JP2001239951A - 電動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】 従来の電動パワーステアリング制御装置は、
ハンドル操作後、手放したときのハンドルの戻りのフィ
ーリングが、油圧パワーステアリング制御装置のそれと
異なりので、違和感を覚えるということがあった。 【解決手段】 操舵トルクを検出する操舵トルク検出器
１の出力と、モータ電流から演算したステアリング軸換
算のモータトルクとを加算した値から、回転加速度から
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
算して得た値を１次ローパスフィルタを複数個、並列接
続したフィルタを通して路面反力トルク検出値を得る第
５の路面反力トルク検出手段１５ａを備えるようにした
ので、ハンドル戻しトルクが、時定数の異なる複数の１
次ローパスフィルタのそれぞれの出力の合成として発生
し、フィーリングが油圧パワーステアリング制御装置の
それに近い電動パワーステアリング制御装置が得られ
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、運転者のハンドル
操作により生じた操舵トルクを、電動モータにより補助
する自動車用の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】運転者のハンドル操作を、他の動力源
（例えば油圧ポンプや電動モータ）の駆動力で補助する
ことにより、運転者の操作必要力を軽減し、ハンドル操
作を容易にする装置としてパワーステアリング装置があ
る。以下の説明では、上記の他の駆動源として電動モー
タを用いたものを、他と区別するため電動式パワーステ
アリング装置という。

【０００３】従来の電動式パワーステアリング装置の構
成例として、本願出願人の先の出願特願平１２−０１６
０２６号に記載しているものの構成を図１５に示す。同
図において、１０は図示しないステアリング装置を駆動
する電動モータ（以下単にモータという）である。１は
図示しない運転者のハンドル操作によって生じる操舵ト
ルクを検出して操舵トルク信号を出力する操舵トルク検
出器（操舵トルク検出手段という）、２は操舵トルク信
号に基づいて操舵補助トルク信号を演算する操舵トルク
制御器（操舵アシスト制御手段という）、１７は路面反
力トルク検出器１５の出力である路面反力トルク信号に
基づいてハンドルを原点に復帰させる方向にモータ１０
の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、５はモータ速度検出
器、３はモータ速度信号を受けてそのダンピングを補償
するダンピング補償器、４は慣性補償器、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、１１はモータ電流検出器、１２は第１の加算器、１
３は第２の加算器、１４は車速検出器である。

【０００４】また、１５は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の出力するモータ電流値とからマイコ
ンのＳ／Ｗ上で路面反力トルク信号を演算して出力する
路面反力トルク検出器である。なお、路面反力トルク検
出器１５Ｓの演算処理説明図を図１６に示し、その演算
の詳細については後述する。

【０００５】従来の電動式パワーステアリング装置の動
作について、図１７のフローチャートに基づき説明す
る。最初に図示しないステップで車速検出器１４により
車速信号を読み込む。読み込んだ車速信号は以後、各ス
テップでの演算を行う上でパラメータとして使用され
る。車速信号の用途は以後の説明では説明を省略する。
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Ｓ３０４では、モータ電流
信号を読み込みメモリに記憶する。

【０００６】次に、ステップＳ３０５〜Ｓ３０６では、
路面反力トルク検出器１５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） ここで 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
である。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_{re a-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（２）式の１次フィルタの時定数で、折
点周波数ｆ_c ＝１／（２π・Ｔ₁ ）が０．０５〜１．０
Ｈｚの間になるように定める。

【０００７】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する。ステップＳ３１０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す
る。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。

【０００８】次に、ステップＳ３１２に進み、第１の加
算器１２によりステップＳ３０８〜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。ステップＳ３１
３で、モータ電流決定器７によりステップＳ３１２で求
め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。
以上に説明したステップＳ３０１〜Ｓ３１３を繰り返
す。

【０００９】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） ここで 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）
である。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。

【００１０】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。すなわち、ゲイン
と位相とを調整する最も一般的な方法として図１６のよ
うに１次フィルタ（ローパスフィルタ）が用いられる。
１次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、すな
わち概ね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。

【００１１】ところで、従来のパワーステアリング制御
装置の内、いわゆる油圧制御式のものは、その運転上の
感覚（ハンドル戻りの速さなど）がすぐれているので、
電動式パワーステアリング制御装置の特性も、この油圧
制御式のものに似た特性とすることが望まれている。理
解を助けるため、例えば走行中に定常的な操舵角を与え
た後、ハンドル手放し状態に移行した場合のハンドルの
戻りの発生状態に関して、油圧パワーステアリング制御
装置と電動パワーステアリング制御装置の特性を比較し
たものを図１８に示す。図１８に於いて９０（実線）は
油圧パワーステアリング制御装置のハンドルの戻り状
況、９１（点線）は電動パワーステアリング制御装置の
ハンドルの戻り状況を示している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電動式パワ
ーステアリング制御装置は、従来知られている油圧パワ
ーステアリング装置に比べて、ハンドルの戻り方（走行
中にハンドルを切ったあと手放した際のハンドルの戻り
具合）が異なるため、運転者が違和感を感じるという問
題点があった。その理由は、油圧パワーステアリング制
御装置では、ハンドル手放し直後の短い時間の間はタイ
ヤのねじれの解放により速い速度でハンドルが戻り、そ
の後はタイヤのアライメントによりゆっくりと戻るとい
う、２段階で戻るフィーリングとなるのに対して、上記
従来の電動式パワーステアリング制御装置では、路面反
力トルクを推定する演算に例えば０．１Ｈｚのローパス
フィルタ( 時定数１．６ｓｅｃ) を用いており、ハンド
ルを手放ししたときはこの時定数でモータのハンドル戻
しトルクが減少するので、１段階で戻るフィーリングと
なるところにある。

【００１３】また、直進でのインパルス操舵直後に手放
ししたときのハンドルの戻り具合と、定常的な旋回状態
から手放ししたときの戻り具合が異なるため、違和感を
与える問題点があった。これは、路面反力トルクを推定
する演算に例えば０．１Ｈｚのローパスフィルタ( 時定
数１．６ｓｅｃ) を用いているので、直進からハンドル
を速い速度で操舵してその直後に手放しした場合には、
路面反力トルク信号が十分大きくならない内に手放しす
るので、必要なハンドル戻しトルクが出力されず、ハン
ドルが中立点まで戻らないが、定常的旋回状態から手放
ししたときには、充分なハンドル戻しトルクが生じて、
ハンドルがほぼ中立点まで戻ることによる。

【００１４】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、油圧パワーステアリング制御装
置と同様のハンドル戻りのフィーリングを実現した電動
式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。また、操舵速度（速い操舵、遅い操舵）に関わら
ず、いつも同じような適切なハンドル戻りを実現する電
動式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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明による電動パワ
ーステアリング制御装置は、運転者のハンドル操作によ
る操舵トルクを補助するトルクを発生させる電動モータ
と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵
トルクの値を、１次ローパスフィルタを複数個、並列接
続したローパスフィルタを通すことによって路面反力ト
ルク検出値を得る第１の路面反力トルク検出手段とを備
えたものである。

【００１６】また、運転者のハンドル操作による操舵ト
ルクを補助するトルクを発生させる電動モータと、電動
モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、
モータ電流から演算されるステアリング軸換算のモータ
トルクを１次ローパスフィルタを複数個、並列接続した
ローパスフィルタを通すことによって路面反力トルク検
出値を得る第２の路面反力トルク検出手段とを備えたも
のである。

【００１７】また、運転者のハンドル操作による操舵ト
ルクを補助するトルクを発生させる電動モータと、操舵
トルクを検出する操舵トルク検出手段と、電動モータの
回転加速度を検出するモータ加速度検出手段と、操舵ト
ルクから回転加速度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た値を１次ローパスフ
ィルタを複数個、並列接続したフィルタを通すことによ
って路面反力トルク検出値を得る第３の路面反力トルク
検出手段とを備えたものである。

【００１８】また、運転者のハンドル操作による操舵ト
ルクを補助するトルクを発生させる電動モータと、操舵
トルクを検出する操舵トルク検出手段と、電動モータに
流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、操舵トル
クとモータ電流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を１次ローパスフィルタを複
数個、並列接続したローパスフィルタを通すことによっ
て路面反力トルク検出値を得る第４の路面反力トルク検
出手段とを備えたものである。

【００１９】また、運転者のハンドル操作による操舵ト
ルクを補助するトルクを発生させる電動モータと、操舵
トルクを検出する操舵トルク検出手段と、電動モータに
流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、電動モー
タの回転角加速度を検出するモータ回転加速度検出手段
と、操舵トルクと、モータ電流から演算したステアリン
グ軸換算のモータトルクとを加算した値から、回転加速
度から演算されるステアリング軸換算のモータ慣性トル
クを減算して得た値を１次ローパスフィルタを複数個、
並列接続したローパスフィルタを通して路面反力トルク
検出値を得る第５の路面反力トルク検出手段とを備えた
ものである。

【００２０】また、モータの回転角速度検出手段と、モ
ータの回転角速度検出手段が検出した回転角速度に応じ
て複数個の１次ローパスフィルタの内の少なくとも１個
の１次ローパスフィルタの時定数を変更するフィルタ時
定数変更手段とを備えたものである。

【００２１】また、運転者のハンドル操作による操舵ト
ルクを補助するトルクを発生させる電動モータと、操舵
トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵トルクの
値を、１次ローパスフィルタを通すことによって路面反
力トルク検出値を得る路面反力トルク検出手段と、１次
ローパスフィルタの時定数を変更するフィルタ時定数変
更手段とを備えたものである。

【００２２】この発明による、電動パワーステアリング
制御装置の制御方法は、ハンドル操作により発生する操
舵トルクを検出する手順と、操舵トルクを補助するトル
クを発生させる電動モータの電流を検出する手順と、電
動モータの回転加速度を検出する手順と、操舵トルクま
たはモータ電流から演算したステアリング軸換算のモー
タトルクの少なくとも１つの値を１次ローパスフィルタ
を複数個、並列接続したローパスフィルタを通して路面
反力トルク検出値を得る路面反力トルク検出手順を含む
ものである。

【００２３】また、ハンドル操作により発生する操舵ト
ルクを検出する手順と、操舵トルクを補助するトルクを
発生させる電動モータの電流を検出する手順と、電動モ
ータの回転加速度を検出する手順と、操舵トルクと、モ
ータ電流から演算したステアリング軸換算のモータトル
クとを加算したものから、回転加速度から演算されるス
テアリング軸換算のモータ慣性トルクを減算して得た値
を１次ローパスフィルタを複数個、並列接続したローパ
スフィルタを通して路面反力トルク検出値を得る路面反
力トルク検出手順とを含むものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の実施の形
態１の電動パワーステアリング制御装置の全体構成図を
図１に、図１の構成の内路面反力トルク検出器の構成を
図２に、図１、図２の動作フローチャートを図３に、ハ
ンドル手放し時の動作特性を図４に示す。図１におい
て、１０は図示しないステアリング装置を駆動する電動
モータ（以下単にモータという）である。１は図示しな
い運転者のハンドル操作によって生じる操舵トルクを検
出して操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出器（操
舵トルク検出手段という）、２は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トルク制御器、
１７は第５の路面反力トルク検出器１５ａ（後述）の出
力である路面反力トルク信号に基づいてハンドルを原点
に復帰させる方向にモータ１０のトルクを発生させるた
めの戻しトルク補償器、５はモータ速度を検出するモー
タ速度検出器、６はモータ加速度検出器、３はモータ速
度信号を受けてそのダンピングを補償するダンピング補
償器、４はモータ加速度信号を受けてその慣性トルクに
相当する信号を出力する慣性補償器である。

【００２５】７はモータ電流決定器、９はモータ駆動
器、１１はモータ電流検出器（モータ電流検出手段）、
１２は操舵トルク制御器２の出力と、戻しトルク補償器
１７の出力と、ダンピング補償器３の出力と、慣性補償
器４の出力とを加算する第１の加算器、１３は第２の加
算器、１４は車速検出器である。図１において１５ａは
第５の路面反力トルク検出器（路面反力トルク検出手
段）であり、図１の全体構成図では、第４の路面反力ト
ルク検出器１５ａの内部構成が従来の構成図１５の路面
反力トルク検出器１５と異なっており、その内部構成を
図２に示す。従来の図１６のものでは単一のローパスフ
ィルタを用いて、定常反力信号Ｔ' _rea-est から路面反
力トルク信号Ｔ_rea-est を演算していたが、図２のもの
では１次ローパスフィルタを複数個、並列接続したフィ
ルタを構成し、それぞれの１次ローパスフィルタの出力
結果を加算して路面反力トルク信号を演算している。

【００２６】図３のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ３０１〜Ｓ３０４は従来の図１８と同じなので説明を
省略し、ステップＳ３０５及びＳ３０７〜Ｓ８１０につ
いて説明する。ステップＳ３０５では、まず従来例の図
１７のＳ３０５と同様に、前述の（１）式により、定常
反力信号Ｔ' _rea-est を演算する。ステップＳ８０７で
は、前述の従来例で説明した式（２）と同じ形の式
（６）を用いて第１の１次フィルタ演算を行って、第１
の路面反力トルク信号１ Ｔ_{re a-est1}を得る。ここで、
式（６）のフィルタ時定数は１．６秒に設定する。さら
にステップＳ８０８では、同じ形の式（７）を用いて第
２の１次フィルタ演算を行って、第２の路面反力トルク
信号２ Ｔ_rea-est2を得る。ただし、式（７）のフィル
タ時定数は０．１６秒に設定しておく。 ｄＴ_rea-est1／ｄｔ＝−Ｔ_rea-est1／Ｔ₁ ＋Ｔ' _rea-est ／Ｔ₁ ‥（６） ｄＴ_rea-est2／ｄｔ＝−Ｔ_rea-est2／Ｔ₂ ＋Ｔ' _rea-est ／Ｔ₂ ‥（７）

【００２７】さらに、ステップＳ８１０で、第１の路面
反力トルク信号１と第２の路面反力トルク信号２にそれ
ぞれのゲインをかけて加算して、路面反力トルク信号Ｔ
_{rea- est} を得てメモリに記憶する。これを式（８）に示
す。ゲインＫ₁ 、Ｋ₂ は、例えばＫ₁ ＝１．０、Ｋ₂ ＝
０．３に設定しておく。 Ｔ_rea-est ＝Ｋ₁ ×Ｔ_rea-est1＋Ｋ₂ ×Ｔ_rea-est2‥‥‥‥（５） 上記により、時定数の異なる２つの１次フィルタ演算の
結果を加算した路面反力トルク信号が得られる。

【００２８】その後、従来の図１７のステップＳ３０７
と同様に、操舵トルク信号を位相補償した後、Ｓ３０８
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、Ｓ３０９で上記
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、Ｓ３１０でダンピ
ング補償信号，Ｓ３１１で慣性補償信号を求め、Ｓ３１
２で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Ｓ３１３でゲインを乗
じて目標電流を求める。以上に説明した全ステップの動
作を繰り返す。

【００２９】図１の構成の電動パワーステアリング制御
装置の効果について説明するため、従来のものとの特性
を比較した図を図４（ａ），（ｂ）に示す。図４（ａ）
はハンドル手放し時の操舵角、図４（ｂ）は路面反力ト
ルク信号を示すものである。図４（ａ）、（ｂ）に於い
て、９１は従来の図１８で説明した従来の電動パワース
テアリング制御装置のハンドル戻り特性、９３は従来の
電動パワーステアリング制御装置の路面反力トルクの大
きさを比較参考のため示すもの、９４、９５は図１の構
成の第５の路面反力トルク検出器１５ａを用いた場合の
ハンドル戻り特性と路面反力トルクの大きさを示すもの
である。

【００３０】従来はハンドル手放し後、路面反力トルク
信号は一定の時定数で減衰するので、操舵角も一様に中
立点に収束してしまう。これに対して、本実施の形態で
は、２つの異なる時定数を設定した１次フィルタの演算
結果を加算しているので、図４に示すように手放し直後
は大きな路面反力トルク信号により操舵角が戻りはじ
め、時定数０．１６秒で第２の路面反力トルク信号成分
は０に収束すると、その後は時定数１．６秒で０に収束
する第１の路面反力トルク信号成分により操舵角はゆっ
くりと戻るようになる。各フィルターの時定数を微調整
することによりこの特性を図１８で説明した油圧パワー
ステアリング制御装置の特性９０と極めて似たものとす
ることができる。以上のように、本実施の形態により、
油圧パワーステアリングと同様に、２段階で戻るフィー
リングを実現できる。

【００３１】実施の形態２．本実施の形態は、従来例の
図１６の路面反力トルク検出器１５に設けられたローパ
スフィルタを、その時点での操舵速度に応じて変更する
ように構成したもので、これにより遅い操舵、速い操舵
に関わらず、適切なハンドル戻りを実現できる。以下、
本実施の形態について、図５の電動パワーステアリング
制御装置の全体構成、図６の路面反力トルク検出器１５
ｂの構成、図７の動作を説明するフローチャート、図８
のハンドル手放し時の動作を説明する図に基づき説明す
る。

【００３２】図５において、１５ｂは実施の形態２によ
る路面反力トルク検出器であり、モータ速度検出器５で
検出したモータ速度を路面反力トルク検出器１５ｂに入
力している。路面反力トルク検出器１５ｂの構成の詳細
を図６に示す。図６の路面反力トルク検出器１５ｂにお
いて、１１５は入力されたモータ速度信号に応じて（あ
るいはステアリングギア比で除算して得た操舵速度に応
じて）ローパスフィルタの時定数を、あらかじめ記憶し
ているデータ表から読みだして変更するフィルタ時定数
変更回路（フィルタ時定数変更手段）である。

【００３３】図７のフローチャートにおいて、従来例と
異なるステップＳ８０６〜Ｓ８１０に関係する部分につ
いて説明する。まず従来例と同様に、ステップＳ３０５
では（１）式により、定常反力信号Ｔ' _rea-est を演算
する。ステップ８０７ｂではモータ速度信号をステアリ
ングギア比で除算して得た操舵速度に応じて、あらかじ
めマイコンに記憶しておいたフィルタの時定数を読込
む。操舵速度とフィルタ時定数の関係は図８に示すよう
に、操舵速度が大きくなるに従い、フィルタ時定数が小
さくなるように設定しておく。ステップＳ３０６では、
従来例と同様に（２）式により１次フィルタ演算を行
い、路面反力トルク信号Ｔ_rea-est を演算する。

【００３４】その後、従来例と同様に、Ｓ３０７で操舵
トルク信号を位相補償した後、この位相補償された操舵
トルク信号に対して、Ｓ３０８でマップ演算で操舵補助
トルク信号を求め、更に、Ｓ３０９で上記路面反力トル
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るとともに、Ｓ３１０でダンピン
グ補償信号，Ｓ３１１で慣性補償信号を求め、Ｓ３１２
で上記操舵補助トルク信号とハンドル戻し補助トルク信
号とダンピング補償信号と慣性補償信号との和を求め目
標トルクとし、Ｓ３１３で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Ｓ３０１〜Ｓ３
０５〜Ｓ８０７ｂ〜Ｓ３１３までの動作を繰り返す。

【００３５】図９に操舵速度が遅いときの、ハンドル手
放し時の操舵角と路面反力トルク信号を示し、同じく図
１０に操舵速度が速いときのそれを示して動作を説明す
る。図９の９６は実施の形態２の特性であるが、これは
従来の特性（図１８の９１）と同じである。即ち、遅い
操舵の場合は、従来と同様のフィルタ時定数となり、従
来と同様に中立点に戻ることができる。一方、直進状態
から速く操舵した直後にハンドル手放しした場合、従来
例ではローパスフィルタ演算のため路面反力トルク信号
が十分な大きさで出力されない（図１０の９７）ので、
ハンドルが中立点まで戻らないことがあった（図１０の
９８に示す）のに対し、本実施の形態２では操舵速度が
大きい場合はフィルタ時定数が小さいので、直進状態か
ら速く操舵した場合、図１０の９９に示すように直ちに
路面反力トルク信号が十分大きな値になる。したがっ
て、直進状態から速く操舵した直後にハンドル手放しし
た場合でも、十分な路面反力トルク信号が出力される。
またハンドルが戻る速度は比較的小さいので、フィルタ
時定数は比較的大きくなりハンドルが中立点に戻るのに
十分な間、ハンドル戻しトルクが出力され、ハンドルは
図１０の１００に示すように、中立点に戻ることができ
る。

【００３６】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、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。実施
の形態２の説明では、フィルタの個数は１個であるとし
て説明したが、実施の形態１で説明した複数の並列接続
した１次フィルタの内の１個の時定数を変更することで
も、同様の効果を得ることはできる。

【００３７】実施の形態３．実施の形態１と実施の形態
２では、ステップＳ３０５で、操舵トルク信号Ｔ_{se ns}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_{mt r} とから、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電動パワーステアリング制
御装置の場合には、モータ慣性トルク項（−Ｊ・ｄω）
を無視して、計算しないこととしてもよい。実施の形態
１の図１にこのような処置を施した場合の構成を図１１
に示す。図に於いて１５ｃは操舵トルク信号と、モータ
電流信号から得られるステアリング軸換算のモータトル
クとを加算した信号をフィルタリング（実施の形態１ま
たは実施の形態２のように）して路面反力トルクを得る
第４の路面反力トルク検出手段である。

【００３８】実施の形態４．さらに、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を
無視してもよい。この場合、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。実施の形態１の図１にこのような処置を施した場合
の構成を図１２に示す。図に於いて１５ｄは操舵トルク
信号と、モータ慣性トルクとを加算した信号をフィルタ
リング（実施の形態１または実施の形態２のように）し
て路面反力トルクを得る第３の路面反力トルク検出手段
である。

【００３９】実施の形態３と実施の形態４とは、同時に
実施できるように装置を構成してもよく（このようにし
たものは実施の形態６に示す）、このとき、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が無
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。

【００４０】実施の形態５．路面反力トルク検出手段
を、モータ電流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操舵
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、操舵トルク項の演算を無視してもよい。実施の形
態１の図１にこのような処置を施した場合の構成を図１
３に示す。図に於いて１５ｅはステアリング軸換算のモ
ータトルク信号をフィルタリング（実施の形態１または
実施の形態２のように）して路面反力トルクを得る第２
の路面反力トルク検出手段である。この場合、モータ慣
性トルク項及び、操舵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。

【００４１】実施の形態６．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を無視してもよい。実施の形態１の
図１にこのような処置を施した場合の構成を図１４に示
す。図に於いて１５ｆは操舵トルク検出器１の信号をフ
ィルタリング（実施の形態１または実施の形態２のよう
に）して路面反力トルクを得る第１の路面反力トルク検
出手段である。この場合、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。

【００４２】操舵トルク検出器１による操舵トルクの検
出は、この発明に言う操舵トルクを検出する手順であ
る。モータ電流検出器１１によるモータ電流の検出はこ
の発明に言う電動モータの電流を検出する手順である。
モータ速度検出器５とモータ加速度検出器６とにより電
動モータの加速度を検出するのはこの発明に言う電動モ
ータの加速度を検出する手順である。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、この発明の電動パワース
テアリング制御装置は、検出した操舵トルクの値を、１
次ローパスフィルタを複数個、並列接続したローパスフ
ィルタを通すことによって路面反力トルク検出値を得る
第１の路面反力トルク検出手段を備えているので、ハン
ドル戻しトルクがローパスフィルタの個数に応じた２段
以上のフィーリングで発生し、より油圧パワーステアリ
ング制御装置のフィーリングに近い特性とすることがで
きる。

【００４４】また、検出した電動モータの電流から換算
したモータトルクを、１次ローパスフィルタを複数個、
並列接続したローパスフィルタを通すことによって路面
反力トルク検出値を得る第２の路面反力トルク検出手段
を備えているので、ハンドル戻しトルクがローパスフィ
ルタの個数に応じた２段以上のフィーリングで発生し、
より油圧パワーステアリング制御装置のフィーリングに
近い特性とすることができる。

【００４５】また、操舵トルクから、モータ慣性トルク
を減じたものを１次ローパスフィルタを複数個、並列接
続したローパスフィルタを通すことによって路面反力ト
ルク検出値を得る第３の路面反力トルク検出手段を備え
ているので、ハンドル戻しトルクがローパスフィルタの
個数に応じた２段以上のフィーリングで発生し、より油
圧パワーステアリング制御装置のフィーリングに近い特
性とすることができる。

【００４６】また、検出した操舵トルクの値と、検出し
た電動モータの電流から換算したモータトルクとを加算
した値を、１次ローパスフィルタを複数個、並列接続し
たローパスフィルタを通すことによって路面反力トルク
検出値を得る第４の路面反力トルク検出手段を備えてい
るので、ハンドル戻しトルクがローパスフィルタの個数
に応じた２段以上のフィーリングで発生し、より油圧パ
ワーステアリング制御装置のフィーリングに近い特性と
することができる。

【００４７】また、検出した操舵トルクの値と、検出し
た電動モータの電流から換算したモータトルクとを加算
した値から、ステアリング軸換算のモータ慣性トルクを
減算して得た値を、１次ローパスフィルタを複数個、並
列接続したローパスフィルタを通すことによって路面反
力トルク検出値を得る第５の路面反力トルク検出手段を
備えているので、ハンドル戻しトルクがローパスフィル
タの個数に応じた２段以上のフィーリングで発生し、よ
り油圧パワーステアリング制御装置のフィーリングに近
い特性とすることができる。

【００４８】また、複数の１次ローパスフィルタの内の
少なくとも１個の時定数を、モータの回転角速度に応じ
て変更するフィルタ時定数変更手段を備えているので、
より油圧パワーステアリング制御装置のフィーリングに
近い特性とすることができる。

【００４９】また、検出した操舵トルクの値を、１個の
１次ローパスフィルタを通すことによって路面反力トル
ク検出値を得る路面反力トルク検出手段と、前記１次ロ
ーパスフィルタの時定数をモータの回転角速度に応じて
変更するフィルタ時定数変更手段を備えているので、ハ
ンドル戻しトルクのフィーリングがより油圧パワーステ
アリング制御装置のフィーリングに近い特性とすること
ができる。

【００５０】また、この発明による電動パワーステアリ
ング制御装置の制御方法は、操舵トルクまたはモータ電
流から演算したステアリング軸換算のモータトルクの少
なくとも１つの値を１次ローパスフィルタを複数個、並
列接続したローパスフィルタを通して路面反力トルク検
出値を得る路面反力トルク検出手順を含むので、その特
性をより油圧パワーステアリング制御装置のフィーリン
グに近づけることができる。

【００５１】また、操舵トルクと、モータ電流から演算
したステアリング軸換算のモータトルクとを加算したも
のから、前記回転角加速度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た値を１次ロー
パスフィルタを複数個、並列接続したローパスフィルタ
を通して路面反力トルク検出値を得る路面反力トルク検
出手順を含むので、その特性をより油圧パワーステアリ
ング制御装置のフィーリングに近づけることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の電動パワーステア
リング制御装置の全体構成図である。

【図２】 図１中に記載の路面反力トルク検出器の構成
図である。

【図３】 図１の電動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４】 図１の電動パワーステアリング制御装置の特
性図である。

【図５】 この発明の実施の形態２の電動パワーステア
リング制御装置の全体構成図である。

【図６】 図５中に記載の路面反力トルク検出器の構成
図である。

【図７】 図５の電動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８】 図１の電動パワーステアリング制御装置のフ
ィルタ時定数の説明図である。

【図９】 図５の電動パワーステアリング制御装置の特
性図である。

【図１０】 図５の電動パワーステアリング制御装置の
特性図である。

【図１１】 実施の形態３による電動パワーステアリン
グ制御装置の構成図である。

【図１２】 実施の形態４による電動パワーステアリン
グ制御装置の構成図である。

【図１３】 実施の形態５による電動パワーステアリン
グ制御装置の構成図である。

【図１４】 実施の形態６による電動パワーステアリン
グ制御装置の構成図である。

【図１５】 従来の電動パワーステアリング制御装置の
全体構成図である。

【図１６】 図１５中の路面反力トルク検出器の構成図
である。

【図１７】 図１５の動作を説明するフローチャートで
ある。

【図１８】 油圧パワーステアリング制御装置と従来の
電動パワーステアリング制御装置の特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 操舵トルク検出器（操舵トルク検出手段）、６ モ
ータ加速度検出器（モータ加速度検出手段）、１０ 電
動モータ、 １１ モータ電流検出器（モータ電流検
出手段）、１５ａ 第５の路面反力トルク検出器（路面
反力トルク検出手段）、１５ｂ 路面反力トルク検出器
（路面反力トルク検出手段）、１５ｃ 第４の路面反力
トルク検出器（路面反力トルク検出手段）、１５ｄ 第
３の路面反力トルク検出器（路面反力トルク検出手
段）、１５ｅ 第２の路面反力トルク検出器（路面反力
トルク検出手段）、１５ｆ 第１の路面反力トルク検出
器（路面反力トルク検出手段）、１１５ フィルタ時定
数変更手段、

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 CC08 DA15 DA20 DA23 DA63 DA64 DA82 DD05 DD17 EA01 EB12 EC23 EC29 3D033 CA13 CA16 CA20 CA28 5H570 AA21 BB20 GG01 JJ17 JJ25 JJ26 LL02 LL40

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者のハンドル操作による操舵トルク
   を補助するトルクを発生させる電動モータと、前記操舵
   トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵トル
   クの値を、１次ローパスフィルタを複数個、並列接続し
   たフィルタを通すことによって路面反力トルク検出値を
   得る第１の路面反力トルク検出手段とを備えたことを特
   徴とする電動パワーステアリング制御装置。
2. 【請求項２】 運転者のハンドル操作による操舵トルク
   を補助するトルクを発生させる電動モータと、前記電動
   モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、
   前記モータ電流から演算されるステアリング軸換算のモ
   ータトルクを１次ローパスフィルタを複数個、並列接続
   したフィルタを通すことによって路面反力トルク検出値
   を得る第２の路面反力トルク検出手段とを備えたことを
   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】 運転者のハンドル操作による操舵トルク
   を補助するトルクを発生させる電動モータと、前記操舵
   トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記電動モー
   タの回転加速度を検出するモータ加速度検出手段と、前
   記操舵トルクから前記回転加速度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た値を１
   次ローパスフィルタを複数個、並列接続したフィルタを
   通すことによって路面反力トルク検出値を得る第３の路
   面反力トルク検出手段とを備えた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】 運転者のハンドル操作による操舵トルク
   を補助するトルクを発生させる電動モータと、前記操舵
   トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記電動モー
   タに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、前記
   操舵トルクと前記モータ電流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を１次ローパス
   フィルタを複数個、並列接続したフィルタを通すことに
   よって路面反力トルク検出値を得る第４の路面反力トル
   ク検出手段とを備えた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】 運転者のハンドル操作による操舵トルク
   を補助するトルクを発生させる電動モータと、 前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 前記電動モータに流れる電流を検出するモータ電流検出
   手段と、 前記電動モータの回転加速度を検出するモータ加速度検
   出手段と、 前記操舵トルクと、前記モータ電流から演算したステア
   リング軸換算のモータトルクとを加算した値から、前記
   回転加速度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た値を１次ローパスフィルタを
   複数個、並列接続したフィルタを通して路面反力トルク
   検出値を得る第５の路面反力トルク検出手段とを備えた
   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】 モータの速度検出手段と、前記モータの
   速度検出手段が検出した回転速度に応じて複数個の１次
   ローパスフィルタの内の少なくとも１個の１次ローパス
   フィルタの時定数を変更するフィルタ時定数変更手段と
   を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一
   項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
7. 【請求項７】 運転者のハンドル操作による操舵トルク
   を補助するトルクを発生させる電動モータと、前記操舵
   トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵トル
   クの値を、１次ローパスフィルタを通すことによって路
   面反力トルク検出値を得る路面反力トルク検出手段と、
   前記１次ローパスフィルタの時定数を変更するフィルタ
   時定数変更手段とを備えたことを特徴とする電動パワー
   ステアリング制御装置。
8. 【請求項８】 ハンドル操作により発生する操舵トルク
   を検出する手順と、 前記操舵トルクを補助するトルクを発生させる電動モー
   タの電流を検出する手順と、 前記電動モータの回転加速度を検出する手順と、 前記操舵トルクまたは前記モータ電流から演算したステ
   アリング軸換算のモータトルクの少なくともいずれか１
   つの値を１次ローパスフィルタを複数個、並列接続した
   フィルタを通して路面反力トルク検出値を得る路面反力
   トルク検出手順を含むことを特徴とする電動パワーステ
   アリング制御装置の制御方法。
9. 【請求項９】 ハンドル操作により発生する操舵トルク
   を検出する手順と、 前記操舵トルクを補助するトルクを発生させる電動モー
   タの電流を検出する手順と、 前記電動モータの回転加速度を検出する手順と、 前記操舵トルクと、前記モータ電流から演算したステア
   リング軸換算のモータトルクとを加算したものから、前
   記回転加速度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た値を１次ローパスフィルタ
   を複数個、並列接続したフィルタを通して路面反力トル
   ク検出値を得る路面反力トルク検出手順とを含むことを
   特徴とする電動パワーステアリング制御装置の制御方
   法。