JP2001018822A - 車両の電動パワーステアリング装置 - Google Patents

車両の電動パワーステアリング装置

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JP2001018822A
JP2001018822A JP19391499A JP19391499A JP2001018822A JP 2001018822 A JP2001018822 A JP 2001018822A JP 19391499 A JP19391499 A JP 19391499A JP 19391499 A JP19391499 A JP 19391499A JP 2001018822 A JP2001018822 A JP 2001018822A
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power steering
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動パワーステアリング装置において、操舵
ハンドルの回動操作に応じて決定された制御指令値に対
するモータの追従性を不必要に悪化させることなく、運
転者の操舵フィーリングを良好に保つ。 【解決手段】 ブラシレスモータ11は、操舵トルクセ
ンサ15によって検出された操舵トルクに応じてサーボ
制御される。感応領域判定部31は、車速及び操舵速度
に基づいて車両の走行状態が感応領域(高速走行かつ低
操舵速度時であって運転者が操舵フィーリングを鋭敏に
感じる領域)に属するか否かを判定する。この判定結果
により、制御ゲインを変更したり、非干渉制御補正値又
は脈動トルク補正値による補正の有無を切換えたりする
など、ブラシレスモータ11の制御態様が変更される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、操舵ハンドルの操
舵操作を電動モータの回動によりアシストする車両の電
動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置、例えば特開平7−
329799号公報に示されているように、操舵ハンド
ルの回動操作に応じて電動モータの作動を制御するため
の制御指令値を決定するとともに、電動モータの作動状
態を検出し、前記検出された電動モータの作動状態をフ
ィードバックして電動モータの作動を前記決定された制
御指令値に応じた状態に制御するようにしている。ま
た、この装置においては、高周波ノイズを除去する減衰
器又はローパスフィルタを電動モータの作動状態のフィ
ードバック経路に挿入して、同ノイズが電動モータの作
動に与える影響をなくすようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置にあっては、操舵フィーリングに対する考慮がなされ
ていないので、車両が高速走行状態にあって操舵ハンド
ルがゆっくり回動される場合、すなわち運転者が操舵フ
ィーリングを鋭敏に感じる領域でも、他の場合と同様な
電動モータのフィードバック制御を行うと、制御指令値
に対する電動モータの追従性を重視するあまり、高周波
ノイズなどの影響により操舵ハンドルの回動操作に対す
るアシストトルクが大きく変動して操舵フィーリングが
悪化したり、電動モータの回転角及び角速度の検出精度
の悪化により、非干渉制御補正値が外乱となって同モー
タの制御精度が悪化するとともに操舵フィーリングが悪
化したり、脈動トルクにより操舵フィーリングが悪化し
たりするという問題がある。また、常時、前記高周波ノ
イズなどの影響を除去するように制御ゲインを小さくし
たり、脈動トルクを除去するための複雑な演算を伴う制
御を行っていると、制御指令値に対する電動モータの追
従性が悪化するという問題もある。
【0004】
【発明の概略】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、操舵ハンドルの回動操作に
応じて決定された制御指令値に対する電動モータの追従
性を不必要に悪化させることなく、運転者の操舵フィー
リングを良好に保つようにした電動パワーステアリング
装置を提供することにある。
【0005】前記目的を達成するために、本発明の構成
上の特徴は、操舵ハンドルの回動操作に対してアシスト
力を付与する電動モータと、操舵ハンドルの回動操作に
応じて電動モータの作動を制御するための制御指令値を
決定する制御指令値決定手段と、電動モータの作動状態
を検出する状態検出手段と、前記検出された電動モータ
の作動状態をフィードバックして電動モータの作動を前
記決定された制御指令値に応じた状態に制御するモータ
制御手段とを備えた車両の電動パワーステアリング装置
において、車両の走行状態が所定の領域に属するか否か
を判定する判定手段と、判定手段による判定に応じてモ
ータ制御手段による制御態様を変更する制御態様変更手
段とを設けたことにある。
【0006】この場合、例えば、前記所定の領域は、運
転者が操舵フィーリングを鋭敏に感じる領域であり、前
記判定手段は車速及び操舵ハンドルの回動速度に応じて
車両の走行状態が前記所定の領域に属するか否かを判定
するものである。
【0007】前記のように構成した本発明においては、
判定手段及び制御態様変更手段の作用により、車両の走
行状態が所定の領域(運転者にとって操舵フィーリング
を鋭敏に感じる領域)に属する場合と属さない場合と
で、モータ制御手段による制御態様が変更される。した
がって、車両の走行状態が前記所定の領域に属する場合
には運転者の操舵フィーリングを重視した制御を行い、
車両の走行状態が前記所定の領域に属さない場合には前
記制御指令値に対する電動モータの追従性を重視した制
御を行うというように制御態様を切換えることができ
る。その結果、本発明によれば、操舵ハンドルの回動操
作により決定された制御指令値に対する電動モータの追
従性を不必要に悪化させることなく、運転者の操舵フィ
ーリングを良好に保つことができる。
【0008】また、前記制御態様変更手段による制御態
様変更の一例としては、同制御態様変更手段が、判定手
段による判定に応じてモータ制御手段の制御ゲインを変
更する。これによれば、車両の走行状態が前記所定の領
域に属する場合には、モータ制御手段の制御ゲインを低
く保つことにより、高周波ノイズなどの外乱に起因した
電動モータによるアシストトルクの変動を小さくするこ
とができ、操舵フィーリングが良好となる。一方、車両
の走行状態が前記所定の領域に属さない場合には、モー
タ制御手段の制御ゲインを高く保つことにより、前記制
御指令値に対する電動モータの追従性を良好にできる。
【0009】また、前記制御態様変更手段による制御態
様変更の他の例としては、同制御態様変更手段が、判定
手段による判定に応じて電動モータに対する非干渉制御
補正値による補正の有無を制御する。これによれば、車
両の走行状態が前記所定の領域に属する場合には、非干
渉制御補正値を含めないで電動モータを制御することに
より、電動モータの低速回転時における回転角及び角速
度の検出精度の悪化によって非干渉制御補正値が外乱と
なるようなことを避けることができ、電動モータによる
アシストトルクの変動による操舵フィーリングの悪化を
回避できる。一方、車両の走行状態が前記所定の領域に
属さない場合には、非干渉制御補正値を含めた電動モー
タの制御により、前記制御指令値に対する電動モータの
追従性を良好にできる。
【0010】また、前記制御態様変更手段による制御態
様変更の他の例としては、同制御態様変更手段が、判定
手段による判定に応じて電動モータに対する脈動トルク
補正値による補正の有無を制御する。これによれば、車
両の走行状態が前記所定の領域に属する場合には、脈動
トルク補正値を含めて電動モータを制御することによ
り、電動モータによる脈動トルクの発生を防止でき、電
動モータによるアシストトルクの変動に起因した操舵フ
ィーリングの悪化を回避できる。一方、車両の走行状態
が前記所定の領域に属さない場合には、脈動トルク補正
値を含めない電動モータの制御により、前記脈動トルク
補正値の演算のための時間を節約でき、前記制御指令値
に対する電動モータの追従性を良好にできる。
【0011】
【発明の実施の形態】a.第1実施形態 以下、本発明の第1実施形態について図面を用いて説明
すると、図1は、同実施形態に係る車両の電動パワース
テアリング装置を概略的に示している。
【0012】この電動パワーステアリング装置は、電動
モータとして、三相同期式永久磁石モータで構成したブ
ラシレスモータ11を備えている。ブラシレスモータ1
1は、操舵ハンドル12の回動操作による前輪の操舵に
対してアシスト力を付与するもので、その回転に応じて
前輪を外側端にて接続するタイロッド13を軸線方向に
駆動する。操舵ハンドル12に上端にて接続されるとと
もにタイロッド13に下端にて接続された操舵軸14に
は操舵トルクセンサ15が組み付けられており、同セン
サ15は操舵軸14に作用する操舵トルクを検出して同
トルクを表す検出信号を出力する。また、ブラシレスモ
ータ11には、同モータ11の回転角を検出するための
エンコーダにより構成された回転角センサ16が組み付
けられている。回転角センサ16は、ブラシレスモータ
11の回転子の回転に応じてπ/2ずつ位相の異なる2
相パルス列信号と基準回転位置を表す零相パルス列信号
を出力する。
【0013】ブラシレスモータ11の回転を制御するた
めの電気制御装置は、指令トルクT*を計算するための
基本アシスト力計算部21、戻し力計算部22及び演算
部23を備えている。基本アシスト力計算部21は、操
舵トルクセンサ15からの操舵トルク及び車速センサ1
7によって検出された車速vを入力し、操舵トルクの増
加にしたがって増加するとともに車速vの増加にしたが
って減少するアシストトルクを計算する。戻し力計算部
22は、前記車速vと共に後述する回転子の電気角θ
(回転角に相当)及び角速度ωを入力し、これらの入力
値に基づいて操舵軸14の基本位置への復帰力及び同操
舵軸14の回転に対する抵抗力に対応した戻しトルクを
計算する。演算部23は、前記アシストトルクと戻しト
ルクを加算することにより指令トルクT*を計算し、指
令電流決定部24に供給する。
【0014】指令電流決定部24は、前記指令トルクT
*に基づいて、2相指令電流Id*,Iq*を計算する。指
令電流Id*,Iq*は、ブラシレスモータ11の回転子上
の永久磁石が作り出す回転磁束と同期した回転座標系に
おいて、永久磁石と同一方向のd軸及びこれに直交した
q軸にそれぞれ対応するもので、これらの指令電流Id
*,Iq*をそれぞれd軸及びq軸指令電流という。ま
た、この指令電流決定部24は、各種センサによる検出
値をも入力して両指令電流Id*,Iq*を補正して出力す
る。例えば、バッテリ電圧値を入力して、バッテリ電圧
値が低い場合などに弱め磁束制御のためにd軸及びq軸
指令電流Id*,Iq*を補正する。
【0015】前記補正されたd軸及びq軸指令電流Id
*,Iq*は演算部25,26に供給され、演算部25,
26は、d軸及びq軸指令電流Id*,Iq*からd軸及び
q軸検出電流Id,Iqをそれぞれ減算することにより差
分値ΔId,ΔIqを計算して、比例積分制御部(PI制
御部)27,28に供給する。比例積分制御部27,2
8は、差分値ΔId,ΔIqを用いた下記数1,2の演算
の実行により、d軸及びq軸検出電流Id,Iqがd軸及
びq軸指令電流Id*,Iq*に追従するようにd軸及びq
軸指令電圧Vd*,Vq*をそれぞれ計算する。
【0016】
【数1】Vd*=−Kp・ΔId+Ki・∫ΔId dt
【0017】
【数2】Vq*=−Kp・ΔIq+Ki・∫ΔIq dt
【0018】前記数1,2中の係数Kp,Kiは、係数発
生部32から比例積分制御部27,28にそれぞれ供給
されるもので、感応領域判定部31の判定結果に応じて
それぞれ異なる値に設定される。感応領域判定部31
は、車両が高速走行状態にあって操舵ハンドルの回動速
度が「0」を含む低い領域、すなわち運転者が操舵フィ
ーリングを鋭敏に感じる領域(以下、感応領域という)
に、車両の走行状態が属しているか否かを判定するもの
である。この感応領域判定部31は、図2に示すような
感応領域を表す車速−角速度(操舵速度)のマップ、又
は同マップに対応した関数式を記憶しており、車速セン
サ17からの車速v及び後述するブラシレスモータ11
の角速度ωに基づいて、車両の走行状態が感応領域に含
まれているか否かを表す信号を出力する。なお、ブラシ
レスモータ11は操舵ハンドル12と連動して回転する
ものであるので、前記角速度ωは操舵ハンドル12の操
舵速度に対応する。
【0019】係数発生部32は、係数Kpとして異なる
2つ値Kp0,Kp1(Kp0>Kp1)を記憶しているととも
に、係数Kiとして異なる2つ値Ki0,Ki1(Ki0>Ki
1)を記憶しており、感応領域判定部31により車両の
走行状態が感応領域に属すると判定された場合には、係
数Kp,KiとしてKp1,Ki1を比例積分制御部27,2
8にそれぞれ供給する。また、感応領域判定部31によ
り車両の走行状態が感応領域に属さないと判定された場
合には、係数Kp,KiとしてKp0,Ki0を比例積分制御
部27,28にそれぞれ供給する。
【0020】d軸及びq軸指令電圧Vd*,Vq*は、非干
渉制御補正値計算部33及び演算部34,35により、
d軸及びq軸補正指令電圧Vd*',Vq*'に補正されて2
相/3相座標変換部36に供給される。非干渉制御補正
値計算部33は、d軸及びq軸検出電流Id,Iq及び回
転子の角速度ωに基づいて、d軸及びq軸指令電圧Vd
*,Vq*のための非干渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・
(φa+La・Id)を計算する。なお、前記インダクタンス
La及び磁束φaは、予め決められた定数である。演算部
34,35は、d軸及びq軸指令電圧Vd*,Vq*から非
干渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・(φa+La・Id)をそ
れぞれ減算することにより、d軸及びq軸補正指令電圧
Vd*'=Vd*−ω・La・Iq,Vq*'=Vq*+ω・(φa+La
・Id)を算出して、2相/3相座標変換部36に供給す
る。
【0021】2相/3相座標変換部36は、d軸及びq
軸補正指令電圧Vd*',Vq*'を3相指令電圧Vu*,Vv
*,Vw*に変換して、同変換した3相指令電圧Vu*,Vv
*,Vw*をPWM電圧発生部37に供給する。PWM電
圧発生部37は、3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に対応
したPWM制御電圧信号UU,VU,WUをインバータ回路3
8に出力する。インバータ回路38は、前記PWM制御
電圧信号UU,VU,WUに対応した3相の励磁電圧信号V
u,Vv,Vwを発生して、同励磁電圧信号Vu,Vv,Vw
を3相の励磁電流路を介してブラシレスモータ11にそ
れぞれ供給する。3相の励磁電流路のうちの2つには電
流センサ41,42が設けられ、各電流センサ41,4
2は、ブラシレスモータ11に対する3相の励磁電流I
u,Iv,Iwのうちの2つの励磁電流Iu,Iwを検出し
て3相/2相座標変換部43に出力する。この3相/2
相座標変換部43には、演算部44にて前記検出励磁電
流Iu,Iwに基づいて計算された励磁電流Ivも供給さ
れている。3相/2相座標変換部43は、これらの3相
検出励磁電流Iu,Iv,Iwを2相のd軸及びq軸検出
電流Id,Iqに変換する。
【0022】また、回転角センサ16からの2相パルス
列信号及び零相パルス列信号は、所定のサンプリング周
期で電気角変換部45に連続的に供給されている。電気
角変換部45は、前記各パルス列信号に基づいてブラシ
レスモータ11における回転子の固定子に対する電気角
θを計算して、前記計算された電気角θを角速度変換部
46に供給する。角速度変換部46は、電気角θを微分
して回転子の固定子に対する角速度ωを計算する。な
お、角速度ωは、正により回転子の正方向の回転を表
し、負により回転子の負方向の回転を表しているものと
する。また、電気角変換部45にて計算される電気角θ
はサンプリング周期及び回転角センサ16の分解能によ
る誤差を含むので、角速度変換部46にて計算された角
速度ωを用いて前記両誤差を補正するようにしてもよ
い。
【0023】上記構成の電気制御装置は、各種センサ1
4,16,17,41,42及びインバータ回路38を
除いて電子回路ユニット内に収められており、同ユニッ
ト内の回路をディジタル処理を行うハード回路で構成し
てもよいが、本実施形態においてはマイクロコンピュー
タ装置により構成されている。そして、電子回路ユニッ
ト内の各部21〜28,31〜37、43〜46は、プ
ログラム処理により各機能が実現されるようになってい
る。したがって、各種センサ14,16,17,41,
42からの検出信号は、所定のサンプリングレート(サ
ンプリング周期)でサンプリングされた検出値の形で前
記電子回路ユニットの各部に入力されることになる。
【0024】次に、上記のように構成した第1実施形態
の動作について説明する。運転者が操舵ハンドル12を
回動操作すると、この回動操作はタイロッド13に伝達
されて同ロッド13の軸線方向の移動により前輪が操舵
される。これと同時に、操舵トルクセンサ15は操舵軸
14に付与される操舵トルクを検出し、ブラシレスモー
タ11が電気制御装置によりサーボ制御されて前記操舵
トルクに応じたアシストトルクでタイロッド13を駆動
するので、前輪はブラシレスモータ11の駆動力により
アシストされながら操舵される。
【0025】この電気制御装置によるサーボ制御におい
ては、基本アシスト力計算部21、戻し力計算部22及
び演算部23が、前記検出操舵トルク、車速v、回転子
の電気角θ及び角速度ωに基づいて指令トルクT*を計
算するとともに、指令電流決定部24がこの指令トルク
T*及びその他の各種センサ値に基づいてd軸及びq軸
指令電流Id*,Iq*を決定する。そして、演算部25,
26、比例積分制御部27,28、2相/3相座標変換
部36、PWM電圧発生部37及びインバータ回路38
が、電流センサ41,42、3相/2相座標変換部43
及び演算部44によってフィードバックされたd軸及び
q軸検出電流Id,Iqを用いて、両検出電流Id,Iqが
両指令電流Id*,Iq*に等しくなるように、すなわちブ
ラシレスモータ11が指令トルクT*(指令トルクT*が
各種センサ値によって補正されている場合には同補正さ
れたトルク)に等しいトルクで回転するようにブラシレ
スモータ11を制御する。この場合、非干渉制御補正値
計算部33及び演算部34,35は、d,q軸間で干渉
し合う速度起電力を打ち消すために比例積分制御部2
7,28からのd軸及びq軸指令電圧Vd*,Vq*を補正
する。
【0026】このようなサーボ制御中、比例積分制御部
27,28は、演算部25,26からの差分値ΔId,
ΔIq及び係数発生部32からの係数Kp,Kiを用いた
上記数1,2の演算の実行により、指令電圧Vd*,Vq*
を計算する。一方、感応領域判定部31では、車両の走
行状態が感応領域に属しているか否かが車速v及び角速
度ω(操舵速度)に基づいて判定され、この判定結果に
したがって、係数発生部32が前記演算に利用される係
数Kp,Kiを比例積分制御部27,28に供給する。こ
の場合、車両の走行状態が感応領域に属する場合には値
Kp1,Ki1が係数Kp,Kiとしてそれぞれ供給され、車
両の走行状態が感応領域に属さない場合には値Kp0,K
i0が係数Kp,Kiとして供給される。これらの値Kp1,
Ki1,Kp0,Ki0は、Kp0>Kp1及びKi0>Ki1の各関
係にある。
【0027】したがって、車両の走行状態が感応領域に
属する場合には、ブラシレスモータ11に対する制御ゲ
インが低く設定されることになり、高周波ノイズなどの
外乱に起因したブラシレスモータ11によるアシストト
ルクの変動が小さくなるので、同感応領域では運転者の
操舵フィーリングが良好となる。また、車両の走行状態
が感応領域に属さない場合には、ブラシレスモータ11
に対する制御ゲインが高く設定されることになり、指令
トルクT*に対するブラシレスモータ11の追従性が良
好になる。
【0028】なお、上記第1実施形態においては、ブラ
シレスモータ11に対する制御ゲインを感応領域とそれ
以外の領域とで2種類に切り換え制御するようにした
が、この操舵フィーリングを最も鋭敏に感じる領域、同
フィーリングを鋭敏に感じる領域、それ以外の領域など
のように、3種類以上の領域を判定するようにして、前
記制御ゲインを3種類以上に切り換えるようにしてもよ
い。この場合、図2に破線で示すように前記感応領域の
外側に複数の領域を設け、操舵フィーリングを鋭敏に感
じ易い領域に向かうにしたがって前記制御ゲインが小さ
くなるようにすればよい。
【0029】b.第2実施形態 次に、本発明の第2実施形態について図面を用いて説明
すると、図3は同第2実施形態に係る電動パワーステア
リング装置を概略的に示している。
【0030】この第2実施形態においては、上記第1実
施形態における係数発生部32を削除して、感応領域判
定部31による判定結果を非干渉制御補正値計算部33
に導くようにしている。非干渉制御補正値計算部33
は、感応領域判定部31による判定結果に基づいて、d
軸及びq軸用の非干渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・(φ
a+La・Id)を比例積分制御部27,28からのd軸及
びq軸指令電圧Vd*,Vq*に加味するか否かを制御す
る。なお、この場合、比例積分制御部27,28におけ
るd軸及びq軸指令電圧Vd*,Vq*の計算における係数
Kp,Kiは、予め決められた定数である。
【0031】具体的には、車両の走行状態が感応領域に
属する場合には、非干渉制御補正値計算部33によるd
軸及びq軸用の非干渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・(φ
a+La・Id)の計算を禁止して、前記2つの非干渉制御
補正値を「0」,「0」に設定する。これにより、2相
/3相座標変換部36に供給されるd軸及びq軸補正指
令電圧Vd*',Vq*'は、d軸及びq軸指令電圧Vd*,V
q*に等しく、下記数3,4により表されたものとなる。
なお、実際には、演算部34,35による減算処理も不
要となる。
【0032】
【数3】Vd*'=Vd*=−Kp・ΔId+Ki・∫ΔId dt
【0033】
【数4】Vq*'=Vq*=−Kp・ΔIq+Ki・∫ΔIq dt
【0034】一方、車両の走行状態が感応領域に属さな
い場合には、非干渉制御補正値計算部33にてd軸及び
q軸用の非干渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・(φa+La
・Id)がそれぞれ計算され、演算部34,35にて比例
積分制御部27,28からのd軸及びq軸指令電圧Vd
*,Vq*にそれぞ加味される。これにより、2相/3相
座標変換部36に供給されるd軸及びq軸補正指令電圧
Vd*',Vq*'は、下記数5,6により表されたものとな
る。
【0035】
【数5】 Vd*'=Vd*−ω・La・Iq =−Kp・ΔId+Ki・∫ΔId dt−ω・La・Iq
【0036】
【数6】 Vq*'=Vq*+ω・(φa+La・Id) =−Kp・ΔIq+Ki・∫ΔIq dt+ω・(φa+La・Id)
【0037】このように、この第2実施形態において
は、車両の走行状態が感応領域に属する場合には、非干
渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・(φa+La・Id)を含め
ないでブラシレスモータ11を制御することになる。ま
た、車両の走行状態が感応領域に属さない場合には、非
干渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・(φa+La・Id)を含
めてブラシレスモータ11を制御することになる。
【0038】ところで、電気角θがほぼ「0」に近くて
その絶対値|θ|が小さい場合には、回転角センサ16
の分解能及びサンプリング周期による誤差、電気角θが
「0」近傍を微変動するなどの理由により、電気角θが
大きな誤差を含む場合があると同時に、電気角θを微分
して求められる角速度ωも大きな誤差を含む場合があ
る。一方、非干渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・(φa+
La・Id)の計算においてはブラシレスモータ11の角速
度ωが用いられており、前述のように、電気角θ及び角
速度ωに大きな誤差を含むと、非干渉制御補正値ω・La
・Iq,−ω・(φa+La・Id)が外乱となり、非干渉制御
補正値ω・La・Iq,−ω・(φa+La・Id)を含むd軸及
びq軸補正指令電圧Vd*',Vq*'がハンチングを起こし
たり、安定しなかったりする場合がある。
【0039】その結果、この第2実施形態によれば、車
両の走行状態が感応領域に属する場合には、前述のよう
に非干渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・(φa+La・Id)
を含めないでブラシレスモータ11を制御するので、前
記d軸及びq軸補正指令電圧Vd*',Vq*'のハンチング
及び不安定に起因した操舵フィーリングの悪化を回避で
きる。さらに、この場合には、非干渉制御補正値ω・La
・Iq,−ω・(φa+La・Id)に関係した演算が不要にな
るので、演算効率を高めることができる。また、車両の
走行状態が感応領域に属さない場合には、前述のように
非干渉制御補正値ω・La・Iq,−ω・(φa+La・Id)を
含めてブラシレスモータ11を制御するので、指令トル
クT*(d軸及びq軸補正指令電流Id*,Iq*'、d軸及
びq軸指令電圧Vd*,Vq*)に対するブラシレスモータ
11の追従性を良好にできる。
【0040】なお、上記第2実施形態においては、比例
積分制御部27,28における演算に利用される係数K
p,Kiは定数としたが、上記第1実施形態の場合と同様
に、車両の走行状態が感応領域に属する場合と、それ以
外の場合とで、前記係数Kp,Kiを異ならせるようにし
てもよい。この場合、上記第1実施形態の係数発生部3
2にて決定された係数Kp,Kiを比例積分制御部27,
28に供給するようにすればよい。
【0041】c.第3実施形態 次に、本発明の第3実施形態について図面を用いて説明
すると、図4は同第3実施形態に係る電動パワーステア
リング装置を概略的に示している。
【0042】この第3実施形態においては、上記第1実
施形態における係数発生部32に代えて脈動トルク補正
値計算部47が設けられており、同計算部47は感応領
域判定部31による判定結果に応じて脈動トルク補正値
Iqrを計算する。この脈動トルク補正値Iqrは演算部4
8に供給され、同演算部48は指令電流決定部24から
のq軸指令電流Iq*から前記脈動トルク補正値Iqrを減
算することによりq軸指令電流Iq*を補正して演算部2
6に供給する。なお、この場合、比例積分制御部27,
28におけるd軸及びq軸指令電圧Vd*,Vq*の計算に
おける係数Kp,Kiは、予め決められた定数である。
【0043】脈動トルク補正値計算部47は、前記判定
結果に加えて、電気角変換部45からの電気角θ及び3
相/2相座標変換部43からのq軸検出電流Iqを入力
し、車両の走行状態が感応領域に属している場合には、
脈動トルク補正値Iqrを下記数7の演算の実行により計
算する。一方、車両の走行状態が感応領域に属していな
い場合には、脈動トルク補正値Iqrを「0」に設定す
る。
【0044】
【数7】Iqr=Kro・Fo(θ)/Kt+Kr1・F1(θ)・Iq
/Kt−Kro・Kr1・Fo(θ)・F1(θ)/Kt
【0045】前記数7中のトルク係数Kt及び脈動トル
ク係数Kro,Kr1は、実験によって求められ、脈動トル
ク補正値計算部47に予め記憶されている定数である。
また、脈動トルク関数Fo(θ),F1(θ)は実験によって
確認され、脈動トルク補正値計算部47内にてテーブル
又は関数式の形で定義されるとともに予め記憶されてい
る関数である。
【0046】この脈動トルク補正値Iqrについて簡単に
説明しておく。脈動トルクには、q軸電流(トルク電
流)Iqが「0」の場合における成分(コギングトル
ク)Kro・Fo(θ)と、q軸電流Iqによる成分(リップ
ルトルク)Kr1・F1(θ)・Iqとからなる。ここで、両成
分Kro・Fo(θ),Kr1・F1(θ)・Iqを用いると、脈動ト
ルクΔT(θ)は下記数8のように表される。
【0047】
【数8】ΔT(θ)=Kro・Fo(θ)+Kr1・F1(θ)・Iq
【0048】まず、コギングトルクKro・Fo(θ)に対す
る補償について考えると、出力トルクT(θ)は下記数9
のように表されるので、トルク電流Iqの代わりに下記
数10で示す電流Iqoを与えることによりコギングトル
クKro・Fo(θ)を除去できる。
【0049】
【数9】T(θ)=Kt・Iq+Kro・Fo(θ)
【0050】
【数10】Iqo(θ)=Iq−Kro・Fo(θ)/Kt
【0051】次に、リップルトルクKr1・F1(θ)・Iqを
除去することを考える。この場合、出力トルクT(θ)は
前記電流Iqoを用いて下記数11のように表されるの
で、電流Iqoの代わりに下記数12で示す電流Iq1を与
えることにより、回転子の位置に関係なく脈動トルクを
除去できる。
【0052】
【数11】 T(θ)=Kt・Iqo(θ)+Kr1・F1(θ)・Iqo(θ) =Kt・Iqo(θ)・{1+Kr1・F1(θ)/Kt}
【0053】
【数12】 Iq1(θ)=Iqo(θ)/{1+Kr1・F1(θ)/Kt} ≒Iqo(θ)・{1−Kr1・F1(θ)/Kt}
【0054】そして、この数12に前記数10により示
されたIqo(θ)を代入すれば、下記数13が導かれる。
【0055】
【数13】Iq1(θ)=Iq−Kro・Fo(θ)/Kt−Kr1・
F1(θ)・Iq/Kt+Kro・Kr1・Fo(θ)・F1(θ)/Kt
【0056】したがって、指令電流Iq*を補正するため
の脈動トルク補正値として、前記数7に示す脈動トルク
補正値Iqrが導かれる。なお、この脈動トルク補正値I
qrに関する詳しい説明は、昭和63年度電気関係学会東
海支部連合大会論文「SRモータのトルクリップル改善
策」に紹介されている。
【0057】その結果、この第3実施形態によれば、車
両の走行状態が感応領域に属する場合には、脈動トルク
補正値Iqrを含めてブラシレスモータ11を制御するこ
とになり、ブラシレスモータ11による脈動トルクの発
生を防止でき、同モータ11によるアシストトルクの変
動による操舵フィーリングの悪化を回避できる。一方、
車両の走行状態が感応領域に属さない場合には、脈動ト
ルク補正値Iqrを含めないでブラシレスモータ11を制
御するので、脈動トルク補正値計算部47は脈動トルク
補正値Iqrを演算する必要がなくなる。また、演算部4
8による演算も実質的に不要となる。したがって、この
場合には、脈動トルク補正値Iqrの演算のための時間を
節約でき、指令トルクT*(指令電流Id*,Iq*)に対
するブラシレスモータ11の追従性を良好にできる。
【0058】なお、この第3実施形態においても、上記
第2実施形態の場合と同様に、比例積分制御部27,2
8における演算に利用される係数Kp,Kiを定数とした
が、上記第1実施形態の場合と同様に、車両の走行状態
が感応領域に属する場合と、それ以外の場合とで、前記
係数Kp,Kiを異ならせるようにしてもよい。この場合
も、上記第1実施形態の係数発生部32にて決定された
係数Kp,Kiを比例積分制御部27,28に供給するよ
うにすればよい。
【0059】また、この第3実施形態においては、非干
渉制御に関し、車両の走行状態が感応領域に属する場合
と属さない場合とで制御態様を区別しなかったが、上記
第2実施形態と同様に、車両の走行状態が感応領域に属
する場合には非干渉制御補正値による補正を行なわない
で、同感応領域に属さない場合にのみ非干渉制御補正値
による補正を行うようにしてもよい。さらに、要求度に
応じて、前記非干渉制御を省略するようにしてもよい。
【0060】d.第4実施形態 次に、本発明の第4実施形態について図面を用いて説明
する。この第4実施形態は上記第3実施形態とほぼ同様
に構成されるが、脈動トルク補正値計算部47における
演算内容が同第3実施形態の場合とは異なる。
【0061】この場合、脈動トルク補正値計算部47
は、感応領域判定部31による判定結果と角速度ωとに
基づいて脈動トルク補正値Iqrを計算する。車両の走行
状態が感応領域に属している場合には、角速度ωの絶対
値|ω|が所定の微小値ε以上(|ω|≧ε)であれ
ば、脈動トルク補正値Iqrは下記数14の演算の実行に
より計算される。
【0062】
【数14】Iqr=−a・sign(ω)
【0063】ただし、前記数14において、aは正の定
数であり、sign(ω)は、角速度ωが正のとき「+1」と
なり、負のとき「−1」となる関数である。また、車両
の走行状態が感応領域に属している場合であっても、角
速度ωの絶対値|ω|が所定の微小値ε未満(|ω|<
ε)であれば、脈動トルク補正値Iqrは「0」に設定さ
れる。これは、角速度ωの絶対値|ω|が「0」近傍の
小さな値となるときには、角速度ωが「0」を中心に変
動して前記脈動トルク補正値Iqrがハンチングを起こす
ことがあり、これを回避するためである。
【0064】一方、車両の走行状態が感応領域に属して
いない場合には、脈動トルク補正値Iqrは「0」に設定
される。
【0065】したがって、この第4実施形態において
は、操舵ハンドル12が回動操作されている状態で、車
両の走行状態が感応領域に属している場合には、指令電
流決定部24から出力された指令電流Iq*は、演算部4
8にてIq*−Iqr(=Iq*+a・sign(ω))に補正されて
演算部26に供給される。ところで、この種の制御にあ
っては、a・sign(ω)で補正を加えているが、この補正
はステアリング系の摩擦を補償するために実行してい
る。これにより、操舵時に発生する引きずるような摩擦
力を運転者が感じ難くなるため、操舵フィーリングの悪
化を防止できる。一方、車両の走行状態が感応領域に属
さない場合又は操舵ハンドル12が保舵されている場合
には、脈動トルク補正値Iqrを含めないでブラシレスモ
ータ11を制御するので、脈動トルク補正値計算部47
は脈動トルク補正値Iqrを演算する必要がなくなる。ま
た、演算部48による演算も実質的に不要となる。した
がって、この場合には、脈動トルク補正値Iqrの演算の
ための時間を節約でき、指令トルクT*(指令電流Id
*,Iq*)に対するブラシレスモータ11の追従性を良
好にできる。
【0066】なお、この第4実施形態においても、上記
第1実施形態の場合と同様に、車両の走行状態が感応領
域に属する場合と、それ以外の場合とで、前記係数K
p,Kiを異ならせるようにしてもよい。また、非干渉制
御に関しても、上記第2実施形態と同様に、車両の走行
状態が感応領域に属する場合と属さない場合とで、非干
渉制御補正値による補正の有無を切換えるようにしても
よい。さらに、この場合も、要求度に応じて、前記非干
渉制御を省略するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る電動パワーステ
アリング装置の概略図である。
【図2】 感応領域とそれ以外の領域を説明するための
説明図である。
【図3】 本発明の第2実施形態に係る電動パワーステ
アリング装置の概略図である。
【図4】 本発明の第3,4実施形態に係る電動パワー
ステアリング装置の概略図である。
【符号の説明】
11…ブラシレスモータ、12…操舵ハンドル、15…
操舵トルクセンサ、16…回転角センサ、17…車速セ
ンサ、24…指令電流決定部、27,28…比例積分制
御部(PI制御部)、31…感応領域判定部、32…係
数発生部、33…非干渉制御補正値計算部、36…2相
/3相座標変換部、37…PWM電圧発生部、38…イ
ンバータ回路、41,42…電流センサ、43…3相/
2相座標変換部、45…電気角変換部、46…角速度変
換部、47…脈動トルク補正値計算部、48…演算部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3D032 CC08 DA09 DA15 DA23 DA63 DA64 DB02 DC01 DC02 DC03 DC08 DC09 DC29 DC34 DC35 DD06 DD10 DD17 EA01 EB11 EC23 GG01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA17 CA19 CA20 CA21

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】操舵ハンドルの回動操作に対してアシスト
    力を付与する電動モータと、 前記操舵ハンドルの回動操作に応じて前記電動モータの
    作動を制御するための制御指令値を決定する制御指令値
    決定手段と、 電動モータの作動状態を検出する状態検出手段と、 前記検出された電動モータの作動状態をフィードバック
    して電動モータの作動を前記決定された制御指令値に応
    じた状態に制御するモータ制御手段とを備えた車両の電
    動パワーステアリング装置において、 車両の走行状態が所定の領域に属するか否かを判定する
    判定手段と、 前記判定手段による判定に応じて前記モータ制御手段に
    よる制御態様を変更する制御態様変更手段とを設けたこ
    とを特徴とする車両の電動パワーステアリング装置。
  2. 【請求項2】前記請求項1に記載の車両の電動パワース
    テアリング装置において、前記所定の領域は、運転者が
    操舵フィーリングを鋭敏に感じる領域であり、前記判定
    手段は、車速及び操舵ハンドルの回動速度に応じて車両
    の走行状態が前記所定の領域に属するか否かを判定する
    ものである車両の電動パワーステアリング装置。
  3. 【請求項3】前記請求項1又は2に記載した車両の電動
    パワーステアリング装置において、前記制御態様変更手
    段は、前記判定手段による判定に応じて前記モータ制御
    手段の制御ゲインを変更するものである車両の電動パワ
    ーステアリング装置。
  4. 【請求項4】前記請求項1又は2に記載した車両の電動
    パワーステアリング装置において、前記制御態様変更手
    段は、前記判定手段による判定に応じて電動モータに対
    する非干渉制御補正値による補正の有無を制御するもの
    である車両の電動パワーステアリング装置。
  5. 【請求項5】前記請求項1又は2に記載した車両の電動
    パワーステアリング装置において、前記制御態様変更手
    段は、前記判定手段による判定に応じて電動モータに対
    する脈動トルク補正値による補正の有無を制御するもの
    である車両の電動パワーステアリング装置。
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