JP2000085608A - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡素且つ低コストな回路構成で、低周波から高
周波までの信号を低減する制御を実現する電動パワース
テアリング制御装置を提供する。 【解決手段】操舵トルクセンサ２１からの出力されＬＰ
Ｆ３１を通った１つの操舵トルク信号を２個のＡ／Ｄ変
換器３３，３４にてそれぞれ変換すると共に、１演算サ
イクル内に２つのＡ／Ｄ変換器３３，３４から操舵トル
ク信号を２回ずつ取り込んで４つの操舵トルク信号を得
る。そして、その平均値を用いて電動機２３の駆動制御
用の電流指令値を算出する。１回の処理周期内に複数の
操舵トルク信号を処理すれば、より真値に近い操舵トル
クを推定でき、信号経路やＡ／Ｄ変換で重畳する不規則
なパルスを低減することができる。高周波においても位
相遅れを招くことなくノイズが低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転者の操舵力を
軽減すると共に、操舵フィーリングを向上させる車両の
電動パワーステアリングの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電動式
のパワーステアリングにおいては、操舵トルクの信号に
応じて電動機の電流を制御することで、運転者の操舵負
荷を軽減している。電動機の制御は、一般的に、操舵ト
ルク信号に比例した電流指令だけでなく、操舵トルク信
号を微分した信号や操舵トルク信号より位相が進んだ信
号を電流指令値に加算することで電動機の応答性を向上
したり、電動機のハンチングを防止している（特開昭６
２−３４８５６号公報や特開昭６１−１１５７７０号公
報参照）。

【０００３】また、マイクロコンピュータ（マイコン）
によって制御の演算を行うことで、さらなる操舵フィー
リング向上を果たすことができる。そのためには、まず
Ａ／Ｄ変換器で操舵トルク信号をデジタル値として取り
込む。取り込んだ操舵トルク信号を微分若しくは伝達関
数を使い位相の進んだ信号を作り、操舵トルク信号に比
例する信号と加算するなどして電動機の電流指令値を求
める。この電流指令値に応じて電流制御を行うことで操
舵のアシストを実現している。このマイコンを含む制御
装置の簡素化、低コスト化を果たすには、より低機能な
マイコンを用いて数百μs〜数msオーダーの演算周期で
処理を実行すると共に、各種フェールセーフの演算もマ
イコンで行うことになる。そして、演算周期は長いほど
多種多様な演算が可能となる。

【０００４】しかしながら、演算周期が長くなった場
合、Ａ／Ｄ変換の際の量子化ノイズの影響が顕著にな
る。つまり、取り込んだ操舵トルク信号は、電気系のノ
イズだけでなくＡ／Ｄ変換の分解能相当のバルスノイズ
及びステップ的な変化を伴う。このようなノイズを含む
信号に対して微分処理若しくは位相進み処理を施すと、
その処理は高周波ゲインが高いためノイズが増幅されて
しまう。このような高周波ノイズを落とすためにローパ
スフィルタ（ＬＰＦ）の処理を行うと、信号の位相を遅
らせる作用が生じる。これは、電動機の電流を操舵トル
クの信号より位相の進んだ信号に応じて制御するために
設けた微分や位相進み処理の効果を失う作用となり、結
果的に電動機のハンチング現象を引き起こすという不具
合が生じる。

【０００５】また、Ａ／Ｄ変換器の分解能を上げたり、
制御の大部分をアナログ回路で実現する手法は、回路の
複雑化を招きコストアップとなる。特に、慣性モーメン
トの大きい電動機を用いたり、バックラツシュの大きな
動力伝達機構を用いていると、電動機が駆動されてから
操舵トルク信号に現われるまでの時間的な遅れが大きい
ため、検出した操舵トルク信号の位相をより進めない
と、電動機のハンチングが現われやすくなる。反面、位
相を進める量を大きくしたり、電流指令値に微分量を多
く加算すると、電流指令値に大きな振幅の高周波ノイズ
を含むことになる。特に数十Ｈｚから数百Ｈｚの周波数
で電動機を駆動すると、ハンドルを通して小刻みな振動
が運転者の手に伝わるという不都合が生じる。

【０００６】そこで本発明は、このような問題を解決
し、簡素且つ低コストな回路構成で、低周波から高周波
までの信号を低減する制御を実現する電動パワーステア
リング制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するためになされた請求項１記載の電動パワース
テアリング制御装置は、車両の前輪または後輪に設けら
れた操舵機構の入力軸を電動機が回転駆動することによ
って前輪または後輪を補助操舵するのであるが、操舵ト
ルク検出手段が操舵機構における操舵トルクを検出し、
その出力される操舵トルク信号を操舵トルク信号処理手
段が処理する。そして、その操舵トルク信号処理手段で
の処理結果に基づいて制御手段が電動機を駆動制御す
る。

【０００８】操舵トルク信号処理手段は、操舵トルク検
出手段から出力されるアナログの操舵トルク信号に対し
て少なくともＡ／Ｄ変換を施すのであるが、さらに、次
のようにして１処理周期内に複数の操舵トルク信号を取
得する。すなわち、操舵トルク検出手段から出力された
１つの操舵トルク信号を複数のＡ／Ｄ変換経路にて変換
すること、あるいは１処理周期内に操舵トルク検出手段
から操舵トルク信号を２回以上取り込むこと、の少なく
ともいずれか一方を実行するのである。

【０００９】「少なくともいずれか一方」であるので、
当然ながら両方を実行してもよく、例えば請求項２に示
すように、操舵トルク信号処理手段は、操舵トルク検出
手段から出力された１つの操舵トルク信号をｎ（ｎ≧
２）のＡ／Ｄ変換経路にて変換すると共に、１処理周期
内に前記操舵トルク検出手段から操舵トルク信号をｍ
（ｍ≧２）回取り込むことで、１処理周期内にｎ×ｍの
操舵トルク信号を取得することができる。

【００１０】そして、それら複数の操舵トルク信号を重
み付け加算したものを処理結果として制御手段に出力す
るのである。ここで、「重み付け加算」は、平均・重み
付け平均・加算を含む概念である。例えば、重み係数を
（１／取り込んだ信号数）として加算すれば、単なる平
均を取ったこととなる。このように重み係数の設定の仕
方で、単なる平均や重み付け平均、単なる加算を実現で
きるので、それらを包括した意味を持たせて「重み付け
平均」を記載する。

【００１１】なお、具体的には、請求項３に示すよう
に、車速を検出する車速センサを備え、車速データも用
いることが多い。つまり、制御手段は、操舵トルク信号
処理手段での処理結果よりも位相の進んだデジタル進み
信号を生成し、車速センサからの車速に応じて変化する
ゲインマップを用いて電流指令値を算出すると共に、操
舵トルク信号処理手段での処理結果を、所定の差分式を
用いてトルク微分信号を得て、トルク微分信号に所定の
ゲインを掛けた値を、算出した電流指令値に加算して電
動機の駆動制御用の電流指令値とするのである。

【００１２】上述したように、Ａ／Ｄ変換器の分解能を
上げたり、制御の大部分をアナログ回路で実現する手法
は、回路の複雑化を招きコストアップとなるため、簡素
なハードウエア構成で操舵時や保舵時の振動を取り除く
には、Ａ／Ｄ変換後の操舵トルク信号の量子化ノイズを
低減する必要がある。本発明の電動パワーステアリング
制御装置のように、１回の処理周期内に複数の操舵トル
ク信号を処理することで、より真値に近い操舵トルクを
推定でき、信号経路やＡ／Ｄ変換で重畳する不規則なパ
ルスを低減することができる。高周波においても位相遅
れを招くことなくノイズが低減することから、微分若し
くは位相進み処理を通過しても、高周波ノイズのレベル
は低く、位相進み処理等の効果を維持できる。従ってハ
ンドルを小刻みに振動させることなく充分な進み補償の
効果を得ることができる。

【００１３】また、複数のＡ／Ｄ変換値を重み付け加算
すると、等価的に分解能が細かくなるため、マイコン内
で処理されるデジタル特有のステップ的な変化の幅も小
さくなる。そして微分若しくは位相進み処理を通過して
パルス状に変化した成分の振幅も小さい。従って必要十
分な進み補償をかけることが可能となる。

【００１４】このように、簡素且つ低コストな回路構成
で、低周波から高周波までの信号を低減する制御を実現
することができるのである。ところで、マイコンの処理
負荷等の関係で多数のＡ／Ｄ変換経路を設けることがで
きないとか、１処理周期内に何度も読み込むことが難し
いような場合には、デジタルでステップ的に変わる信号
になる前の段階、すなわちアナログ段で微分若しくは位
相進み信号を生成した後にＡ／Ｄ変換を施してマイコン
に取り込むことが好ましい。

【００１５】したがって、その場合には、請求項４に示
すように、操舵トルク信号処理手段が、操舵トルク検出
手段の出力より位相の進んだ信号を生成するアナログ進
み回路、あるいは操舵トルク検出手段の出力の微分信号
を生成するアナログ微分回路の少なくともいずれか一方
を備えており、操舵トルク検出手段の出力に応じた信号
と、アナログ進み回路からの進み信号と、アナログ微分
回路からの微分信号との内の少なくとも２つを、それぞ
れに対応するＡ／Ｄ変換経路で変換して制御手段に出力
するようにすればよい。

【００１６】このようにアナログ段にて微分若しくは位
相進み信号を生成した後にＡ／Ｄ変換を施してマイコン
に取り込めば、デジタル段では微分若しくは位相進み処
理が不要となるため、無駄なパルスを生むことなく進み
補償に必要な位相の進んだ操舵トルク信号を得ることが
できる。

【００１７】また、この場合にも、請求項５に示すよう
に、操舵トルク信号処理手段について、１処理周期内に
操舵トルク検出手段から操舵トルク信号を２回以上取り
込むようにしてもよい。このようにすれば、時間的にも
異なる２以上の操舵トルク信号を得られるので、１処理
周期内で処理する操舵トルク信号数が増え、より真値に
近い操舵トルクの推定や不規則なパルスの低減の点で有
効である。

【００１８】なお、この場合にも、請求項６に示すよう
に、車速を検出する車速センサを備え、車速データも用
いることが多い。つまり、制御手段は、操舵トルク信号
処理手段から出力された少なくとも２つの信号、すなわ
ち、操舵トルク検出手段の出力に応じた信号、アナログ
進み回路からの進み信号、アナログ微分回路からの微分
信号の３つの信号の内の少なくとも２つであって、それ
ぞれに対応するＡ／Ｄ変換経路にて変換された信号を、
車速センサからの車速に応じて変化すると共に少なくと
も２つの信号毎に設定されたゲインマップを用いて電流
指令値を算出する。そして、用いた信号種類に応じて、
算出された少なくとも２つの電流指令値のそれぞれに所
定のゲインを掛けて調整した後、両値を加算して電動機
の駆動制御用の電流指令値とするのである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された実施例
について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の
形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発
明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得るこ
とは言うまでもない。

【００２０】［第１実施例］図１は、上述した発明が適
用された実施例の電動パワーステアリング制御装置を中
心に示す車両構成図である。車両運転者によって操舵さ
れるハンドル（ステアリングホイール）１１には、「操
舵機構の入力軸」に相当するシャフト（ステアリングシ
ャフト）１２が連結されており、シャフト１２には、
「操舵機構」に相当するラック１３及びピニオンギヤ１
４が連結されている。ハンドル１１の操舵に応じてシャ
フト１２が回転すると、そのシャフト１２の回転角度が
ラック１３の移動量となる。ラック１３の両端にはタイ
ロッド１５が設けられており、そのタイロッド１５によ
って夕イヤ１６を左右に操舵する。

【００２１】シャフト１２には、「操舵トルク検出手
段」としての操舵トルクセンサ２１が設けられており、
車両運転者がハンドルを操舵する際に生じるトルクに応
じた信号（操舵トルク信号）を出力する。操舵トルクセ
ンサ２１とラック１３及びピニオンギヤ１４の間には、
減速機２２を介して電動機２３が取り付けられている。
なお、減速機２２はウォーム及びウォームホイールから
構成される周知のものである。電動機２３に通電して駆
動させれば、ハンドル１１を回転させる際の力が軽減さ
れることとなる。

【００２２】そして、この電動機２３への通電制御を実
行するＥＣＵ３０は、上述した操舵トルクセンサ２１か
らの操舵トルク信号と、車両の速度を検出する車速セン
サ５０からの車速信号に基づいて、電動機２３に通電す
る電流を制御する。続いて、ＥＣＵ３０の内部構成につ
いて、図２の処理ブロック図を参照して説明する。

【００２３】操舵トルクセンサ２１から出力された信号
に基づいて電動機制御の演算をデジタルで行うため、Ｅ
ＣＵ３０内部では、まずアナログ回路によるＬＰＦ３１
にその検出信号を通した後に、マイクロコンピュータ３
２内に設けられた２つのＡ／Ｄ変換器３３，３４によっ
てＡ／Ｄ変換した後で、ＣＰＵ３５へ取り込む。ここ
で、ＬＰＦ３１はＡ／Ｄ変換時のエリアシングノイズを
除去するために、ナイキスト周波数（サンプリング周波
数の１／２）以下の遮断周波数をもつフィル夕として構
成されている。

【００２４】ＣＰＵ３５は、１回の演算サイクル（１処
理周期）において、前記２つのＡ／Ｄ変換器３３，３４
から操舵トルクに対応する信号を例えば２回ずつ取り込
む。つまり、そのような演算サイクルに設定されてい
る。こうして取り込まれた４つの操舵トルク信号は、１
回の演算サイクルの間の異なる時刻における操舵トルク
信号である。

【００２５】図３はＣＰＵ３５の制御ブロック図である
が、この図３に示すように、２つのＡ／Ｄ変換器３３，
３４から取り込んだ４つの操舵トルク信号（操舵トルク
１，２，３，４）は、ＣＰＵ３５において平均（加算し
て１／４倍する）されることで操舵トルク制御用の電流
指令値とされる。

【００２６】一方、図２に示すように、車速センサ５０
の信号は、一般に車速に応じてパルスの周波数が変化す
る信号である。この信号はＥＣＵ３０内部の波形整形部
３８にて波形整形されて、ＣＰＵ３５のポートに入力さ
れる。ＣＰＵ３５が、車速パルスの周期を計測すること
で車速に応じた信号を得る。

【００２７】図３に示すように、ＣＰＵ３５は、操舵ト
ルク（操舵トルク１，２，３，４の平均値）に、次式で
示す伝達関数Ｇ（ｓ）で処理することで操舵トルクに対
して位相の進んだトルク進み信号を得る。 Ｇ（ｓ）＝（Ｔｓ＋１）／（ＡＴｓ＋１） （ここでＴ，Ａは定数（但しＡ＜１）、ｓはラプラス演
算子を表す。） そして、このトルク進み信号に、車速に応じて変化する
ゲインマップを作用させて電流指令値とする。

【００２８】さらに、操舵トルク信号を例えば次式のよ
うな差分式を用いてトルク微分信号を得る。 Ｙｉ＝（１／６ｔｓ）×（Ｘｉ＋３Ｘｉ-１−３Ｘｉ-２
−Ｘｉ-３） （ここでｔｓは演算周期、ｉ-ｎはｎ回前の値を表
す。） このトルク微分信号にゲインをかけて前記電流指令値に
加算して、電動機２３の電流指令値とする。

【００２９】図２に戻り、ＣＰＵ３５からの電流指令値
が入力された駆動回路３６では、実際の電動機２３の電
流が追従するようパワートランジスタ３７のスイッチン
グを行う。なお、本実施例においては、ＥＣＵ３０内の
ＬＰＦ３１，２つのＡ／Ｄ変換器３３，３４に加えて、
４つの操舵トルクの平均値を取る主体であるＣＰＵ３５
が「操舵トルク信号処理手段」に相当する。また、ＣＰ
Ｕ３５は「制御手段」にも相当する。

【００３０】上述した構成及び動作する本実施例の電動
パワーステアリング制御装置によれば、次のような効果
を発揮する。従来技術における課題は次の通りであっ
た。つまり、Ａ／Ｄ変換器３３，３４の分解能を上げた
り、制御の大部分をアナログ回路で実現する手法は、回
路の複雑化を招きコストアップとなるため、簡素なハー
ドウエア構成で操舵時や保舵時の振動を取り除くには、
Ａ／Ｄ変換後の操舵トルク信号の量子化ノイズを低減す
る必要があるということである。

【００３１】本実施例の電動パワーステアリング制御装
置のように、１回の処理周期内に複数の操舵トルク信号
を処理すれば、より真値に近い操舵トルクを推定でき、
信号経路やＡ／Ｄ変換で重畳する不規則なパルスを低減
することができる。高周波においても位相遅れを招くこ
となくノイズが低減することから、微分若しくは位相進
み処理を通過しても、高周波ノイズのレベルは低く、位
相進み処理等の効果を維持できる。従ってハンドルを小
刻みに振動させることなく充分な進み補償の効果を得る
ことができる。

【００３２】また、複数のＡ／Ｄ変換値を重み付け加算
すると、等価的に分解能が細かくなるため、マイクロコ
ンピュータ３２内で処理されるデジタル特有のステップ
的な変化の幅も小さくなる。そして微分若しくは位相進
み処理を通過してパルス状に変化した成分の振幅も小さ
い。従って必要十分な進み補償をかけることが可能とな
る。

【００３３】このように、簡素且つ低コストな回路構成
で、低周波から高周波までの信号を低減する制御を実現
することができる。なお、本実施例では、操舵トルクセ
ンサ２１からの出力されＬＰＦ３１を通った１つの操舵
トルク信号を２個のＡ／Ｄ変換器３３，３４にてそれぞ
れ変換すると共に、１演算サイクル内に２つのＡ／Ｄ変
換器３３，３４から操舵トルクに対応する信号を２回ず
つ取り込むことによって、４つの操舵トルク信号を得
た。例えば同じように４つの操舵トルク信号を得る場合
には、Ａ／Ｄ変換器を４つ準備してもよいし、１演算サ
イクル内に操舵トルク信号を４回取り込んでもよい。し
かし、Ａ／Ｄ変換器の数が多くなると構成の複雑化やサ
イズアップにつながり、一方、１演算サイクル内に取り
込む信号の回数が多くなると、処理負荷が大きくなる。
したがって、それらを比較考量して適切な構成を採用す
ればよい。

【００３４】また、本実施例においては、４つの操舵ト
ルク信号を単に平均しただけであったが、これは「重み
付け加算」の一態様である。つまり、本実施例の場合に
は図３に示すように重み係数が１／４であり、「１／取
り込んだ信号数」として加算しているため単なる平均を
取ったこととなる。この重み係数の設定の仕方を変えれ
ば重み付け平均なども実現できる。

【００３５】［第２実施例］上述した第１実施例は、ト
ルクセンサ信号を２系統のＡ／Ｄ変換器３３，３４に接
続し、２度読みした結果の４つを平均して制御に用いた
が、この第２実施例では、トルクセンサ信号を１系統の
Ａ／Ｄ変換器３３に接続し、アナログ進み回路を通した
信号を別のＡ／Ｄ変換器３４に接続し、それぞれ２度読
み平均したものを制御に用いるものである。

【００３６】前提となる電動パワーステアリング機構に
ついては図１で示したものと同様である。但しＥＣＵの
内部構成が異なるので、第２実施例のＥＣＵ１３０の内
部構成について、図４の処理ブロック図を参照して説明
する。なお、図２に示した第１実施例の構成と同様の部
分には同じ符号を付して詳しい説明は省略する。

【００３７】ＥＣＵ１３０内では、まずアナログ回路に
よるＬＰＦ３１に通した信号を１つのＡ／Ｄ変換器３３
によってＣＰＵ３５に取り込む。また、ＬＰＦ３１に通
した信号を分岐して、アナログ回路による進み回路６０
を通した信号を別のＡ／Ｄ変換器３４によってＣＰＵ３
５に取り込む。

【００３８】アナログ進み回路６０は、例えば図５に示
すように、バックファアンプとＣＲによる位相進みフイ
ルタ、増幅アンプを直列接続することで実現できる。こ
の場合の伝達関数Ｇ（ｓ）については、図５中に示し
た。ＣＰＵ３５は、１回の演算サイクルにおいて、前記
２つのＡ／Ｄ変換器３３，３４から操舵トルクに対応す
る信号を例えば２回ずつ取り込む。こうして取り込まれ
た４つの操舵トルクに対応する信号の２つは操舵トルク
に比例した信号（操舵トルク１，操舵トルク２として図
６中に示した。）であり、残る２つはトルク進み信号
（トルク進み１，トルク進み２として図６中に示し
た。）である。そして、これらは、１回の演算サイクル
の間の異なる時刻における操舵トルク信号である。

【００３９】図６の制御ブロック図に示すように、取り
込んだ操舵トルクに比例した２つの信号（操舵トルク
１，操舵トルク２）は平均して制御用の操舵トルクとす
る。また、２つのトルク進み信号（トルク進み１，トル
ク進み２）も平均して制御用のトルク進み信号とする。
車速は第１実施例と同様に車速センサ５０の信号から車
速に応じた信号を得る。

【００４０】そして、ＣＰＵ３５は、操舵トルクに、車
速に応じて変化するゲインマツプを作用させて第１の電
流指令値とする。さらに、トルク進み信号に、車速に応
じて変化する第２のゲインマップを作用させて第２の電
流指令値とする。そして、前記第１の電流指令値及び第
２の電流指令値のそれぞれに所定のゲインを掛けて調整
した後、両値を加算して電動機２３の駆動制御用の電流
指令値とする。なお、第１の電流指令値及び第２の電流
指令値のそれぞれに掛ける所定のゲインについては、用
いた信号種類に応じて適宜設定することで最適に調整す
る。

【００４１】本第２実施例の電動パワーステアリング制
御装置によれば、上述した第１実施例の場合と同様に、
１回の処理周期内に複数の操舵トルク信号を処理すれ
ば、より真値に近い操舵トルクを推定でき、信号経路や
Ａ／Ｄ変換で重畳する不規則なパルスを低減することが
でき、簡素且つ低コストな回路構成で、低周波から高周
波までの信号を低減する制御を実現することができると
いう効果を得られる。

【００４２】このように、第１実施例及び第２実施例を
説明したが、１回の処理周期内に複数の操舵トルク信号
を処理することによる効果などについて、さらに検証す
る。電気的ノイズやＡ／Ｄ分解能相当のパルスノイズは
概ね白色ノイズである。例えばトルクの信号を４つのＡ
／Ｄ変換経路を用いてサンプリングしたとして、そのノ
イズ成分Ｎのみに着目すると、次の〜の仮定があて
はまる。

【００４３】 定常エルゴード過程である（時間平均＝集合平均） 平均値Ｅ（Ｎｉ）＝０ （ｉ＝１，２，３，４） 分散σｉ²＝σｊ² （ｉ，ｊ＝１，２，３，
４） ＮｉとＮｊは独立（ｉ，ｊ＝１，２，３，４）、すな
わちＥ（ＮｉＮｊ）＝Ｅ（Ｎｉ）Ｅ（Ｎｊ） そして、このときの４つのＡ／Ｄ変換値の平均のノイズ
Ｎの分散σ² は、次のようになる。

【００４４】 σ² ＝Ｅ［｛1/4×ΣＮｉ−Ｅ（1/4×ΣＮｉ）｝² ］ ＝Ｅ［｛1/4×ΣＮｉ｝² ］ ＝Ｅ（1/16×ΣＮｉ² ＋1/8×ΣＮｉＮｊ） （ｉ≠ｊ） ＝1/16×ΣＥ（Ｎｉ² ）＋1/8×ΣＥ（ＮｉＮｊ） （ｉ≠ｊ） ＝1/4σ² ＋1/8×ΣＥ（Ｎｉ）Ｅ（Ｎｊ） （ｉ≠ｊ） ＝1/4σ² このように、ノイズの分散が１／４になる。これはノイ
ズの振幅が１／２になることも意味している。つまりｎ
点サンプリングすることでノイズは１／√ｎに低減でき
る。このことは、同一チャンネルのＡ／Ｄ変換値を複数
回読んで平均しても、Ａ／Ｄ変換値のサンプリングに要
する時間が有限であることを考慮すれば同様のことが言
える。

【００４５】また、平均された値は元のＡ／Ｄ変換の分
解能の値より小さな値になるため、等価的に分解能を上
げたことに匹敵する。図７は、第１実施例にて示した４
つのトルク信号（操舵トルク１，２，３，４）そのもの
と、それらを平均したものの比較例を示したものであ
る。各操舵トルク（１〜４）におけるノイズの重畳の仕
方には相関関係がないため、それらを平均すると全体的
にノイズが低減されていることが判る。

【００４６】また、等価的に分解能が細かくなるため、
Ａ／Ｄ変換の際に特有のステップ変化があっても、ステ
ップ高さが小さくなるため、進み補償演算を通したとき
に生成されるパルスの高さは低下する。図８は、第１実
施例にて示した進み補償（図３に示す伝達関数Ｇ（ｓ）
＝（Ｔｓ＋１）／（ＡＴｓ＋１）を用いたもの）を通し
たときの、操舵トルク１だけの場合と４つの操舵トルク
（１〜４）の平均値の場合との比較例を示してある。平
均値を通した場合の方が不要なパルスが低減されている
のが判る。

【００４７】こうして不要なパルスのない電流指令値を
もって電動機２３を駆動すれば、電動機２３に与える電
流の高周波成分（１０数Ｈｚ〜数百Ｈｚ）が小さいた
め、電動機２３が発生する高周波のトルク振動も少な
い。そのため電動機２３からハンドル１１まで振動が伝
わる過程で減衰してしまうので、運転者に不快な振動を
感じさせることがない。

【００４８】また、慣性モーメントの大きい電動機２３
を用いたり、バックラツシュの大きな動力伝達機構を用
いた装置においても、さらに位相進みをかけることがで
きるので、操舵時の振動の低減と高周波の振動低減の両
立を果たすことができる。一方、第２実施例で示した構
成では、第１実施例ではデジタルで行っていた微分若し
くは位相進み処理をアナログ段で行うようにしたもので
あるが、この場合には、次の２点が特徴的な動作して挙
げられる。

【００４９】１点目は、微分若しくは進み処理が行われ
た後にＡ／Ｄ変換処理がされてデジタル化されるため、
ステップ的な変化こそあるが、デジタル処理にて微分若
しくは進み処理を行う場合のように、ステップ変化がパ
ルス的なノイズを生成することがなくなる点である。図
９は、アナログ段にて進み処理を行う場合とデジタル段
で進み処理を行う場合の比較例を示したものである。操
舵トルクセンサ信号をサンプリングした後でデジタル段
にて進み処理を行うと、図９中のＡで示す部分のよう
に、ステップ変化がパルス的なノイズを生成してしま
う。それに対して、操舵トルクセンサ信号をアナログ進
み回路にて進み処理を施した後にサンプリングした場合
には、ステップ変化部分においてもパルス的なノイズが
発生しない。

【００５０】もう１つは、電気系で混入したパルスノイ
ズの微分若しくは進み処理でパルスが強調されても、デ
ジタル処理のように長い時間継続することがない点であ
る。図９中のＢで示す部分のように、操舵トルクセンサ
信号をサンプリングした後でデジタル段にて進み処理を
行った場合には、パルスノイズの微分若しくは進み処理
でパルスが強調され長い時間継続してしまうが、アナロ
グ進み回路にて進み処理を施した後にサンプリングした
場合には、そのような長い時間継続してしまうことはな
い。

【００５１】図１０には、デジタル段にて進み処理を施
した場合とアナログ段にて進み処理を施した場合の比較
例を示した。２０Ｈｚ程度の操舵トルク信号をデジタル
で進み演算を行ったものに比べてアナログで進み演算を
行った後にサンプリングしたものは、図１０ようにノイ
ズを低減しつつ位相進みが実現できていることがわか
る。このように不要なパルスノイズを生成することがな
いため、高周波振動は抑制でき、第１実施例の場合と同
様に、操舵時の振動の低減と高周波の振動低減の両立を
果たすことができる。

【００５２】［その他］ （１）上述した各実施例では、２つのＡ／Ｄ変換器３
３，３４を備え、操舵トルクセンサ２１からの信号を１
演算サイクルに２回取り込むことで４つのトルク信号を
得たが、それ以上のトルク信号を取得するようにしても
よい。その際、取得したい数だけＡ／Ｄ変換器を備えて
もよいし、取得したい数だけ１演算サイクルにトルク信
号を取り込んでもよいが、両者を併用することが好まし
い。したがって、操舵トルクセンサ２１から出力された
１つの操舵トルク信号をｎ（ｎ≧２）のＡ／Ｄ変換器に
て変換すると共に、１演算サイクルにトルク信号をｍ回
取り込むことで、１演算サイクル内にｎ×ｍの操舵トル
ク信号を取得できる。

【００５３】（２）また、上述した第２実施例において
は、アナログ進み回路６０（図５参照）にて進み処理を
施した（図１２（ａ）参照）が、その代わりに図１１に
示すようなアナログ微分回路を用いて微分処理を施した
信号を扱うようにしてもよい（図１２（ｂ）参照）。ま
た、図１２（ｃ）に示すように、アナログ微分回路にて
微分処理を施した信号及びアナログ進み回路にて進み処
理を施した信号の両方を用いてもよい。さらには、図１
２（ｄ）に示すように、アナログ微分回路にて微分処理
を施した信号及びアナログ進み回路にて進み処理を施し
た信号に、それらの処理を施さない信号を加えた３つの
信号を用いてもよい。

【００５４】なお、図５に示したアナログ進み回路や図
１１に示したアナログ微分回路はアナログ回路にて構成
した一例であり、当然ながら他の構成であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用された実施例の電動パワーステ
アリング制御装置を中心に示す車両構成図である。

【図２】 第１実施例のＥＣＵの内部構成を示す処理ブ
ロック図である。

【図３】 第１実施例のＥＣＵ内のＣＰＵの制御ブロッ
ク図である。

【図４】 第２実施例のＥＣＵの内部構成を示す処理ブ
ロック図である。

【図５】 第２実施例のＥＣＵ内のアナログ進み回路の
構成を示す回路図である。

【図６】 第２実施例のＥＣＵ内のＣＰＵの制御ブロッ
ク図である。

【図７】 第１実施例にて示した４つのトルク信号（操
舵トルク１，２，３，４）そのものと、それらを平均し
たものの比較例を示す説明図である。

【図８】 第１実施例にて示した進み補償を通したとき
の、操舵トルク１だけの場合と４つの操舵トルク（１〜
４）の平均値の場合と信号比較例を示す説明図である。

【図９】 アナログ段にて進み処理を行う場合とデジタ
ル段で進み処理を行う場合の比較例を示す説明図であ
る。

【図１０】 デジタル段にて進み処理を施した場合とア
ナログ段にて進み処理を施した場合の比較例を示す説明
図である。

【図１１】 アナログ微分回路の構成を示す回路図であ
る。

【図１２】 アナログ進み回路を通す経路、アナログ微
分回路を通す経路、それらを通さない経路の内の少なく
とも２つによる組み合わせの説明図である。

【符号の説明】

１１…ハンドル １２…シャフト １３…ラック １４…ピニオンギヤ １５…タイロッド １６…夕イヤ ２１…操舵トルクセンサ ２２…減速機 ２３…電動機 ３０，１３０…ＣＰＵ ３１…ＬＰＦ ３３，３４…Ａ／Ｄ変換器 ３６…駆動回路 ３７…パワートラン
ジスタ ３８…波形整形部 ５０…車速センサ ６０…アナログ進み回路

フロントページの続き (72)発明者 田代 勉 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 藤綱 雅己 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3D032 CC21 CC42 DA15 DA23 DB11 DC01 DC03 DC11 DD07 DE03 EA01 EA02 EC22 GG01 3D033 CA13 CA16 CA21

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の前輪または後輪に設けられた操舵機
   構の入力軸に接続され、その入力軸を回転駆動すること
   によって前輪または後輪を補助操舵する電動機と、 前記操舵機構における操舵トルクを検出する操舵トルク
   検出手段と、 その操舵トルク検出手段から出力されるアナログの操舵
   トルク信号に対して少なくともＡ／Ｄ変換を施す操舵ト
   ルク信号処理手段と、 その操舵トルク信号処理手段での処理結果に基づいて前
   記電動機を駆動制御する制御手段と、 を備えた電動パワーステアリングの制御装置であって、 前記操舵トルク信号処理手段は、 前記操舵トルク検出手段から出力された１つの操舵トル
   ク信号を複数のＡ／Ｄ変換経路にて変換すること、ある
   いは１処理周期内に前記操舵トルク検出手段から操舵ト
   ルク信号を２回以上取り込むこと、の少なくともいずれ
   か一方を実行することで、１処理周期内に複数の操舵ト
   ルク信号を取得し、それら複数の操舵トルク信号を重み
   付け加算して前記制御手段に出力すること、 を特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の電動パワーステアリング制
   御装置において、 前記操舵トルク信号処理手段は、 前記操舵トルク検出手段から出力された１つの操舵トル
   ク信号をｎ（ｎ≧２）のＡ／Ｄ変換経路にて変換すると
   共に、１処理周期内に前記操舵トルク検出手段から操舵
   トルク信号をｍ（ｍ≧２）回取り込むことで、１処理周
   期内にｎ×ｍの操舵トルク信号を取得すること、 を特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の電動パワーステアリ
   ング制御装置において、 さらに、車速を検出する車速センサを備え、 前記制御手段は、 前記操舵トルク信号処理手段での処理結果よりも位相の
   進んだデジタル進み信号を生成し、前記車速センサから
   の車速に応じて変化するゲインマップを用いて電流指令
   値を算出すると共に、 前記操舵トルク信号処理手段での処理結果を、所定の差
   分式を用いてトルク微分信号を得て、 前記トルク微分信号に所定のゲインを掛けた値を、前記
   算出した電流指令値に加算して前記電動機の駆動制御用
   の電流指令値とすること、 を特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
4. 【請求項４】車両の前輪または後輪に設けられた操舵機
   構の入力軸に接続され、その入力軸を回転駆動すること
   によって前輪または後輪を補助操舵する電動機と、 前記操舵機構における操舵トルクを検出する操舵トルク
   検出手段と、 その操舵トルク検出手段から出力されるアナログの操舵
   トルク信号に対して少なくともＡ／Ｄ変換を施す操舵ト
   ルク信号処理手段と、 その操舵トルク信号処理手段での処理結果に基づいて前
   記電動機を駆動制御する制御手段と、 を備えた電動パワーステアリングの制御装置であって、 前記操舵トルク信号処理手段は、 前記操舵トルク検出手段の出力より位相の進んだ信号を
   生成するアナログ進み回路、あるいは前記操舵トルク検
   出手段の出力の微分信号を生成するアナログ微分回路の
   少なくともいずれか一方を備えており、 前記操舵トルク検出手段の出力に応じた信号と、前記ア
   ナログ進み回路からの進み信号と、前記アナログ微分回
   路からの微分信号の３つの信号の内の少なくとも２つ
   を、それぞれに対応するＡ／Ｄ変換経路で変換して前記
   制御手段に出力すること、 を特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の電動パワーステアリング制
   御装置において、 前記操舵トルク信号処理手段は、 １処理周期内に前記操舵トルク検出手段から操舵トルク
   信号を２回以上取り込むこと、 を特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
6. 【請求項６】請求項４又は５記載の電動パワーステアリ
   ング制御装置において、 さらに、車速を検出する車速センサを備え、 前記制御手段は、 前記操舵トルク信号処理手段から出力された２つの信
   号、すなわち、前記操舵トルク検出手段の出力に応じた
   信号、前記アナログ進み回路からの進み信号、前記アナ
   ログ微分回路からの微分信号の３つの信号の内の少なく
   とも２つであって、それぞれに対応するＡ／Ｄ変換経路
   にて変換された信号を、前記車速センサからの車速に応
   じて変化すると共に前記少なくとも２つの信号毎に設定
   されたゲインマップを用いて電流指令値を算出し、 用いた信号種類に応じて、前記算出された少なくとも２
   つの電流指令値のそれぞれに所定のゲインを掛けて調整
   した後、両値を加算して前記電動機の駆動制御用の電流
   指令値とすること、 を特徴とする電動パワーステアリング制御装置。