、操舵トルクセンサ３で検出した操舵トルク検出値Ｔを読込み、次いでステップＳ２２に移行して、操舵トルク検出値ＴからオフセットトルクＴ₀ を減算して実際の操舵トルクＴｓ（＝Ｔ−Ｔ₀ ）を算出し、次いでステップＳ２３に移行して、モータ駆動回路１８に対して出力するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティ比Ｄを読込んでからステップＳ２４に移行する。

このステップＳ２４では、操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜が予め設定した低トルク設定値ＴＬ以下であるか否かを判定し、｜Ｔｓ｜＞ＴＬであるときにはモータ電流の診断を行う必要がないものと判断してステップＳ２５に移行し、異常判定フラグＡＦを“０”にリセットしてから異常判定処理を終了し、｜Ｔｓ｜≦ＴＬであるときにはモータ電流の診断を行う必要があるものと判断してステップＳ２６に移行する。

このステップＳ２６では、パルス幅変調信号のデューティ比Ｄが例えば１００％に近い設定値Ｄｓ以上であるか否かを判定し、Ｄ＜Ｄｓであるときには、モータ電流検出回路１９が正常であると判断して、前記ステップＳ２５に移行し、Ｄ≧Ｄｓであるときにはモータ電流検出回路１９が異常であると判断してステップＳ２７に移行する。
このステップＳ２７では、異常判定フラグＡＦを“１”にセットしてから異常検出処理を終了する。

さらに、中央処理装置３２で実行するモータ保護処理は、図８に示すように、所定のメインプログラムに対する所定時間毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ３１で異常検出処理によって異常判定フラグＡＦが“０”にリセットされているか否かを判定し、モータ電流検出回路１９が正常で異常判定フラグＡＦが“０”にリセットされているときには、ステップＳ３２に移行して、モータ電流検出回路１９で検出したモータ電流検出値Ｉ_MDを読込み、次いでステップＳ３３に移行して、バッテリ電圧Vｂ及びパルス幅変調信号のデューティ比Ｄを読込み、次いでステップＳ３４に移行して、下記（２）式の演算を行って電動モータ１２の端子間抵抗（巻線抵抗）Ｒを算出してからステップＳ３９に移行する。
Ｒ＝Ｄ・Ｖｂ／Ｉ_MD …………（２）

一方、前記ステップＳ３１の判定結果が、モータ電流検出回路１９が異常であって異常判定フラグＡＦが“１”にセットされているときにはステップＳ３５に移行して、前述した操舵補助制御処理で算出した補助操舵指令値Ｉ_M ^*を読込み、次いでステップＳ３６に移行して、読込んだ操舵補助指令値Ｉ_M ^*をモータ電流推定値Ｉ_MPとして設定してからステップＳ３７に移行し、バッテリ電圧Ｖｂ及びパルス幅変調信号のデューティ比Ｄを読込み、次いでステップＳ３８に移行して、下記（３）式の演算を行って端子間抵抗（巻線抵抗）Ｒを算出してからステップＳ３９に移行する。
Ｒ＝Ｄ・Ｖｂ／Ｉ_MP …………（３）

ステップＳ３９では、ステップＳ３４又はステップＳ３８で算出された端子間抵抗Ｒに基づいて下記（４）式の演算を行ってモータ温度ｔを推定する。
ｔ＝（Ｒ−Ｒ₂₀）／α＋２０ …………（４）
ここで、Ｒ₂₀は２０℃におけるモータ端子間抵抗値、αはモータ巻線の温度係数である。
次いでステップＳ４０に移行して、ステップＳ３９で算出したモータ温度推定値ｔが予め設定した第１の設定値ｔｓ１以上であるか否かを判定し、ｔ＜ｔｓ１であるときには、モータ温度が低いものと判断して指令値制限値Ｉ_LIM を最大値Ｉ_MAX に設定してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

また、前記ステップＳ４０の判定結果が、ｔ≧ｔｓ１であるときにはモータ温度が高いものと判断してステップＳ４２に移行し、モータ温度推定値ｔが予め設定した第１の設定値ｔｓ１より高い値の過熱状態と判断できる第２の設定値ｔｓ２以上であるか否かを判定し、ｔ＜ｔｓ２であるときにはステップＳ４３に移行して、指令値制限値Ｉ_LIM を電動モータ１２を保護して必要最低限の操舵補助力を発生させる電流値Ｉ_H に設定してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

さらに、前記ステップＳ４２の判定結果が、ｔ≧ｔｓ２であるときには電動モータ１２が過熱状態であるものと判断して指令値制限値Ｉ_LIM を“０”に設定してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
この図５、図７及び図８の処理において、図５の処理と操舵補助機構１０とで駆動制御部が構成され、図７の処理が異常検出部に対応し、図５のステップＳ５及びＳ６の処理と図８の処理とが異常制御部に対応している。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両の使用を開始するために、キースイッチをオン状態とすることにより、コントローラ１４に電源が投入されて、マイクロコンピュータ１６の中央処理装置３２で図５、図７及び図８の処理が実行開始される。
このとき、図７の異常検出処理で、モータ電流検出回路１９が正常であると判断されて異常判定フラグＡＦが“０”にリセットされているときには、図８のモータ保護処理でステップＳ３１からステップＳ３２〜Ｓ３３を経てステップＳ３４に移行して、モータ電流検出回路１９から出力されるモータ電流検出値Ｉ_MDに基づいて前記（１）式の演算を行ってモータ端子間抵抗Ｒを算出し、算出したモータ端子間抵抗Ｒに基づいて前記（３）式の演算を行ってモータ温度推定値ｔを算出する。
そして、算出されるモータ温度推定値ｔが第１の設定値ｔｓ１未満であるときには電動モータ１２の温度が低く正常状態であるものと判断してステップＳ４１に移行して指令電流制限値Ｉ_LIM として最大電流値Ｉ_MAX が設定される。

このため、図５の操舵補助制御処理が実行されたときに、ステップＳ４で算出される操舵補助指令値Ｉ_M ^*が最大電流値Ｉ_MAX まで出力可能となり、通常の操舵補助制御が可能となる。
したがって、図５の操舵補助制御処理で、操舵トルクセンサ３で検出した操舵トルク検出値ＴからオフセットトルクＴ₀ を減算して操舵トルクＴｓを算出し（ステップＳ２）、次いで車速センサ１４から車速検出値Ｖを読込み（ステップＳ３）、操舵トルクＴｓと車速検出値Ｖとに基づいて図６に示す操舵補助指令値算出マップを参照して操舵補助指令値Ｉ_M ^*を算出する（ステップＳ４）。

一方、モータ角速度推定回路２０で推定したモータ角速度ωを読込み(ステップＳ７)、このモータ角速度ωに基づいて慣性補償制御用の慣性補償値Ｉ_i を算出すると共に、摩擦補償制御用の摩擦補償値Ｉ_f を算出し（ステップＳ８）、さらに操舵トルクＴｓを微分演算してセンタ応答性改善指令値Ｉ_r を算出し（ステップＳ９）、これら慣性補償値Ｉ_i、摩擦補償値Ｉ_f 及びセンタ応答性改善補償値Ｉ_r を操舵補助指令値Ｉ_M ^*に加算して操舵補助補償値Ｉ_M ^*′を算出する(ステップＳ１０)。

そして、操舵補助補償値Ｉ_M ^*′を微分演算処理してフィードフォワード制御における微分補償制御用の微分値Ｉｄを算出し（ステップＳ１１）、次いで、モータ電流検出値Ｉ_MDを減算して電流偏差ΔＩを算出し（ステップＳ１２）、算出した電流偏差ΔＩを比例演算処理して比例補償制御用の比例値ΔＩｐを算出すると共に、積分演算処理して積分補償制御用の積分値ΔＩｉを算出し（ステップＳ１３，Ｓ１４）、次いで、微分値Ｉｄ、比例値ΔＩｐ及び積分値ΔＩｉを加算してモータ駆動電流Ｉ_M を算出する(ステップＳ１５)。

そして、算出したモータ駆動電流Ｉ_M をパルス幅変調信号に変換した電流制御値Ｅをモータ駆動回路１８に出力することにより、モータ駆動回路１８から電動モータ１２に駆動電流を供給して、この電動モータ１２でステアリングホイール１に作用された操舵トルクに応じた操舵補助力を発生させ、これを減速ギヤ１１を介して出力軸２ｂに伝達する。
このとき、車両が停車している状態でステアリングホイール１を操舵する所謂据え切り状態では、図６に示す操舵補助指令値算出マップの特性線の勾配が大きいことにより、小さい操舵トルクＴｓで大きな操舵補助指令値Ｉ_M ^*を算出するので、電動モータ１２で大きな操舵補助力を発生して軽い操舵を行うことができる。

一方、車両が発進して、所定車速以上となると、図６に示す操舵補助指令値算出マップの特性線の勾配が小さくなることにより、大きな操舵トルクＴｓでも小さな操舵補助指令値Ｉ_M ^*を算出するので、電動モータ１２で発生する操舵補助力が小さくなり、ステアリングホイール１の操舵が軽くなりすぎることを抑制して最適な操舵を行うことができる。

このモータ電流検出回路１９が正常な状態から図９の時点ｔ１でモータ電流検出回路１９に異常が発生すると、時点ｔ１までの間では図９（ａ）に示すように操舵トルクが増加すると、これに応じてパルス幅変調信号のデューティ比Ｄが図９（ｂ）に示すように大きな値となり、これによってモータ電流Ｉ_M も図９（ｃ）に示すようにデューティ比Ｄに応じて変化するが、時点ｔ１でモータ電流検出回路１９に地絡等の異常が発生すると、操舵補助制御処理で算出される操舵補助指令値Ｉ_M ^*に対してモータ電流検出値Ｉ_MDが“０”となることにより、モータ駆動電流Ｉ_M が大きな値となり、これに応じてデューティ比Ｄが１００％に近い状態となり、この状態が維持される。このため、電動モータ１２で過大な操舵補助力を発生することから操舵トルクは図９（ａ）に示すように低下するが、モータ電流は図９（ｃ）に示すように正負の大きな値を交互に繰り返すハンチング状態となる。

この状態となると、図７の異常検出処理で操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜が所定値ＴＬ以下に低下したときにデューティ比Ｄが設定値Ｄｓ以上となることにより、モータ電流検出回路１９の異常であると判断されて異常判定フラグＡＦが“１”にセットされる。
このように異常判定フラグＡＦが“１”にセットされると、図８のモータ保護処理で、モータ電流検出回路１９のモータ電流検出値Ｉ_M に代えて操舵補助指令値Ｉ_M ^*をモータ電流推定値Ｉ_MPとして設定し、このモータ電流推定値Ｉ_MPとバッテリ電圧Ｖｂとデューティ比とに基づいて前記（２）式の演算を行ってモータ端子間抵抗Ｒを算出し、算出したモータ端子間抵抗Ｒに基づいて前記（３）式の演算を行うことにより、モータ温度推定値ｔを算出する。

そして、このモータ温度推定値ｔが第１の設定値ｔｓ１未満であるときには、モータ温度が低いものと判断して指令値制限値Ｉ_LIM が最大電流値Ｉ_MAX に設定されて通常と同様の操舵補助力を発生することができるが、モータ温度推定値ｔが第１の設定値ｔｓ1以上となると、指令値制限値Ｉ_LIM が必要最低限の操舵補助力を発生する電流値Ｉ_H と小さい値に設定されることにより、図５の操舵補助制御処理におけるステップＳ６で操舵補助指令値Ｉ_M ^*が指令値制限値Ｉ_LIM に制限されて電動モータが過熱状態となることを抑制する必要最低限の操舵補助力を発生する。このため、モータ電流検出回路１９に異常が発生した場合でも電動モータ１２を過熱させることなく必要最低限の操舵補助力を発生するので、車両を修理工場等の修理場所まで確実に走行させることができる。

但し、モータ推定温度ｔが第２の設定値ｔｓ２以上となった場合には過熱状態にあるものと判断されて指令値制限値Ｉ_LIM が“０”に設定されることにより、操舵補助指令値Ｉ_M ^*が“０”となって、デューティ比Ｄも“０”％となって、電動モータ１２の駆動が停止され操舵補助力が“０”となる。
なお、上記実施形態においては、モータ推定温度ｔに基づいて指令値制限値Ｉ_LIM を設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵補助指令値Ｉ_M ^*に制御ゲインＧｉを乗算した値を補正操舵補助指令値Ｉ_MAとして算出し、この補正操舵補助指令値Ｉ_MAに基づいて電流フィードバック制御(図５のステップＳ７以降の処理)を行うと共に、電流制御ゲインＧｉを電動モータ１２が過熱状態ではないときに１００％とし、電動モータ１２が過熱状態であるときにそのときの最大値が指令値制限値Ｉ_LIM 又はその近傍の値となるように制御ゲインＧｉを減少設定するようにしてもよい。この場合には、モータ電流全体が制限されることになるので、電動モータ１２の過熱を大幅に抑制することができる。

また、上記実施形態においては、モータ駆動電流Ｉ_M を中央処理装置３２で実行するソフトウェア処理によって算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵補助指令値演算器、センタ応答性改善回路、慣性補償器、摩擦補償器、微分補償器、減算器、比例演算器、積分演算器、加算器等を組み合わせたハードウェアによってモータ駆動電流Ｉ_M を算出するようにしてもよい。同様に、図７の異常検出処理及び図８のモータ保護処理もハードウェアで構成することもできる。

本発明の一実施形態を示す概略構成図である。 操舵トルクセンサで検出されるトルク検出信号の特性線図である。 図１のコントローラの具体的構成を示すブロック図である。 モータ駆動回路の一例を示すブロック図である。 マイクロコンピュータの中央処理装置で実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 操舵補助指令値算出マップを示す特性線図である。 マイクロコンピュータの中央処理装置で実行する異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。 マイクロコンピュータの中央処理装置で実行するモータ保護処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の動作の説明に供するタイムチャートである。

符号の説明

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…操舵トルクセンサ、８…ステアリングギヤ、１２…電動モータ、１４…コントローラ、１５…車速センサ、１６…マイクロコンピュータ、１８…モータ駆動回路、１９…モータ電流検出回路、３１…入力インタフェース回路、３２…中央処理装置、３３…ＲＯＭ、３４…ＲＡＭ、３５…出力インタフェース回路

Claims (5)

1. 車両の操舵系に対して操舵補助力を付与する電動機を備えた操舵補助制御機構と、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、前記電動機の駆動電流を検出するモータ電流検出回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出し、当該操舵補助指令値及び前記モータ電流検出回路で検出した駆動電流検出値に基づいて前記電動機を駆動制御する駆動制御部とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
   前記モータ電流検出回路の異常を検出する異常検出部と、該異常検出回路でモータ電流検出回路の異常を検出したときに、前記操舵補助指令値に基づいて前記電動機のモータ電流推定値を算出するモータ電流推定部と、該モータ電流推定部で推定したモータ電流推定値に基づいて前記操舵補助指令値を抑制して過熱保護しながら電動機を駆動制御する異常制御部とを備え、
   前記駆動制御部は、前記操舵補助指令値及び前記駆動電流検出値に基づくデューティ比のパルス幅変調信号によって前記電動機を駆動制御するように構成され、前記異常検出部は、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクと前記パルス幅変調信号のデューティ比とに基づいて前記モータ電流検出回路の異常を検出するように構成されてい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装置。
2. 前記異常検出部は、前記操舵トルクが低トルク設定値以下であり、且つ前記パルス幅変調信号のデューティ比が設定値以上であるときに、前記モータ電流検出回路が異常であると判断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の制御装置。
3. 車両の車速を検出する車速検出部を有し、前記駆動制御部は、前記操舵トルク検出値と前記車速とをもとに操舵補助指令値を算出する制御マップを参照して操舵補助指令値を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 前記異常制御部は、前記モータ電流推定部で推定したモータ電流推定値、前記前記デューティ比及びバッテリ電圧に基づいて前記電動モータの端子間抵抗を算出し、算出した端子間抵抗に基づいてモータ温度を推定し、推定したモータ温度に基づいて指令値制限値を算出し、算出した指令値制限値に基づいて前記操舵補助指令値を制限するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
5. 前記駆動制御部は、操舵補助指令値に制御ゲインを乗算した値を補正操舵補助指令値として算出し、当該補正操舵補助指令値に基づいて前記電動機を駆動制御するように構成され、前記異常制御部は、前記モータ電流推定部で推定したモータ電流推定値、前記デューティ比及びバッテリ電圧に基づいて前記電動モータの端子間抵抗を算出し、算出した端子間抵抗に基づいてモータ温度を推定し、算出したモータ温度に基づいて前記制御ゲインを減少設定するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

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