JP2012076693A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの電力消費を限界以下に抑えるとともに、トルク詰まりなどの違和感が出ないように、電力消費率に応じて、モータへの制御量を変化させる。
【解決手段】操舵補助モータの消費電力を算出又は推定し、前記操舵補助モータの消費電力と所定の電力制限値との比に基づいて電力消費率Prateを算出し、算出された電力消費率Ｐrateが１に近づくほど、モータ電流指令値Ｉq^*を予め低下させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、操舵手段とそれを補助する操舵補助モータとを含む電動パワーステアリング装置に関するものである。

電動パワーステアリング装置に使用される操舵補助モータ（以下単に「モータ」という）は、モータの回転に合わせてステータ巻線に電流を通電することによってモータトルクが制御される。このモータの回転速度（回転速度とも言う）とモータトルクとの関係を本明細書では「モータ出力特性」という。
モータ出力特性には、当該モータを駆動する電源の電力限界があり、この電源の電力限界に基づいてモータの電力を制限することによって、電源からの引き出し電流が一定以下に抑えられ、モータ又はＥＣＵが過電流や過熱によって故障しないようにされる。モータ出力特性と電源電力限界との関係を図９に示す。グラフの縦軸はモータトルク、横軸は回転速度を示す。

通常の設計では、モータ出力特性の中であって、電源電力限界を超えない範囲において目標出力が設定され、モータの回転はその目標出力となるように制御される。
また図１０に示すように、ブラシレスモータの制御において、同じ電圧でも、モータ回転速度を高速側へ広げられる技術として、ｄ軸電流が負になるように制御する弱め界磁制御がある。

特開2009-46005号公報 特開2009-22074号公報

ところで、据え切りで急操舵を行った場合など、一時的に電源の電力限界を超える電力が必要になることがある。この場合、電源の電力限界のためにモータの出力が制限され、いわゆるアシスト切れが発生して、操舵トルクが増加し、引っ掛かり感などの違和感が発生するという問題があった。
この問題は、特に弱め界磁制御が作動するような高速回転（ハンドル急操舵）領域において顕著になると考えられる。

そこで本発明の目的は、モータの電力消費を限界以下に抑えつつ、トルク詰まりなどの違和感が出ないように、電力消費率に応じて、モータへの制御量を変化させるように設計された電動パワーステアリング装置を提供することである。

前記の目的を達成するための本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力を発生するための操舵補助モータと、前記操舵補助モータを駆動するインバータ駆動回路と、前記インバータ駆動回路に駆動電力を供給する電源と、前記電源の消費電力を算出又は推定する消費電力推定手段と、算出又は推定された前記消費電力と所定の電力制限値との比から電力消費率を算出する電力消費率算出手段と、前記電力消費率算出手段によって算出された電力消費率に応じて、モータ制御量を変化させることにより前記操舵補助モータを制御する電力制御手段とを備える。

この構成であれば、算出された電力消費率が大きくて、モータの消費電力が電源の限界に近い場合、モータ制御量として、既定のモータ制御量よりも低くなる方向に変化した値を適用することができる。このため、電力消費率が急激に増大して、本来ならばモータ制御量の急減な低下が起こる場合に、この現象を避けることができる。よってトルク詰まりなどの違和感が出なくなる。

前記モータ制御量は、前記電力制御手段により設定されるモータ電流指令値であってもよく、この場合、前記電力制御手段は、前記電力消費率に応じて、前記操舵補助モータに供給する前記モータ電流指令値に制限を加える。
さらに、前記モータ電流指令値に対して、当該モータ電流指令値と前記操舵補助モータの出力限界を表わす電流制限値との差に応じた補正を行ってもよい。

前記モータ制御量は、前記電力制御手段により設定される、弱め界磁制御量であってもよく、この場合前記電力制御手段は、前記電力消費率に応じて、前記操舵補助モータに供給するｄ軸電流指令値に制限を加える。
前記モータ制御量は前記操舵補助モータに供給される昇圧電圧であってもよく、この場合前記電力制御手段は、前記電力消費率に応じて、前記昇圧電圧に制限を加える。

前記消費電力推定手段は、インバータ駆動回路の消費電力を検出してもよく、インバータ駆動回路に電源を供給する電源の電圧と電流を検出してもよく、モータの回転速度を演算し、これとモータトルク又はモータ電流との積に基づいて、消費電力を検出してもよい。

電動パワーステアリング装置の電気的構成と制御機能を説明するためのブロック図である。 モータの構成を説明するための図解図である。 電力消費率Ｐrateと、電力消費率ゲインＰrateGainとの関係を示すグラフである。 電力消費率演算部３７、補正部２２の動作を示すフローチャートである。 図４の変形例を示す部分フローチャートである。 電力消費率Ｐrateと、ｄ軸電流指令値Ｉd^*との関係を示すグラフである。 変形例に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 電力消費率Ｐrateと、昇圧電圧Ｖboostとの関係を示すグラフである。 モータ出力特性と、電源電力限界とを重畳して描いたグラフである。 弱め界磁制御のありなしでモータ出力特性の違いを示したグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置の一例）の電気的構成と制御機能を説明するためのブロック図である。
この電動パワーステアリング装置は、車両を操向するための操作部材としてのステアリングホイール１０に加えられる操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１と、車両の舵取り機構２に減速機構８を介して操舵補助力を与えるモータ３（操舵補助モータ）と、モータ３を駆動するための電源３０と、モータ３の回転角（電気角）を検出するための回転角センサ（例えばモータレゾルバ）５と、モータ３を駆動制御するモータ制御装置６と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の速度を検出する車速センサ７とを備えている。前記モータ制御装置６に、前述の回転角センサ５、トルクセンサ１及び車速センサ７が接続されている。

モータ制御装置６は、トルクセンサ１が検出する操舵トルク及び車速センサ７が検出する車速に応じて、インバータ駆動回路１２を通してモータ３を駆動することによって、操舵状況及び車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ３は、この実施形態では、三相モータであり、図２に図解的に示すように、界磁としてのロータ５０と、このロータ５０に対向するステータ５５に配置されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のステータ巻線５１，５２，５３とを備えている。モータ３は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。

各相のステータ巻線５１，５２，５３の方向にＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）を定義する。また、ロータ５０の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ５０の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとった二相回転座標系（ｄ−ｑ座標系）を定義する。
ｄ−ｑ座標系は、ロータ５０とともに回転する回転座標系である。ｄ−ｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ５０のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を零又は負の値とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ５０の回転角θ_Ｍは、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄ−ｑ座標系は、ロータ角θ_Ｍに従う実回転座標系である。このロータ角θ_Ｍを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄ−ｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。

図１に戻り、モータ制御装置６は、電流検出部１３及びインバータ駆動回路１２を有する。
電流検出部１３は、モータ３のステータ巻線５１，５２，５３（図２参照）を流れる電流を検出する。より具体的には、電流検出部１３は、三相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）のステータ巻線５１，５２，５３における相電流をそれぞれ検出する電流検出器を有する。

モータ制御装置６の、電流検出部１３、インバータ駆動回路１２以外の部分は、ＣＰＵ及びメモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭなど）を備えるマイクロコンピュータで構成されており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能する。
この複数の機能処理部には、目標モータトルク生成部２０と、電流指令値生成部２１と、補正部２２と、電流偏差演算回路２３と、ＰＩ（比例積分）制御部２４と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部２５と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部２６と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部２７と、回転角演算部３１と、電力消費率演算部３７とが含まれている。

回転角演算部３１は、回転角センサ５の出力信号に基づいて、モータ３のロータ５０の回転角（電気角。以下、「回転角θ_Ｍ」という。）を演算するものである。この回転角θ_Ｍが座標変換用の変換角θ_Ｓとして出力される。
目標モータトルク生成部２０は、トルクセンサ１により検出される操舵トルク（検出操舵トルク）と、車速センサ７により検出される車速とに基づいて目標モータトルクＴ_Ｍ ^*を生成する。具体的には、目標モータトルク生成部２０は、車速毎に予め設定された検出操舵トルクに対する目標モータトルクＴ_Ｍ ^*の関係に基づいて、検出された車速及び操舵トルクに応じた目標モータトルクＴ_Ｍ ^*を生成する。

検出操舵トルクは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、目標モータトルクＴ_Ｍ ^*は、モータ３から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、モータ３から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。
目標モータトルク生成部２０によって生成された目標モータトルクＴ_Ｍ ^*は、電流指令値生成部２１に与えられる。

電流指令値生成部２１は、ｄ−ｑ座標系の座標軸に流すべき電流を電流指令値として生成するものである。具体的には、ｄ軸電流指令値Ｉd^*及びｑ軸電流指令値Ｉq^*を生成する。さらに具体的には、電流指令値生成部２１は、ｑ軸電流指令値Ｉq^*を有意値とする一方で、ｄ軸電流指令値Ｉd^*を零又は負の値とする（負の値にするのは弱め界磁制御を行う場合である）。より具体的には、電流指令値生成部２１は、目標モータトルク生成部２０によって生成された目標モータトルクＴ_Ｍ ^*を、モータ３のトルク定数Ｋ_Ｔで除算することによって、ｑ軸電流指令値Ｉq^*を求める。このｑ軸電流指令値を本明細書では「モータ電流指令値」と言うことがある。電流指令値生成部２１によって生成されたｑ軸電流指令値Ｉq^*とｄ軸電流指令値Ｉd^*は、補正部２２を経て、電流偏差演算回路２３に与えられる。

電流検出部１３は、インバータ駆動回路１２におけるモータ３のＵ相電流Ｉ_Ｕ、Ｖ相電流Ｉ_Ｖ、Ｗ相電流Ｉ_Ｗ（以下、これらを総称するときには「三相検出電流Ｉ_ＵＶＷ」という。）を検出する。電流検出部１３によって検出された三相検出電流Ｉ_ＵＶＷは、ＵＶＷ／ｄｑ変換部２７に与えられる。
ＵＶＷ／ｄｑ変換部２７は、三相検出電流Ｉ_ＵＶＷを、二相回転座標系(ｄ−ｑ座標系）上でのｄ軸電流Ｉd及びｑ軸電流Ｉq（以下、これらを総称するときには「二相検出電流Ｉd,Ｉq」という。）に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部３１によって得られた変換角θ_Ｓが用いられる。

電力消費率演算部３７は、ＵＶＷ／ｄｑ変換部２７によって得られる二相検出電流Ｉd,Ｉq及び電源３０からインバータ駆動回路１２に供給される電圧Ｖ_ｄｑに基づいて、インバータ駆動回路１２の消費電力Ｐinvを求める。このインバータ駆動回路１２の消費電力Ｐinvは、電源（バッテリ）３０の消費電力に相当する値である。

Ｐinv=ＶdＩd＋ＶqＩq・・・(1)
電力消費率演算部３７は、インバータ電力制限値Ｐinv_limを設定する。インバータ電力制限値Ｐinv_limは、インバータ駆動回路１２の消費電力の最大制限値であり、これを超えると電源に過大な負荷がかかる。電力消費率演算部３７は、さらにインバータ電力制限値Ｐinv_limと消費電力Ｐinvとに基づいて、電力消費率Ｐrateを求める。

Ｐrate=Ｐinv/Ｐinv_lim・・・(2)
この電力消費率Ｐrateは、現時点のインバータ駆動回路１２の消費電力が、インバータ電力制限値Ｐinv_limと比べてどのくらいの割合になっているかを示す値である。Ｐinv_limは、０＝＜Ｐinv_lim＝＜１の範囲に入る。
補正部２２は、電力消費率Ｐrateに基づいて、電力消費率ゲインＰrateGainを設定する。これは、電力消費率Ｐrateの関数として求められる値である。電力消費率ゲインＰrateGainの関数形の具体例を、図３に示す。同図によれば、Ａ，Ｂを０から１までの範囲にある定数として、電力消費率Ｐrateが１からＡまでであれば、電力消費率ゲインＰrateGainは１である。電力消費率ＰrateがＡを超えると、電力消費率ゲインＰrateGainは１から低下していく。電力消費率Ｐrateが１に達すると、電力消費率ゲインＰrateGainはＢとなる。このように、“Ａ”は、電力消費率ゲインＰrateGainが１を維持するための電力消費率Ｐrateの上限値であり、“Ｂ”は電力消費率Ｐrateが最大値１になったときの電力消費率ゲインＰrateGainの値である。

補正部２２は、この電力消費率ゲインＰrateGainを用いて、ｑ軸電流指令値Ｉq^*を補正する。補正後のｑ軸電流指令値Ｉq^*を“Ｉq^*′”と表記すると、
Ｉq^*′=Ｉq^*×ＰrateGain・・・(3)
である。

さらに補正部２２は、モータ３の消費電流がモータ保護のための電流制限値を超えないように、ｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}を設定する。ｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}は、ブラシレスモータの場合、インバータ電力制限値Ｐinv_limを用いて、
Ｉq_{_lim}=（Pinv_lim−Ｖ_d ^*×Ｉd^*）／Ｖ_q ^*・・・(4)
で求められる。補正部２２は、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′がＩq_{_lim}以下であればｑ軸電流指令値Ｉq^*′をそのまま出力するが、もしｑ軸電流指令値Ｉq^*′がＩq_{_lim}を超えた場合、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′をＩq_{_lim}まで低減して出力する。

なおブラシ付きモータの場合は、インバータ消費電力Ｐinvを前記(1)式に代えて、
Ｐinv=ＶmＩm・・・(1a)
（Ｖm：モータ電圧、Ｉm：モータ電流）を用いて算出する。補正後のｑ軸電流指令値Ｉ_m ^*′を、前記(3)式に代えて、
Ｉ_m ^*′=Ｉ_m ^*×ＰrateGain・・・(3a)
で算出する。モータ電流制限値Ｉ_{m_lim}を、前記(4)式に代えて、
Ｉ_{m_lim}＝Pinv_lim／Ｖ_m・・・(4a)
で算出する。このように、ブラシレスモータと同様に、モータ電圧、モータ電流によって電力制限ができる。

図４は、電力消費率演算部３７及び補正部２２の動作を示すフローチャートである。
電力消費率演算部３７は、前記(1)式を用いてインバータ消費電力Ｐinvを求め（ステップＳ１）、前記(2)式を用いて電力消費率Ｐrateを演算し（ステップＳ２）、図４に例示するマップを用いて電力消費率ゲインＰrateGain（ステップＳ３）を設定する。
補正部２２は、前記(3)式を用いて、電流指令値生成部２１から取得して（ステップＳ４）、ｑ軸電流指令値Ｉq^*に、この電力消費率ゲインＰrateGainを適用して補正後のｑ軸電流指令値Ｉq^*′を求める（ステップＳ５）。さらに前記(4)式を用いてｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}を算出する（ステップＳ６）。補正部２２は、補正後のｑ軸電流指令値Ｉq^*′とｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}とを絶対値どうし比較し、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′がｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}よりも大きければ（ステップＳ７のYes）、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′を、ｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}と同じ値になるように書き換える（ステップＳ８）。ｑ軸電流指令値Ｉq^*′がｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}以下であれば（ステップＳ７のNo）、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′を書き換えないでそのまま使う。そしてこのｑ軸電流指令値Ｉq^*′を電流偏差演算回路２３に提供する。

電流偏差演算回路２３は、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′及びｄ軸電流指令値Ｉd^*と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部２７から与えられる二相検出電流Ｉq，Ｉdとの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部２４に与えられる。
ＰＩ制御部２４は、偏差演算部２３によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、モータ３に印加すべき二相指示電圧Ｖ_ｄｑ ^*（ｄ軸指示電圧Ｖ_ｄ ^*及びｑ軸指示電圧Ｖ_ｑ ^*）を生成する。この二相指示電圧Ｖ_ｄｑ ^*は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部２５に与えられる。

ｄｑ／ＵＶＷ変換部２５は、二相指示電圧Ｖ_ｄｑ ^*を三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^*に変換する。この座標変換には、回転角演算部３１によって得られた変換角θ_Ｓが用いられる。三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^*は、Ｕ相指示電圧Ｖ_Ｕ ^*、Ｖ相指示電圧Ｖ_Ｖ ^*及びＷ相指示電圧Ｖ_Ｗ ^*からなる。この三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^*は、ＰＷＭ制御部２６に与えられる。
ＰＷＭ制御部２６は、Ｕ相指示電圧Ｖ_Ｕ ^*、Ｖ相指示電圧Ｖ_Ｖ ^*及びＷ相指示電圧Ｖ_Ｗ ^*にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号及びＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、インバータ駆動回路１２に供給する。

インバータ駆動回路１２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相に対応した三相コンバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子が、ＰＷＭ制御部２６から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^*に相当する電圧がモータ３の各相のステータ巻線５１，５２，５３に印加されることになる。
このような構成において、ステアリングホイール１０に操舵トルクが加えられると、これがトルクセンサ１によって検出される。そして、トルクセンサ１によって検出された操舵トルク及び車速センサ７によって検出された車速に応じた目標モータトルクＴ_Ｍ ^*が目標モータトルク生成部２０によって生成される。そして、この目標モータトルクＴ_Ｍ ^*に応じた電流指令値Ｉd^*,Ｉq^*が電流指令値生成部２１によって生成される。

補正部２２は、電流指令値生成部２１から取得したｑ軸電流指令値Ｉq^*に、電力消費率ゲインＰrateGainを適用して補正後のｑ軸電流指令値Ｉq^*′を得るとともに、当該ｑ軸電流指令値Ｉq^*′がｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}を超えるようであれば、ｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}以下になるように、ｑ軸電流指令値Ｉq^*を低減して出力する。
このモータ電流指令値Ｉd^*,Ｉq^*と二相検出電流Ｉd,Ｉqとの偏差が電流偏差演算回路２３によって求められ、この偏差を零に導くようにＰＩ制御部２４によるＰＩ演算が行なわれ、この演算結果に対応した二相指示電圧Ｖ_ｄｑ ^*がＰＩ制御部２４から出力される。この二相指示電圧Ｖ_ｄｑ ^*は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部２５によって、三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^*に変換される。

そして、ＰＷＭ制御部２６の働きによって、その三相指示電圧Ｖ_ＵＶＷ ^*に応じたデューティ比でインバータ駆動回路１２が動作することによって、モータ３が駆動され、最終的な電流指令値Ｉd^*,Ｉq^*に対応したモータトルク（アシストトルク）が舵取り機構２に与えられることになる。こうして、操舵トルク及び車速に応じて操舵補助を行うことができるとともに、急操舵時にトルク詰まりなどの違和感が出ないように、電力消費率に応じて、モータへの駆動電力を適正に抑えることができる。

上の実施形態において、「ｑ軸電流指令値Ｉq^*′がｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}よりも大きければ（ステップＳ７のYes）、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′を、ｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}と同じ値になるように書き換える（ステップＳ８）」と説明したが、次のような変形も可能である。この変形例に係る制御の主要部を、図５に示す。
図５では、図４のステップＳ６に続いて、補正部２２は、補正後のｑ軸電流指令値Ｉq^*′とｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}とを絶対値どうし比較し、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′がｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}よりも大きければ（ステップＳ７のYes）、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′とｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}との差ΔＩq^*＝Ｉq^*′−Ｉq_{_lim}を求める（ステップＳ８ａ）。そしてこの差ΔＩq^*にゲインｂ（０≦ｂ≦１）をかけて、Ｉq^*′から引いて（ステップＳ８ｂ）、値（Ｉq^*′−ｂ×ΔＩq^*）を求める。この値をＩq^*′と置き、図４のステップＳ９に進む。

前記ゲインｂは、０から１までの値をとる定数である。もしｂ＝１であれば、図４のステップＳ８と変わりないことになる。
この図５のステップＳ８ａ，Ｓ８ｂのように補正後のｑ軸電流指令値Ｉq^*′とｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}との差に応じて、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′を補正する。これは、ｑ軸電流指令値Ｉq^*′を制御に使用すると、制御の応答遅れによりｑ軸電流指令値Ｉq^*′がｑ軸電流制限値Ｉq_{_lim}を超えるおそれがあるからである。

次に、本発明の他の実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置を説明する。いままでの実施形態では、前記(2)式を用いて電力消費率Ｐrateを算出し、この電力消費率Ｐrateに基づいて、図３の関数形を使って、電力消費率ゲインＰrateGainを設定し、この電力消費率ゲインＰrateGainを用いて、ｑ軸電流指令値Ｉq^*を補正していた。

しかし弱め界磁制御を行っている場合、電力消費率ゲインＰrateGainを設定することに代えて、あるいは設定するとともに、図６に示すように電力消費率ＰrateがＣ（０≦Ｃ≦１）から１に近づくほど、ｄ軸電流指令値Ｉd^*を、負の一定値（Ｉd1^*）から０に近づくように制御することも可能である。この制御により、電力消費率の高い領域で、弱め界磁制御量を減らして、モータの出力トルクを低下させ、急操舵時にトルク詰まりなどの違和感が出ないようにすることができる。

また、この電動パワーステアリング装置において、電源３０の電圧を昇圧する昇圧回路２８が設けられているときは、電力消費率Ｐrateが１に近づくほど、その昇圧電圧Ｖboostを低下させるという制御も採用することができる。
図７は、電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図であり、図１と異なるところは、電力消費率演算部３７の出力信号である電力消費率Ｐrateに応じて昇圧回路２８の昇圧電圧が変化することである。昇圧回路２８は、図８に示すように、電力消費率ＰrateがＤ（０≦Ｄ≦１）から１に近づくほど、昇圧電圧Ｖboostを低下させる（Ｖ1→Ｖ2）。これにより、電力消費率の高い領域で、モータ電圧を低下させることにより、モータの出力トルクを低下させ、急操舵時にトルク詰まりなどの違和感が出ないようにすることができる。

また、いままでの実施形態では、電源（バッテリ）３０の消費電力を推定するために、インバータ駆動回路１２の消費電力Ｐinvを求めていた（前記(1)式）。しかし、電源（バッテリ）３０の電圧と電流を直接検出して、電源（バッテリ）３０の消費電力を求める構成としても良い。
さらに回転角演算部３１から出力されるモータ３のロータ５０の回転角θ_Ｍを用いて（例えば微分演算して）、モータの回転速度を演算し、これとモータ電流Ｉmとの積に基づいて、電源（バッテリ）３０の消費電力を推定してもよい。

いままでに示した図３、図６、図８で、電力消費率ゲイン、弱め界磁電流、昇圧電圧が直線状に変化する例を示したが、本発明の補正部２２や昇圧回路２８の制御はこれに限定されるものではない。例えば、電力消費率Ｐrateの範囲０〜１において曲線状に変化してもよい（二次曲線、指数曲線、正弦波曲線など）。また図３、図６、図８に示した電力消費率ゲイン、弱め界磁電流、昇圧電圧の関数形をメモリに記憶して利用する代わりに、あらかじめ各電力消費率Ｐrateに対応する値をこのメモリ内のテーブルに書き込んで、それを利用しても良い。

また高速走行中の緊急回避時には、ｑ軸電流指令値、昇圧電圧、弱め界磁制御量を制限しないように、車速が大きいときは、これらの制御量を制限しないようにする設定も可能である。また、ｑ軸電流指令値、昇圧電圧、弱め界磁制御の各制御を組み合わせることも可能である。

３…操舵補助モータ，１２…インバータ駆動回路、２２…補正部、３０…電源、３７…電力消費率演算部

Claims (9)

1. 操舵補助力を発生するための操舵補助モータと、
   前記操舵補助モータを駆動するインバータ駆動回路と、
   前記インバータ駆動回路に駆動電力を供給する電源と、
   前記電源の消費電力を算出又は推定する消費電力推定手段と、
   算出又は推定された前記消費電力と所定の電力制限値との比から電力消費率を算出する電力消費率算出手段と、
   前記電力消費率算出手段によって算出された電力消費率に応じて、モータ制御量を変化させることにより前記操舵補助モータを制御する電力制御手段とを備える、電動パワーステアリング装置。
2. 前記モータ制御量は、前記電力制御手段により設定されるモータ電流指令値であり、
   前記電力制御手段は、前記電力消費率に応じて、前記操舵補助モータに供給する前記モータ電流指令値に制限を加える、請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記電力制御手段は、前記電力消費率に応じて電力消費率ゲインを設定し、この電力消費率ゲインをｑ軸電流指令値に乗算するものである、請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記電力制御手段は、前記電力消費率ゲインが乗算されたｑ軸電流指令値に対して、当該ｑ軸電流指令値と前記操舵補助モータの出力限界を表わすｑ軸電流制限値との差に応じた補正をさらに行う、請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記モータ制御量は、前記電力制御手段により設定される、弱め界磁制御量であり、
   前記電力制御手段は、前記電力消費率に応じて、前記操舵補助モータに供給するｄ軸電流指令値に制限を加える、請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記モータ制御量は前記操舵補助モータに供給される昇圧電圧であり、前記電力制御手段は、前記電力消費率に応じて、前記昇圧電圧に制限を加える、請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記消費電力推定手段は、インバータ駆動回路の消費電力を検出する、請求項１から請求項６の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記消費電力推定手段は、インバータ駆動回路に電源を供給する電源の電圧と電流を検出して、消費電力を求める、請求項１から請求項６の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。
9. 前記消費電力推定手段は、モータの回転速度を演算し、これとモータトルク又はモータ電流との積に基づいて、消費電力を求める、請求項１から請求項６の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。

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