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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-02
(45)【発行日】2023-10-11
(54)【発明の名称】モータの制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20231003BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20231003BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20231003BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20231003BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20231003BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
B62D5/04
B62D101:00
B62D113:00
B62D119:00
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020039938
(22)【出願日】2020-03-09
(65)【公開番号】P2021138336
(43)【公開日】2021-09-16
【審査請求日】2023-02-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】位田 祐基
(72)【発明者】
【氏名】玉泉 晴天
【審査官】田邉 学
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１８３０４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１１１４６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１０４２１０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ ６／００
Ｂ６２Ｄ ５／０４
Ｈ０２Ｐ ２３／１２
Ｂ６２Ｄ １０１／００
Ｂ６２Ｄ １１３／００
Ｂ６２Ｄ １１９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の転舵輪を転舵させるモータの制御装置であって、前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度を目標角度に追従させるフィードバック制御の実行を通じて前記モータに発生させるフィードバック制御トルクを演算する第１の処理部と、
前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルク、およびセンサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度に基づき、前記モータが発生するトルク以外に前記転舵角に換算可能な角度に影響するトルクである外乱トルクを演算する第２の処理部と、
前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクを前記第２の処理部により演算される前記外乱トルクによって補正する第３の処理部と、
前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクと前記センサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度との前記第２の処理部に対する伝達誤差を補償する第４の処理部と、を有しているモータの制御装置。
【請求項2】
前記第４の処理部は、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクに対して前記センサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度が遅れる分だけ、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクを遅延させる請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項3】
前記目標角度の２階時間微分値に基づくフィードフォワード制御トルクを演算する第５の処理部を有し、前記第３の処理部は、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクに前記フィードフォワード制御トルクを加算した値から前記外乱トルクを減算する請求項１または請求項２に記載のモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータの制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動運転システム、運転支援システム、ステアバイワイヤシステムなどのステアリングシステムの制御に使用されるモータへの給電を制御する制御装置が知られている。たとえば特許文献１の制御装置は、自動運転制御用の制御装置によって設定される目標舵角に基づいて目標モータトルク（目標自動操舵トルク）を演算し、この演算される目標モータトルクをモータのトルク定数で徐算することにより目標モータ電流を演算する。モータの制御装置は、電流検出回路を通じて検出されるモータ電流を目標モータ電流に一致させるべくモータへ供給する電流をフィードバック制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－１８３０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の制御装置は、外乱オブザーバを有している。外乱オブザーバは、回転角センサを通じて検出されるモータのロータ回転角と、目標舵角に基づき演算される目標モータトルクとに基づいて外乱トルクを推定する。制御装置は、外乱オブザーバにより演算される外乱トルクを考慮して目標モータトルクを演算する。外乱トルクが補償されることにより、より精度の高いモータ制御が実現される。
【0005】
ところが、回転角センサを通じて検出されるモータのロータ回転角は、目標モータトルクに比べて、回転角センサの遅延時間あるいは操舵機構で発生する無駄時間の分だけ遅延する。遅延時間とは、回転角センサがロータ回転角を検出してからセンサ出力として確定するまでの時間をいう。無駄時間とは、たとえばモータに対する操作を行っても応答がない時間をいう。このような外乱オブザーバに対する２入力の時間的な差に起因して、外乱トルクの演算精度が低下することが懸念される。
【0006】
本発明の目的は、外乱トルクの演算精度をより高めることができるモータ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】
【0007】
上記目的を達成し得るモータの制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるモータの制御装置である。この制御装置は、第１の処理部、第２の処理部、第３の処理部および第４の処理部を有している。第１の処理部は、前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度を目標角度に追従させるフィードバック制御の実行を通じて前記モータに発生させるフィードバック制御トルクを演算する。第２の処理部は、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルク、およびセンサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度に基づき、前記モータが発生するトルク以外に前記転舵角に換算可能な角度に影響するトルクである外乱トルクを演算する。第３の処理部は、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクを前記第２の処理部により演算される前記外乱トルクによって補正する。第４の処理部は、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクと前記センサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度との前記第２の処理部に対する伝達誤差を補償する。
【0008】
この構成によれば、第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクと、センサを通じて検出される転舵角に換算可能な角度との第２の処理部に対する伝達誤差が補償される。このため、第２の処理部による外乱トルクの演算精度をより高めることができる。また、外乱トルクがより適切に補償されることにより、モータをより高い精度で制御することが可能となる。
【0009】
上記のモータの制御装置において、前記第４の処理部は、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクに対して前記センサを通じて検出される前記転舵角に換算可能な角度が遅れる分だけ、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクを遅延させることが好ましい。
【0010】
この構成によれば、第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクと、センサを通じて検出される転舵角に換算可能な角度との第３の処理部に対する伝達誤差を解消することが可能となる。このため、第２の処理部による外乱トルクの演算精度をより高めることができる。
【0011】
上記のモータの制御装置において、前記目標角度の２階時間微分値に基づくフィードフォワード制御トルクを演算する第５の処理部を有していてもよい。この場合、前記第３の処理部は、前記第１の処理部により演算されるフィードバック制御トルクに前記フィードフォワード制御トルクを加算した値から前記外乱トルクを減算することが好ましい。
【0012】
この構成によれば、フィードフォワード制御トルクを使用することにより、フィードフォワード制御トルクを使用することなくモータを制御する場合と比較して、モータ制御の応答性をより高めることが可能である。
【発明の効果】
【0013】
本発明のモータの制御装置によれば、外乱トルクの演算精度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】モータの制御装置の第１の実施の形態が搭載される電動パワーステアリング装置の構成図。
【図2】モータの制御装置の第１の実施の形態の制御ブロック図。
【図3】第１の実施の形態における指令値演算部の制御ブロック図。
【図4】第１の実施の形態における舵角フィードバック制御部の制御ブロック図。
【図5】モータの制御装置の第２の実施の形態が搭載されるステアバイワイヤ方式の操舵装置の構成図。
【図6】モータの制御装置の第２の実施の形態の制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、モータの制御装置をＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）の制御装置に具体化した第１の実施の形態を説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１０は、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との間の動力伝達経路として機能するステアリングシャフト１３、ピニオンシャフト１４および転舵シャフト１５を有している。転舵シャフト１５は車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びている。転舵シャフト１５の両端にはタイロッド１６，１６を介して転舵輪１２，１２が連結されている。ピニオンシャフト１４は、転舵シャフト１５に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１４のピニオン歯１４ａは、転舵シャフト１５のラック歯１５ａに噛み合わされている。ステアリングホイール１１の回転操作に連動して転舵シャフト１５が直線運動する。転舵シャフト１５の直線運動がタイロッド１６を介して左右の転舵輪１２，１２に伝達されることにより、転舵輪１２，１２の転舵角θｗが変更される。
図１に示すように、ＥＰＳ１０は、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との間の動力伝達経路として機能するステアリングシャフト１３、ピニオンシャフト１４および転舵シャフト１５を有している。転舵シャフト１５は車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びている。転舵シャフト１５の両端にはタイロッド１６，１６を介して転舵輪１２，１２が連結されている。ピニオンシャフト１４は、転舵シャフト１５に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１４のピニオン歯１４ａは、転舵シャフト１５のラック歯１５ａに噛み合わされている。ステアリングホイール１１の回転操作に連動して転舵シャフト１５が直線運動する。転舵シャフト１５の直線運動がタイロッド１６を介して左右の転舵輪１２，１２に伝達されることにより、転舵輪１２，１２の転舵角θｗが変更される。
【0016】
また、ＥＰＳ１０は、運転者による操舵を補助するための力であるアシスト力を生成する構成として、モータ２１および減速機構２２を有している。モータ２１は、アシスト力の発生源であるアシストモータとして機能する。モータ２１としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。モータ２１は、減速機構２２を介してピニオンシャフト２３に連結されている。ピニオンシャフト２３のピニオン歯２３ａは、転舵シャフト１５のラック歯１５ｂに噛み合わされている。モータ２１の回転は減速機構２２によって減速されて、当該減速された回転力がアシスト力としてピニオンシャフト２３を介して転舵シャフト１５に伝達される。モータ２１の回転に応じて、転舵シャフト１５は車幅方向に沿って移動する。
【0017】
また、ＥＰＳ１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づきモータ２１を制御する。センサには、トルクセンサ５１、車速センサ５２および回転角センサ５３が含まれている。トルクセンサ５１は、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト１３に加わる操舵トルクＴｈを検出する。車速センサ５２は、車速Ｖを検出する。回転角センサ５３はモータ２１に設けられている。回転角センサ５３はモータ２１の回転角θｍを検出する。制御装置５０は、モータ２１に対する通電制御を通じて操舵トルクＴｈに応じたアシスト力を発生させるアシスト制御を実行する。制御装置５０は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖ、および回転角センサ５３を通じて検出される回転角θｍに基づき、モータ２１に対する給電を制御する。
【0018】
つぎに、制御装置５０について詳細に説明する。
図２に示すように、制御装置５０は、ピニオン角演算部６１、指令値演算部６２、および通電制御部６３を有している。
図２に示すように、制御装置５０は、ピニオン角演算部６１、指令値演算部６２、および通電制御部６３を有している。
【0019】
ピニオン角演算部６１は、回転角センサ５３を通じて検出されるモータ２１の回転角θｍに基づき、ピニオンシャフト２３の回転角であるピニオン角θｐを演算する。ピニオン角演算部６１は、たとえばモータ２１の回転角θｍを減速機構２２の減速比で徐算することによりピニオン角θｐを演算する。
【0020】
ちなみに、ピニオン角演算部６１は、ピニオンシャフト１４の回転角をピニオン角θｐとして演算してもよい。この場合、ピニオン角演算部６１は、たとえばモータ２１の回転角θｍをモータ２１からピニオンシャフト１４までの間の減速比で徐算することによりピニオンシャフト１４の回転角であるピニオン角θｐを演算する。
【0021】
指令値演算部６２は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈおよび車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖに基づき、アシスト指令値Ｔ＊を演算する。アシスト指令値Ｔ＊は、モータ２１に発生させるべき回転力であるアシストトルクを示す。指令値演算部６２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値のアシスト指令値Ｔ＊を演算する。
【0022】
通電制御部６３は、アシスト指令値Ｔ＊に応じた電力をモータ２１へ供給する。具体的には、つぎの通りである。すなわち、通電制御部６３は、アシスト指令値Ｔ＊に基づきモータ２１へ供給すべき電流の目標値である電流指令値を演算する。また、通電制御部６３は、モータ２１に対する給電経路に設けられた電流センサ６４を通じて、モータ２１へ供給される電流Ｉｍを検出する。そして通電制御部６３は、電流指令値と実際の電流Ｉｍの値との偏差を求め、当該偏差を無くすようにモータ２１に対する給電を制御する（電流Ｉｍのフィードバック制御）。これにより、モータ２１はアシスト指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。
【0023】
つぎに、指令値演算部６２について詳細に説明する。
図３に示すように、指令値演算部６２は、加算器７０、目標操舵トルク演算部７１、トルクフィードバック制御部７２、目標角度演算部７３、角度フィードバック制御部７４、および加算器７５を有している。
図３に示すように、指令値演算部６２は、加算器７０、目標操舵トルク演算部７１、トルクフィードバック制御部７２、目標角度演算部７３、角度フィードバック制御部７４、および加算器７５を有している。
【0024】
加算器７０は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈとトルクフィードバック制御部７２により演算される第１のアシストトルクＴ１
＊とを加算することにより、ステアリングシャフト１３に印加されるトルクとしての入力トルクＴｉｎ
＊を演算する。
【0025】
目標操舵トルク演算部７１は、加算器７０により演算される入力トルクＴｉｎ
＊に基づき目標操舵トルクＴｈ
＊を演算する。目標操舵トルクＴｈ
＊とは、ステアリングホイール１１に印加すべき操舵トルクＴｈの目標値をいう。目標操舵トルク演算部７１は、入力トルクＴｉｎ
＊の絶対値が大きいほど、より大きな絶対値の目標操舵トルクＴｈ
＊を演算する。
【0026】
トルクフィードバック制御部７２は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および目標操舵トルク演算部７１により演算される目標操舵トルクＴｈ
＊を取り込む。トルクフィードバック制御部７２は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ
＊に追従させるべく操舵トルクＴｈのフィードバック制御を実行することにより第１のアシストトルクＴ１
＊を演算する。
【0027】
目標角度演算部７３は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、トルクフィードバック制御部７２により演算される第１のアシストトルクＴ１
＊、および車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖを取り込む。目標角度演算部７３は、これら取り込まれる操舵トルクＴｈ、第１のアシストトルクＴ１
＊、および車速Ｖに基づき、ピニオンシャフト２３の回転角の目標値である目標ピニオン角θｐ
＊を演算する。
【0028】
角度フィードバック制御部７４は、目標角度演算部７３により演算される目標ピニオン角θｐ
＊およびピニオン角演算部６１により演算される実際のピニオン角θｐをそれぞれ取り込む。角度フィードバック制御部７４は、実際のピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ
＊に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御を実行することにより第２のアシストトルクＴ２
＊を演算する。
【0029】
加算器７５は、トルクフィードバック制御部７２により演算される第１のアシストトルクＴ１
＊と、角度フィードバック制御部７４により演算される第２のアシストトルクＴ２
＊とを合算することによりアシスト指令値Ｔ＊を演算する。アシスト指令値Ｔ＊に基づく電流がモータ２１へ供給されることにより、モータ２１はアシスト指令値Ｔ＊に応じたトルクを発生する。
【0030】
つぎに、角度フィードバック制御部７４について詳細に説明する。
図４に示すように、角度フィードバック制御部７４は、フィードバック制御部８１、フィードフォワード制御部８２、外乱オブザーバ８３、および加算器８４を有している。
図４に示すように、角度フィードバック制御部７４は、フィードバック制御部８１、フィードフォワード制御部８２、外乱オブザーバ８３、および加算器８４を有している。
【0031】
フィードバック制御部８１は、外乱オブザーバ８３によって演算されるピニオン角θｐの推定値であるピニオン角推定値θｐｅを目標ピニオン角θｐ
＊に近づけるために設けられている。フィードバック制御部８１は、減算器８１ＡおよびＰＤ制御部（比例微分制御部）８１Ｂを有している。減算器８１Ａは、目標ピニオン角θｐ
＊と、外乱オブザーバ８３により演算されるピニオン角推定値θｐｅとの偏差Δθｐ（＝θｐ
＊－θｐｅ）を演算する。ＰＤ制御部８１Ｂは、減算器８１Ａによって演算される偏差Δθｐに対して比例微分演算を実行することにより、フィードバック制御トルクＴｆｂを演算する。すなわち、フィードバック制御トルクＴｆｂは、偏差Δθｐを入力とする比例要素の出力値と微分要素の出力値との和である。
【0032】
フィードフォワード制御部８２は、ＥＰＳ１０の慣性による応答性の遅れを補償して、制御の応答性を向上させるために設けられている。フィードフォワード制御部８２は、角加速度演算部８２Ａおよび乗算部８２Ｂを有している。角加速度演算部８２Ａは、目標ピニオン角θｐ
＊を２階微分することにより、目標ピニオン角加速度α（＝ｄ２θｐ
＊／ｄｔ２）を演算する。乗算部８２Ｂは、角加速度演算部８２Ａにより演算される目標ピニオン角加速度αにＥＰＳ１０の慣性Ｊを乗算することにより、慣性補償値としてのフィードフォワード制御トルクＴｆｆ（＝Ｊ・α）を演算する。慣性Ｊは、たとえばＥＰＳ１０の物理モデルから求められる。
【0033】
外乱オブザーバ８３は、外乱トルクを推定して補償するために設けられている。外乱トルクは、制御対象であるプラント（ＥＰＳ１０）に外乱として発生する非線形のトルクであって、モータ２１が発生するトルク以外のピニオン角θｐに影響を及ぼすトルクである。外乱オブザーバ８３は、プラントの目標値である第２のアシストトルクＴ２
＊とプラントの出力である実際のピニオン角θｐとに基づいて、外乱トルク補償値としての外乱トルク推定値Ｔｌｄ、およびピニオン角推定値θｐｅを演算する。ちなみに、外乱オブザーバ８３は、第２のアシストトルクＴ２
＊に代えてアシスト指令値Ｔ＊を使用して外乱トルク推定値Ｔｌｄ、およびピニオン角推定値θｐｅを演算するようにしてもよい。
【0034】
加算器８４は、フィードバック制御トルクＴｆｂにフィードフォワード制御トルクＴｆｆを加算した値から外乱トルク推定値Ｔｌｄを減算することにより第２のアシストトルクＴ２
＊（＝Ｔｆｂ＋Ｔｆｆ－Ｔｌｄ）を演算する。これにより、慣性および外乱トルクが補償された第２のアシストトルクＴ２
＊が得られる。この第２のアシストトルクＴ２
＊に基づくアシスト指令値Ｔ＊が使用されることにより、より精度の高いモータ制御を実行することが可能となる。
【0035】
ここで、ピニオン角θｐは、回転角センサ５３を通じて検出されるモータ２１の回転角θｍに基づき演算される。このため、ピニオン角θｐは、アシスト指令値Ｔ＊に比べて、回転角センサ５３の遅延時間あるいはＥＰＳ１０で発生する無駄時間の分だけ遅延するおそれがある。回転角センサ５３の遅延時間とは、回転角センサ５３が回転角θｍを検出してからセンサ出力として確定するまでの時間をいう。ＥＰＳ１０の無駄時間とは、モータ２１に対する操作を行っても応答がない時間をいう。そして、この外乱オブザーバ８３に対する２つの入力、すなわちアシスト指令値Ｔ＊とピニオン角θｐとの時間的な差に起因して、外乱トルク推定値Ｔｌｄの演算精度が低下することが懸念される。
【0036】
そこで、本実施の形態においては、角度フィードバック制御部７４には、遅延処理部８５が設けられている。
遅延処理部８５は、外乱オブザーバ８３に対する２つの入力の時間差をなくすために設けられている。遅延処理部８５は、外乱オブザーバ８３に対する２つの入力のうちの１つである第２のアシストトルクＴ２ ＊を定められた遅延時間だけ遅延させる。設定時間は、プラントの無駄時間および回転角センサ５３の遅延時間に基づき設定される。より具体的には、シミュレーションによってピニオン角θｐが第２のアシストトルクＴ２ ＊に対してどの程度の時間だけ遅れるのかを計測し、その計測される時間を基準として第２のアシストトルクＴ２ ＊の遅延時間が設定される。
遅延処理部８５は、外乱オブザーバ８３に対する２つの入力の時間差をなくすために設けられている。遅延処理部８５は、外乱オブザーバ８３に対する２つの入力のうちの１つである第２のアシストトルクＴ２ ＊を定められた遅延時間だけ遅延させる。設定時間は、プラントの無駄時間および回転角センサ５３の遅延時間に基づき設定される。より具体的には、シミュレーションによってピニオン角θｐが第２のアシストトルクＴ２ ＊に対してどの程度の時間だけ遅れるのかを計測し、その計測される時間を基準として第２のアシストトルクＴ２ ＊の遅延時間が設定される。
【0037】
たとえば、ピニオン角θｐが第２のアシストトルクＴ２
＊の１演算周期だけ遅延する場合、遅延処理部８５は第２のアシストトルクＴ２
＊の１演算周期の分だけ第２のアシストトルクＴ２
＊を遅延させる。遅延処理部８５は、加算器８４により演算される第２のアシストトルクＴ２
＊を取り込み、この取り込まれる第２のアシストトルクＴ２
＊を保持する。加算器８４は、所定の演算周期で第２のアシストトルクＴ２
＊を演算するところ、遅延処理部８５に保持される第２のアシストトルクＴ２
＊は加算器８４により第２のアシストトルクＴ２
＊が演算される度に更新される。すなわち、遅延処理部８５に保持されている第２のアシストトルクＴ２
＊は、加算器８４により演算される今回値としての第２のアシストトルクＴ２
＊に対する前回値（１演算周期前の第２のアシストトルクＴ２
＊）である。
【0038】
このように、第２のアシストトルクＴ２
＊に対してピニオン角θｐが遅延する時間の分だけ第２のアシストトルクＴ２
＊を遅延させることにより、外乱オブザーバ８３に入力されるピニオン角θｐと第２のアシストトルクＴ２
＊との時間的な誤差が解消される。
【0039】
＜第１の実施の形態の効果＞
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）外乱オブザーバ８３に入力されるピニオン角θｐと第２のアシストトルクＴ２ ＊との時間的な誤差である伝達誤差が解消される。このため、外乱オブザーバ８３における外乱トルクの演算精度をより高めることができる。また、外乱トルクがより適切に補償されることにより、モータ２１をより高い精度で制御することが可能となる。
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）外乱オブザーバ８３に入力されるピニオン角θｐと第２のアシストトルクＴ２ ＊との時間的な誤差である伝達誤差が解消される。このため、外乱オブザーバ８３における外乱トルクの演算精度をより高めることができる。また、外乱トルクがより適切に補償されることにより、モータ２１をより高い精度で制御することが可能となる。
【0040】
＜第２の実施の形態＞
つぎに、モータの制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した第２の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部材および構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を割愛する。
つぎに、モータの制御装置をステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用した第２の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部材および構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を割愛する。
【0041】
図５に示すように、車両の操舵装置９０では、ステアリングシャフト１３とピニオンシャフト１４との間が機械的に分離されている。操舵装置９０は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ９１および減速機構９２を有している。操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用する力をいう。操舵反力をステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
【0042】
反力モータ９１は、操舵反力の発生源である。反力モータ９１としてはたとえば三相のブラシレスモータが採用される。反力モータ９１の回転軸は、減速機構９２を介して、ステアリングシャフト１３に連結されている。反力モータ９１のトルクは、操舵反力としてステアリングシャフト１３に付与される。反力モータ９１には回転角センサ９３が設けられている。回転角センサ９３は、反力モータ９１の回転角θｍｒを検出する。
【0043】
なお、トルクセンサ５１は、ステアリングシャフト１３における減速機構９２とステアリングホイール１１との間の部分に設けられている。また、モータ２１は、転舵力の発生源である転舵モータとして機能する。転舵力とは、転舵輪１２，１２を転舵させるための駆動力をいう。
【0044】
つぎに、操舵装置９０の制御装置１００について詳細に説明する。
図６に示すように、制御装置１００は、操舵角演算部１０１、指令値演算部１０２、および通電制御部１０３を有している。
図６に示すように、制御装置１００は、操舵角演算部１０１、指令値演算部１０２、および通電制御部１０３を有している。
【0045】
操舵角演算部１０１は、回転角センサ９３を通じて検出される反力モータ９１の回転角θｍｒに基づきステアリングホイール１１の回転角である操舵角θｓを演算する。
指令値演算部１０２は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖおよび操舵角θｓに基づき操舵反力指令値Ｔｒ ＊を演算する。指令値演算部１０２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値の操舵反力指令値Ｔｒ ＊を演算する。指令値演算部１０２は、操舵反力指令値Ｔｒ ＊を演算する過程でステアリングホイール１１の目標操舵角θｓ ＊を演算する。
指令値演算部１０２は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖおよび操舵角θｓに基づき操舵反力指令値Ｔｒ ＊を演算する。指令値演算部１０２は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな絶対値の操舵反力指令値Ｔｒ ＊を演算する。指令値演算部１０２は、操舵反力指令値Ｔｒ ＊を演算する過程でステアリングホイール１１の目標操舵角θｓ ＊を演算する。
【0046】
通電制御部１０３は、操舵反力指令値Ｔｒ
＊に応じた電力を反力モータ９１へ供給する。具体的には、通電制御部１０３は、操舵反力指令値Ｔｒ
＊に基づき反力モータ９１に対する電流指令値を演算する。また、通電制御部１０３は、反力モータ９１に対する給電経路に設けられた電流センサ１０４を通じて、当該給電経路に生じる電流Ｉｍｒを検出する。そして通電制御部１０３は、電流指令値と実際の電流Ｉｍｒの値との偏差を求め、当該偏差を無くすように反力モータ９１に対する給電を制御する。これにより、反力モータ９１は操舵反力指令値Ｔｒ
＊に応じたトルクを発生する。
【0047】
また、制御装置１００は、ピニオン角演算部６１および通電制御部６３の他、角度フィードバック制御部１０５を有している。
角度フィードバック制御部１０５は、先の図４に示される第１の実施の形態の角度フィードバック制御部７４と同様の処理機能を有している。角度フィードバック制御部１０５は、指令値演算部１０２により演算される目標操舵角θｓ ＊を目標ピニオン角θｐ ＊として取り込む。また、角度フィードバック制御部１０５は、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐを取り込む。角度フィードバック制御部１０５は、実際のピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ ＊（ここでは、目標操舵角θｓ ＊に等しい。）に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御を通じてピニオン角指令値Ｔｐ ＊を演算する。通電制御部６３は、ピニオン角指令値Ｔｐ ＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。これにより、転舵モータ４１はピニオン角指令値Ｔｐ ＊に応じた角度だけ回転する。
角度フィードバック制御部１０５は、先の図４に示される第１の実施の形態の角度フィードバック制御部７４と同様の処理機能を有している。角度フィードバック制御部１０５は、指令値演算部１０２により演算される目標操舵角θｓ ＊を目標ピニオン角θｐ ＊として取り込む。また、角度フィードバック制御部１０５は、ピニオン角演算部６１により演算されるピニオン角θｐを取り込む。角度フィードバック制御部１０５は、実際のピニオン角θｐを目標ピニオン角θｐ ＊（ここでは、目標操舵角θｓ ＊に等しい。）に追従させるべくピニオン角θｐのフィードバック制御を通じてピニオン角指令値Ｔｐ ＊を演算する。通電制御部６３は、ピニオン角指令値Ｔｐ ＊に応じた電力を転舵モータ４１へ供給する。これにより、転舵モータ４１はピニオン角指令値Ｔｐ ＊に応じた角度だけ回転する。
【0048】
つぎに、指令値演算部１０２について詳細に説明する。
図３に括弧書きの符号を付して示すように、指令値演算部１０２は、基本的には第１の実施の形態の指令値演算部６２と同様の処理機能を有している。ただし、指令値演算部１０２は、下記の点において第１の実施の形態の指令値演算部６２と異なる。
図３に括弧書きの符号を付して示すように、指令値演算部１０２は、基本的には第１の実施の形態の指令値演算部６２と同様の処理機能を有している。ただし、指令値演算部１０２は、下記の点において第１の実施の形態の指令値演算部６２と異なる。
【0049】
トルクフィードバック制御部７２は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および目標操舵トルク演算部７１により演算される目標操舵トルクＴｈ
＊を取り込む。トルクフィードバック制御部７２は、操舵トルクＴｈを目標操舵トルクＴｈ
＊に追従させるべく操舵トルクＴｈのフィードバック制御を通じて第１の操舵反力指令値Ｔｒ１
＊を演算する。
【0050】
目標角度演算部７３は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴｈ、トルクフィードバック制御部７２により演算される第１の操舵反力指令値Ｔｒ１
＊、および車速センサ５２を取り込む。目標角度演算部７３は、操舵トルクＴｈ、第１の操舵反力指令値Ｔｒ１
＊、および車速Ｖに基づき、ステアリングホイール１１の目標操舵角θｓ
＊を演算する。
【0051】
角度フィードバック制御部７４は、操舵角演算部１０１により演算される操舵角θｓ、および目標角度演算部７３により演算される目標操舵角θｓ
＊を取り込む。角度フィードバック制御部７４は、操舵角演算部１０１により演算される操舵角θｓを目標操舵角θｓ
＊に追従させるべく操舵角θｓのフィードバック制御を通じて第２の操舵反力指令値Ｔｒ２
＊を演算する。
【0052】
加算器７５は、トルクフィードバック制御部７２により演算される第１の操舵反力指令値Ｔｒ１
＊と、角度フィードバック制御部７４により演算される第２の操舵反力指令値Ｔｒ２
＊とを合算することにより操舵反力指令値Ｔｒ
＊を演算する。
【0053】
＜第２の実施の形態の効果＞
したがって、第２の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（２）角度フィードバック制御部７４の外乱オブザーバ８３に入力される操舵角θｓと第２の操舵反力指令値Ｔｒ２ ＊との時間的な誤差である伝達誤差が解消される。また、角度フィードバック制御部１０５の外乱オブザーバ８３に入力されるピニオン角θｐと第２の操舵反力指令値Ｔｒ２ ＊との時間的な誤差が解消される。このため、外乱オブザーバ８３における外乱トルクの演算精度をより高めることができる。また、外乱トルクがより適切に補償されることにより、反力モータ９１および転舵モータとしてのモータ２１をより高い精度で制御することが可能となる。
したがって、第２の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（２）角度フィードバック制御部７４の外乱オブザーバ８３に入力される操舵角θｓと第２の操舵反力指令値Ｔｒ２ ＊との時間的な誤差である伝達誤差が解消される。また、角度フィードバック制御部１０５の外乱オブザーバ８３に入力されるピニオン角θｐと第２の操舵反力指令値Ｔｒ２ ＊との時間的な誤差が解消される。このため、外乱オブザーバ８３における外乱トルクの演算精度をより高めることができる。また、外乱トルクがより適切に補償されることにより、反力モータ９１および転舵モータとしてのモータ２１をより高い精度で制御することが可能となる。
【0054】
＜他の実施の形態＞
なお、第１および第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１の実施の形態では、制御装置５０の適用先として、転舵シャフト１５にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳ１０を例に挙げたが、ステアリングシャフト１３にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳであってもよい。図１に二点鎖線で示すように、モータ２１は、たとえば減速機構２２を介してステアリングシャフト１３に連結される。ピニオンシャフト２３は割愛することができる。
なお、第１および第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１の実施の形態では、制御装置５０の適用先として、転舵シャフト１５にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳ１０を例に挙げたが、ステアリングシャフト１３にアシスト力を付与するタイプのＥＰＳであってもよい。図１に二点鎖線で示すように、モータ２１は、たとえば減速機構２２を介してステアリングシャフト１３に連結される。ピニオンシャフト２３は割愛することができる。
【0055】
・第２の実施の形態において、操舵装置９０にクラッチを設けてもよい。この場合、先の図５に二点鎖線で示すように、ステアリングシャフト１３とピニオンシャフト１４とをクラッチ９４を介して連結する。クラッチ９４としては、励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続を行う電磁クラッチが採用される。制御装置１００は、クラッチ９４の断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチ９４が切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との間の動力伝達が機械的に切断される。クラッチ９４が接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との間の動力伝達が機械的に連結される。
【0056】
・第１および第２の実施の形態において、外乱オブザーバ８３がピニオン角推定値θｐｅを演算する際に積分演算を使用する場合、たとえば高周波領域においては離散化誤差に起因して外乱オブザーバ８３の外乱推定性能が低下するおそれがある。この場合、離散系の積分演算には双一次変換の関係式を利用してもよい。
【0057】
・車両には、車両の安全性あるいは利便性をより向上させるための様々な運転支援機能あるいはシステムが運転を代替する自動運転機能を実現する自動運転システムが搭載されることがある。この場合、図１および図５に二点鎖線で示すように、車両には、各種の車載システムの制御装置を統括制御する上位制御装置５００が搭載される。上位制御装置５００は、その時々の車両の状態に基づき最適な制御方法を求め、その求められる制御方法に応じて各種の車載制御装置に対して個別の制御を指令する。
【0058】
上位制御装置５００は、制御装置５０，１００による操舵制御に介入する。上位制御装置５００は、たとえば車両に目標車線上を走行させるための指令値θ＊として付加角度指令値を演算する。付加角度指令値は、その時々の車両の走行状態に応じて車両を車線に沿って走行させるために必要とされるピニオン角θｐあるいは操舵角θｓの目標値（現在のピニオン角θｐあるいは操舵角θｓに付加すべき角度）である。図３に二点鎖線で示すように、指令値θ＊は、目標角度演算部７３により演算される目標ピニオン角θｐ
＊あるいは目標操舵角θｓ
＊に加算される。
【0059】
・第１および第２の実施の形態において、角度フィードバック制御部７４，１０５として、フィードフォワード制御部８２を割愛した構成を採用してもよい。
＜他の技術的思想＞
つぎに、第１および第２の実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
＜他の技術的思想＞
つぎに、第１および第２の実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
【0060】
（イ）前記モータは、アシスト力の発生源であるアシストモータ、転舵力の発生源である転舵モータ、または操舵反力の発生源である反力モータであること。
【符号の説明】
【0061】
２１…モータ（アシストモータ、転舵モータ）
５０，１００…制御装置
９１…反力モータ
８１…フィードバック制御部（第１の処理部）
８２…フィードフォワード制御部（第５の処理部）
８３…外乱オブザーバ（第２の処理部）
８４…加算器（第３の処理部）
８５…遅延処理部（第４の処理部）
５０，１００…制御装置
９１…反力モータ
８１…フィードバック制御部（第１の処理部）
８２…フィードフォワード制御部（第５の処理部）
８３…外乱オブザーバ（第２の処理部）
８４…加算器（第３の処理部）
８５…遅延処理部（第４の処理部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
