JP3705072B2 - 電動モータの制御装置およびそれを用いた電気式動力舵取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの制御装置およびそれを用いた電気式動力舵取装置に関し、電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により電動モータの回転数を制御する電動モータの制御装置およびそれを用いた電気式動力舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により電動モータの回転数を制御するものとして、特開平８−１４９８７３号公報に開示されるものがある。これは、電動パワーステアリング装置のアシストトルクを発生させる電動モータを制御するもので、電動モータの電圧と電流を測定し、この測定した電圧と電流から電動モータの回転数を算出するとともに、この回転数に応じて電動モータへの印加電圧を制御する。
つまり、この種の電動モータの制御装置を適用した電気式動力舵取装置では、例えば図５に示すような電気的構成を採ることにより、車速またはアシストトルクに従って決定される指令回転数と、測定したモータ電圧および電流から算出した回転数との偏差に基づいてＥＣＵ１０およびモータ駆動回路１６により電動モータＭを制御する。
【０００３】
具体的には、トルクセンサにより検出された操舵トルク、または車速センサ１２により検出された車速および電圧／電流センサ１３により検出された電動モータの電圧と電流を、インターフェース１４を介してＣＰＵ１５に入力すると、ＣＰＵ１５では、これらに基づいて指令回転数を決定し、電動モータ駆動回路１６ではＣＰＵ１５から送出された指令回転数に対応する駆動電圧を電動モータＭへ出力する。これにより、電動モータＭは、操舵力を補助するための回転数を発生する。
【０００４】
ここで、電動モータＭの制御装置は、図５に示す電圧／電流センサ１３、インターフェース１４、ＣＰＵ１５およびモータ駆動回路１６により構成され、例えば図６に示すような構成を採る。即ち、電圧／電流センサ１３は、モータ電圧Ｖｍを検出するオペアンプ９０と、モータ電流Ｉｍを抵抗Ｒの両端に現れる電圧として検出するオペアンプ９１とにより構成され、またフィルタ９２、９３、増幅器９４、９６、加算器９５、９７および比例積分制御部（以下「ＰＩ制御部」という）９８は、ＣＰＵ１５による各演算処理より実現され、モータ駆動回路１６にはＰＷＭ回路９９および電力用MOSFETであるスイッチング素子Ｑを含めて構成される。これにより、次式（１）により演算される回転数Ｎ（rpm） を算出している。なお、Ｒｍは電動モータＭの内部抵抗値（Ω）、Ｋｅは電動モータＭの誘起電圧定数（Ｖ／rpm） である。
【０００５】
Ｎ ＝ （Ｖｍ−Ｉｍ×Ｒｍ）／Ｋｅ ・・・（１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すような電動モータの制御装置によると、式（１）に基づいて算出した電動モータＭの回転数Ｎを指令回転数Ｎ* から引いて得られた偏差（図６に示す加算器９５により得られる）に基づいて電動モータＭをＰＩ制御する構成を採るため、モータ電流Ｉｍの増加に従って電動モータＭの駆動電圧が上昇する。すると、さらにモータ電流Ｉｍの増加を招くことから、電動モータＭの駆動電圧は発散的に上昇し得る。つまり、外乱やノイズ等に対し比較的影響を受け易い構成になっている。
【０００７】
また、式（１）にからわかるように、電動モータＭのトルク変動によってモータ電流Ｉｍに脈動が生じると、算出された回転数Ｎはその脈動による誤差の影響を受けることになる。そのため、このような誤差を含んだ回転数Ｎと指令回転数Ｎ* との偏差に基づいて電動モータＭを制御すると、モータ電流Ｉｍの脈動に起因した変動を電動モータＭの回転数に与えるため、その影響は、電気式動力舵取装置においてはステアリングホイールの振動やモータのうなり音として現れる。これは、運転者の操舵感覚に不自然さを与え、その他の乗員にも不快音を与える要因となる。
【０００８】
そこで、図６に示すような電動モータＭの制御装置では、モータ電圧Ｖｍを検出するオペアンプ９０とモータ電流Ｉｍを検出するオペアンプ９１との後段に所定の周波数よりも低い周波数成分を除去可能なフィルタ９２、９３をそれぞれ挿入し、繰り返し周波数がある程度以上高い電流脈動や外乱ノイズ等を除去し得る構成を採っている。
【０００９】
ところが、このような従来の電動モータＭの制御装置によると、かかるフィルタ９２、９３は、遮断周波数が所定周波数に固定されているため、電動モータＭの回転数変動およびトルク変動によって繰り返し周波数と振幅の変化するモータ電流Ｉｍの脈動には、適宜対応することができない。つまり、フィルタ９２、９３によって除去できる電流脈動や外乱ノイズ等は、その周波数の下限が固定されているため、周波数の変動する電流脈動や外乱ノイズ等に対して必ずしも有効に働くわけではない。
【００１０】
また、フィルタ９２、９３の遮断周波数を低く設定するほど、電流脈動や外乱ノイズ等に対しては影響を受け難くなるが、その反面、要求される高速応答に追従できなくなる。つまり、電流脈動や外乱ノイズ等に対する安定性と、高速応答に対する追従性とは、相反する事象になっているという技術的な課題がある。
【００１１】
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、電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に制御し得る電動モータの制御装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、高速応答性能を確保しながら、良好な操舵感覚を運転者等に与え得る電気式動力舵取装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の電動モータの制御装置では、
電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により求められた該電動モータの回転数と、該電動モータの指令回転数との偏差に基づいて該電動モータを帰還制御する電動モータの制御装置であって、
前記電動モータに与えた電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動モータに流れた電流を検出する電流検出手段と、
所定の定数に基づき設定される周波数成分を、前記電流検出手段により検出した検出電流から除去するフィルタ手段と、
前記周波数成分を除去された検出電流および前記電圧検出手段により検出された検出電圧に基づいて前記電動モータの回転数を求める回転数算出手段と、
前記回転数算出手段により求めた前記回転数および前記周波数成分を除去された前記検出電流に基づいて前記所定の定数を決定する定数決定手段と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の電気式動力舵取装置では、電動モータの制御装置では、
電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により求められた該電動モータの回転数と、該電動モータの指令回転数との偏差に基づいて該電動モータを帰還制御する電動モータの制御装置であって、
前記電動モータに与えた電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動モータに流れた電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出した検出電流および前記電圧検出手段により検出した検出電圧に基づいて前記電動モータの回転数を求める回転数算出手段と、
前記電動モータの回転数と前記指令回転数との偏差に基づいて前記電動モータを所定の利得により制御するモータ制御手段と、
前記回転数算出手段により求めた前記回転数および前記検出電流に基づいて前記所定の利得を決定する利得決定手段と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００１４】
上記別の目的を達成するため、請求項３の電気式動力舵取装置では、
ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を補う電動モータを備えた電気式動力舵取装置であって、
前記電動モータは、請求項１または２記載の電動モータの制御装置により制御されることを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項１の発明では、電圧検出手段、電流検出手段、フィルタ手段、回転数算出手段および定数決定手段を備える。これにより、フィルタ手段によって除去される周波数成分は所定の定数に基づき設定され、この定数は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。即ち、このフィルタ手段によって除去される周波数成分は、電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。そのため、このフィルタ手段では、電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される周波数成分を、電流検出手段により検出した検出電流から除去するので、電動モータの回転数および電流に比例する「電動モータのトルク変動による電流脈動」をリアルタイムに選択的に除くことができる。
【００１６】
請求項２の発明では、電圧検出手段、電流検出手段、回転数算出手段、モータ制御手段および利得決定手段を備える。これにより、モータ制御手段によって行われる電動モータの制御は所定の利得に従い、この利得は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。即ち、この電動モータの制御は、その利得によって応答速度が変化し、この応答速度は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。そのため、電動モータの回転数および検出電流に基づいてこの利得を設定することによって、電動モータの回転数および電流に比例する「電動モータのトルク変動による電流脈動」による影響を受けない最適な応答速度をリアルタイムに設定することができる。
【００１７】
請求項３の発明では、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を補う電動モータは、請求項１または２記載の電動モータの制御装置により制御される。これにより、この電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を高速に応答して補うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電動モータの制御装置（以下、発明の実施の形態において「モータ制御装置」という。）の実施形態について図を参照して説明する。
図１に示すように、モータ制御装置５０は、電動モータＭに与えた電圧Ｖｍおよびそれに流れた電流Ｉｍにより求められた電動モータＭの回転数Ｎと、この電動モータＭの指令回転数Ｎ* との偏差に基づいて電動モータＭをモータ制御手段により帰還制御するもので、電圧検出手段、電流検出手段、フィルタ手段、回転数算出手段および定数決定手段により構成される。なお、図１に示す破線による枠内（符号１５）は、ＣＰＵによる演算処理によって実現される各機能を表す。
【００１９】
電圧検出手段は、オペアンプ９０からなり、その差動入力端子は電動モータＭに電気的に並列に接続され、出力端子に接続されるフィルタ９２にモータ電圧Ｖｍを出力し得るように構成されている。なお、このフィルタ９２は、ＣＰＵによる所定の演算処理によって実現される低域通過フィルタで、所定の遮断周波数よりも高い周波数成分の通過を阻止し得るものである。これにより、このフィルタ９２を介して加算器９５に入力されるモータ電圧Ｖｍは、所定の高周波成分を除去されたものになる。
【００２０】
電流検出手段は、オペアンプ９１と抵抗Ｒとからなる。この抵抗Ｒは、電動モータＭに電気的に直列に接続され、オペアンプ９１の差動入力端子は、この抵抗Ｒに電気的に並列に接続される。これにより、抵抗Ｒを流れるモータ電流Ｉｍに比例した電流に比例して生じる電位差をオペアンプ９１に差動入力するため、その出力端子にモータ電流Ｉｍに比例した電圧を後段のアクティブフィルタ５３に出力し得るように構成されている。
【００２１】
フィルタ手段は、図２(A) に示すブロック線図による概念からなる低域通過フィルタにより構成されており、フィルタ定数τをモータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに対応して変化させることによって遮断周波数を任意に可変し得るアクティブフィルタ５３を構成する。具体的には、後述するフィルタ定数マップ５５から一義的に得られるフィルタ定数τと、次式（２）に示すフィルタ演算式とによりＣＰＵによって演算処理を行うことで、アクティブフィルタ５３を実現する。なお、このフィルタ出力値ｖは加重平均をとって適正化される。
【００２２】
ｖ(n) ＝ （（Ａ−１）×ｖ(n-1)＋Ｖｓ）／Ａ ・・・（２）
ここで、Ｖｓはフィルタ入力値、ｖはフィルタ出力値、Ａはτ／サンプリング時間、τはフィルタ定数、ｎは自然数である。
【００２３】
これにより、電動モータＭの回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍの変動に応じて、逐次その遮断周波数を可変し得るアクティブフィルタ５３を実現することができるので、電動モータＭのトルク変動等の種々の外乱要因によるモータ電流Ｉｍの脈流、その他高周波成分等をこのアクティブフィルタ５３によって除去することができる。
【００２４】
回転数算出手段は、前述した式（１）に基づいてモータの回転数を算出するもので、増幅器９４、増幅器９６および加算器９５により構成される。即ち、アクティブフィルタ５３を介して電流検出手段から出力されたモータ電流Ｉｍ相当の電圧は、増幅器９４によりＲｍ倍に増幅され（Ｉｍ×Ｒｍ）、フィルタ９２を介して電圧検出手段から出力されたモータ電圧Ｖｍとの差分を加算器９５により得た後（Ｖｍ−Ｉｍ×Ｒｍ）、増幅器９６により１／Ｋｅ倍に増幅される（（Ｖｍ−Ｉｍ×Ｒｍ）／Ｋｅ）。これにより前記式（１）から、モータ電圧Ｖｍおよびモータ電流Ｉｍによりモータ回転数Ｎが推定値として算出される。
【００２５】
定数決定手段は、図２(B) にその概念を示すフィルタ定数マップ５５により構成される。このフィルタ定数マップ５５は例えば３次元からなり、前述したアクティブフィルタ５３のフィルタ定数τをモータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて決定するためのものである。例えばモータ電流Ｉｍの増加に伴ってフィルタ定数τも増加するように設定する一方で、モータ回転数Ｎの増加に対してはフィルタ定数τが減少するように設定される。
【００２６】
なお、このフィルタ定数τは、このようなマップにより設定するものに限られることなく、例えば次式（３）によるモータ電流Ｉｍとモータ回転数Ｎとの関数によって決定しても良い。これにより、メモリ等の記憶素子上にフィルタ定数マップ５５としてのマップ領域を確保する必要がなくなるので、その分、記憶素子による記憶容量を削減することでき、モータ制御装置５０を低廉に実現し得る効果がある。
【００２７】
τ ＝ ｆ(N) ×ｆ(Im) ・・・（３）
ここで、ｆ(N) はモータ回転数Ｎによる関数、ｆ(Im)はモータ電流Ｉｍによる関数である。
【００２８】
モータ制御手段は、ＰＩ制御部９８、ＰＷＭ回路９９およびスイッチング素子Ｑから構成される。ＰＩ制御部９８は、図２(C) に示すブロック線図による概念からなる比例積分動作を行うものであり、所定のＰ利得（Ｇｐ）およびＩ利得（Ｇｉ）が設定されている。これらの利得を制御することにより、ＰＩ制御部９８自体がアクティブフィルタ５３と同様な低域通過フィルタの働きをもすることから、後述するような他の実施形態を実現することもできる。
【００２９】
ＰＷＭ回路９９は、ＣＰＵとは異なるハードウェアにより実現されるパルス幅変調回路であり、入力信号に応じたパルス幅をもつパルス信号を出力し得るように構成されている。これにより、出力側に接続されるスイッチング素子Ｑのゲートにパルス信号を与えると、スイッチング素子Ｑをパルス幅に応じてオンオフ動作させることができる。つまり、ＰＷＭ回路９９に入力される信号に応じてスイッチング素子Ｑをオンオフ制御することができるため、電動モータＭの駆動を任意に制御することができる。なお、スイッチング素子Ｑは、例えば電力用MOSFETからなるものである。
【００３０】
ここで、本発明のモータ制御装置に係る他の実施形態を図３に基づいて説明する。この実施形態によるモータ制御装置６０は、ＰＩ制御部６８のＰ利得（Ｇｐ）またはＩ利得（Ｇｉ）をモータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて決定するゲイン定数を制御する点が、前述したモータ制御装置５０と異なる。
即ち、図３に示すように、オペアンプ９１の後段に遮断周波数を所定周波数に固定した低域通過型のフィルタ９３を設け、モータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいてＰＩ制御部のゲイン定数を決定する利得決定手段を設けてこれによりＰＩ制御部６８のＰ利得またはＩ利得を設定するものである。
なお、利得決定手段は、前述したフィルタ定数マップ５５と同様、例えば３次元からなるゲイン定数マップ６５により構成され、モータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいてゲイン定数を一義的に決定するものである。
【００３１】
これにより、モータ制御手段であるＰＩ制御部６８によって行われる電動モータＭの制御は、そのＰ利得またはＩ利得によって応答速度が変化し、この応答速度はモータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいて決定される。このため、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいてこのＰ利得またはＩ利得を設定することによって、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに比例する「電動モータＭのトルク変動による電流脈動」の影響を受けない最適な応答速度をリアルタイムに設定することができる。したがって、電動モータＭのトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に電動モータＭを制御し得る効果がある。
【００３２】
次に、前述のモータ制御装置５０を、動力舵取装置のポンプを回転駆動するモータの制御に適用した電気式動力舵取装置の一実施形態を図４に基づいて説明する。なお、この実施形態では、本発明の電気式動力舵取装置として、自動車等の車両に備えられた電気式動力舵取装置を例に挙げて説明する。また図５に示した従来の電気式動力舵取装置と同一の構成については、同一の符号を用いるものとし、その説明を省略する。図４には、図５に基づいて説明したＥＣＵ１０およびモータ駆動回路１６の主な電気的構成が示されており、同図による電気式動力舵取装置の構成および動作を以下説明する。
【００３３】
電気式動力舵取装置は、指令回転数決定手段２３、増幅手段２４、ＰＷＭ回路２５、車速パルス検出手段２７、加算器２９、電圧／電流検出手段３１および回転数推定手段３２により構成される。
ここで、前述のモータ制御装置５０との対応関係を説明すると、次のようになる。まず電圧／電流検出手段３１は、電圧検出手段および電流検出手段に相当しこれらはオペアンプ等のハードウェアにより構成される。次に、回転数推定手段３２は、フィルタ手段、回転数算出手段および定数決定手段に相当し、これらは図５に示すＣＰＵ１５による演算処理によって実現される。そして、加算器２９、増幅手段２４、ＰＷＭ回路２５は、加算器９７、ＰＩ制御部９８、ＰＷＭ回路９９にそれぞれ相当する。加算器２９、増幅手段２４は、回転数推定手段３２と同様、ＣＰＵ１５による演算処理によって実現されが、ＰＷＭ回路２５はＰＷＭ回路９９と同様にＣＰＵ１５とは異なるハードウェアにより実現されるパルス幅変調回路である。
【００３４】
このような構成を採ることにより、図４および図５に示す電気式動力舵取装置は、車速センサ１２により検出された車速および電圧／電流センサ１３により検出された電動モータの電圧と電流を、インターフェース１４を介してＣＰＵ１５に入力すると、ＣＰＵ１５では、これらに基づいて指令回転数決定手段２３により指令回転数を決定する。そして、この電動モータＭの指令回転数Ｎ* と、電動モータＭに与えた電圧Ｖｍおよび電流Ｉｍを電圧／電流検出手段３１により検出することで回転数推定手段３２により求めたモータ回転数Ｎと、の偏差に基づいて電動モータＭを帰還制御する。
【００３５】
これにより、モータ制御装置５０により電動モータＭは、車速に応じた回転数となるようにポンプＰを制御する。即ち、電動モータＭのトルク変動による電流脈動等の外乱要因となる高周波成分を、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいた遮断周波数によるアクティブフィルタ５３によってリアルタイムに除去するので、この電動モータＭのトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、モータＭを制御することができる。したがって、電流脈動等の外乱要因による影響を抑制するため、ステアリングホイールの振動やモータのうなり音を防ぎながらも、操舵による高速応答に対応することができる。つまり、高速応答性能を確保しながら、良好な操舵感覚を運転者等に与え得る効果がある。またこれにより、トルク変動による電流脈動が大きくなりがちな安価な電動モータを使用しても、高速応答性能を確保しながら、良好な操舵感覚を運転者等に与え得るため、廉価な電気式動力舵取装置を構築し得る効果もある。
【００３６】
以上説明したように本実施形態によるモータ制御装置５０によると、「電圧検出手段であるオペアンプ９０」、「電流検出手段であるオペアンプ９１および抵抗Ｒ」、「フィルタ手段であるアクティブフィルタ５３」、「回転数算出手段である増幅器９４、加算器９５、増幅器９６」および「定数決定手段であるフィルタ定数マップ５５」を備える。これにより、アクティブフィルタ５３によって除去される周波数成分は所定の定数に基づき設定され、この定数は、フィルタ定数マップ５５によりモータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいて決定される。即ち、このアクティブフィルタ５３によって除去される周波数成分は、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいて決定される。そのため、このアクティブフィルタ５３では、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいて決定される周波数成分を、オペアンプ９１等により検出したモータ電流Ｉｍ相当の電圧から除去するので、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに比例する「電動モータＭのトルク変動による電流脈動」をリアルタイムに選択的に除くことができる。したがって、電動モータＭのトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に電動モータを制御し得る効果がある。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明では、電圧検出手段、電流検出手段、フィルタ手段、回転数算出手段および定数決定手段を備える。これにより、フィルタ手段によって除去される周波数成分は所定の定数に基づき設定され、この定数は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。即ち、このフィルタ手段によって除去される周波数成分は、電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。そのため、このフィルタ手段では、電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される周波数成分を、電流検出手段により検出した検出電流から除去するので、電動モータの回転数および電流に比例する「電動モータのトルク変動による電流脈動」をリアルタイムに選択的に除くことができる。したがって、電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に電動モータを制御し得る効果がある。
【００３８】
請求項２の発明では、電圧検出手段、電流検出手段、回転数算出手段、モータ制御手段および利得決定手段を備える。これにより、モータ制御手段によって行われる電動モータの制御は所定の利得に従い、この利得は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。即ち、この電動モータの制御は、その利得によって応答速度が変化し、この応答速度は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。そのため、電動モータの回転数および検出電流に基づいてこの利得を設定することによって、電動モータの回転数および電流に比例する「電動モータのトルク変動による電流脈動」の影響を受けない最適な応答速度をリアルタイムに設定することができる。したがって、電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に電動モータを制御し得る効果がある。
【００３９】
請求項３の発明では、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を補う電動モータは、請求項１または２記載の電動モータの制御装置により制御される。これにより、この電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を高速に応答して補うことができる。したがって、高速応答性能を確保しながら、良好な操舵感覚を運転者等に与え得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動モータの制御装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図２(A) は図１に示すアクティブフィルタの概念を示すブロック線図であり、図２(B) は図１に示すフィルタ定数マップの概念を示す説明図であり、図２(C) は図１に示すＰＩ制御部の概念を示すブロック線図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電動モータの制御装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電動モータの制御装置を適用した電気式動力舵取装置を構成するＥＣＵおよびモータ駆動回路の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図５】従来の電動モータの制御装置を適用した電気式動力舵取装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図６】従来の電動モータの制御装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＥＣＵ
１３ 電圧／電流センサ
１５ ＣＰＵ
１６ モータ駆動回路
２４ 増幅手段
２５ ＰＷＭ回路
２９ 加算器
３１ 電圧／電流検出手段（電圧検出手段、電流検出手段）
３２ 回転数推定手段 （回転数算出手段、定数決定手段）
５０、６０ モータ制御装置
５３ アクティブフィルタ（フィルタ手段）
５５ フィルタ定数マップ（定数決定手段）
６５ ゲイン定数マップ （利得決定手段）
６８ ＰＩ制御部 （モータ制御手段）
９０ オペアンプ （電圧検出手段）
９１ オペアンプ （電流検出手段）
９４、９６ 増幅器 （回転数算出手段）
９５ 加算器 （回転数算出手段）
９９ ＰＷＭ回路 （モータ制御手段）
Ｍ 電動モータ
Ｑ スイッチング素子 （モータ制御手段）
Ｒ 抵抗 （電流検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの制御装置およびそれを用いた電気式動力舵取装置に関し、電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により電動モータの回転数を制御する電動モータの制御装置およびそれを用いた電気式動力舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により電動モータの回転数を制御するものとして、特開平８−１４９８７３号公報に開示されるものがある。これは、電動パワーステアリング装置のアシストトルクを発生させる電動モータを制御するもので、電動モータの電圧と電流を測定し、この測定した電圧と電流から電動モータの回転数を算出するとともに、この回転数に応じて電動モータへの印加電圧を制御する。
つまり、この種の電動モータの制御装置を適用した電気式動力舵取装置では、例えば図５に示すような電気的構成を採ることにより、車速またはアシストトルクに従って決定される指令回転数と、測定したモータ電圧および電流から算出した回転数との偏差に基づいてＥＣＵ１０およびモータ駆動回路１６により電動モータＭを制御する。
【０００３】
具体的には、トルクセンサにより検出された操舵トルク、または車速センサ１２により検出された車速および電圧／電流センサ１３により検出された電動モータの電圧と電流を、インターフェース１４を介してＣＰＵ１５に入力すると、ＣＰＵ１５では、これらに基づいて指令回転数を決定し、電動モータ駆動回路１６ではＣＰＵ１５から送出された指令回転数に対応する駆動電圧を電動モータＭへ出力する。これにより、電動モータＭは、操舵力を補助するための回転数を発生する。
【０００４】
ここで、電動モータＭの制御装置は、図５に示す電圧／電流センサ１３、インターフェース１４、ＣＰＵ１５およびモータ駆動回路１６により構成され、例えば図６に示すような構成を採る。即ち、電圧／電流センサ１３は、モータ電圧Ｖｍを検出するオペアンプ９０と、モータ電流Ｉｍを抵抗Ｒの両端に現れる電圧として検出するオペアンプ９１とにより構成され、またフィルタ９２、９３、増幅器９４、９６、加算器９５、９７および比例積分制御部（以下「ＰＩ制御部」という）９８は、ＣＰＵ１５による各演算処理より実現され、モータ駆動回路１６にはＰＷＭ回路９９および電力用MOSFETであるスイッチング素子Ｑを含めて構成される。これにより、次式（１）により演算される回転数Ｎ（rpm） を算出している。なお、Ｒｍは電動モータＭの内部抵抗値（Ω）、Ｋｅは電動モータＭの誘起電圧定数（Ｖ／rpm） である。
【０００５】
Ｎ ＝ （Ｖｍ−Ｉｍ×Ｒｍ）／Ｋｅ ・・・（１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すような電動モータの制御装置によると、式（１）に基づいて算出した電動モータＭの回転数Ｎを指令回転数Ｎ* から引いて得られた偏差（図６に示す加算器９５により得られる）に基づいて電動モータＭをＰＩ制御する構成を採るため、モータ電流Ｉｍの増加に従って電動モータＭの駆動電圧が上昇する。すると、さらにモータ電流Ｉｍの増加を招くことから、電動モータＭの駆動電圧は発散的に上昇し得る。つまり、外乱やノイズ等に対し比較的影響を受け易い構成になっている。
【０００７】
また、式（１）にからわかるように、電動モータＭのトルク変動によってモータ電流Ｉｍに脈動が生じると、算出された回転数Ｎはその脈動による誤差の影響を受けることになる。そのため、このような誤差を含んだ回転数Ｎと指令回転数Ｎ* との偏差に基づいて電動モータＭを制御すると、モータ電流Ｉｍの脈動に起因した変動を電動モータＭの回転数に与えるため、その影響は、電気式動力舵取装置においてはステアリングホイールの振動やモータのうなり音として現れる。これは、運転者の操舵感覚に不自然さを与え、その他の乗員にも不快音を与える要因となる。
【０００８】
そこで、図６に示すような電動モータＭの制御装置では、モータ電圧Ｖｍを検出するオペアンプ９０とモータ電流Ｉｍを検出するオペアンプ９１との後段に所定の周波数よりも低い周波数成分を除去可能なフィルタ９２、９３をそれぞれ挿入し、繰り返し周波数がある程度以上高い電流脈動や外乱ノイズ等を除去し得る構成を採っている。
【０００９】
ところが、このような従来の電動モータＭの制御装置によると、かかるフィルタ９２、９３は、遮断周波数が所定周波数に固定されているため、電動モータＭの回転数変動およびトルク変動によって繰り返し周波数と振幅の変化するモータ電流Ｉｍの脈動には、適宜対応することができない。つまり、フィルタ９２、９３によって除去できる電流脈動や外乱ノイズ等は、その周波数の下限が固定されているため、周波数の変動する電流脈動や外乱ノイズ等に対して必ずしも有効に働くわけではない。
【００１０】
また、フィルタ９２、９３の遮断周波数を低く設定するほど、電流脈動や外乱ノイズ等に対しては影響を受け難くなるが、その反面、要求される高速応答に追従できなくなる。つまり、電流脈動や外乱ノイズ等に対する安定性と、高速応答に対する追従性とは、相反する事象になっているという技術的な課題がある。
【００１１】
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、電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に制御し得る電動モータの制御装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、高速応答性能を確保しながら、良好な操舵感覚を運転者等に与え得る電気式動力舵取装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の電動モータの制御装置では、
電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により求められた該電動モータの回転数と、該電動モータの指令回転数との偏差に基づいて該電動モータを帰還制御する電動モータの制御装置であって、
前記電動モータに与えた電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動モータに流れた電流を検出する電流検出手段と、
所定の定数に基づき設定される周波数成分を、前記電流検出手段により検出した検出電流から除去するフィルタ手段と、
前記周波数成分を除去された検出電流および前記電圧検出手段により検出された検出電圧に基づいて前記電動モータの回転数を求める回転数算出手段と、
前記回転数算出手段により求めた前記回転数および前記周波数成分を除去された前記検出電流に基づいて前記所定の定数を決定する定数決定手段と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の電気式動力舵取装置では、電動モータの制御装置では、
電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により求められた該電動モータの回転数と、該電動モータの指令回転数との偏差に基づいて該電動モータを帰還制御する電動モータの制御装置であって、
前記電動モータに与えた電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動モータに流れた電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出した検出電流および前記電圧検出手段により検出した検出電圧に基づいて前記電動モータの回転数を求める回転数算出手段と、
前記電動モータの回転数と前記指令回転数との偏差に基づいて前記電動モータを所定の利得により制御するモータ制御手段と、
前記回転数算出手段により求めた前記回転数および前記検出電流に基づいて前記所定の利得を決定する利得決定手段と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００１４】
上記別の目的を達成するため、請求項３の電気式動力舵取装置では、
ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を補う電動モータを備えた電気式動力舵取装置であって、
前記電動モータは、請求項１または２記載の電動モータの制御装置により制御されることを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項１の発明では、電圧検出手段、電流検出手段、フィルタ手段、回転数算出手段および定数決定手段を備える。これにより、フィルタ手段によって除去される周波数成分は所定の定数に基づき設定され、この定数は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。即ち、このフィルタ手段によって除去される周波数成分は、電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。そのため、このフィルタ手段では、電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される周波数成分を、電流検出手段により検出した検出電流から除去するので、電動モータの回転数および電流に比例する「電動モータのトルク変動による電流脈動」をリアルタイムに選択的に除くことができる。
【００１６】
請求項２の発明では、電圧検出手段、電流検出手段、回転数算出手段、モータ制御手段および利得決定手段を備える。これにより、モータ制御手段によって行われる電動モータの制御は所定の利得に従い、この利得は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。即ち、この電動モータの制御は、その利得によって応答速度が変化し、この応答速度は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。そのため、電動モータの回転数および検出電流に基づいてこの利得を設定することによって、電動モータの回転数および電流に比例する「電動モータのトルク変動による電流脈動」による影響を受けない最適な応答速度をリアルタイムに設定することができる。
【００１７】
請求項３の発明では、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を補う電動モータは、請求項１または２記載の電動モータの制御装置により制御される。これにより、この電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を高速に応答して補うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電動モータの制御装置（以下、発明の実施の形態において「モータ制御装置」という。）の実施形態について図を参照して説明する。
図１に示すように、モータ制御装置５０は、電動モータＭに与えた電圧Ｖｍおよびそれに流れた電流Ｉｍにより求められた電動モータＭの回転数Ｎと、この電動モータＭの指令回転数Ｎ* との偏差に基づいて電動モータＭをモータ制御手段により帰還制御するもので、電圧検出手段、電流検出手段、フィルタ手段、回転数算出手段および定数決定手段により構成される。なお、図１に示す破線による枠内（符号１５）は、ＣＰＵによる演算処理によって実現される各機能を表す。
【００１９】
電圧検出手段は、オペアンプ９０からなり、その差動入力端子は電動モータＭに電気的に並列に接続され、出力端子に接続されるフィルタ９２にモータ電圧Ｖｍを出力し得るように構成されている。なお、このフィルタ９２は、ＣＰＵによる所定の演算処理によって実現される低域通過フィルタで、所定の遮断周波数よりも高い周波数成分の通過を阻止し得るものである。これにより、このフィルタ９２を介して加算器９５に入力されるモータ電圧Ｖｍは、所定の高周波成分を除去されたものになる。
【００２０】
電流検出手段は、オペアンプ９１と抵抗Ｒとからなる。この抵抗Ｒは、電動モータＭに電気的に直列に接続され、オペアンプ９１の差動入力端子は、この抵抗Ｒに電気的に並列に接続される。これにより、抵抗Ｒを流れるモータ電流Ｉｍに比例した電流に比例して生じる電位差をオペアンプ９１に差動入力するため、その出力端子にモータ電流Ｉｍに比例した電圧を後段のアクティブフィルタ５３に出力し得るように構成されている。
【００２１】
フィルタ手段は、図２(A) に示すブロック線図による概念からなる低域通過フィルタにより構成されており、フィルタ定数τをモータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに対応して変化させることによって遮断周波数を任意に可変し得るアクティブフィルタ５３を構成する。具体的には、後述するフィルタ定数マップ５５から一義的に得られるフィルタ定数τと、次式（２）に示すフィルタ演算式とによりＣＰＵによって演算処理を行うことで、アクティブフィルタ５３を実現する。なお、このフィルタ出力値ｖは加重平均をとって適正化される。
【００２２】
ｖ(n) ＝ （（Ａ−１）×ｖ(n-1)＋Ｖｓ）／Ａ ・・・（２）
ここで、Ｖｓはフィルタ入力値、ｖはフィルタ出力値、Ａはτ／サンプリング時間、τはフィルタ定数、ｎは自然数である。
【００２３】
これにより、電動モータＭの回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍの変動に応じて、逐次その遮断周波数を可変し得るアクティブフィルタ５３を実現することができるので、電動モータＭのトルク変動等の種々の外乱要因によるモータ電流Ｉｍの脈流、その他高周波成分等をこのアクティブフィルタ５３によって除去することができる。
【００２４】
回転数算出手段は、前述した式（１）に基づいてモータの回転数を算出するもので、増幅器９４、増幅器９６および加算器９５により構成される。即ち、アクティブフィルタ５３を介して電流検出手段から出力されたモータ電流Ｉｍ相当の電圧は、増幅器９４によりＲｍ倍に増幅され（Ｉｍ×Ｒｍ）、フィルタ９２を介して電圧検出手段から出力されたモータ電圧Ｖｍとの差分を加算器９５により得た後（Ｖｍ−Ｉｍ×Ｒｍ）、増幅器９６により１／Ｋｅ倍に増幅される（（Ｖｍ−Ｉｍ×Ｒｍ）／Ｋｅ）。これにより前記式（１）から、モータ電圧Ｖｍおよびモータ電流Ｉｍによりモータ回転数Ｎが推定値として算出される。
【００２５】
定数決定手段は、図２(B) にその概念を示すフィルタ定数マップ５５により構成される。このフィルタ定数マップ５５は例えば３次元からなり、前述したアクティブフィルタ５３のフィルタ定数τをモータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて決定するためのものである。例えばモータ電流Ｉｍの増加に伴ってフィルタ定数τも増加するように設定する一方で、モータ回転数Ｎの増加に対してはフィルタ定数τが減少するように設定される。
【００２６】
なお、このフィルタ定数τは、このようなマップにより設定するものに限られることなく、例えば次式（３）によるモータ電流Ｉｍとモータ回転数Ｎとの関数によって決定しても良い。これにより、メモリ等の記憶素子上にフィルタ定数マップ５５としてのマップ領域を確保する必要がなくなるので、その分、記憶素子による記憶容量を削減することでき、モータ制御装置５０を低廉に実現し得る効果がある。
【００２７】
τ ＝ ｆ(N) ×ｆ(Im) ・・・（３）
ここで、ｆ(N) はモータ回転数Ｎによる関数、ｆ(Im)はモータ電流Ｉｍによる関数である。
【００２８】
モータ制御手段は、ＰＩ制御部９８、ＰＷＭ回路９９およびスイッチング素子Ｑから構成される。ＰＩ制御部９８は、図２(C) に示すブロック線図による概念からなる比例積分動作を行うものであり、所定のＰ利得（Ｇｐ）およびＩ利得（Ｇｉ）が設定されている。これらの利得を制御することにより、ＰＩ制御部９８自体がアクティブフィルタ５３と同様な低域通過フィルタの働きをもすることから、後述するような他の実施形態を実現することもできる。
【００２９】
ＰＷＭ回路９９は、ＣＰＵとは異なるハードウェアにより実現されるパルス幅変調回路であり、入力信号に応じたパルス幅をもつパルス信号を出力し得るように構成されている。これにより、出力側に接続されるスイッチング素子Ｑのゲートにパルス信号を与えると、スイッチング素子Ｑをパルス幅に応じてオンオフ動作させることができる。つまり、ＰＷＭ回路９９に入力される信号に応じてスイッチング素子Ｑをオンオフ制御することができるため、電動モータＭの駆動を任意に制御することができる。なお、スイッチング素子Ｑは、例えば電力用MOSFETからなるものである。
【００３０】
ここで、本発明のモータ制御装置に係る他の実施形態を図３に基づいて説明する。この実施形態によるモータ制御装置６０は、ＰＩ制御部６８のＰ利得（Ｇｐ）またはＩ利得（Ｇｉ）をモータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて決定するゲイン定数を制御する点が、前述したモータ制御装置５０と異なる。
即ち、図３に示すように、オペアンプ９１の後段に遮断周波数を所定周波数に固定した低域通過型のフィルタ９３を設け、モータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいてＰＩ制御部のゲイン定数を決定する利得決定手段を設けてこれによりＰＩ制御部６８のＰ利得またはＩ利得を設定するものである。
なお、利得決定手段は、前述したフィルタ定数マップ５５と同様、例えば３次元からなるゲイン定数マップ６５により構成され、モータ電流Ｉｍおよびモータ回転数Ｎに基づいてゲイン定数を一義的に決定するものである。
【００３１】
これにより、モータ制御手段であるＰＩ制御部６８によって行われる電動モータＭの制御は、そのＰ利得またはＩ利得によって応答速度が変化し、この応答速度はモータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいて決定される。このため、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいてこのＰ利得またはＩ利得を設定することによって、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに比例する「電動モータＭのトルク変動による電流脈動」の影響を受けない最適な応答速度をリアルタイムに設定することができる。したがって、電動モータＭのトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に電動モータＭを制御し得る効果がある。
【００３２】
次に、前述のモータ制御装置５０を、動力舵取装置のポンプを回転駆動するモータの制御に適用した電気式動力舵取装置の一実施形態を図４に基づいて説明する。なお、この実施形態では、本発明の電気式動力舵取装置として、自動車等の車両に備えられた電気式動力舵取装置を例に挙げて説明する。また図５に示した従来の電気式動力舵取装置と同一の構成については、同一の符号を用いるものとし、その説明を省略する。図４には、図５に基づいて説明したＥＣＵ１０およびモータ駆動回路１６の主な電気的構成が示されており、同図による電気式動力舵取装置の構成および動作を以下説明する。
【００３３】
電気式動力舵取装置は、指令回転数決定手段２３、増幅手段２４、ＰＷＭ回路２５、車速パルス検出手段２７、加算器２９、電圧／電流検出手段３１および回転数推定手段３２により構成される。
ここで、前述のモータ制御装置５０との対応関係を説明すると、次のようになる。まず電圧／電流検出手段３１は、電圧検出手段および電流検出手段に相当しこれらはオペアンプ等のハードウェアにより構成される。次に、回転数推定手段３２は、フィルタ手段、回転数算出手段および定数決定手段に相当し、これらは図５に示すＣＰＵ１５による演算処理によって実現される。そして、加算器２９、増幅手段２４、ＰＷＭ回路２５は、加算器９７、ＰＩ制御部９８、ＰＷＭ回路９９にそれぞれ相当する。加算器２９、増幅手段２４は、回転数推定手段３２と同様、ＣＰＵ１５による演算処理によって実現されが、ＰＷＭ回路２５はＰＷＭ回路９９と同様にＣＰＵ１５とは異なるハードウェアにより実現されるパルス幅変調回路である。
【００３４】
このような構成を採ることにより、図４および図５に示す電気式動力舵取装置は、車速センサ１２により検出された車速および電圧／電流センサ１３により検出された電動モータの電圧と電流を、インターフェース１４を介してＣＰＵ１５に入力すると、ＣＰＵ１５では、これらに基づいて指令回転数決定手段２３により指令回転数を決定する。そして、この電動モータＭの指令回転数Ｎ* と、電動モータＭに与えた電圧Ｖｍおよび電流Ｉｍを電圧／電流検出手段３１により検出することで回転数推定手段３２により求めたモータ回転数Ｎと、の偏差に基づいて電動モータＭを帰還制御する。
【００３５】
これにより、モータ制御装置５０により電動モータＭは、車速に応じた回転数となるようにポンプＰを制御する。即ち、電動モータＭのトルク変動による電流脈動等の外乱要因となる高周波成分を、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいた遮断周波数によるアクティブフィルタ５３によってリアルタイムに除去するので、この電動モータＭのトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、モータＭを制御することができる。したがって、電流脈動等の外乱要因による影響を抑制するため、ステアリングホイールの振動やモータのうなり音を防ぎながらも、操舵による高速応答に対応することができる。つまり、高速応答性能を確保しながら、良好な操舵感覚を運転者等に与え得る効果がある。またこれにより、トルク変動による電流脈動が大きくなりがちな安価な電動モータを使用しても、高速応答性能を確保しながら、良好な操舵感覚を運転者等に与え得るため、廉価な電気式動力舵取装置を構築し得る効果もある。
【００３６】
以上説明したように本実施形態によるモータ制御装置５０によると、「電圧検出手段であるオペアンプ９０」、「電流検出手段であるオペアンプ９１および抵抗Ｒ」、「フィルタ手段であるアクティブフィルタ５３」、「回転数算出手段である増幅器９４、加算器９５、増幅器９６」および「定数決定手段であるフィルタ定数マップ５５」を備える。これにより、アクティブフィルタ５３によって除去される周波数成分は所定の定数に基づき設定され、この定数は、フィルタ定数マップ５５によりモータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいて決定される。即ち、このアクティブフィルタ５３によって除去される周波数成分は、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいて決定される。そのため、このアクティブフィルタ５３では、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに基づいて決定される周波数成分を、オペアンプ９１等により検出したモータ電流Ｉｍ相当の電圧から除去するので、モータ回転数Ｎおよびモータ電流Ｉｍに比例する「電動モータＭのトルク変動による電流脈動」をリアルタイムに選択的に除くことができる。したがって、電動モータＭのトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に電動モータを制御し得る効果がある。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明では、電圧検出手段、電流検出手段、フィルタ手段、回転数算出手段および定数決定手段を備える。これにより、フィルタ手段によって除去される周波数成分は所定の定数に基づき設定され、この定数は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。即ち、このフィルタ手段によって除去される周波数成分は、電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。そのため、このフィルタ手段では、電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される周波数成分を、電流検出手段により検出した検出電流から除去するので、電動モータの回転数および電流に比例する「電動モータのトルク変動による電流脈動」をリアルタイムに選択的に除くことができる。したがって、電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に電動モータを制御し得る効果がある。
【００３８】
請求項２の発明では、電圧検出手段、電流検出手段、回転数算出手段、モータ制御手段および利得決定手段を備える。これにより、モータ制御手段によって行われる電動モータの制御は所定の利得に従い、この利得は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。即ち、この電動モータの制御は、その利得によって応答速度が変化し、この応答速度は電動モータの回転数および検出電流に基づいて決定される。そのため、電動モータの回転数および検出電流に基づいてこの利得を設定することによって、電動モータの回転数および電流に比例する「電動モータのトルク変動による電流脈動」の影響を受けない最適な応答速度をリアルタイムに設定することができる。したがって、電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、高速応答を可能に電動モータを制御し得る効果がある。
【００３９】
請求項３の発明では、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を補う電動モータは、請求項１または２記載の電動モータの制御装置により制御される。これにより、この電動モータの回転数変動およびトルク変動による電流脈動の影響を受けることなく、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を高速に応答して補うことができる。したがって、高速応答性能を確保しながら、良好な操舵感覚を運転者等に与え得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動モータの制御装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図２(A) は図１に示すアクティブフィルタの概念を示すブロック線図であり、図２(B) は図１に示すフィルタ定数マップの概念を示す説明図であり、図２(C) は図１に示すＰＩ制御部の概念を示すブロック線図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電動モータの制御装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電動モータの制御装置を適用した電気式動力舵取装置を構成するＥＣＵおよびモータ駆動回路の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図５】従来の電動モータの制御装置を適用した電気式動力舵取装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図６】従来の電動モータの制御装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＥＣＵ
１３ 電圧／電流センサ
１５ ＣＰＵ
１６ モータ駆動回路
２４ 増幅手段
２５ ＰＷＭ回路
２９ 加算器
３１ 電圧／電流検出手段（電圧検出手段、電流検出手段）
３２ 回転数推定手段 （回転数算出手段、定数決定手段）
５０、６０ モータ制御装置
５３ アクティブフィルタ（フィルタ手段）
５５ フィルタ定数マップ（定数決定手段）
６５ ゲイン定数マップ （利得決定手段）
６８ ＰＩ制御部 （モータ制御手段）
９０ オペアンプ （電圧検出手段）
９１ オペアンプ （電流検出手段）
９４、９６ 増幅器 （回転数算出手段）
９５ 加算器 （回転数算出手段）
９９ ＰＷＭ回路 （モータ制御手段）
Ｍ 電動モータ
Ｑ スイッチング素子 （モータ制御手段）
Ｒ 抵抗 （電流検出手段）
Claims (3)
- 電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により求められた該電動モータの回転数と、該電動モータの指令回転数との偏差に基づいて該電動モータを帰還制御する電動モータの制御装置であって、
前記電動モータに与えた電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動モータに流れた電流を検出する電流検出手段と、
所定の定数に基づき設定される周波数成分を、前記電流検出手段により検出した検出電流から除去するフィルタ手段と、
前記周波数成分を除去された検出電流および前記電圧検出手段により検出された検出電圧に基づいて前記電動モータの回転数を求める回転数算出手段と、
前記回転数算出手段により求めた前記回転数および前記周波数成分を除去された前記検出電流に基づいて前記所定の定数を決定する定数決定手段と、
を備えることを特徴とする電動モータの制御装置。 - 電動モータに与えた電圧およびそれに流れた電流により求められた該電動モータの回転数と、該電動モータの指令回転数との偏差に基づいて該電動モータを帰還制御する電動モータの制御装置であって、
前記電動モータに与えた電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動モータに流れた電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出した検出電流および前記電圧検出手段により検出した検出電圧に基づいて前記電動モータの回転数を求める回転数算出手段と、
前記電動モータの回転数と前記指令回転数との偏差に基づいて前記電動モータを所定の利得により制御するモータ制御手段と、
前記回転数算出手段により求めた前記回転数および前記検出電流に基づいて前記所定の利得を決定する利得決定手段と、
を備えることを特徴とする電動モータの制御装置。 - ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を補う電動モータを備えた電気式動力舵取装置であって、
前記電動モータは、請求項１または２記載の電動モータの制御装置により制御されることを特徴とする電気式動力舵取装置。
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