JP4626996B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載されステアリング操舵力を電動モータにより補助する電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置の操舵トルク制御は、基本的にステアリングホイールを操舵したときに、ステアリングシャフトに加わる操舵トルクに応じた補助力をモータから操舵機構に与え、操舵力を補助するものである。

例えば、特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置では、コントロールユニットＥＣＵによりステアリングの舵角と車速に基づいて目標操舵トルクを推定し、同目標操舵トルクと検出された操舵トルクとの偏差に基づいてモータのフィードバック制御を行っている。

特開２００２−１２０７４３号公報

モータは、運転されることで各部の損失、特に電気子抵抗損失により温度が上昇する。
温度上昇が限度を超えると巻線に使用されている絶縁物が劣化して、絶縁破壊に至ることがあるので、絶縁物で規定される限度を超えないように使用しなければならない。
また、電動パワーステアリング装置に用いられるモータは、近傍にモータを制御するＣＰＵ等を搭載した制御基盤が配設されることが多く、このＣＰＵ等の電気素子を熱破壊から保護するために、モータの発熱はさらに抑制される必要がある。

先の特許文献１にはモータ発熱の抑制手段は備えていない。
モータの発熱を適正に抑制するためには、モータの容量を大きくするか、または、発熱の原因である電気子抵抗損失を生じるモータ電流を検出して規制する必要がある。
前者の場合、モータ自体が大型化し、後者の場合でもモータ電流検出装置を設けると電動パワーステアリング装置のサイズが大きくなり、いずれにしてもコスト高となる。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、装置自体を大型化することなくモータの発熱を適正に抑制することができる電動パワーステアリング装置を安価に供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、アシストモータの駆動力がステアリング操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、操舵トルクを検出するトルクセンサと、車速を検出する車速センサと、ステアリングの舵角を検出するステアリング舵角検出手段と、前記アシストモータの端子間電圧を検出するモータ端子間電圧検出手段と、前記舵角検出手段により検出された舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいて目標操舵トルクを導出する目標操舵トルク演算処理手段と、前記目標操舵トルク演算処理手段により算出された目標操舵トルクと前記トルクセンサにより検出された操舵トルクとの差に基づいてフィードバック制御量を算出するフィードバック制御量演算手段と、前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角を時間微分してステアリング角速度を算出するステアリング角速度演算手段と、前記ステアリング角速度演算手段により算出されたステアリング角速度をアシストモータのモータ回転速度に変換するモータ回転速度演算手段と、前記モータ回転速度演算手段により算出されたモータ回転速度から前記アシストモータの逆起電圧を算出する逆起電圧演算手段と、前記モータ端子間電圧検出手段により検出されたモータ端子間電圧と前記逆起電圧演算手段により算出された逆起電圧との差から前記アシストモータのモータ電流を推定するモータ電流推定処理手段と、前記モータ電流推定処理手段により推定されたモータ電流を積算してモータ電流積算値を算出するモータ電流積算手段と、前記モータ電流積算手段により算出されたモータ電流積算値に基づき上限電流値を予め定めておいた関係から導出し設定する上限電流値設定手段と、前記上限電流値設定手段により設定された上限電流値と前記モータ電流推定処理手段が推定したモータ電流に基づき前記フィードバック制御量を抑制してモータ制御量を設定するモータ制御量設定手段と、前記モータ制御量設定手段により設定されたモータ制御量に基づいて前記アシストモータを駆動するモータ駆動手段とを備え、前記モータ制御量設定手段は、前記モータ電流推定処理手段により推定されたモータ電流が前記上限電流値設定手段により設定された上限電流値を超えた電流差に基づき前記フィードバック制御量を抑制する制御量抑制係数を予め定めておいた関係から導出し、前記フィードバック制御量に前記制御量抑制係数を乗算してモータ制御量を算出し設定する電動パワーステアリング装置とした。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、前記目標操舵トルク演算処理手段は、前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいてセルフアライニングトルクを算出するセルフアライニングトルク演算手段と、前記ステアリング角速度演算手段により検出された角速度と前記車速センサにより検出された車速に基づいてステアリングのフリクショントルクを算出するフリクショントルク演算手段とを備え、前記セルフアライニングトルク演算手段により算出されたセルフアライニングトルクに前記フリクショントルク演算手段により算出されたフリクショントルクを加算して目標操舵トルクを算出することを特徴とする。

請求項１記載の電動パワーステアリング装置によれば、ステアリング舵角に基づき算出された逆起電圧とモータ端子間電圧とからモータ電流推定処理手段によりモータ電流が推定され、同モータ電流を積算したモータ電流積算値から導出した上限電流値と前記モータ電流とからモータ制御量設定手段によりフィードバック制御量を抑制してモータ制御量を設定するので、アシストモータの発熱を抑制してＣＰＵ等の熱破壊を防止することができる。

モータ電流を、ステアリング舵角に基づき算出された逆起電圧とモータ端子間電圧との差から推定するので、モータ電流検出装置を必要とせず、かつモータの容量を大きくすることなく、電動パワーステアリング装置の大型化を避けることができる。

モータ電流が上限電流値を超えた電流差に基づき予め定めておいた関係から制御量抑制係数を導出し、フィードバック制御量に乗算してモータ制御量とするので、アシストモータの必要以上の発熱を抑制してＣＰＵ等の熱破壊を防止することができる。

請求項２記載の電動パワーステアリング装置によれば、舵角と車速に基づいて算出されたセルフアライニングトルクに、角速度と車速に基づいて算出されたフリクショントルクを加算して目標操舵トルクとするので、特に低車速で小さくなるセルフアライニングトルクを補うようにフリクショントルクが加算され、路面に対するタイヤの摩擦などの影響をカバーして常に安定した操舵フィーリングを実現することができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１３に基づいて説明する。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の全体の概略後面図を図１に示す。

電動パワーステアリング装置１は、車両の左右方向（図１における左右方向に一致）に指向した略円筒状のラックハウジング２内にラック軸３が左右軸方向に摺動自在に収容されている。

ラックハウジング２の両端開口から突出したラック軸３の両端部にそれぞれジョイントを介してタイロッドが連結され、ラック軸３の移動によりタイロッドが動かされ、さらに転舵機構を介して車両の転舵輪が転舵される。

ラックハウジング２の右端部にステアリングギヤボックス４が設けられている。
ステアリングギヤボックス４には、ステアリングホイール（図示せず）が一体に取り付けられたステアリング軸にジョイントを介して連結される入力軸５が軸受を介して回動自在に軸支されており、図２に示すように入力軸５はステアリングギヤボックス４内でトーションバー６を介して相対的なねじり可能に操舵ピニオン軸７と連結されている。

この操舵ピニオン軸７のはす歯７ａがラック軸３のラック歯３ａと噛合している。
したがってステアリングホイールの回動操作により入力軸５に伝達された操舵力は、トーションバー６を介して操舵ピニオン軸７を回動して操舵ピニオン軸７のはす歯７ａとラック歯３ａの噛合によりラック軸３を左右軸方向に摺動させる。

ラック軸３は、ラックガイドスプリング８に付勢されたラックガイド９により背後から押圧されている。

ステアリングギヤボックス４の上部にはアシストモータＭが取り付けられ、アシストモータＭの駆動力を減速して操舵ピニオン軸７に伝達するウオーム減速機構10がステアリングギヤボックス４内に構成されている。

ウオーム減速機構10は、操舵ピニオン軸７の上部に嵌着されたウオームホイール11にアシストモータＭの駆動軸に同軸に連結されたウオーム12が噛合して構成されている。
アシストモータＭの駆動力をこのウオーム減速機構10を介して操舵ピニオン軸７に作用させて操舵を補助する。

なお、図２には図示しないが、アシストモータＭには、モータ端子電圧Ｖｐ，Ｖｎを検出するモータ端子電圧検出装置27が設けられ、操舵ピニオン軸７にはステアリング舵角θを検出するステアリング舵角検出装置28が設けられている。

ウオーム減速機構10のさらに上方に操舵トルクセンサ20が設けられている。
トーションバー６の捩れをコア21の軸方向の移動に変換し、コア21の移動をコイル22，23のインダクタンス変化に変えて操舵トルクＴを検出している。
なお、トーションバー６の捩れを光学的に検出するトルクセンサでもよい。

以上のようなアシストモータＭをコンピュータ（ＥＣＵ）により駆動制御して操舵力を補助する操舵トルク制御装置30の制御系のＣＰＵ等が搭載された制御基板がステアリングギヤボックス４内に収容されている。

この操舵トルク制御装置30の概略ブロック図を図３に示す。
操舵トルク制御装置30は、操舵トルクセンサ20により検出された操舵トルクＴ，車速センサ25により検出された車速ｖ，ステアリング舵角検出装置28により検出されたステアリング舵角θおよびモータ端子電圧検出装置27により検出されたモータ端子電圧Ｖｐ，Ｖｎが入力され、データ処理して、ＰＷＭ制御信号（デューティ信号等）であるモータ制御量Ｄ_Ｍをモータ駆動回路26に出力し、モータ駆動回路26がそのＰＷＭ制御信号に従ってアシストモータＭを駆動する。

そして、操舵トルク制御装置30は、主に目標操舵トルク演算処理手段40、フィードバック制御量演算手段58、モータ制御量設定手段59を備え、その他に、ステアリング角速度演算手段50、モータ回転速度演算手段51、逆起電圧演算手段52、モータ端子間電圧演算手段53、モータ電流推定処理手段54、モータ電流積算手段55、上限電流値設定手段56等を有している。

ステアリング角速度演算手段50は、前記ステアリング舵角検出装置28が検出したステアリング舵角θを時間微分してステアリング角速度ωを算出する。
そして、同ステアリング角速度ωとステアリング舵角θおよび前記車速センサ25が検出した車速ｖに基づいて目標操舵トルク演算処理手段40が目標操舵トルクＴｍを演算する。

該目標操舵トルク演算処理手段40について図４ないし図９に基づいて説明する。
図４は、目標操舵トルク演算処理手段40の概略ブロック図であり、同図４に示すように、目標操舵トルク演算処理手段40は、セルフアライニングトルク演算手段41とフリクショントルク演算手段45の２つの演算手段からなる。

セルフアライニングトルク演算手段41は、セルフアライニングベーストルク抽出手段42とセルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43とを備える。
セルフアライニングベーストルク抽出手段42は、基準車速における舵角に対するセルフアライニングベーストルクの関係を記憶するセルフアライニングベーストルク（ＳＡＢＴ）記憶手段42ａから舵角θに基づいてセルフアライニングベーストルクＴsbを抽出する。

セルフアライニングベーストルク記憶手段42ａが記憶する基準車速Ｖｏにおける舵角θに対するセルフアライニングベーストルクＴsbの関係マップを、図５の座標に示す。
図５において、横軸の舵角θは、正の値が右舵角（θ＞０）、負の値が左舵角（θ＜０）を示す。

ここに、縦軸のセルフアライニングベーストルクＴsbは、正の値が右方向トルク（Ｔsb＞０）、負の値が左方向トルク（Ｔsb＜０）であって、実際のセルフアライニングトルク（走向車輪が路面から受けるトルクであり、走向車輪を直進姿勢に復元するように働く力）の反力として示している。
したがって、例えば右舵角θ（＞０）が大きくなれば、実際とは反対方向の右方向のセルフアライニングベーストルクＴsb（＞０）が大きくなる。

セルフアライニングトルク演算手段41が備えるもう一つのセルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43は、車速に対するセルフアライニングトルク乗算係数を記憶するセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）乗算係数記憶手段43ａから車速ｖに基づいてセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを抽出する。

セルフアライニングトルク乗算係数記憶手段43ａが記憶する車速ｖに対するセルフアライニングトルク乗算係数ｋsの関係マップを、図６の座標に示す。
図６において、車速ｖの増加に従いセルフアライニングトルク乗算係数ｋsの値は上昇している。
基準車速Ｖｏのとき、セルフアライニングトルク乗算係数ｋs＝1.0である。

セルフアライニングトルク演算手段41は、セルフアライニングベーストルク抽出手段42が舵角θに基づいて抽出したセルフアライニングベーストルクＴsbに、セルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43が車速ｖに基づいて抽出したセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを、乗算手段44により乗算して、セルフアライニングトルクＴｓを算出する。
なお、このセルフアライニングトルクＴｓは、実際のセルフアライニングトルクの反力としてのセルフアライニングトルクである。

セルフアライニングベーストルクＴsbにセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを乗算することにより、セルフアライニングトルクＴｓは、車速ｖが基準車速Ｖｏより小さくなる程セルフアライニングベーストルクＴsbが減少し、基準車速Ｖｏより大きくなる程増幅する。

一方、フリクショントルク演算手段45は、フリクションベーストルク抽出手段46とフリクショントルク乗算係数抽出手段47とを備える。
フリクションベーストルク抽出手段46は、停車時における角速度に対するフリクションベーストルクの関係を記憶するフリクションベーストルク（ＦＢＴ）記憶手段46ａから角速度ωに基づいてフリクションベーストルクＴfbを抽出する。

フリクションベーストルク記憶手段46ａが記憶する停車時（車速ｖ＝０）における角速度ωに対するフリクションベーストルクＴfbの関係マップを、図７の座標に示す。
図７において、横軸の角速度ωは、正の値が右方向の角速度（ω＞０）、負の値が左方向の角速度（ω＜０）を示す。

縦軸のフリクションベーストルクＴfbは、正の値が右方向トルク（Ｔfb＞０）、負の値が左方向トルク（Ｔfb＜０）であって、実際のタイヤ等の摩擦相当の反力として示している。
したがって、例えば右方向の角速度ω（＞０）が大きくなれば、実際とは反対方向の右方向のフリクションベーストルクＴfb（＞０）が大きくなり、前記セルフアライニングベーストルクＴsbに比べ低いトルクで略一定になる。

フリクショントルク演算手段45が備えるもう一つのフリクショントルク乗算係数抽出手段47は、車速に対するフリクショントルク乗算係数を記憶するフリクショントルク（ＦＴ）乗算係数記憶手段47ａをから車速ｖに基づいてフリクショントルク乗算係数ｋｆを抽出する。

フリクショントルク乗算係数記憶手段47ａが記憶する車速ｖに対するフリクショントルク乗算係数ｋｆの関係マップを、図８の座標に示す。
図８において、車速ｖ＝０（停車時）のとき、フリクショントルク乗算係数ｋｆの値は、1.0を示し、車速ｖが停車時から高くなるに従いフリクショントルク乗算係数ｋｆの値は減少し、約20km/hを過ぎる辺りから略一定の値（約0.5）となっている。

フリクショントルク演算手段45は、フリクションベーストルク抽出手段46が角速度ωに基づいて抽出したフリクションベーストルクＴfbに、フリクショントルク乗算係数抽出手段47が車速ｖに基づいて抽出したフリクショントルク乗算係数ｋｆを、乗算手段48により乗算して、フリクショントルクＴｆを算出する。
なお、このフリクショントルクＴｆは、実際のフリクショントルクの反力としてのフリクショントルクである。

フリクションベーストルクＴfbにフリクショントルク乗算係数ｋｆを乗算することにより、フリクショントルクＴｆは、車速ｖが約20km/hまではフリクションベーストルクＴfbが徐々に減少し、約20km/hを過ぎると略半減する状態が継続する。

セルフアライニングトルク演算手段41により算出されたセルフアライニングトルクＴｓと、フリクショントルク演算手段45により算出されたフリクショントルクＴｆとは、加算手段49により加算されて目標操舵トルクＴｍが算出される。

セルフアライニングトルクＴｓは、特に低車速で小さくなるが、フリクショントルクＴｆは低車速でこれを補うように比較的大きい値を示すので、セルフアライニングトルクＴｓにフリクショントルクＴｆが加算されることで、低車速で大きく現出する路面に対するタイヤの摩擦などの影響を補うことができる。

以上の目標操舵トルクＴｍが算出されるまでの処理手順を、図９にフローチャートで示す。
まず、舵角検出手段55が検出した操舵角θを読込み（ステップ１）、角速度演算手段56により角速度ωを算出し（ステップ２）、車速センサ25により検出した車速ｖを読込む（ステップ３）。

次いで、セルフアライニングベーストルク抽出手段42により舵角θに基づきセルフアライニングベーストルクＴsbを抽出し（ステップ４）、セルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43により車速ｖに基づきセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを抽出し（ステップ５）、セルフアライニングベーストルクＴsbにセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを乗算してセルフアライニングトルクＴｓを算出する（ステップ６）。

次に、フリクションベーストルク抽出手段46により角速度ωに基づいてフリクションベーストルクＴfbを抽出し（ステップ７）、フリクショントルク乗算係数抽出手段47により車速ｖに基づきフリクショントルク乗算係数ｋｆを抽出し（ステップ８）、フリクションベーストルクＴfbにフリクショントルク乗算係数ｋｆを乗算してフリクショントルクＴｆを算出する（ステップ９）。

そして、ステップ10において、セルフアライニングトルクＴｓにフリクショントルクＴｆを加算して目標操舵トルクＴｍを算出する。
以上の各ステップの処理が繰り返し実行される。

こうして算出された目標操舵トルクＴｍは、図３を参照して、減算手段57により前記操舵トルクセンサ20が検出した操舵トルクＴとの偏差ΔＴ（＝Ｔｍ−Ｔ）が算出され、フィードバック制御量演算手段58に入力される。

フィードバック制御量演算手段58は、ＰＩ（比例・積分）制御手段とＰＷＭ制御信号発生手段とからなり、ＰＩ制御手段が偏差ΔＴから偏差ΔＴを０にして目標操舵トルクＴｍを得るためにＰ（比例）動作とＩ（積分）動作を組み合わせてフィードバックの最適制御量を算出し、同最適制御量をＰＷＭ制御信号発生手段がＰＷＭ制御のデューティのフィードバックデューティＤfbに変換して出力する。

一方で、前記ステアリング角速度演算手段50により算出されたステアリング角速度ωおよび前記モータ端子電圧検出装置27により検出されたモータ端子電圧Ｖｐ，Ｖｎに基づきモータ電流推定値Ｉ_Ｍが推定演算されるが、その処理手順を図１０のフローチャートに従って説明する。

まず、ステアリング角速度ωを読込み（ステップ21）、モータ端子電圧Ｖｐ，Ｖｎを読込む（ステップ22）。
そして、モータ端子電圧Ｖｐ，Ｖｎからモータ端子間電圧演算手段53によりモータ端子間電圧Ｖ_Ｔ（＝Ｖｐ−Ｖｎ）が算出され（ステップ23）、次いで算出されたモータ端子間電圧Ｖ_Ｔをローパスフィルタ処理する（ステップ24）。

次のステップ25では、ステップ21で読込んだステアリング角速度ωからモータ回転速度演算手段51によりモータ回転速度ω_Ｍを算出する。
ステアリング角速度ωをウオーム減速機構10の減速比ｐで除算してモータ回転速度ω_Ｍ（＝ω／ｐ）が算出される。

ステップ26では、このモータ回転速度ω_Ｍから逆起電圧演算手段52によりアシストモータＭの逆起電圧Ｖ_Ｍを算出する。
モータ回転速度ω_Ｍに誘起電圧定数ｋ_Ｅを乗算することで、逆起電圧Ｖ_Ｍ（＝ω_Ｍ×ｋ_Ｅ）が算出される。

そして、モータ電流推定処理手段54により前記モータ端子間電圧Ｖ_Ｔと逆起電圧Ｖ_Ｍの差からアシストモータＭの実行電圧Ｖ（＝Ｖ_Ｔ−Ｖ_Ｍ）が算出され（ステップ27）、同実行電圧ＶがアシストモータＭのモータ内部抵抗Ｒｍで除算されてモータ電流推定値Ｉ_Ｍ（＝Ｖ／Ｒｍ）が推定演算される（ステップ28）。

前記フィードバック制御量演算手段58が算出したフィードバックデューティＤfbは、上記モータ電流推定値Ｉ_Ｍに基づいて必要に応じて抑制演算され、アシストモータＭを駆動制御するモータ制御量Ｄ_Ｍ（ＰＭＷ制御信号のデューティＤ_Ｍ）が求められる。

このモータ制御量Ｄ_Ｍが設定処理される手順を図１１のフローチャートに基づき説明する。
まず、ステップ31でモータ電流推定値Ｉ_Ｍをもとにモータ電流積算手段55によりモータ電流積算値Ｉｓが次式に従って演算される。
Ｉｓ（ｎ）＝Ｉｓ（ｎ−１）＋（Ｉ_Ｍ−Ｉｆ）^２
ここに、Ｉｆはモータ電流積算基準値である。

動作時のモータの主な損失は、銅損であり、銅損は電機子電流（モータ電流）の２乗に電機子抵抗を乗算したものであり、これにモータ固有の熱抵抗で除算すれば発熱量に変換することができるものであり、したがって、モータ電流推定値Ｉ_Ｍの２乗の積算値を上式により求める。
本モータ制御量設定ルーチンが繰り返されるごとに、前回値Ｉｓ（ｎ−１）に（Ｉ_Ｍ−Ｉｆ）^２が逐次加算されて今回値Ｉｓ（ｎ）が算出され、モータ電流積算値Ｉｓとする。

そして、ステップ32で、このモータ電流積算値Ｉｓから上限電流値設定手段56により上限電流値Ｉ_Ｌが算出される。
上限電流値設定手段56は、モータ電流積算値Ｉｓから上限電流値Ｉ_Ｌを導き出す関数ｆを備えており、予め定めておいた同関数ｆにモータ電流積算値Ｉｓを入れて演算することで上限電流値Ｉ_Ｌが導出される。

図１２は、同関数を座標に表したもので、横軸にモータ電流積算値Ｉｓ、縦軸に上限電流値Ｉ_Ｌを示している。
図１２に示す関数曲線は、モータ電流推定値Ｉ_Ｍがこの上限電流値Ｉ_Ｌを超えるとモータの発熱によりＣＰＵ等の熱破壊のおそれがある上限の電流値を示すもので、予め適切に定めておく。

次に、この関数ｆにより求められた上限電流値Ｉ_Ｌと前記モータ電流推定値Ｉ_Ｍとに基づいてモータ制御量設定手段59によりフィードバック制御量Ｄfbの抑制がなされるが、まずステップ33では、この関数ｆにより求められた上限電流値Ｉ_Ｌと前記モータ電流推定値Ｉ_Ｍとからその電流差ΔＩ（＝Ｉ_Ｍ−Ｉ_Ｌ）を求める。

そして、ステップ34で電流差ΔＩに基づき予め定めた関係から制御量抑制係数ｑを導出する。
この電流差ΔＩに対する制御量抑制係数ｑの関係を、図１３に示す。
すなわち、ΔＩ≦０の場合は制御量抑制係数ｑは常に1.0であり、ΔＩ＞０の場合は電流差ΔＩが大きくなる程制御量抑制係数ｑは減少する。

次のステップ35で前記フィードバック制御量演算手段58により算出されたフィードバック制御量Ｄfbに制御量抑制係数ｑを乗算してモータ制御量Ｄ_Ｍ（＝Ｄfb×ｑ）を算出し設定する。

こうしてモータ制御量設定手段59により設定されるモータ制御量Ｄ_Ｍは、モータ電流推定値Ｉ_Ｍが上限電流値Ｉ_Ｌを超えていないときは（ΔＩ≦０）、制御量抑制係数ｑ＝1.0なのでフィードバック制御量Ｄfbが抑制されずに、そのままモータ制御量Ｄ_Ｍとされ、モータ電流推定値Ｉ_Ｍが上限電流値Ｉ_Ｌを超えると（ΔＩ＞０）、制御量抑制係数ｑ＜1.0でフィードバック制御量Ｄfbが抑制されたモータ制御量Ｄ_Ｍとされる。

それもモータ電流推定値Ｉ_Ｍが上限電流値Ｉ_Ｌを超えた電流差ΔＩが大きい程、フィードバック制御量Ｄfbを抑制する抑制量も大きい。
このモータ制御量Ｄ_ＭがアシストモータＭを駆動制御するＰＷＭ制御信号のデューティである。

すなわち、ＰＭＷ制御信号のデューティＤ_Ｍは、モータ駆動回路26に出力され、モータ駆動回路26は、ＰＷＭ制御信号のデューティに従った電圧Ｖ_Ｂ×Ｄ_ＭがアシストモータＭに印加されてアシストモータＭを駆動して操舵力を補助する。

以上のように、モータ電流推定値Ｉ_Ｍが上限電流値Ｉ_Ｌを超えるまでは、アシストモータＭの発熱の影響は心配ないので、フィードバック制御量Ｄfbをそのままモータ制御量Ｄ_ＭとしてアシストモータＭを駆動制御していたが、モータ電流推定値Ｉ_Ｍが上限電流値Ｉ_Ｌを超えてモータの発熱によりＣＰＵ等の熱破壊のおそれがあるときは、フィードバック制御量Ｄfbを抑制したモータ制御量Ｄ_ＭによりアシストモータＭを駆動制御することで、アシストモータＭの発熱を抑制しＣＰＵ等の熱破壊を防止することができる。

モータ電流推定値Ｉ_Ｍを、ステアリング舵角θに基づき算出された逆起電圧Ｖ_Ｍとモータ端子間電圧Ｖ_Ｔとの差（実行電圧Ｖ）から推定するので、モータ電流検出装置を必要とせず、かつモータの容量を大きくすることなく、電動パワーステアリング装置の大型化を避けることができる。

さらに、本操舵トルク制御装置30は、目標操舵トルク演算処理手段40がセルフアライニングトルク演算手段41により算出されたセルフアライニングトルクＴｓにフリクショントルク演算手段45により算出されたフリクショントルクＴｆを加算して目標操舵トルクＴｍを求めているので、特に低車速で小さくなるセルフアライニングトルクＴｓをフリクショントルクＴｆが補い、低車速で大きく現出する路面に対するタイヤの摩擦などの影響をカバーして常に安定した操舵フィーリングを実現することができる。

本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体の概略後面図である。 ステアリングギヤボックス内の構造を示す断面図である。 操舵トルク制御装置の概略ブロック図である。 目標操舵トルク演算処理手段の概略ブロック図である。 基準車速における舵角θに対するセルフアライニングベーストルクＴsbの関係マップを座標で示す図である。 車速ｖに対するセルフアライニングトルク乗算係数ｋsの関係マップを座標で示す図である。 停車時における角速度ωに対するフリクションベーストルクＴfbの関係マップを座標で示す図である。 車速ｖに対するフリクショントルク乗算係数ｋｆの関係マップを座標で示す図である。 目標操舵トルクの算出処理手順を示すフローチャートである。 モータ電流推定値Ｉ_Ｍが推定演算される処理手順を示すフローチャートである。。 モータ制御量Ｄ_Ｍを設定処理する手順を示すフローチャートである。 モータ電流積算値Ｉｓに対する上限電流値Ｉ_Ｌの予め定めた関係を示す図である。 電流差ΔＩに対する制御量抑制係数ｑの予め定めた関係を示す図である。

符号の説明

Ｍ…アシストモータ、１…電動パワーステアリング装置、２…ラックハウジング、３…ラック軸、４…ステアリングギヤボックス、５…入力軸、６…トーションバー、７…操舵ピニオン軸、８…ラックガイドスプリング、９…ラックガイド、10…ウオーム減速機構、11…ウオームホイール、12…ウオーム、20…操舵トルクセンサ、21…コア、22，23…コイル、25…車速センサ、26…モータ駆動回路、27…モータ端子電圧検出装置、28…ステアリング舵角検出装置、
30…操舵トルク制御装置、
40…目標操舵トルク演算処理手段、41…セルフアライニングトルク演算手段、42…セルフアライニングベーストルク抽出手段、42ａ…セルフアライニングベーストルク記憶手段、43…セルフアライニングトルク乗算係数抽出手段、43ａ…セルフアライニングトルク乗算係数記憶手段、44…乗算手段、45…フリクショントルク演算手段、46…フリクションベーストルク抽出手段、46ａ…フリクションベーストルク記憶手段、47…フリクショントルク乗算係数抽出手段、47ａ…フリクショントルク乗算係数記憶手段、48…乗算手段、49…加算手段、
50…ステアリング角速度演算手段、51…モータ回転速度演算手段、52…逆起電圧演算手段、53…モータ端子間電圧演算手段、54…モータ電流推定処理手段、55…モータ電流積算手段、56…上限電流値設定手段、
57…減算手段、58…フィードバック制御量演算手段、59…モータ制御量設定手段。

Claims (2)

1. アシストモータの駆動力がステアリング操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、
   操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   車速を検出する車速センサと、
   ステアリングの舵角を検出するステアリング舵角検出手段と、
   前記アシストモータの端子間電圧を検出するモータ端子間電圧検出手段と、
   前記舵角検出手段により検出された舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいて目標操舵トルクを導出する目標操舵トルク演算処理手段と、
   前記目標操舵トルク演算処理手段により算出された目標操舵トルクと前記トルクセンサにより検出された操舵トルクとの差に基づいてフィードバック制御量を算出するフィードバック制御量演算手段と、
   前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角を時間微分してステアリング角速度を算出するステアリング角速度演算手段と、
   前記ステアリング角速度演算手段により算出されたステアリング角速度をアシストモータのモータ回転速度に変換するモータ回転速度演算手段と、
   前記モータ回転速度演算手段により算出されたモータ回転速度から前記アシストモータの逆起電圧を算出する逆起電圧演算手段と、
   前記モータ端子間電圧検出手段により検出されたモータ端子間電圧と前記逆起電圧演算手段により算出された逆起電圧との差から前記アシストモータのモータ電流を推定するモータ電流推定処理手段と、
   前記モータ電流推定処理手段により推定されたモータ電流を積算してモータ電流積算値を算出するモータ電流積算手段と、
   前記モータ電流積算手段により算出されたモータ電流積算値に基づき上限電流値を予め定めておいた関係から導出し設定する上限電流値設定手段と、
   前記上限電流値設定手段により設定された上限電流値と前記モータ電流推定処理手段が推定したモータ電流に基づき前記フィードバック制御量を抑制してモータ制御量を設定するモータ制御量設定手段と、
   前記モータ制御量設定手段により設定されたモータ制御量に基づいて前記アシストモータを駆動するモータ駆動手段とを備え、
   前記モータ制御量設定手段は、
   前記モータ電流推定処理手段により推定されたモータ電流が前記上限電流値設定手段により設定された上限電流値を超えた電流差に基づき前記フィードバック制御量を抑制する制御量抑制係数を予め定めておいた関係から導出し、
   前記フィードバック制御量に前記制御量抑制係数を乗算してモータ制御量を算出し設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記目標操舵トルク演算処理手段は、
   前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいてセルフアライニングトルクを算出するセルフアライニングトルク演算手段と、
   前記ステアリング角速度演算手段により検出された角速度と前記車速センサにより検出された車速に基づいてステアリングのフリクショントルクを算出するフリクショントルク演算手段とを備え、
   前記セルフアライニングトルク演算手段により算出されたセルフアライニングトルクに前記フリクショントルク演算手段により算出されたフリクショントルクを加算して目標操舵トルクを算出することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。

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