JP2001315657A - 電動パワーステアリング装置の制御装置。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動パワーステアリング装置の制御装置は、
電流フィードバック制御をするか、フィードフォーワー
ド制御をするもののいずれかであった。これらは、応答
が遅くてモータの内部で発生する高い周波数の外乱に対
応できないか、あるいは理論的には可能でも、実機とし
て構成することが困難であるなどのため、ハンドルフィ
ーリングが悪化したり、異音が生じたりするという問題
があった。 【解決手段】 モータ１０の駆動電圧指令値とモータ１
０の実電流とから、モータ１０内に生じている外乱電圧
成分を演算して求める外乱電圧推定オブザーバ１５を設
け、この外乱電圧から、所定のゲインを有する第２の電
流制御器５を介して第２の信号をえる。一方電流フィー
ドバック制御を行う第１の電流制御器３を設け、この出
力である第１の信号と、前記第２の信号とを加算して駆
動電圧指令値を得る。

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、運転者のハンド
ル操作により生じる操舵トルクを電動モータにより補助
する、自動車用の電動パワーステアリング装置の制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のステアリングハンドル（以下ハ
ンドル）を小さな力で操作出来るようにするため、ハン
ドルに働く運転者の力を他の駆動装置の力を用いて補助
する装置があり、パワーステアリング装置と呼ばれてい
る。そして、他の駆動装置として電動モータ（以下モー
タ）を用いるものがある。図１１は三菱電機技報 ＶＯ
Ｌ．７０ Ｎｏ９ １９９６ ４３〜４９頁に記載され
た、従来の電動パワーステアリング装置の制御装置のブ
ロック図である。図１１において、１は図示しないステ
アリングのコラム軸に装着した操舵トルクセンサに接続
された操舵トルク検出器、８は操舵トルク検出器１の出
力を受けてその位相を補償する位相補償器である。ま
た、１４は図示しない車軸の回転などを検出して車速信
号を出力するセンサに接続された車速検出器、２は位相
補償器８の出力と車速検出器１４の出力の両方を受け
て、必要な操舵トルクを決定する操舵トルク制御器であ
る。

【０００３】７は操舵トルク制御器２の決定したトルク
値を発生するために必要なモータの電流値を決定するモ
ータ電流決定器、３は加減算器１３を備えた電流フィー
ドバツク制御器、４はモータ電流決定器７の出力を伝達
する電流フィードフォーワード制御器、１９は加算器１
２を備えモータの電流を制御するモータ駆動器、１０は
このパワーステアリング装置の駆動モータ、１１はモー
タ１０の電流値を検出して加減算器１３へ負帰還させる
モータ電流検出器である。

【０００４】次に動作について説明する。ハンドルのト
ルクが操舵トルク検出器１により検出され、位相補償器
８で位相遅れを補償し、その出力を操舵トルク制御器２
に入力する。更に車速検出器１４で検出した車速信号を
操舵トルク制御器２に入力し、両入力に基づきドライバ
がハンドルを操作して発生させた操舵トルクを補助する
トルク値を決定する。そして、この補助するべきトルク
値をモータ電流決定器７へ入力し、目標電流を決定す
る。この目標電流にもとづき電流フィードフォーワード
制御器４の出力と、電流フィードバック制御器３の出力
とを加算器１２で加算し、該加算結果をモータ駆動器１
９へ入力し、モータ１０の出力トルクが所望のトルクと
なるように制御する。また、モータ１０の電流はモータ
電流検出器１１により実電流値として検出され、フィー
ドバツク制御器３へ加算器１３を介してフィードバツク
される。

【０００５】ところで、モータ１０はブラシ（ブラシ付
モータの場合）の微小振動や、モータ駆動器１９の転流
（モータ駆動器１９がチョッパなどのいわゆるオンオフ
制御方式である場合）などによる電圧脈動（これらを総
称して以下、外乱と呼ぶ）により、印加されている電圧
の平均値が一定であっても、モータ１０の電流値が脈動
することがあり、モータ１０の異音発生、不快なハンド
ルの振動などとなって運転者に不快感を与える。勿論、
外乱に対抗して目標電流値を維持する公知の方法として
は電流フィードバツク制御器３のゲインを上げる方法が
あるが、制御系全体の高い周波数でのゲインが高くなる
ことにより、１ＫＨｚ前後の高周波動作音が増加する弊
害もあるので安易にゲインを上げることはできない。

【０００６】上記のような問題点を軽減するため、電流
フィードバツク制御を行わずに制御装置を構成する方法
として、例えば特開平８−３１０４１７号公報に記載さ
れた制御装置のブロック構成（伝達関数ブロック図）を
図１２に示す。図に於いて、Ｉは目標電流指令値、ｉは
モータの現在の電流値である。５０は制御対象であるモ
ータ、５０ａは比例定数Ｋで、バッテリの基準電圧ＶＢ
Ｓに対するその時点でのバッテリの電圧ＶＢＡの比で、
バッテリ電圧の変動により生ずるＰＷＭ信号のデューテ
ィ比に対する印加電圧のゲインを表している。５０ｂは
モータ要素である。５１はフィードフォーワード補償器
で電流指令値Ｉに対するモータ電流ｉの応答特性を定義
するもの、５２は加算器でフィードフォーワード補償器
５１の出力Ｕ１とフィルタ５７の出力ｄａ’とを加算し
てＵ２を出力するもの、５５は使用するモータの特性Ｐ
＝１／（Ｌｓ＋Ｒ）の逆関数、即ち（Ｌ＊ｓ＋Ｒ＊）の
回路要素である。

【０００７】そして、実際のモータ制御特性、即ち回路
要素５２の出力Ｕ２との差ｄａを、フィルター５７、Ｑ
＝１／（Ｔ₁ Ｓ＋１）へ入力し、フィルター５７の出力
をフィードフォーワード補償器５１の出力Ｕ１から減算
する。これにより制御対象のモータ５０のもつ変動分
と、モータ５０の回転により発生する逆起電力ＫＴωの
変動分は補償されるように構成されている。しかし、こ
のシステムは、実際に使用されるモータのコイルインピ
ーダンスＰの逆関数（Ｌ＊ｓ＋Ｒ＊）を実現して回路要
素５５を構成するには、１００Ｈｚ以上の周波数帯域に
およぶ完全微分の演算が必要なため、実際に自動車の車
載機器として実現する上で、ノイズやＡ／Ｄ変換器の分
解能の影響を受けやすく理論どうりの効果が得られない
場合が多いという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動パワーステ
アリング装置の制御装置は、以上のように構成されてい
るので、次のような課題がある。 １）電流フィードバツク制御を行うものでは、要するに
応答速度が遅くて、高い周波数の外乱を押さえることが
出来ない。また、応答速度を上げると不安定になるため
上げることが出来ないという問題点があるため、モータ
のブラシの微小振動や、モータ駆動器１９の転流ノイズ
などによる電圧変動などの外乱により、モータの電流値
が変動することがあり、モータの異音発生、不快なハン
ドルの振動などとなって運転者に不快感を与える。ま
た、容易に電流フィードバツク制御器のゲインを上げる
ことができない。

【０００９】２）フィードフォーワード制御を行うもの
では、応答速度は早いが、実際に使用されるモータのコ
イルインピーダンスＰの逆関数Ｌ＊ｓ＋Ｒ＊を実現する
には、１００Ｈｚ以上の周波数帯域におよぶ完全微分の
演算が必要なため、実際に自動車の車載機器として実現
するにはノイズやＡ／Ｄ変換器の分解能の影響を受けや
すく理論式どうりの効果が得られない場合が多く、実用
に供し難い。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、使用するモータに生ずる種々の
外乱に対応できる応答速度を容易に得ることが出来、実
用に供することが可能で、外乱の影響をほとんど受けな
いようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を
得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明による電動パワ
ーステアリング装置の制御装置は、運転者の操作により
ハンドル軸に生じる操舵トルクを電動機により補助する
電動パワーステアリング装置の制御装置であって、電動
機に流す目標電流値を決定する目標電流決定手段、目標
電流値と電動機の現在の電流値との差にもとづく第１信
号を出力する第１の電流制御器、電動機に印加する電圧
と電動機の現在の電流値とから、電動機に生じている外
乱電圧に対応する第２信号を出力する外乱電圧演算手段
と、第１信号と第２信号とを加算して、電動機に印加す
るべき電圧に対応する電圧基準信号を出力する加算器と
を備えたものである。

【００１２】また、運転者の操作によりハンドル軸に生
じる操舵トルクをブラシ付きの直流電動機により補助す
る電動パワーステアリング装置の制御装置であって、直
流電動機の電機子に流す目標電流値を決定する目標電流
決定手段、目標電流値と直流電動機の現在の電流値との
差にもとづく第１信号を出力する第１の電流制御器、直
流電動機の電機子の端子間電圧を検出する端子間電圧検
出器、 端子間電圧と電動機の現在の電流値とから、電
動機に生じている外乱電圧に対応する第２信号を出力す
る外乱電圧演算手段と、第１信号と第２信号とを加算し
て、電動機に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号
を出力する加算器とを備えたものである。

【００１３】また、運転者の操作によりハンドル軸に生
じる操舵トルクを電動機により補助する電動パワーステ
アリング装置の制御装置であって、電動機の電機子に流
す目標電流値を決定する目標電流決定手段、目標電流値
と電動機の現在の電流値との差にもとづく第１信号を出
力する第１の電流制御器と、電動機に印加するべき電圧
に対応する電圧基準信号または電機子の端子間電圧から
予め記憶した電機子のコイルインピーダンスと電機子の
現在の電流値との積を減算して、電動機に発生している
外乱電圧に対応する第２信号を出力する外乱電圧演算手
段と、第１信号と第２信号とを加算して、電動機に印加
する電圧に対応する電圧基準信号を出力する加算器とを
備えた者である。

【００１４】また、外乱電圧演算手段が出力する第２信
号は、あらかじめ定めた所定のゲインを乗じるととも
に、予め定めた所定の上限または下限値に制限する第２
の電流制御器を介して第１信号に加算されるようにした
ものである。

【００１５】また、第２の電流制御器は位相進み補償特
性を備えたものである。

【００１６】また、外乱電圧演算手段は、電動機の電機
子コイルインピーダンス特性とステップ状外乱電圧の和
を電流モデルとしたものである。

【００１７】また、外乱電圧演算手段は、電動機の電機
子コイルインピーダンス特性と正弦波状外乱電圧の和を
電流モデルとしたものである。

【００１８】また、外乱電圧演算手段は、電動機の電機
子コイルインピーダンス特性と時間に対する多項式で表
される外乱電圧の和を電流モデルとしたものである。

【００１９】また、外乱電圧演算手段は、その入力側
か、その出力側のすくなくとも一方にハイパスフィルタ
ーを備えたものである。

【００２０】また、予め記憶した電機子のコイルインピ
ーダンスと電機子の現在の電流値との積を求める手段
は、モータ電流に対応する信号を電機子コイルインピー
ダンスの逆モデルと等価のフィルターに通すこととした
ものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の実施の形
態１による電動パワーステアリング装置の制御装置の構
成を図１に示す。図に於いて２０は目標電流決定手段で
あり、操舵トルクと車速信号から目標電流を決定する
（図の一点罫線部分）部分であるが、従来の図１１と同
じなので説明は簡単にする。図に於いて、１は図示しな
いステアリングのコラム軸に装着した操舵トルクセンサ
に接続された操舵トルク検出器、８は操舵トルク検出器
１の出力を受けてその位相を補償する位相補償器であ
る。また、１４は図示しない車軸の回転などを検出して
車速信号を出力するセンサに接続された車速検出器、２
は位相補償器８の出力と、車速検出器１４の出力の両方
を受けて必要な操舵トルクを決定する操舵トルク制御
器、７は操舵トルク制御器２の決定したトルク値を発生
するために必要なモータの電流値を決定するモータ電流
決定器である。９は制御対象であるモータの電機子コイ
ル、１０はモータの軸、１１はモータの電流を検出する
モータ電流検出器である。

【００２２】１３は加減算器、３は電流フィードバック
制御器であるが、以下、第１の電流制御器という。１５
は外乱電圧推定オブザーバであり、モータ駆動指令電圧
Ｖｒｅｆと実電流値Ｉａｃｔが入力され、これらをもと
に外乱電圧Ｖを推定する。１６はハイパスフィルター、
５は第２の電流制御器でありその特性は図２に示すよう
に、入力に対して一定値を乗じるとともに所定のレベル
でリミッタにより制限されるものである。１２ａは加算
器で第１、第２のの電流制御器３、５の出力を加算す
る。

【００２３】次に動作について、図１のブロック図と図
３のフローチャートにより説明する。目標電流Ｉｒｅｆ
と実電流Ｉａｃｔとの差を加減算器１３で演算し、第１
の電流制御器３へ入力する。第１の電流制御器３内で、
予めＲＯＭに記憶している比例ゲインＫｐと、積分ゲイ
ンＫｉを用いて、比例積分演算を行う。微分要素があっ
ても構わないがここでは微分ゲインをゼロとして説明す
る。第１の電流制御器３の出力である駆動基準電圧Ｖｄ
ＦＢと第２の電流制御器５の出力である外乱補償電圧Ｖ
ｄＦＦとを、加算器１２ａで加算してモータ駆動指令電
圧Ｖｒｅｆとし、更にここから外乱電圧Ｖｄｉｓｔ１と
モータの逆起電力Ｖｂを減算した実入力値Ｖｃをモータ
の電機子コイル９へ入力する。

【００２４】モータ電機子コイル９は指令された電圧Ｖ
ｃに応じた電圧をモータに印加し、モータ１０に流れた
電流はモータ電流検出器１１により実電流値として検出
され、第１の制御器（フィードバック制御器）３へ加減
算器１３を介して入力される。

【００２５】外乱電圧推定オブザーバ１５について説明
する。外乱電圧推定オブザーバ１５はコイルインピーダ
ンス特性と外乱電圧の和として構成したモータ１０の電
流挙動のモデルを持つ。外乱電圧Ｖｄｉｓｔの動特性が
（１）式で与えられるステップ状であるものとしてモー
タの電流挙動をモデル化すると（２）式のようになる。
この電流挙動モデル（２）式の中の状態量である外乱電
圧Ｖｄｉｓｔを外乱電圧推定オブザーバにより推定す
る。

【００２６】

【数１】

【００２７】（２）式の拡大系を（３）式に示す可観測
正準系に変換する。この（３）式に対する外乱電圧推定
オブザーバの基本式は（４），（５）式のようになる。

【００２８】

【数２】

【００２９】この（４），（５）式へ制御の対象とする
モータの抵抗値Ｒｍ、インダクタンス値Ｌｍに対する係
数を代入したものが外乱電圧推定オブザーバの機能を表
す演算式となる。外乱電圧推定オブザーバ１５は、この
式に実電流Ｉａｃｔ，駆動指令電圧Ｖｒｅｆを入力し、
外乱電圧推定値Ｖｄｉｓｔを算出するものである。式
（４）で重み係数ｇ１，ｇ２は外乱電圧推定オブザーバ
１５の出力が安定になるように値を予め決めておく。

【００３０】操舵したときにはモータの逆起電力Ｖｂは
ゼロではない。そして逆起電力も電流制御系内において
は外乱の一つであるから、トータルの外乱電圧はＶｂ＋
Ｖｄｉｓｔ となる。ここで逆起電力Ｖｂは操
舵速度に比例する。そして操舵速度の周波数範囲は高く
とも３Ｈｚ程度であるので、周波数２０〜２００Ｈｚの
ブラシ振動や、転流リップルによる外乱電圧とは周波数
帯域が１桁以上異なる。そこで外乱電圧推定オブザーバ
１５の出力をハイパスフィルター１６で処理して、モー
タの逆起電圧Ｖｂの成分を取り除き、本来の外乱電圧の
みを推定する。理解を助けるため図５に実際の外乱電圧
の波形と外乱電圧オブザーバ１５による演算の結果の波
形とを示す。高い精度で実際の波形に極めて近い演算結
果が得られるている。

【００３１】電動パワーステアリング装置の制御装置の
動作はＲＯＭに記憶したプログラムをＣＰＵにより実行
する。この動作フローを図３のフローチャートにより説
明する。ステップ１０１で操舵トルクセンサの信号を操
舵トルクＴｈｄｌとして読込み、メモリに記憶する。ス
テップ１０２で操舵トルクＴｈｄｌに基づき予め定めら
れたテーブルデータに基づき目標電流Ｉｒｅｆをテーブ
ルルックアップする。ステップ１０３でモータ実電流Ｉ
ａｃｔを読み込みメモリに記憶する。ステップ１０４で
該モータ実電流Ｉａｃｔと目標電流Ｉｒｅｆとの電流偏
差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉａｃｔを演算する。ステップ１０
５で該電流偏差ΔＩに基づき、比例、積分演算し、駆動
基準電圧ＶｄＦＢを決定し、第１の電流制御器３の出力
として記憶する。ステップ１０６でモータ実電流Ｉａｃ
ｔとモータ駆動指令電圧Ｖｒｅｆとを外乱電圧推定オブ
ザーバに入力し、外乱電圧推定値Ｖｄｉｓｔを前述の説
明のように演算する。なお、モータ駆動指令電圧Ｖｒｅ
ｆは電源投入と同時にゼロにリセットする。ステップ１
０７で外乱電圧推定値Ｖｄｉｓｔを次式のハイパスフィ
ルタの演算式で処理し、低周波成分を除去する。ここで
τは定数であり、除去する周波数帯域に対して予め設定
し記憶しておく。

【００３２】

【数３】

【００３３】ステップ１０８で該ハイパスフィルタの出
力ＶｄｉｓｔＨＰに基づき、予め記憶しておいた図３に
示すＶｄｉｓｔＨＰとＶｄＦＦとの関係に基づき外乱補
償電圧ＶｄＦＦをテーブルルックアップにより決定し、
その値を第２の電流制御器５の出力として記憶する。ス
テップ１０９でステップ１０５で演算した第１の電流制
御器３の出力ＶｄＦＢと、ステップ１０８で演算した第
２の電流制御器５の出力ＶｄＦＦとを加算しモータ駆動
指令電圧Ｖｒｅｆを演算する。ステップ１１０で該モー
タ駆動指令電圧Ｖｒｅｆにもとづきモータ駆動回路へ駆
動信号を出力する。以上の処理ルーチンは所定の周期毎
に実施され、外乱や目標値変化があっても常にモータ電
流を目標値に制御することが出来る。

【００３４】上記に説明した第２の電流制御器５の特性
は、必ずしも図２に示すものに限るものではなく、例え
ば図４に示すように、ＶｄｉｓｔＨＰの値に応じて切り
替わる複数段のゲインを持つようにしてもよい。この場
合も、所定のレベル以上の出力はリミッタ値により制限
する。

【００３５】また、第２の電流制御器５は次式（７）で
表される位相進みフィルターとしてもよい。（７）式に
於いてＫＦＦは第２の電流制御ゲイン、τ１とβはフィ
ルター定数で、０＜β＜１であり、位相を進ませる周波
数帯域に対して予め設定し、記憶しておく。このフィル
ターは実電流Ｉａｃｔの検出遅れや端子間電圧検出の遅
れなどの位相遅れを補償するものである。

【００３６】

【数４】

【００３７】また、図１に於いて第２の電流制御器５と
ハイパスフィルター１６の接続順序は図６に示すよう
に、逆であってもよい。即ち、外乱電圧推定オブザーバ
１５の出力をまず第２の電流制御器５に入力し、次にハ
イパスフィルター１６に入力しこの出力を加算点１２ａ
入力してもよい。

【００３８】また、外乱電圧Ｖｄｉｓｔの動特性は、
（１）式で与えられるステップ状であるものとして、モ
ータ１０の電流挙動をモデル化したが、次式（８）で与
えられる周波数ωの正弦波状であるとして外乱電圧推定
オブザーバ１５を構成してもよい。

【００３９】

【数５】

【００４０】また、他の方法としてＶｄｉｓｔを、実際
の外乱電圧波形を同定して決定した次式（９）で表され
るものとして外乱電圧推定オブザーバ１５を構成しても
よい。ここでＣ１，Ｃ２，Ｃ３は実際の外乱電圧波形を
同定して定めた定数である。なお、外乱電圧推定オブザ
ーバ１５とハイパスフィルター１６とは、この発明に言
う外乱電圧演算手段である。

【００４１】

【数６】

【００４２】実施の形態２．実施の形態２の電動パワー
ステアリング装置の制御装置の構成を図７で、動作を図
８により説明する。なお、目標電流を決定するまでの部
分（目標電流決定手段２０）は実施の形態１の図１と同
じなので図７では記載を省略しているが、同様に使用さ
れている。図７において６は端子間電圧検出器、１６
ｃ、１６ｄはハイパスフィルターである。この構成の場
合、外乱電圧推定オブザーバ１５ａで使用する演算式は
実施の形態１の式（４）（５）のＶｒｅｆをＶＴに置き
換えたものとなる。これ以外は実施の形態１と同じなの
で説明を省略する。

【００４３】図８は図７のものの動作を説明するフロー
チャートである。ステップ１０１から１０５及び、ステ
ップ１０８から１１０は図３のフローと同じなので説明
を省略する。ステップ２０６で端子間電圧ＶＴを端子間
電圧検出器６で検出し、ハイパスフィルター１６ｄで処
理してメモリに記憶する。ステップ２０７で端子間電圧
ＶＴとモータ電流検出器１１が検出した実電流Ｉａｃｔ
をハイパスフィルター１６ｃで処理したものとを外乱電
圧推定オブザーバ１５ａに入力し、実施の形態１の
（４）（５）式を、前述のとおり、ＶｒｅｆをＶＴに置
き換えた式により外乱電圧推定値を演算する。以後は実
施の形態１の図３のステップ１０８以後と同じである。
なお、外乱電圧推定オブザーバ１５ａとハイパスフィル
ター１６ｃ，１６ｄとはこの発明に言う外乱電圧演算手
段である。

【００４４】実施の形態３．実施の形態３による電動パ
ワーステアリング装置の制御装置の構成を図９に、動作
を説明するフローチャートを図１０に示す。なお、目標
電流を決定するまでの部分（目標電流決定手段２０）は
実施の形態１の図１と同じなので図７では記載を省略し
ているが、同様に使用されている。外乱電圧推定オブザ
ーバ１５ｂと第２の電流制御器５との間にハイパスフィ
ルター１６がない点を除けば、構成は実施の形態１の図
１と同じ構成である。外乱電圧推定オブザーバ１５ｂの
演算内容は実施の形態１の図１のものとも、実施の形態
２の図７のものとも異なっている。

【００４５】モータ電流検出器１１で検出した実電流値
Ｉａｃｔと、モータ電流指令値Ｖｒｅｆとの間には、下
記（１０）式が成立する。

【００４６】

【数７】

【００４７】従って、外乱電圧Ｖｄｉｓｔは、（１０）
式を変形した（１１）式で明らかなように、実電流Ｉａ
ｃｔをモータのコイルインピーダンスの逆モデル（Ｌｍ
ｓ＋Ｒｍ）に通して、コイルでの電圧損失を求め、モー
タ駆動指令値Ｖｒｅｆとの誤差から推定するように外乱
電圧推定オブザーバ１５ｂを構成する。

【００４８】

【数８】

【００４９】図１０のフローチャートにより動作につい
て説明する。ステップ１０１から１０５及び、ステップ
１０８から１１０は図３のフローと同じなので説明は簡
単にする。ステップ３０７で実電流Ｉａｃｔとモータ駆
動指令値Ｖｒｅｆをメモリから読みだし、（１１）式に
基づいて外乱電圧推定オブザーバ１５ｂが演算を行う。
ステップ１０８では、ステップ１０５で演算した第１の
電流制御器３の出力ＶｄＦＢと、ステップ３０７で演算
した第２の電流制御器５の出力ＶｄＦＦとを加算し、モ
ータ駆動指令電圧Ｖｒｅｆ＝ＶｄＦＢ＋ＶｄＦＦを演算
する。以後は実施の形態１の図３のステップ１０９以後
と同じである。

【００５０】以上の処理も、他の実施の形態と同様に、
メインルーチンの中で所定の周期で実施されるので、外
乱や目標値変更があっても、モータ電流を常に目標値に
制御することができる。

【００５１】

【発明の効果】この発明の電動パワーステアリング制御
装置の制御装置は、電動機に働く外乱電圧を印加電圧に
対する電流値から演算し、この外乱電圧を補償する電圧
を電動機に印加するよう構成したので、外乱による電流
の脈動が無く、運転フィーリングも快適な電動パワース
テアリング装置が得られる。

【００５２】また、外乱電圧は電機子の端子間電圧と電
流値とから演算したので、ブラシの接触不良にもとづく
外乱電圧をキャンセルすることができる。

【００５３】また、外乱電圧は電機子の端子間電圧か
ら、電機子コイルインピーダンスと電流値の積を減算し
て求めたので、外乱電圧を容易にキャンセルすることが
できる。

【００５４】また、外乱電圧演算手段により求められた
外乱電圧は、所定のゲインと、上下限制限を有する第２
の電流制御器を介して使用されるので、極端に大きい異
常な外乱により制御が攪乱されることがない。

【００５５】また、第２の電流制御器は位相進み補償特
性を備えているので、高い周波数の外乱も補償すること
ができる。

【００５６】また、外乱電圧演算手段は、その電流モデ
ルを電機子コイルインピーダンス特性とステップ状外乱
電圧の和としたので演算が容易である。

【００５７】また、外乱電圧演算手段は、その電流モデ
ルを電機子コイルインピーダンス特性と正弦波状外乱電
圧の和としたので、実際に外乱電圧波形を観察した結果
から容易に演算することができる。

【００５８】また、外乱電圧演算手段は、その電流モデ
ルを電機子コイルインピーダンス特性と時間に対する多
項式で表される外乱電圧の和としたので、論理的に推定
できる外乱電圧に対して演算が容易である。

【００５９】また、外乱電圧演算手段は、その入力側か
出力側の少なくとも一方にハイパスフィルターを備えて
いるので、フィードバツク制御系が対応出来ない高い周
波数の外乱電圧に対する電流の変動を抑制できる。

【００６０】また、電機子コイルインピーダンスと電流
との積を求める手段として、電機子コイルインピーダン
スの逆モデルと等価のフィルタに電機子電流に対応する
信号を流すことで得ているので、演算が容易である。

【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
リング装置の制御装置の構成図である。

【図２】 図１中の第２の電流制御器の特性説明図であ
る。

【図３】 図１の装置の動作を説明するフローチャート
である。

【図４】 第２の電流制御器の他の特性説明図である。

【図５】 図１中の外乱電圧推定オブザーバの出力波形
の説明図である。

【図６】 図１の構成の変形した構成を示す説明図であ
る。

【図７】 実施の形態２の電動パワーステアリング装置
の制御装置の構成図である。

【図８】 図７のものの動作を説明するフローチャート
である。

【図９】 実施の形態３の電動パワーステアリング装置
の制御装置の構成図である。

【図１０】 図９のものの動作を説明するフローチャー
トである。

【図１１】 電動パワーステアリング装置の従来の制御
装置の構成図であるる。

【図１２】 電動パワーステアリング装置の従来の制御
装置の構成図であるる。

【符号の説明】

１ 操舵トルク検出器、 ２ 操舵トルク制御器、３
第１の電流制御器、 ５ 第２の電流制御器、７
モータ電流決定器、 ８ 位相補償器、 １９ モータ
駆動器、９ モータコイル、 １０ モータ軸、
１１ モータ電流検出器、１２、１２ａ 加算器、 １
３ 加減算器、 １４ 車速検出器、１５、１５ａ、１
５ｂ 外乱電圧推定オブザーバ、１６ ハイパスフィ
ルター。

───────────────────────────────────────────────────── 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 太田垣 滋樹 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 CC04 CC27 DA15 DA23 DA64 DC01 DC02 DC13 DC17 EC23 GG01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 5H571 AA03 BB04 CC04 GG04 HD01 JJ03 JJ04 JJ17 JJ24 JJ25 JJ26 KK05 LL22 LL23 LL29

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者の操作によりハンドル軸に生じる
   操舵トルクを電動機により補助する電動パワーステアリ
   ング装置の制御装置であって、 前記電動機に流す目標電流値を決定する目標電流決定手
   段、 前記目標電流値と前記電動機の現在の電流値との差にも
   とづく第１信号を出力する第１の電流制御器、 前記電動機に印加する電圧と前記電動機の現在の電流値
   とから、前記電動機に生じている外乱電圧に対応する第
   ２信号を出力する外乱電圧演算手段と、 前記第１信号と前記第２信号とを加算して、前記電動機
   に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号を出力する
   加算器とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリ
   ング装置の制御装置。
2. 【請求項２】 運転者の操作によりハンドル軸に生じる
   操舵トルクをブラシ付きの直流電動機により補助する電
   動パワーステアリング装置の制御装置であって、 前記直流電動機の電機子に流す目標電流値を決定する目
   標電流決定手段、 前記目標電流値と前記直流電動機の現在の電流値との差
   にもとづく第１信号を出力する第１の電流制御器、 前記直流電動機の前記電機子の端子間電圧を検出する端
   子間電圧検出器、 前記端子間電圧と前記電動機の現在の電流値とから、前
   記電動機に生じている外乱電圧に対応する第２信号を出
   力する外乱電圧演算手段と、 前記第１信号と前記第２信号とを加算して、前記電動機
   に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号を出力する
   加算器とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリ
   ング装置の制御装置。
3. 【請求項３】 運転者の操作によりハンドル軸に生じる
   操舵トルクを電動機により補助する電動パワーステアリ
   ング装置の制御装置であって、 前記電動機の電機子に流す目標電流値を決定する目標電
   流決定手段、 前記目標電流値と前記電動機の現在の電流値との差にも
   とづく第１信号を出力する第１の電流制御器と、 前記電動機に印加するべき電圧に対応する電圧基準信号
   または前記電機子の端子間電圧から予め記憶した前記電
   機子のコイルインピーダンスと前記電機子の現在の電流
   値との積を減算して、前記電動機に発生している外乱電
   圧に対応する第２信号を出力する外乱電圧演算手段と、 前記第１信号と前記第２信号とを加算して、前記電動機
   に印加する電圧に対応する電圧基準信号を出力する加算
   器とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング
   装置の制御装置。
4. 【請求項４】 外乱電圧演算手段が出力する第２信号
   は、あらかじめ定めた所定のゲインを乗じるとともに、
   予め定めた所定の上限または下限値に制限する第２の電
   流制御器を介して第１信号に加算されることを特徴とす
   る請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動パワース
   テアリング装置の制御装置。
5. 【請求項５】 第２の電流制御器は位相進み補償特性を
   備えたものであることを特徴とする請求項４に記載の電
   動パワーステアリング装置の制御装置。
6. 【請求項６】 外乱電圧演算手段は、電動機の電機子コ
   イルインピーダンス特性とステップ状外乱電圧の和を電
   流モデルとしたことを特徴とする請求項１または２に記
   載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
7. 【請求項７】 外乱電圧演算手段は、電動機の電機子コ
   イルインピーダンス特性と正弦波状外乱電圧の和を電流
   モデルとしたことを特徴とする請求項１または２に記載
   の電動パワーステアリング装置の制御装置。
8. 【請求項８】 外乱電圧演算手段は、電動機の電機子コ
   イルインピーダンス特性と時間に対する多項式で表され
   る外乱電圧の和を電流モデルとしたことを特徴とする請
   求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置の
   制御装置。
9. 【請求項９】 外乱電圧演算手段は、その入力側か、そ
   の出力側のすくなくとも一方にハイパスフィルターを備
   えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に
   記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
10. 【請求項１０】 予め記憶した電機子のコイルインピー
    ダンスと電機子の現在の電流値との積を求める手段は、
    モータ電流に対応する信号を電機子コイルインピーダン
    スの逆モデルと等価のフィルターに通すことであること
    を特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング
    装置の制御装置。