JP2007236075A - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ電流検出回路やモータ電流フィードバック制御系の故障発生時でも、モータ印加電圧を制限して適切なモータ出力を維持した電動パワーステアリング制御装置を得る。
【解決手段】操舵系に補助力を発生するモータ４と、トルクセンサ３からの操舵トルク信号Ｔｓを取り込む入力処理部と、モータ４を駆動する出力処理部と、操舵トルク信号Ｔｓに基づいて出力処理部に指示を与える演算処理部２０とを備え、演算処理部２０は、操舵トルク信号Ｔｓに応じてモータ４に対する操作量Ｖｍ＊を演算する印加電圧演算部２１、２２と、印加電圧Ｖｍを操舵トルク信号Ｔｓの方向に応じた所定の制限値以下に制限する印加電圧制限部２３とを含む。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両などの運転者の操舵トルクに応じてモータから操舵系に補助力を出力する電動パワーステアリング制御装置に関し、特にモータ電流制御系の異常発生時におけるモータへの印加電圧を適切の制限するための新規な技術に関するものである。

従来の電動パワーステアリング制御装置は、モータから最適な操舵補助力を発生させるために、各種センサ手段（トルクセンサ、モータ電流検出回路など）、目標電流演算部、最大電流演算部、電流制御手段を備えており、目標電流演算部は、操舵トルク信号、車速信号およびモータ電圧信号などに基づき、モータに対する各種の目標電流を演算している（たとえば、特許文献１参照）。

また、モータ電圧信号などが異常になった場合においても、モータから適切な操舵補助力を発生させるために、最大電流演算部は、各目標電流の総和が操舵トルク信号などに基づく所定の目標電流の上限値となるように制限している。
これにより、トルクセンサやモータ端子電圧検出回路が故障した場合には、モータの目標電流が制限されて、モータからの適切な操舵補助力が維持される。
さらに、電流制御手段は、モータ電流検出回路により検出されたモータ検出電流を目標電流に一致させるために、フィードバック制御を行い、印加電圧を決定している。

特公平１１−１４７４７９号公報

従来の電動パワーステアリング制御装置では、印加電圧の極性を制限する概念が無いことから、印加電圧を制限する手段を備えていないので、モータ電流検出回路の故障やモータ電流フィードバック制御の誤演算などが生じた場合には、モータへの通電を遮断しているが、通電を遮断するまでの間にわたって不正な電圧がモータに印加される可能性があるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータ電流検出回路の故障やモータ電流フィードバック制御の誤演算などの故障が生じた場合でも、印加電圧を制限して適切なモータ出力を維持することのできる電動パワーステアリング制御装置を得ることを目的とする。

この発明による電動パワーステアリング制御装置は、操舵系に対する運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵系に補助力を発生するモータと、トルクセンサからの操舵トルク信号を取り込む入力処理部と、モータを駆動する出力処理部と、操舵トルク信号に基づいて出力処理部に指示を与える演算処理部とを備えた電動パワーステアリング制御装置において、演算処理部は、操舵トルク信号に応じてモータに対する印加電圧を演算する印加電圧演算部と、印加電圧を操舵トルク信号の方向に応じた所定の制限値以下に制限する印加電圧制限部とを含むものである。

この発明によれば、モータ電流検出回路の故障やモータ電流フィードバック制御の誤演算などの故障が生じた場合でも、適切なモータ出力を維持することができる。

実施の形態１．
（ブラシモータ電流ＰＩ制御器出力を制限）請求項１、２、７
図１はこの発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置を概略的に示すブロック構成図である。
図１において、操舵系を構成するステアリングホイール１は、ステアリング軸２の一端に設けられており、たとえば車両の運転者によって操舵される。

ステアリング軸２には、運転者の操舵力を検出するトルクセンサ３が設けられている。
トルクセンサ３からの操舵トルク信号Ｔｓは、マイコンを含むコントローラ８（追って詳述する）に入力される。
一方、ステアリング軸２には、減速機５を介してモータ４が設けられている。
モータ４は、たとえばブラシ整流式のＤＣモータからなり、コントローラ８の制御下で駆動され、運転者の操舵力を補助するための補助力（アシストトルク）を、操舵系のステアリング軸２に発生する。
減速機５は、モータ４の出力トルクを適宜に減速してステアリング軸２に伝達する。

車速センサ６は車両の走行速度（車速）を検出し、車速信号Ｖｓとしてコントローラ８に入力する。
車載のバッテリ７は、コントローラ８に対する駆動電源を構成している。
コントローラ８は、トルクセンサ３からの操舵トルク信号Ｔｓと、車速センサ６からの車速信号Ｖｓとに基づいて、目標電流Ｉｍ＊を算出するとともに、目標電流Ｉｍ＊に応じた操作量Ｖｍ＊を算出し、操作量Ｖｍ＊に相当する印加電圧Ｖｍをモータ４に印加してモータ４を駆動する。

また、モータ４には、電流検出回路および電圧検出回路（後述する）が設けられており、各検出回路は、検出信号として、モータ電流Ｉｍｓｎｓおよびモータ電圧Ｖｍｓｎｓとしてコントローラ８にフィードバックしている。

図２はコントローラ８の詳細なハードウェア構成を示す回路ブロック図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図２において、コントローラ８は、主体となるマイクロコントローラ９と、モータ駆動回路１０と、ゲート駆動回路１１ａ、１１ｂと、モータ電流検出回路１２と、モータ電圧検出回路１３と、トルクセンサ入力回路１４と、車速センサ入力回路１５とを備えている。

マイクロコントローラ９は、主体となるマイクロプロセッサＭＰＵと、マイクロプロセッサＭＰＵが動作するための制御プログラムが格納されたメモリ手段ＲＯＭと、マイクロプロセッサＭＰＵの演算処理に用いられるメモリ手段ＲＡＭと、ゲート駆動回路１１ａにＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ変調器ＰＷＭと、各検出回路１２、１３およびトルクセンサ入力回路１４からのアナログ信号をデジタル信号に変換して取り込むＡＤ変換器Ａ／Ｄと、ゲート駆動回路１１ｂに駆動パルスを出力するとともに車速センサ入力回路１５からのパルス信号を取り込む入出力手段Ｉ／Ｏとを備えている。

モータ駆動回路１０は、ブリッジ構成された４つのパワーＭＯＳトランジスタＰ１〜Ｐ４からなり、各パワーＭＯＳトランジスタＰ１〜Ｐ４には、それぞれダイオードが逆並列接続されている。
ゲート駆動回路１１ａは、モータ駆動回路１０内の陽極側のパワーＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２をＰＷＭ駆動し、ゲート駆動回路１１ｂは、モータ駆動回路１０内のグランド側のパワーＭＯＳトランジスタＰ３、Ｐ４をＯＮ／ＯＦＦ駆動する。

モータ電流検出回路１２は、モータ４の電機子電流をモータ電流Ｉｍｓｎｓとして検出し、マイクロコントローラ９に入力する。
モータ電圧検出回路１３は、モータ４の端子電圧をモータ電圧Ｖｍｓｎｓとして検出すし、マイクロコントローラ９に入力する。

トルクセンサ入力回路１４は、トルクセンサ３からの操舵トルク信号Ｔｓを取り込むための入力処理部を構成しており、操舵トルク信号Ｔｓをマイクロコントローラ９に入力する。
同様に、車速センサ入力回路１５は、車速センサ６からの車速信号Ｖｓをマイクロコントローラ９に入力する。

モータ駆動回路１０およびゲート駆動回路１１ａ、１１ｂは、モータ４を駆動するための出力処理部を構成している。
マイクロコントローラ９内のマイクロプロセッサＭＰＵは、ソフトウェア動作により、操舵トルク信号Ｔｓに基づいて出力処理部に指示を与えるための演算処理部を構成している。

図３はマイクロコントローラ９内のソフトウェア構成からなる演算処理部２０を示す機能ブロック図である。
図３において、演算処理部２０は、目標電流演算部２１と、減算器２２ａを有するモータ電流フィードバック演算部２２と、印加電圧制限部２３とを備えている。
目標電流演算部２１およびモータ電流フィードバック演算部２２は、操舵トルク信号Ｔｓに応じてモータ４に対する印加電圧Ｖｍを操作量Ｖｍ＊として演算する印加電圧演算部を構成している。

目標電流演算部２１は、車速センサ６からの車速信号Ｖｓとトルクセンサ３からの操舵トルク信号Ｔｓとに基づき、所定特性（たとえば、図４参照）にしたがって目標電流Ｉｍ＊を生成する。
減算器２２ａは、目標電流Ｉｍ＊と、モータ電流検出回路１２からのモータ電流Ｉｍｓｎｓとの電流偏差ΔＩｍ（＝Ｉｍ＊−Ｉｍｓｎｓ）を算出する。

モータ電流フィードバック演算部２２は、電流偏差ΔＩｍに基づき、たとえばＰＩ制御などのフィードバック制御アルゴリズムを用いて、モータ電流Ｉｍｓｎｓを目標電流Ｉｍ＊に一致させる（電流偏差ΔＩｍ＝０にする）ための操作量Ｖｍ＊を生成する。
印加電圧制限部２３は、操作量Ｖｍ＊および操舵トルク信号Ｔｓに基づき、所定特性（たとえば、図５参照）にしたがって制限された印加電圧Ｖｍを出力する。

印加電圧制限部２３から出力される印加電圧Ｖｍは、マイクロコントローラ９内のＰＷＭ変調器ＰＷＭによりＰＷＭ変調されて、ゲート駆動回路１１ａを介して駆動回路１０内のパワーＭＯＳＦＥＴＰ１、Ｐ２を駆動する。また、印加電圧Ｖｍは、ゲート駆動回路１１ｂを介して駆動回路１０内のパワーＭＯＳＦＥＴＰ３、Ｐ４をＯＮ／ＯＦＦ駆動する。
印加電圧Ｖｍとして印加される。

図４は目標電流演算部２１の処理に用いられる目標電流Ｉｍ＊の算出特性を示す説明図である。
図４において、横軸は左右に対応した操舵トルク信号Ｔｓ、縦軸は左右に対応した目標電流Ｉｍ＊を示す。
目標電流Ｉｍ＊は、車速信号Ｖｓが低速を示す場合には、操舵トルク信号Ｔｓに基づき１点鎖線にしたがう特性で決定され、車速信号Ｖｓが高速を示す場合には、操舵トルク信号Ｔｓに基づき実線にしたがう特性で決定される。

図５は印加電圧制限部２３の処理に用いられる印加電圧Ｖｍの制限特性を示す説明図である。
図５において、横軸は左右に対応した操舵トルク信号Ｔｓ、縦軸は左右に対応した印加電圧Ｖｍを示す。
また、所定の制限値として、操舵トルク信号Ｔｓの左右方向に応じて、右制限値ＶＲＬと左制限値ＶＬＬとが設定される。
印加電圧Ｖｍは、異常領域Ｚ２またはＺ３内の電圧が正常領域Ｚ１内の電圧となるように、操舵トルク信号Ｔｓの左右方向に応じた右制限値ＶＲＬまたは左制限値ＶＬＬ以下（いずれも、電圧値を絶対値で考えた場合）に制限される。

次に、図４および図５を参照しながら、図３内の印加電圧制限部２３による電圧抑制処理について、さらに詳細に説明する。
図３において、モータ電流フィードバック演算部２２で算出される操作量Ｖｍ＊は、モータ４の逆起電力やバッテリ７の電圧変動などの外乱影響を受けるため、操作量Ｖｍ＊と目標電流Ｉｍ＊との関係は、単純な比例関係を示すことにはならない。

しかし、目標電流Ｉｍ＊が大きい場合には、操作量Ｖｍ＊も大きくなる傾向にあり、また、操舵トルク信号Ｔｓと目標電流Ｉｍ＊との関係は、図４のように単調増加の関係にあることから、図５内の正常領域Ｚ１に示すように、概して、操舵トルク信号Ｙｓが大きいときには、操作量Ｖｍ＊も大きい傾向にある。

一方、図５において、異常領域Ｚ２およびＺ３における印加電圧Ｖｍは、誤演算や回路故障などによる逆アシスト電流を生ずる値、または、電磁ノイズなどの影響による値であり、ステアリング制御システムの不要な動作を招く可能性のある電圧値であると考えられる。
そこで、印加電圧制限部２３は、印加電圧Ｖｍに相当する操作量Ｖｍ＊を、図５内の正常領域Ｚ１内の値に制限することにより、操作量Ｖｍ＊が正常な場合に不必要に制限することなく、かつ、不正な印加電圧Ｖｍを抑制するようになっている。

次に、図５とともに図６のフローチャートを参照しながら、印加電圧制限部２３による上記処理動作について具体的に説明する。
なお、図６に示すプログラムは、図２内のマイクロコントローラ９に内蔵されたメモリ手段ＲＯＭに保持されており、マイクロプロセッサＭＰＵにより周期的に呼び出されて実行されるものである。

図６において、ステップＳ２１は、目標電流演算部２１の処理動作に相当し、ステップＳ２２は、モータ電流フィードバック演算部２２の処理動作に相当し、ステップＳ２３１〜Ｓ２３７は、印加電圧制限部２３の処理動作に相当する。
まず、目標電流演算部２１は、目標電流Ｉｍ＊を演算する（ステップＳ２１）。

続いて、モータ電流フィードバック演算部２２は、減算器２２ａで算出された電流偏差ΔＩｍ（＝Ｉｍ＊−Ｉｍｓｎｓ）に基づいて、モータ電流Ｉｍｓｎｓのフィードバック演算を行い、操作量Ｖｍ＊を演算する（ステップＳ２２）。

次に、印加電圧制限部２３は、以下のステップＳ２３１〜Ｓ２３７の処理により、適正に制限された印加電圧Ｖｍでモータ４をＰＷＭ駆動する。
このとき、マイクロコントローラ９内のメモリ手段ＲＡＭには、図５のように、正常領域Ｚ１を区別するための右制限値ＶＲＬおよび左制限値ＶＬＬが、データテーブルとして保持されているものとする。

印加電圧制限部２３は、まず、操舵トルク信号Ｔｓに基づき、図５のデータテーブルを参照し、右制限値ＶＲＬ、左制限値ＶＬＬをテーブル演算により取得する（ステップＳ２３１）。
続いて、ステップＳ２２で演算された操作量Ｖｍ＊と右制限値ＶＲＬとを比較し、操作量Ｖｍ＊が右制限値ＶＲＬよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３２）。

ステップＳ２３２において、Ｖｍ＊＞ＶＲＬ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、印加電圧Ｖｍを右制限値ＶＲＬ以下とするために、Ｖｍ＝ＶＲＬと設定する（ステップＳ２３３）。
これにより、印加電圧Ｖｍは、右制限値ＶＲＬ以下となるように制限される。
一方、ステップＳ２３２において、Ｖｍ＊≦ＶＲＬ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、Ｖｍ＝Ｖｍ＊として、印加電圧Ｖｍを操作量Ｖｍ＊のままに保持する（ステップＳ２３４）。

次に、印加電圧制限部２３は、上記右制限値ＶＲＬに基づく処理（ステップＳ２３２〜Ｓ２３４）と同様に、左制限値ＶＬＬについても制限処理（ステップＳ２３５、Ｓ２３６）を行う。

まず、ステップＳ２３３またはＳ２３４で設定された印加電圧Ｖｍが、左制限値ＶＬＬ（左方向を負極性とした場合）よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ２３５）、Ｖｍ＜ＶＲＬ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、印加電圧Ｖｍを左制限値ＶＬＬ以上とするために、Ｖｍ＝ＶＬＬと設定する（ステップＳ２３６）。
これにより、印加電圧Ｖｍは、左制限値ＶＬＬ以上となるように制限される。
なお、ステップＳ２３５において、図５内の左方向の印加電圧Ｖｍの値は、絶対値ではなく、左方向を負極性の値として扱うものとする。

一方、ステップＳ２３５において、Ｖｍ≧ＶＲＬ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、すでに正常領域Ｚ１内の値であることが明らかなので、制限処理（ステップＳ２３６）を実行せずに次の処理に進む。
つまり、操作量Ｖｍ＊が各制限値ＶＬＬ〜ＶＲＬの範囲内（正常領域Ｚ１内）にある場合には、ステップＳ２３４で設定された印加電圧Ｖｍが保持され、Ｖｍ＝Ｖｍ＊となる。

上記ステップＳ２３１〜Ｓ２３７の処理により、印加電圧Ｖｍは、図５の正常領域Ｚ１の範囲内に制限される。
最後に、印加電圧制限部２３は、正常領域Ｚ１内に制限された印加電圧Ｖｍを、マイクロコントローラ９内のＰＷＭ変調器ＰＷＭと、ゲート駆動回路１１ａおよび駆動回路１０と（図２参照）を介して出力し、モータ４をＰＷＭ駆動する（ステップＳ２３７）。

また、演算処理部２０は、所定の１周期が経過したか否かを判定し（ステップＳ２４）、１周期が経過していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ２４に戻り、上記ステップＳ２１〜Ｓ２３７が一定周期で実行されるように、所定時間だけ待機する。
一方、ステップＳ２４において、１周期が経過した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップＳ２１に戻り、上記処理（ステップＳ２１〜Ｓ２３７）を、一定周期で繰り返し実行する。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置は、操舵系（ステアリングホイール１、ステアリング軸２）に対する運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、操舵系に補助力を発生するモータ４と、トルクセンサ３からの操舵トルク信号Ｔｓを取り込む入力処理部（トルクセンサ入力回路１４）と、モータ４を駆動する出力処理部（モータ駆動回路１０、ゲート駆動回路１１ａ、１１ｂ）と、操舵トルク信号Ｔｓに基づいて出力処理部に指示を与える演算処理部２０とを備え、演算処理部２０は、操舵トルク信号Ｔｓに応じてモータ４に対する印加電圧Ｖｍを演算する印加電圧演算部（目標電流演算部２１、モータ電流フィードバック演算部２２）と、印加電圧Ｖｍを操舵トルク信号Ｔｓの方向に応じた所定の制限値ＶＲＬ、ＶＬＬ以下に制限する印加電圧制限部２３とを含む。

このように、操舵トルク信号Ｔｓに応じた電圧極性制限によって印加電圧の振幅を制限することにより、モータ電流フィードバック演算部２２で算出される操作量Ｖｍ＊（印加電圧Ｖｍに相当）は、操舵トルク信号Ｔｓの方向と大きさに基づき、所定範囲（正常領域Ｚ１）内に制限されるので、操作量Ｖｍ＊がマイクロコントローラ９の誤演算などにより不正な値となっても、印加電圧Ｖｍは常に正常値（正常領域Ｚ１内の値）近傍に制限され、ステアリング制御システムの挙動に与える悪影響を抑制することができる。

また、図５の電圧制限特性に示すように、制限値は、操舵トルク信号Ｔｓと同一方向の第１の制限値（操舵トルク信号Ｔｓが右方向の場合には、右制限値ＶＲＬ）と、操舵トルク信号Ｔｓとは逆方向の第２の制限値（操舵トルク信号Ｔｓが右方向の場合には、左制限値ＶＬＬ）とを含み、電圧値を絶対値で考えた場合、第１の制限値は、第２の制限値以上に設定されている。

すなわち、操舵トルク信号Ｔｓと同一方向の制限値よりも、操舵トルク信号Ｔｓとは逆方向の制限値の方が絶対値が小さいか、または両者が同じ値なので、モータ４が操舵トルク信号Ｔｓと逆方向に駆動されることを防止しつつ、操舵トルク信号Ｔｓと同一方向への駆動を許可することができる。
したがって、操舵アシスト機能をある程度維持しつつ、ステアリング制御システムの挙動への悪影響を一層抑制することができる。

さらに、演算処理部２０を構成する印加電圧演算部（目標電流演算部２１、モータ電流フィードバック演算部２２）および印加電圧制限部２３は、同一のマイクロコントローラ９内に構成されているので、ハードウェア構成を簡略化することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、モータ４としてブラシ整流式のＤＣモータを用いた場合を示したが、ブラシレスの３相モータを用いてもよい。
この場合、演算処理部２０内の印加電圧演算部は、印加電圧Ｖｍとして、モータ４の磁束を制御するための磁束分電圧と、モータ４の出力トルクを制御ためのトルク分電圧とを演算し、印加電圧制限部２３は、トルク分電圧を、制限値以下に制限するように構成される。

一般に、ブラシレスの３相モータは、３相交流電圧をｄ軸電圧（磁束分電圧）およびｑ軸電圧（トルク分電圧）に変換することによって制御されるが、この発明の実施の形態２によれば、印加電圧制限部２３がｑ軸電圧を制限値以下に制限することにより、上記と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２では、演算処理部２０（図３参照）を構成する印加電圧演算部（目標電流演算部２１、モータ電流フィードバック演算部２２）および印加電圧制限部２３の制御プログラムを、同一のマイクロコントローラ９のメモリ手段ＲＯＭ（図２参照）内に保持して実行したが、コントローラ８（図１参照）内にマイクロコントローラ９と同様のマイクロコントローラ（図示せず）を増設し、２つのマイクロコントローラ内にそれぞれ個別に構成してもよい。

このように、この発明の実施の形態３によれば、複数のマイクロコントローラにより、モータ電流フィードバック演算部２２と、印加電圧制限部２３とが冗長系として作用することになるので、モータ電流フィードバック演算部２２および印加電圧制限部２３が同時に故障して冗長系として作用しなくなる確率を低減させることができ、さらに厳密で信頼性の高い監視機能を実現することができる。

実施の形態４．
なお、上記実施の形態１〜３では、演算処理部２０内の印加電圧制限部２３により、単に印加電圧Ｖｍを所定範囲（正常領域Ｚ１）内に制限したが、図７のように、演算処理部２０Ａ内にモータ遮断手段２４を設け、印加電圧演算部（モータ電流フィードバック演算部２２）で算出された印加電圧（操作量Ｖｍ＊）または印加電圧制限部２３（各制限値ＶＲＬ、ＶＬＬ）で制限された印加電圧Ｖｍが異常値を示す場合に、モータ４への通電を遮断するように構成してもよい。

図７はこの発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング制御装置の演算処理部２０Ａを示す機能ブロック図であり、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
図７において、演算処理部２０Ａは、前述と同様に、マイクロコントローラ９（図２参照）内のソフトウェア構成（制御プログラム）からなる。
演算処理部２０Ａは、モータ遮断手段２４を備えており、モータ遮断手段２４は、モータ電流フィードバック演算部２２および印加電圧制限部２３の少なくとも一方に関連している。

モータ遮断手段２４は、モータ４に対するフェールラッチ手段として機能し、たとえば、モータ電流フィードバック演算部２２で算出された操作量Ｖｍ＊が正常領域Ｚ１から著しく逸脱して、操作量Ｖｍ＊と制限値（ＶＲＬ、ＶＬＬ）との電圧偏差が最大許容値以上を示す場合には、演算処理部２０Ａの異常発生状態と見なして、モータ４への通電を遮断する。

モータ遮断手段２４によるモータ４の遮断状態は、マイクロコントローラ９が再起動されるまで保持される。
このように、この発明の実施の形態４によれば、モータ遮断手段２４を設けることにより、演算処理部２０Ａが故障して操作量Ｖｍ＊が異常値を示す場合に、モータ４への不正な電圧印加を防止して、フェイルセーフ処理を実現することができる。

また、モータ遮断手段２４は、操作量Ｖｍ＊が、所定時間以上にわたって継続して、正常領域Ｚ１から逸脱した（制限値ＶＲＬ、ＶＬＬを超えた）場合に、モータ４への通電を遮断してもよい。
すなわち、モータ遮断手段２４は、印加電圧演算部により演算されたモータ４への印加電圧が、印加電圧制限部２３の制限値を超える状態が、所定時間以上継続した場合に、モータ４への通電を遮断して、上述と同様のフェイルセーフ処理を行う。

また、モータ遮断手段２４は、モータ電圧検出回路１３で検出されたモータ電圧Ｖｍｓｎｓを、印加電圧制限部２３で制限された印加電圧Ｖｍとして読取り（または、印加電圧Ｖｍを印加電圧制限部２３から直接読取り）、印加電圧Ｖｍと制限値（ＶＲＬ、ＶＬＬ）との電圧偏差が所定値以上を示す場合に、モータ４への通電を遮断して、同様にフェイルセーフ処理を行う。
この場合、印加電圧制限部２３が故障したとしても、モータ４への不正な電圧印加を防止することができる。

また、モータ遮断手段２４は、印加電圧制限部２３と同一のマイクロコントローラ９内（演算処理部２０Ａ内）に構成してもよいし、異なるマイクロコントローラを増設して、印加電圧制限部２３とは別のマイクロコントローラ内に構成してもよい。

実施の形態５．
なお、上記実施の形態１〜４では、印加電圧制限部２３（図３、図７参照）に操舵トルク信号Ｔｓを入力し、操舵トルク信号Ｔｓに基づく電圧制限特性（図５参照）を用いて印加電圧Ｖｍ（操作量Ｖｍ＊）を制限することにより、最終的なモータ４への印加電圧Ｖｍを求めたが、図８のように、印加電圧制限部２３Ｂに目標電流Ｉｍ＊を入力し、目標電流Ｉｍ＊に基づく電圧制限特性（図９参照）を用いて操作量Ｖｍ＊を制限することにより、最終的な印加電圧Ｖｍを求めてもよい。

図８はこの発明の実施の形態５に係る電動パワーステアリング制御装置の演算処理部２０Ｂを示す機能ブロック図であり、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
図８において、演算処理部２０Ｂは、前述と同様に、マイクロコントローラ９（図２参照）内のソフトウェア構成（制御プログラム）からなる。

また、図９は演算処理部２０Ｂ内の印加電圧制限部２３Ｂで用いられる電圧制限特性を示す説明図であり、前述（図５参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図９において、横軸が左右に対応した「目標電流Ｉｍ＊」である点を除けば、図５と同様である。

この場合、印加電圧制限部２３Ｂは、最終的なモータ４への印加電圧Ｖｍを、目標電流Ｉｍ＊に応じた所定の制限値（ＶＲＬ、ＶＬＬ）以下に制限する。
また、前述と同様に、目標電流Ｉｍ＊と同一方向の第１の制限値は、目標電流Ｉｍ＊とは逆方向の第２の制限値以上に設定されている。

この発明の実施の形態５によれば、印加電圧制限部２３Ｂは、図９の電圧制限特性に基づいて、正常領域Ｚ１内に印加電圧Ｖｍを制限するので、前述と同様に、モータ電流検出回路１２の故障や、モータ電流Ｉｍｓｎｓのフィードバック制御の誤演算などの故障が生じた場合でも、適切なモータ出力を維持することができる。

なお、モータ４が３相モータの場合には、目標電流演算部２１は、目標電流Ｉｍ＊として、モータ４の磁束を制御するための磁束分電流と、モータ４の出力トルクを制御するためのトルク分電流とを演算し、印加電圧演算部（モータ電流フィードバック演算部２２）は、印加電圧Ｖｍ（操作量Ｖｍ＊）として前述の磁束分電圧およびトルク分電圧を演算し、印加電圧制限部２３Ｂは、トルク分電圧を、トルク分電流に応じた制限値以下に制限することにより、前述と同様にｑ軸電圧を制限値以下に制限することができる。

この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置を概略的に示すブロック構成図である。 図１内のコントローラの詳細なハードウェア構成を示す回路ブロック図である。 図２内のマイクロコントローラ内のソフトウェア構成からなる演算処理部を示す機能ブロック図である。 図３内の目標電流演算部の処理に用いられる目標電流の算出特性を示す説明図である。 図３内の印加電圧制限部の処理に用いられる印加電圧の制限特性を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の印加電圧制限部による処理動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング制御装置のマイクロコントローラ内のソフトウェア構成からなる演算処理部を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態５に係る電動パワーステアリング制御装置のマイクロコントローラ内のソフトウェア構成からなる演算処理部を示す機能ブロック図である。 図８内の印加電圧制限部による印加電圧の制限特性を示す説明図である。

符号の説明

１ ステアリングホイール（操舵系）、２ ステアリング軸（操舵系）、３ トルクセンサ、４ モータ、６ 車速センサ、７ バッテリ、８ コントローラ、９ マイクロコントローラ、１０ モータ駆動回路、１１ａ、１１ｂ ゲート駆動回路、１２ モータ電流検出回路、１３ モータ電圧検出回路、１４ トルクセンサ入力回路、１５ 車速センサ入力回路、２０、２０Ａ、２０Ｂ 演算処理部、２１ 目標電流演算部、２２ａ 減算器、２２ モータ電流フィードバック演算部、２３、２３Ｂ 印加電圧制限部、２４ モータ遮断手段、Ｉｍ＊ 目標電流、Ｉｍｓｎｓ モータ電流、ΔＩｍ 電流偏差、Ｔｓ 操舵トルク信号、Ｖｍ＊ 操作量（印加電圧演算部で算出した印加電圧）、Ｖｍ 印加電圧（制限された印加電圧）、Ｖｍｓｎｓ モータ電圧、Ｖｓ 車速信号、ＶＲＬ 右制限値、ＶＬＬ 左制限値、Ｚ１ 正常領域、Ｚ２、Ｚ３ 異常領域。

Claims (14)

1. 操舵系に対する運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記操舵系に補助力を発生するモータと、
   前記トルクセンサからの操舵トルク信号を取り込む入力処理部と、
   前記モータを駆動する出力処理部と、
   前記操舵トルク信号に基づいて前記出力処理部に指示を与える演算処理部と
   を備えた電動パワーステアリング制御装置において、
   前記演算処理部は、
   前記操舵トルク信号に応じて前記モータに対する印加電圧を演算する印加電圧演算部と、
   前記印加電圧を前記操舵トルク信号の方向に応じた所定の制限値以下に制限する印加電圧制限部と
   を含むことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
2. 前記制限値は、前記操舵トルク信号と同一方向の第１の制限値と、前記操舵トルク信号とは逆方向の第２の制限値とを含み、
   前記第１の制限値は、前記第２の制限値以上に設定された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制御装置。
3. 前記モータは３相モータからなり、
   前記印加電圧演算部は、前記印加電圧として、前記モータの磁束を制御するための磁束分電圧と、前記モータの出力トルクを制御ためのトルク分電圧とを演算し、
   前記印加電圧制限部は、前記トルク分電圧を、前記制限値以下に制限することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置。
4. 操舵系に対する運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記操舵系に作用するモータと、
   前記トルクセンサからの操舵トルク信号を取り込む入力処理部と、
   前記モータを駆動する出力処理部と、
   前記操舵トルク信号に基づいて前記出力処理部に指示を与える演算処理部と
   を備えた電動パワーステアリング制御装置において、
   前記演算処理部は、
   前記操舵トルク信号に応じて前記モータに通流する目標電流を演算する目標電流演算部と、
   前記モータに対する印加電圧を演算する印加電圧演算部と、
   前記印加電圧を前記目標電流に応じた所定の制限値以下に制限する印加電圧制限部と
   を含むことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
5. 前記制限値は、前記目標電流と同一方向の第１の制限値と、前記目標電流とは逆方向の第２の制限値とを含み、
   前記第１の制限値は、前記第２の制限値以上に設定されたことを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング制御装置。
6. 前記モータは３相モータからなり、
   前記目標電流演算部は、前記目標電流として、前記モータの磁束を制御するための磁束分電流と、前記モータの出力トルクを制御するためのトルク分電流とを演算し、
   前記印加電圧演算部は、前記印加電圧として、前記モータの磁束を制御するための磁束分電圧と、前記モータの出力トルクを制御するためのトルク分電圧とを演算し、
   前記印加電圧制限部は、前記トルク分電圧を、前記トルク分電流に応じた前記制限値以下に制限することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電動パワーステアリング制御装置。
7. 前記印加電圧演算部および前記印加電圧制限部は、同一のマイクロコントローラ内に構成されたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
8. 前記印加電圧演算部および前記印加電圧制限部は、それぞれ異なるマイクロコントローラ内に構成されたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
9. 前記演算処理部は、モータ遮断手段を含み、
   前記モータ遮断手段は、前記印加電圧演算部により算出された印加電圧または前記印加電圧制限部により制限された印加電圧が異常値を示す場合に、前記モータへの通電を遮断することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
10. 前記モータ遮断手段は、前記印加電圧演算部により算出された印加電圧と前記制限値との電圧偏差が最大許容値以上を示す場合に、前記モータへの通電を遮断することを特徴とする請求項９に記載の電動パワーステアリング制御装置。
11. 前記モータ遮断手段は、前記印加電圧演算部により演算された印加電圧が、所定時間以上にわたって継続して前記制限値を超えた場合に、前記モータへの通電を遮断することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の電動パワーステアリング制御装置。
12. 前記モータ遮断手段は、前記制限値により制限された印加電圧と前記制限値との電圧偏差が所定値以上を示す場合に、前記モータへの通電を遮断することを特徴とする請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
13. 前記印加電圧制限部および前記モータ遮断手段は、同一のマイクロコントローラ内に構成されたことを特徴とする請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
14. 前記印加電圧制限部および前記モータ遮断手段は、それぞれ異なるマイクロコントローラ内に実現されたことを特徴とする請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。

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