JP2001122146A - 電動式パワーステアリング制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低速領域や微操舵時のハンドル戻り性を向上
させる。 【解決手段】 路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を、操舵
トルク信号Ｔ_sensとモータ加速度信号ｄω（ハンドル軸
回転加速度）とモータ電流信号Ｉ_mtrとから検出する構
成の路面反力検出器１５Ｓを設けるとともに、上記Ｔ
_{rea_est}に基づいて、モータ１０にハンドルを原点に復
帰させる方向にトルクを発生させるための戻しトルク補
償器１７を設け、上記モータ１０のトルクを制御するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータにより、運
転者による操舵トルクを補助するトルクを発生させ、ス
テアリング系の操舵力を補助する自動車用の電動式パワ
ーステアリング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３６は、例えば、特開平７−１８６９
９４号公報に記載された、従来の電動式パワーステアリ
ング制御装置の構成を示すブロック図で、同図におい
て、１は運転者が操舵した場合の操舵トルクを検出する
操舵トルク検出器、２は操舵トルク検出器１の出力に基
づいて補助トルク信号を演算する操舵トルク制御器、３
はモータ速度検出器５の出力に基づいてダンピング補償
信号を演算するダンピング補償器、４はモータ加速度検
出器６の出力に基づいて慣性補償信号を演算する慣性補
償器である。７は第１の加算器１２で演算された補助ト
ルク信号，ダンピング補償信号及び慣性補償信号の和で
ある目標トルクから目標電流信号を演算するモータ電流
決定器、８は操舵トルク検出器１の出力とモータ速度検
出器５の出力とが同一方向であるか否かを判定するとと
もに、この判定結果を操舵トルク制御器２，ダンピング
補償器３及び慣性補償器４にそれぞれ出力する判定器、
９は第２の加算器１３で得られた、目標電流信号とモー
タ電流検出器１１で検出されたモータ電流値との誤差に
基づいてモータ１０に印加する電圧を決定するととも
に、モータ１０に上記電圧を印加するモータ駆動器で、
モータ１０では、印加された上記電圧に応じてモータ電
流値が応答し、モータ電流値に略比例関係にあるアシス
トトルクを発生してステアリング機構を駆動する。ま
た、１４は車速を検出するとともに、検出された車速信
号を操舵トルク制御器２，ダンピング補償器３及び慣性
補償器４に出力する車速検出器である。

【０００３】次に、従来の電動式パワーステアリング制
御装置の動作について説明する。自動車の運転者がハン
ドルを操舵すると、その時の操舵トルクは操舵トルク検
出器１で測定され、操舵トルク制御器２に出力される。
操舵トルク制御器２では、上記操舵トルク検出器１の出
力信号に略比例関係にある補助トルク信号を演算し、こ
の補助トルク信号に基づいてモータ１０を駆動して運転
者の操舵トルクをアシストすることにより、運転者によ
る操舵トルクを軽減する。このとき、判定器８では、操
舵トルク検出器１の出力とモータ速度検出器５の出力と
が同一であるか否かを判定し、同一であればダンピング
補償器３及び慣性補償器４は動作させず、操舵トルク制
御器２において、操舵トルク検出器１の出力と車速検出
器１４からの車速信号とに応じて決定された補助トルク
信号に基づいて目標トルクを定めるとともに、モータ電
流決定器７によりモータ駆動電流を定める。また、同一
でない場合には、操舵トルク制御器２は動作させず、ダ
ンピング補償器３と慣性補償器４との出力に基づいて目
標トルクを定めるとともに、モータ電流決定器７により
モータ駆動電流を定める。なお、この時、車速が低速の
場合には、目標トルクの方向がモータ回転方向と同一方
向となるように、また車速が高速の場合は、モータ回転
方向と逆方向となるようにしている。したがって、ドラ
イバがハンドルを切り込んでいる場合には、操舵に必要
なトルクを軽減するように運転者の操舵トルクをアシス
トする。また、ドライバがハンドルを戻している場合に
は、車速が低速である時にはハンドルが原点に戻るのを
補助し、車速が高速である時にはハンドルが過度な回転
速度で戻ろうとするのを防止するようにモータ１０が制
御される。

【０００４】ドライバは、一般に、道路の湾曲部や交差
点を曲がる際に操舵し、その後直線走行に復帰する際
に、タイヤの路面反力トルクによるハンドルの自発的な
戻り力を利用してハンドルを戻すことを行う。しかしな
がら、車速が低速時や高速時の微小操舵時にはタイヤの
路面反力トルクが弱いため、上記路面反力トルクがステ
アリング機構内の摩擦トルク以下となってしまい、直線
復帰時にハンドルが戻らない場合が多い。したがって、
この場合には、ドライバがハンドルにトルクを加えてハ
ンドルを戻さなければならず、そのため操舵フィーリン
グが低下してしまうといった問題点があった。これに対
して、従来の技術では、車速が低速時に、操舵トルク検
出器１の出力とモータ加速度検出器６の出力とが同一で
あるか否かを判定し、異なる場合には、モータ回転方向
と同一方向にモータ１０を回転させるようにモータ駆動
電流を定めることにより、上記低速におけるハンドル戻
り性を向上させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、低速で交差点を曲がる場合や、高速で緩
い道路の湾曲部を曲がる場合のように、タイヤの路面反
力トルクが小さい範囲で操舵した場合には、ドライバが
ハンドルを戻す方向にトルクを加えないとハンドルが止
まってしまうため、モータ１０は回転しない。したがっ
て、判定器８では、操舵トルク検出器１の出力とモータ
速度検出器５の出力とが同一であるか否かを判定するこ
とができないので、モータ回転方向と同一方向にモータ
を回転させるようにモータ駆動電流を定めることができ
ず、ハンドル戻り性を向上させることができないといっ
た問題点があった。更に、上記従来の技術では、高速走
行時には、モータ回転方向と逆方向にモータを回転させ
るようにモータ駆動電流を定めることしかできないの
で、ハンドル戻り性を向上させることができない等の問
題点があった。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、低速で交差点を曲がる場合や、高速で緩
い道路の湾曲部を曲がる場合等のように、タイヤの路面
反力トルクが小さい範囲で操舵した際に、ドライバがハ
ンドルを戻す方向にトルクを加えること無くハンドルを
戻すことができる電動式ステアリング装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の電動式パワーステアリング制御装置は、タイヤが路面
から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検
出手段を設けるとともに、上記路面反力トルク検出手段
で検出された路面反力トルクに基づいて、運転者による
操舵トルクを補助するモータのトルクを制御する路面反
力トルク付加制御手段を設けたものである。

【０００８】請求項２に記載の電動式パワーステアリン
グ制御装置は、請求項１の構成に加え、運転者による操
舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、上記操舵ト
ルク検出手段の出力に基づいて、上記モータのトルクを
制御する操舵アシスト制御手段を設けたものである。

【０００９】請求項３に記載の電動式パワーステアリン
グ制御装置は、上記路面反力トルク付加制御手段の制御
量を、路面反力トルク検出手段の出力に対し１段もしく
は複数段のゲインを乗じて得られる値とするとともに、
上記制御量の最大値をリミッタにより制限したものであ
る。

【００１０】請求項４に記載の電動式パワーステアリン
グ制御装置は、車速を検出する車速検出手段を設けると
ともに、この車速検出手段の出力に応じて、上記ゲイン
及びリミッタの値を設定するようにしたものである。

【００１１】請求項５に記載の電動式パワーステアリン
グ制御装置は、上記ゲイン及びリミッタの値を、駐車時
等の極低速を除き、車速が低い場合に路面反力トルク付
加制御手段の出力が大きくなるように設定したものであ
る。

【００１２】請求項６に記載の電動式パワーステアリン
グ制御装置は、モータに流れる電流を検出するモータ電
流検出手段と、モータの回転角加速度を検出するモータ
回転角加速度検出手段とを設けるとともに、路面反力ト
ルク検出手段を、操舵トルク検出手段の出力と上記モー
タ電流検出手段の出力から演算されるステアリング軸換
算のモータトルクとを加算した値から、上記回転角加速
度検出手段の出力から演算されるステアリング軸換算の
モータ慣性トルクを減算して得られた値をローパスフィ
ルタを通し、路面反力トルク検出値を得る構成としたも
のである。

【００１３】請求項７に記載の電動式パワーステアリン
グ制御装置は、モータに流れる電流を検出するモータ電
流検出手段を設けるとともに、路面反力トルク検出手段
を、操舵トルク検出手段の出力と上記モータ電流検出手
段の出力から演算されるステアリング軸換算のモータト
ルクとを加算して得られた値をローパスフィルタを通
し、路面反力トルク検出値を得る構成としたものであ
る。

【００１４】請求項８に記載の電動式パワーステアリン
グ制御装置は、モータの回転角加速度を検出するモータ
回転角加速度検出手段を設けるとともに、路面反力トル
ク検出手段を、操舵トルク検出手段の出力と上記回転角
加速度検出手段の出力から演算されるステアリング軸換
算のモータ慣性トルクを減算して得られた値をローパス
フィルタを通し、路面反力トルク検出値を得る構成とし
たものである。

【００１５】請求項９に記載の電動式パワーステアリン
グ制御装置は、モータの発生するトルクを検出するモー
タトルク検出手段と、モータの回転角加速度を検出する
モータ回転角加速度検出手段とを設けるとともに、路面
反力トルク検出手段を、操舵トルク検出手段の出力と上
記モータトルク検出手段の出力とを加算した値から、上
記回転角加速度検出手段の出力から演算されるステアリ
ング軸換算のモータ慣性トルクを減算して得られた値を
ローパスフィルタを通し、路面反力トルク検出値を得る
構成としたものである。

【００１６】請求項１０に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、モータの回転角加速度を検出するモー
タ回転角加速度検出手段を設けるとともに、路面反力ト
ルク検出手段を、操舵トルク検出手段の出力と上記モー
タを駆動する電流の目標値から演算されるステアリング
軸換算のモータトルクの目標値とを加算した値から、上
記回転角加速度検出手段の出力から演算されるステアリ
ング軸換算のモータ慣性トルクを減算して得られた値を
ローパスフィルタを通し、路面反力トルク検出値を得る
構成としたものである。

【００１７】請求項１１に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、モータに流れる電流を検出するモータ
電流検出手段を設けるとともに、路面反力トルク検出手
段を、モータ電流検出手段の出力から演算されるステア
リング軸換算のモータトルク値をローパスフィルタを通
し、路面反力トルク検出値を得る構成としたものであ
る。

【００１８】請求項１２に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、モータに流れる電流を検出するモータ
電流検出手段と、モータに接続された電源電圧を検出す
る電源電圧検出手段を設けるとともに、上記回転角加速
度検出手段を、上記電源電圧検出手段の出力とモータを
駆動する際のＰＷＭ信号のデューティ比比の積と上記モ
ータ電流検出手段の出力とから演算する構成としたもの
である。

【００１９】請求項１３に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、路面反力トルク検出手段を、操舵トル
ク検出手段の出力をローパスフィルタを通して得る構成
としたものである。

【００２０】請求項１４に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、上記ローパスフィルタの折点周波数
を、運転者が一般に操舵を行う周波数帯域で、かつ、ス
テアリング機構の摩擦トルクが路面反力トルク検出値へ
及ぼす検出誤差への影響を最小限とするように設定した
ものである。

【００２１】請求項１５に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、路面反力トルク検出手段のローパスフ
ィルタの折点周波数を、車速検出手段の出力に応じて設
定するようにしたものである。

【００２２】請求項１６に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、操舵トルク検出手段の出力を、ローパ
スフィルタを通して路面反力トルク検出手段に入力する
ようにしたものである。

【００２３】請求項１７に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、請求項６〜請求項１１のいずれか記載
の路面反力トルク検出手段に入力される操舵トルク検出
手段の出力が、操舵トルク信号の０付近に不感帯を有す
るようにしたものである。

【００２４】請求項１８に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、請求項１〜請求項１３のいずれか記載
の路面反力トルク検出手段の出力が、路面反力トルクの
０付近に不感帯を有するようにしたものである。

【００２５】請求項１９に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、請求項１〜請求項５のいずれか記載の
路面反力トルク付加制御手段を、ラックに歪み測定を設
けて構成したものである。

【００２６】請求項２０に記載の電動式パワーステアリ
ング制御装置の制御方法は、タイヤが路面から受ける路
面反力トルクを検出し、この路面反力トルクに基づい
て、ステアリング系の操舵力を補助するトルクを発生さ
せるモータを制御するようにしたことを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。なお、以下の説明中、従来
例と共通する部分については同一符号を付し、その説明
を省略する。また、本発明は、マイコンのソフトウエア
のみで従来の技術の課題を解決可能であり、制御装置の
ハードウエアについては従来の技術のものと変更点はな
いので説明は省略する。

【００２８】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成
を示すブロック図で、同図において、１５は前輪の舵
角、即ち、ハンドルを原点に復帰させようとする路面反
力トルクを検出するための路面反力トルク検出手段であ
る路面反力トルク検出器、１６は上記路面反力トルク検
出器１５で検出された路面反力トルク信号に基づいて、
モータ１０に上記検出された路面反力トルクと逆方向に
トルクを発生させるための切り込み補助トルク信号を出
力する切り込みトルク制御器、１７は上記路面反力トル
ク信号に基づいて、モータ１０にハンドルを原点に復帰
させる方向にトルクを発生させるためのハンドル戻し補
助トルク信号を出力する戻しトルク補償器で、本実施の
形態１では、上記切り込みトルク制御器１６及び戻しト
ルク補償器１７が、検出された路面反力トルクに基づい
て、モータ１０のトルクを制御する路面反力トルク付加
制御手段となる。上記路面反力トルク検出器１５は、例
えば、前輪とステアリング軸とを連結するラックの前輪
側の片側または両側に、ロードセルや歪みゲージのよう
な歪測定手段を配置して成り、前輪のタイヤからの路面
反力トルクＴ_reactにより上記ラックに作用する圧縮力
をラックの歪み量として検出し、この歪み量から算出さ
れた上記圧縮力に、ラックとタイヤの回転中心のオフセ
ットＸ_offsetを乗じることにより路面反力トルクＴ
_reactを検出する。

【００２９】３はモータ速度検出器５で検出したモータ
速度信号に基づいてダンピング補償信号を演算するダン
ピング補償器、４はモータ加速度検出器６にて検出した
モータ加速度信号に基づいて慣性補償信号を演算する慣
性補償器、７は第１の加算器１２で演算された、切り込
み補助トルク信号，ハンドル戻し補助トルク信号，ダン
ピング補償信号及び慣性補償信号の和である目標トルク
から、目標電流信号を演算するモータ電流決定器、９は
第２の加算器１３で得られた上記目標電流信号とモータ
電流検出器１１で検出されたモータ電流信号との誤差に
基づいてモータ１０に印加する電圧を決定するととも
に、モータ１０に上記電圧を印加するモータ駆動器で、
モータ１０は、印加された上記電圧に応じてモータ電流
値が応答し、モータ電流値に略比例関係にあるトルクを
発生してステアリング機構を駆動する。また、１４は車
速を検出するとともに、検出された車速信号を切り込み
トルク制御器１６，戻しトルク補償器１７，ダンピング
補償器３及び慣性補償器４に出力する車速検出器であ
る。

【００３０】次に、上記構成の電動式パワーステアリン
グ制御装置の動作について、図２のフローチャートに基
づき説明する。なお、従来の技術と異なる点は、図１の
ブロック図中の一点鎖線で囲まれた、目標電流を演算す
るまでのアルゴリズムであり、モータ電流の制御に関し
ては、例えばＰＩＤ式の電流Ｆ／Ｂ制御、あるいは目標
電流とモータ速度信号とに基づくオープンループ制御等
の一般的に行われる制御を行う。また、制御方式として
は、ディジタル制御またはアナログ制御いずれの方式に
基づいて実施してもよい。以下では目標電流を演算する
までのアルゴリズムに限定して説明を行う。まず、ステ
ップＳ１０１では、路面反力トルク検出器１５で検出さ
れた路面反力トルク信号を読み込みメモリに記憶する。
次に、ステップＳ１０２で、モータ速度検出器５で検出
されたモータ速度信号を読み込みメモリに記憶する。ス
テップＳ１０３では、モータ加速度検出器６において、
上記モータ速度信号を微分演算してモータ加速度信号を
得、これをメモリに記憶する。ステップＳ１０４では、
切り込みトルク制御器１６において、上記路面反力トル
ク信号に対してマップ演算し、切り込み補助トルク信号
を求めてメモリに記憶する。この時、上記切り込み補助
トルク信号は、上記路面反力トルクと逆方向にモータ１
０がトルクを発生するように上記マップを定めておく。
次に、ステップＳ１０５で、戻しトルク補償器１７にお
いて、上記路面反力トルク信号に対してマップ演算し、
ハンドル戻し補助トルク信号を求めてメモリに記憶す
る。ここで、上記ハンドル戻し補助トルク信号は、路面
反力トルクがステアリング機構内の摩擦トルクより小さ
い時にハンドルが自動的に原点に復帰しない現象を避け
るためのもので、図３に示すように、ステアリング機構
内の概ね摩擦トルク程度の値を上限としてリミッタで制
限し、上記リミッタの範囲内では路面反力トルク信号に
比例ゲインを乗じて求める。次に、ステップＳ１０６
で、ダンピング補償器３により、モータ速度信号に比例
ゲインを乗じてダンピング補償信号を求めメモリに記憶
し、ステップＳ１０７で、慣性補償器４により、モータ
加速度信号に比例ゲインを乗じて慣性補償信号を求めメ
モリに記憶する。次に、ステップＳ１０８に進み、第１
の加算器１２により、上記各ステップＳ１０４〜Ｓ１０
７で求められた、切り込み補助トルク信号，ハンドル戻
し補助トルク信号，ダンピング補償信号及び慣性補償信
号を加算して目標トルクを求め、これをメモリに記憶す
る。その後、ステップＳ１０９で、モータ電流決定器７
により、上記ステップＳ１０８で求められた目標トルク
にゲインを乗じて目標電流を求めてメモリに記憶する。
なお、この時のゲインは、モータ１０のステアリング軸
換算でのトルク定数の逆数としておく。

【００３１】なお、上記切り込みトルク制御器１６，戻
しトルク補償器１７，ダンピング補償器３，慣性補償器
４のゲイン等の各制御パラメータは、車速検出器１４か
らの車速信号に応じて設定される。この時、ステアリン
グ機構自身のダンピングが強い車両や、ステアリング軸
換算の慣性モーメントが小さなモータを装着した車両に
ついては、ダンピング補償器３及び慣性補償器４の各ゲ
インを０としてもよい。したがって、この場合には、モ
ータ速度検出器５，モータ加速度検出器６，ダンピング
制御器３及び慣性補償器４は不要となる。また、本実施
の形態１で用いるモータ速度検出器５としては、例えば
タコジェネレータ等のモータ速度センサを用いてもよい
し、ロータリエンコーダのパルス出力を差分してモータ
速度を検出するものであってもよいし、あるいはモータ
に印加する電圧から、モータに通電される電流値とコイ
ル抵抗値の積を減じるなどして得られる逆起電圧からモ
ータ速度を検出する構成のものでもよい。

【００３２】一般に、自動車の運転者は、ハンドルを切
った後に手を放して路面反力トルクによる自己復元力に
よりハンドルを中心に戻す場合が多く、これにより操舵
の労力を低減している。また、従来の電動式パワーステ
アリング装置は、モータ１０及びギアの摩擦トルクによ
りハンドルの戻り性が悪い。即ち、操舵トルク信号のみ
を検出して目標トルクを定める場合には、ハンドルを切
った後に手を放すと、操舵トルク信号が０となってしま
うので、ハンドル戻しトルクを発生させることができな
い。更に、操舵トルク信号に加えて、モータ回転信号に
基づいて目標トルクを定める場合にもモータ１０の回転
が止まってしまった場合には、モータ１０はハンドルを
戻す方向のトルクを発生させることができない。これに
対し、本実施の形態１の電動式パワーステアリング装置
は、路面反力トルク検出器１５を設け、手放しを行った
場合でもハンドルの角度に略比例した路面反力トルクを
検出して路面反力トルク信号を出力するとともに、路面
反力トルク付加制御手段である切り込みトルク制御器１
６及び戻しトルク補償器１７を設けて、上記路面反力ト
ルク信号に応じて、切り込み補助トルク信号とハンドル
戻し補助トルク信号とを演算してモータ１０のトルクを
制御するようにしたので、運転者が手放しを行った後に
も、モータ１０がハンドル戻し方向にトルクを出力する
ことが可能となり、確実にハンドルを中心に戻すことが
できる。

【００３３】なお、上記本実施の形態１では、図２のス
テップＳ１０４とＳ１０５においてはマップ演算をし、
ステップＳ１０６とＳ１０７ではゲインを乗じる演算を
する構成としたが、各ステップともゲインを乗じる構成
としてもよいし、あるいは、マップ演算とする構成とし
てもよい。また、ステップＳ１０４とＳ１０５とをまと
めて、切り込み補助トルク信号とハンドル戻し補助トル
ク信号を合成した１つのマップを準備し、路面反力トル
ク信号に対して切り込み補助トルク信号とハンドル戻し
補助トルク信号との和に相当する路面反力トルク付加制
御信号としてマップ演算するようにしてもよい。

【００３４】実施の形態２．図４は、本発明の実施の形
態２に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成
を示すブロック図で、同図において、１は操舵トルクを
検出する操舵トルク検出手段である操舵トルク検出器、
２は操舵トルク検出器１の出力である操舵トルク信号に
基づいて操舵補助トルク信号を演算する操舵アシスト制
御手段である操舵トルク制御器、１５は前輪の舵角を原
点に復帰させようとする路面反力トルクを検出する路面
反力トルク検出器、１７は上記路面反力トルク検出器の
出力である路面反力トルク信号に基づいて、モータ１０
にハンドルを原点に復帰させる方向にトルクを発生させ
るためのハンドル戻し補助トルク信号を出力する戻しト
ルク補償器で、本実施の形態２では、上記戻しトルク補
償器１７が路面反力トルク付加制御手段を構成する。ま
た、３はダンピング補償器、４は慣性補償器、５はモー
タ速度検出器、６はモータ加速度検出器、７はモータ電
流決定器、９はモータ駆動器、１０はモータ、１１はモ
ータ電流検出器、１２は第１の加算器、１３は第２の加
算器、１４は車速検出器である。

【００３５】次に、本実施の形態２の電動式パワーステ
アリング制御装置の動作について、図５のフローチャー
トに基づき説明する。なお、以下では、上記実施の形態
１と同様に、目標電流を演算するまでのアルゴリズムに
限定して説明を行う。まず、ステップＳ２０１で、路面
反力トルク検出器１５で検出された路面反力トルク信号
を読み込みメモリに記憶する。次に、ステップＳ２０２
で、操舵トルク検出器１で検出された操舵トルク信号を
読み込みメモリに記憶する。ステップＳ２０３では、モ
ータ速度検出器５で検出されたモータ速度信号を読み込
みメモリに記憶する。ステップＳ２０４では、モータ加
速度検出器６において、モータ速度信号を微分演算して
モータ加速度信号を得、これをメモリに記憶する。次
に、ステップＳ２０５〜Ｓ２０６では、操舵トルク制御
器２において、操舵トルク信号の周波数特性を改善する
ために、操舵トルク信号をマイコンのＳ／Ｗ上で構成し
た位相補償器に通して位相補償し、この位相補償された
操舵トルク信号に対してマップ演算し、操舵補助トルク
信号を求めてメモリに記憶する。次に、ステップＳ２０
７で、戻しトルク補償器１７において、上記路面反力ト
ルク信号に対してマップ演算を行い、ハンドル戻し補助
トルク信号を求めてメモリに記憶する。ステップＳ２０
８では、ダンピング補償器３により、モータ速度信号に
比例ゲインを乗じてダンピング補償信号を求めメモリに
記憶し、ステップＳ２０９では、慣性補償器４により、
モータ加速度信号に比例ゲインを乗じて慣性補償信号を
求めメモリに記憶する。次に、ステップＳ２１０に進
み、、第１の加算器１２により、上記各ステップＳ２０
６〜Ｓ２０９で求められた操舵補助トルク信号，ハンド
ル戻し補助トルク信号，ダンピング補償信号及び慣性補
償信号を加算して目標トルクを求め、これをメモリに記
憶する。その後、ステップＳ２１１で、モータ電流決定
器７により、上記ステップＳ２１１で求められた目標ト
ルクにゲインを乗じて目標電流を求めてメモリに記憶す
る。なお、この時のゲインは、モータ１０のステアリン
グ軸換算でのトルク定数の逆数としておく。

【００３６】なお、本実施の形態２においても、上記実
施の形態１と同様に、操舵トルク制御器２，戻しトルク
補償器１７，ダンピング補償器３，慣性補償器４の各制
御パラメータは、車速検出器１４の出力に応じて変更す
る。この時、ステアリング機構自身のダンピングが強い
車両や、ステアリング軸換算の慣性モーメントが小さな
モータを装着した車両については、ダンピング補償器
３，慣性補償器４の各ゲインを０としてもよく、この場
合は、モータ速度検出器５，モータ加速度検出器６，ダ
ンピング制御器３，慣性補償器４は不要となる。また、
操舵トルク制御器２を操舵トルク信号並びにその微分値
に対して操舵補助トルク信号を求める構成としてもよ
い。

【００３７】このように、本実施の形態２では、ドライ
バがハンドルを保持して操舵している場合には、操舵を
アシストする操舵補助トルク信号を操舵トルク信号に基
づいて発生させるとともに、ドライバがハンドルを放し
た場合には、ハンドルを原点に復帰させるハンドル戻し
補助トルク信号を路面反力トルク信号に基づいて発生さ
せることができるので、手放しを行った後にも、モータ
がハンドル戻し方向にトルクを出力することでき、確実
にハンドルを中心に戻すことができる。即ち、ドライバ
がハンドルを保持している場合には従来の制御アルゴリ
ズムをそのまま流用し、新たに手放し時にハンドルを原
点に復帰させる制御アルゴリズムを付け加えるだけで、
ハンドル戻り性を向上させることができる。

【００３８】なお、本実施の形態２では、図５のステッ
プＳ２０６とＳ２０７においてはマップ演算をし、ステ
ップＳ２０８とＳ２０９ではゲインを乗じる演算をする
構成としたが、各ステップともゲインを乗じる構成とし
てもよいし、あるいは、マップ演算とする構成としても
よい。また、本実施の形態２においては、操舵トルク信
号の周波数特性を改善するための位相補償器をマイコン
のＳ／Ｗ上で構成したが、操舵トルク信号を予めアナロ
グの位相補償器で周波数特性を改善した後、Ａ／Ｄ変換
してマイコンに取り込む構成としてもよい。なお、その
場合には、ステップＳ２０５が不要となる。

【００３９】実施の形態３．上記実施の形態２では、例
えばロードセルのような歪測定手段を備えた路面反力ト
ルク検出器１５を用いて、路面反力トルクを直接検出す
る構成としたが、本実施の形態３は、図６に示すよう
に、上記路面反力トルク検出器１５に代えて、ローパス
フィルタを備え、操舵トルク検出器１の出力である操舵
トルク信号とモータ加速度検出器６の出力であるモータ
加速度信号とモータ電流検出器１１の出力であるモータ
電流値とから路面反力トルク信号を演算して出力する、
マイコンのＳ／Ｗ上で構成した路面反力トルク検出器１
５Ｓを用いて電動式パワーステアリング制御装置を構成
したものである。これにより、路面反力トルク検出器１
５を省略することができるとともに、それに付随する配
線をなくすことができるので、電動式パワーステアリン
グ制御装置を小型化することができる。なお、路面反力
トルク検出器１５Ｓによる路面反力トルク信号の演算の
詳細については後述する。

【００４０】本実施の形態３の電動式パワーステアリン
グ制御装置の動作について、図７のフローチャートに基
づき説明する。まず、ステップＳ３０１で、操舵トルク
検出器１で検出された操舵トルク信号を読み込みメモリ
に記憶する。次に、ステップＳ３０２で、モータ速度検
出器５にて検出されたモータ速度信号を読み込みメモリ
に記憶する。ステップＳ３０３では、モータ加速度検出
器６において、モータ速度信号を微分演算してモータ加
速度信号を得るとともにメモリに記憶し、ステップＳ３
０４では、モータ電流信号を読み込みメモリに記憶す
る。次に、ステップＳ３０５〜Ｓ３０６では、路面反力
トルク検出器１５Ｓにおいて下記の演算を行い、路面反
力トルク信号を求める。まず、ステップＳ３０５で、操
舵トルク信号Ｔ_sensとステアリング軸回転加速度に相当
するモータ加速度信号ｄωとモータ電流信号Ｉ_mtrとを
用いて、下記の式（１）により、定常反力信号Ｔ'
_{rea_est}を得る。 Ｔ'_{rea_est}＝Ｔ_sens＋Ｋ_t・Ｉ_mtr−Ｊ・ｄω‥‥‥‥（１） Ｋ_t：モータのトルク定数（ステアリング軸換算） Ｊ ：ステアリング機構の慣性モーメント 次に、ステップＳ３０６において、路面反力トルク検出
器１５Ｓに設けられたローパスフィルタにより、下記の
式（２）に示すような１次フィルタ演算を行って路面反
力トルク信号Ｔ_{rea_est}を得るとともに、この路面反力
トルク信号Ｔ_{rea _est}をメモリに記憶する。 ｄＴ_{rea_est}／ｄｔ＝−Ｔ_{rea_est}／Ｔ₁＋Ｔ'_{rea_est}／Ｔ₁‥‥‥‥（２） ここで、Ｔ₁は、上記１次フィルタの時定数で、折点周
波数ｆ_c＝１／（２π・Ｔ₁）が０．０５〜１．０Ｈｚの
間になるように定める。

【００４１】次に、ステップＳ３０７〜Ｓ３０８では、
操舵トルク制御器２において、操舵トルク信号を位相補
償器に通して位相補償し、この位相補償された操舵トル
ク信号に対してマップ演算し、操舵補助トルク信号を求
めてメモリに記憶する。ステップＳ３０９では、戻しト
ルク補償器１７にて、上記路面反力トルク信号Ｔ
_{rea_est}に対してマップ演算によりハンドル戻し補助ト
ルク信号を求め、これをメモリに記憶し、ステップＳ３
１０では、ダンピング補償器３により、モータ速度信号
に比例ゲインを乗じてダンピング補償信号を求めメモリ
に記憶し、ステップＳ３１１では、慣性補償器４によ
り、モータ加速度信号に比例ゲインを乗じて慣性補償信
号を求めメモリに記憶する。次に、ステップＳ３１２に
進み、第１の加算器１２により、上記各ステップＳ３０
８〜Ｓ３１１で求められた操舵補助トルク信号，ハンド
ル戻し補助トルク信号，ダンピング補償信号及び慣性補
償信号を加算して目標トルクを求め、これをメモリに記
憶する。その後、ステップＳ３１３で、モータ電流決定
器７により、上記ステップＳ３１２で求められた目標ト
ルクにゲインを乗じて目標電流を求めてメモリに記憶す
る。なお、この時のゲインは、モータ１０のステアリン
グ軸換算でのトルク定数の逆数としておく。以上のステ
ップＳ３０１〜Ｓ３１３までを繰り返す。

【００４２】次に、上記式（１）及び式（２）により路
面反力トルクの検出が可能となる理由について説明す
る。ステアリング機構の運動方程式は、下記の式（３）
で表される。 Ｊ・ｄω_s／ｄｔ＝Ｔ_hdl＋Ｔ_mtr−Ｔ_fric−Ｔ_react…‥‥（３） ｄω_s／ｄｔ：ステアリング軸回転加速度 Ｔ_hdl ：操舵トルク Ｔ_mtr ：モータ出力トルク（ステアリング軸換算） Ｔ_fric ：ステアリング機構内の摩擦トルク Ｔ_react ：路面反力トルク（ステアリング軸換算） 上記式（３）を路面反力トルクＴ_reactについて解く
と、以下の式（４）のようになる。 Ｔ_react＝Ｔ_hdl＋Ｔ_mtr−Ｊ・ｄω_s／ｄｔ−Ｔ_fric…‥‥（４） したがって、操舵トルク，モータ出力トルク，ステアリ
ング軸回転加速度，ステアリング機構内の摩擦トルクの
各値を用いることにより、路面反力トルクＴ_{re act}を求
めることができる。操舵トルクＴ_hdlとしては、操舵ト
ルク信号Ｔ_sensを使用することができ、モータ出力トル
クＴ_mtrとしては、モータ電流信号Ｉ_mtrにトルク定数Ｋ
_tを乗じた値を使用することができる。また、ステアリ
ング軸回転加速度（ｄω_s／ｄｔ）としては、モータ加
速度信号ｄωを使用することができる。したがって、ス
テアリング機構内の摩擦トルクＴ_fricの影響を除いた路
面反力トルクは、上記式（１）で検出可能である。一
方、摩擦トルクＴ_fricは、ステアリング機構の回転速度
に対してリレーとして作用する。また、リレーは制御工
学上、等価線形化法により、等価的にゲインと位相で表
すことができることは広く知られている。したがって、
上記式（１）で検出された定常反力信号Ｔ'_{rea_est}のゲ
インと位相とを、上記式（２）の１次フィルタにより調
整することにより、路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を得
ることができる。即ち、ゲインと位相とを調整する最も
一般的な方法としてフィルタが用いられる。フィルタで
ゲインと位相を調整可能なのは、折点周波数以上の周波
数領域であり、調整したい周波数の０．５〜１倍の範囲
に折点周波数を設定すれば、ゲインはおよそ１〜０．５
倍、位相はおよそ０〜−２０degの範囲で調整可能であ
り、摩擦トルクの影響は大抵の場合キャンセルすること
ができる。自動車において一般的に行われる操舵周波数
は、０．１〜１Ｈｚ程度の範囲であり、折点周波数を上
記操舵周波数の０．５〜１倍、即ち概ね０．０５Ｈｚか
ら１Ｈｚの範囲に設定しておけば摩擦トルクの影響のキ
ャンセルが可能となる。なお、具体的な折点周波数は、
検出された路面反力トルク信号に基づく制御を最も効か
せたい操舵周波数を狙って設定される。

【００４３】このように、本実施の形態３では、路面反
力トルク信号Ｔ_{rea_est}を、操舵トルク信号Ｔ_sensとモ
ータ加速度信号ｄω（ステアリング軸回転加速度）とモ
ータ電流信号Ｉ_mtrとから検出する構成の路面反力トル
ク検出器１５Ｓを設けることにより、路面反力トルク検
出器１５及びそれに付随する配線が不要となり、電動式
パワーステアリング制御装置のコストを低減することが
可能となる。

【００４４】なお、上記実施の形態３においては、路面
反力トルク検出器１５Ｓに入力する操舵トルク信号Ｔ
_sensとして、位相補償前の信号を用いたが、操舵トルク
検出器１の周波数特性を改善する位相補償器をアナログ
で構成した場合には、操舵トルク信号Ｔ_sensとして、位
相補償後の信号を用いてもよい。また、操舵トルク信号
の周波数特性を改善するための位相補償器はマイコンの
Ｓ／Ｗ上で構成してもよいが、予めアナログの位相補償
器で周波数特性を改善した後、Ａ／Ｄしてマイコンに取
り込む構成としてもよい。その場合には、上記ステップ
Ｓ３０７が不要となる。

【００４５】また、上記例では、ステップＳ３０５で、
操舵トルク信号Ｔ_sensとモータ加速度信号ｄω（ステア
リング軸回転加速度）とモータ電流信号Ｉ_mtrとから、
下に再掲する式（１）を用いて、定常反力信号Ｔ'
_{rea_est}を得る構成としたが、小型モータやブラシレス
モータを装着した電動式パワーステアリング制御装置な
どのように、モータ慣性トルクが路面反力トルク検出値
に対して小さいような電動式パワーステアリング制御装
置に対しては、モータ慣性トルク項（−Ｊ・ｄω）を無
視してもよい。また、路面反力トルク付加制御を動作さ
せる必要がある操舵範囲でのステアリング軸換算のモー
タトルクが路面反力トルク検出値に対して小さいような
電動式パワーステアリング制御装置に対しては、ステア
リング軸換算のモータトルク項を無視してもよい。 Ｔ'_{rea_est}＝Ｔ_sens＋Ｋ_t・Ｉ_mtr−Ｊ・ｄω‥‥‥‥（１） Ｋ_t：モータのトルク定数（ステアリング軸換算） Ｊ ：ステアリング機構の慣性モーメント この時、モータ慣性トルク項と、ステアリング軸換算の
モータトルク項のうち、少なくとも一方を無視可能とな
るので、これらの演算が不要となる分、マイコンの演算
負荷を低減することができる。

【００４６】実施の形態４．上記実施の形態３では、モ
ータ電流検出器１１の出力Ｉ_mtrにステアリング軸換算
のモータトルク定数Ｋ_tを乗じた値からモータ出力トル
クを求めたが、本実施の形態４の電動式パワーステアリ
ング制御装置は、図８に示すように、例えばロードセル
のような歪み測定手段を備えた、モータ出力トルクを検
出するモータトルク検出器２０を設けて、モータ１０の
出力軸のトルクを直接検出するように構成したもので、
モータ１０の出力軸のトルクを直接検出することによ
り、モータ出力トルクの検出精度を向上させることがで
きるとともに、モータ電流検出器１１の出力Ｉ_mtrを用
いないため、モータ電流信号のノイズの影響を受けるこ
とがないので、路面反力トルクを精度良く検出すること
ができる。

【００４７】次に、本実施の形態４の電動式パワーステ
アリング制御装置の動作について、図９のフローチャー
トに基づき説明する。なお、操舵トルク信号の読み込み
（ステップＳ３０１ａ）からモータ加速度信号ｄωの演
算（ステップＳ３０３ａ）までは、上記図７に示したフ
ローチャートのステップＳ３０１〜Ｓ３０３と同じであ
るので、説明を省略する。ステップＳ３０４ａでは、ス
テアリング軸換算のモータトルク検出器２０の出力をＡ
／Ｄ変換し読み込み、メモリにモータトルク信号Ｔ_mと
して記憶する。次に、ステップＳ３０５ａで、操舵トル
ク信号Ｔ_sensとステアリング軸回転角速度に相当するモ
ータ加速度信号ｄωと上記モータトルク信号Ｔ_mとを用
いて、下記（５）式により、定常反力信号Ｔ'_{rea_est}を
得る。 Ｔ'_{rea_est}＝Ｔ_sens＋Ｔ_m−Ｊ・ｄω‥‥‥‥（５） ステップＳ３０６ａでは、上記式（５）で求めた定常反
力信号Ｔ'_{rea_est}を用いて、上記実施の形態３で示した
式（２）の１次フィルタ演算を行って路面反力トルク信
号Ｔ_{rea_est}を得、この路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を
メモリに記憶する。以下の、ステップＳ３０７ａ〜Ｓ３
１３ａは、上記実施の形態３の図７のステップＳ３０７
からステップＳ３１３までと同一であるので、説明を省
略する。。このように、本実施の形態４では、モータト
ルク検出器２０の出力から直接モータ出力トルクＴ_mを
検出するので、モータトルク検出精度が高く、モータ電
流信号ノイズの影響を受けない電動式パワーステアリン
グ制御装置を実現することが可能となる。

【００４８】実施の形態５．上記実施の形態３では、モ
ータ電流検出器１１の出力Ｉ_mtrにステアリング軸換算
のモータトルク定数Ｋ_tを乗じた値からモータ出力トル
クを求めるようにしたが、本実施の形態５の電動式パワ
ーステアリング制御装置は、図１０に示すように、上記
モータ電流検出器１１の出力Ｉ_mtrに代えて、モータ電
流決定器７の出力であるモータ電流制御目標値Ｉ_tを用
いて、モータ出力トルクを検出する構成としたもので、
上記モータ電流制御目標値Ｉ_tは、上記図７に示したフ
ローチャートのステップＳ３１３において演算されメモ
リに記憶されている値である。即ち、上記実施の形態３
では、ステップＳ３０１〜Ｓ３１３までの処理ルーチン
を繰り返し、ステップＳ３０４で検出したモータ電流検
出器１１の出力Ｉ_mtrを用いてモータ電流制御目標値Ｉ_t
を求め、モータ１０を制御するようにしたが、本実施の
形態５では、後述するように、一度モータ電流制御目標
値Ｉ_tを求めた後は、上記ステップＳ３０４で検出した
Ｉ_mtrではなく、モータ制御電流であるモータ電流制御
目標値Ｉ_tを用いて、モータ出力トルクを検出するよう
にしたので、モータ出力トルクの検出精度を向上させる
ことができる。更に、モータ電流信号のノイズの影響を
受けないので、路面反力トルクを精度良く検出すること
ができる。

【００４９】次に、本実施の形態５の電動式パワーステ
アリング制御装置の動作について説明する。まず、図７
のフローチャートにより、モータ電流制御目標値Ｉ_tを
求めてメモリに記憶した後、図１１のフローチャートに
示す処理ルーチンに移行し、ステップＳ３０１ｂで、操
舵トルク検出器１で検出された操舵トルク信号を読み込
みメモリに記憶する。次に、ステップＳ３０２ｂで、モ
ータ速度検出器５にて検出されたモータ速度信号を読み
込みメモリに記憶する。ステップＳ３０３ｂでは、モー
タ加速度検出器６において、モータ速度信号を微分演算
してモータ加速度信号を得るとともにメモリに記憶す
る。図１１の処理ルーチンでは、図７のステップＳ３０
４で行ったモータ電流信号Ｉ_mtrの読み込みを行わず、
ステップＳ３０５ｂに進み、操舵トルク信号Ｔ_sensとス
テアリング軸回転角速度に相当するモータ加速度信号ｄ
ωと本処理ルーチンの前サイクルで演算されメモリに記
憶されているモータ電流制御目標信号Ｉ_tとを用いて、
下記（６）式により、定常反力信号Ｔ'_{rea_est}を得る。 Ｔ'_{rea_est}＝Ｔ_sens＋Ｋ_t・Ｉ_t−Ｊ・ｄω‥‥‥‥（６） ステップＳ３０６ｂでは、上記式（７）で求めた定常反
力信号Ｔ'_{rea_est}を用いて、上記実施の形態３で示した
式（２）の１次フィルタ演算を行って路面反力トルク信
号Ｔ_{rea_est}を得、メモリに記憶する。以下の、ステッ
プＳ３０７ｂ〜Ｓ３１３ｂは、上記実施の形態３の図７
のステップＳ３０７からステップＳ３１３までと同一で
あるので、説明を省略する。。このように、本実施の形
態５では、モータ電流信号Ｉ_mtrの代わりに、モータ電
流決定器７の出力であるモータ電流制御目標信号Ｉ_tを
用いて、モータの出力軸トルクを検出するようにしたの
で、モータトルク検出精度が高く、モータ電流信号ノイ
ズの影響を受けない電動式パワーステアリング制御装置
を実現することが可能となる。

【００５０】実施の形態６．上記実施の形態３では、操
舵トルク検出器１から出力される操舵トルク信号Ｔ _sens
を用いて路面反力トルクＴ_{rea_est}を検出したが、本実
施の形態６は、操舵トルク検出器１の出力がモータ電流
検出器１１の出力に略比例することを用い、図１２に示
すように、モータ電流検出器１１の出力とモータ加速度
検出器６から出力されるモータ加速度信号ｄωとから路
面反力トルクＴ_{rea_est}を検出するように構成したもの
で、これにより、メモリを節約でき、演算処理プログラ
ムの構成とその演算処理を簡素化することができる。

【００５１】次に、本実施の形態６の電動式パワーステ
アリング制御装置の動作について、図１３のフローチャ
ートに基づき説明する。まず、ステップＳ３０４ｃで
は、モータ電流信号Ｉ_mtrを読み込みメモリに記憶す
る。次に、ステップＳ３０５ｃで、上記モータ電流信号
Ｉ_mtrを用いて、下記（７）式により、定常反力信号Ｔ'
_{rea_est}を得る。 Ｔ'_{rea_est}＝Ｋ_it・Ｉ_mtr＋Ｋ_t・Ｉ_mtr−Ｊ・ｄω‥‥‥‥（７） Ｋ_it；モータ電流信号から操舵トルク信号相当値への変
換定数 即ち、操舵トルク検出器１の出力はモータ電流検出器１
１の出力に略比例するので、操舵トルク信号Ｔ_sensに代
えて、比例項Ｋ_it・Ｉ_mtrを用いて定常反力信号Ｔ'
_{rea_est}を演算する。ステップＳ３０６ｃでは、上記式
（７）で求めた定常反力信号Ｔ'_{rea_est}を用いて、上記
実施の形態３で示した式（２）の１次フィルタ演算を行
って路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を得、この路面反力
トルク信号Ｔ_{rea_est}をメモリに記憶する。以下の、ス
テップＳ３０７ｃ〜Ｓ３１３ｃは、上記実施の形態３の
図７のステップＳ３０７からステップＳ３１３までと同
一であるので、説明を省略する。。

【００５２】このように、本実施の形態６では、操舵ト
ルク検出器１の出力がモータ電流検出器１１の出力に略
比例することを用い、操舵トルク検出器１の出力を用い
ることなく路面反力トルクを検出できるようにしたの
で、メモリを節約でき、演算処理プログラムの構成とそ
の演算処理を簡素化できる。なお、小型モータやブラシ
レスモータを装着した電動式パワーステアリング制御装
置などのように、モータ慣性トルクが路面反力トルク検
出値に対して小さいような電動式パワーステアリング制
御装置に対しては、モータ慣性トルク項（−Ｊ・ｄω）
を無視してもよいので、モータ電流検出器１１の出力の
みから路面反力トルクＴ_{rea_est}を検出することができ
る。

【００５３】実施の形態７．上記実施の形態３では、例
えばモータ回転角センサやモータ回転角速度センサ等の
センサ出力からモータ１０の回転速度を検出するモータ
速度検出器５を用いてモータ速度を検出したが、本実施
の形態７では、図１４に示すように、モータ電流検出器
１１からのモータ電流信号Ｉ_mtrと、モータ駆動器９の
図示しない電源電圧検出器からの電源電圧値とモータ駆
動器９の出力であるＰＷＭ信号のデューティ比信号とか
ら演算されるモータ印加電圧の目標値とからモータ回転
角速度ωを検出する、マイコンのＳ／Ｗ上で構成したモ
ータ速度検出器５Ｓを用いて電動式パワーステアリング
制御装置を構成したもので、上記モータ回転角速度ωを
微分演算した出力信号ｄωと操舵トルク信号Ｔ_sensとモ
ータ電流信号Ｉ_mtrとから路面反力トルクＴ_{rea_est}を得
るようにしたものである。これにより、モータの回転角
加速度ｄωを検出する際に、モータ回転角センサやモー
タ回転角速度センサ等のセンサが不要になり、電動式パ
ワーステアリング制御装置のコストを低減することがで
きる。

【００５４】次に、本実施の形態７の電動式パワーステ
アリング制御装置の動作について、図１５のフローチャ
ートに基づき説明する。まず、ステップＳ３０１ｄで、
操舵トルク検出器１で検出された操舵トルク信号を読み
込みメモリに記憶する。次に、ステップＳ３０２ｄで、
モータ電流信号を読み込みメモリに記憶する。ステップ
Ｓ３０３ｄでは、電源電圧検出器からの出力信号Ｖ_ｂを
Ａ／Ｄ変換し、モータ駆動器９の出力信号であるデュー
ティ比指令値Ｘ_ｄｕｔｙをメモリから読み込み、このデ
ューティ比指令値Ｘ_ｄｕｔｙと上記電源電圧検出器から
の出力信号Ｖ_ｂとを乗算した値から、モータ電機子抵抗
Ｒ_ｍにモータ電流信号Ｉ_mtrとを乗算した値を減算して
回転角速度ωを求める。以下に、回転角速度ωの演算式
を示す。 ω＝Ｘ_ｄｕｔｙ・Ｖ_ｂ−Ｒ_ｍ・Ｉ_mtr／Ｋ_ｂ‥‥‥‥（８） Ｋ_ｂ；逆起電力定数 次に、ステップＳ３０４ｄで、上記回転角速度ωを微分
演算してモータ加速度信号ｄωを得る。以下のステップ
Ｓ３０５ｄ〜ステップＳ３１３ｄは、実施の形態３の図
７のステップＳ３０６からステップＳ３１３までと同一
であるので、説明を省略する。

【００５５】実施の形態８．上記実施の形態３では、路
面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を、操舵トルク信号Ｔ_{s ens}
とモータ加速度信号ｄωとモータ電流信号Ｉ_mtrとから
検出する構成とするとともに、操舵トルク制御器２によ
り、操舵トルク検出器１から直接に補助トルク信号を演
算する構成としたが、図１６に示すように、上記操舵ト
ルク制御器２に代えて、ローパスフィルタを備えた路面
反力トルク検出器１５Ｓからの路面反力トルク信号Ｔ
_{rea_est}に基づいて、モータ１０に、上記路面反力トル
クと逆方向にトルクを発生させるための切り込みトルク
信号を演算し出力する切り込みトルク制御器１６Ｓを設
けて補助トルク信号とすることにより、例えば、出力値
にエンジン振動等に伴うノイズ成分が大きい安価な操舵
トルク検出器１を用いた場合でも、精度良く操舵トルク
を検出することができる。

【００５６】次に、本実施の形態８の電動式パワーステ
アリング制御装置の動作について、図１７のフローチャ
ートに基づき説明する。なお、操舵トルク信号の読み込
み（ステップＳ４０１）から路面反力トルク信号Ｔ
_{rea_est}を演算する（ステップＳ４０６）までは、上記
図７に示したフローチャートのステップＳ３０１〜Ｓ３
０６と同じであるので、説明を省略する。ステップＳ４
０７では、切り込みトルク制御器１６Ｓにおいて、ステ
ップＳ４０６で演算された路面反力トルク信号Ｔ
_{rea_est}に対してマップ演算し、切り込み補助トルク信
号を求めてメモリに記憶する。この時、切り込み補助ト
ルク信号は、路面反力と逆方向にモータ１０がトルクを
発生するように上記マップを定めておく。次に、ステッ
プＳ４０８で、戻しトルク補償器１７により、路面反力
トルク信号Ｔ_{rea_est}に対してマップ演算し、ハンドル
戻し補助トルク信号を求めてメモリに記憶する。ステッ
プＳ４０９では、ダンピング補償器３により、モータ速
度信号に比例ゲインを乗じてダンピング補償信号を求め
メモリに記憶し、ステップＳ４１０では、慣性補償器４
により、モータ加速度信号に比例ゲインを乗じて慣性補
償信号を求めメモリに記憶する。次に、ステップＳ４１
１に進み、、第１の加算器１２により、上記各ステップ
Ｓ４０７〜Ｓ４１０で求められた切り込み補助トルク信
号，ハンドル戻し補助トルク信号，ダンピング補償信号
及び慣性補償信号を加算して目標トルクを求め、これを
メモリに記憶する。その後、ステップＳ４１２で、モー
タ電流決定器７において、上記ステップＳ４１１で求め
られた目標トルクにゲインを乗じて目標電流を求めてメ
モリに記憶する。

【００５７】実施の形態９．本実施の形態９は、上記実
施の形態３〜８で用いられた路面反力トルク検出器１５
Ｓに関する発明であり、それ以外の部分については、上
記実施の形態３〜８４のいずれのブロック図の構成をと
ってもよい。以下、本実施の形態９の電動式パワーステ
アリング制御装置の動作について、図６（上記実施の形
態３のブロック図）及び図１８のフローチャートとに基
づき説明する。まず、ステップＳ５０１で、操舵トルク
検出器１で検出された操舵トルク信号を読み込みメモリ
に記憶する。次に、ステップＳ５０２で、モータ速度検
出器５にて検出されたモータ速度信号を読み込みメモリ
に記憶する。ステップＳ５０３では、モータ加速度検出
器６にて、モータ速度信号を微分演算してモータ加速度
信号を得るとともに、それをメモリに記憶する。ステッ
プＳ５０４では、モータ電流信号を読み込みメモリに記
憶する。

【００５８】ステップＳ５０５〜Ｓ５０８は、路面反力
トルク検出器１５Ｓでの動作を示すもので、まず、ステ
ップＳ５０５で、操舵トルク信号の絶対値が所定の閾値
以上かどうか判断する。この時、上記閾値は、直進時の
ハンドル保持に必要なトルクと操舵トルク検出器１の測
定オフセットとの和付近の値になるように予め設定し、
その値をＲＯＭに記憶させておく。ステップＳ５０５で
操舵トルク信号の絶対値が閾値以上であると判断された
場合には、そのままステップＳ５０７に進み、閾値未満
であると判断された場合には、ステップＳ５０６に進ん
で、路面反力トルク検出器１５Ｓ内での演算に用いる操
舵トルク信号Ｔ_sensを０に置き換えた上でステップＳ５
０７に進む。以下、上記実施の形態３のステップＳ３０
５〜Ｓ３１３と同様に、ステップＳ５０７〜Ｓ５１１に
おいて、操舵トルク信号Ｔ_sensとモータ加速度信号ｄω
とモータ電流信号Ｉ_mtrとから路面反力トルク信号Ｔ
_{rea_est}を演算し、この路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を
位相補償した信号から操舵補助トルク信号とハンドル戻
し補助トルク信号とを求める。その後、ステップＳ５１
２〜Ｓ５１５において、ダンピング補償信号，慣性補償
信号を求め、上記操舵補助トルク信号，ハンドル戻し補
助トルク信号，ダンピング補償信号，慣性補償信号の和
を求め目標トルクとし、この目標トルクにゲインを乗じ
て目標電流を求める。以上、ステップＳ５０１〜Ｓ５１
５までの動作を繰り返す。なお、操舵トルク信号Ｔ_sens
を０に置き換えた場合には、ステップＳ５０８で求めら
れた路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}の値は、Ｔ_{rea_est}≒
０となるので、操舵トルク信号の絶対値が閾値未満であ
る場合には、路面反力トルクが作用しないとして制御を
行うことになる。

【００５９】道路には、一般に雨水を路肩側に流すため
に、道路の中心付近が高く路肩付近が低くなるカントが
設けられている。このため、道路を直進しようとする場
合、ハンドルを僅かなトルクで保持する必要がある。ま
た、操舵トルクを検出する操舵トルク検出器１は、電圧
のドリフト等で僅かにオフセットする場合が多い。した
がって、操舵トルク検出信号をそのまま使うと、路面反
力トルク検出器１５Ｓは、直進時も路面反力トルク検出
値が０とならないので、この路面反力トルク検出値に基
づいてハンドル戻し補助トルク信号を演算すると、直進
時も不必要なトルクをドライバが感じてしまう場合があ
る。これに対して、本実施の形態９では、操舵トルク信
号の絶対値が所定の閾値未満であると判断された場合に
は、路面反力トルク検出器１５内での演算に用いる操舵
トルク信号Ｔ_sensを０に置き換えた上で、上記実施の形
態３に示した式（１）の定常反力信号Ｔ'_{rea_est}を演算
することにより、路面反力トルク検出器１５Ｓの検出値
を実質的に０とするとともに、この時の閾値を、直進時
のハンドル保持に必要なトルクと操舵トルク検出器の測
定オフセットとの和付近の値に設定するようにしたの
で、上述のような問題を解決することができる。

【００６０】なお、上記実施の形態９においては、ステ
ップＳ５０５において、操舵トルク信号の絶対値が閾値
未満であると判断された場合には、路面反力トルク検出
器１５Ｓ内での演算に用いる操舵トルク信号Ｔ_sensを０
に置き換えるようにしたので、路面反力トルク検出器１
５Ｓへの入力となる操舵トルク信号と、路面反力トルク
検出器１５Ｓ内での演算に用いる操舵トルク信号の関係
は、図１９に示すように、不連続が発生するが、図２０
に示すように、不連続点が無いように設定してもよい。
即ち、ステップＳ５０５で操舵トルク信号の絶対値が閾
値以上であると判断された場合には、操舵トルク信号Ｔ
_sensから上記閾値の値を減算した上でステップＳ５０７
に進むようにすることにより、上記不連続点を解消する
ようにしてもよい。

【００６１】実施の形態１０．上記実施の形態９では、
操舵トルク信号の絶対値が所定の閾値以上であるか否か
の判定後に、定常反力信号Ｔ'_{rea_est}の演算と路面反力
トルク信号Ｔ_{rea_est}の演算とを行うようにしたが、図
２１のフローチャートに示すように、定常反力信号Ｔ'
_{rea_est}の演算（ステップＳ６０５）と路面反力トルク
信号Ｔ_{rea_est}（ステップＳ６０６）の演算後に、操舵
トルク信号の絶対値が所定の閾値以上であるか否かの判
定（ステップＳ６０７）を行うようにしても、上記実施
の形態９と同様な効果を得ることができる。但し、本実
施の形態１０では、上記ステップＳ６０７で、操舵トル
ク信号の絶対値が閾値未満であると判断された場合に
は、ステップＳ６０８において、路面反力トルク信号Ｔ
_{rea_est}を０とした後、ハンドル戻し補助トルク信号を
求める（ステップＳ６１１）ものとする。

【００６２】実施の形態１１．上記実施の形態９，１０
では、マイコンのＳ／Ｗ上で構成した路面反力トルク検
出器１５Ｓにおいて、入力された操舵トルク信号の絶対
値が所定の閾値未満であると判断された場合には、路面
反力トルク検出器１５Ｓ内での演算に用いる操舵トルク
信号Ｔ_sensあるいは路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を０
として、ハンドル戻し補助トルク信号を求めるようにし
たが、上記実施の形態１，２に用いられる路面反力トル
ク検出器１５においても、路面反力トルク信号に閾値を
設定し、路面反力トルク信号が上記閾値以下の場合に
は、路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を０とした後、切り
込み補助トルク信号やハンドル戻し補助トルク信号を演
算するとともに、この時の閾値を、直進時の路面反力ト
ルク検出器出力のオフセット付近の値に設定することに
より、上記実施の形態９，１０と同様に、直進時に不必
要なトルクの発生をなくすことができるので、操舵性を
向上させることができる。

【００６３】次に、上記構成の電動式パワーステアリン
グ制御装置の動作について、図２２のフローチャートに
基づき説明する。まず、ステップＳ７０１では、路面反
力トルク検出器１５で検出された路面反力トルク信号を
読み込みメモリに記憶する。次に、ステップＳ７０２
で、モータ速度検出器５で検出されたモータ速度信号を
読み込みメモリに記憶する。ステップＳ７０３では、モ
ータ加速度検出器６において、上記モータ速度信号を微
分演算してモータ加速度信号を得、これをメモリに記憶
する。次に、ステップＳ７０４で、路面反力トルク信号
の絶対値が、上述した所定の閾値以上かどうか判断す
る。路面反力トルク信号の絶対値が閾値以上であると判
断された場合には、そのままステップＳ７０６に進み、
閾値未満であると判断された場合には、ステップＳ７０
５に進んで、路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を０とした
上でステップＳ７０６に進む。ステップＳ７０６では、
切り込みトルク制御器１６により、上記路面反力トルク
信号に対してマップ演算し、切り込み補助トルク信号を
求め、ステップＳ１７０７で、戻しトルク補償器１７に
より、上記路面反力トルク信号に対してマップ演算し、
ハンドル戻し補助トルク信号を求める。次に、ステップ
Ｓ７０８で、ダンピング補償器３により、モータ速度信
号に比例ゲインを乗じてダンピング補償信号を求めメモ
リに記憶し、ステップＳ７０９で、慣性補償器４によ
り、モータ加速度信号に比例ゲインを乗じて慣性補償信
号を求めメモリに記憶する。次に、ステップＳ７１０に
進み、第１の加算器１２により、上記各ステップＳ７０
６〜Ｓ７０９で求められた、切り込み補助トルク信号，
ハンドル戻し補助トルク信号，ダンピング補償信号及び
慣性補償信号を加算して目標トルクを求め、これをメモ
リに記憶する。その後、ステップＳ７１１で、モータ電
流決定器７により、上記ステップＳ７１１で求められた
目標トルクにゲインを乗じて目標電流を求めてメモリに
記憶する。

【００６４】実施の形態１２．本実施の形態１２は、上
記実施の形態３〜８の路面反力トルク検出器１５Ｓに設
けられたローパスフィルタの時定数を、車速に応じて変
更するようにしたもので、これにより、車速に関わらず
ハンドルの原点への復帰性を向上させることができる。
以下、本実施の形態１２について、図６（実施の形態３
のブロック図）と図２３のフローチャートとに基づき説
明する。まず、ステップＳ８０１で、操舵トルク検出器
１で検出された操舵トルク信号を読み込みメモリに記憶
する。次に、ステップＳ８０２で、モータ速度検出器５
にて検出されたモータ速度信号を読み込みメモリに記憶
する。ステップＳ８０３では、モータ加速度検出器６に
て、モータ速度信号を微分演算してモータ加速度信号を
得るとともに、それをメモリに記憶する。ステップＳ８
０４では、モータ電流信号を読み込みメモリに記憶す
る。次に、ステップＳ８０５で車速信号を読み込みメモ
リに記憶する。ステップＳ８０６では、操舵トルク信号
の絶対値が閾値以上であるか否か判断する。この時の上
記閾値は、直進時のハンドル保持に必要なトルクと操舵
トルク検出器１の測定オフセットの和付近になるように
予め設定し、その値をＲＯＭに記憶させておく。ステッ
プＳ８０６で操舵トルク信号の絶対値が閾値以上である
と判断された場合には、そのままステップＳ８０８に進
み、閾値未満であると判断された場合には、ステップＳ
８０７に進んで、路面反力トルク検出器１５Ｓ内での演
算に用いる操舵トルク信号Ｔ_sensを０に置き換えた上で
ステップＳ８０８に進む。

【００６５】ステップＳ８０８では、上記実施の形態３
と同様に、（１）式により、定常反力信号Ｔ'_{rea_est}を
演算する。 Ｔ'_{rea_est}＝Ｔ_sens＋Ｋ_t・Ｉ_mtr−Ｊ・ｄω‥‥‥‥（１） Ｋ_t：モータのトルク定数（ステアリング軸換算） Ｊ ：ステアリング機構の慣性モーメント ステップＳ８０９では、例えば、図２４に示すような、
上記車速信号に対して定められたマップから、式（２）
の１次フィルタの時定数Ｔ₁を読み込み、ステップＳ８
１０で、上記ステップＳ８０９で読み込まれた時定数を
用いて、上記式（２）の１次フィルタ演算を行い、路面
反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を得るとともにメモリに記憶
する。 ｄＴ_{rea_est}／ｄｔ＝−Ｔ_{rea_est}／Ｔ₁＋Ｔ'_{rea_est}／Ｔ₁‥‥‥‥（２）

【００６６】その後、上記実施の形態３のステップＳ３
０７〜Ｓ３１３と同様に、ステップＳ８１１で、操舵ト
ルク信号を位相補償した後、ステップＳ８１２で、この
位相補償された操舵トルク信号に対してマップ演算で、
操舵補助トルク信号を求め、更に、ステップＳ８１３〜
Ｓ８１７において、上記路面反力トルク信号Ｔ_{rea_es t}
に対してマップ演算し、ハンドル戻し補助トルク信号を
求めるとともに、ダンピング補償信号，慣性補償信号を
求め、上記操舵補助トルク信号，ハンドル戻し補助トル
ク信号，ダンピング補償信号，慣性補償信号の和を求め
目標トルクとし、この目標トルクにゲインを乗じて目標
電流を求める。以上、ステップＳ８０１〜Ｓ８１７まで
の動作を繰り返す。

【００６７】自動車のドライバが操舵を行う周波数帯域
は車速により異なり、一般に低速では早い操舵を行い、
高速では車両挙動が不安定になるのを防ぐために遅い操
舵を行う場合が多い。また、このフィルタは、ステアリ
ング機構の摩擦トルクを等価的なゲインと位相で表すた
めに導入したものであり、本来操舵周波数により最適な
フィルタの時定数は異なり、遅い低周波の操舵に対して
は時定数を大きく設定し、早い高周波の操舵に対しては
時定数を小さく設定することにより実際の路面反力トル
クに対する路面反力トルク信号の精度を向上させること
ができる。また、路面反力トルク信号の精度が高いほう
が、レーンチェンジ等の操舵を行った場合は、ハンドル
戻し補助トルク信号が実際の路面反力に応じたものとな
るので、よりよい操舵フィーリングをドライバに与える
ことができる。一方、ドライバがハンドルから手放しを
行った際の路面反力トルク信号Ｔ_{rea_ est}は、この時定
数が長いほどゆっくりと減少していくので、ハンドル戻
し補助トルク信号も長時間出力される。したがって、交
差点等でハンドルを大きく切った後に手放しを行った場
合等、ハンドルが原点に復帰するのに長い時間を要する
場合には、この時定数が大きいほうがよりハンドル戻り
性をよくできる。また、一般に交差点等でハンドルを大
きく切る車速は、一般に低速に限られており、それ以上
の車速領域では、レーンチェンジ等の比較的小さなハン
ドル操作が行われる。したがって、上記式（２）の１次
フィルタの時定数Ｔ₁を、図２４に示すように、一般の
ドライバが交差点等で大きくハンドルを切る場合の上限
速度までは、車速の増加とともに時定数が小さくなるよ
うに、また、それ以上の車速では、車速の増加とともに
時定数が大きくなるように設定しておけば、低速での大
きくハンドルを切った後に手放しを行った場合のハンド
ルの原点への復帰性と、中高速での良好な操舵フィーリ
ング及び小さくハンドルを切った後に手放しを行った場
合のハンドルの原点への復帰性をすべて満たすことがで
きる。

【００６８】また、上記時定数Ｔ₁を、図２５に示すよ
うに、一般のドライバが交差点等で大きくハンドルを切
る場合の上限速度までは、時定数を一定となるように定
めてもよい。あるいは、ステアリング機構の摩擦が小さ
い車両等で、ハンドルの原点の復帰性は比較的良い車両
であって、操舵フィーリングのみを改善したい場合に
は、上記時定数Ｔ₁を例えば、図２６に示すように、車
速に対する一般的な操舵周波数にあわせて、車速の増加
とともに大きくなるように設定してもよい。

【００６９】このように、本実施の形態１２において
は、路面反力トルク検出器１５Ｓ内の、ステアリング機
構の摩擦と等価的に与えたフィルタの時定数を、車速に
応じて変更するようにしたので、低速での大きくハンド
ルを切った後に手放しを行った場合のハンドルの原点へ
の復帰性と、中高速での良好な操舵フィーリング及び小
さくハンドルを切った後に手放しを行った場合のハンド
ルの原点への復帰性をすべて満たすことができる。

【００７０】実施の形態１３．本実施の形態１３は、戻
しトルク補償器１７内で、路面反力トルク信号に対して
ハンドル戻し補助トルク信号を演算する際の動作に関す
る発明であり、それ以外の部分については、上記各実施
の形態１〜１１のいずれのブロック図の構成をとっても
よい。ここでは、図２７に示すフローチャートに基づ
き、本実施の形態１３について説明する。まず、ステッ
プＳ９０１で、操舵トルク検出器１で検出された操舵ト
ルク信号を読み込みメモリに記憶する。次に、ステップ
Ｓ９０２で、モータ速度検出器５にて検出されたモータ
速度信号を読み込みメモリに記憶する。ステップＳ９０
３では、モータ加速度検出器６にて、モータ速度信号を
微分演算してモータ加速度信号を得るとともに、それを
メモリに記憶する。ステップＳ９０４では、モータ電流
信号を読み込みメモリに記憶する。次に、ステップＳ９
０５で車速信号を読み込みメモリに記憶する。ステップ
Ｓ９０６では、操舵トルク信号の絶対値が閾値以上であ
るか否か判断する。この時の上記閾値は、直進時のハン
ドル保持に必要なトルクと操舵トルク検出器１の測定オ
フセットとの和付近の値になるように予め設定し、その
値をＲＯＭに記憶させておく。ステップＳ９０６で操舵
トルク信号の絶対値が閾値以上であると判断された場合
には、そのままステップＳ９０８に進み、閾値未満であ
ると判断された場合には、ステップＳ９０７に進んで、
路面反力トルク検出器１５Ｓ内での演算に用いる操舵ト
ルク信号Ｔ_sensを０に置き換えた上でステップＳ９０８
に進み、定常反力信号Ｔ'_{rea_est}を演算した後、ステッ
プＳ９０９で、上記Ｔ'_{rea_est}をフィルタを通すことに
より、路面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}を得る。次に、ス
テップＳ９１０で操舵トルク信号を位相補償した後、ス
テップＳ９１１で、この位相補償された操舵トルク信号
に対してマップ演算で、操舵補助トルク信号を求める。

【００７１】ステップＳ９１２〜Ｓ９１３は、本実施の
形態９に係わる戻しトルク補償器１７での動作を示すも
ので、まず、ステップＳ９１２で、上記ステップＳ９０
５で読み込まれた車速信号に対して定められたゲイン及
びリミッタを読み込む。次に、ステップＳ９１３で、路
面反力トルク信号Ｔ_{rea_est}に対してマップ演算で、ハ
ンドル戻し補助トルク信号を求めメモリに記憶する。こ
の時のマップは、例えば、図２８に示すように、ステッ
プＳ９１２で読み込まれたゲイン及びリミッタに相当す
るものとしておく。その後、ステップＳ９１４〜Ｓ９１
７で、ダンピング補償信号，慣性補償信号を求め、上記
操舵補助トルク信号，ハンドル戻し補助トルク信号，ダ
ンピング補償信号，慣性補償信号の和を求め目標トルク
とし、この目標トルクにゲインを乗じて目標電流を求め
る。以上、ステップＳ９０１〜Ｓ９１７までの動作を繰
り返す。

【００７２】一般に、路面反力トルクは車速の関数で、
低速になる程、同一操舵角に対する路面反力トルクは小
さくなり、ハンドルの原点への復帰性が低下してしま
う。また、駐車時の極低速領域では、ハンドルを切った
まま車両を移動させる場合が多く直進性は要求されない
ので、ハンドルの原点への復帰性は重要でない。したが
って、極低速領域ではハンドル戻し補助トルク信号を小
さくし、所定の車速を超えると、低速ほどハンドル戻し
補助トルク信号が大きくなるように戻しトルク補償器１
７でのゲイン及びリミッタを定める必要がある。本実施
の形態１３では、ステップＳ９１２において、戻しトル
ク補償器１７でのゲイン及びリミッタを、図２９，３０
に示すように、一般のドライバが行う駐車速度の上限値
付近で上記ゲイン及びリミッタが最大となるように定め
ている。なお、駐車速度の上限値以下の車速領域では、
ゲイン及びリミッタを０としてハンドル戻し補助トルク
信号が０となるようにしてもよいし、十分にハンドルの
原点への復帰性が高い高速領域でもゲイン及びリミッタ
を０としてハンドル戻し補助トルク信号が０となるよう
にしてもよい。

【００７３】このように、本実施の形態１３では、戻し
トルク補償器１７において、路面反力トルク信号からハ
ンドル戻し補助トルク信号を演算する際のゲイン及びリ
ミッタを、一般のドライバが行う駐車速度の上限値付近
でゲイン及びリミッタが最大となるように定めたので、
駐車時の操作性を低下させることなく、車速に関わらず
ハンドルの原点への復帰性を向上させることができる。

【００７４】なお、上記実施の形態１３では、ゲイン及
びリミッタを両方同時に変更する例を示したが、そのい
ずれか一方のみを変化させて、他方は一定としても同様
の効果が期待できる。また、上記例では、リミッタによ
りハンドル戻し補助トルク信号の最大値を制限する構成
としたが、図３１，３２に示すように変曲点までは一定
ゲインとし、それを超えるとハンドル戻し補助トルク信
号を漸増させたり漸減させたりしてもよい。

【００７５】実施の形態１４．上記実施の形態１３で
は、１段のゲインに対してゲインの設定を示したが、図
３３に示すように、ゲイン設定を複数段にすることによ
り、ハンドルの原点への復帰性を更に向上させることが
できる。例えば、高速走行時等では、ハンドルを切り過
ぎた場合に走行安定性が失われてスピンし、重大な事故
につながるケースがある。したがって、高速走行時にハ
ンドルの切り過ぎを防止することは重要である。ハンド
ルを切り過ぎた場合に操舵トルクを重くすることによ
り、ハンドルの切り過ぎをしにくくなるので、切り過ぎ
防止効果が増す。図３３は、路面反力トルク信号に対し
てハンドル戻し補助トルク信号を演算する際のマップを
示し、路面反力トルク信号が小さな領域での１段目のゲ
インは、良好なハンドルの原点への復帰性を狙って、車
速に応じた小さなゲインに設定しておく。これに対し、
路面反力トルク信号が大きな領域での２段目のゲイン
は、大きなゲインに設定し、ハンドルを切り込めば切り
込むほど路面反力トルク信号が急激に大きくなり結果と
して操舵トルクが重くなる設定としておく。また、１段
目のゲインは、上記実施の形態９同様に、図３４に示す
ように、一般のドライバが行う駐車速度の上限値付近で
ゲインが最大となるように定め、２段目のゲインは、図
３５に示すように、高速領域以外では０とし、高速にな
ればなるほどゲインが大きくなるように設定する。

【００７６】このように、本実施の形態１４では、路面
反力トルク信号が小さな領域での１段目のゲインは、車
速に応じた小さなゲインに設定し、路面反力トルク信号
が大きな領域での２段目のゲインは、大きなゲインに設
定したので、高速走行時に、通常の操舵を行った場合は
良好なハンドルの原点への復帰性を実現し、ハンドルを
切り過ぎた場合には、ハンドルを切り込めば切り込むほ
ど路面反力トルク信号が急激に大きくなるため操舵トル
クが重くなりハンドルの切り過ぎを防止することができ
る。なお、本実施の形態１４では、ゲインのみ変更した
が、リミッタも高速になればなる程大きくなるように設
定してもよい。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、タイヤが路面から受ける反力を検出する
路面反力トルク検出手段を設けるとともに、上記路面反
力トルク検出手段で検出された路面反力トルクに基づい
て、運転者による操舵トルクを補助するモータのトルク
を制御する路面反力トルク付加制御手段を設けたので、
ドライバがハンドルを切った後、ハンドルを原点へ復帰
させる際に手放しを行ってもハンドルの角度に略比例し
た路面反力トルクを検出でき、確実にハンドルを中心に
戻すことができる。

【００７８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の構成に加え、運転者による操舵トルクを検出する操舵
トルク検出手段と、上記操舵トルク検出手段の出力に基
づいて、上記モータのトルクを制御する操舵アシスト制
御手段を設けたので、ドライバがハンドルを保持して操
舵している場合には、操舵をアシストする操舵補助トル
ク信号を操舵トルク信号に基づいて発生させることがで
き、ドライバがハンドルを放した場合には、上記路面反
力トルク付加制御手段により、ハンドルを確実に原点に
復帰させることができる。即ち、ドライバがハンドルを
保持している場合には従来の制御アルゴリズムをそのま
ま流用し、新たに手放し時にハンドルを原点に復帰させ
る制御アルゴリズムを付け加えるだけで、手放しを行っ
た後にも、モータがハンドル戻し方向にトルクを出力す
ることが可能となり、確実にハンドルを中心に戻すこと
ができる。

【００７９】請求項３に記載の発明によれば、上記路面
反力トルク付加制御手段の制御量を、路面反力トルク検
出手段の出力に対し１段もしくは複数段のゲインを乗じ
て得られる値とするとともに、上記制御量の最大値をリ
ミッタにより制限したので、ハンドルの原点への復帰を
確実に行うとともに、不用意に操舵トルクを重くするこ
とをなくすことができる。

【００８０】請求項４に記載の発明によれば、車速を検
出する車速検出手段を設けるとともに、この車速検出手
段の出力に応じて、上記ゲイン及びリミッタの値を設定
するようにしたので、車速に関わらずハンドルの原点へ
の復帰性を向上させることができる。

【００８１】請求項５に記載の発明によれば、上記ゲイ
ン及びリミッタの値を、駐車時等の極低速を除き、車速
が低い場合に路面反力トルク付加制御手段の出力が大き
くなるように設定したので、車速に関わらず、駐車時の
操作性を低下させることなく、ハンドルの原点への復帰
性を向上させることができる。

【００８２】請求項６に記載の発明によれば、モータ電
流検出手段とモータ回転角加速度検出手段とを設けると
ともに、路面反力トルク検出手段を、操舵トルク検出手
段の出力と上記モータ電流検出手段の出力から演算され
るステアリング軸換算のモータトルクとを加算した値か
ら、上記回転角加速度検出手段の出力から演算されるス
テアリング軸換算のモータ慣性トルクを減算して得られ
た値をローパスフィルタを通し、路面反力トルク検出値
を得るような構成としたので、路面反力検出器及びそれ
に付随する配線が不要となり、電動式パワーステアリン
グ制御装置を小型化できるとともに、コストの低減を図
ることができる。

【００８３】請求項７に記載の発明によれば、モータ電
流検出手段を設けるとともに、路面反力トルク検出手段
を、操舵トルク検出手段の出力と上記モータ電流検出手
段の出力から演算されるステアリング軸換算のモータト
ルクとを加算して得られた値をローパスフィルタを通
し、路面反力トルク検出値を得る構成としたので、小型
モータやブラシレスモータを装着した電動式パワーステ
アリング制御装置などのように、モータ慣性トルクが路
面反力トルク検出値に対して小さいような電動式パワー
ステアリング制御装置に対しては、モータ慣性トルク項
の演算が不要となり、マイコンの演算負荷を低減するこ
とができる。

【００８４】請求項８に記載の発明によれば、モータ回
転角加速度検出手段を設けるとともに、路面反力トルク
検出手段を、操舵トルク検出手段の出力と上記回転角加
速度検出手段の出力から演算されるステアリング軸換算
のモータ慣性トルクを減算して得られた値をローパスフ
ィルタを通し、路面反力トルク検出値を得る構成とした
ので、路面反力トルク付加制御を動作させる必要がある
操舵範囲でのステアリング軸換算のモータトルクが路面
反力トルク検出値に対して小さいような電動式パワース
テアリング制御装置に対しては、ステアリング軸換算の
モータトルク項の演算が不要となり、マイコンの演算負
荷を低減することができる。

【００８５】請求項９に記載の発明によれば、モータの
発生するトルクを検出するモータトルク検出手段と、モ
ータの回転角加速度を検出するモータ回転角加速度検出
手段とを設けるとともに、路面反力トルク検出手段を、
操舵トルク検出手投の出力と上記モータトルク検出手段
の出力とを加算した値から、上記回転角加速度検出手段
の出力から演算されるステアリング軸換算のモータ慣性
トルクを減算して得られた値をローパスフィルタを通
し、路面反力トルク検出値を得る構成としたことによ
り、モータ発生トルクを検出するセンサつきの電動式パ
ワーステアリング装置に対しては、直接モータの発生す
るトルクを検出することができるので、モータ電流から
モータの発生するトルクを演算するよりも精度良く、路
面反力トルクを検出することができる。

【００８６】請求項１０に記載の発明によれば、モータ
の回転角加速度を検出するモータ回転角加速度検出手段
を設けるとともに、路面反力トルク検出手段を、操舵ト
ルク検出手段の出力と上記モータを駆動する電流の目標
値から演算されるステアリング軸換算のモータトルクの
目標値とを加算した値から、上記回転角加速度検出手段
の出力から演算されるステアリング軸換算のモータ慣性
トルクを減算して得られた値をローパスフィルタを通
し、路面反力トルク検出値を得る構成としたことによ
り、モータを駆動する時に一般に行われるＰＷＭによる
電流リップルが目標電流には重畳されていないので、電
流リップルの影響を受けることなく精度良く、路面反力
トルクを検出することができる。

【００８７】請求項１１に記載の発明によれば、モータ
に流れる電流を検出するモータ電流検出手段を設けると
ともに、路面反力トルク検出手段を、モータ電流検出手
段の出力から演算されるステアリング軸換算のモータト
ルク値をローパスフィルタを通し、路面反力トルク検出
値を得る構成としたことにより、操舵トルク検出手段の
出力は、モータ電流検出手段の出力に略比例するので、
操舵トルク検出手段の出力を用いることなく路面反力ト
ルクを検出できるようになるので、演算処理を簡素化で
きる。

【００８８】請求項１２に記載の発明によれば、モータ
に流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、モータ
に接続された電源電圧を検出する電源電圧検出手段とを
設けるとともに、路面反力トルク検出手段における回転
角加速度検出手段を、上記電源電圧検出手段の出力とモ
ータを駆動する際のＰＷＭ信号のデューティ比の積と上
記モータ電流検出手段の出力とから演算する構成とした
ことにより、モータの回転角加速度検出する際にモータ
回転角センサやモータ回転角速度センサが不用になり、
電動式パワーステアリング制御装置のコストを低減する
ことができる。

【００８９】請求項１３に記載の発明によれば、路面反
力トルク検出手段を、操舵トルク検出手段の出力をロー
パスフィルタを通して得る構成としたことにより、モー
タ慣性トルクが路面反力トルク検出値に対して小さく、
かつ、路面反力トルク付加制御を動作させる必要がある
操舵範囲でのステアリング軸換算のモータトルクが路面
反力トルク検出値に対して小さい電動式パワーステアリ
ング装置に対しては、モータ慣性トルク項及び、ステア
リング軸換算のモータトルク項の演算が不要となる分、
電動式パワーステアリング制御装置に使用するマイコン
の演算負荷を低減することが可能となる。

【００９０】請求項１４に記載の発明によれば、上記ロ
ーパスフィルタの折点周波数を、運転者が一般に操舵を
行う周波数帯域で、かつ、ステアリング機構の摩擦トル
クが路面反力トルク検出値へ及ぼす検出誤差への影響を
最小限とするように設定したので、路面反力トルクの検
出精度を向上させることができる。

【００９１】請求項１５に記載の発明によれば、上記ロ
ーパスフィルタの折点周波数を、車速検出手段の出力に
応じて設定するようにしたので、車速に関わらず、路面
反力トルクの検出精度を向上させることができるととも
に、ハンドルの原点への復帰性を向上させることができ
る。

【００９２】請求項１６に記載の発明によれば、操舵ト
ルク検出手段の出力を、ローパスフィルタを通して路面
反力トルク検出手段に入力するようにしたので、モータ
慣性トルクが路面反力トルク検出値に対して小さく、か
つ路面反力トルク付加制御を動作させる必要がある操舵
範囲でのステアリング軸換算のモータトルクが路面反力
トルク検出値に対して小さいような電動式パワーステア
リング制御装置に対しては、モータ慣性トルク項やステ
アリング軸換算のモータトルク項を無視可能となるの
で、それらの演算が不要となり、マイコンの演算負荷を
低減することができる。

【００９３】請求項１７に記載の発明によれば、請求項
６〜９のいずれか記載の路面反力トルク検出手段に入力
される操舵トルク検出手段の出力が、操舵トルク信号の
０付近に不感帯を有するようにしたので、操舵トルク検
出手段の検出時のオフセットや路面のカントによる直進
時の保舵に必要なトルクの影響を受けることなく、ハン
ドルの原点への復帰性を向上させることができる。

【００９４】請求項１８に記載の発明によれば、請求項
１〜９のいずれか記載の路面反力トルク検出手段の出力
が、路面反力トルクの０付近に不感帯を有するようにし
たので、直進時での不要なトルクの影響を受けることな
く、ハンドルの原点への復帰性を向上させることができ
る。

【００９５】請求項１９に記載の発明によれば、路面反
力トルク付加制御手段を、ラックに、歪み測定を設けて
構成したので、路面反力トルクを確実に検出することが
でき、ハンドルの原点への復帰性を向上させることがで
きる。

【００９６】請求項２０に記載の発明によれば、タイヤ
が路面から受ける路面反力トルクを検出し、この路面反
力トルクに基づいて、ステアリング系の操舵力を補助す
るトルクを発生させるモータを制御するようにしたの
で、ドライバがハンドルを切った後、ハンドルを原点へ
復帰させる際に手放しを行ってもハンドルの角度に略比
例した路面反力トルクを検出でき、確実にハンドルを中
心に戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係わる電動式パワー
ステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係わる電動式パワー
ステアリング制御装置の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図３】 戻しトルク補償器の特性を示す図である。

【図４】 本実施の形態２に係わる電動式パワーステア
リング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図５】 本実施の形態２に係わる電動式パワーステア
リング制御装置の動作を説明するためのフローチャート
である。

【図６】 本実施の形態３に係わる電動式パワーステア
リング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図７】 本実施の形態３に係わる電動式パワーステア
リング制御装置の動作を説明するためのフローチャート
である。

【図８】 本実施の形態４に係わる電動式パワーステア
リング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図９】 本実施の形態４に係わる電動式パワーステア
リング制御装置の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図１０】 本実施の形態５に係わる電動式パワーステ
アリング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１１】 本実施の形態５に係わる電動式パワーステ
アリング制御装置の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図１２】 本実施の形態６に係わる電動式パワーステ
アリング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１３】 本実施の形態６に係わる電動式パワーステ
アリング制御装置の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図１４】 本実施の形態７に係わる電動式パワーステ
アリング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１５】 本実施の形態７に係わる電動式パワーステ
アリング制御装置の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図１６】 本実施の形態８に係わる電動式パワーステ
アリング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１７】 本実施の形態８に係わる電動式パワーステ
アリング制御装置の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図１８】 本実施の形態９に係わる電動式パワーステ
アリング制御装置の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図１９】 路面反力トルク検出器の不感帯特性を示す
図である。

【図２０】 他の路面反力トルク検出器の不感帯特性を
示す図である。

【図２１】 本実施の形態１０に係わる電動式パワース
テアリング制御装置の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図２２】 本実施の形態１１に係わる電動式パワース
テアリング制御装置の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図２３】 本実施の形態１２に係わる電動式パワース
テアリング制御装置の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図２４】 路面反力トルク検出器のフィルタの時定数
と車速との関係を示す図である。

【図２５】 他の路面反力トルク検出器フィルタの時定
数と車速との関係を示す図である。

【図２６】 他の路面反力トルク検出器のフィルタの時
定数と車速との関係を示す図である。

【図２７】 本実施の形態１３に係わる電動式パワース
テアリング制御装置の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図２８】 戻しトルク補償器の特性を示す図である。

【図２９】 戻しトルク補償器のゲイン特性を示す図で
ある。

【図３０】 戻しトルク補償器のリミッタ特性を示す図
である。

【図３１】 他の戻しトルク補償器の特性を示す図であ
る。

【図３２】 他の戻しトルク補償器の特性を示す図であ
る。

【図３３】 他の戻しトルク補償器の特性を示す図であ
る。

【図３４】 戻しトルク補償器の１段目ゲイン特性を示
す図である。

【図３５】 戻しトルク補償器の２段目ゲイン特性を示
す図である。

【図３６】 従来の電動式パワーステアリング制御装置
の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 操舵トルク検出器、２ 操舵トルク制御器、３ ダ
ンピング補償器、４ 慣性補償器、５，５Ｓ モータ速
度検出器、６ モータ加速度検出器、７ モータ電流決
定器、８ 判定器、９ モータ駆動器、１０ モータ、
１１ モータ電流検出器、１２ 第１の加算器、１３
第２の加算器、１４ 車速検出器、１５，１５Ｓ 路面
反力トルク検出器、１６，１６Ｓ 切り込みトルク制御
器、１７ 戻しトルク補償器、２０ モータトルク検出
器。

フロントページの続き (72)発明者 西山 亮治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 喜福 隆之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 和田 俊一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC01 CC08 DA01 DA15 DA23 DA62 DA63 DA64 DA65 DB03 DC03 DC12 DC21 DD01 DD06 DD10 DD17 DE05 EA01 EB11 EC23 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 CA28

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者による操舵トルクを補助するトル
   クを発生させるモータを備え、ステアリング系の操舵力
   を補助する電動式パワーステアリング制御装置におい
   て、タイヤが路面から受ける路面反力トルクを検出する
   路面反力トルク検出手段を設けるとともに、上記路面反
   力トルク検出手段で検出された路面反力トルクに基づい
   て、上記モータのトルクを制御する路面反力トルク付加
   制御手段を設けたことを特徴とする電動式パワーステア
   リング制御装置。
2. 【請求項２】 運転者による操舵トルクを検出する操舵
   トルク検出手段と、上記操舵トルク検出手段の出力に基
   づいて、上記モータのトルクを制御する操舵アシスト制
   御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電動式
   パワーステアリング制御装置。
3. 【請求項３】 上記路面反力トルク付加制御手段の制御
   量を、路面反力トルク検出手段の出力に対し１段もしく
   は複数段のゲインを乗じて得られる値とするとともに、
   上記制御量の最大値をリミッタにより制限したことを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の電動式パワース
   テアリング制御装置。
4. 【請求項４】 車速を検出する車速検出手段を設けると
   ともに、この車速検出手段の出力に応じて、上記ゲイン
   及びリミッタの値を設定するようにしたことを特徴とす
   る請求項３記載の電動式パワーステアリング制御装置。
5. 【請求項５】 上記ゲイン及びリミッタの値を、駐車時
   等の極低速を除き、車速が低い場合に路面反力トルク付
   加制御手段の出力が大きくなるように設定したことを特
   徴とする請求項４記載の電動式パワーステアリング制御
   装置。
6. 【請求項６】 モータに流れる電流を検出するモータ電
   流検出手段と、モータの回転角加速度を検出するモータ
   回転角加速度検出手段とを設けるとともに、路面反力ト
   ルク検出手段を、操舵トルク検出手段の出力と上記モー
   タ電流検出手段の出力から演算されるステアリング軸換
   算のモータトルクとを加算した値から、上記回転角加速
   度検出手段の出力から演算されるステアリング軸換算の
   モータ慣性トルクを減算して得られた値をローパスフィ
   ルタを通し、路面反力トルク検出値を得る構成としたこ
   とを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか記載の電
   動式パワーステアリング制御装置。
7. 【請求項７】 モータに流れる電流を検出するモータ電
   流検出手段を設けるとともに、路面反力トルク検出手段
   を、操舵トルク検出手段の出力と上記モータ電流検出手
   段の出力から演算されるステアリング軸換算のモータト
   ルクとを加算して得られた値をローパスフィルタを通
   し、路面反力トルク検出値を得る構成としたことを特徴
   とする請求項２〜請求項５のいずれか記載の電動式パワ
   ーステアリング制御装置。
8. 【請求項８】 モータの回転角加速度を検出するモータ
   回転角加速度検出手段を設けるとともに、路面反力トル
   ク検出手段を、操舵トルク検出手段の出力と上記回転角
   加速度検出手段の出力から演算されるステアリング軸換
   算のモータ慣性トルクを減算して得られた値をローパス
   フィルタを通し、路面反力トルク検出値を得る構成とし
   たことを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか記載
   の電動式パワーステアリング制御装置。
9. 【請求項９】 モータの発生するトルクを検出するモー
   タトルク検出手段と、モータの回転角加速度を検出する
   モータ回転角加速度検出手段とを設けるとともに、路面
   反力トルク検出手段を、操舵トルク検出手段の出力と上
   記モータトルク検出手段の出力とを加算した値から、上
   記回転角加速度検出手段の出力から演算されるステアリ
   ング軸換算のモータ慣性トルクを減算して得られた値を
   ローパスフィルタを通し、路面反力トルク検出値を得る
   構成としたことを特徴とする請求項２〜請求項５のいず
   れか記載の電動式パワーステアリング制御装置。
10. 【請求項１０】 モータの回転角加速度を検出するモー
    タ回転角加速度検出手段を設けるとともに、路面反力ト
    ルク検出手段を、操舵トルク検出手段の出力と上記モー
    タを駆動する電流の目標値から演算されるステアリング
    軸換算のモータトルクの目標値とを加算した値から、上
    記回転角加速度検出手段の出力から演算されるステアリ
    ング軸換算のモータ慣性トルクを減算して得られた値を
    ローパスフィルタを通し、路面反力トルク検出値を得る
    構成としたことを特徴とする請求項２〜請求項５のいず
    れか記載の電動式パワーステアリング制御装置。
11. 【請求項１１】 モータに流れる電流を検出するモータ
    電流検出手段を設けるとともに、路面反力トルク検出手
    段を、モータ電流検出手段の出力から演算されるステア
    リング軸換算のモータトルク値をローパスフィルタを通
    し、路面反力トルク検出値を得る構成としたことを特徴
    とする請求項２〜請求項５のいずれか記載の電動式パワ
    ーステアリング制御装置。
12. 【請求項１２】 モータに流れる電流を検出するモータ
    電流検出手段と、モータに接続された電源電圧を検出す
    る電源電圧検出手段とを設けるとともに、上記回転角加
    速度検出手段を、上記電源電圧検出手の段出力とモータ
    を駆動する際のＰＷＭ信号のデューティ比の積と上記モ
    ータ電流検出手段の出力とから演算する構成としたこと
    を特徴とする請求項２〜請求項１０のいずれか記載の電
    動式パワーステアリング制御装置
13. 【請求項１３】 路面反力トルク検出手段を、操舵トル
    ク検出手段の出力をローパスフィルタを通して得る構成
    としたことを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか
    記載の電動式パワーステアリング制御装置。
14. 【請求項１４】 上記ローパスフィルタの折点周波数
    を、運転者が一般に操舵を行う周波数帯域で、かつ、ス
    テアリング機構の摩擦トルクが路面反力トルク検出値へ
    及ぼす検出誤差への影響を最小限とするように設定した
    ことを特徴とする請求項６〜請求項１２のいずれか記載
    の記載の電動式パワーステアリング制御装置。
15. 【請求項１５】 路面反力トルク検出手段のローパスフ
    ィルタの折点周波数を、車速検出手段の出力に応じて設
    定するようにしたことを特徴とする請求項６〜請求項１
    ２のいずれか記載の電動式パワーステアリング制御装
    置。
16. 【請求項１６】 操舵トルク検出手段の出力を、ローパ
    スフィルタを通して路面反力トルク検出手段に入力する
    ようにしたことを特徴とする請求項２〜請求項１２のい
    ずれか記載の電動式パワーステアリング制御装置。
17. 【請求項１７】 請求項６〜請求項１３のいずれか記載
    の路面反力トルク検出手段に入力される操舵トルク検出
    手段の出力が、操舵トルク信号の０付近に不感帯を有す
    るようにしたことを特徴とする電動式パワーステアリン
    グ制御装置。
18. 【請求項１８】 請求項１〜請求項１３のいずれか記載
    の路面反力トルク検出手段の出力が、路面反力トルクの
    ０付近に不感帯を有するようにしたことを特徴とする電
    動式パワーステアリング制御装置。
19. 【請求項１９】 路面反力トルク付加制御手段を、ラッ
    クに、歪み測定を設けて構成したことを特徴とする請求
    項１〜請求項５のいずれか記載の電動式パワーステアリ
    ング制御装置。
20. 【請求項２０】 タイヤが路面から受ける路面反力トル
    クを検出し、この路面反力トルクに基づいて、ステアリ
    ング系の操舵力を補助するトルクを発生させるモータを
    制御するようにしたことを特徴とする電動式パワーステ
    アリング制御装置の制御方法。