JP4952340B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、こうしたＥＰＳには、油圧式のパワーステアリング装置と比較して、レイアウト自由度が高く、且つエネルギー消費量が小さいという特徴がある。このため、近年では、小型車両から大型車両までの幅広い車種において、その採用が検討されるようになっている。

さて、このようなＥＰＳにおける最も重要な課題として、その出力性能の向上がある。即ち、車両走行中における通常のステアリング操作時と比較して、車両停止状態でのステアリング操作（所謂据え切り）時には、より大きなモータトルクが要求され、また緊急回避操舵の発生時には、より高速で回転することが求められる。しかしながら、これら二つの要求、即ち大トルクと高速回転性能とを同時に満たすべく、より大型のモータを採用すれば、その優れた搭載性及びエネルギー消費率を損なうことになる。

従来、このような問題を解決する方法として、電源電圧を昇圧してモータに印加する（例えば、特許文献１参照）、或いは、高速回転時には弱め界磁制御を実行する（例えば、特許文献２参照）等の対策がある。そして、これらを採用することにより、モータを大型化することなく、要求される出力性能を得ることが可能になる。
特開２００３−３１９７００号公報 特開２００２−３４５２８１号公報

しかしながら、昇圧装置により電源電圧を昇圧する構成を採用した場合、その構成の複雑さから製造コストの上昇は不可避である。また、弱め界磁制御を実行する場合には、複雑な追加構成は必要としないものの、そのｄ軸電流の通電に伴う永久磁石の減磁という問題がある。このように、何れの手法についても、そのメリット／デメリットを考慮した上で、その採用を考慮しなけらばならないのが現状であり、その選択肢を広げる観点からも、これらを代替しうるな新たな対策の創出が強く求められていた。

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、モータを大型化することなく、簡素な構成にて出力性能の向上を図ることのできる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、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べく設けられた操舵力補助装置と、前記操舵力補助装置の駆動源であるモータに対して駆動電力を供給することにより該操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、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モータ制御信号生成手段と、前記モータ制御信号に基づき前記駆動電力を供給する駆動回路とを備えてなり、前記駆動回路は、前記モータ制御信号に基づきオン／オフする複数のスイッチング素子を接続してなるとともに、前記モータ制御信号生成手段は、前記各スイッチング素子のオン／オフ比を所定の範囲内に制限しつつ前記モータ制御信号を生成する電動パワーステアリング装置であって、前記モータ制御信号生成手段は、所定の条件下においては、前記電流フィードバック制御に代えて、オープン制御の実行により前記モータ制御信号を生成するとともに、該オープン制御の実行によるモータ制御信号の生成の際には、前記各スイッチング素子のオン／オフ比の上限及び下限を拡大すること、を要旨とする。

請求項２に記載の発明は、前記所定の条件は、所定値以上のモータ回転角速度の発生時であること、を要旨とする。
請求項３に記載の発明は、前記所定の条件は、所定値以上の操舵トルクの発生時であること、を要旨とする。

即ち、電流検出を行わないオープン制御では、各スイッチング素子のオン／オフにより生ずるリンギングの収束を待つ必要はなく、その待ち時間を設定するためのｄｕｔｙ制限を行う必要もない。従って、上記各構成のように、モータ制御をオープン制御に切り替えるとともに、モータ制御信号の基礎となるｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の上限及び下限を拡大することにより、その電圧利用率を向上させて、大出力を発生させることができる。これにより、モータを大型化することなく、簡素な構成にて出力性能の向上を図ることができ、その結果、緊急回避操舵時等、素早いステアリング操作の発生時においても、モータの高速回転を実現して、その高い追従性を確保することができる、或いは、据え切り時においても、十分なアシスト力を付与することができるようになる。

本発明によれば、モータを大型化することなく、簡素な構成にて出力性能の向上を図ることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。

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は、本実施形態のＥＰＳ１の概略構成図である。同図に示すように、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が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から三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給を受けることにより回転する。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モータ制御信号出力手段としてのマイコン１７と、同マイコン１７の出力するモータ制御信号に基づいてモータ１２に三相の駆動電力を供給する駆動回路１８とを備えている。

本実施形態の駆動回路１８は、複数のスイッチング素子（ＦＥＴ）１８ａ〜１８ｆを接続してなる。具体的には、駆動回路１８は、ＦＥＴ１８ａ，１８ｄ、ＦＥＴ１８ｂ，１８ｅ、及びＦＥＴ１８ｃ，１８ｆの各組の直列回路を並列接続してなり、ＦＥＴ１８ａ，１８ｄ、ＦＥＴ１８ｂ，１８ｅ、ＦＥＴ１８ｃ，１８ｆの各接続点１９ｕ，１９ｖ，１９ｗはそれぞれモータ１２の各相モータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに接続されている。

即ち、本実施形態の駆動回路１８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インバータであり、マイコン１７の出力するモータ制御信号は、駆動回路１８を構成する各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのオンｄｕｔｙ比を規定するものとなっている。そして、モータ制御信号がＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのゲート端子に印加され、同モータ制御信号に応答して各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆがオン／オフすることにより、車載電源（図示略）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１２に供給されるようになっている。

さらに詳述すると、本実施形態では、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２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ、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２１が接続されている。そして、マイコン１７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１８に対するモータ制御信号の出力を実行する。

本実施形態のマイコン１７は、操舵系に付与するアシスト力の制御目標量として電流指令値を演算する電流指令値演算手段としての電流指令値演算部２２と、電流指令値演算部２２により算出された電流指令値に基づいてモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成手段としてのモータ制御信号生成部２４とを備えている。

本実施形態では、電流指令値演算部２２には、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が入力される。そして、電流指令値演算部２２は、その操舵トルクτが大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きな目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉq*を演算する。

モータ制御信号生成部２４には、電流指令値演算部２２において演算された電流指令値Ｉq*とともに、各電流センサ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗにより検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角センサ２１により検出された回転角θが入力される。そして、モータ制御信号生成部２４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２４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２５に入力され、同３相／２相変換部２５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。また、モータ制御信号生成部２４に入力された電流指令値Ｉq*は、ｑ軸電流指令値として、上記ｑ軸電流値Ｉqとともに減算器２６ｑに入力され、ｄ軸電流値Ｉdは、ｄ軸電流指令値Ｉd*（Ｉd*＝０）とともに減算器２６ｄに入力される。そして、これら減算器２６ｄ，２６ｑ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２７ｄ，２７ｑに入力される。

各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑ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。各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑ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２８に入力される。そして、そのｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*は、２相／３相変換部２８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２８において演算された各電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*は、ＰＷＭ変換部３０に入力され、同ＰＷＭ変換部３０において、該各電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に対応するｄｕｔｙ指令値が生成される。そして、モータ制御信号生成部２４は、これら各ｄｕｔｙ指令値に示されるオンｄｕｔｙ比を有するモータ制御信号を生成し、マイコン１７は、そのモータ制御信号を、駆動回路１８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１８の作動、即ちモータ１２への駆動電力の供給を制御する。

ここで、本実施形態では、ＰＷＭ変換部３０において生成されるモータ制御信号の基礎となるｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）は、上記各電流センサ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗによる相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの検出精度を担保すべく、所定の範囲内に制限される。

即ち、各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのオン／オフ動作により、各相モータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに電流が流れることになるが、該各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのオン／オフ切替直後は、その電流値のハンチング、即ちリンギングが発生する。従って、こうしたリンギングに起因する各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの誤検出を回避するためには、各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのオン／オフ切替後、その切替により生ずるリンギングが収束するまでの間、当該スイッチングポジション（オン／オフ）を保持する必要があり、そのための待ち時間を越えたオン時間（オフ時間）の短縮はできないことになる。そして、本実施形態では、各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのオン／オフ比を示すｄｕｔｙ指令値に上限及び下限を設定することにより、こうした各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのオン／オフ切替により生ずるリンギングに起因した各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの誤検出を回避して、その高精度な電流検出を担保する構成となっている。

さらに詳述すると、本実施形態では、このｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の制限は、２相／３相変換部２８において、各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑにより演算されたｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を、三相の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換する前に、当該ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を補正することにより行われる。

具体的には、図３のフローチャートに示すように、本実施形態の２相／３相変換部２８は、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*の入力があると（ステップ１０１）、先ず、当該入力されたｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*（の絶対値）が、それぞれ所定の閾値Ｖd１，Ｖq１以下である否かを判定する（ステップ１０２）。ここで、このステップ１０２における各閾値Ｖd１，Ｖq１は、入力された各ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を、そのまま２相／３相変換した場合に生成されるｄｕｔｙ指令値が、上記制限される所定の範囲の上限又は下限となる値に設定されている。そして、２相／３相変換部２８は、入力されたｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*（の絶対値）が、ともに所定の閾値Ｖd１，Ｖq１以下である場合（|Ｖd*|≦Ｖd１且つ|Ｖq*|≦Ｖq１、ステップ１０２：ＹＥＳ）には、当該ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*に基づいて、三相の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を生成する（ステップ１０３）。即ち、入力された各ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を、そのまま２相／３相変換する。

一方、上記ステップ１０２において、入力されたｄ軸電圧指令値Ｖd*又はｑ軸電圧指令値Ｖq*（の絶対値）が、所定の閾値Ｖd１，Ｖq１よりも大きい場合（|Ｖd*|＞Ｖd１又は|Ｖq*|＞Ｖq１、ステップ１０２：ＮＯ）には、その絶対値が閾値Ｖd１，Ｖq１と等しくなるように補正する（ステップ１０４）。即ち、本実施形態の２相／３相変換部２８は、入力されたｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*について、その補正後の絶対値が、所定の閾値Ｖd１，Ｖq１以下となるようにガード処理を実行する。そして、このステップ１０４におけるガード処理により補正された後のｄ軸電圧指令値Ｖd**及びｑ軸電圧指令値Ｖq**に基づいて、三相の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を生成する（ステップ１０５）。

（出力性能向上のためのオープン制御）
次に、本実施形態のＥＰＳにおける出力性能向上のためのオープン制御の態様について説明する。

図２に示すように、本実施形態では、マイコン１７のモータ制御信号生成部２４には、上記の各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑに加え、オープン制御（オープンループ制御）の実行により、ｄ軸電圧指令値Ｖd*_op及びｑ軸電圧指令値Ｖq*_opを演算するオープン制御部３１が設けられている。このオープン制御部３１には、ｑ軸電流指令値として電流指令値演算部２２の出力する電流指令値Ｉq*、及びｄ軸電流指令値Ｉd*（Ｉd*＝０）、並びにモータ１２の回転角速度ωが入力されるようになっている。そして、オープン制御部３１は、これら各状態量に基づいて、次の（１）（２）式を解くことにより、ｄ軸電圧指令値Ｖd*_op及びｑ軸電圧指令値Ｖq*_opを演算する。

Ｖd*_op＝−Ｌ×Ｉq*×ω ・・・（１）
Ｖq*_op＝Ｒ×Ｉq*＋Ｋ×ω ・・・（２）
（但し、Ｋ：モータ逆起電力定数、Ｒ：相抵抗、Ｌ：相インダクタンス）
尚、上記（１）（２）式は、以下の（３）（４）式に示されるモータ電圧方程式の一般式に「Ｉd*＝０」を代入するとともに、そのｄ，ｑ軸電圧指令値「Ｖd*」「Ｖq*」をそれぞれ「Ｖd*_op」「Ｖq*_op」と置き換えたものである。

Ｖd*＝（Ｒ＋Ｌs）×Ｉd*−Ｌ×Ｉq*×ω ・・・（３）
Ｖq*＝（Ｒ＋Ｌs）×Ｉq*＋Ｌ×Ｉd*×ω＋Ｋ×ω ・・・（４）
また、本実施形態では、モータ制御信号生成部２４には、上記各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑによるフィードバック制御とオープン制御部３１によるオープン制御との間の切替判定を実行する切替判定部３２が設けられている。本実施形態では、この切替判定部３２には、車速Ｖ及びモータ１２の回転角速度ωが入力されるようになっており、切替判定部３２は、これら各状態量に基づいて上記の切替判定を実行し、その判定結果を切替信号Ｓchとして２相／３相変換部２８に出力する。そして、２相／３相変換部２８は、その入力される切替信号Ｓchがフィードバック制御を行うべき旨を示すものである場合には、各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑの出力するｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*に基づいて、三相の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を生成し、入力される切替信号Ｓchがオープン制御を行うべき旨を示すものである場合には、オープン制御部３１の出力するｄ軸電圧指令値Ｖd*_op及びｑ軸電圧指令値Ｖq*_opに基づいて、各相の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を生成する。

詳述すると、本実施形態では、切替判定部３２は、その上記切替判定において、ＥＰＳ１の駆動源であるモータ１２に、より大きな出力が要求されているか、具体的には、例えば、緊急回避操舵の発生等、モータ１２に高速回転が要求される状況にあるか否かの観点から当該切替判定を実行する。そして、モータ１２に高速回転が要求される状況にあると判定される場合には、オープン制御部３１によるオープン制御に切り替えるべきと判定し、その旨を示す切替信号Ｓchを２相／３相変換部２８に出力する。

ここで、本実施形態では、２相／３相変換部２８は、オープン制御部３１の出力するｄ軸電圧指令値Ｖd*_op及びｑ軸電圧指令値Ｖq*_opに基づいて、各相の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を生成する際、その上記ｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）を所定の範囲内に制限するためのガード処理（図３参照、ステップ１０２，１０４）における閾値を変更する。具体的には、上記第１の閾値Ｖd１，Ｖq１から、当該第１の閾値Ｖd１，Ｖq１よりも大きな値を有する第２の閾値Ｖd２，Ｖq２へと変更する。そして、これにより、最終的にＰＷＭ変換部３０において生成されるモータ制御信号の基礎となるｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の上限及び下限を拡大する（上限を上げ、下限を下げる）構成となっている。

即ち、電流フィードバック制御は、高精度の電流検出を要求するため、上述のような駆動回路を構成する各スイッチング素子のオン／オフ切替により生ずるリンギングに起因した各相電流値の誤検出を回避するためには、当該切替により生ずるリンギングが収束するまでの間、当該スイッチングポジション（オン／オフ）を保持する必要がある。そのため、こうした切替により生ずるリンギングが収束するまでの間の待ち時間を確保すべく、各スイッチング素子のオン／オフ比、即ちｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）を所定の範囲内に制限せざるをえず、これにより、電圧利用率、つまり、モータ出力が制限されることになる。

しかしながら、電流検出を行わないオープン制御では、このような各スイッチング素子のオン／オフにより生ずるリンギングの収束を待つ必要はなく、その待ち時間を設定するためのｄｕｔｙ制限を行う必要もない。

この点を踏まえ、本実施形態では、モータ１２に高速回転が要求される場合には、当該モータ制御をオープン制御に切り替えるとともに、モータ制御信号の基礎となるｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の上限及び下限を拡大して、その電圧利用率を向上させることにより大出力の発生を可能とする。そして、これにより、緊急回避操舵時のような素早いステアリング操作の発生時においても、モータ１２の高速回転を実現して、その高い追従性を確保する構成となっている。

次に、本実施形態のマイコンによるモータ制御信号出力の処理手順について説明する。
図４のフローチャートに示すように、マイコン１７は、モータ制御信号の出力に用いられる上記各状態量を取得すると（ステップ２０１）、先ず、緊急回避操舵の発生等により、モータ１２に高速回転が要求される状況にあるか否かを判定する（ステップ２０２，２０３）。具体的には、マイコン１７は、先ず、モータ１２の回転角速度ω（の絶対値）が所定値ω１以上であるか否かを判定し（ステップ２０２）、回転角速度ω（の絶対値）が所定値ω１以上である場合（|ω|≧ω１、ステップ２０２：ＹＥＳ）には、続いて、車速Ｖが所定速度Ｖ１以上であるか否かを判定する（ステップ２０３）。そして、回転角速度ω（の絶対値）が所定値ω１以上であり（|ω|≧ω１、ステップ２０２：ＹＥＳ）、且つ車速Ｖが所定速度Ｖ１以上である場合（|Ｖ|≧Ｖ１、ステップ２０３：ＹＥＳ）に、モータ１２に高速回転が要求される状況にあると判定する。

上述のように、本実施形態のマイコン１７は、ステップ２０２，２０３の判定において、モータ１２に高速回転が要求される状況にないと判定した場合（|ω|＜ω１、ステップ２０２：ＮＯ、又は|Ｖ|＜Ｖ１、ステップ２０３：ＮＯ）、即ち通常状態においては、フィードバック制御の実行により（ステップ２０４）、モータ制御信号を生成する（ステップ２０５）。このステップ２０５におけるモータ制御信号の生成処理においては、当該モータ制御信号の基礎となるｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の取り得る範囲は通常の範囲である（ｄｕｔｙ制限：通常）。即ち、そのｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*についてのガード処理（図３参照、ステップ１０２，１０４）には、通常時の閾値である第１の閾値Ｖd１，Ｖq１が用いられる。そして、通常時には、このステップ２０５において生成されたモータ制御信号を出力することにより（ステップ２０６）、各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのオン／オフ切替により生ずるリンギングに起因する各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの誤検出を回避して、高精度な電流検出を担保する構成となっている。

一方、上記ステップ２０２，２０３の判定において、モータ１２に高速回転が要求される状況にあると判定した場合（|ω|≧ω１、ステップ２０２：ＹＥＳ、且つ|Ｖ|≧Ｖ１、ステップ２０３：ＹＥＳ）、マイコン１７は、オープン制御の実行により（ステップ２０７）、モータ制御信号を生成する（ステップ２０８）。このステップ２０８におけるモータ制御信号の生成処理においては、当該モータ制御信号の基礎となるｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の取り得る範囲（上限及び下限）が拡大される（ｄｕｔｙ制限：拡大）。即ち、そのｄ軸電圧指令値Ｖd*_op及びｑ軸電圧指令値Ｖq*_opについての上記ガード処理には、上記第１の閾値Ｖd１，Ｖq１よりも大きな値を有する第２の閾値Ｖd２，Ｖq２が用いられる。そして、このステップ２０８において生成されたモータ制御信号を出力することにより（ステップ２０６）、電圧利用率の向上による大出力の発生を可能とし、これにより、緊急回避操舵時のような素早いステアリング操作の発生時においても、モータ１２の高速回転を実現して、その高い追従性を確保する構成となっている。

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。
○マイコン１７（モータ制御信号生成部２４）は、電流フィードバック制御を実行する各Ｆ／Ｂ制御部２７ｄ，２７ｑに加え、オープン制御（オープンループ制御）を実行するオープン制御部３１、及びこれら各制御部によるフィードバック制御及びオープン制御間の切替判定を実行する切替判定部３２を備える。そして、モータ１２に高速回転が要求される状況においては、電流フィードバック制御に基づくモータ制御信号の生成から、オープン制御の実行によるモータ制御信号の生成に切り替えるとともに、当該モータ制御信号の基礎となるｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の取り得る範囲（上限及び下限）を拡大する。

即ち、電流検出を行わないオープン制御では、各スイッチング素子のオン／オフにより生ずるリンギングの収束を待つ必要はなく、その待ち時間を設定するためのｄｕｔｙ制限を行う必要もない。従って、上記構成のように、モータ１２に高速回転が要求される場合には、当該モータ制御をオープン制御に切り替えるとともに、モータ制御信号の基礎となるｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の上限及び下限を拡大することにより、その電圧利用率の向上によって大出力を発生させることができる。そして、これにより、緊急回避操舵時のような素早いステアリング操作の発生時においても、モータ１２の高速回転を実現して、その高い追従性を確保することができるようになる。

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、マイコン１７は、モータ１２の回転角速度ω（の絶対値）が所定値ω１以上であり（|ω|≧ω１、ステップ２０２：ＹＥＳ）、且つ車速Ｖが所定速度Ｖ１以上である場合（|Ｖ|≧Ｖ１、ステップ２０３：ＹＥＳ）に、モータ１２に高速回転が要求される状況にあると判定することとした。しかし、これに限らず、モータ１２の回転角速度ωのみに基づいて判定する構成としてもよい。つまり、上記制御を切り替える所定の条件を、所定値以上のモータ回転角速度の発生時としてもよい。そして、更には、その他、車速Ｖ以外の状態に関する条件判定を組み合わせた構成としてもよい。

・本実施形態では、モータ１２に高速回転が要求される状況にあると判定した場合に、電流フィードバック制御に基づくモータ制御信号の生成からオープン制御の実行によるモータ制御信号の生成への切り替え、及び当該モータ制御信号の基礎となるｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の取り得る範囲（上限及び下限）の拡大を行うこととした。しかし、これに限らず、例えば、極低車速でのステアリング操作の発生時、即ち所謂据え切り時等、その他モータに大出力が要求される場合についても、このようなオープン制御への切替、及びｄｕｔｙ制限における上限及び下限の拡大を行ってもよい。

例えば、図５のフローチャートに示すように、操舵トルクτ（の絶対値）が所定値τ１以上であるか否かを判定し（ステップ３０２）、操舵トルクτ（の絶対値）が所定値τ１以上である場合（|τ|≧τ１、ステップ３０２：ＹＥＳ）には、続いて、車速Ｖが所定速度Ｖ２以下であるか否かを判定する（ステップ３０３）。そして、操舵トルクτ（の絶対値）が所定値τ１以上であり（|τ|≧τ１、ステップ３０２：ＹＥＳ）、且つ車速Ｖが所定速度Ｖ２以下である場合（|Ｖ|≦Ｖ２、ステップ３０３：ＹＥＳ）に、据え切り状態にあると判定する。そして、当該据え切り状態にあると判定した場合に、オープン制御の実行により（ステップ３０７）、モータ制御信号を生成する（ステップ３０８）構成としてもよい。このような構成とすれば、その電圧利用率の向上によって大出力を発生させることができる。その結果、モータを大型化することなく、据え切り時においても、十分なアシスト力を付与することができるようになる。

尚、図５に示されるフローチャートにおけるステップ３０１、及びステップ３０４〜ステップ３０８の処理は、図４に示すフローチャートにおけるステップ２０１、及びステップ２０４〜ステップ２０８の処理と同一であるため、その説明を省略する。また、据え切り状態にあるか否かの判定の態様は、上記ステップ２０２，２０３に示すものに限るものではなく、操舵トルクτについてのみに基づいて行うこととしてもよい。つまり、上記制御を切り替える所定の条件を、所定値以上の操舵トルクの発生時としてもよい。そして、更には、その他の状態量についての条件判定との組み合わせにより行う構成としてもよい。

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。 ｄｕｔｙ指令値（オンｄｕｔｙ比）の制限処理の態様を示すフローチャート。 モータ制御信号出力の処理手順を示すフローチャート。 別例のモータ制御信号出力の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１７…マイコン、１８…駆動回路、１８ａ〜１８ｂ…スイッチング素子（ＦＥＴ）、２２…電流指令値演算部、２４…モータ制御信号生成部、２５…３相／２相変換部、２７ｄ，２７ｑ…Ｆ／Ｂ制御部、２８…２相／３相変換部、３０…ＰＷＭ変換部、３１…オープン制御部、３２…切替判定部、Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*…電圧指令値、Ｖd*，Ｖd**，Ｖd*_op…ｄ軸電圧指令値、Ｖq*，Ｖq**，Ｖq*_op…ｑ軸電圧指令値、Ｖd１，Ｖq１，Ｖd１，Ｖq１…閾値、Ｓch…切替信号、θ…回転角、ω…回転角速度、ω１…所定値、Ｖ…車速、Ｖ１，Ｖ２…所定速度、τ…操舵トルク、τ１…所定値。

Claims (3)

1. 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べく設けられた操舵力補助装置と、前記操舵力補助装置の駆動源であるモータに対して駆動電力を供給することにより該操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、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モータ制御信号生成手段と、前記モータ制御信号に基づき前記駆動電力を供給する駆動回路とを備えてなり、前記駆動回路は、前記モータ制御信号に基づきオン／オフする複数のスイッチング素子を接続してなるとともに、前記モータ制御信号生成手段は、前記各スイッチング素子のオン／オフ比を所定の範囲内に制限しつつ前記モータ制御信号を生成する電動パワーステアリング装置であって、
   前記モータ制御信号生成手段は、所定の条件下においては、前記電流フィードバック制御に代えて、オープン制御の実行により前記モータ制御信号を生成するとともに、該オープン制御の実行によるモータ制御信号の生成の際には、前記各スイッチング素子のオン／オフ比の上限及び下限を拡大すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記所定の条件は、所定値以上のモータ回転角速度の発生時であること、
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記所定の条件は、所定値以上の操舵トルクの発生時であること、
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。

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