JP2000190861A - 電動パワ―ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く、操舵フィーリングの向上を図
ることができる電動パワーステアリング装置を提供す
る。 【解決手段】 制御手段１３に、メインの制御系を形成
する目標電流信号設定手段２１、偏差演算手段２２ 、
駆動制御手段２３、目標電流信号補正手段２４、加算手
段２５を有する電動機制御手段と、参照信号設定手段１
６と、出力禁止判定手段１８と信号停止手段１９を有す
る出力禁止手段１７とを備えた電動パワーステアリング
装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電動機の動力をス
テアリング系に直接作用させ、ドライバの操舵力の軽減
を図る電動パワーステアリング装置に係り、特に操舵ト
ルクに対応した補正によって電動機を駆動する信号の方
向が操舵トルクの方向と逆であっても、電動機を駆動す
る電動パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動パワーステアリング装置は、
特開平６−３０５４２９号公報に開示されているよう
に、ハンドルに加えられる操舵トルクに対応した電気信
号（操舵トルク信号）を電動機の駆動電流（電動機電
流）の目標値に変換し、さらに、この目標値をＰＷＭ
（パルス幅変調）信号に変換して電動機駆動回路（例え
ば、スイッチング素子で構成されたブリッジ回路）を駆
動制御し、電動機駆動回路を介して電動機がＰＷＭ駆動
され、目標値に応じた駆動電流が電動機に流れる。

【０００３】電動機をＰＷＭ駆動することにより、電動
機の動力を補助操舵力としてステアリング系に作用さ
せ、ドライバの手動操舵力に補助操舵力をアシストさせ
てドライバの操舵力の軽減が図られている。

【０００４】また、特開平６−３０５４２９号公報に開
示された電動パワーステアリング装置は、ＰＷＭ信号と
電動機の駆動電流、または電動機の駆動電流から操舵ト
ルク信号を逆算し、逆算した操舵トルク信号と検出した
操舵トルクに対応した操舵トルク信号とを比較し、逆算
した操舵トルク信号が操舵トルク信号と一致しない場合
には異常と判定し、電動機駆動回路の動作を停止させ
る。

【０００５】このように、特開平６−３０５４２９号公
報に開示された電動パワーステアリング装置は、電動機
を駆動するメインの制御系を構成するＣＰＵの異常動作
により、操舵トルクに対応した電動機の駆動電流値が異
常と判定された時には、電動機の駆動を停止させること
ができる。

【０００６】また、従来の電動パワーステアリング装置
において、方向禁止回路を備え、操舵トルクが加えられ
ている方向（例えば、右操舵）に対応して操向輪（タイ
ヤ）を右方向に転舵するよう電動機を回転（例えば、正
回転）させるための電動機電流は許容するが、操舵トル
クが加えられている方向（例えば、右操舵）に対して電
動機を逆回転させる電動機電流は、メインの制御系（例
えば、ＣＰＵ）の動作が異常と判断して禁止させるもの
も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平６−３０５４２
９号公報に開示された電動パワーステアリング装置は、
検出した操舵トルク信号と、この操舵トルク信号に対応
して発生するＰＷＭ信号と電動機の駆動電流（電動機電
流）、または電動機の駆動電流から逆算した操舵トルク
信号とを比較し、両者が一致しない場合には電動機の駆
動を禁止する構成のため、電動機を駆動するメインの制
御系に操舵トルクに対応した駆動電流（電動機電流）の
目標値を補正、例えば操舵を収斂させるダンピング制御
等により目標値を減少補正する場合には、電動機に流れ
る電流は所望の電動機電流値よりも減少し、この電動機
電流値から逆算した操舵トルク信号と検出した操舵トル
ク信号が一致しなくなり、ダンピング制御という正常な
制御であるにも拘わらず電動機の駆動を禁止してしまう
課題がある。

【０００８】また、方向禁止回路を備えた従来の電動パ
ワーステアリング装置は、操舵トルクの方向と反対方向
に電動機を回転させる電動機電流を禁止するため、例え
ば操舵を収斂させるダンピング制御等による制御量が大
きく、電動機から操舵トルクの方向と反対方向に補助操
舵力をステアリング系に作用させて操舵を安定させるよ
うな場合には、方向禁止回路が動作して電動機の駆動を
禁止してしまい、所望の操舵特性が実現できない課題が
ある。

【０００９】このように、操舵状態や路面の状態によっ
ては、操舵トルクの方向と逆方向に操舵補助力を作用さ
せ、ドライバの操舵力を重くしても車両挙動を安定にす
るための操舵特性の実現が要望されている。

【００１０】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は操舵方向と電動機の駆動方
向が異なっても、メイン制御系の動作が正常な場合には
電動機の駆動を許容し、操舵特性の自由度を広げること
が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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
ステアリング系に補助操舵力を付加する電動機と、ステ
アリング系の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ
と、電動機に流れる電動機電流を検出して電動機電流信
号を出力する電動機電流検出手段と、少なくとも操舵ト
ルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて目標電流信
号を設定する目標電流信号設定手段、操舵トルク信号に
基づいて目標電流信号を補正する補正信号を出力する目
標電流信号補正手段、目標電流信号を補正信号で補正し
た基本目標電流信号と電動機電流信号の偏差信号に基づ
いて電動機制御信号を出力する駆動制御手段を備えた電
動機制御手段、少なくとも操舵トルク信号に基づいて参
照信号を設定する参照信号設定手段、基本目標電流信号
と参照信号を比較して電動機制御信号の電動機駆動手段
への供給を許可または禁止する出力禁止手段を有する制
御手段と、電動機制御信号により電動機を駆動する電動
機駆動手段と、を備えた電動パワーステアリング装置に
おいて、出力禁止手段は、基本目標電流信号と参照信号
との差が基準値を超える時に電動機制御信号の出力を禁
止するとともに、基本目標電流信号と参照信号の方向が
同じ時の基準値よりも方向が異なる時の基準値を小さく
設定したことを特徴とする。

【００１２】この発明に係る出力禁止手段は、基本目標
電流信号と参照信号との差が基準値を超える時に電動機
制御信号の出力を禁止するとともに、基本目標電流信号
と参照信号の方向が同じ時の基準値よりも方向が異なる
時の基準値を小さく設定したので、マイクロプロセッサ
で構成する電動機制御手段に異常が発生して基本目標電
流信号が異常値を発生した場合には、電動機駆動手段
（ブリッジ回路）の動作を禁止することができる。

【００１３】この発明に係る出力禁止手段は、基本目標
電流信号と参照信号の方向が異なる場合には、正常な制
御で基本目標電流信号の方向が反対になる基準値を設定
し、操舵トルクと反対方向の基本目標電流信号を許容す
ることができる。

【００１４】また、この発明に係る出力禁止手段は、基
本目標電流信号と参照信号の差の絶対値を演算する偏差
絶対値演算手段、基本目標電流信号と参照信号の符号の
一致／不一致を判定する符号一致判定手段、この符号一
致判定手段からの判定信号に基づいて２つの基準値の一
方を選択する切替手段、偏差絶対値演算手段からの絶対
値と切替手段で選択した基準値とを比較して禁止信号を
出力する比較手段を有する出力禁止判定手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１５】この発明に係る出力禁止手段は、基本目標
電流信号と参照信号の差の絶対値を演算する偏差絶対値
演算手段、基本目標電流信号と参照信号の符号の一致／
不一致を判定する符号一致判定手段、この符号一致判定
手段からの判定信号に基づいて２つの基準値の一方を選
択する切替手段、偏差絶対値演算手段からの絶対値と切
替手段で選択した基準値とを比較して禁止信号を出力す
る比較手段を有する出力禁止判定手段を備えたので、基
本目標電流信号と参照信号の大きさ、および基本目標電
流信号と参照信号の方向によって電動機駆動手段（ブリ
ッジ回路）の動作を許容または禁止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。なお、本発明はメイン制御
系を構成する電動機制御手段の基本目標電流信号と電動
機制御手段の動作を監視する参照信号とに基づいて電動
機制御手段の異常を検出して電動機の駆動禁止するとと
もに、基本目標電流信号の符号が参照信号の符号（操舵
トルクの方向）と異なっていても、正常な制御の場合に
は操舵トルクと反対方向の電動機の駆動を許容して操舵
特性の自由度を広げるものである。

【００１７】図１はこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の全体構成図である。図１において、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、ス
テアリング軸３、ハイポイドギア４、ピニオン５ａおよ
びラック軸５ｂなどからなるラック＆ピニオン機構５、
タイロッド６、操向車輪としての前輪７、補助トルク
（補助操舵力）をステアリング系に作用する電動機８、
制御手段１３、電動機駆動手段１４、電動機電流検出手
段１５を備える。

【００１８】また、電動パワーステアリング装置１は、
車速を検出し、車速に対応した電気信号に変換された車
速信号Ｖを出力する車速センサ１１、ステアリングホイ
ール２に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルクに対
応した電気信号に変換された操舵トルク信号Ｔを出力す
る操舵トルクセンサ１２を備える。

【００１９】操舵トルク信号Ｔは、大きさと方向を有
し、制御手段１３に供給される。なお、操舵トルク信号
Ｔの方向は、時計回り方向（右操舵）を正（プラス）と
し、反時計回り方向（左操舵）を負（マイナス）とす
る。

【００２０】ステアリングホイール２を操舵すると、ス
テアリング軸３に加えられる手動操舵トルクは、ラック
＆ピニオン機構５を介してピニオン５ａの回転力がラッ
ク軸５ｂの軸方向の直線運動に変換され、タイロッド６
を介して前輪７の操向を変化させる。

【００２１】手動の操舵トルクをアシストするため、操
舵トルク信号Ｔに対応して電動機８が駆動されると、電
動機トルクがハイポイドギア４を介して倍力された補助
トルク（アシストトルク）に変換されてステアリング軸
３に作用し、ドライバの操舵力を軽減する。

【００２２】制御手段１３は、マイクロプロセッサを基
本に各種演算手段、処理手段、判定手段、メモリ等で構
成し、少なくとも操舵トルク信号Ｔに対応した目標電流
信号を発生する目標電流信号発生手段、補正信号で目標
電流信号を補正した基本目標電流信号と電動機電流検出
手段１５が検出した電動機電流ＩMに対応した電動機電
流信号ＩMFとの差（負帰還）に応じた電動機制御信号Ｖ
O（例えば、オン信号、オフ信号およびＰＷＭ信号の混
成信号）を発生する駆動制御手段を有する電動機制御手
段を備え、基本目標電流信号と電動機電流信号ＩMFの差
が速やかに０となるように電動機駆動手段１４の駆動を
制御する。

【００２３】また、制御手段１３は、少なくとも操舵ト
ルクに対応した参照信号を発生する参照信号設定手段を
備える。参照信号は、目標電流信号発生手段が発生する
目標電流信号と同じに設定する。

【００２４】制御手段１３は、電動機制御手段からの基
本目標電流信号と参照信号設定手段からの参照信号の大
きさおよび方向（極性）に基づいて基本目標電流信号の
許容範囲を決定し、基本目標電流信号が許容範囲を超え
る場合には、電動機駆動手段１４へ供給する電動機制御
信号ＶOを禁止する出力禁止手段を備える。

【００２５】電動機駆動手段１４は、例えば４個のパワ
ーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、絶縁ゲート・バイ
ポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のスイッチング素子
からなるブリッジ回路で構成し、電動機制御信号ＶOに
基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）の電動機電圧ＶMを出
力し、電動機８を正回転または逆回転にＰＷＭ駆動す
る。

【００２６】電動機電流検出手段１５は、電動機８と直
列に接続された抵抗器またはホール素子等で電動機電流
ＩMを電圧に変換して検出し、電動機電流ＩMに対応した
電動機電流信号ＩMFを制御手段１３にフィードバック
（負帰還）する。

【００２７】図２は本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置の一実施の形態基本要部ブロック構成図である。
図２において、電動パワーステアリング装置１の制御手
段１３は、マイクロプロセッサで構成し、メインの制御
系を形成する目標電流信号設定手段２１、偏差演算手段
２２ 、駆動制御手段２３、目標電流信号補正手段２
４、加算手段２５を備えた電動機制御手段を備える。

【００２８】また、制御手段１３は、マイクロプロセッ
サや個別（デスクリート）部品のディジタル回路で構成
した参照信号設定手段１６、出力禁止手段１７を備え
る。

【００２９】目標電流信号設定手段２１は、ＲＯＭ等の
メモリで構成し、予め図８に示す車速信号Ｖをパラメー
タにした操舵トルク信号Ｔ−目標電流信号ＩMS特性デー
タを記憶しておき、車速センサ１１および操舵トルクセ
ンサ１２からそれぞれ車速信号Ｖ、操舵トルク信号Ｔが
供給されると、対応する目標電流信号ＩMSデータを読み
出し、目標電流信号ＩMSを加算手段２５に供給する。な
お、図８に示す目標電流信号ＩMSは車速信号Ｖが大きく
なるに伴い（Ｖｌ→Ｖｍ→Ｖｈ）、同じ操舵トルク信号
Ｔに対して目標電流信号ＩMSを小さく設定して高車速領
域における車両の挙動が安定するように設定する。

【００３０】目標電流補正手段２４は、微分演算手段、
ＲＯＭ等のメモリで構成し、操舵トルクセンサ１２から
供給される操舵トルク信号Ｔに微分演算を施し、トルク
微分信号ＤT（＝ｄＴ／ｄｔ）を発生する。

【００３１】また、目標電流補正手段２４は、ＲＯＭ等
のメモリに予め図９に示すトルク微分信号ＤT−補正信
号ＩT特性データを記憶しておき、トルク微分信号ＤTが
供給されると対応する補正信号ＩTデータを読み出し、
補正信号ＩTを加算手段２５に供給する。なお、図９に
示す補正信号ＩTは、操舵トルク信号Ｔの変化量（トル
ク微分信号ＤT）に応じて直線的に変化する特性を有す
る。そして、トルク微分信号ＤTの符号は、右操舵トル
クが増加する時と左操舵トルクが減少する時には正
（＋）であり、右操舵トルクが減少する時と左操舵トル
クが増加する時には負（−）である。

【００３２】加算手段２５は、ソフト制御の加算機能を
備え、目標電流信号設定手段２１から供給される目標電
流信号ＩMSと目標電流補正手段２４から供給される補正
信号ＩTとの和（＝ＩMS＋ＩT）を演算し、補正信号ＩT
で目標電流信号ＩMSを補正した基本目標電流信号ＩH
（＝ＩMS＋ＩT）を偏差演算手段２２に供給する。

【００３３】基本目標電流信号ＩH（＝ＩMS＋ＩT）は、
目標電流信号ＩMSと補正信号ＩTの和であり、例えば高
車速領域で右操舵トルクが急激に減少する操舵を行った
ような時、図８に示す目標電流信号ＩMS（正の値）の絶
対値よりも図９に示す補正信号ＩT（負の値）の絶対値
が大きくなるように設定でき、目標電流信号ＩMSと補正
信号ＩTの和はマイナス（−）となって高車速領域の操
舵力を反対方向にアシストすることができ、電動機制御
の適正化を図ることができる。

【００３４】偏差演算手段２２は、ソフト制御の減算機
能を備え、加算手段２５から供給される基本目標電流信
号ＩH（＝ＩMS＋ＩT）と電動機電流検出手段１５から供
給される電動機電流信号ＩMFとの偏差ΔＩ（＝ＩH−ＩM
F）を演算し、偏差信号ΔＩを駆動制御手段２３に供給
する。なお、基本目標電流信号ＩHと電動機電流信号ＩM
Fとの差を取ることにより、制御手段１３は負帰還（ネ
ガティブ・フィードバック）ループを形成する。

【００３５】駆動制御手段２３は、ＰＩＤコントロー
ラ、電動機制御信号発生手段等で構成し、偏差演算手段
２２から供給される偏差信号ΔＩにそれぞれＰ（比例）
制御、Ｉ（積分）制御およびＤ（微分）制御を施し、Ｐ
ＩＤ制御を施した信号に基づいて電動機制御信号ＶDを
発生し、電動機制御信号ＶDを出力禁止手段１７の信号
停止手段１９に提供する。

【００３６】参照信号設定手段１６は、ＲＯＭ等のメモ
リで構成し、 目標電流信号設定手段２１と同様に、予
め図８に示す車速信号Ｖをパラメータにした操舵トルク
信号Ｔ−目標電流信号ＩMS特性データの目標電流信号Ｉ
MSと同一の特性を有する参照信号ＩRSに置き換えて記憶
しておき、車速センサ１１および操舵トルクセンサ１２
からそれぞれ車速信号Ｖ、操舵トルク信号Ｔが供給され
ると、対応する参照信号ＩRSを出力禁止手段１７の出力
禁止判定手段１８に供給する。なお、参照信号ＩRSは、
図８とは異なる操舵トルク信号Ｔ−目標電流信号ＩMS特
性データから求めるようにしてもよく、また、操舵トル
ク信号Ｔと同じ符号（方向）で、操舵トルク信号Ｔの絶
対値に拘わらず一定の値に設定することも可能である。

【００３７】出力禁止手段１７は、出力禁止判定手段１
８、信号停止手段１９を備える。出力禁止判定手段１８
は、減算機能、メモリ、符号判定機能、切替機能等を備
え、電動機制御手段の偏差演算手段２５から供給される
基本目標電流信号ＩHと参照信号設定手段１６から供給
される参照信号ＩRSとの差（＝ＩH−ＩRS）と、基本目
標電流信号ＩHの符号（極性）Ｘと参照信号ＩRSの符号
（極性）Ｙの一致または不一致に基づいて禁止信号ＳK
を信号停止手段１９に供給する。

【００３８】図３はこの発明に係る出力禁止判定手段の
実施の形態要部ブロック構成図である。図３において、
出力禁止判定手段１８は、偏差絶対値演算手段３１、基
準値記憶手段３２、符号一致判定手段３３、切替手段３
４、比較手段３５を備える。

【００３９】偏差絶対値演算手段３１は、減算機能、絶
対値演算機能を備え、基本目標電流信号ＩHと参照信号
ＩRSとの差（＝ＩH−ＩRS）を演算した後、絶対値演算
処理を施し、偏差絶対値ΔＩZ（＝｜ＩH−ＩRS｜）を比
較手段３５に供給する。

【００４０】基準値記憶手段３２は、ＲＯＭ等のメモリ
で構成し、予め基準値データＫ１および基準値データＫ
２を記憶しておき、基準値データＫ１および基準値デー
タＫ２を読み出して切替手段３４に供給する。

【００４１】基準値Ｋ１は絶対値とし、基本目標電流信
号ＩHの符号Ｘと参照信号ＩRSの符号Ｙが一致してお
り、基本目標電流信号ＩHと参照信号ＩRSとの偏差絶対
値ΔＩZ（＝｜ＩH−ＩRS｜）が正常な制御ではあり得な
い値の下限値に設定する。また、基準値Ｋ２は絶対値と
し、基本目標電流信号ＩHの符号Ｘと参照信号ＩRSの符
号Ｙが不一致であり、基本目標電流信号ＩHと参照信号
ＩRSとの偏差絶対値ΔＩZ（＝｜ＩH−ＩRS｜）が正常値
である上限値に設定する。なお、基準値Ｋ１（絶対値）
は基準値Ｋ２（絶対値）よりも大きな値（｜基準値Ｋ１
｜＞｜基準値Ｋ２｜）に設定する。

【００４２】符号一致判定手段３３は、符号一致機能を
備え、基本目標電流信号ＩHの符号Ｘと参照信号ＩRSの
符号Ｙが一致する場合には、例えばＨレベルの判定信号
ＦOを切替手段３４に供給する。一方、符号一致判定手
段３３は、基本目標電流信号ＩHの符号Ｘと参照信号ＩR
Sの符号Ｙが不一致の場合には、Ｌレベルの判定信号ＦO
を切替手段３４に供給する。

【００４３】切替手段３４は、切替え機能を有し、符号
一致判定手段３３からＨレベルの判定信号ＦOが提供さ
れた時には基準値記憶手段３２から供給される基準値Ｋ
１を選択し、基準値Ｋ（＝Ｋ１）として比較手段３５に
供給する。一方、切替手段３４は、符号一致判定手段３
３からＬレベルの判定信号ＦOが提供された時には基準
値記憶手段３２から供給される基準値Ｋ２を選択し、基
準値Ｋ（＝Ｋ２）として比較手段３５に供給する。

【００４４】比較手段３５は、比較機能、バッファ出力
およびインバータ出力機能を備え、偏差絶対値演算手段
３１から供給される偏差絶対値ΔＩZ（＝｜ＩH−ＩRS
｜）と基準値Ｋ（Ｋ１またはＫ２）とを比較し、偏差絶
対値ΔＩZが基準値Ｋ（Ｋ１またはＫ２）を超える場合
には、Ｌレベルの禁止信号ＳK（ＳK1またはＳK2）を信
号停止手段１９に供給する。

【００４５】また、比較手段３５は、偏差絶対値ΔＩZ
が基準値Ｋ（Ｋ１またはＫ２）以下の場合には、Ｈレベ
ルの禁止信号ＳK（ＳK1またはＳK2）を信号停止手段１
９に供給する。

【００４６】一例として、Ｌレベルの禁止信号ＳK1は電
動機８の正回転を禁止する信号であり、Ｌレベルの禁止
信号ＳK2は電動機８の逆回転を禁止する信号である。な
お、正常な制御状態では、禁止信号ＳK（ＳK1，ＳK2）
を常にＨレベルに保持する。

【００４７】例えば、偏差絶対値ΔＩZが基準値Ｋ１を
超えた（ΔＩZ＞Ｋ１）状態で、基本目標電流信号ＩHの
符号Ｘ（＋符号）と参照信号ＩRSの符号Ｙ（＋符号）が
一致する時には、それぞれ禁止信号ＳK1をＬレベル、禁
止信号ＳK2をＨレベルに設定し、電動機８の正回転を禁
止する。

【００４８】一方、偏差絶対値ΔＩZが基準値Ｋ１を超
えた（ΔＩZ＞Ｋ１）状態で、基本目標電流信号ＩHの符
号Ｘ（−符号）と参照信号ＩRSの符号Ｙ（−符号）が一
致する時には、それぞれ禁止信号ＳK1をＨレベル、禁止
信号ＳK2をＬレベルに設定し、電動機８の逆回転を禁止
する。

【００４９】また、偏差絶対値ΔＩZが基準値Ｋ２を超
えた（ΔＩZ＞Ｋ２）状態で、基本目標電流信号ＩHの符
号Ｘ（−符号）と参照信号ＩRSの符号Ｙ（＋符号）が不
一致の時には、それぞれ禁止信号ＳK1をＨレベル、禁止
信号ＳK2をＬレベルに設定し、電動機８の逆回転を禁止
する。

【００５０】一方、偏差絶対値ΔＩZが基準値Ｋ２を超
えた（ΔＩZ＞Ｋ２）状態で、基本目標電流信号ＩHの符
号Ｘ（＋符号）と参照信号ＩRSの符号Ｙ（−符号）が不
一致の時には、それぞれ禁止信号ＳK1をＬレベル、禁止
信号ＳK2をＨレベルに設定し、電動機８の正回転を禁止
する。

【００５１】図２に戻り、信号停止手段１９は、論理積
演算機能を有し、出力禁止判定手段１８から供給される
禁止信号ＳKに基づいて駆動制御手段２３から供給され
る電動機制御信号ＶDを電動機制御信号ＶOとして電動機
駆動手段１４に供給したり、禁止したりする。

【００５２】図４はこの発明に係る信号停止手段の実施
の形態要部ブロック構成図である。図４において、信号
停止手段１９は、２入力の論理積手段１９Ａ〜１９Ｄで
構成し、論理積手段１９Ａ〜１９Ｄのそれぞれの一方の
入力には駆動制御手段２３から供給される電動機制御信
号ＶDを形成する４つの電動機制御信号ＶD1〜ＶD4を入
力する。

【００５３】図５は駆動制御手段の要部ブロック構成図
を示す。図５において、駆動制御手段２３は、ＰＩＤコ
ントローラ２６、電動機制御信号発生手段２７を備え
る。ＰＩＤコントローラ２６は、偏差演算手段２２から
供給される偏差信号ΔＩにＰ（比例）制御、Ｉ（積分）
制御およびＤ（微分）制御を施し、ＰＩＤ制御を施した
信号ＩCを電動機制御信号発生手段２７に供給する。

【００５４】電動機制御信号発生手段２７は、ＰＷＭ発
生手段、オン／オフ信号発生手段を備え、ＰＩＤコント
ローラ２６から供給される信号ＩCに基づき、偏差信号
ΔＩがプラス（＋）の場合にはＰＷＭ信号ＶPWMのＶD
1、オン信号ＶONのＶD2、オフ信号ＶOFのＶD3、オフ信
号ＶOFのＶD4を電動機制御信号ＶDとして信号停止手段
１９の論理積手段１９Ａ〜１９Ｄのそれぞれの一方の入
力に供給する。

【００５５】また、電動機制御信号発生手段２７は、偏
差信号ΔＩがマイナス（−）の場合にはオフ信号ＶOFの
ＶD1、オフ信号ＶOFのＶD2、ＰＷＭ信号ＶPWMのＶD3、
オン信号ＶONのＶD4を信号停止手段１９の論理積手段１
９Ａ〜１９Ｄのそれぞれの一方の入力に供給する。

【００５６】図４に戻り、論理積１９Ａおよび１９Ｂの
それぞれの他方の入力には、出力禁止判定手段１８から
供給される禁止信号ＳK1を入力し、論理積１９Ｃおよび
１９ＢＤそれぞれの他方の入力には、出力禁止判定手段
１８から供給される禁止信号ＳK2を入力する。

【００５７】図３に示す偏差絶対値演算手段３１から供
給される偏差絶対値ΔＩZが基準値Ｋ（Ｋ１またはＫ
２）以下（ΔＩZ≦Ｋ１，Ｋ２）の場合には禁止信号ＳK
1，ＳK2がいずれもＨレベルであり、信号停止手段１９
は、電動機制御信号発生手段２７から供給される電動機
制御信号ＶD（ＶD1，ＶD2，ＶD3，ＶD4）をそのまま電
動機制御信号ＶO（ＶO1，ＶO4，ＶO2，Ｖ03）として出
力する。

【００５８】また、偏差絶対値演算手段３１から供給さ
れる偏差絶対値ΔＩZが基準値Ｋ（Ｋ１またはＫ２）を
越える（ΔＩZ＞Ｋ１またはΔＩZ＞Ｋ２）場合には、基
準値Ｋを越える側の基本目標電流信号ＩHの符号に対応
したＬレベルの禁止信号ＳK1またはＳK2が入力された論
理積手段１９Ａ〜１９Ｄの電動機制御信号ＶD（ＶD1，
ＶD2，ＶD3，ＶD4）の出力を禁止する。

【００５９】例えば、基本目標電流信号ＩHの符号がプ
ラス（＋）であり、基本目標電流信号ＩHの符号Ｘと参
照信号ＩRSの符号Ｙが一致する場合において、偏差絶対
値ΔＩZが基準値Ｋ１を超える（ΔＩZ＞Ｋ１）時には、
論理積手段１９Ａおよび１９Ｂに供給される禁止信号Ｓ
K1をＬレベルに設定し、電動機制御信号ＶD1およびＶD2
の出力を禁止する。この状態では、論理積手段１９Ｃお
よび１９Ｄに供給される禁止信号ＳK2をＨレベルに設定
し、電動機制御信号ＶD3およびＶD4の出力を許容し、電
動機制御信号Ｖ02，Ｖ03として出力する。

【００６０】また、基本目標電流信号ＩHの符号がマイ
ナス（−）の場合であり、基本目標電流信号ＩHの符号
Ｘと参照信号ＩRSの符号Ｙが不一致の場合において、偏
差絶対値ΔＩZが基準値Ｋ２を超える（ΔＩZ＞Ｋ２）時
には、論理積手段１９Ｃおよび１９Ｄに供給される禁止
信号ＳK2をＬレベルに設定し、電動機制御信号ＶD3およ
びＶD4の出力を禁止する。この状態では、論理積手段１
９Ａおよび１９Ｂに供給される禁止信号ＳK1をＨレベル
に設定し、電動機制御信号ＶD1およびＶD2の出力を許容
し、電動機制御信号Ｖ01，Ｖ02として出力する。

【００６１】このように、この発明に係る出力禁止手段
１７は、基本目標電流信号ＩHと参照信号ＩRSとの差が
基準値Ｋを越える時に電動機制御信号ＶDの出力を禁止
するとともに、基本目標電流信号ＩHと参照信号ＩRSの
方向Ｘ，Ｙが同じ時の基準値Ｋ１よりも方向Ｘ，Ｙが異
なる時の基準値Ｋ２を小さく設定したので、マイクロプ
ロセッサで構成する電動機制御手段に異常が発生して基
本目標電流信号ＩHが異常値を発生した場合には、電動
機駆動手段（ブリッジ回路）１４の動作を禁止すること
ができる。

【００６２】この発明に係る出力禁止手段１７は、基本
目標電流信号ＩHと参照信号ＩRSの差の絶対値ΔＩZを演
算する偏差絶対値演算手段３１、基本目標電流信号ＩH
と参照信号ＩRSの符号Ｘ，Ｙの一致／不一致を判定する
符号一致判定手段３３、この符号一致判定手段３３から
の判定信号ＦOに基づいて２つの基準値Ｋ１，Ｋ２の一
方を選択する切替手段３４、偏差絶対値演算手段３１か
らの絶対値ΔＩZと切替手段３４で選択した基準値Ｋ
１，Ｋ２とを比較して禁止信号ＳK1，ＳK2を出力する比
較手段３５を有する出力禁止判定手段１８を備えたの
で、基本目標電流信号ＩHと参照信号ＩRSの大きさ、お
よび基本目標電流信号ＩHと参照信号ＩRSの方向によっ
て電動機駆動手段（ブリッジ回路）１４の動作を許容ま
たは禁止することができる。

【００６３】図６は電動機駆動手段を構成するＦＥＴブ
リッジ回路図である。図６において、ＦＥＴブリッジ回
路１４は、４個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１
〜Ｑ４から構成する。ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
Ｑ１〜Ｑ４のゲートＧ１〜Ｇ４には、それぞれ電動機制
御信号Ｖ01〜Ｖ04が供給される。

【００６４】電動機８を正回転させる場合、Ｑ１のゲー
トＧ１に電動機制御信号ＶO1としてＰＷＭ信号ＶPWMを
供給するとともに、Ｑ４のゲートＧ４に電動機制御信号
ＶO4としてオン信号ＶONを供給し、Ｑ２，Ｑ３のゲート
Ｇ２，Ｇ３には電動機制御信号Ｖ02，Ｖ03としてオフ信
号ＶOFを供給することにより、バッテリ電源ＶB（１２
Ｖ）→ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１→端子Ｍ１
→電動機８→端子Ｍ２→ＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）Ｑ４→接地（ＧＮＤ）の経路で電動機電流ＩM+を流
す。

【００６５】また、電動機８を逆回転させる場合、Ｑ２
のゲートＧ２に電動機制御信号ＶO2としてＰＷＭ信号Ｖ
PWMを供給するとともに、Ｑ３のゲートＧ３に電動機制
御信号ＶO3としてオン信号ＶONを供給し、Ｑ１，Ｑ４の
ゲートＧ１，Ｇ４には電動機制御信号Ｖ01，Ｖ04として
オフ信号ＶOFを供給することにより、バッテリ電源ＶB
（１２Ｖ）→ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ２→端
子Ｍ２→電動機８→端子Ｍ１→ＦＥＴ（電界効果トラン
ジスタ）Ｑ３→接地（ＧＮＤ）の経路で電動機電流ＩM-
を流す。

【００６６】出力禁止手段１７は、ＦＥＴ（電界効果ト
ランジスタ）Ｑ１〜Ｑ４のゲートＧ１〜Ｇ４に供給する
電動機制御信号Ｖ01〜Ｖ04を許容または禁止することに
より、電動機８の駆動を制御することができる。

【００６７】次に、この発明の出力禁止手段の動作を図
７を参照して説明する。図７はこの発明に係る電動パワ
ーステアリング装置の出力禁止手段の動作説明図であ
る。（ａ）図は基本目標電流信号ＩHの符号Ｘと参照信
号ＩRSの符号Ｙの一致／不一致の判定信号ＦO波形図、
（ｂ）図は基本目標電流信号ＩHと参照信号ＩRSの差
（＝ＩH−ＩRS）と基準値Ｋ１，Ｋ２の関係図、（ｃ）
図は禁止信号ＳK1波形図、（ｄ）図は禁止信号ＳK2波形
図、（ｅ）図は電動機電流ＩM+，ＩM-の許容、禁止説明
図を示す。

【００６８】図７は目標電流信号ＩMSがプラス（＋）の
場合について説明する。なお、目標電流信号ＩMSがマイ
ナス（−）の場合についても（ｂ）および（ｅ）の符号
を逆にすることで同様に説明することができる。

【００６９】時間０から時間ｔ３では、基本目標電流信
号ＩHの符号Ｘと参照信号ＩRSの符号Ｙは一致して
（ａ）図の判定信号ＦOはＨレベルとなる。一方、時間
ｔ３以降では、基本目標電流信号ＩHの符号Ｘと参照信
号ＩRSの符号Ｙは不一致であり、判定信号ＦOはＬレベ
ルとなる。

【００７０】時間ｔ＝０から時間ｔ３において、（ｂ）
図の基本目標電流信号ＩHと参照信号ＩRSとの差（＝ＩH
−ＩRS）はプラス（＋）値であり、時間ｔ１から時間ｔ
２間で電動機制御手段を構成するマイクロプロセッサに
異常が発生し、（ＩH−ＩRS）は基準値Ｋ１を超える
（ＩH−ＩRS＞Ｋ１）値（斜線部）を示す。

【００７１】また、時間ｔ１から時間ｔ２間では、目標
電流信号ＩMSがプラス（＋）で、基本目標電流信号ＩH
の符号Ｘと参照信号ＩRSの符号Ｙが一致し、かつ（ＩH
−ＩRS）が基準値Ｋ１を超えるため、（ｃ）図の禁止信
号ＳK1はＨレベルからＬレベルとなる。一方、（ｄ）図
の禁止信号ＳK2はＨレベルを保持する。

【００７２】Ｌレベルの禁止信号ＳK1により、マイクロ
プロセッサの異常によって時間ｔ１から時間ｔ２間に流
れる過大な電動機電流ＩM+を禁止することができる。な
お、（ｅ）図の電動機電流ＩM（ＩM+，ＩM-）は、説明
の都合上、電動機電流ＩM+または電動機電流ＩM-が流れ
るか否かを表わし、電流値の大小は省略する。

【００７３】次に、時間ｔ３以降において、（ｂ）図の
基本目標電流信号ＩHと参照信号ＩRSとの差（＝ＩH−Ｉ
RS）はマイナス（−）値であり、時間ｔ４から時間ｔ５
間で電動機制御手段を構成するマイクロプロセッサに異
常が発生し、（ＩH−ＩRS）は基準値Ｋ２を超える（ＩH
−ＩRS＜−Ｋ１）値（斜線部）を示す。

【００７４】また、時間ｔ４から時間ｔ５間では、目標
電流信号ＩMSがプラス（＋）で、基本目標電流信号ＩH
の符号Ｘと参照信号ＩRSの符号Ｙが不一致となり、かつ
（ＩH−ＩRS）が基準値Ｋ２を超えるため、（ｄ）図の
禁止信号ＳK2はＨレベルからＬレベルとなる。一方、
（ｃ）図の禁止信号ＳK1はＨレベルを保持する。

【００７５】Ｌレベルの禁止信号ＳK2により、マイクロ
プロセッサの異常によって時間ｔ４から時間ｔ５間に流
れる過大な電動機電流ＩM-を禁止することができる。

【００７６】このように、基本目標電流信号ＩHの符号
Ｘと参照信号ＩRSの符号Ｙが一致し、かつ基本目標電流
信号ＩHと参照信号ＩRSの差（＝ＩH−ＩRS）が基準値Ｋ
１を超える場合には、通常の制御では起こらない異常現
象が電動機制御手段を構成するマイクロプロセッサに発
生したと判定し、異常により発生する電動機制御信号Ｖ
Oを禁止して電動機電流ＩMを停止することができる。

【００７７】また、基本目標電流信号ＩHの符号Ｘと参
照信号ＩRSの符号Ｙが不一致で、かつ基本目標電流信号
ＩHと参照信号ＩRSの差（＝ＩH−ＩRS）が基準値Ｋ２を
超える場合には、通常の補正制御では起こらない異常現
象が電動機制御手段を構成するマイクロプロセッサに発
生したと判定し、異常により発生する電動機制御信号Ｖ
Oを禁止して電動機電流ＩMを停止することができる。

【００７８】なお、基本目標電流信号ＩHの符号Ｘと参
照信号ＩRSの符号Ｙが不一致の場合でも、基本目標電流
信号ＩHと参照信号ＩRSの差（＝ＩH−ＩRS）が基準値Ｋ
２以下の場合には、通常の補正制御と判定して電動機電
流ＩMを流すことができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る出
力禁止手段は、基本目標電流信号と参照信号との差が基
準値を超える時に電動機制御信号の出力を禁止するとと
もに、基本目標電流信号と参照信号の方向が同じ時の基
準値よりも方向が異なる時の基準値を小さく設定し、マ
イクロプロセッサで構成する電動機制御手段に異常が発
生して基本目標電流信号が異常値を発生した場合には、
電動機駆動手段（ブリッジ回路）の動作を禁止して電動
機の駆動を停止するので、ステアリング系に不要なアシ
ストトルクを付加することがなく、操舵特性の信頼性を
大幅に向上させることができる。

【００８０】また、この発明に係る出力禁止手段は、基
本目標電流信号と参照信号の方向が異なる場合には、正
常な制御で基本目標電流信号の方向が反対になる基準値
を設定し、操舵トルクと反対方向に基本目標電流信号を
許容することができるので、制動制御のようなドライバ
の操舵方向と反対方向のアシストトルクを発生する補正
制御もきめ細かく実現することにより、操舵フィーリン
グの向上を図ることができる。

【００８１】さらに、この発明に係る出力禁止手段は、
基本目標電流信号と参照信号の差の絶対値を演算する偏
差絶対値演算手段、基本目標電流信号と参照信号の符号
の一致／不一致を判定する符号一致判定手段、この符号
一致判定手段からの判定信号に基づいて２つの基準値の
一方を選択する切替手段、偏差絶対値演算手段からの絶
対値と切替手段で選択した基準値とを比較して禁止信号
を出力する比較手段を有する出力禁止判定手段を備え、
基本目標電流信号と参照信号の大きさ、および基本目標
電流信号と参照信号の方向によって電動機駆動手段（ブ
リッジ回路）の動作を許容または禁止するので、操舵特
性の信頼性と操舵フィーリングの向上を図ることができ
る。

【００８２】よって、信頼性が高く、操舵フィーリング
の向上を図ることができる電動パワーステアリング装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
全体構成図

【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の一
実施の形態基本要部ブロック構成図

【図３】この発明に係る出力禁止判定手段の実施の形態
要部ブロック構成図

【図４】この発明に係る信号停止手段の実施の形態要部
ブロック構成図

【図５】駆動制御手段の要部ブロック構成図

【図６】電動機駆動手段を構成するＦＥＴブリッジ回路
図

【図７】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
出力禁止手段の動作説明図

【図８】車速信号Ｖをパラメータにした操舵トルク信号
Ｔ−目標電流信号ＩMS特性図

【図９】トルク微分信号ＤT−補正信号ＩT特性図

【符号の説明】

１…電動パワーステアリング装置、８…電動機、１１…
車速センサ、１２…操舵トルクセンサ、１３…制御手
段、１４…電動機駆動手段（ＦＥＴブリッジ回路）、１
５…電動機電流検出手段、１６…参照信号設定手段、１
７…出力禁止手段、１８…出力禁止判定手段、１９…信
号停止手段、２１…目標電流信号設定手段、２２…偏差
演算手段、２３…駆動制御手段、２４…目標電流信号補
正手段、２５…加算手段、３１…偏差絶対値演算手段、
３２…基準値記憶手段、３３…符号一致判定手段、３４
…切替手段、３５…比較手段。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC08 CC16 CC35 DA15 DA23 DA64 DB02 DC01 DC02 DC03 DC07 DC32 DC33 DC34 DD02 DD10 DD17 DE09 EA01 EB11 EC24 EC25 GG01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 CA31 CA32

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリング系に補助操舵力を付加する
   電動機と、ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵
   トルクセンサと、前記電動機に流れる電動機電流を検出
   して電動機電流信号を出力する電動機電流検出手段と、
   少なくとも前記操舵トルクセンサからの操舵トルク信号
   に基づいて目標電流信号を設定する目標電流信号設定手
   段、操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を補正する
   補正信号を出力する目標電流信号補正手段、目標電流信
   号を補正信号で補正した基本目標電流信号と電動機電流
   信号の偏差信号に基づいて電動機制御信号を出力する駆
   動制御手段を備えた電動機制御手段、少なくとも操舵ト
   ルク信号に基づいて参照信号を設定する参照信号設定手
   段、基本目標電流信号と参照信号を比較して電動機制御
   信号の電動機駆動手段への供給を許可または禁止する出
   力禁止手段を有する制御手段と、電動機制御信号により
   前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動
   パワーステアリング装置において、 前記出力禁止手段は、基本目標電流信号と参照信号との
   差が基準値を超える時に電動機制御信号の出力を禁止す
   るとともに、基本目標電流信号と参照信号の方向が同じ
   時の基準値よりも方向が異なる時の基準値を小さく設定
   した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２】 前記出力禁止手段は、基本目標電流信号
   と参照信号の差の絶対値を演算する偏差絶対値演算手
   段、基本目標電流信号と参照信号の符号の一致／不一致
   を判定する符号一致判定手段、この符号一致判定手段か
   らの判定信号に基づいて２つの基準値の一方を選択する
   切替手段、前記偏差絶対値演算手段からの絶対値と切替
   手段で選択した基準値とを比較して禁止信号を出力する
   比較手段を有する出力禁止判定手段を備えたことを特徴
   とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。