JP2021079893A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータをより適切に動作させることができる操舵制御装置を提供する。【解決手段】制御装置４０は、ベクトル制御によりモータ２１への給電を制御する。制御装置４０のマイクロコンピュータ５１は、ｑ軸電流指令値演算部７１、ｄ軸電流指令値演算部７２および回生判定部８１を有している。ｄ軸電流指令値演算部７２は、回生判定部８１によりモータ２１が回生状態である旨判定されるとき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を零に設定する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、ベクトル制御における弱め界磁制御電流であるｄ軸電流Ｉｄの目標値である。【選択図】図２

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、たとえば特許文献１に記載されるように、モータのトルクをアシスト力としてステアリングシャフトに付与することによりステアリングホイールの操作を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。電動パワーステアリング装置の制御装置は、トルクセンサを通じて検出される操舵トルクおよび車速センサを通じて検出される車速に基づき目標アシスト力を演算し、この目標アシスト力がステアリングシャフトに付与されるようにモータへの給電を制御する。

モータとしては三相のブラシレスモータが多く使用される。この場合、制御装置はベクトル制御によりモータへの給電を制御する。すなわち、制御装置は、３相の電流センサ検出値を３相からｄｑ軸座標系の２相に座標変換し、ｄｑ軸座標系で電流フィードバック制御を行う。ｄｑ軸座標系は回転座標系であるため、電流をトルク成分と弱め界磁成分とに分けて電流ベクトル制御を行う。

電動パワーステアリング装置では、素早いステアリング操作がなされた場合など、その基底速度を超えた高速領域でのモータ回転が要求されるときがある。この高速領域では誘起電圧が電源電圧より高くなり、電流が流せなくなるいわゆる電圧飽和の状態が発生する。これを防ぐため、電流フィードバック制御におけるｄ軸電流指令値をモータの回転速度（換言すれば、ステアリングの操舵速度）に応じた負の値とする、すなわち負のｄ軸電流を流すことによりｄ軸方向の磁束を減少させ誘起電圧をより低く抑える弱め界磁制御が一般に行われている。このような弱め界磁制御の実行を通じて、基底速度を超えた高速領域までモータの回転領域（運転範囲）の拡張が図られ、高速操舵時の追従性が確保される。

国際公開第２００６／０９８５１６号

電動パワーステアリング装置においては、つぎのような事象が発生するおそれがある。すなわち、車両の縁石乗り上げなどに起因して大きな逆入力荷重が転舵シャフトに作用した場合、転舵シャフトがその軸方向へ移動することにより転舵シャフトの端部がハウジングに当接する、いわゆる端当てが生じるおそれがある。この場合、転舵シャフトに連動してモータも転舵シャフトの移動方向に応じた方向へ回転する。

ただし、大きな逆入力荷重が転舵シャフトに作用した場合、非常に速い速度で転舵シャフトが移動する。このため、モータも転舵シャフトの移動速度に比例するかたちで高速回転する。その結果、ｄ軸電流指令値が負方向へ向けて増大する。これに伴い、モータの回転速度の増加が助長されるおそれがある。したがって、転舵シャフトがハウジングに当たる際の衝撃荷重がより増大することが懸念される。

本発明の目的は、モータをより適切に動作させることができる操舵制御装置を提供することにある。

上記目的を達成し得る操舵制御装置は、転舵輪に連動するシャフトに付与される駆動力を発生する三相のモータに対する電流指令値としてｄｑ座標系のｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を演算し、検出される前記モータの各相の電流値をｄｑ座標系のｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換してこれら変換されるｄ軸電流値およびｑ軸電流値をｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に追従させるフィードバック制御を実行する。操舵制御装置は、前記モータの回転速度に応じて前記ｄ軸電流指令値を負の値とする弱め界磁制御を実行する演算部と、前記モータが回生状態であるかどうかを判定する判定部と、を有している。前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、前記モータの回生状態に応じてｄ軸電流指令値を演算する。

この構成によれば、モータが回生状態である場合、そのモータの回生状態に応じてｄ軸電流指令値が演算される。すなわち、たとえば転舵輪に逆入力荷重が加わった場合、モータの回転速度はモータの回生状態に応じて調節される。したがって、モータの回生状態に応じてモータをより適切に動作させることができる。

上記の操舵制御装置において、前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、ｄ軸電流指令値の絶対値を前記モータの回転速度に応じた本来の値よりも小さい値に設定するようにしてもよい。

この構成によれば、モータの回転速度に応じた誘起電圧による回生制動力により転舵輪あるいは転舵輪に連動するシャフトの移動速度の上昇が抑えられる。このため、転舵輪を介した逆入力による衝撃を軽減することができる。

上記の操舵制御装置において、前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、ｄ軸電流指令値を零に設定するようにしてもよい。
この構成によれば、モータの回転速度に応じた誘起電圧による回生制動力により転舵輪あるいは転舵輪に連動するシャフトの移動速度の上昇が抑えられる。このため、転舵輪を介した逆入力による衝撃を軽減することができる。

上記の操舵制御装置において、前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、前記モータの発電量が多いほどｄ軸電流指令値の絶対値をより小さい値に設定するようにしてもよい。

この構成によれば、モータの回転速度に応じた誘起電圧による回生制動力により転舵輪あるいは転舵輪に連動するシャフトの移動速度の上昇が抑えられる。このため、転舵輪を介した逆入力による衝撃を軽減することができる。

上記の操舵制御装置において、前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、ｄ軸電流指令値を徐々に変化させるようにしてもよい。
この構成によれば、モータの誘起電圧、ひいてはモータにより発電される電力を徐々に増加させることができる。

上記の操舵制御装置において、前記判定部は、電源電流の方向あるいは電源電圧に基づき前記モータの回生状態を判定するようにしてもよい。
モータが回生状態であるとき、モータにより発電される電力は電源に向かって流れる。このため、電源電流の方向に基づきモータが回生状態であるかどうかを判定することができる。また、モータが回生状態であるとき、モータの誘起電圧によって電源の電圧が増大する。このため、電源の電圧に基づきモータの回生状態を判定することが可能である。

本発明の操舵制御装置によれば、モータをより適切に動作させることができる。

操舵制御装置の第１の実施の形態が搭載される電動パワーステアリング装置の概略構成を示す構成図。 操舵制御装置の第１の実施の形態のブロック図。 第１の実施の形態における回生判定部の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施の形態における回生判定部の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施の形態におけるモータの発電量とゲインとの関係を示すグラフ。

＜第１の実施の形態＞
以下、操舵制御装置を電動パワーステアリング装置の制御装置に具体化した第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との間の動力伝達経路として機能するステアリングシャフト１３、ピニオンシャフト１４および転舵シャフト１５を有している。転舵シャフト１５は、車体の幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びている。転舵シャフト１５は、車体に固定されるハウジング１６の内部に収容される。転舵シャフト１５の両端には、それぞれタイロッド１７，１７を介して転舵輪１２，１２が連結される。ピニオンシャフト１４のピニオン歯１４ａは、転舵シャフト１５のラック歯１５ａに噛み合わされている。したがって、ステアリングホイール１１の回転操作に連動して転舵シャフト１５がその軸線方向に沿って移動することにより転舵輪１２，１２の転舵角θ_ｗ，θ_ｗが変更される。

また、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１の操作を補助するアシスト力を転舵シャフト１５に付与する構成として、モータ２１および伝動機構２２を有している。

モータ２１は、アシスト力の発生源であって三相のブラシレスモータが採用される。モータ２１は、ハウジング１６の外側の部分に固定されている。モータ２１の出力軸２１ａは転舵シャフト１５に対して平行に延びている。モータ２１の出力軸２１ａは、伝動機構２２を介して転舵シャフト１５に連結されている。モータ２１が発生するトルクは、伝動機構２２を介して転舵シャフト１５にアシスト力として付与される。

伝動機構２２は、ボールナット３１、駆動プーリ３２、従動プーリ３３、および無端状のベルト３４を有している。ボールナット３１は、転舵シャフト１５のボールねじ部１５ｂに対して図示しない複数のボールを介して螺合されている。駆動プーリ３２は、モータ２１の出力軸２１ａに固定されている。従動プーリ３３は、ボールナット３１の外周面に嵌められた状態で固定されている。ベルト３４は、駆動プーリ３２と従動プーリ３３との間に掛け渡されている。したがって、モータ２１の回転は、駆動プーリ３２、ベルト３４および従動プーリ３３を介してボールナット３１に伝達される。ボールナット３１の回転に伴い転舵シャフト１５はその軸線方向に沿って移動する。

また、電動パワーステアリング装置１０は、モータ２１を制御する制御装置４０を有している。制御装置４０は、車載される各種のセンサの検出結果を運転者の要求あるいは走行状態を示す情報として取得し、その取得される情報に応じてモータ２１を制御する。センサとしては、トルクセンサ４１、車速センサ４２および回転角センサ４３が挙げられる。トルクセンサ４１は、ステアリングシャフト１３に設けられていて、ステアリングシャフト１３に印加される操舵トルクＴｈを検出する。車速センサ４２は車速Ｖを検出する。回転角センサ４３はモータ２１に設けられていて、モータ２１の回転角θｍを検出する。制御装置４０は、モータ２１に対する給電制御を通じて操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに応じたアシスト力を発生させるアシスト制御を実行する。制御装置４０は、回転角センサ４３を通じて検出されるモータ２１の回転角θｍを使用してモータ２１をベクトル制御する。

つぎに、制御装置４０について詳細に説明する。
図２に示すように、制御装置４０は、モータ制御信号を生成するマイクロコンピュータ５１、およびマイクロコンピュータ５１により生成されるモータ制御信号に基づいてモータ２１に３相の駆動電力を供給するモータ駆動回路５２を有している。

モータ駆動回路５２は、周知のＰＷＭインバータであって、直列に接続された一対の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素子を基本単位であるアームとして、三相各相に対応する３つのアームが並列接続されてなる。マイクロコンピュータ５１により生成されるモータ制御信号は、モータ駆動回路５２の各スイッチング素子のデューティ比を規定する。モータ制御信号は各スイッチング素子のゲート端子に印加される。モータ制御信号に応答して各スイッチング素子がオンオフすることにより、車載されるバッテリ５３の直流電圧が三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に変換されてモータ２１に供給される。

マイクロコンピュータ５１は、トルクセンサ４１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、車速センサ４２を通じて検出される車速Ｖ、および回転角センサ４３を通じて検出されるモータ２１の回転角θｍを取り込む。また、マイクロコンピュータ５１は、モータ２１への給電経路に設けられた電流センサ５４ｕ，５４ｖ，５４ｗを通じて検出される三相各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値を取り込む。マイクロコンピュータ５１は、各センサを通じて検出される操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、モータ２１の回転角θｍおよびモータ２１の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値に基づき、ステアリングホイール１１の操作状態あるいは車両の走行状態に応じた適切なアシスト力が得られるようにモータ２１への給電を制御する。制御装置４０は、２相の回転座標系であるｄｑ座標系で記述されるベクトル制御によりモータ２１を制御する。

つぎに、マイクロコンピュータ５１の構成を詳細に説明する。
図２に示されるように、マイクロコンピュータ５１は、回転速度演算部６１、操舵角演算部６２、電流指令値演算部６３、三相／二相座標変換部６４、フィードバック制御部６５、二相／三相座標変換部６６、および制御信号生成部６７を有している。

回転速度演算部６１は、微分器であって、回転角センサ４３を通じて検出されるモータ２１の回転角θｍを時間で微分することによりモータ２１の回転速度ωを演算する。
操舵角演算部６２は、回転角センサ４３を通じて検出されるモータ２１の回転角θｍに基づきステアリングホイール１１の回転角である操舵角θｓを演算する。操舵角演算部６２は、たとえば車両の直進状態に対応するステアリングホイール１１の中立位置を基準としてモータ２１の回転数を計数することにより３６０°を超える多回転の回転角θｍを絶対値で演算する。操舵角演算部６２は、モータ２１からステアリングシャフト１３までの間の減速比に基づく換算計数をモータ２１の多回転の回転角θｍに乗算することにより、操舵角θｓを演算する。

電流指令値演算部６３は、ｑ軸電流指令値演算部７１およびｄ軸電流指令値演算部７２を有している。
ｑ軸電流指令値演算部７１は、トルクセンサ４１を通じて検出される操舵トルクＴｈおよび車速センサ４２を通じて検出される車速Ｖに基づき、基本アシストトルクを演算する。ｑ軸電流指令値演算部７１は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より絶対値の大きい目標アシストトルクを演算する。また、ｑ軸電流指令値演算部７１は、回転速度演算部６１により演算されるモータ２１の回転速度ωおよび操舵角演算部６２により演算される操舵角θｓを使用して基本アシストトルクに対する補償値を演算する。補償値は、たとえば操舵角θｓに比例して大きくなるステアリングシャフト１３の中立位置への復帰力と、モータ２１の回転速度ωに比例して大きくなるステアリングシャフト１３の回転に対する抵抗力に対応した戻しトルクとの和として演算される。ｑ軸電流指令値演算部７１は、基本アシストトルクと補償値との和を目標アシストトルクとして設定し、この目標アシストトルクをトルク定数で除算することにより、ｄｑ座標系におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を演算する。

ｄ軸電流指令値演算部７２は、回転速度演算部６１により演算されるモータ２１の回転速度ωに基づきｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を演算する。ｄ軸電流指令値演算部７２は、モータ２１の回転速度ωに応じてｄ軸電流指令値Ｉd＊を負の値とする弱め界磁制御を実行する。詳述すると、モータ２１の回転速度ωが増大するにつれて各相のモータコイルに生ずる誘起電圧（逆起電力）が増大するところ、モータ２１の回転速度には上限（基底速度）がある。しかし、ｄ軸電流指令値Ｉd^＊を負の値、すなわち負方向のｄ軸電流を流すことにより、ｄ軸電機子反作用による減磁起磁力を利用してｄ軸方向の磁束を減少させて誘起電圧を低く抑えることが可能である。これにより、基底速度を超えた高速領域までモータ２１の運転範囲（回転領域）が拡張可能となる。

ｄ軸電流指令値演算部７２は、たとえば回転速度ωの絶対値が「０」の近傍値である第１の設定値以下であるとき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を「０」に設定する。ｄ軸電流指令値演算部７２は、回転速度ωの絶対値が第１の設定値を超えているとき、負の値のｄ軸電流指令値Ｉd^＊を演算する。ｄ軸電流指令値演算部７２は、回転速度ωの絶対値が第１の設定値を超え、かつ第１の設定値よりも大きい値に設定される第２の設定値以下の値であるとき、回転速度ωの絶対値が増加するほど、より絶対値の大きいｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を演算する。ｄ軸電流指令値演算部７２は、回転速度ωの絶対値が第２の設定値を超えた以降、回転速度ωにかかわらずｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の絶対値を上限値に維持する。

三相／二相座標変換部６４は、回転角センサ４３を通じて検出されるモータ２１の回転角θｍ、および電流センサ５４ｕ，５４ｖ，５４ｗを通じて検出されるモータ２１の各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値を取り込む。三相／二相座標変換部６４は、モータ２１の回転角θｍに基づきモータ２１の三相各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値をｄｑ座標系における二相の電流であるｑ軸電流値Ｉｑおよびｄ軸電流値Ｉｄに変換する。

フィードバック制御部６５は、電流指令値演算部６３により演算されるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊およびｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を取り込む。また、フィードバック制御部６５は、三相／二相座標変換部６４により演算されるｑ軸電流値Ｉｑおよびｄ軸電流値Ｉｄを取り込む。フィードバック制御部６５は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流値Ｉｑとの差の値であるｑ軸電流偏差、ならびにｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流値Ｉｄとの差の値であるｄ軸電流偏差を演算する。フィードバック制御部６５は、ｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に追従させるべくｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を演算する。フィードバック制御部６５は、ｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に追従させるべくｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を演算する。フィードバック制御部６５は、たとえばｑ軸電流偏差およびｄ軸電流偏差に所定のフィードバックゲインを乗ずることによってｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を演算する。

二相／三相座標変換部６６は、フィードバック制御部６５により演算されるｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を取り込む。二相／三相座標変換部６６は、回転角センサ４３を通じて検出されるモータ２１の回転角θｍに応じてｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を３相の電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ^＊に変換する。

制御信号生成部６７は、二相／三相座標変換部６６により演算される三相の電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ^＊を取り込む。制御信号生成部６７は、電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ^＊に対応するデューティ比を有するモータ制御信号（ＰＷＭ制御信号）Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを生成する。これらモータ制御信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗに基づきモータ駆動回路５２の各スイッチング素子がスイッチングすることにより目標アシストトルクに応じた電流がモータ２１へ供給される。

また、たとえばステアリングホイール１１がより速く回転操作されることによってモータ２１が高速回転する場合、モータ２１においては弱め界磁制御電流として負のｄ軸電流が流れるため、モータ２１における逆起電力（誘起電圧）の発生が抑制される。このため、ステアリングホイール１１が高速操舵される場合であれ、これに追従してモータ２１は好適に回転する。したがって、良好な操舵感触が得られる。

ここで、電動パワーステアリング装置１０においては、つぎのような事象が発生するおそれがある。すなわち、車両の縁石乗り上げなどに起因して大きな逆入力荷重が転舵シャフト１５に作用した場合、転舵シャフト１５がその軸方向へ移動することにより転舵シャフト１５の端部がハウジング１６に当接する、いわゆる端当てが生じるおそれがある。この場合、転舵シャフト１５に連動してモータ２１も転舵シャフト１５の移動方向に応じた方向へ回転する。

ただし、大きな逆入力荷重が転舵シャフト１５に作用した場合、非常に速い速度で転舵シャフト１５が移動する。このため、モータ２１も転舵シャフト１５の移動速度に比例するかたちで高速回転する。その結果、ｄ軸電流指令値演算部７２により演算されるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊が「０」を基準とする負方向へ向けて増大する。これに伴い、モータ２１の回転速度の増加が助長されるおそれがある。したがって、転舵シャフト１５がハウジング１６に当たる際の衝撃荷重がより増大することが懸念される。

そこで、転舵輪１２を介した逆入力によりモータ２１が通常の運転操作ではあり得ないような速さで回転する場合に端当てが発生したときの衝撃を軽減するために、制御装置４０として、つぎの構成を採用している。

図２に示すように、制御装置４０は、回生判定部８１および電流センサ８２を有している。電流センサ８２は、バッテリ５３とモータ駆動回路５２との間の給電経路に設けられている。回生判定部８１は、電流センサ８２を通じて検出される電流（電源電流）Ｉｂの方向に基づき、モータ２１の動作状態が力行状態であるか回生状態であるかを判定する。力行状態とは、バッテリ５３の直流電力がモータ駆動回路５２によって交流電力に変換されて、この変換される交流電力がモータ２１へ供給されている通常の運転状態をいう。回生状態とは、モータ２１が回転されることによってモータ２１において発電された電力がモータ駆動回路５２を介してバッテリ５３へ流れ込む状態をいう。

回生判定部８１により実行される処理は、図３のフローチャートに示される通りである。このフローチャートの処理は定められた制御周期で実行される。
図３のフローチャートに示すように、回生判定部８１は、モータ２１の動作状態が回生状態であるかどうかを判定する（ステップＳ１０１）。

回生判定部８１は、電流センサ８２を通じて検出される電流Ｉｂがバッテリ５３からモータ駆動回路５２へ向かって流れるとき、モータ２１の動作状態が力行状態である旨判定する。回生判定部８１は、電流センサ８２を通じて検出される電流Ｉｂがモータ駆動回路５２からバッテリ５３へ向かって流れるとき、モータ２１の動作状態が回生状態である旨判定する。

回生判定部８１は、モータ２１の動作状態が回生状態ではない旨判定されるとき（ステップＳ１０１でＮＯ）、その旨示す状態信号Ｓｒを生成し（ステップＳ１０２）、処理を終了する。回生判定部８１は、モータ２１の動作状態が回生状態である旨判定されるとき（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、その旨示す状態信号Ｓｒを生成し（ステップＳ１０２）、処理を終了する。

ｄ軸電流指令値演算部７２は、回生判定部８１により生成される状態信号Ｓｒがモータ２１の回生状態を示すものではないとき、モータ２１の回転速度ωに応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を演算する弱め界磁制御の実行を継続する。ｄ軸電流指令値演算部７２は、回生判定部８１により生成される状態信号Ｓｒがモータ２１の回生状態を示すものであるとき、弱め界磁制御の実行を解除する。すなわち、ｄ軸電流指令値演算部７２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ_＊を「０」に設定する。

このように、転舵輪１２を介した逆入力などに起因してモータ２１が高速回転される場合、ｄ軸電流指令値Ｉｄ_＊が「０」に設定されることによって、モータ２１にはその時々の回転速度ωに応じた誘起電圧（逆起電力）が発生する。また、モータ２１は、自己の誘起電圧に応じた回生制動力を発生する。ちなみに、モータ２１に伝達される回転力が大きいほど、より大きな回生制動力が発生する。この回生制動力によってモータ２１の回転速度の増加が抑えられる。また、モータ２１における発電時の回生抵抗（回転抵抗）が転舵シャフト１５に対する制動力として作用する。このため、転舵シャフト１５がハウジング１６に当たる際における衝撃荷重の増大が抑えられる。

ちなみに、ｄ軸電流指令値演算部７２は、モータ２１の動作状態が力行状態から回生状態へ遷移した場合、ｄ軸電流指令値Ｉｄ_＊を負の所定値から「０」へ切り替えるとき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ_＊を負の所定値から「０」へ向けて徐々に変化させるようにしてもよい。

転舵シャフト１５に対する制動力をより増大させる観点から、モータ２１による回生制動力はより大きいことが好ましい。しかし、ｄ軸電流指令値Ｉｄ_＊を負の所定値から「０」へ向けて一気に変化させる場合、モータ２１の高速回転に伴い発電される大電力がモータ駆動回路５２へ一気に流れ込むことによって、モータ駆動回路５２のスイッチング素子が損傷するおそれがある。このため、モータ２１の動作状態が力行状態から回生状態へ遷移した場合、ｄ軸電流指令値Ｉｄ_＊を負の所定値から「０」へ向けて徐々に変化させることが好ましい。このようにすれば、モータ２１の誘起電圧は徐々に回転速度ωに応じた値へ向けて変化する。すなわち、モータ２１により発電される電力は徐々に増加する。モータ２１の高速回転に伴い発電される大電力がモータ駆動回路５２へ一気に流れ込むことが抑制されるため、モータ駆動回路５２のスイッチング素子が損傷することを抑えることが可能である。

＜第１の実施の形態の効果＞
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）モータ２１の動作状態が回生状態であるとき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ_＊が「０」に設定される。モータ２１に誘起電圧に応じた回生制動力が発生することにより、モータ２１の回転速度の増加が抑えられる。また、モータ２１の回生抵抗が転舵シャフト１５に対する制動力として作用する。このため、転舵輪１２を介した逆入力に起因して転舵シャフト１５がハウジング１６に当たる端当ての際の衝撃荷重の増大が抑えられる。

（２）制御装置４０によるモータ２１の制御を通じて転舵輪１２を介した逆入力に起因する転舵シャフト１５の端当て時の衝撃荷重が軽減される。このため、電動パワーステアリング装置１０として端当て時の衝撃荷重に対する耐久力を確保するための構成を別途設ける必要がない。したがって、製品コストの増大が抑制される。また、電動パワーステアリング装置１０の耐久性に対する信頼性を確保することもできる。

（３）モータ２１の動作状態が回生状態であるとき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を負の所定値から「０」へ向けて徐々に変化させることにより、モータ２１の高速回転に伴い発電される大電力がモータ駆動回路５２へ一気に流れ込むことが抑制される。したがって、モータ駆動回路５２のスイッチング素子が損傷することが抑制される。

＜第２の実施の形態＞
つぎに、操舵制御装置の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図１および図２に示される第１の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、モータ２１の動作状態が力行状態から回生状態へ遷移した際の制御装置４０の処理内容が第１の実施の形態と異なる。

図４のフローチャートに示すように、回生判定部８１は、電流センサ８２を通じて検出される電流Ｉｂの向きに基づき、モータ２１の動作状態が回生状態であるかどうかを判定する（ステップＳ２０１）。

回生判定部８１は、モータ２１の動作状態が回生状態ではない旨判定されるとき（ステップＳ２０１でＮＯ）、処理を終了する。
回生判定部８１は、モータ２１の動作状態が回生状態である旨判定されるとき（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、モータ２１の発電量に応じたゲインＧ１を演算する（ステップＳ２０２）。

回生判定部８１は、回生判定部８１は、電流センサ８２を通じて検出される電流Ｉｂの値に基づきモータ２１の発電量を演算し、この演算される発電量を制御装置４０の記憶装置に格納されたゲインマップＭ１に適用することによりゲインＧ１を演算する。ゲインマップＭ１は、モータ２１の誘起電圧が大きくなりすぎないように、かつモータ２１に要求される所定の回生制動力を確保する観点に基づき設定される。

図５のグラフに示すように、ゲインマップＭ１は、横軸をモータ２１の発電量、縦軸をゲインＧ１とするマップであって、つぎの特性を有する。すなわち、ゲインＧ１の値は、モータ２１の発電量が増大するにつれて「１」から「０」へ向けて徐々に減少する。

この後、回生判定部８１は、ステップ２０２で演算されるゲインＧ１をモータ２１の動作状態を示す状態信号Ｓｒとしてｄ軸電流指令値演算部７２へ出力し（ステップＳ２０３）、処理を終了する。

ｄ軸電流指令値演算部７２は、回生判定部８１により生成されるゲインＧ１をその時々のｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に乗算することにより最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を演算する。ゲインＧ１の値にはモータ２１の発電量が反映されているため、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊はモータ２１の発電量が反映された値となる。モータ２１の発電量が多いほどゲインＧ１の値はより小さい値に設定される。このため、モータ２１の発電量が多いほど、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、モータ２１の回転速度ωに応じた本来のｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に対して、より小さい値となる。

このように、転舵輪１２を介した逆入力などに起因してモータ２１が高速回転される場合、モータ２１の発電量に応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊が設定される。モータ２１の発電量が多いときほど、最終的に使用されるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、モータ２１の回転速度ωに応じた本来のｄ軸電流指令値Ｉｄ_＊に対して、より小さい値に設定される。これにより、モータ２１の誘起電圧、ひいてはモータ２１により発電される電力がより低く抑えられる。したがって、モータ２１の高速回転に伴い発電される大電力がモータ駆動回路５２へ一気に流れ込むことが抑制されるため、モータ駆動回路５２のスイッチング素子が損傷することを抑えることが可能である。また、モータ２１の誘起電圧に応じた回生制動力が転舵シャフト１５に対する制動力として作用する。このため、転舵シャフト１５がハウジング１６に当たる際における衝撃荷重の増大が抑えられる。

したがって、第２の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態の（１）〜（３）と同様の効果を得ることができる。
＜他の実施の形態＞
なお、第１および第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。

・回生判定部８１は、電源であるバッテリ５３の電圧に基づきモータ２１の回生状態を判定してもよい。転舵輪１２を介した逆入力などに起因してモータ２１が高速回転される場合、モータ２１の誘起電圧によってバッテリ５３の電圧が増大する。このため、バッテリ５３の電圧に基づきモータ２１の回生状態を判定することが可能である。この構成を採用する場合、電流センサ８２に代えて、あるいは電流センサ８２に加えて、バッテリ５３の電圧を検出する電圧センサが設けられる。

・ｄ軸電流指令値演算部７２は、回生判定部８１によりモータ２１が回生状態である旨判定されるとき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を「０」に設定することなどに代えて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の絶対値をモータ２１の回転速度ωに応じた本来の値よりも小さい値に設定するようにしてもよい。

・ｄ軸電流指令値演算部７２は、電流センサ８２を通じて検出される電流Ｉｂの値に基づきモータ２１による回生制動力を演算し、必要とされる回生制動力が得られるようにｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を調節するようにしてもよい。

・ｄ軸電流指令値演算部７２は、転舵シャフト１５の端当て時の衝撃あるいは転舵シャフト１５の移動速度が定められた許容範囲に収まるようにｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を調節するようにしてもよい。

・ｄ軸電流指令値演算部７２は、電流センサ８２を通じて検出される電流Ｉｂの値あるいはバッテリ５３の電圧に基づき、モータ駆動回路５２のスイッチング素子が損傷しないようにｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を調節するようにしてもよい。

・制御装置４０は、ステアリングシャフト１３にアシスト力を付与するタイプの電動パワーステアリング装置に適用してもよい。この場合、図１に二点鎖線で示されるように、モータ２１は、ウォーム減速機などの伝動機構を介してステアリングシャフト１３に連結される。

・制御装置４０は、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との間の動力伝達が分離されたステアバイワイヤシステム（自動運転システムへの展開を含む。）の制御装置として適用することも可能である。制御装置４０は、転舵輪１２，１２を転舵させるための動力を発生する転舵モータなどのアクチュエータの制御装置として好適である。

１０…電動パワーステアリング装置（操舵装置）、１２…転舵輪、１３…ステアリングシャフト、１５…転舵シャフト、２１…モータ、４０…制御装置（操舵制御装置）、６３…電流指令値演算部、７１…ｑ軸電流指令値演算部、７２…ｄ軸電流指令値演算部（演算部）、８１…回生判定部（判定部）。

回生判定部８１は、モータ２１の動作状態が回生状態ではない旨判定されるとき、その旨示す状態信号Ｓｒを生成し（ステップＳ１０２）、処理を終了する。回生判定部８１は、モータ２１の動作状態が回生状態である旨判定されるとき、その旨示す状態信号Ｓｒを生成し（ステップＳ１０２）、処理を終了する。

Claims (6)

1. 転舵輪に連動するシャフトに付与される駆動力を発生する三相のモータに対する電流指令値としてｄｑ座標系のｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を演算し、検出される前記モータの各相の電流値をｄｑ座標系のｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換してこれら変換されるｄ軸電流値およびｑ軸電流値をｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に追従させるフィードバック制御を実行する操舵制御装置であって、
   前記モータの回転速度に応じて前記ｄ軸電流指令値を負の値とする弱め界磁制御を実行する演算部と、前記モータが回生状態であるかどうかを判定する判定部と、を有し、
   前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、前記モータの回生状態に応じてｄ軸電流指令値を演算する操舵制御装置。
2. 前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、ｄ軸電流指令値の絶対値を前記モータの回転速度に応じた本来の値よりも小さい値に設定する請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、ｄ軸電流指令値を零に設定する請求項１に記載の操舵制御装置。
4. 前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、前記モータの発電量が多いほどｄ軸電流指令値の絶対値をより小さい値に設定する請求項１に記載の操舵制御装置。
5. 前記演算部は、前記判定部により前記モータが回生状態である旨判定されるとき、ｄ軸電流指令値を徐々に変化させる請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
6. 前記判定部は、電源電流の方向あるいは電源電圧に基づき前記モータの回生状態を判定する請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。

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