JP2010187441A - モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成にて、効果的に電圧飽和の発生を抑えることのできるモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】電流制限値演算部４０は、モータの回転角速度ω（の絶対値）が大きいほど、より低い値を有する電流制限基礎値εを演算するとともに、モータへの電力供給経路を構成する電力線に設けられた第１電圧センサにより検出されるパワー電圧値Ｖ_pigが低いほど、より小さな値を有する電圧ゲインＫigを演算する。また、電流制限値演算部４０は、当該電力線から独立した制御線に設けられた第２電圧センサにより検出される制御電圧値Ｖ_igと上記パワー電圧値Ｖ_pigとの差分値ΔＶigを演算し、当該差分値ΔＶigが大きいほど、より小さな値を有する出力ゲインＫpwを演算する。そして、その出力ゲインＫpwを電圧ゲインＫigとともに電流制限基礎値εに乗ずることにより、電流制限値Ｉq_limを演算する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）においては、その安定的なアシスト力付与を担保し、及び良好な操舵フィーリングを実現するために、出力可能な電圧の上限を超えた過大なモータ電圧の印加が要求される状態、つまり電圧飽和の発生を未然に回避することが重要な課題の一つとなっている。

即ち、モータの回転角速度（モータ速度）はその印加電圧に比例する。従って、そのモータ速度が上昇するほど、より大きな値を有する電圧指令が演算されることになる。しかしながら、車載のバッテリを主電源とするＥＰＳでは、その駆動回路が出力可能な電圧にも自ずと上限がある。そのため、高速操舵時、或いは転舵輪に対する衝撃的な応力入力の発生時等には、そのモータ速度の上昇に伴い上記のような電圧飽和状態となる場合がある。そして、この電圧飽和により生ずるトルクリップルが、音や振動として車室に伝播することにより、操舵フィーリングが悪化してしまうという問題がある。

そこで、従来、このような問題を解決するものとして、そのパワーアシスト制御の目標値として演算される電流指令値に制限を加える方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

即ち、通常、ＥＰＳにおいては、電流制御の実行により、その発生するトルクが制御される。具体的には、先ず、アシスト力を付与するために発生すべきモータトルクの目標値として電流指令値（ｑ軸電流指令値）が演算され、続いて当該電流指令値に実電流値（ｑ軸電流値）を追従させるべく、その偏差に応じた電圧指令値が演算される。そして、当該電圧指令値に示される電圧をモータに印加すべく駆動回路を動作させるためのモータ制御信号が生成される。

つまり、モータ速度の上昇とともに電流制限の閾値を低くすることで、その高速回転領域において生ずる電流指令値と実電流値との間の偏差の拡大、及びそれに伴う電圧指令値の上昇を抑えることができる。そして、これにより、電圧飽和の抑制を図るのである。

特開２００８−７９３８７号公報 特許第３４０８６４２号明細書

しかしながら、電圧飽和の発生要因は、モータ速度の上昇以外にも存在する。即ち、モータ印加電圧として利用可能な駆動回路の出力電圧は、電源電圧に依存して変動する。従って、その電源電圧が大きく低下するほど、電圧飽和が発生しやすくなる。そして、更には、モータ出力の増大時においてもまた、その大電流の通電により生ずる電圧降下に起因して電圧飽和が発生しやすくなる。

尚、昇圧回路により昇圧された電圧に基づいてモータに対する駆動電力の供給を行なうものの多くは、電源電圧の低下時には、その昇圧制御を抑制することで昇圧回路にかかる負荷の軽減を図る構成となっている（例えば、特許文献２参照）。このため、電源電圧の低下時には、その出力可能な電圧が大きく下落することになり、その結果、より一層、電圧飽和が発生しやすくなるという特徴がある。

以上を踏まえれば、電流指令値の制限による電圧飽和の抑制は、そのモータ速度以外の要素をも考慮の上、適切な制限値を随時演算することが望ましい。しかしながら、その演算処理の実行に伴う負荷の増大は、そのまま制御手段を構成する情報処理装置（マイコン）の高性能化要求となって、製造コストの押し上げ要因になるという問題がある。

そのため、より簡素な構成にて、効果的に電圧飽和の発生を抑える技術が待たれてはいるものの、従来技術は、何れもその要求に十分に応えているとは言い切れないのが実情であり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、より簡素な構成にて、効果的に電圧飽和の発生を抑えることのできるモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電流制御の実行によりモータ制御信号を出力する信号出力手段が設けられた制御回路と、前記モータ制御信号の入力により作動してモータに対する駆動電力の供給を実行する駆動回路とを備え、前記信号出力手段は、前記電流制御において演算される電流指令値を所定の制限値以下に制限するとともに、モータ速度の上昇に従って前記制限値を低減させるモータ制御装置において、前記駆動回路に電圧を印加するために電力線を介して供給される第１の電源電圧を検出する第１の電圧検出手段と、前記電力線から独立した制御線を介して前記制御回路に供給される第２の電源電圧を検出する第２の電圧検出手段とを備え、前記信号出力手段は、前記第１の電源電圧の低下に従って前記制限値を低減させるとともに、前記第２の電源電圧と第１の電源電圧との差分値を演算し、該差分値が大となるほど、より大きく前記制限値を低減させること、を要旨とする。

即ち、モータ出力の増大時、電力線に電圧降下が生ずる一方、その電力線から独立した制御線では、このような電圧降下は発生しない。つまり、それぞれを介して供給される第１の電源電圧と第２の電源電圧とを比較することで、演算負荷の増大を招くことなく、容易にモータの出力状態を推定することができる。従って、上記構成によれば、簡素な構成にて、モータ速度の上昇のみならず、電源電圧の低下、及びモータ出力の変動をも踏まえた電流制限値を決定することができ、その結果、より効果的に電圧飽和の発生を抑えることができるようになる。

請求項２に記載の発明は、前記電力線には、前記第１の電源電圧を昇圧して出力する昇圧回路が設けられ、前記駆動回路は、その昇圧された電圧に基づく前記駆動電力を生成するものであって、前記第１の電源電圧の低下時には、前記昇圧回路による昇圧が抑制されること、を要旨とする。

即ち、電源電圧の低下時には、その昇圧制御の抑制によって駆動回路への印加電圧が低下することで、より一層、電圧飽和が発生しやすくなる。従って、このような構成を採用するものに請求項１の発明を適用することで、より顕著な効果を得ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置であること、を要旨とする。
上記構成によれば、簡素な構成にて、効果的に電圧飽和とそれに起因するトルクリップルの発生を抑えることができる。その結果、より静粛性の高い電動パワーステアリング装置を提供することができる。

本発明によれば、簡素な構成にて、効果的に電圧飽和の発生を抑えることが可能なモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの電気的構成を示すブロック図。 電流制限値演算部の概略構成を示すブロック図。 電流制限基礎値マップ演算の実行に関する可否判定の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示す本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により操舵輪６の舵角が変更されるようになっている。

また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、その駆動源であるモータ１２がラック５と同軸に配置された所謂ラック型のＥＰＳアクチュエータであり、モータ１２の発生するアシストトルクは、ボールねじ機構（図示略）を介してラック５に伝達される。尚、本実施形態のモータ１２は、ブラシレスモータであり、ＥＣＵ１１から供給される三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づき回転する。そして、モータ制御装置としてのＥＣＵ１１は、このモータ１２が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する（パワーアシスト制御）。

本実施形態では、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されている。そして、ＥＣＵ１１は、これらトルクセンサ１４及び車速センサ１５によりそれぞれ検出される操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ちパワーアシスト制御を実行する。

次に、本実施形態のＥＰＳの電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳの制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力する制御回路としてのマイコン１８と、当該モータ制御信号の入力により作動してＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２に対する駆動電力の供給を実行する駆動回路１９とを備えてなる。

詳述すると、本実施形態の駆動回路１９には、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として各相に対応する３つのアームを並列接続してなる周知のＰＷＭインバータが採用されている。そして、同駆動回路１９は、モータ１２と直流電源である車載電源（バッテリ）１６との間の電力供給経路Ｌｐの途中に設けられることにより、その印加電圧に基づく三相（Ｕ，Ｖ、Ｗ）の駆動電力をモータ１２に供給する構成となっている。

即ち、駆動回路１９を構成する各アームには、当該駆動回路１９と車載電源１６とを接続する電力線２０を介して供給される第１の電源電圧としてのパワー電圧（ＰＩＧ）に基づく電圧が印加される。尚、本実施形態では、電力線２０の途中には、昇圧回路２１が設けられており、駆動回路１９には、この昇圧回路２１により昇圧された電圧（ＢＰＩＧ）が印加される。また、マイコン１８の出力するモータ制御信号は、駆動回路１９を構成する各スイッチング素子のオンｄｕｔｙ比を規定する信号（ゲートオン／オフ信号）として、該各スイッチング素子のゲート端子に入力される。そして、本実施形態の駆動回路１９は、その各スイッチング素子がモータ制御信号に応答してオン／オフすることにより、各アームに印加された昇圧回路の出力電圧（ＢＰＩＧ）を三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に変換してモータ１２へと出力する構成になっている。

尚、本実施形態では、昇圧回路２１は、ＥＣＵ１１に設けられた昇圧制御回路２２によって、その作動が制御されている。具体的には、昇圧制御回路２２には、電力線２０に設けられた第１の電圧検出手段としての第１電圧センサ２３により検出されるパワー電圧値Ｖ_pigが入力されるようになっている。そして、昇圧制御回路２２は、そのパワー電圧値Ｖ_pigの低下時には、昇圧回路２１による昇圧を抑制、詳しくは、検出されるパワー電圧値Ｖ_pigが低いほど、その出力電圧（ＢＰＩＧ）を低く抑える制御を実行する。

また、ＥＣＵ１１には、モータ１２に通電される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出するための電流センサ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ、及びモータ１２の回転角θを検出するための回転角センサ２６が接続されている。そして、マイコン１８は、これら各センサの出力信号に基づき検出されたモータ１２の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θ、並びに上記操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて駆動回路１９にモータ制御信号を出力する。

さらに詳述すると、マイコン１８において信号出力手段を構成するモータ制御信号出力部３１は、操舵系に付与するアシスト力、即ちモータトルクの制御目標値としての電流指令値を演算する電流指令値演算部３２と、電流指令値演算部３２により算出されたモータ電流指令値に基づいてモータ制御信号をモータ制御信号生成部３３とを備えてなる。

電流指令値演算部３２は、上記トルクセンサ１４及び車速センサ１５により検出された操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、電流指令値としてのｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。

本実施形態では、電流指令値演算部３２の出力するｑ軸電流指令値Ｉq*は、電流制限部３４に入力されることにより、その絶対値が所定の閾値以下となるような電流制限処理が実行される。そして、モータ制御信号生成部３３には、その制限処理後のｑ軸電流指令値Ｉq**が入力されるようになっている。

また、モータ制御信号生成部３３には、ｑ軸電流指令値Ｉq**とともに、各電流センサ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗにより検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角センサ２６により検出された回転角θが入力される。尚、本実施形態では、ｄ軸電流指令値Ｉd*には「０」が用いられる（Ｉd*＝０）。そして、モータ制御信号生成部３３は、これら各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角θ（電気角）に基づいて、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を生成する。

即ち、モータ制御信号生成部３３において、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは、回転角θとともに３相／２相変換部３５に入力され、同３相／２相変換部３５によりｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqに変換される。そして、これらのｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqは、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq**とともに、それぞれ対応する減算器３６ｄ，３６ｑに入力される。

減算器３６ｄ，３６ｑにおいて演算されたｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqは、それぞれ対応するＦ／Ｂ制御部３７ｄ，３７ｑに入力される。そして、これら各Ｆ／Ｂ制御部３７ｄ，３７ｑにおいて、電流指令値演算部３２が出力するｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq**に実電流であるｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqを追従させためのフィードバック制御が行われる。

具体的には、Ｆ／Ｂ制御部３７ｄ，３７ｑは、入力されたｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqに所定のＦ／Ｂゲイン（ＰＩゲイン）を乗ずることにより、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する。そして、各Ｆ／Ｂ制御部３７ｄ，３７ｑにより演算されたこれらｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*は、回転角θとともに２相／３相変換部３８に入力され、同２相／３相変換部３８において三相の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換される。

２相／３相変換部３８において演算された各電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*は、ＰＷＭ変換部３９に入力され、同ＰＷＭ変換部３９において、該各電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に応じたモータ制御信号が生成される。そして、マイコン１８は、そのモータ制御信号を、駆動回路１９を構成する各スイッチング素子（のゲート端子）に出力することにより、同駆動回路１９の作動、即ちモータ１２への駆動電力の供給を制御する構成となっている。

（電圧飽和抑制制御）
次に、本実施形態における電圧飽和抑制制御の態様について説明する。
上述のように、ＥＰＳにおいては、電圧飽和により生ずるトルクリップルが音や振動として車室に伝播することにより、操舵フィーリングの悪化を招くという問題がある。

この点を踏まえ、本実施形態のマイコン１８（モータ制御信号出力部３１）は、こうした電圧飽和の発生を回避すべく、その電流フィードバック制御の目標値として演算されるｑ軸電流指令値Ｉq*（の絶対値）についての電流制限処理を実行する。

具体的には、図２に示すように、本実施形態のモータ制御信号出力部３１には、電流制限値演算部４０が設けられており、同電流制限値演算部４０は、その電圧飽和の発生を回避することが可能なｑ軸電流指令値Ｉq*の上限に対応した電流制限値Ｉq_limを演算する。そして、本実施形態では、上記電流制限部３４が、この電流制限値演算部４０において演算される電流制限値Ｉq_limに基づく電流制限処理を実行することにより、その電圧飽和の発生を抑制する構成になっている。

詳述すると、本実施形態の電流制限値演算部４０には、モータ１２の回転角速度ω、及び上記第１電圧センサ２３により検出されるパワー電圧値Ｖ_pigが入力されるようになっている。尚、モータ速度としての回転角速度ωは、上記回転角センサ２６により検出される回転角θを微分した値が用いられる。そして、電流制限値演算部４０は、これら回転角速度ω及びパワー電圧値Ｖ_pigに基づいて、その電流制限値Ｉq_limの演算を実行する。

具体的には、図３に示すように、本実施形態の電流制限値演算部４０は、回転角速度ωに基づいて電流制限基礎値εを演算する電流制限基礎値演算部４１を備えており、当該電流制限基礎値演算部４１は、検出される回転角速度ω（の絶対値）が大きいほど、より低い値を有する電流制限基礎値εを演算する。

また、電流制限値演算部４０は、パワー電圧値Ｖ_pigに基づいて電圧ゲインＫigを演算する電圧ゲイン演算部４２を備えており、当該電圧ゲイン演算部４２は、検出されるパワー電圧値Ｖ_pigが低いほど、より小さな値を有する電圧ゲインＫigを演算する（Ｋig≦１．０）。

尚、本実施形態の電流制限基礎値演算部４１は、回転角速度ω（の絶対値）と電流制限基礎値εとが関連付けされたマップ４１ａに基づいて、その電流制限基礎値εの演算を実行する（電流制限基礎値マップ演算）。また、電圧ゲイン演算部４２も同様に、パワー電圧値Ｖ_pigと電圧ゲインＫigとが関連付けられたマップ４２ａを参照することにより、その電圧ゲインＫigの演算を実行する。

これら電流制限基礎値演算部４１において演算された電流制限基礎値ε及び電圧ゲイン演算部４２において演算された電圧ゲインＫigは、乗算器４３に入力される。そして、本実施形態の電流制限値演算部４０は、その電流制限基礎値εに電圧ゲインＫigを乗じた値に基づいて、上記ｑ軸電流指令値Ｉq*について電流制限処理を実行するための電流制限値Ｉq_limを演算する。

即ち、電圧飽和は、モータ１２の回転角速度ωが大きいほど、また駆動回路１９と車載電源１６との間の電力供給経路Ｌｐを構成する電力線２０を介して供給される第１の電源電圧としてのパワー電圧値Ｖ_pigが低いほど発生しやすくなる。従って、上記のように、回転角速度ωが大となるほど、その値が小さくなる電流制限基礎値εを電流制限値Ｉq_limの演算の基礎とすることで、モータ速度の上昇とともに、当該電流制限値Ｉq_limを低減させることができる。また、更に上記のように、パワー電圧値Ｖ_pigが低下するほど、その値が小さくなる電圧ゲインＫigを演算して電流制限基礎値εに乗算ずることにより、そのモータ速度の上昇に応じた電流制限値Ｉq_limの低減に加え、パワー電圧値Ｖ_pigの低下とともに更に低減させることができるようになる。そして、本実施形態では、これにより、そのモータ速度の上昇、及び電源電圧の低下時においても、効果的に電圧飽和の発生を抑えることが可能な構成となっている。

ここで、本実施形態の電流制限値演算部４０には、運転者によるステアリング操作の状態（操舵状態）を判定する操舵状態判定部４４と、車両の走行状態を判定する走行状態判定部４５とが設けられている。

本実施形態の操舵状態判定部４４は、操舵速度を示す状態量としてのモータ１２の回転角速度ω、及びｑ軸電流指令値Ｉq*に基づいて、その操舵状態が、舵角を減少させる方向の操舵、即ち「切り戻し」であるか否かを判定し、その判定結果を操舵状態信号Ｓ_sbとして電流制限基礎値演算部４１に出力する。また、走行状態判定部４５は、モータ１２の回転角速度ω、操舵トルクτ、及び車速Ｖに基づいて、車両の走行状態が、停止又は低速走行中であるか否かを判定し、その結果を走行状態信号Ｓ_mvとして電流制限基礎値演算部４１に出力する。そして、本実施形態の電流制限基礎値演算部４１は、その走行状態信号Ｓ_mvに示される走行状態が停止又は走行中であり、且つ操舵状態信号Ｓ_sbに示される操舵状態が「切り戻し」ではない場合には、上記のようにモータ速度の上昇に応じて値が低減されるような電流制限基礎値εの演算を実行する。

具体的には、図４のフローチャートに示すように、電流制限基礎値演算部４１は、先ず走行状態信号Ｓ_mvに基づいて、車両の走行状態が停止又は低速走行中であるか否かを判定し（ステップ１０１）、停止又は低速走行中と判定した場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）には、続いて、操舵状態が「切り戻し」中である否かを判定する（ステップ１０２）。そして、その操舵状態が「切り戻し」中ではないと判定した場合（ステップ１０２：ＮＯ）には、上記マップ４１ａを用いた電流制限基礎値マップ演算、即ちモータ速度の上昇に応じて値が低減される電流制限基礎値εの演算を実行する（ステップ１０３）。

一方、上記ステップ１０１において、その走行状態が停止又は低速走行中ではない（ステップ１０１：ＮＯ）、又は上記ステップ１０２において、その操舵状態が「切り戻し中」である（ステップ１０２：ＹＥＳ）と判定した場合には、上記電流制限基礎値マップ演算を実行しない（ステップ１０４）。そして、本実施形態の電流制限基礎値演算部４１は、このような場合、通電可能な上限に対応する値として予め設定された最大値Ｉq_maxを、その電流制限基礎値εとして出力する。

即ち、ある程度の車速が発生した後は、その操舵フィーリングもさることながら、緊急回避時の素早いステアリング操作に対応しうる追従性の確保が最も重要の課題となる。このため、本実施形態では、停止又は低速走行中ではないと判定される程度に車速が上昇した場合には、その電流制限の基準を緩和することによって、緊急回避操舵に対応しうる追従性の確保を図る構成となっている。

また、操舵状態が「切り戻し」である場合、特にステアリングエンド付近の大きな舵角が発生している状況においては、運転者が想定する以上の速度でステアリングが中立方向へ回転することがあり、このような場合、運転者は、そのステアリングの回転を抑える方向の操舵力を加えることで、当該ステアリングの戻り速度を調整する。つまり、このとき、電圧飽和の抑制を優先してｑ軸電流指令値Ｉq*に制限を加えるとすれば、アシスト力不足により十分にステアリングの回転を抑えることができず、結果として、より大きな違和感を運転者に与えるおそれがある。そこで、本実施形態では、操舵状態が「切り戻し」である場合には、上記のように電流制限の水準を緩和することで、そのステアリングの回転を抑えるために必要なアシスト力が不足する事態の発生を回避する。そして、これにより、更なる操舵フィーリングの向上を図る構成となっている。

ここで、図２に示すように、本実施形態のマイコン１８は、上記車載電源１６と駆動回路１９との間の電力線２０から独立した制御線４７を介して供給される第２の電源電圧としての制御電圧（ＩＧ）に基づき作動する構成となっている。また、その制御線４７には第２の電圧検出手段としての第２電圧センサ４８が設けられており、マイコン１８には、この第２電圧センサ４８により検出される制御電圧値Ｖ_igが入力される。そして、本実施形態の電流制限値演算部４０は、この制御電圧値Ｖ_igを上記電流制限値Ｉq_limの演算に用いることにより、より効果的に電圧飽和の発生を抑制することが可能な構成となっている。

詳述すると、図３に示すように、本実施形態では、電流制限値演算部４０に入力された制御電圧値Ｖ_igは、パワー電圧値Ｖ_pigとともに減算器４９に入力され、同減算器４９において、制御電圧値Ｖ_igとパワー電圧値Ｖ_pigと間の差分値ΔＶigが演算される。また、本実施形態の電流制限値演算部４０には、出力ゲイン演算部５０が設けられている。そして、同出力ゲイン演算部５０は、上記減算器４９において演算される差分値ΔＶigに基づいて出力ゲインＫpwを演算する。

具体的には、出力ゲイン演算部５０は、入力される差分値ΔＶigが大きいほど、より小さな値を有する出力ゲインＫpwを演算する（Ｋpw≦１．０）。尚、本実施形態の出力ゲイン演算部５０は、差分値ΔＶigと出力ゲインＫpwとが関連付けられたマップ５０ａを参照することにより、その出力ゲインＫpwの演算を実行する。そして、本実施形態の電流制限値演算部４０は、この出力ゲイン演算部５０により演算される出力ゲインＫpwを、上記乗算器４３において上記電圧ゲインＫigとともに上記電流制限基礎値εに乗ずることにより、その電流制限値Ｉq_limの演算を実行する構成となっている。

即ち、上述のように、モータ出力の増大時には、その大電流の通電により電力供給経路を構成する配線に生ずる電圧降下に起因した電圧飽和が発生しやすくなる。従って、電圧飽和の発生を抑制するための電流制限においては、モータ出力の変動をも考慮して、その電流制限値を決定することが望ましい。しかしながら、モータに対する出力電力を随時演算するとすれば、その演算処理の実行に伴う負荷の増大が、そのまま制御手段を構成する情報処理装置（マイコン）の高性能化要求となって、製造コストの押し上げ要因になるという問題がある。

そこで、本実施形態では、電力供給経路Ｌｐを構成する電力線２０においては、モータ１２の出力増大に伴う電圧降下が生ずる一方、当該電力線２０から独立した制御線４７では、このような電圧降下は発生しないことに着目する。

つまり、モータ１２の出力増大に伴って値の低下するパワー電圧値Ｖ_pigと略一定の値を有する制御電圧値Ｖ_igとを比較することで、演算負荷の増大を招くことなく、容易にモータ１２の出力状態を推定することができる。そして、上記出力ゲイン演算部５０は、これを利用して、その差分値ΔＶigが大きいほど、より小さな値を有する出力ゲインＫpwを演算する。

そして、本実施形態の電流制限値演算部４０は、この出力ゲインＫpwを上記電流制限基礎値εに乗ずることにより、そのモータ速度の上昇、及びパワー電圧値Ｖ_pigの低下とともに、更にモータ出力の増大によっても、その演算する電流制限値Ｉq_limの値を低減させる。そして、これにより、簡素な構成にて、モータ出力の増大時においても、効果的に電圧飽和の発生を抑えることが可能となっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）電流制限値演算部４０は、モータ１２の回転角速度ω（の絶対値）が大きいほど、より低い値を有する電流制限基礎値εを演算するとともに、電力供給経路Ｌｐを構成する電力線２０に設けられた第１電圧センサ２３により検出されるパワー電圧値Ｖ_pigが低いほど、より小さな値を有する電圧ゲインＫigを演算する。また、電流制限値演算部４０は、当該電力線２０から独立した制御線４７に設けられた第２電圧センサ４８により検出される制御電圧値Ｖ_igと上記パワー電圧値Ｖ_pigとの差分値ΔＶigを演算する。そして、その差分値ΔＶigが大きいほど、より小さな値を有する出力ゲインＫpwを演算し、当該出力ゲインＫpwを電圧ゲインＫigとともに電流制限基礎値εに乗ずることにより、電流制限値Ｉq_limを演算する。

即ち、モータ出力の増大時、電力供給経路Ｌｐを構成する電力線２０に電圧降下が生ずる一方、当該電力線２０から独立した制御線４７では、このような電圧降下は発生しない。従って、パワー電圧値Ｖ_pigと制御電圧値Ｖ_igとを比較することで、演算負荷の増大を招くことなく、容易にモータ１２の出力状態を推定することができる。従って、上記構成によれば、演算負荷の上昇を招くことなく、簡素な構成にて、電源電圧の低下、及びモータ出力の変動をも踏まえた電流制限値を決定することができ、その結果、より効果的に電圧飽和の発生を抑えることができるようになる。

（２）電力線２０の途中には、昇圧回路２１が設けられており、駆動回路１９には、この昇圧回路２１により昇圧された電圧（ＢＰＩＧ）が印加される。昇圧回路２１は、ＥＣＵ１１に設けられた昇圧制御回路２２により、その作動が制御される。そして、昇圧制御回路２２は、パワー電圧値Ｖ_pigの低下時には、昇圧回路２１による昇圧を抑制、詳しくは、検出されるパワー電圧値Ｖ_pigが低いほど、その出力電圧（ＢＰＩＧ）を低く抑える制御を実行する。

即ち、昇圧制御の抑制により駆動回路１９への印加電圧が低下することで、より一層、電圧飽和が発生しやすくなる。従って、このような構成を採用するものに上記（１）の発明を適用することで、より顕著な効果を得ることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化したが、ＥＰＳ以外の用途に用いられるモータ制御装置に具体化してもよい。

・本実施形態では、電流フィードバック制御の実行によりモータ制御信号を生成する構成に具体化したが、その電流制御として、オープン制御の実行によりモータ制御信号を生成する構成に具体化してもよい。

・本実施形態では、電力線２０の途中には、昇圧回路２１が設けられることとしたが、昇圧回路２１を有しない構成に具体化してもよい。
・本実施形態では、操舵状態判定部４４及び走行状態判定部４５を設け、その走行状態が停止又は低速走行中ではない場合、又は、その操舵状態が「切り戻し中」である場合には、上記電流制限基礎値マップ演算を実行しないこととした。しかし、これに限らず、このような電流制御基礎値マップ演算の実行に関する可否判定は、必ずしも実行しなくともよい。また、当該可否判定を実行する場合であっても、必ずしも操舵状態判定部４４及び走行状態判定部４５の判定結果を基礎としなくともよい。そして、電流制御基礎値マップ演算の不実行以外の方法により電流制限値の低減を抑制する構成であってもよい。

次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を記載する。
（付記１）請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、ステアリング操作の状態を判定する操舵状態判定手段を備え、前記信号出力手段は、前記操舵状態が切り戻しである場合には、前記制限値の低減を抑制すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。

即ち、操舵状態が「切り戻し」である場合、特にステアリングエンド付近の大きな舵角が発生している状況においては、運転者が想定する以上の速度でステアリングが中立方向へ回転することがあり、このような場合、運転者は、そのステアリングの回転を抑える方向の操舵力を加えることで、当該ステアリングの戻り速度を調整する。つまり、このとき、電圧飽和の発生の回避を優先して電流指令値に制限を加えるとすれば、アシスト力不足により十分にステアリングの回転を抑えることができず、結果として、より大きな違和感を運転者に与えるおそれがある。しかしながら、上記構成の採用により、こうしたアシスト力不足が生ずる事態を回避することができる。その結果、より優れたステアリング特性を実現することができるようになる。

（付記２）請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、車両の走行状態を判定する走行状態判定手段を備え、前記信号出力手段は、前記走行状態が停止又は低速走行中ではないと判定される場合には、前記制限値の低減を抑制すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。

即ち、ある程度の車速が発生した後は、操舵フィーリングもさることながら、緊急回避時の素早いステアリング操舵に対応しうる追従性の確保が最も重要の課題となる。しかしながら、上記構成の採用により、緊急操舵に対応しうる追従性を確保することができる。その結果、より優れたステアリング特性を実現することができるようになる。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリングホイール（ステアリング）、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１６…車載電源、１８…マイコン、１９…駆動回路、２０…電力線、２１…昇圧回路、２２…昇圧制御回路、２３…第１電圧センサ、３１…モータ制御信号出力部、３２…電流指令値演算部、３３…モータ制御信号生成部、３４…電流制限部、４０…電流制限値演算部、４１…電流制限基礎値演算部、４２…電圧ゲイン演算部、４３…乗算器、４４…操舵状態判定部、４５…走行状態判定部、４７…制御線、４８…第２電圧センサ、４９…減算器、５０…出力ゲイン演算部、Ｌｐ…電力供給経路、Ｉq*，Ｉq**…ｑ軸電流指令値、Ｉq_lim…電流制限値、Ｉq_max…最大値、ε…電流制限基礎値、Ｋig…電圧ゲイン、Ｋpw…出力ゲイン、Ｓ_mv…走行状態信号、Ｓ_sb…操舵状態信号、ω…回転角速度、Ｖ_pig…パワー電圧、Ｖ_ig…制御電圧、ΔＶig…差分値。

Claims (3)

1. 電流制御の実行によりモータ制御信号を出力する信号出力手段が設けられた制御回路と、前記モータ制御信号の入力により作動してモータに対する駆動電力の供給を実行する駆動回路とを備え、前記信号出力手段は、前記電流制御において演算される電流指令値を所定の制限値以下に制限するとともに、モータ速度の上昇に従って前記制限値を低減させるモータ制御装置において、
   前記駆動回路に電圧を印加するために電力線を介して供給される第１の電源電圧を検出する第１の電圧検出手段と、
   前記電力線から独立した制御線を介して前記制御回路に供給される第２の電源電圧を検出する第２の電圧検出手段とを備え、
   前記信号出力手段は、前記第１の電源電圧の低下に従って前記制限値を低減させるとともに、前記第２の電源電圧と第１の電源電圧との差分値を演算し、該差分値が大となるほど、より大きく前記制限値を低減させること、を特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記電力線には、前記第１の電源電圧を昇圧して出力する昇圧回路が設けられ、前記駆動回路は、その昇圧された電圧に基づく前記駆動電力を生成するものであって、前記第１の電源電圧の低下時には、前記昇圧回路による昇圧が抑制されること、
   を特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置。

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