JP2009046005A - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧手段を用いることなくアシストモータの電力制限を行い得る電気式動力舵取装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ４０は、ｄ軸電流指令値Ｉd*とｄ軸実電流値Ｉdとの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉq*とｑ軸実電流値Ｉqとの偏差に応じた比例積分制御により設定されるｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０を、アシストモータ３０の消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭより大きい場合に、消費電力Ｗおよび電力制限値Ｗ_ＬＩＭに基づいて減少させるように制限することによりｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*を設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、操舵を補助するアシストモータの電力制限を行う電気式動力舵取装置に関するものである。

従来より、操舵を補助するアシストモータの電力制限を行う電気式動力舵取装置として、例えば、下記特許文献１に示す、電動パワーステアリング装置の制御装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、入力電圧を昇圧する昇圧手段としての昇降圧回路を備えており、操舵状態に応じて設定される目標昇圧電圧まで入力電圧を昇圧することにより、操舵補助力を発生させるアシストモータの電力制限を行っている。

具体的には、例えば、操舵トルクや車速等により設定される電動機トルク指令値が大きい場合、目標昇圧電圧を小さく設定するようにアシストモータの電力制限を行うことによりインダクタや各スイッチ等の発熱を抑制している。
特開２００３−２６７２３５号公報

ところで、例えば、エンジンと駆動モータとを駆動システムとして併用するハイブリッド車両においては、車載されているＤＣ−ＤＣコンバータにより電力制限された高電圧（例えば、４６Ｖ）が操舵を補助するアシストモータに直接供給されている。この場合において、ＤＣ−ＤＣコンバータの電力制限機能が誤作動等してしまうと、上記アシストモータの電力制限を行うことができなくなる。この場合、電気式動力舵取装置自身が昇圧手段等の電力制限機能を有しないと、例えば、アシストモータが過負荷状態であるとき等にＤＣ−ＤＣコンバータが過負荷となってしまう可能性がある。

また、電気式動力舵取装置が昇圧手段を有していてもその昇圧手段が誤作動等している場合や電気式動力舵取装置が昇圧手段そのものを有しない場合であっても、上述のようなアシストモータの電力制限を行うことができない。この場合、例えば、急操舵中に転舵輪をこれ以上は切ることができない最大転舵状態（以下、エンド当て状態ともいう）までステアリングホイールが切り込まれた状況等、アシストモータが高速で回転しているときに操舵輪の転舵が急停止する操舵状況では、アシストモータの電力制限による当該アシストモータの回転数制限ができないため、この回転数に応じた大きな回転力が操舵輪とアシストモータとの間に配置されているインタミディエイトシャフトやユニバーサルジョイント等の操舵系に強いねじれトルクとして作用するという問題が生じてしまう。この問題は、ハイブリッド車両に限らず、１２Ｖ仕様のバッテリを電源とする電気式動力舵取装置においても同様である。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、昇圧手段を用いることなくアシストモータの電力制限を行い得る電気式動力舵取装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の電気式動力舵取装置では、車両のステアリングホイール（２１）による操舵系（２３、２４、２４ａ、２５）の操舵を補助可能なアシスト力を出力するアシストモータ（３０）と、前記アシストモータに供給されるモータ電流値（Ｉd、Ｉq）を検出するモータ電流値検出手段（４７）と、操舵状況に応じて電流指令値（Ｉd*、Ｉq*）を設定する電流指令値設定手段（４０）と、前記電流指令値と前記モータ電流値との偏差に応じた比例積分制御により電圧指令値（Ｖd*_０、Ｖq*_０）を設定する電圧指令値設定手段（４０）と、前記アシストモータの消費電力（Ｗ）が所定の電力制限値（Ｗ_ＬＩＭ）より大きい場合に、前記消費電力および前記所定の電力制限値に基づいて前記電圧指令値を減少させるように制限して電圧制限値（Ｖd*、Ｖq*）を設定する制限手段（４０）と、前記制限手段により制限された前記電圧制限値に基づき前記アシストモータを制御するモータ制御手段（４０）と、を備えることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、電流指令値とモータ電流値との偏差に応じた比例積分制御により設定される電圧指令値を、アシストモータの消費電力が所定の電力制限値より大きい場合に消費電力および所定の電力制限値に基づいて減少させるように制限することにより、電圧制限値が設定される。

これにより、アシストモータの消費電力が所定の電力制限値より大きい場合、例えば、アシストモータが過負荷状態である場合やアシストモータの高速回転中に操舵輪の転舵が急停止する場合には、電圧指令値を減少させるように制限された電圧制限値に基づきアシストモータが駆動制御される。

このため、ＤＣ−ＤＣコンバータの電力制限機能が誤作動等してしまった場合や昇圧手段が誤作動等している場合、昇圧手段そのものを有しない場合であっても、上述のように減少するように制限された電圧制限値に基づいてアシストモータを駆動制御することにより、アシストモータの電力制限がなされ得る。この電力制限により、例えば、当該アシストモータの回転数が適切に制限されることとなる。
したがって、昇圧手段を用いることなくアシストモータの電力制限を行うことができる。

請求項２の発明では、所定の電力制限値は、アシストモータのアシスト力により所定の回転数で回転しているインタミディエイトシャフトやユニバーサルジョイント等の操舵系の急停止により当該操舵系に作用するアシストトルクや回転慣性力等の回転力が許容し得る値である場合の上記所定の回転数に対応する電力値である。

このため、操舵系が上記所定の回転数を超えて回転するような操舵状況では、上述のように減少するように制限された電圧制限値に基づいてアシストモータが電力制限される。これにより、操舵系が上記所定の回転数を超えて回転することもないので、エンド当て状態の様にアシストモータの高速回転中に操舵輪の転舵が急停止しても操舵系の許容値を超えるような回転力が当該操舵系に作用することもない。

請求項３の発明では、制限手段は、消費電力が所定の電力制限値以下である場合に、電圧制限値を電圧指令値に等しくするように設定する。アシストモータの消費電力が上記所定の電力制限値以下である場合には、アシストモータの電力制限を行う必要がないからである。これにより、不必要な電圧制限処理をなくすことができる。

請求項４の発明では、制限手段は、電圧指令値に対して上記所定の電力制限値を乗算するとともにアシストモータの消費電力で除算することにより、上記所定の電力制限値とアシストモータの消費電力との比に応じて、当該電圧指令値を減少させるように制限して電圧制限値を設定する。

これにより、電圧制限値が上記所定の電力制限値とアシストモータの消費電力との比を考慮して制限されるので、制限された電圧制限値に基づき制御されるアシストモータの消費電力が上記所定の電力制限値にほぼ等しくなり、適切にアシストモータの電力制限を行うことができる。

請求項５の発明では、上記所定の電力制限値は、電源から入力される電圧の値に応じて設定される。これにより、電源の劣化等により電源から入力される電圧の値が低下した場合であっても、上記所定の電力制限値が低下してアシストモータの電力制限がなされ、引込電流増大による素子破損の回避やエンジンストール回避がなされ得る。

以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を図１(A)(B)に基づいて説明する。
図１(A)は、本発明の第１実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の全体構成例を示す構成図である。電気式動力舵取装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、中間シャフト２３、インタミディエイトシャフト２４、ピニオン入力軸２５、トルクセンサ２６、減速機２７、ラックアンドピニオン２８、ロッド２９、アシストモータ３０、モータ回転角センサ３１、ＥＣＵ４０等から構成されている。

図１(A)に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が接続されており、このステアリング軸２２の他端側にはトルクセンサ２６の入力側が接続されている。またこのトルクセンサ２６の出力側には、中間シャフト２３の一端側が接続されている。トルクセンサ２６は、図略のトーションバーとこのトーションバーを挟むようにトーションバーの両端に取り付けられた２つのレゾルバとからなり、トーションバーの一端側を入力、他端側を出力とする入出力間で生じるトーションバーの捻れ量等を当該２つのレゾルバにより検出することで、ステアリングホイール２１による操舵トルクＴや操舵角θｓを検出し得るように構成されている。

トルクセンサ２６の出力側に接続される中間シャフト２３の途中には、減速機２７が連結されており、アシストモータ３０から出力されるアシスト力をこの減速機２７を介して中間シャフト２３に伝達し得るように構成されている。

即ち、図面には示されていないが、動力伝達機構としての減速機２７は、アシストモータ３０の出力軸に取り付けられたモータギヤと減速機２７の減速ギヤとが互いに噛合可能に構成されており、アシストモータ３０の出力軸が回転すると所定の減速比で減速機２７の減速ギヤが回転することで、アシストモータ３０による駆動力（アシスト力）を中間シャフト２３に伝達可能にしている。

アシストモータ３０には、当該アシストモータ３０の回転角（モータ回転角θｍ）を検出可能なモータ回転角センサ３１が取り付けられており、このモータ回転角センサ３１により検出されるモータ回転角θｍに対応する信号をＥＣＵ４０に出力し得るように構成されている。

この中間シャフト２３の他端側とピニオン入力軸２５の一端側との間には、それぞれユニバーサルジョイント２４ａ等を介してインタミディエイトシャフト２４が配置されており、このインタミディエイトシャフト２４は、中間シャフト２３の回転をピニオン入力軸２５の回転として伝達する役割を果たす。

ピニオン入力軸２５の他端側には、ラックアンドピニオン２８を構成する図略のラック軸のラック溝に噛合可能なピニオンギヤが形成されている。
このラックアンドピニオン２８では、ピニオン入力軸２５の回転運動をラック軸の直線運動に変換可能にしており、またこのラック軸の両端にはロッド２９が連結され、さらにこのロッド２９の端部には図略のナックル等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬが連結されている。これにより、ピニオン入力軸２５が回転すると、ラックアンドピニオン２８、ロッド２９等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角を変化させることができるので、ピニオン入力軸２５の回転量および回転方向に従った操舵輪ＦＲ、ＦＬの操舵を可能にしている。

次に、アシストモータ３０の駆動制御を担うＥＣＵ４０の電気的構成を図１(B)に基づいて説明する。図１(B)に示すように、ＥＣＵ４０は、主に、ＭＰＵ６０、インターフェイスＩ／Ｆ４２、モータ駆動回路５０等により構成されており、ＭＰＵ６０を中心に入出力バスを介してインターフェイスＩ／Ｆ４２やモータ駆動回路５０等が接続されている。なお、図１(B)に示す符号４７は、アシストモータ３０に実際に流れるモータ電流値ｉを検出し得る電流センサ４７であり、この電流センサ４７により検出されたモータ電流値ｉに関するセンサ情報は、モータ電流値信号としてインターフェイスＩ／Ｆ４２を介してＭＰＵ６０に入力され得るように構成されている。

ＭＰＵ６０は、例えば、マイコン、半導体メモリ装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）等から構成されており、電気式動力舵取装置２０の基本的なアシストモータ制御を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。即ち、ＭＰＵ６０は、モータ回転角センサ３１により検出されたモータ回転角θｍに基づいてアシストモータ３０をベクトル制御する。

インターフェイスＩ／Ｆ４２は、上述したトルクセンサ２６、モータ回転角センサ３１あるいは電流センサ４７等から入力される各種センサ信号を、Ａ／Ｄ変換器等を介してＭＰＵ６０の所定ポートに入力する機能等を有するものである。

モータ駆動回路５０は、直流電源Battから供給される電力を制御可能な３相交流電力に変換する機能を有するもので（図２参照）、ＰＷＭ回路とスイッチング回路等から構成されている。

これにより、図２に示すＥＣＵ４０では、後述するＰＩ制御（比例積分制御）により、トルクセンサ２６の操舵トルクＴに対応する信号やモータ回転角センサ３１のモータ回転角に対応する信号あるいは電流センサ４７の３相実電流値Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗに基づいて、操舵状態に適したアシストトルクをアシストモータ３０に発生させ得るため、電気式動力舵取装置２０では、ステアリングホイール２１による運転者の操舵を補助可能にしている。

次に、ＥＣＵ４０によるアシストモータ３０に対するＰＩ制御系の演算処理を図２に基づいて説明する。なおこの演算処理は、ＥＣＵ４０のＭＰＵ６０により、所定周期（例えば０．２mSec(ミリ秒)）ごとに実行される、例えばタイマ割り込み処理によって行われている。

図２に示すように、トルクセンサ２６からＭＰＵ６０に入力される操舵トルクＴに対応する信号は、図略のフィルタ回路によりノイズ成分が除去された後、位相補償部６１に入力される。位相補償部６１では、トルクセンサ２６の出力に対する応答性を速くするため位相を進める処理を行った後、位相補償されたトルク信号をアシスト制御部６２に出力する。

アシスト制御部６２では、位相補償部６１から入力されたトルク信号による検出トルクに基づいて操舵力を補助するため、アシストモータ３０に発生させる二次磁束に対する電流値、つまり界磁電流値（ｄ軸電流指令値Ｉd*）と、アシストトルクに対応する電流値、つまりトルク指令電流値（ｑ軸電流指令値Ｉq*）とを設定する処理を行う。例えば、ｄ軸電流指令値Ｉd*は弱め界磁制御による設定が行われ、ｑ軸電流指令値Ｉq*は検出トルクに基づいて所定のマップや演算式による設定が行われる。このように設定されたｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*は、それぞれＰＩ制御部６３、６４の前段に位置する加算部に出力される。

ＰＩ制御部６３、６４の前段に位置する加算部では、アシスト制御部６２から出力されるｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*と、後述する３相２相変換部６８から帰還されるモータ駆動回路５０のｄ軸実電流値Ｉdおよびｑ軸実電流値Ｉqとの偏差を求める加算処理を行う。これにより、ｄ軸電流指令値Ｉd*とｄ軸実電流値Ｉdとの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉq*とｑ軸実電流値Ｉqとの偏差が、それぞれ算出されてＰＩ制御部６３、６４に出力される。

ＰＩ制御部６３、６４では、比例積分制御が行われる。即ち、ＰＩ制御部６３では、前段の加算部から出力されたｄ軸電流指令値Ｉd*とｄ軸実電流値Ｉdとの偏差、および、所定の比例感度と積分ゲインに基づいて比例積分演算を行い、目標値に達するまで積分値の訂正動作としてｄ軸電圧指令値Ｖd*_０を電圧制限部６５に出力する処理を行う。つまり、ＰＩ制御部６３は、加算部とともにフィードバック演算処理を行う。

またＰＩ制御部６４も同様に、ｑ軸電流指令値Ｉq*とｑ軸実電流値Ｉqとの偏差、および、所定の比例感度と積分ゲインに基づいて比例積分演算を行い、目標値に達するまで積分値の訂正動作としてｑ軸電圧指令値Ｖq*_０を電圧制限部６５に出力する処理を行う。

電圧制限部６５では、３相２相変換部６８から入力されたｄ軸実電流値Ｉdおよびｑ軸実電流値ＩqとＰＩ制御部６３、６４から入力されたｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０とに基づいて、当該ｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０を減少させるように制限したｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*を設定することによりアシストモータ３０の電力制限の処理がなされる。このように設定されたｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*は、２相３相変換部６６に出力される。この電力制限処理については、後述する図３に示すフローチャートにて詳細に説明する。

２相３相変換部６６は、電圧制限部６５から入力されたｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*をｄｑ逆変換（３相変換）して、各相の電圧指令値Ｖu*,Ｖv*,Ｖw*を演算する処理を行う。２相３相変換部６６により逆変換された電圧指令値は、Ｕ相電圧指令値Ｖu*、Ｖ相電圧指令値Ｖv*、Ｗ相電圧指令値Ｖw*としてＰＷＭ変換部６７に出力される。ＰＷＭ変換部６７では、各相の電圧指令値Ｖu*,Ｖv*,Ｖw*を各相ごとのＰＷＭ指令値ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*に変換する処理を行う。

モータ駆動回路５０では、ＰＷＭ変換部６７から出力される各相のＰＷＭ信号ＰＷＭu*,ＰＷＭv*,ＰＷＭw*に基づいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ごとに図略のスイッチング回路をオンオフする。これにより、モータ駆動回路５０は、直流電源Battから供給される直流電力を３相交流電力に変換してアシストモータ３０に駆動電力を供給するので、トルクセンサ２６により検出された操舵状態に適したアシストトルクをアシストモータ３０に発生させる。

このとき、後述する電圧制限部６５における電力制限処理がなされていた場合には、ｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*の制限度合に応じて各ＰＷＭ信号のデューティ比が小さくなりアシストモータ３０に供給する駆動電力が減少する。これにより、昇圧回路等の電力制限機能と同等の電力制限処理を行い得る。この電力制限により、例えば、当該アシストモータ３０の回転数が適切に制限されることとなる。

また、モータ駆動回路５０から出力される出力電流は、各相ごとに電流センサ４７に検出され、それぞれＵ相実電流値Ｉｕ、Ｖ相実電流値Ｉｖ、Ｗ相実電流値Ｉｗとして３相２相変換部６８に出力される。

モータ回転角演算部６９は、モータ回転角センサ３１から入力されるモータ回転角に対応する信号に基づいてモータ回転角θｍを演算する処理を行う。これにより算出されたモータ回転角θｍは、３相２相変換部６８に出力される。

３相２相変換部６８は、電流センサ４７から、それぞれ入力された各相（３相）の実電流値Ｉｕ,Ｉｖ,Ｉｗをｄｑ変換（２相変換）して、ｄ軸実電流値Ｉdおよびｑ軸実電流値Ｉqを演算する処理を行う。なお、この３相２相変換部６８には、モータ回転角演算部６９からモータ回転角θｍも入力される。３相２相変換部６８により変換されたモータ駆動回路５０の出力電流値は、ｄ軸実電流値Ｉdおよびｑ軸実電流値Ｉqとして前述のＰＩ制御部６３、６４の前段に位置する加算部にそれぞれフィードバック入力される。これにより、前述したようにＰＩ制御部６３、６４によるフィードバック演算処理が可能となる。また、ｄ軸実電流値Ｉdおよびｑ軸実電流値Ｉqは、電圧制限部６５にも出力される。

このようなアシストモータ３０のベクトル制御をＭＰＵ６０により行うことによって、電気式動力舵取装置２０の制御が可能となる。ここで、上述した電圧制限部６５におけるアシストモータ３０の電力制限処理の流れを、図３に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。図３は、アシストモータ３０の電力制限処理の流れを示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１にてＰＩ制御部６３、６４から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０と３相２相変換部６８から出力されるｄ軸実電流値Ｉdおよびｑ軸実電流値Ｉqとを取得すると、ステップＳ１０３において、消費電力Ｗが以下の式（１）により演算される。
Ｗ＝Ｖd*_０×Ｉd＋Ｖq*_０×Ｉq ・・・（１）

次に、ステップＳ１０５において、消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭより大きいか否かについて判定される。なお、電力制限値Ｗ_ＬＩＭは、アシストモータ３０のアシスト力により所定の回転数で回転しているインタミディエイトシャフト２４やユニバーサルジョイント２４ａ等の操舵系の急停止により当該操舵系に作用するアシストトルクや回転慣性力等の回転力が許容し得る値である場合の上記所定の回転数に対応する電力値であって、例えば、５００Ｗに設定されている。

ここで、消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭ以下である場合には（Ｓ１０５でＮｏ）、アシストモータ３０の電力制限を行う必要がないと判断されて、ステップＳ１０７において、ｄ軸電圧制限値Ｖd*＝Ｖd*_０、ｑ軸電圧制限値Ｖq*＝Ｖq*_０と設定される。

一方、消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭより大きい場合には（Ｓ１０５でＹｅｓ）、アシストモータ３０の電力制限を行う必要があると判断されて、ステップＳ１０９において電圧制限処理がなされる。この処理では、以下の式（２）、（３）に基づいてｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０を減少するように制限したｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*が設定される。
Ｖd*＝Ｖd*_０×Ｗ_ＬＩＭ／Ｗ ・・・（２）
Ｖq*＝Ｖq*_０×Ｗ_ＬＩＭ／Ｗ ・・・（３）

ここで、上記式（２）、（３）に基づくｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０の電圧制限処理について、図４を用いて説明する。図４は、ｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０とｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*との関係を示す説明図である。

上記式（１）で演算される消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭより大きい場合、ｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０は、図４にて波線状の円弧にて示す消費電力Ｗ上に位置するとともに実線状の円弧にて示す電力制限値Ｗ_ＬＩＭの外側に位置する（図４の点Ｐ_１参照）。

ｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０を上記式（２）、（３）に基づき減少させるように電圧制限すると、図４から判るように、ｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*は、波線状の円弧にて示す消費電力Ｗから実線状の円弧にて示す電力制限値Ｗ_ＬＩＭ上の点Ｐ_２に位置するように電圧制限されることとなる。

上述したステップＳ１０７またはステップＳ１０９にてｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*が設定されると、ステップＳ１１１において、ｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*が２相３相変換部６６に出力される。

以上説明したように、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ４０は、ｄ軸電流指令値Ｉd*とｄ軸実電流値Ｉdとの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉq*とｑ軸実電流値Ｉqとの偏差に応じた比例積分制御により設定されるｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０を、アシストモータ３０の消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭより大きい場合に、消費電力Ｗおよび電力制限値Ｗ_ＬＩＭに基づいて減少させるように制限することによりｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*を設定する。

これにより、アシストモータ３０の消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭより大きい場合、例えば、アシストモータ３０が過負荷状態である場合やアシストモータ３０の高速回転中に操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵が急停止する場合には、ｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０を減少させるように制限したｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*に基づきアシストモータ３０が駆動制御される。

このため、例えば、ハイブリッド車両にてアシストモータ３０に高電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータの電力制限機能が誤作動等してしまった場合や電気式動力舵取装置２０の昇圧手段が誤作動等している場合、電気式動力舵取装置２０が昇圧手段そのものを有しない場合であっても、上述のように減少するように制限されたｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*に基づいてアシストモータ３０を駆動制御することにより、アシストモータ３０の電力制限がなされ得る。この電力制限により、例えば、当該アシストモータ３０の回転数が適切に制限されることとなる。
したがって、昇圧手段を用いることなくアシストモータ３０の電力制限を行うことができる。

また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、電力制限値Ｗ_ＬＩＭは、アシストモータ３０のアシスト力により所定の回転数で回転しているインタミディエイトシャフト２４やユニバーサルジョイント２４ａ等の操舵系の急停止により当該操舵系に作用するアシストトルクや回転慣性力等の回転力が許容し得る値である場合の上記所定の回転数に対応する電力値である。

このため、操舵系が上記所定の回転数を超えて回転するような操舵状況では、上述のように減少するように制限されたｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*に基づいてアシストモータ３０が電力制限される。これにより、操舵系が上記所定の回転数を超えて回転することもないので、エンド当て状態の様にアシストモータ３０の高速回転中に操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵が急停止しても操舵系の許容値を超えるような回転力が当該操舵系に作用することもない。

さらに、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ４０は、消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭ以下である場合に、ｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*をｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０に等しくするように設定する。アシストモータ３０の消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭ以下である場合には、アシストモータ３０の電力制限を行う必要がないからである。これにより、不必要な電圧制限処理をなくすことができる。

さらに、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ４０は、ｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０に対して電力制限値Ｗ_ＬＩＭを乗算するとともに消費電力Ｗで除算することにより、電力制限値Ｗ_ＬＩＭと消費電力Ｗとの比に応じて、当該ｄ軸電圧指令値Ｖd*_０およびｑ軸電圧指令値Ｖq*_０を減少させるように制限してｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*を設定する。

これにより、ｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖq*が電力制限値Ｗ_ＬＩＭと消費電力Ｗとの比を考慮して制限されるので、制限されたｄ軸電圧制限値Ｖd*およびｑ軸電圧制限値Ｖqに基づき制御されるアシストモータ３０の消費電力Ｗが電力制限値Ｗ_ＬＩＭにほぼ等しくなり、適切にアシストモータ３０の電力制限を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）電力制限値Ｗ_ＬＩＭは、上述したように、例えば、５００Ｗに設定されることに限らず、直流電源BattからＥＣＵ４０に入力される電圧の値であるＥＣＵ入力電圧値Ｖbに応じて設定されてもよい。このとき、電力制限値Ｗ_ＬＩＭは、図５に示すＥＣＵ入力電圧値−電力制限値マップに基づいて、ＥＣＵ入力電圧値Ｖbが増加するほど増加し、ＥＣＵ入力電圧値Ｖbが所定の閾値を超えると一定になるように設定されてもよい。
これにより、直流電源Battの劣化等によりＥＣＵ入力電圧値Ｖbが低下した場合であっても、電力制限値Ｗ_ＬＩＭが低下してアシストモータ３０の電力制限がなされ、引込電流増大による素子破損の回避やエンジンストール回避がなされ得る。

（２）電圧制限部６５では、図３に示すフローチャートに基づきアシストモータ３０の電力制限の処理を行うことに限らず、図６に示すフローチャートに基づきアシストモータ３０の電力制限の処理を行うようにしてもよい。図６は、アシストモータ３０の電力制限処理の変形例の流れを示すフローチャートである。

詳細には、図６に示すように、ステップＳ２００において、トルクセンサ２６により検出される操舵角θｓの絶対値が所定の角度閾値θｓ_１未満である場合にはＮｏとの判定を繰り返す。そして、操舵角θｓの絶対値が所定の角度閾値θｓ_１以上になると（Ｓ２００でＹｅｓ）、ステップＳ１０１からの処理、すなわち、上述した電力制限処理を行う。ここで、θｓ_１は、エンド当て状態になる直前の操舵角であり、例えば、エンド当て状態の操舵角θｓを±３６０°とすると、θｓ_１は３５０°に設定される。

このため、エンド当て状態直前の操舵になるとアシストモータ３０の電力制限処理により当該アシストモータ３０の回転数が確実に減少するように制限される。これにより、エンド当て状態においてインタミディエイトシャフト２４やユニバーサルジョイント２４ａ等の操舵系に作用する回転慣性力を確実に減少させ得る。

（３）上記実施形態では、図１に示すように、アシストモータ３０から出力されるアシスト力を減速機２７を介してピニオン入力軸２５に伝達し得る、いわゆるコラム式の電気式動力舵取装置２０を例示して説明したが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、ラックアンドピニオン２８にアシストモータおよび減速機を内蔵し、このアシストモータから出力されるアシスト力を減速機を介してラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電気式動力舵取装置に適用してもよい。
また、ラック軸とアシストモータとを平行に配置したいわゆるラックパラレル式の電気式動力舵取装置、ピニオン入力軸２５を有するピニオン部にアシストモータを配置したいわゆるピニオン式の電気式動力舵取装置、または、いわゆるデュアルピニオン式の電気式動力舵取装置等に適用してもよい。

図１(A)は、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置の全体構成例を示す構成図で、図１(B)は、ＥＣＵ等の構成例を示す回路ブロック図である。 本実施形態に係るアシストモータのＰＩ制御系に関する機能ブロック図である。 アシストモータの電力制限処理の流れを示すフローチャートである。 ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値とｄ軸電圧制限値およびｑ軸電圧制限値との関係を示す説明図である。 ＥＣＵ入力電圧値−電力制限値マップの一例を示す説明図である。 アシストモータの電力制限処理の変形例の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

２０…電気式動力舵取装置
２３…中間シャフト（操舵系）
２４…インタミディエイトシャフト（操舵系）
２４ａ…ユニバーサルジョイント（操舵系）
２５…ピニオン入力軸（操舵系）
３０…アシストモータ
４０…ＥＣＵ（電流指令値設定手段、電圧指令値設定手段、制限手段、モータ制御手段）
４７…電流センサ（モータ電流値検出手段）
Batt…直流電源（電源）
Ｉd…ｄ軸実電流値
Ｉd*…ｄ軸電流指令値
Ｉq…ｑ軸実電流値
Ｉq*…ｑ軸電流指令値
Ｖb…ＥＣＵ入力電圧値
Ｖd*…ｄ軸電圧制限値
Ｖd*_０…ｄ軸電圧指令値
Ｖq*…ｑ軸電圧制限値
Ｖq*_０…ｑ軸電圧指令値
Ｗ…消費電力
Ｗ_ＬＩＭ…電力制限値

Claims (5)

1. 車両のステアリングホイールによる操舵系の操舵を補助可能なアシスト力を出力するアシストモータと、
   前記アシストモータに供給されるモータ電流値を検出するモータ電流値検出手段と、
   操舵状況に応じて電流指令値を設定する電流指令値設定手段と、
   前記電流指令値と前記モータ電流値との偏差に応じた比例積分制御により電圧指令値を設定する電圧指令値設定手段と、
   前記アシストモータの消費電力が所定の電力制限値より大きい場合に、前記消費電力および前記所定の電力制限値に基づいて前記電圧指令値を減少させるように制限して電圧制限値を設定する制限手段と、
   前記制限手段により制限された前記電圧制限値に基づき前記アシストモータを制御するモータ制御手段と、
   を備えることを特徴とする電気式動力舵取装置。
2. 前記所定の電力制限値は、前記アシストモータの前記アシスト力により所定の回転数で回転している前記操舵系の急停止により当該操舵系に作用する回転力が許容し得る値である場合の前記所定の回転数に対応する電力値であることを特徴とする請求項１記載の電気式動力舵取装置。
3. 前記制限手段は、前記消費電力が前記所定の電力制限値以下である場合に、前記電圧制限値を前記電圧指令値に等しくなるように設定することを特徴とする請求項１または２記載の電気式動力舵取装置。
4. 前記制限手段は、前記電圧指令値に対して前記所定の電力制限値を乗算するとともに前記消費電力で除算することにより当該電圧指令値を減少させるように制限して電圧制限値を設定することを特徴とする請求項１または２記載の電気式動力舵取装置。
5. 前記所定の電力制限値は、電源から入力される電圧の値に応じて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。

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