JP2012166746A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アイドリング停止状態になってからの、操舵補助モータの実際の電力消費量と車両の電源負荷との関係を考慮して、最適な操舵アシスト量を設定する。
【解決手段】アイドリング停止状態になって、操舵補助モータ3の実際の電力消費量をインバータ消費エネルギー演算部37によって推定し、この消費エネルギーが大きなほど操舵補助モータ3に供給される電流の指令値を小さく制限する。インバータ消費エネルギー演算部37は、インバータ駆動回路12の消費電力を積算することにより、インバータ駆動回路12の消費エネルギーを算出する。
【効果】アイドリング停止時に、電源30を過負荷から保護しながら、最適な操舵アシスト量を設定することができる。
【選択図】図4
【解決手段】アイドリング停止状態になって、操舵補助モータ3の実際の電力消費量をインバータ消費エネルギー演算部37によって推定し、この消費エネルギーが大きなほど操舵補助モータ3に供給される電流の指令値を小さく制限する。インバータ消費エネルギー演算部37は、インバータ駆動回路12の消費電力を積算することにより、インバータ駆動回路12の消費エネルギーを算出する。
【効果】アイドリング停止時に、電源30を過負荷から保護しながら、最適な操舵アシスト量を設定することができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、操舵補助モータ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「電動モータ」という)は、車速及び操舵トルク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電動モータトルクが制御される。
電動モータには、当該電動モータを駆動する蓄電池などの電源の電力限界があり、この電源の電力限界に基づいて電動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を一定以下に抑えている。これを「電源電力限界」という。
電動モータには、当該電動モータを駆動する蓄電池などの電源の電力限界があり、この電源の電力限界に基づいて電動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を一定以下に抑えている。これを「電源電力限界」という。
アイドリング停止機能を備える車両において、アイドリング停止中に操舵したときの電源負荷を軽減するため、アイドリング停止中は電動モータの駆動力が所定以下となるように制限する方法が開示されている(特許文献1)。これによって、エンジンの再始動が容易にできるようになる。
また、アイドリング停止中に操舵ハンドルに入力された操舵量(操舵トルク又は操舵速度)が設定操舵量を上回った時点から、電動モータに流すことができる電流の上限値を時間の経過とともに低減していく方法も開示されている(特許文献2)。
また、アイドリング停止中に操舵ハンドルに入力された操舵量(操舵トルク又は操舵速度)が設定操舵量を上回った時点から、電動モータに流すことができる電流の上限値を時間の経過とともに低減していく方法も開示されている(特許文献2)。
ところで、特許文献1に開示された方法では、エンジンが自動停止された時刻に電動モータの回転数を漸次低減するものであるため、例えばエンジンの自動停止からある程度時間が経過した後に操舵操作を行った場合には、操舵ハンドルが急激に重くなったような違和感を運転者に与えてしまうといった課題がある。
特許文献2に開示された方法では、一度操舵トルクが設定量を上回った状態が検出されると、その時点から時間の経過とともに操舵補助(アシスト)を制限するため、例えばハンドルを操作した後いったん操舵ハンドルから手を放し、しばらくたってから再びハンドルを操舵しようとすると、電動モータ電流が大きく制限されてしまっているため、運転者はやはりハンドルが急に重くなったという違和感を感じてしまう。
特許文献2に開示された方法では、一度操舵トルクが設定量を上回った状態が検出されると、その時点から時間の経過とともに操舵補助(アシスト)を制限するため、例えばハンドルを操作した後いったん操舵ハンドルから手を放し、しばらくたってから再びハンドルを操舵しようとすると、電動モータ電流が大きく制限されてしまっているため、運転者はやはりハンドルが急に重くなったという違和感を感じてしまう。
そこで本発明の目的は、アイドリング停止状態になってからの、操舵補助モータの実際の電力消費量と車両の電源負荷との関係を考慮して、最適な操舵アシスト量を設定することができる電動パワーステアリング装置を提供することである。
本発明の電動パワーステアリング装置は、アイドリング停止を検出する手段と、操舵補助力を発生するための操舵補助モータと、操舵補助モータを駆動する駆動回路と、駆動回路に駆動電力を供給する電源と、アイドリング停止の開始時からの駆動回路の消費エネルギーを算出又は推定する消費エネルギー演算手段と、算出又は推定された消費エネルギーに基づいて、消費エネルギーが大きなほど操舵補助モータに供給される電流の指令値を小さく制限する電流制限手段と、電流制限手段により制限された電流の指令値に基づいて駆動回路を制御するモータ駆動制御手段とを有するものである。
この構成であれば、アイドリング停止状態になって、操舵補助モータの実際の電力消費量を消費エネルギー演算手段によって算出又は推定し、この消費エネルギーが大きなほど操舵補助モータに供給される電流の指令値を小さく制限することによって、電源を過負荷から保護しながら、最適な操舵アシスト量を設定することができる。特に時間の経過を要素とせずに、アイドリング停止の開始時からの消費エネルギーに基づいて操舵補助モータに供給される電流の指令値を変化させることができる。
消費エネルギー演算手段は、駆動回路の消費電力を積算することにより、駆動回路の消費エネルギーを算出又は推定することができる。
電流制限手段は、消費エネルギーに最大値を設け、この最大値を超えると電流の指令値を実質的にゼロにするとよい。これにより、電源に過負荷を与えることを避けることができる。
電流制限手段は、消費エネルギーに最大値を設け、この最大値を超えると電流の指令値を実質的にゼロにするとよい。これにより、電源に過負荷を与えることを避けることができる。
消費エネルギーの最大値は、電源の蓄電容量に応じて設定すればよい。
また、電源の蓄電容量は負荷の状況や時間の経過によって変化するものであるので、電源の電圧を測定することによって電源の蓄電容量を決定することができる。
また、電源の蓄電容量は負荷の状況や時間の経過によって変化するものであるので、電源の電圧を測定することによって電源の蓄電容量を決定することができる。
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、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成と制御機能と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電動モータ(操舵補助モータ)3と、電動モータ3を駆動するための電源(蓄電池など)30と、電動モータ3の回転角(電気角)を検出するための回転角センサ(例えばレゾルバ)5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、電動モータ3を駆動制御する電動モータ制御装置6とを備えている。
図1は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成と制御機能と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電動モータ(操舵補助モータ)3と、電動モータ3を駆動するための電源(蓄電池など)30と、電動モータ3の回転角(電気角)を検出するための回転角センサ(例えばレゾルバ)5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、電動モータ3を駆動制御する電動モータ制御装置6とを備えている。
前記電動モータ制御装置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。トルクセンサ1は、ステアリングシャフトの途中部に設置され、ステアリングシャフトを、トーションバーを介して互いに回転可能に連結し、これらのシャフトの相対回転角に基づいて、ステアリングホイール10の回転に基づく操舵トルクThを検出する。車速センサ7は、車輪のロータの回転速度を読み取ることにより、前記車速を検出する。
電動モータ制御装置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を通して電動モータ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。
電動モータ3は、この実施形態では、三相電動モータであり、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。電動モータ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。
電動モータ3は、この実施形態では、三相電動モータであり、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。電動モータ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θM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θMに従う実回転座標系である。このロータ角θM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。
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θM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θMに従う実回転座標系である。このロータ角θM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、電動モータ制御装置6は、電流検出部13及び複数のスイッチング素子を有し、それらのスイッチング動作により電動モータを駆動するインバータ駆動回路12を備えている。
電流検出部13は、電動モータ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IU,IV,IWをそれぞれ検出する電流検出器を有する。
電流検出部13は、電動モータ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IU,IV,IWをそれぞれ検出する電流検出器を有する。
電動モータ制御装置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、電流偏差演算器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、インバータ消費エネルギー演算部37とが含まれている。インバータ消費エネルギー演算部37には、車内のCANバスラインからアイドリング停止中であることを示す信号が供給される。
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、電流偏差演算器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、インバータ消費エネルギー演算部37とが含まれている。インバータ消費エネルギー演算部37には、車内のCANバスラインからアイドリング停止中であることを示す信号が供給される。
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、電動モータ3のロータ50の回転角(電気角。以下、「回転角θM」という。)を演算するものである。この回転角θMが座標変換用の変換角θs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Thと、車速センサ7により検出される車速Vとに基づいて目標モータトルクTM*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TM*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TM*を生成する。
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Thと、車速センサ7により検出される車速Vとに基づいて目標モータトルクTM*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TM*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TM*を生成する。
なお、アイドリング停止時は車速が実質的に0、又は0付近であるので、車速0、又は0付近に対応する目標モータトルクTM*が生成される。
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TM*は、電動モータ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、電動モータ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。
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TM*は、電動モータ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、電動モータ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TM*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)。
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)。
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TM*を、電動モータ3のトルク定数KT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Iq*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、電流偏差演算器23に与えられる。
一方、電流検出部13は、インバータ駆動回路12における電動モータ3のU相電流IU、V相電流IV、W相電流IW(以下、これらを総称するときには「三相検出電流IUVW」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IUVW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IUVW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Idq」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θsが用いられる。
UVW/dq変換部27は、三相検出電流IUVW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Idq」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θsが用いられる。
インバータ消費エネルギー演算部37は、UVW/dq変換部27によって得られる二相検出電流Idq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Vdqに基づいて、下記(1)式を用いて、インバータ駆動回路12の消費電力(「EPS消費電力」という)W(単位:ワット)を求める。このEPS消費電力Wは、電源30の消費電力に相当する値となる。
W=VdId+VqIq・・・(1)
インバータ消費エネルギー演算部37は、アイドリング停止開始時刻からEPS消費電力Wを積分演算して、EPS消費エネルギーE(単位:ジュール)を算出する。積分範囲はアイドリング停止開始時刻から現在時刻までである。
E=∫Wdt・・・(2)
インバータ消費エネルギー演算部37は、このEPS消費エネルギーEに対応する電流制限ゲインGを算出し、補正部22に供給する。これにより、補正部22は、モータ電流指令値Iq*に電流制限ゲインGを乗算して、モータ電流指令値Iq*を制限する。
インバータ消費エネルギー演算部37は、アイドリング停止開始時刻からEPS消費電力Wを積分演算して、EPS消費エネルギーE(単位:ジュール)を算出する。積分範囲はアイドリング停止開始時刻から現在時刻までである。
E=∫Wdt・・・(2)
インバータ消費エネルギー演算部37は、このEPS消費エネルギーEに対応する電流制限ゲインGを算出し、補正部22に供給する。これにより、補正部22は、モータ電流指令値Iq*に電流制限ゲインGを乗算して、モータ電流指令値Iq*を制限する。
ここで、EPS消費エネルギーEと電流制限ゲインGとの対応関係は、インバータ消費エネルギー演算部37に付属するメモリ38に、マップとして記憶されている。このマップの具体例を、図3に示す。
図3の横軸はEPS消費エネルギーEを表し、縦軸は電流制限ゲインGを表す。図3に記入したように、EPS消費エネルギーEが中間点(0とEPS消費エネルギーEの最大値Emaxとの間の点)E1を超えると電流制限ゲインGは1から低下していき、EPS消費エネルギーEがEmaxに達すると、電流制限ゲインGはGmまで低下する。ここでGmはEmaxに対応する0と1の間の数値である(0≦Gm≦1)。その間、電流制限ゲインGは直線状に低下している。しかし、低下の仕方は直線に限定されるものではなく、EPS消費エネルギーEの増大に連れて電流制限ゲインGが低下する関係であれば、任意の関数形(二次曲線、指数曲線、正弦波曲線など)を採用することができる。
図3の横軸はEPS消費エネルギーEを表し、縦軸は電流制限ゲインGを表す。図3に記入したように、EPS消費エネルギーEが中間点(0とEPS消費エネルギーEの最大値Emaxとの間の点)E1を超えると電流制限ゲインGは1から低下していき、EPS消費エネルギーEがEmaxに達すると、電流制限ゲインGはGmまで低下する。ここでGmはEmaxに対応する0と1の間の数値である(0≦Gm≦1)。その間、電流制限ゲインGは直線状に低下している。しかし、低下の仕方は直線に限定されるものではなく、EPS消費エネルギーEの増大に連れて電流制限ゲインGが低下する関係であれば、任意の関数形(二次曲線、指数曲線、正弦波曲線など)を採用することができる。
EPS消費エネルギーEの最大値Emaxは、電源30の電力限界とほぼ等しい値に設定する。これを超えると電源に過大な負荷がかかるので、電流制限ゲインGによって、モータ電流指令値Iq*を抑えるのである。
補正部22は、この電流制限ゲインGを用いて、モータ電流指令値Iq*を補正する。補正後のモータ電流指令値Iq*を"Iq* 1"と表記すると、
Iq* 1=Iq*×G・・・(3)
である。
補正部22は、この電流制限ゲインGを用いて、モータ電流指令値Iq*を補正する。補正後のモータ電流指令値Iq*を"Iq* 1"と表記すると、
Iq* 1=Iq*×G・・・(3)
である。
図4(a)は、いままでに説明したアイドリング停止後のEPS消費電力Wの時間変動を示すグラフ、図4(b)は、EPS消費電力Wを積分して得られるEPS消費エネルギーEの時間変動を示すグラフ、図4(c)は、図3と同様、EPS消費エネルギーEと電流制限ゲインGとの対応関係を示すグラフである。
アイドリング時点の時刻tを0とし、アイドリング停止後、時刻t1で1回目のハンドル操作し、時刻t2で2回目のハンドル操作をしたとする。EPS消費電力Wは、時刻t1で立ち上がってしばらくの間、低減していき、時刻t2で立ち上がってしばらくの間、低減していく。EPS消費電力Wを積分して得られるEPS消費エネルギーEは、EPS消費電力Wが発生するたびに積算されていく。任意の時点tでのEPS消費エネルギーEに対応する電流制限ゲインG(t)は、図4(c)のように、マッピングにより求めることができる。
アイドリング時点の時刻tを0とし、アイドリング停止後、時刻t1で1回目のハンドル操作し、時刻t2で2回目のハンドル操作をしたとする。EPS消費電力Wは、時刻t1で立ち上がってしばらくの間、低減していき、時刻t2で立ち上がってしばらくの間、低減していく。EPS消費電力Wを積分して得られるEPS消費エネルギーEは、EPS消費電力Wが発生するたびに積算されていく。任意の時点tでのEPS消費エネルギーEに対応する電流制限ゲインG(t)は、図4(c)のように、マッピングにより求めることができる。
この図4(c)に示すように、EPS消費エネルギーEが中間点E1を超えるまでは、電源30に負担をかけることは少ないと判断して電流制限を行わないので、運転者にトルク詰まりなどの違和感を与えなくて済む。EPS消費エネルギーEが中間点E1を超えると、EPS消費エネルギーEに応じて電動モータへの駆動電流を抑えて、あらかじめ適正に抑えることができる。EPS消費エネルギーEが電源30の電力限界とほぼ等しい最大値Emaxを超えると、電源30の保護の観点から、電動モータへの駆動電流を0として操舵アシストを行わない。
なおブラシ付き電動モータの場合は、EPS消費電力Wを前記(1)式に代えて、
W=VmIm・・・(1a)
(Vm:電動モータ電圧、Im:電動モータ電流)を用いて算出する。補正後のモータ電流指令値Im* 1を、前記(3)式に代えて、
Im* 1=Im*×G・・・(3a)
を用いて算出する。このようにブラシ付き電動モータであっても、ブラシレス電動モータと同様に、電動モータ電流によって電力消費制限ができる。
W=VmIm・・・(1a)
(Vm:電動モータ電圧、Im:電動モータ電流)を用いて算出する。補正後のモータ電流指令値Im* 1を、前記(3)式に代えて、
Im* 1=Im*×G・・・(3a)
を用いて算出する。このようにブラシ付き電動モータであっても、ブラシレス電動モータと同様に、電動モータ電流によって電力消費制限ができる。
補正部22は、このモータ電流指令値Iq* 1を電流偏差演算器23に提供する。電流偏差演算器23は、モータ電流指令値Iq* 1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との偏差をそれぞれ演算する。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演算を行うことにより、電動モータ3に印加すべき二相指示電圧Vdq*(d軸指示電圧Vd*及びq軸指示電圧Vq*)を生成する。この二相指示電圧Vdq*は、dq/UVW変換部25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演算を行うことにより、電動モータ3に印加すべき二相指示電圧Vdq*(d軸指示電圧Vd*及びq軸指示電圧Vq*)を生成する。この二相指示電圧Vdq*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Vdq*を三相指示電圧VUVW*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θsが用いられる。三相指示電圧VUVW*は、U相指示電圧VU*、V相指示電圧VV*及びW相指示電圧VW*からなる。この三相指示電圧VUVW*は、PWM制御部26に与えられる。
PWM制御部26は、U相指示電圧VU*、V相指示電圧VV*及びW相指示電圧VW*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。
PWM制御部26は、U相指示電圧VU*、V相指示電圧VV*及びW相指示電圧VW*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VUVW*に相当する電圧が電動モータ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、アイドリング停止時に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(この場合は車速0)に応じた目標モータトルクTM*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TM*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。
このような構成において、アイドリング停止時に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(この場合は車速0)に応じた目標モータトルクTM*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TM*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から取得したモータ電流指令値Iq*に、電流制限ゲインGを適用して補正後のモータ電流指令値Iq* 1を得て出力する。
このモータ電流指令値Id*,Iq* 1と二相検出電流Id,Iqとの偏差が電流偏差演算器23によって算出され、この偏差を零に導くようにPI制御部24によるPI演算が行われ、この演算結果に対応した二相指示電圧Vdq*がPI制御部24から出力される。この二相指示電圧Vdq*は、dq/UVW変換部25によって、三相指示電圧VUVW*に変換される。
このモータ電流指令値Id*,Iq* 1と二相検出電流Id,Iqとの偏差が電流偏差演算器23によって算出され、この偏差を零に導くようにPI制御部24によるPI演算が行われ、この演算結果に対応した二相指示電圧Vdq*がPI制御部24から出力される。この二相指示電圧Vdq*は、dq/UVW変換部25によって、三相指示電圧VUVW*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VUVW*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、電動モータ3が駆動され、最終的な電流指令値Id*,Iq* 1に対応した電動モータトルク(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、アイドリング停止時に操舵トルク操舵補助を行うことができる。また、アイドリング停止状態になってからの、操舵補助モータの実際の電力消費量と車両の電源負荷との関係を考慮して、最適な操舵アシスト量を設定することができる。
こうして、アイドリング停止時に操舵トルク操舵補助を行うことができる。また、アイドリング停止状態になってからの、操舵補助モータの実際の電力消費量と車両の電源負荷との関係を考慮して、最適な操舵アシスト量を設定することができる。
なお、アイドリング停止していない通常の走行時には、補正部22は、電流制限ゲインGを適用しないで、電流指令値生成部21から取得したモータ電流指令値Iq*をそのまま出力する。すなわち電動モータ制御装置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が検出する車速に基づいて目標電流値を設定し、電動モータ3のモータ電流が目標電流値に一致するように、インバータ駆動回路12を通して電動モータ3を駆動させ、操舵状況及び車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
次に、本発明の他の実施形態に係る電動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、EPS消費エネルギーEの最大値Emaxは、電源30の電力限界とほぼ等しいものとし、最大値Emaxを一定値としていた。しかし電源30が具体的に蓄電池である場合、経年変化などに応じて、蓄電池の蓄電容量が低下していく。そこでこの蓄電池の蓄電容量に応じて、EPS消費エネルギーEの最大値Emaxを設定するとよい。具体的には、蓄電池の蓄電容量が小さいときには最大値Emaxの値を下げ、蓄電池の蓄電容量が大きいときには最大値Emaxの値を上げる。蓄電池の劣化に基づく容量変化は、例えば無負荷時、あるいは一定負荷時の蓄電池の電圧を測定し、この電圧値を用いて評価することができる。図1の電源30からインバータ消費エネルギー演算部37への線が、蓄電池の電圧の測定経路を示している。
図5は、図3に示された中間点E1やEPS消費エネルギーの最大値Emaxを、蓄電池の蓄電容量や経年変化に応じて、矢印のように低下させた場合のグラフを示している。低下後の中間点をE1′で、低下後のEPS消費エネルギーの最大値をEmax′で示している。Emaxに対応する電流ゲインをGm′で示している(0≦Gm′≦1)。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
3…操舵補助モータ、12…インバータ駆動回路、22…補正部(電流制限手段)、30…電源、37…インバータ消費エネルギー演算部
Claims (5)
- アイドリング停止を検出する手段と、
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駆動回路と、
前記駆動回路に駆動電力を供給する電源と、
アイドリング停止の開始時からの前記駆動回路の消費エネルギーを算出又は推定する消費エネルギー演算手段と、
算出又は推定された前記消費エネルギーに基づいて、前記消費エネルギーが大きなほど前記操舵補助モータに供給される電流の指令値を小さく制限する電流制限手段と、
前記電流制限手段により制限された電流の指令値に基づいて前記駆動回路を制御するモータ駆動制御手段とを有する、電動パワーステアリング装置。 - 前記消費エネルギー演算手段は、前記駆動回路の消費電力を積算することにより、前記駆動回路の消費エネルギーを算出又は推定するものである、請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記電流制限手段は、前記消費エネルギーに最大値を設け、この最大値を超えると電流の指令値を実質的にゼロにするものである、請求項1又は請求項2記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記消費エネルギーの最大値は、前記電源の蓄電容量に応じて設定されるものである、請求項1から請求項3の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記電源の蓄電容量は負荷の状況や時間の経過によって変化するものであり、前記電源の電圧を測定することによって決定される、請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。
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