電動パワーステアリング装置の制御装置
【課題】電動モータの抵抗の推定精度が低下することを抑制することのできる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置の電子制御装置３０は、測定電流Ｉｍａおよび測定電圧Ｖｍａを用いて第１抵抗値Ｒａを算出する第１抵抗算出部６１と、この第１抵抗算出部６１とは異なる手段により第２抵抗値Ｒｂを算出する第２抵抗算出部６２とを有する。そして第２抵抗値Ｒｂよりも小さい第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値として確定する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置の電子制御装置３０は、測定電流Ｉｍａおよび測定電圧Ｖｍａを用いて第１抵抗値Ｒａを算出する第１抵抗算出部６１と、この第１抵抗算出部６１とは異なる手段により第２抵抗値Ｒｂを算出する第２抵抗算出部６２とを有する。そして第２抵抗値Ｒｂよりも小さい第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値として確定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に設けられる電動モータの抵抗の推定値を算出する電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の制御装置は、電動モータの電流および抵抗の関係を規定したマップを有する。そして、電流の測定値をマップに適用することにより、電動モータの抵抗の推定値を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記制御装置においては、電動モータの電流の測定値に含まれる誤差が大きいとき、マップから算出される抵抗の推定値と真の値との差が大きくなる。しかし、電流の測定値に含まれる誤差については特に考慮されていないため、電動モータの抵抗の推定精度が低下するおそれがある。なお、ここでは電動モータの電流の測定値を用いて抵抗の推定値を算出する場合について言及したが、電動モータの電圧の測定値を用いて電動モータの抵抗の推定値を算出する場合にも同様の問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動モータの抵抗の推定精度が低下することを抑制することのできる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決するための手段を以下に示す。
（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、電動パワーステアリング装置に設けられる電動モータの抵抗の推定値を算出する電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記電動モータの電流の測定値および前記電動モータの電圧の測定値の少なくとも一方に基づいて前記電動モータの抵抗に相当する第１抵抗値を算出する第１演算部と、この第１演算部とは別の方法により前記電動モータの抵抗に相当する第２抵抗値を算出する第２演算部と、前記第２抵抗値よりも小さい前記第１抵抗値を前記電動モータの抵抗の推定値として確定する第３演算部とを備えることを要旨とする。
【０００７】
電流の測定値および電圧の測定値は、ノイズの影響により真の値よりも大きくなる誤差を含みやすい。このため、第１抵抗値は真の値よりも大きい値として算出される頻度が高い。そこで本発明においては、第１抵抗値および第２抵抗値の比較により、真の値に対して過度に大きくなる誤差が第１抵抗値に含まれているか否かを確認している。そして、第２抵抗値よりも小さい第１抵抗値を電動モータの抵抗の推定値として確定しているため、電動モータの抵抗の推定精度が低下することを抑制することができる。
【０００８】
（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記第１演算部は、前記電動モータの誘起電圧が所定値以下のとき、前記電流の測定値および前記電圧の測定値を用いて前記第１抵抗値を算出し、前記第３演算部は、前記電動モータの抵抗の推定値として確定した前記第１抵抗値を用いて所定の演算処理を行うことを要旨とする。
【０００９】
電動モータの誘起電圧が小さくなるにつれて電圧の測定値に対する誘起電圧の影響が小さくなるため、電流の測定値および電圧の測定値から算出される第１抵抗値の精度が高くなる。この発明では、電動モータの誘起電圧が所定値以下のとき、第１演算部により第１抵抗値を算出するため、同抵抗値の算出精度が高くなる。また、第３演算部においては、電動モータの抵抗の推定値として確定した第１抵抗値を用いて所定の演算処理を行うため、同演算処理の演算結果の精度がより向上する。
【００１０】
（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記第３演算部は、前記所定の演算処理として、前記電動モータの抵抗の推定値として確定した前記第１抵抗値を用いて前記電動モータの回転速度を算出することを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば、電動モータの誘起電圧が所定値以下のときに第１演算部により算出され、かつ第３演算部により電動モータの抵抗の推定値として確定された第１抵抗値が回転速度の算出に用いられる。このため、回転速度の演算結果の精度がより向上する。
【００１２】
（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、請求項１〜３のいずれか一項に記載される電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記第２演算部は、前記電動モータの温度と前記電動モータの抵抗との関係を規定した抵抗演算手段を備え、前記抵抗演算手段は、前記電動モータの放熱特性として予め想定することが可能な放熱特性のうちの最も低い放熱特性を前提として前記関係を規定していることを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、電動モータの放熱特性として最も低い放熱特性を前提に電動モータの温度と抵抗との関係が規定されているため、所定の温度条件において第２演算部により算出される第２抵抗値は、別の放熱特性を前提に規定された電動モータの温度と抵抗との関係から算出される抵抗値と比較して大きくなる。これにより、相対的に第１抵抗値が第２抵抗値よりも小さい値となりやすくなるため、第１抵抗値が電動モータの抵抗の推定値として確定される頻度が高くなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電動モータの抵抗の推定精度が低下することを抑制することのできる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の電動パワーステアリング装置について、その全体構造を模式的に示す模式図。
【図２】同実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置について、その全体構成を示すブロック図。
【図３】同実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置について、モータ抵抗とモータ温度との関係を示すマップ。
【図４】同実施形態の電動パワーステアリング装置について、その制御装置により実行される「演算抵抗更新処理」の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１の全体構成について説明する。
電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２の回転を転舵輪３に伝達する操舵角伝達機構１０と、ステアリングホイール２の操作を補助するための力（以下、「アシスト力」）を操舵角伝達機構１０に付与するアシスト装置２０と、アシスト装置２０を制御する電子制御装置３０とを有する。またこの他に、これら装置の動作状態を検出する複数のセンサを有する。なお、電子制御装置３０は「制御装置」に相当する。
【００１７】
操舵角伝達機構１０は、ステアリングホイール２の操作に応じて回転するステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転をラック軸１３に伝達するラックアンドピニオン機構１２と、ラックアンドピニオン機構１２により軸方向に移動するラック軸１３と、ラック軸１３により操作されるタイロッド１４とを有する。タイロッド１４には、転舵輪３を回転させるナックルが接続されている。
【００１８】
アシスト装置２０は、ステアリングシャフト１１にトルクを付与する電動モータ２１と、電動モータ２１の回転を減速する減速機構２２とを有する。電動モータ２１としては、ブラシ付きモータが採用されている。電動モータ２１の回転は、減速機構２２により減速されてステアリングシャフト１１に伝達される。このとき、電動モータ２１からステアリングシャフト１１に付与されるトルクがアシスト力として作用する。
【００１９】
操舵角伝達機構１０の動作について説明する。
ステアリングホイール２が操作されたとき、アシスト力がステアリングシャフト１１に付与されることにより生じるステアリングシャフト１１の回転は、ラックアンドピニオン機構１２によりラック軸１３の直線運動に変換される。ラック軸１３の直線運動は、ラック軸１３の両端に連結されたタイロッド１４を介してナックルに伝達される。そして、ナックルの動作にともない転舵輪３の転舵角が変更される。
【００２０】
ステアリングホイール２の操舵角θは、ステアリングホイール２が中立位置にあるときを基準として定められる。すなわち、ステアリングホイール２が中立位置にあるときの操舵角θを「０」として、ステアリングホイール２が中立位置から右方向または左方向に回転したとき、中立位置からの回転角度に応じて操舵角θが増加する。
【００２１】
ステアリングホイール２の操舵状態は、「切り込み状態」、「切り戻し状態」、および「保舵状態」に区別される。「切り込み状態」は、操舵角θを増大させる状態を示す。「切り戻し状態」は、操舵角θを減少させる状態を示す。「保舵状態」は、ステアリングホイール２が中立位置、および中立位置から右方向または左方向に回転した位置にあり、かつその位置に保持されている状態を示す。
【００２２】
電動パワーステアリング装置１は、操舵角θの大きさに応じた信号を電子制御装置３０に出力する操舵角センサ３１と、ステアリングホイール２の操作によりステアリングシャフト１１に付与されたトルクの大きさに応じた信号を電子制御装置３０に出力するトルクセンサ３２とを有する。またこの他に、転舵輪３の回転速度に応じた信号を電子制御装置３０に出力する車速センサ３３を有する。
【００２３】
電子制御装置３０は、操舵角センサ３１の出力に基づいて操舵角θを算出する。また、トルクセンサ３２の出力に基づいて、ステアリングホイール２の操作にともないステアリングシャフト１１に入力されたトルクの大きさに相当する演算値（以下、「操舵トルクτ」）を算出する。また、車速センサ３３の出力に基づいて、車速に相当する演算値（以下、「車速Ｖ」）を算出する。
【００２４】
また、電子制御装置３０は、ステアリングホイール２の操舵フィーリングを調整するために電動モータ２１の出力を補正する操舵トルクシフト制御と、車速Ｖおよびステアリングホイール２の操舵状態に応じてアシスト力を調整するためのパワーアシスト制御とを行う。
【００２５】
操舵トルクシフト制御では、操舵フィーリングを向上させるため、ステアリングホイール２の操舵状態に応じて操舵トルクτに基づくアシスト力の基本値（以下、「補正トルクτａ」）を算出する。
【００２６】
パワーアシスト制御では、車速Ｖおよび補正トルクτａに基づいて、目標となるアシスト力（以下、「目標アシスト力」）を算出する。そしてこの目標アシスト力に対応した駆動電力を電動モータ２１に供給する。
【００２７】
図２を参照して、電子制御装置３０の構成について説明する。以下では、電動モータ２１の端子間電圧を「モータ電圧Ｖｍ」とし、電動モータ２１のコイルに供給される電流を「モータ電流Ｉｍ」とし、電動モータ２１の抵抗を「モータ抵抗Ｒｍ」とする。
【００２８】
電子制御装置３０は、電動モータ２１に供給する駆動電力に対応する信号（以下、「モータ制御信号Ｓｍ」）を形成するモータ制御装置４０と、モータ制御信号Ｓｍに応じた駆動電力を電動モータ２１に供給する駆動回路７０とを有する。
【００２９】
駆動回路７０には、モータ電圧Ｖｍを測定する電圧センサ７１と、モータ電流Ｉｍを測定する電流センサ７２とが設けられている。なお、以下では、電圧センサ７１により測定されたモータ電圧Ｖｍを「測定電圧Ｖｍａ」とし、電流センサ７２により測定されたモータ電流Ｉｍを「測定電流Ｉｍａ」とする。また、測定電圧Ｖｍａは「電動モータの電圧の測定値」に相当し、測定電流Ｉｍａは「電動モータの電流の測定値」に相当する。
【００３０】
モータ制御装置４０は、電動モータ２１に供給する電流（以下、「電流指令値Ｉａ」）を算出する電流指令値演算部５０と、モータ制御信号Ｓｍを形成するモータ制御信号出力部４２と、電動モータ２１の回転角速度ωｍを推定回転角速度ωｍａとして算出する回転角速度演算部４３と、測定したデータを記憶する記憶部４１とを有する。またこの他に、モータ抵抗Ｒｍを算出する抵抗演算部６０を有する。なお、回転角速度演算部４３は「第３演算部」に相当する。
【００３１】
電流指令値演算部５０は、車速Ｖおよび推定回転角速度ωｍａに基づいて補正トルクτａを算出するトルクシフト演算部５２と、目標アシスト力に応じた電流指令値Ｉａを算出する基本アシスト演算部５１とを有する。
【００３２】
電子制御装置３０は、次のようにステアリングホイール２の操舵状態を判定する。
すなわち、操舵トルクτの符号と推定回転角速度ωｍａの符号とが一致するとき、切り込み状態と判定する。操舵トルクτの符号と推定回転角速度ωｍａの符号とが一致しないとき、切り戻し状態と判定する。推定回転角速度ωｍａの絶対値が判定値ωｈ以下のとき、保舵状態と判定する。なお、推定回転角速度ωｍａは「電動モータの回転速度」に相当する。また、判定値ωｈは「所定の回転速度」に相当する。
【００３３】
基本アシスト演算部５１は、補正トルクτａと車速Ｖとに基づいて電流指令値Ｉａを算出する。具体的には、車速Ｖが小さくなるにつれて電流指令値Ｉａを大きくする。また、補正トルクτａが大きくなるにつれて電流指令値Ｉａを大きくする。
【００３４】
モータ制御信号出力部４２は、測定電流Ｉｍａが電流指令値Ｉａに収束するようにフィードバック制御を行う。そして、フィードバック制御により算出した電動モータ２１に供給する駆動電力に相当するモータ制御信号Ｓｍを形成する。
【００３５】
回転角速度演算部４３は、モータ方程式としての下記（１）式に基づいて、推定回転角速度ωｍａを算出する。すなわち、測定電流Ｉｍａ、測定電圧Ｖｍａ、記憶部４１に記憶されている逆起電力定数Ｋ、および記憶部４１に記憶されている（１）式の演算に用いるための抵抗（以下、「演算抵抗値Ｒ」）を（１）式に代入して、推定回転角速度ωｍａを算出する。なお、電動モータ２１には回転角速度ωｍを測定するセンサが設けられていないため、（１）式により回転角速度ωｍを推定回転角速度ωｍａとして算出する。また、演算抵抗値Ｒは「電動モータの抵抗の推定値」に相当する。
【００３６】
ωｍ＝（Ｖｍ−Ｒ・Ｉｍ）／Ｋ … （１）
抵抗演算部６０は、測定電圧Ｖｍａおよび測定電流Ｉｍａに基づくモータ抵抗（以下、「第１抵抗値Ｒａ」）を算出する第１抵抗算出部６１と、モータ温度Ｔｍに基づくモータ抵抗（以下、「第２抵抗値Ｒｂ」）を算出する第２抵抗算出部６２と、第１抵抗値Ｒａと第２抵抗値Ｒｂとを比較する比較演算部６３とを有する。なお、第１抵抗算出部６１は「第１演算部」に相当し、第２抵抗算出部６２は「第２演算部」に相当し、比較演算部６３は「第３演算部」に相当する。
【００３７】
第１抵抗算出部６１は、電動モータ２１の誘起電圧ＥＸが所定値以下のとき、下記（２）式に測定電圧Ｖｍａおよび測定電流Ｉｍａを代入することによりモータ抵抗Ｒｍを算出する。そして、算出したモータ抵抗Ｒｍを第１抵抗値Ｒａとして記憶部４１に記憶する。なお、所定値は、ステアリングホイール２の操舵状態が保舵状態のときの誘起電圧ＥＸに相当する値である。この所定値は、試験等により予め設定される。
【００３８】
Ｒｍ＝Ｖｍ／Ｉｍ … （２）
誘起電圧ＥＸは、下記（３）式により算出される。すなわち、測定電流Ｉｍａ、測定電圧Ｖｍａ、演算抵抗値Ｒ、電動モータ２１のインダクタンスＬ、電動モータ２１の単位時間当たりの電流変化量を（３）式に代入して、誘起電圧ＥＸが算出される。
【００３９】
ＥＸ＝Ｖｍ−Ｒ×Ｉｍ−Ｌ×（ｄＩｍ／ｄｓ） … （３）
ところで、電動モータ２１のブラシと整流子との接触状態および電動パワーステアリング装置１の電動モータ２１以外の機器の影響により、測定電流Ｉｍａおよび測定電圧Ｖｍａにはノイズが含まれる。また、測定電流Ｉｍａおよび測定電圧Ｖｍａは、ノイズの影響により真の値よりも大きくなる誤差を含みやすい。このため、上記（２）式から算出される第１抵抗値Ｒａは、真の値よりも大きい値として算出される頻度が高い。
【００４０】
このため、真の値に対して過度に大きくなる誤差が第１抵抗値Ｒａに含まれているか否かの確認すること、すなわち第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲内か否かを判定することが好ましい。
【００４１】
そこで、抵抗演算部６０は、上記（２）式とは別の方法により算出される第２抵抗値Ｒｂと第１抵抗値Ｒａとを比較することにより、第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲内か否かを判定する。なお、誤差の許容範囲は、推定回転角速度ωｍａの算出精度として操舵トルクシフト制御において要求される精度を確保することのできる範囲を示し、試験等により予め定められる。
【００４２】
図２および図３を参照して、第２抵抗値Ｒｂの算出方法について説明する。
第２抵抗算出部６２は、電動モータ２１の温度（以下、「モータ温度Ｔｍ」）とモータ抵抗Ｒｍとの関係を規定したマップ（以下、「抵抗演算マップ」）と、推定したモータ温度Ｔｍとに基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出する。なお、モータ制御装置４０の記憶部４１には、抵抗演算マップが予め記憶されている。この抵抗演算マップは、「抵抗演算手段」に相当する。
【００４３】
モータ温度Ｔｍの算出手順について説明する。
第２抵抗算出部６２は、電動モータ２１の発熱量（以下、「モータ発熱量Ｈｍ」）を変数としてモータ温度Ｔｍを算出するための関数（以下、「温度特性関数」）に基づいて、モータ温度Ｔｍを算出する。
【００４４】
この温度特性関数は、電動モータ２１の放熱特性に応じて異なる。また、電動モータ２１の放熱特性は、電動モータ２１の電機子コアの材料および形状、コイルと電機子コアとを電気的に絶縁するインシュレータの材料および形状、磁石の材料および形状、ハウジングの材料および形状、および電動モータ２１の構成要素の組立誤差等により変化する。
【００４５】
第２抵抗算出部６２においては、電動モータ２１の放熱特性として予め想定することが可能な放熱特性のうちの最も低い放熱特性を「最低放熱特性」として、この最低放熱特性を前提として規定された温度特性関数（以下、「上限特性関数」）を用いてモータ温度Ｔｍを算出する。なお、モータ制御装置４０の記憶部４１には、上限特性関数が予め記憶されている。また、図３に示される関数Ｆは、上限特性関数に基づいて算出されるモータ温度Ｔｍとモータ抵抗Ｒｍとの関係を示している。
【００４６】
モータ発熱量Ｈｍの算出手順について説明する。
第２抵抗算出部６２は、下記（４）式に基づいてモータ発熱量Ｈｍを算出する。
Ｈｍ＝Ｒ×Ｉｍ×Ｉｍ×ｔ … （４）
（４）式の「Ｉｍ」には、電動モータ２１に電流が供給された所定期間（以下、「供給期間ｔ」）においての測定電流Ｉｍａの代表値が代入される。また「ｔ」には、供給期間ｔが代入される。また「Ｒ」には、供給期間ｔにおいての演算抵抗値Ｒの代表値が代入される。なお、測定電流Ｉｍａの代表値としては、供給期間ｔにおいての測定電流Ｉｍａの平均値を用いることができる。また、演算抵抗値Ｒの代表値としては、供給期間ｔにおいての演算抵抗値Ｒの平均値を用いることができる。
【００４７】
第２抵抗値Ｒｂの算出手順のまとめを以下に示す。
（Ａ）最新の測定電流Ｉｍａおよび抵抗演算マップを読み出す。
（Ｂ）最新の測定電流Ｉｍａおよび上限特性関数に基づいてモータ温度Ｔｍを算出する。
（Ｃ）上記（Ｂ）の処理において算出したモータ温度Ｔｍを抵抗演算マップに適用し、モータ温度Ｔｍに対応するモータ抵抗Ｒｍを算出する。
（Ｄ）上記（Ｃ）の処理において算出したモータ抵抗Ｒｍを最新の測定電流Ｉｍａに対応する第２抵抗値Ｒｂとして記憶部４１に記憶する。
【００４８】
演算抵抗値Ｒの確定の仕方について説明する。
上限特性関数に基づいて算出されるモータ温度Ｔｍは、同一の駆動条件のもとで算出されるモータ温度Ｔｍのうちの最も高い温度となる。このため、モータ温度Ｔｍから算出される第２抵抗値Ｒｂは、モータ温度Ｔｍから予測されるモータ抵抗Ｒｍのうちの最大の値となる。
【００４９】
そして、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂよりも大きいとき、モータ温度Ｔｍから予測されるモータ抵抗Ｒｍの最大値よりも第１抵抗値Ｒａが大きいことを意味する。このため、第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲よりも大きいとみなし、第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定しない。なお、この抵抗演算部６０では、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂと同じ大きさのときにも第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲よりも大きいとみなし、第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定しない。
【００５０】
また、第２抵抗値Ｒｂの算出には測定電流Ｉｍａが用いられるため、第２抵抗値Ｒｂにも測定電流Ｉｍａに応じて誤差が含まれる。しかし、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂよりも大きいときには、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満のときよりも第１抵抗値Ｒａの誤差が大きい。このため、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂよりも大きいとき、上記のとおり第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定しない。
【００５１】
抵抗演算部６０は、上記の手順に従い演算抵抗値Ｒを確定するための処理として、図４に示される「演算抵抗更新処理」を行う。この処理は、推定回転角速度ωｍａが判定値ωｈ以下のとき、所定の制御周期毎に繰り返し行われる。
【００５２】
図４を参照して、演算抵抗更新処理の手順について説明する。
ステップＳ１１では、第１抵抗値Ｒａおよび第２抵抗値Ｒｂを算出する。第１抵抗値Ｒａは、最新の測定電圧Ｖｍａおよび最新の測定電流Ｉｍａに基づいて算出される。第２抵抗値Ｒｂは、最新の測定電流Ｉｍａに基づいて算出される。
【００５３】
ステップＳ１２では、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満か否かを判定する。
ステップＳ１２において第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満と判定したとき、ステップＳ１３において、ステップＳ１１により算出した第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定する。
【００５４】
ステップＳ１２において第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ以上と判定したとき、ステップＳ１４において、演算抵抗値Ｒを更新しない。すなわち、過去の演算周期において確定した演算抵抗値Ｒを維持する。
【００５５】
（実施形態の効果）
本実施形態の電動パワーステアリング装置１によれば、以下の効果が得られる。
（１）電子制御装置３０は、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満のとき、第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定する。この構成によれば、モータ抵抗Ｒｍの推定精度が低下することを抑制することができる。
【００５６】
（２）誘起電圧が小さくなるにつれて測定電圧Ｖｍａに対する誘起電圧の影響が小さくなるため、測定電流Ｉｍａおよび測定電圧Ｖｍａから算出される第１抵抗値Ｒａの精度が高くなる。
【００５７】
電子制御装置３０においては、上記の事項に着目し、誘起電圧が所定値以下のときに第１抵抗算出部６１により第１抵抗値Ｒａを算出する。このため、第１抵抗値Ｒａの算出精度が高くなる。また、第１抵抗値Ｒａにより確定された演算抵抗値Ｒを用いて上記（１）式により推定回転角速度ωｍａを算出するため、推定回転角速度ωｍａの演算結果の精度がより向上する。
【００５８】
（３）電子制御装置３０には、上限特性関数に基づいて抵抗演算マップが規定されている。このため、所定の温度条件において抵抗演算マップにおいて第２抵抗算出部６２により算出される第２抵抗値Ｒｂは、別の温度特性関数を前提に規定された抵抗演算マップから算出される抵抗値と比較して大きくなる。これにより、相対的に第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂよりも小さい値となりやすくなるため、第１抵抗値Ｒａが演算抵抗値Ｒとして確定される頻度が高くなる。
【００５９】
（その他の実施形態）
本発明の実施態様は上記実施形態の内容に限られるものではなく、例えば以下のように変更することもできる。また、以下の変形例は上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
【００６０】
・上記実施形態（図３）では、モータ温度Ｔｍに基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出しているが、第２抵抗値Ｒｂの算出方法を次のように変更することもできる。すなわち、最小２乗法により測定電圧Ｖｍａ、測定電流Ｉｍａ、および推定回転角速度ωｍａに基づいてモータ方程式の近似式を算出する。そして、この近似式に基づいてモータ抵抗Ｒｍとしての第２抵抗値Ｒｂを算出する。
【００６１】
・上記実施形態（図２）では、上記（２）式に基づいて第１抵抗値Ｒａを算出しているが、上述のように最小２乗法により算出されたモータ方程式の近似式に基づいてモータ抵抗Ｒｍとしての第１抵抗値Ｒａを算出することもできる。この場合、第２抵抗値Ｒｂとしては、上記（２）式に基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出する方法、またはモータ温度Ｔｍに基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出する方法を用いることができる。
【００６２】
・上記実施形態（図２）では、上記（２）式に基づいて第１抵抗値Ｒａを算出し、モータ温度Ｔｍに基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出しているが、モータ温度Ｔｍに基づいて第１抵抗値Ｒａを算出し、上記（２）式に基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出することもできる。
【００６３】
・上記実施形態（図２）では、上記（３）式に基づいて誘起電圧ＥＸを算出しているが、外乱オブザーバを用いて誘起電圧ＥＸを算出することもできる。外乱オブザーバは、誘起電圧ＥＸを外乱要素とみなしてモータ方程式をモデル化するものである。
【００６４】
・上記実施形態（図４）では、演算抵抗更新処理のステップＳ１２において、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満か否かを判定しているが、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ以下か否かの判定に変更することもできる。すなわち、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂと同じ大きさのときには第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲内の大きさとみなし、第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定することもできる。
【００６５】
・上記実施形態（図４）では、演算抵抗更新処理において第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定しているが、第１抵抗値Ｒａと過去の演算周期において確定した演算抵抗値Ｒとの平均値を算出し、この平均値を演算抵抗値Ｒとして確定することもできる。
【００６６】
・上記実施形態（図２）では、上限特性関数に基づいてモータ温度Ｔｍを算出しているが、モータ温度Ｔｍを算出する方法はこれに限られない。例えば特開２００４−２２９４９１号公報に記載の方法によりモータ温度Ｔｍを算出することもできる。また、電動モータ２１に温度センサを設け、このセンサによりモータ温度Ｔｍを測定することもできる。
【００６７】
・上記実施形態（図１）では、ブラシ付きの電動モータ２１を備えているが、ブラシレスモータを備えることもできる。
・上記実施形態（図１）では、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置１に本発明を適用したが、ピニオンアシスト型およびラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に対して本発明を適用することもできる。この場合にも、上記実施形態に準じた構成を採用することにより、同実施形態の効果に準じた効果が得られる。
【符号の説明】
【００６８】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、１０…操舵角伝達機構、１１…ステアリングシャフト、１２…ラックアンドピニオン機構、１３…ラック軸、１４…タイロッド、２０…アシスト装置、２１…電動モータ、２２…減速機構、３０…電子制御装置（制御装置）、３１…操舵角センサ、３２…トルクセンサ、３３…車速センサ、４０…モータ制御装置、４１…記憶部、４２…モータ制御信号出力部、４３…回転速度演算部（第３演算部）、５０…電流指令値演算部、５１…基本アシスト演算部、５２…トルクシフト演算部、６０…抵抗演算部、６１…第１抵抗算出部（第１演算部）、６２…第２抵抗算出部（第２演算部）、６３…比較演算部（第３演算部）、７０…駆動回路、７１…電圧センサ、７２…電流センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に設けられる電動モータの抵抗の推定値を算出する電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の制御装置は、電動モータの電流および抵抗の関係を規定したマップを有する。そして、電流の測定値をマップに適用することにより、電動モータの抵抗の推定値を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記制御装置においては、電動モータの電流の測定値に含まれる誤差が大きいとき、マップから算出される抵抗の推定値と真の値との差が大きくなる。しかし、電流の測定値に含まれる誤差については特に考慮されていないため、電動モータの抵抗の推定精度が低下するおそれがある。なお、ここでは電動モータの電流の測定値を用いて抵抗の推定値を算出する場合について言及したが、電動モータの電圧の測定値を用いて電動モータの抵抗の推定値を算出する場合にも同様の問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動モータの抵抗の推定精度が低下することを抑制することのできる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決するための手段を以下に示す。
（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、電動パワーステアリング装置に設けられる電動モータの抵抗の推定値を算出する電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記電動モータの電流の測定値および前記電動モータの電圧の測定値の少なくとも一方に基づいて前記電動モータの抵抗に相当する第１抵抗値を算出する第１演算部と、この第１演算部とは別の方法により前記電動モータの抵抗に相当する第２抵抗値を算出する第２演算部と、前記第２抵抗値よりも小さい前記第１抵抗値を前記電動モータの抵抗の推定値として確定する第３演算部とを備えることを要旨とする。
【０００７】
電流の測定値および電圧の測定値は、ノイズの影響により真の値よりも大きくなる誤差を含みやすい。このため、第１抵抗値は真の値よりも大きい値として算出される頻度が高い。そこで本発明においては、第１抵抗値および第２抵抗値の比較により、真の値に対して過度に大きくなる誤差が第１抵抗値に含まれているか否かを確認している。そして、第２抵抗値よりも小さい第１抵抗値を電動モータの抵抗の推定値として確定しているため、電動モータの抵抗の推定精度が低下することを抑制することができる。
【０００８】
（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記第１演算部は、前記電動モータの誘起電圧が所定値以下のとき、前記電流の測定値および前記電圧の測定値を用いて前記第１抵抗値を算出し、前記第３演算部は、前記電動モータの抵抗の推定値として確定した前記第１抵抗値を用いて所定の演算処理を行うことを要旨とする。
【０００９】
電動モータの誘起電圧が小さくなるにつれて電圧の測定値に対する誘起電圧の影響が小さくなるため、電流の測定値および電圧の測定値から算出される第１抵抗値の精度が高くなる。この発明では、電動モータの誘起電圧が所定値以下のとき、第１演算部により第１抵抗値を算出するため、同抵抗値の算出精度が高くなる。また、第３演算部においては、電動モータの抵抗の推定値として確定した第１抵抗値を用いて所定の演算処理を行うため、同演算処理の演算結果の精度がより向上する。
【００１０】
（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記第３演算部は、前記所定の演算処理として、前記電動モータの抵抗の推定値として確定した前記第１抵抗値を用いて前記電動モータの回転速度を算出することを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば、電動モータの誘起電圧が所定値以下のときに第１演算部により算出され、かつ第３演算部により電動モータの抵抗の推定値として確定された第１抵抗値が回転速度の算出に用いられる。このため、回転速度の演算結果の精度がより向上する。
【００１２】
（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、請求項１〜３のいずれか一項に記載される電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記第２演算部は、前記電動モータの温度と前記電動モータの抵抗との関係を規定した抵抗演算手段を備え、前記抵抗演算手段は、前記電動モータの放熱特性として予め想定することが可能な放熱特性のうちの最も低い放熱特性を前提として前記関係を規定していることを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、電動モータの放熱特性として最も低い放熱特性を前提に電動モータの温度と抵抗との関係が規定されているため、所定の温度条件において第２演算部により算出される第２抵抗値は、別の放熱特性を前提に規定された電動モータの温度と抵抗との関係から算出される抵抗値と比較して大きくなる。これにより、相対的に第１抵抗値が第２抵抗値よりも小さい値となりやすくなるため、第１抵抗値が電動モータの抵抗の推定値として確定される頻度が高くなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電動モータの抵抗の推定精度が低下することを抑制することのできる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の電動パワーステアリング装置について、その全体構造を模式的に示す模式図。
【図２】同実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置について、その全体構成を示すブロック図。
【図３】同実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置について、モータ抵抗とモータ温度との関係を示すマップ。
【図４】同実施形態の電動パワーステアリング装置について、その制御装置により実行される「演算抵抗更新処理」の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１の全体構成について説明する。
電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２の回転を転舵輪３に伝達する操舵角伝達機構１０と、ステアリングホイール２の操作を補助するための力（以下、「アシスト力」）を操舵角伝達機構１０に付与するアシスト装置２０と、アシスト装置２０を制御する電子制御装置３０とを有する。またこの他に、これら装置の動作状態を検出する複数のセンサを有する。なお、電子制御装置３０は「制御装置」に相当する。
【００１７】
操舵角伝達機構１０は、ステアリングホイール２の操作に応じて回転するステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転をラック軸１３に伝達するラックアンドピニオン機構１２と、ラックアンドピニオン機構１２により軸方向に移動するラック軸１３と、ラック軸１３により操作されるタイロッド１４とを有する。タイロッド１４には、転舵輪３を回転させるナックルが接続されている。
【００１８】
アシスト装置２０は、ステアリングシャフト１１にトルクを付与する電動モータ２１と、電動モータ２１の回転を減速する減速機構２２とを有する。電動モータ２１としては、ブラシ付きモータが採用されている。電動モータ２１の回転は、減速機構２２により減速されてステアリングシャフト１１に伝達される。このとき、電動モータ２１からステアリングシャフト１１に付与されるトルクがアシスト力として作用する。
【００１９】
操舵角伝達機構１０の動作について説明する。
ステアリングホイール２が操作されたとき、アシスト力がステアリングシャフト１１に付与されることにより生じるステアリングシャフト１１の回転は、ラックアンドピニオン機構１２によりラック軸１３の直線運動に変換される。ラック軸１３の直線運動は、ラック軸１３の両端に連結されたタイロッド１４を介してナックルに伝達される。そして、ナックルの動作にともない転舵輪３の転舵角が変更される。
【００２０】
ステアリングホイール２の操舵角θは、ステアリングホイール２が中立位置にあるときを基準として定められる。すなわち、ステアリングホイール２が中立位置にあるときの操舵角θを「０」として、ステアリングホイール２が中立位置から右方向または左方向に回転したとき、中立位置からの回転角度に応じて操舵角θが増加する。
【００２１】
ステアリングホイール２の操舵状態は、「切り込み状態」、「切り戻し状態」、および「保舵状態」に区別される。「切り込み状態」は、操舵角θを増大させる状態を示す。「切り戻し状態」は、操舵角θを減少させる状態を示す。「保舵状態」は、ステアリングホイール２が中立位置、および中立位置から右方向または左方向に回転した位置にあり、かつその位置に保持されている状態を示す。
【００２２】
電動パワーステアリング装置１は、操舵角θの大きさに応じた信号を電子制御装置３０に出力する操舵角センサ３１と、ステアリングホイール２の操作によりステアリングシャフト１１に付与されたトルクの大きさに応じた信号を電子制御装置３０に出力するトルクセンサ３２とを有する。またこの他に、転舵輪３の回転速度に応じた信号を電子制御装置３０に出力する車速センサ３３を有する。
【００２３】
電子制御装置３０は、操舵角センサ３１の出力に基づいて操舵角θを算出する。また、トルクセンサ３２の出力に基づいて、ステアリングホイール２の操作にともないステアリングシャフト１１に入力されたトルクの大きさに相当する演算値（以下、「操舵トルクτ」）を算出する。また、車速センサ３３の出力に基づいて、車速に相当する演算値（以下、「車速Ｖ」）を算出する。
【００２４】
また、電子制御装置３０は、ステアリングホイール２の操舵フィーリングを調整するために電動モータ２１の出力を補正する操舵トルクシフト制御と、車速Ｖおよびステアリングホイール２の操舵状態に応じてアシスト力を調整するためのパワーアシスト制御とを行う。
【００２５】
操舵トルクシフト制御では、操舵フィーリングを向上させるため、ステアリングホイール２の操舵状態に応じて操舵トルクτに基づくアシスト力の基本値（以下、「補正トルクτａ」）を算出する。
【００２６】
パワーアシスト制御では、車速Ｖおよび補正トルクτａに基づいて、目標となるアシスト力（以下、「目標アシスト力」）を算出する。そしてこの目標アシスト力に対応した駆動電力を電動モータ２１に供給する。
【００２７】
図２を参照して、電子制御装置３０の構成について説明する。以下では、電動モータ２１の端子間電圧を「モータ電圧Ｖｍ」とし、電動モータ２１のコイルに供給される電流を「モータ電流Ｉｍ」とし、電動モータ２１の抵抗を「モータ抵抗Ｒｍ」とする。
【００２８】
電子制御装置３０は、電動モータ２１に供給する駆動電力に対応する信号（以下、「モータ制御信号Ｓｍ」）を形成するモータ制御装置４０と、モータ制御信号Ｓｍに応じた駆動電力を電動モータ２１に供給する駆動回路７０とを有する。
【００２９】
駆動回路７０には、モータ電圧Ｖｍを測定する電圧センサ７１と、モータ電流Ｉｍを測定する電流センサ７２とが設けられている。なお、以下では、電圧センサ７１により測定されたモータ電圧Ｖｍを「測定電圧Ｖｍａ」とし、電流センサ７２により測定されたモータ電流Ｉｍを「測定電流Ｉｍａ」とする。また、測定電圧Ｖｍａは「電動モータの電圧の測定値」に相当し、測定電流Ｉｍａは「電動モータの電流の測定値」に相当する。
【００３０】
モータ制御装置４０は、電動モータ２１に供給する電流（以下、「電流指令値Ｉａ」）を算出する電流指令値演算部５０と、モータ制御信号Ｓｍを形成するモータ制御信号出力部４２と、電動モータ２１の回転角速度ωｍを推定回転角速度ωｍａとして算出する回転角速度演算部４３と、測定したデータを記憶する記憶部４１とを有する。またこの他に、モータ抵抗Ｒｍを算出する抵抗演算部６０を有する。なお、回転角速度演算部４３は「第３演算部」に相当する。
【００３１】
電流指令値演算部５０は、車速Ｖおよび推定回転角速度ωｍａに基づいて補正トルクτａを算出するトルクシフト演算部５２と、目標アシスト力に応じた電流指令値Ｉａを算出する基本アシスト演算部５１とを有する。
【００３２】
電子制御装置３０は、次のようにステアリングホイール２の操舵状態を判定する。
すなわち、操舵トルクτの符号と推定回転角速度ωｍａの符号とが一致するとき、切り込み状態と判定する。操舵トルクτの符号と推定回転角速度ωｍａの符号とが一致しないとき、切り戻し状態と判定する。推定回転角速度ωｍａの絶対値が判定値ωｈ以下のとき、保舵状態と判定する。なお、推定回転角速度ωｍａは「電動モータの回転速度」に相当する。また、判定値ωｈは「所定の回転速度」に相当する。
【００３３】
基本アシスト演算部５１は、補正トルクτａと車速Ｖとに基づいて電流指令値Ｉａを算出する。具体的には、車速Ｖが小さくなるにつれて電流指令値Ｉａを大きくする。また、補正トルクτａが大きくなるにつれて電流指令値Ｉａを大きくする。
【００３４】
モータ制御信号出力部４２は、測定電流Ｉｍａが電流指令値Ｉａに収束するようにフィードバック制御を行う。そして、フィードバック制御により算出した電動モータ２１に供給する駆動電力に相当するモータ制御信号Ｓｍを形成する。
【００３５】
回転角速度演算部４３は、モータ方程式としての下記（１）式に基づいて、推定回転角速度ωｍａを算出する。すなわち、測定電流Ｉｍａ、測定電圧Ｖｍａ、記憶部４１に記憶されている逆起電力定数Ｋ、および記憶部４１に記憶されている（１）式の演算に用いるための抵抗（以下、「演算抵抗値Ｒ」）を（１）式に代入して、推定回転角速度ωｍａを算出する。なお、電動モータ２１には回転角速度ωｍを測定するセンサが設けられていないため、（１）式により回転角速度ωｍを推定回転角速度ωｍａとして算出する。また、演算抵抗値Ｒは「電動モータの抵抗の推定値」に相当する。
【００３６】
ωｍ＝（Ｖｍ−Ｒ・Ｉｍ）／Ｋ … （１）
抵抗演算部６０は、測定電圧Ｖｍａおよび測定電流Ｉｍａに基づくモータ抵抗（以下、「第１抵抗値Ｒａ」）を算出する第１抵抗算出部６１と、モータ温度Ｔｍに基づくモータ抵抗（以下、「第２抵抗値Ｒｂ」）を算出する第２抵抗算出部６２と、第１抵抗値Ｒａと第２抵抗値Ｒｂとを比較する比較演算部６３とを有する。なお、第１抵抗算出部６１は「第１演算部」に相当し、第２抵抗算出部６２は「第２演算部」に相当し、比較演算部６３は「第３演算部」に相当する。
【００３７】
第１抵抗算出部６１は、電動モータ２１の誘起電圧ＥＸが所定値以下のとき、下記（２）式に測定電圧Ｖｍａおよび測定電流Ｉｍａを代入することによりモータ抵抗Ｒｍを算出する。そして、算出したモータ抵抗Ｒｍを第１抵抗値Ｒａとして記憶部４１に記憶する。なお、所定値は、ステアリングホイール２の操舵状態が保舵状態のときの誘起電圧ＥＸに相当する値である。この所定値は、試験等により予め設定される。
【００３８】
Ｒｍ＝Ｖｍ／Ｉｍ … （２）
誘起電圧ＥＸは、下記（３）式により算出される。すなわち、測定電流Ｉｍａ、測定電圧Ｖｍａ、演算抵抗値Ｒ、電動モータ２１のインダクタンスＬ、電動モータ２１の単位時間当たりの電流変化量を（３）式に代入して、誘起電圧ＥＸが算出される。
【００３９】
ＥＸ＝Ｖｍ−Ｒ×Ｉｍ−Ｌ×（ｄＩｍ／ｄｓ） … （３）
ところで、電動モータ２１のブラシと整流子との接触状態および電動パワーステアリング装置１の電動モータ２１以外の機器の影響により、測定電流Ｉｍａおよび測定電圧Ｖｍａにはノイズが含まれる。また、測定電流Ｉｍａおよび測定電圧Ｖｍａは、ノイズの影響により真の値よりも大きくなる誤差を含みやすい。このため、上記（２）式から算出される第１抵抗値Ｒａは、真の値よりも大きい値として算出される頻度が高い。
【００４０】
このため、真の値に対して過度に大きくなる誤差が第１抵抗値Ｒａに含まれているか否かの確認すること、すなわち第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲内か否かを判定することが好ましい。
【００４１】
そこで、抵抗演算部６０は、上記（２）式とは別の方法により算出される第２抵抗値Ｒｂと第１抵抗値Ｒａとを比較することにより、第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲内か否かを判定する。なお、誤差の許容範囲は、推定回転角速度ωｍａの算出精度として操舵トルクシフト制御において要求される精度を確保することのできる範囲を示し、試験等により予め定められる。
【００４２】
図２および図３を参照して、第２抵抗値Ｒｂの算出方法について説明する。
第２抵抗算出部６２は、電動モータ２１の温度（以下、「モータ温度Ｔｍ」）とモータ抵抗Ｒｍとの関係を規定したマップ（以下、「抵抗演算マップ」）と、推定したモータ温度Ｔｍとに基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出する。なお、モータ制御装置４０の記憶部４１には、抵抗演算マップが予め記憶されている。この抵抗演算マップは、「抵抗演算手段」に相当する。
【００４３】
モータ温度Ｔｍの算出手順について説明する。
第２抵抗算出部６２は、電動モータ２１の発熱量（以下、「モータ発熱量Ｈｍ」）を変数としてモータ温度Ｔｍを算出するための関数（以下、「温度特性関数」）に基づいて、モータ温度Ｔｍを算出する。
【００４４】
この温度特性関数は、電動モータ２１の放熱特性に応じて異なる。また、電動モータ２１の放熱特性は、電動モータ２１の電機子コアの材料および形状、コイルと電機子コアとを電気的に絶縁するインシュレータの材料および形状、磁石の材料および形状、ハウジングの材料および形状、および電動モータ２１の構成要素の組立誤差等により変化する。
【００４５】
第２抵抗算出部６２においては、電動モータ２１の放熱特性として予め想定することが可能な放熱特性のうちの最も低い放熱特性を「最低放熱特性」として、この最低放熱特性を前提として規定された温度特性関数（以下、「上限特性関数」）を用いてモータ温度Ｔｍを算出する。なお、モータ制御装置４０の記憶部４１には、上限特性関数が予め記憶されている。また、図３に示される関数Ｆは、上限特性関数に基づいて算出されるモータ温度Ｔｍとモータ抵抗Ｒｍとの関係を示している。
【００４６】
モータ発熱量Ｈｍの算出手順について説明する。
第２抵抗算出部６２は、下記（４）式に基づいてモータ発熱量Ｈｍを算出する。
Ｈｍ＝Ｒ×Ｉｍ×Ｉｍ×ｔ … （４）
（４）式の「Ｉｍ」には、電動モータ２１に電流が供給された所定期間（以下、「供給期間ｔ」）においての測定電流Ｉｍａの代表値が代入される。また「ｔ」には、供給期間ｔが代入される。また「Ｒ」には、供給期間ｔにおいての演算抵抗値Ｒの代表値が代入される。なお、測定電流Ｉｍａの代表値としては、供給期間ｔにおいての測定電流Ｉｍａの平均値を用いることができる。また、演算抵抗値Ｒの代表値としては、供給期間ｔにおいての演算抵抗値Ｒの平均値を用いることができる。
【００４７】
第２抵抗値Ｒｂの算出手順のまとめを以下に示す。
（Ａ）最新の測定電流Ｉｍａおよび抵抗演算マップを読み出す。
（Ｂ）最新の測定電流Ｉｍａおよび上限特性関数に基づいてモータ温度Ｔｍを算出する。
（Ｃ）上記（Ｂ）の処理において算出したモータ温度Ｔｍを抵抗演算マップに適用し、モータ温度Ｔｍに対応するモータ抵抗Ｒｍを算出する。
（Ｄ）上記（Ｃ）の処理において算出したモータ抵抗Ｒｍを最新の測定電流Ｉｍａに対応する第２抵抗値Ｒｂとして記憶部４１に記憶する。
【００４８】
演算抵抗値Ｒの確定の仕方について説明する。
上限特性関数に基づいて算出されるモータ温度Ｔｍは、同一の駆動条件のもとで算出されるモータ温度Ｔｍのうちの最も高い温度となる。このため、モータ温度Ｔｍから算出される第２抵抗値Ｒｂは、モータ温度Ｔｍから予測されるモータ抵抗Ｒｍのうちの最大の値となる。
【００４９】
そして、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂよりも大きいとき、モータ温度Ｔｍから予測されるモータ抵抗Ｒｍの最大値よりも第１抵抗値Ｒａが大きいことを意味する。このため、第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲よりも大きいとみなし、第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定しない。なお、この抵抗演算部６０では、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂと同じ大きさのときにも第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲よりも大きいとみなし、第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定しない。
【００５０】
また、第２抵抗値Ｒｂの算出には測定電流Ｉｍａが用いられるため、第２抵抗値Ｒｂにも測定電流Ｉｍａに応じて誤差が含まれる。しかし、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂよりも大きいときには、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満のときよりも第１抵抗値Ｒａの誤差が大きい。このため、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂよりも大きいとき、上記のとおり第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定しない。
【００５１】
抵抗演算部６０は、上記の手順に従い演算抵抗値Ｒを確定するための処理として、図４に示される「演算抵抗更新処理」を行う。この処理は、推定回転角速度ωｍａが判定値ωｈ以下のとき、所定の制御周期毎に繰り返し行われる。
【００５２】
図４を参照して、演算抵抗更新処理の手順について説明する。
ステップＳ１１では、第１抵抗値Ｒａおよび第２抵抗値Ｒｂを算出する。第１抵抗値Ｒａは、最新の測定電圧Ｖｍａおよび最新の測定電流Ｉｍａに基づいて算出される。第２抵抗値Ｒｂは、最新の測定電流Ｉｍａに基づいて算出される。
【００５３】
ステップＳ１２では、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満か否かを判定する。
ステップＳ１２において第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満と判定したとき、ステップＳ１３において、ステップＳ１１により算出した第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定する。
【００５４】
ステップＳ１２において第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ以上と判定したとき、ステップＳ１４において、演算抵抗値Ｒを更新しない。すなわち、過去の演算周期において確定した演算抵抗値Ｒを維持する。
【００５５】
（実施形態の効果）
本実施形態の電動パワーステアリング装置１によれば、以下の効果が得られる。
（１）電子制御装置３０は、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満のとき、第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定する。この構成によれば、モータ抵抗Ｒｍの推定精度が低下することを抑制することができる。
【００５６】
（２）誘起電圧が小さくなるにつれて測定電圧Ｖｍａに対する誘起電圧の影響が小さくなるため、測定電流Ｉｍａおよび測定電圧Ｖｍａから算出される第１抵抗値Ｒａの精度が高くなる。
【００５７】
電子制御装置３０においては、上記の事項に着目し、誘起電圧が所定値以下のときに第１抵抗算出部６１により第１抵抗値Ｒａを算出する。このため、第１抵抗値Ｒａの算出精度が高くなる。また、第１抵抗値Ｒａにより確定された演算抵抗値Ｒを用いて上記（１）式により推定回転角速度ωｍａを算出するため、推定回転角速度ωｍａの演算結果の精度がより向上する。
【００５８】
（３）電子制御装置３０には、上限特性関数に基づいて抵抗演算マップが規定されている。このため、所定の温度条件において抵抗演算マップにおいて第２抵抗算出部６２により算出される第２抵抗値Ｒｂは、別の温度特性関数を前提に規定された抵抗演算マップから算出される抵抗値と比較して大きくなる。これにより、相対的に第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂよりも小さい値となりやすくなるため、第１抵抗値Ｒａが演算抵抗値Ｒとして確定される頻度が高くなる。
【００５９】
（その他の実施形態）
本発明の実施態様は上記実施形態の内容に限られるものではなく、例えば以下のように変更することもできる。また、以下の変形例は上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
【００６０】
・上記実施形態（図３）では、モータ温度Ｔｍに基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出しているが、第２抵抗値Ｒｂの算出方法を次のように変更することもできる。すなわち、最小２乗法により測定電圧Ｖｍａ、測定電流Ｉｍａ、および推定回転角速度ωｍａに基づいてモータ方程式の近似式を算出する。そして、この近似式に基づいてモータ抵抗Ｒｍとしての第２抵抗値Ｒｂを算出する。
【００６１】
・上記実施形態（図２）では、上記（２）式に基づいて第１抵抗値Ｒａを算出しているが、上述のように最小２乗法により算出されたモータ方程式の近似式に基づいてモータ抵抗Ｒｍとしての第１抵抗値Ｒａを算出することもできる。この場合、第２抵抗値Ｒｂとしては、上記（２）式に基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出する方法、またはモータ温度Ｔｍに基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出する方法を用いることができる。
【００６２】
・上記実施形態（図２）では、上記（２）式に基づいて第１抵抗値Ｒａを算出し、モータ温度Ｔｍに基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出しているが、モータ温度Ｔｍに基づいて第１抵抗値Ｒａを算出し、上記（２）式に基づいて第２抵抗値Ｒｂを算出することもできる。
【００６３】
・上記実施形態（図２）では、上記（３）式に基づいて誘起電圧ＥＸを算出しているが、外乱オブザーバを用いて誘起電圧ＥＸを算出することもできる。外乱オブザーバは、誘起電圧ＥＸを外乱要素とみなしてモータ方程式をモデル化するものである。
【００６４】
・上記実施形態（図４）では、演算抵抗更新処理のステップＳ１２において、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ未満か否かを判定しているが、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂ以下か否かの判定に変更することもできる。すなわち、第１抵抗値Ｒａが第２抵抗値Ｒｂと同じ大きさのときには第１抵抗値Ｒａの誤差の絶対値が許容範囲内の大きさとみなし、第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定することもできる。
【００６５】
・上記実施形態（図４）では、演算抵抗更新処理において第１抵抗値Ｒａを演算抵抗値Ｒとして確定しているが、第１抵抗値Ｒａと過去の演算周期において確定した演算抵抗値Ｒとの平均値を算出し、この平均値を演算抵抗値Ｒとして確定することもできる。
【００６６】
・上記実施形態（図２）では、上限特性関数に基づいてモータ温度Ｔｍを算出しているが、モータ温度Ｔｍを算出する方法はこれに限られない。例えば特開２００４−２２９４９１号公報に記載の方法によりモータ温度Ｔｍを算出することもできる。また、電動モータ２１に温度センサを設け、このセンサによりモータ温度Ｔｍを測定することもできる。
【００６７】
・上記実施形態（図１）では、ブラシ付きの電動モータ２１を備えているが、ブラシレスモータを備えることもできる。
・上記実施形態（図１）では、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置１に本発明を適用したが、ピニオンアシスト型およびラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に対して本発明を適用することもできる。この場合にも、上記実施形態に準じた構成を採用することにより、同実施形態の効果に準じた効果が得られる。
【符号の説明】
【００６８】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、１０…操舵角伝達機構、１１…ステアリングシャフト、１２…ラックアンドピニオン機構、１３…ラック軸、１４…タイロッド、２０…アシスト装置、２１…電動モータ、２２…減速機構、３０…電子制御装置（制御装置）、３１…操舵角センサ、３２…トルクセンサ、３３…車速センサ、４０…モータ制御装置、４１…記憶部、４２…モータ制御信号出力部、４３…回転速度演算部（第３演算部）、５０…電流指令値演算部、５１…基本アシスト演算部、５２…トルクシフト演算部、６０…抵抗演算部、６１…第１抵抗算出部（第１演算部）、６２…第２抵抗算出部（第２演算部）、６３…比較演算部（第３演算部）、７０…駆動回路、７１…電圧センサ、７２…電流センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動パワーステアリング装置に設けられる電動モータの抵抗の推定値を算出する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記電動モータの電流の測定値および前記電動モータの電圧の測定値の少なくとも一方に基づいて前記電動モータの抵抗に相当する第１抵抗値を算出する第１演算部と、
この第１演算部とは別の方法により前記電動モータの抵抗に相当する第２抵抗値を算出する第２演算部と、
前記第２抵抗値よりも小さい前記第１抵抗値を前記電動モータの抵抗の推定値として確定する第３演算部とを備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第１演算部は、前記電動モータの誘起電圧が所定値以下のとき、前記電流の測定値および前記電圧の測定値を用いて前記第１抵抗値を算出し、
前記第３演算部は、前記電動モータの抵抗の推定値として確定した前記第１抵抗値を用いて所定の演算処理を行う
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第３演算部は、前記所定の演算処理として、前記電動モータの抵抗の推定値として確定した前記第１抵抗値を用いて前記電動モータの回転速度を算出する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載される電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第２演算部は、前記電動モータの温度と前記電動モータの抵抗との関係を規定した抵抗演算手段を備え、
前記抵抗演算手段は、前記電動モータの放熱特性として予め想定することが可能な放熱特性のうちの最も低い放熱特性を前提として前記関係を規定している
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項１】
電動パワーステアリング装置に設けられる電動モータの抵抗の推定値を算出する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記電動モータの電流の測定値および前記電動モータの電圧の測定値の少なくとも一方に基づいて前記電動モータの抵抗に相当する第１抵抗値を算出する第１演算部と、
この第１演算部とは別の方法により前記電動モータの抵抗に相当する第２抵抗値を算出する第２演算部と、
前記第２抵抗値よりも小さい前記第１抵抗値を前記電動モータの抵抗の推定値として確定する第３演算部とを備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第１演算部は、前記電動モータの誘起電圧が所定値以下のとき、前記電流の測定値および前記電圧の測定値を用いて前記第１抵抗値を算出し、
前記第３演算部は、前記電動モータの抵抗の推定値として確定した前記第１抵抗値を用いて所定の演算処理を行う
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第３演算部は、前記所定の演算処理として、前記電動モータの抵抗の推定値として確定した前記第１抵抗値を用いて前記電動モータの回転速度を算出する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載される電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記第２演算部は、前記電動モータの温度と前記電動モータの抵抗との関係を規定した抵抗演算手段を備え、
前記抵抗演算手段は、前記電動モータの放熱特性として予め想定することが可能な放熱特性のうちの最も低い放熱特性を前提として前記関係を規定している
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−８２２５７（Ｐ２０１３−８２２５７Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２０１８（Ｐ２０１１−２２２０１８）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]