JP2001328553A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置の制御装置Info
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
Abstract
(57)【要約】
【課題】電動パワーステアリング装置の制御装置におい
て、ソフトウエア上の安価な構成で連続的なヒステリシ
ス特性を与えることにより、連続的で安定かつ快適な操
舵感を得るようにし操舵性を向上する。 【解決手段】ステアリングシャフトに発生する操舵トル
クに基いて演算された操舵補助指令値と、モータの電流
値とから演算した電流指令値に基いてステアリング機構
に操舵補助力を与える前記モータを制御するようになっ
ている電動パワーステアリング装置の制御装置であり、
前記操舵トルクの信号を微分して前記操舵補助指令値に
加算すると共に、前記操舵トルク及び車速の大きさに応
じて前記微分のゲインが連続的に変化する補助演算手段
を設ける。
て、ソフトウエア上の安価な構成で連続的なヒステリシ
ス特性を与えることにより、連続的で安定かつ快適な操
舵感を得るようにし操舵性を向上する。 【解決手段】ステアリングシャフトに発生する操舵トル
クに基いて演算された操舵補助指令値と、モータの電流
値とから演算した電流指令値に基いてステアリング機構
に操舵補助力を与える前記モータを制御するようになっ
ている電動パワーステアリング装置の制御装置であり、
前記操舵トルクの信号を微分して前記操舵補助指令値に
加算すると共に、前記操舵トルク及び車速の大きさに応
じて前記微分のゲインが連続的に変化する補助演算手段
を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や車両の操
舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電
動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に安価
な構成で連続的な操舵感を与えることにより、安全かつ
快適な操舵性能を与えるようにした電動パワーステアリ
ング装置の制御装置に関する。
舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電
動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に安価
な構成で連続的な操舵感を与えることにより、安全かつ
快適な操舵性能を与えるようにした電動パワーステアリ
ング装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車や車両のステアリング装置をモー
タの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング
装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベル
ト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラ
ック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従
来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク
（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電
流のフィードバック制御を行っている。フィードバック
制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さく
なるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モー
タ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）
制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
タの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング
装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベル
ト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラ
ック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従
来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク
（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電
流のフィードバック制御を行っている。フィードバック
制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さく
なるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モー
タ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）
制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】ここで、電動パワーステアリング装置の一
般的な構成を図９に示して説明すると、操向ハンドル１
の軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び
４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッ
ド６に結合されている。軸２には、操向ハンドル１の操
舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられてお
り、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０がク
ラッチ２１、減速ギア３を介して軸２に結合されてい
る。パワーステアリング装置を制御するコントロールユ
ニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１
１を経て電力が供給され、コントロールユニット３０
は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速
センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令
の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助
指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御す
る。クラッチ２１はコントロールユニット３０でＯＮ／
ＯＦＦ制御され、通常の動作状態ではＯＮ（結合）され
ている。そして、コントロールユニット３０によりパワ
ーステアリング装置が故障と判断された時、及びイグニ
ションキー１１によりバッテリ１４の電源（電圧Ｖｂ）
がＯＦＦとなっている時に、クラッチ２１はＯＦＦ（切
離）される。
般的な構成を図９に示して説明すると、操向ハンドル１
の軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び
４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッ
ド６に結合されている。軸２には、操向ハンドル１の操
舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられてお
り、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０がク
ラッチ２１、減速ギア３を介して軸２に結合されてい
る。パワーステアリング装置を制御するコントロールユ
ニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１
１を経て電力が供給され、コントロールユニット３０
は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速
センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令
の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助
指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御す
る。クラッチ２１はコントロールユニット３０でＯＮ／
ＯＦＦ制御され、通常の動作状態ではＯＮ（結合）され
ている。そして、コントロールユニット３０によりパワ
ーステアリング装置が故障と判断された時、及びイグニ
ションキー１１によりバッテリ１４の電源（電圧Ｖｂ）
がＯＦＦとなっている時に、クラッチ２１はＯＦＦ（切
離）される。
【０００４】コントロールユニット３０は主としてＣＰ
Ｕで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラム
で実行される一般的な機能を示すと図１０のようにな
る。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとし
ての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行され
る位相補償機能を示している。
Ｕで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラム
で実行される一般的な機能を示すと図１０のようにな
る。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとし
ての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行され
る位相補償機能を示している。
【０００５】コントロールユニット３０の機能及び動作
を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力され
る操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相
補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルク
ＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。また、
車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演
算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、
入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２
０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉ
を決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力さ
れると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワー
ド系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差
（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力されると共に、フィ
ードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に
入力される。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力
も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算
結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモー
タ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流
値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流
値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされ
る。
を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力され
る操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相
補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルク
ＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。また、
車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演
算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、
入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２
０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉ
を決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力さ
れると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワー
ド系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差
（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力されると共に、フィ
ードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に
入力される。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力
も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算
結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモー
タ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流
値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流
値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされ
る。
【０００６】モータ駆動回路３７の構成例を図１１に示
して説明すると、モータ駆動回路３７は加算器３０Ｂか
らの電流制御値Ｅに基いて電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲ
ート駆動回路３７１、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４で成るＨブリ
ッジ回路、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のハイサイド側を駆動
する昇圧電源３７２等で構成されている。ＦＥＴ１及び
ＦＥＴ２は、電流制御値Ｅに基いて決定されるデューテ
ィ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／
ＯＦＦされ、実際にモータ２０に流れる電流Ｉｒの大き
さが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ
比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ，ｂを定数
としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比
Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ２も１０
０％に達した以降、ＰＷＭ信号の符号により決定される
モータ２０の回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。
して説明すると、モータ駆動回路３７は加算器３０Ｂか
らの電流制御値Ｅに基いて電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲ
ート駆動回路３７１、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４で成るＨブリ
ッジ回路、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のハイサイド側を駆動
する昇圧電源３７２等で構成されている。ＦＥＴ１及び
ＦＥＴ２は、電流制御値Ｅに基いて決定されるデューテ
ィ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／
ＯＦＦされ、実際にモータ２０に流れる電流Ｉｒの大き
さが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ
比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ，ｂを定数
としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比
Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ２も１０
０％に達した以降、ＰＷＭ信号の符号により決定される
モータ２０の回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。
【０００７】一方、広く普及している油圧式パワーステ
アリング装置では、図１２に示すようにシリンダ圧Ｐに
比例して（横軸Ｔは操舵トルク）、シリンダ部の摩擦が
増加する特性を有し、この摩擦特性のためにヒステリシ
スを持つことになり、例えばコーナリング時にセルフア
ライニングトルクによってハンドルが急に戻されるのを
防ぎ、ドライバの操舵感の向上にも役立っている。図１
３はその様子を示しており、操舵トルクＴが急激にΔＴ
だけ変化した場合、ヒステリシスがない場合にはＰ１な
るシリンダ圧が変化することになるが、ヒステリシスが
ある場合にはＰ２（＜Ｐ１）の変化となる。従って、ヒ
ステリシスがあれば操舵トルクＴの変化に対して、シリ
ンダ圧Ｐの変化を緩やかにすることができる。ここで、
ヒステリシス幅は摩擦の大きさに応じて変化することが
知られており、油圧シリンダのゴムパッキンでは、シリ
ンダ圧の上昇に伴ってゴムが圧迫されることにより、ク
ーロン摩擦が増えてヒステリシス幅が増える。そして、
ドライバとしては中立点近くではセルフアライニングト
ルクを強く感じ、コーナリング時等にはセルフアライニ
ングを余り感じないことが、操舵感の上で重要である。
この意味から理想的には油圧式パワーステアリング装置
のように、操舵角θが小さい領域では摩擦（ヒステリシ
ス）が小さく、操舵角θが大きい領域では摩擦（ヒステ
リシス）が大きいことが望ましい。
アリング装置では、図１２に示すようにシリンダ圧Ｐに
比例して（横軸Ｔは操舵トルク）、シリンダ部の摩擦が
増加する特性を有し、この摩擦特性のためにヒステリシ
スを持つことになり、例えばコーナリング時にセルフア
ライニングトルクによってハンドルが急に戻されるのを
防ぎ、ドライバの操舵感の向上にも役立っている。図１
３はその様子を示しており、操舵トルクＴが急激にΔＴ
だけ変化した場合、ヒステリシスがない場合にはＰ１な
るシリンダ圧が変化することになるが、ヒステリシスが
ある場合にはＰ２（＜Ｐ１）の変化となる。従って、ヒ
ステリシスがあれば操舵トルクＴの変化に対して、シリ
ンダ圧Ｐの変化を緩やかにすることができる。ここで、
ヒステリシス幅は摩擦の大きさに応じて変化することが
知られており、油圧シリンダのゴムパッキンでは、シリ
ンダ圧の上昇に伴ってゴムが圧迫されることにより、ク
ーロン摩擦が増えてヒステリシス幅が増える。そして、
ドライバとしては中立点近くではセルフアライニングト
ルクを強く感じ、コーナリング時等にはセルフアライニ
ングを余り感じないことが、操舵感の上で重要である。
この意味から理想的には油圧式パワーステアリング装置
のように、操舵角θが小さい領域では摩擦（ヒステリシ
ス）が小さく、操舵角θが大きい領域では摩擦（ヒステ
リシス）が大きいことが望ましい。
【０００８】これに対して、電動パワーステアリング装
置では、図１４に示すようにアシストトルクＴに関係な
く一定の摩擦を有する。電動パワーステアリン装置の場
合、主にモータが持つクーロン摩擦が支配的であるた
め、操舵力によらず一定の摩擦特性を持つことが特徴で
あり、このため図１３に示すように一定幅のヒステリシ
ス特性となる。但し、ヒステリシス幅は、油圧式パワー
ステアリン装置の高トルク時のヒステリシス幅よりも狭
くなっている。従って、電動パワーステアリン装置では
操舵トルクＴの小さい領域での摩擦特性を重視して、摩
擦を補償するようにしている。しかしながら、このよう
な補償による場合、図１５に示すように操舵トルクＴの
大きい領域では摩擦が小さくなり過ぎ、結果としてコー
ナリング時等の操舵トルクＴが大きいときに、安定した
操舵感を失なうことになっていた。
置では、図１４に示すようにアシストトルクＴに関係な
く一定の摩擦を有する。電動パワーステアリン装置の場
合、主にモータが持つクーロン摩擦が支配的であるた
め、操舵力によらず一定の摩擦特性を持つことが特徴で
あり、このため図１３に示すように一定幅のヒステリシ
ス特性となる。但し、ヒステリシス幅は、油圧式パワー
ステアリン装置の高トルク時のヒステリシス幅よりも狭
くなっている。従って、電動パワーステアリン装置では
操舵トルクＴの小さい領域での摩擦特性を重視して、摩
擦を補償するようにしている。しかしながら、このよう
な補償による場合、図１５に示すように操舵トルクＴの
大きい領域では摩擦が小さくなり過ぎ、結果としてコー
ナリング時等の操舵トルクＴが大きいときに、安定した
操舵感を失なうことになっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のような問題を解
決した制御装置として、例えば特開平９−１５６５２６
号公報に示されるものがある。これは、操舵トルクを検
出する操舵トルク検出手段を設け、前記操舵トルク検出
手段から出力される検出信号に基づき、電気的なパワー
アシスト手段のアシスト量を制御する車両用操舵制御装
置において、前記操舵トルク検出手段の検出信号にヒス
テリシスを与える調整手段を備えたことを特徴とするも
のである。
決した制御装置として、例えば特開平９−１５６５２６
号公報に示されるものがある。これは、操舵トルクを検
出する操舵トルク検出手段を設け、前記操舵トルク検出
手段から出力される検出信号に基づき、電気的なパワー
アシスト手段のアシスト量を制御する車両用操舵制御装
置において、前記操舵トルク検出手段の検出信号にヒス
テリシスを与える調整手段を備えたことを特徴とするも
のである。
【００１０】調整手段を設けることにより、操舵トルク
検出手段の検出信号にヒステリシスを与えることができ
る。よって、操舵トルクの検出信号に基づき、作動する
パワーアシスト手段のヒステリシス特性を操舵状態に応
じて可変することができるため、トルクアシスト量を最
適化することが可能となる。 しかしながら、この従来
装置では、操舵動作に断続感が残り、トルク制御系が不
安定であると共に、新たにハードウェアの構成を具備す
るためにコストアップになるといった欠点がある。
検出手段の検出信号にヒステリシスを与えることができ
る。よって、操舵トルクの検出信号に基づき、作動する
パワーアシスト手段のヒステリシス特性を操舵状態に応
じて可変することができるため、トルクアシスト量を最
適化することが可能となる。 しかしながら、この従来
装置では、操舵動作に断続感が残り、トルク制御系が不
安定であると共に、新たにハードウェアの構成を具備す
るためにコストアップになるといった欠点がある。
【００１１】また、本出願人による特開２０００−９５
１３１で示されるように、ハンドル戻り時に負の微分ゲ
インを適応し、アシスト量の急激な減少を防ぎ、切り増
し時に正の微分ゲインを適応して応答性を高め、結果と
して高トルク領域では大きなヒステリシス特性を、中立
点近傍の低トルク領域では小さなヒステリシス特性を与
えるようにしているものがある。しかしながら、この装
置では、ハンドル戻りと切り増し操舵パターンにより、
負と正の微分ゲインを切り換えることによって負と正の
微分ゲインが離れ過ぎた場合、不自然な操舵感が発生す
る問題がある。
１３１で示されるように、ハンドル戻り時に負の微分ゲ
インを適応し、アシスト量の急激な減少を防ぎ、切り増
し時に正の微分ゲインを適応して応答性を高め、結果と
して高トルク領域では大きなヒステリシス特性を、中立
点近傍の低トルク領域では小さなヒステリシス特性を与
えるようにしているものがある。しかしながら、この装
置では、ハンドル戻りと切り増し操舵パターンにより、
負と正の微分ゲインを切り換えることによって負と正の
微分ゲインが離れ過ぎた場合、不自然な操舵感が発生す
る問題がある。
【００１２】更に、走行速度及びステアリングホイール
の操舵角度に拘らず快適な操舵感を得る装置として特開
平１０−２９１４８１号に示されるものがあるが、制御
系の安定性のみに着目しているため、アシストトルクの
応答性の点で問題がある。
の操舵角度に拘らず快適な操舵感を得る装置として特開
平１０−２９１４８１号に示されるものがあるが、制御
系の安定性のみに着目しているため、アシストトルクの
応答性の点で問題がある。
【００１３】本発明は上述のような事情よりなされたも
のであり、本発明の目的は、電動パワーステアリング装
置にソフトウェア上の安価な構成で、連続的なヒステリ
シス特性を調整可能な幅で与えることにより、連続的で
安定かつ快適な操舵感を得るようにし、ハンドルの操舵
性能を向上した電動パワーステアリング装置の制御装置
を提供することにある。
のであり、本発明の目的は、電動パワーステアリング装
置にソフトウェア上の安価な構成で、連続的なヒステリ
シス特性を調整可能な幅で与えることにより、連続的で
安定かつ快適な操舵感を得るようにし、ハンドルの操舵
性能を向上した電動パワーステアリング装置の制御装置
を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ステアリング
シャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操舵
補助指令値と、モータの電流値とから演算した電流制御
値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与える前記
モータを制御するようになっている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、本発明の上記目的
は、前記操舵トルクの信号を微分して前記操舵補助指令
値に加算すると共に、前記操舵トルク及び車速の大きさ
に応じて前記微分のゲインが連続的に変化する補助演算
手段を設けることによって達成される。
シャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操舵
補助指令値と、モータの電流値とから演算した電流制御
値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与える前記
モータを制御するようになっている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、本発明の上記目的
は、前記操舵トルクの信号を微分して前記操舵補助指令
値に加算すると共に、前記操舵トルク及び車速の大きさ
に応じて前記微分のゲインが連続的に変化する補助演算
手段を設けることによって達成される。
【００１５】また、前記補助演算手段を前記演算手段と
並列に接続すると共に、近似微分器、ゲイン調整器及び
加算器で構成することにより、或は前記ゲイン調整器の
ゲインを、前記操舵トルクが小さくなるに従って大き
く、前記操舵トルクが大きくなるに従って小さくなるよ
うにすることにより、或は前記ゲイン調整器のゲイン
を、前記操舵トルクの所定領域において、前記車速が大
きくなるに従って小さくなるようにすることによって、
本発明の上記目的はより効果的に達成される。
並列に接続すると共に、近似微分器、ゲイン調整器及び
加算器で構成することにより、或は前記ゲイン調整器の
ゲインを、前記操舵トルクが小さくなるに従って大き
く、前記操舵トルクが大きくなるに従って小さくなるよ
うにすることにより、或は前記ゲイン調整器のゲイン
を、前記操舵トルクの所定領域において、前記車速が大
きくなるに従って小さくなるようにすることによって、
本発明の上記目的はより効果的に達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明では、アシストトルクの応
答性向上とトルク制御系の安定性向上を目的として、ア
シスト量（操舵補助指令値）に対して操舵トルク信号の
微分に比例した値を、しかも操舵トルク及び車速の大き
さに応じて微分ゲインを変化させて、制御系の応答性を
高めるために加算している。このように微分ゲインを連
続的に変化させることにより、操舵トルク、車速、操舵
パターンなどの変化時の微分ゲインに大きな変化がない
ため、不自然な操舵感を防ぐことができ、快適な操舵性
能を得ることができる。また、操舵トルクの小さな領域
での微分ゲインを大きくすることにより、中立点近傍の
応答性を高めて小さなヒステリシス特性が得られ、快適
な操舵性能が得られると共に、操舵トルクの大きな領域
での応答性及び安定性も保たれる。
答性向上とトルク制御系の安定性向上を目的として、ア
シスト量（操舵補助指令値）に対して操舵トルク信号の
微分に比例した値を、しかも操舵トルク及び車速の大き
さに応じて微分ゲインを変化させて、制御系の応答性を
高めるために加算している。このように微分ゲインを連
続的に変化させることにより、操舵トルク、車速、操舵
パターンなどの変化時の微分ゲインに大きな変化がない
ため、不自然な操舵感を防ぐことができ、快適な操舵性
能を得ることができる。また、操舵トルクの小さな領域
での微分ゲインを大きくすることにより、中立点近傍の
応答性を高めて小さなヒステリシス特性が得られ、快適
な操舵性能が得られると共に、操舵トルクの大きな領域
での応答性及び安定性も保たれる。
【００１７】更に、所定操舵トルクの領域において、車
速が増加することに従って微分ゲインを小さく、負の微
分ゲインを含むようにしており、これによりハンドル戻
り時のアシスト量の急激な減少を防ぐことができ、等価
的に大きなヒステリシス特性が得られ、コーナリング時
の操舵安定性を実現している。
速が増加することに従って微分ゲインを小さく、負の微
分ゲインを含むようにしており、これによりハンドル戻
り時のアシスト量の急激な減少を防ぐことができ、等価
的に大きなヒステリシス特性が得られ、コーナリング時
の操舵安定性を実現している。
【００１８】以下、本発明の実施例を、図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１９】先ず本発明によるコントロールユニット３
０Ａの構成を、図９に対応させて図１に示す。本発明で
は、位相補償器３１からの操舵トルクＴＡは操舵補助指
令値Ｉを演算するための演算器３１０に入力され、演算
器３１０は車速Ｖをパラメータとして操舵補助指令値Ｉ
を演算する。演算器３１０から出力された操舵補助指令
値Ｉは加算器３１３に入力され、また、操舵トルクＴＡ
は近似微分器３１２で微分され、その微分出力信号は車
速Ｖをパラメータとするゲイン調整器３１５に入力さ
れ、ゲイン調整された微分トルクＳＴＡが加算器３１３
に入力され、加算器３１３で加算された電流指令値Ｉｒ
ｅｆが加減算器３１４に入力されるようになっている。
車速Ｖはパラメータとして、ゲイン調整器３１５に入力
されている。近似微分器３１２、ゲイン調整器３１５及
び加算器３１３で補助演算手段を構成している。
０Ａの構成を、図９に対応させて図１に示す。本発明で
は、位相補償器３１からの操舵トルクＴＡは操舵補助指
令値Ｉを演算するための演算器３１０に入力され、演算
器３１０は車速Ｖをパラメータとして操舵補助指令値Ｉ
を演算する。演算器３１０から出力された操舵補助指令
値Ｉは加算器３１３に入力され、また、操舵トルクＴＡ
は近似微分器３１２で微分され、その微分出力信号は車
速Ｖをパラメータとするゲイン調整器３１５に入力さ
れ、ゲイン調整された微分トルクＳＴＡが加算器３１３
に入力され、加算器３１３で加算された電流指令値Ｉｒ
ｅｆが加減算器３１４に入力されるようになっている。
車速Ｖはパラメータとして、ゲイン調整器３１５に入力
されている。近似微分器３１２、ゲイン調整器３１５及
び加算器３１３で補助演算手段を構成している。
【００２０】更に、コントロールユニット３０Ａ内のモ
ータ角速度推定器３０１は、電流制御値Ｅ（モータ端子
間電圧に対応）及びモータ電流値ｉよりモータ角速度ω
を推定し、推定されたモータ角速度ωをロストルク補償
器３０３及び収れん性制御器３０４に入力する。ロスト
ルク補償器３０３及び収れん性制御器３０４の出力はそ
れぞれ加減算器３１４に入力され、ロストルク補償器３
０３はモータ２０のロストルクの発生する方向、つまり
モータ２０の回転方向に対してロストルク相当のアシス
トを行ない、収れん性制御器３０４は、車両のヨーの収
れん性を改善するためにハンドルが振れ回る動作に対し
てブレーキをかけるようになっている。また、モータ角
速度ωはモータ角加速度推定器（微分器）３０２に入力
されてモータ角加速度が推定され、モータ角加速度は慣
性補償器３０５に入力され、その補償信号が加減算器３
１４に入力されている。慣性補償器３０５はモータ２０
の慣性により発生する力相当分をアシストするものであ
り、慣性感又は制御の応答性の悪化を防止する。
ータ角速度推定器３０１は、電流制御値Ｅ（モータ端子
間電圧に対応）及びモータ電流値ｉよりモータ角速度ω
を推定し、推定されたモータ角速度ωをロストルク補償
器３０３及び収れん性制御器３０４に入力する。ロスト
ルク補償器３０３及び収れん性制御器３０４の出力はそ
れぞれ加減算器３１４に入力され、ロストルク補償器３
０３はモータ２０のロストルクの発生する方向、つまり
モータ２０の回転方向に対してロストルク相当のアシス
トを行ない、収れん性制御器３０４は、車両のヨーの収
れん性を改善するためにハンドルが振れ回る動作に対し
てブレーキをかけるようになっている。また、モータ角
速度ωはモータ角加速度推定器（微分器）３０２に入力
されてモータ角加速度が推定され、モータ角加速度は慣
性補償器３０５に入力され、その補償信号が加減算器３
１４に入力されている。慣性補償器３０５はモータ２０
の慣性により発生する力相当分をアシストするものであ
り、慣性感又は制御の応答性の悪化を防止する。
【００２１】ここにおいて、演算器３１０による操舵補
助指令値Ｉの演算は、図２のブロック３１０Ａに示すよ
うな関数特性で演算出力され、△Ｉ／△ＴＡ＝Ｋとし、
簡略化のためにＫ∝ＴＡなる関係を仮定する。近似微分
器３１２の伝達関数はゲインを“１”として図２のブロ
ック３１２のようになっており、その後段に接続された
ゲイン調整器３１５のゲインＫｄｄは車速Ｖ及び操舵ト
ルクＴに従って変化するようになっている。尚、Ｔ１は
積分時定数であり、ｓはラプラス変数である。図２のブ
ロック図より、電流指令値Ｉｒｅｆについて下記数１が
成り立つ。
助指令値Ｉの演算は、図２のブロック３１０Ａに示すよ
うな関数特性で演算出力され、△Ｉ／△ＴＡ＝Ｋとし、
簡略化のためにＫ∝ＴＡなる関係を仮定する。近似微分
器３１２の伝達関数はゲインを“１”として図２のブロ
ック３１２のようになっており、その後段に接続された
ゲイン調整器３１５のゲインＫｄｄは車速Ｖ及び操舵ト
ルクＴに従って変化するようになっている。尚、Ｔ１は
積分時定数であり、ｓはラプラス変数である。図２のブ
ロック図より、電流指令値Ｉｒｅｆについて下記数１が
成り立つ。
【００２２】
【数１】 Ｉｒｅｆ＝Ｋ＋Ｋｄｄ・ｓ／（Ｔ１・ｓ＋１） ＝（Ｋ・Ｔ１・ｓ＋Ｋ＋Ｋｄｄ・ｓ）／（Ｔ１・ｓ＋１） ＝｛（Ｋ・Ｔ１＋Ｋｄｄ）ｓ＋Ｋ｝／（Ｔ１・ｓ＋１） ＝｛Ｋ／（Ｔ１・ｓ＋１）｝｛Ｋ・Ｔ１＋Ｋｄｄ）ｓ／Ｋ＋１｝ ここで、下記数２が成り立つ。
【００２３】
【数２】（Ｋ・Ｔ１＋Ｋｄｄ）／Ｋ＞Ｔ１ 従って、上記数１の周波数特性は図３のようになる。
【００２４】図３で示されるように、アシスト特性ゲイ
ンＫが小のときとアシスト特性ゲインＫが大のときとを
比較すると、アシスト特性ゲインＫが大のときの周波数
ａ以上の帯域では、アシスト特性ゲインＫの大小に拘ら
ずゲインＧの差は小さい。即ち、周波数ａ以上の帯域で
は、アシスト特性ゲインＫの大小に拘らずほぼ一定の応
答性が得られる。演算器３１０の出力である操舵補助指
令値Ｉは、図４に示すように操舵トルクＴＡが小のとき
はアシスト特性ゲインＫが小で、操舵トルクＴＡが大の
ときはアシスト特性ゲインＫが大となっている。この結
果、操舵トルクＴＡが小のときは、操舵トルクＴＡが大
のときに比べて応答性が低下する。従って、図３のよう
な特性をもたせることにより、高周波帯域での応答性を
保ち、モータの摩擦や慣性の影響を補償することができ
る。
ンＫが小のときとアシスト特性ゲインＫが大のときとを
比較すると、アシスト特性ゲインＫが大のときの周波数
ａ以上の帯域では、アシスト特性ゲインＫの大小に拘ら
ずゲインＧの差は小さい。即ち、周波数ａ以上の帯域で
は、アシスト特性ゲインＫの大小に拘らずほぼ一定の応
答性が得られる。演算器３１０の出力である操舵補助指
令値Ｉは、図４に示すように操舵トルクＴＡが小のとき
はアシスト特性ゲインＫが小で、操舵トルクＴＡが大の
ときはアシスト特性ゲインＫが大となっている。この結
果、操舵トルクＴＡが小のときは、操舵トルクＴＡが大
のときに比べて応答性が低下する。従って、図３のよう
な特性をもたせることにより、高周波帯域での応答性を
保ち、モータの摩擦や慣性の影響を補償することができ
る。
【００２５】図５は本発明の動作例を示すフローチャー
トであり、車速ＶをV2>V１≧０として、先ず車速ＶがV1
より大きいか否かを判定し（ステップＳ１）、車速V１
以下の場合には微分ゲインＫｄｄをf1(TA,V1)とする
（ステップＳ３）。また、車速ＶがＶ１より大きい場合
には更に車速ＶがV２より大きいか否かを判定し（ステ
ップＳ２）、車速V２以下の場合には微分ゲインＫｄｄ
をf2(TA,V２)とする（ステップＳ４）。そして、車速Ｖ
がＶ２よりも大きい場合には、微分ゲインＫｄｄを下記
数３とする（ステップＳ５）。
トであり、車速ＶをV2>V１≧０として、先ず車速ＶがV1
より大きいか否かを判定し（ステップＳ１）、車速V１
以下の場合には微分ゲインＫｄｄをf1(TA,V1)とする
（ステップＳ３）。また、車速ＶがＶ１より大きい場合
には更に車速ＶがV２より大きいか否かを判定し（ステ
ップＳ２）、車速V２以下の場合には微分ゲインＫｄｄ
をf2(TA,V２)とする（ステップＳ４）。そして、車速Ｖ
がＶ２よりも大きい場合には、微分ゲインＫｄｄを下記
数３とする（ステップＳ５）。
【００２６】
【数３】Ｋｄｄ＝[f2(TA,V２) - f1(TA,V1)]×g(TA) +
f1(TA,V1) ここにおいて、本発明では微分ゲインＫｄｄを、車速Ｖ
をパラメータとして変化させると共に、操舵トルクＴＡ
に対して図６に示すように変化させる。即ち、図６は車
速Ｖが０のときの操舵トルクＴＡと微分ゲインＫｄｄと
の関係を示しており、操舵トルクＴＡの小さい領域にお
いて微分ゲインＫｄｄを大きく、操舵トルクＴＡが増加
するに従って微分ゲインＫｄｄが小さくなるようにす
る。そして、図７に示すように、微分ゲインＫｄｄを所
定の操舵トルクＴＡの領域において、車速Ｖが増加する
に従って小さくなるようにする。
f1(TA,V1) ここにおいて、本発明では微分ゲインＫｄｄを、車速Ｖ
をパラメータとして変化させると共に、操舵トルクＴＡ
に対して図６に示すように変化させる。即ち、図６は車
速Ｖが０のときの操舵トルクＴＡと微分ゲインＫｄｄと
の関係を示しており、操舵トルクＴＡの小さい領域にお
いて微分ゲインＫｄｄを大きく、操舵トルクＴＡが増加
するに従って微分ゲインＫｄｄが小さくなるようにす
る。そして、図７に示すように、微分ゲインＫｄｄを所
定の操舵トルクＴＡの領域において、車速Ｖが増加する
に従って小さくなるようにする。
【００２７】上述のように、車速Ｖが増加するに従って
微分ゲインＫｄｄを小さくすることにより、等価的なア
シスト特性のヒステリシスを調整することができる。微
分ゲインＫｄｄが０になったときに、アシスト特性のヒ
ステリシスは機械系の摩擦により定まる。そして、微分
ゲインＫｄｄが負になったときに図８に示すように、ア
シスト特性のヒステリシスが機械系の摩擦によるヒステ
リシスより大きくなる。
微分ゲインＫｄｄを小さくすることにより、等価的なア
シスト特性のヒステリシスを調整することができる。微
分ゲインＫｄｄが０になったときに、アシスト特性のヒ
ステリシスは機械系の摩擦により定まる。そして、微分
ゲインＫｄｄが負になったときに図８に示すように、ア
シスト特性のヒステリシスが機械系の摩擦によるヒステ
リシスより大きくなる。
【００２８】
【発明の効果】本発明では、アシストトルクの応答性向
上とトルク制御系の安定性向上を目的として、アシスト
量（操舵補助指令値）に対して操舵トルクの微分に比例
した値を、操舵トルク及び車速の大きさに応じて微分ゲ
インを変化させ、応答性及び安定性を高めるために加算
している。このように微分した値で車速をパラメータと
する大きさの信号をアシスト量に加算しているため、中
立近傍での応答性とコーナリング時のアシスト量の急激
な減少を両立でき、かつ不自然な操舵感を防ぐことがで
き、快適な操舵フィーリングを得ることができる。
上とトルク制御系の安定性向上を目的として、アシスト
量（操舵補助指令値）に対して操舵トルクの微分に比例
した値を、操舵トルク及び車速の大きさに応じて微分ゲ
インを変化させ、応答性及び安定性を高めるために加算
している。このように微分した値で車速をパラメータと
する大きさの信号をアシスト量に加算しているため、中
立近傍での応答性とコーナリング時のアシスト量の急激
な減少を両立でき、かつ不自然な操舵感を防ぐことがで
き、快適な操舵フィーリングを得ることができる。
【図１】本発明の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の要部を示す伝達関数ブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明の動作を説明するための図である。
【図４】演算器の特性例を示す図である。
【図５】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図６】本発明で使用する車速ゼロ時の微分ゲイン対操
舵トルクの特性例を示す図である。
舵トルクの特性例を示す図である。
【図７】本発明で使用する車速増大時の微分ゲイン対操
舵トルクの特性例を示す図である。
舵トルクの特性例を示す図である。
【図８】微分ゲイン負のときのヒステリシスを有するア
シスト特性を示す図である。
シスト特性を示す図である。
【図９】電動パワーステアリング装置の一例を示すブロ
ック構成図である
ック構成図である
【図１０】コントロールユニットの一般的な内部構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１１】モータ駆動回路の一例を示す結線図である。
【図１２】油圧式パワーステアリング装置の動作例を示
す図である。
す図である。
【図１３】ヒステリシス特性の効果を説明するための図
である。
である。
【図１４】電動パワーステアリング装置の動作例を示す
図である。
図である。
【図１５】電動パワーステアリング装置の動作例を示す
特性図である。
特性図である。
１０ トルクセンサ １２ 車速センサ ２０ モータ ３０，３０Ａ コントロールユニット ３１２ 近似微分器 ３１５ ゲイン調整器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC08 CC14 DA15 DA23 DA63 DA64 DA65 DB11 DC01 DC02 DC03 DD06 DD10 DD17 EA01 EB11 EC23 GG01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21
Claims (4)
- 【請求項１】ステアリングシャフトに発生する操舵トル
クに基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モ
ータの電流値とから演算した電流制御値に基いてステア
リング機構に操舵補助力を与える前記モータを制御する
ようになっている電動パワーステアリング装置の制御装
置において、前記操舵トルクの信号を微分して前記操舵
補助指令値に加算すると共に、前記操舵トルク及び車速
の大きさに応じて前記微分のゲインが連続的に変化する
補助演算手段を具備し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。 - 【請求項２】前記補助演算手段が前記演算手段と並列に
接続されると共に、近似微分器、ゲイン調整器及び加算
器で成っている請求項１に記載の電動パワーステアリン
グ装置の制御装置。 - 【請求項３】前記ゲイン調整器のゲインが、前記操舵ト
ルクが小さくなるに従って大きく、前記操舵トルクが大
きくなるに従って小さくなるようになっている請求項２
に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 【請求項４】前記ゲイン調整器のゲインが、前記操舵ト
ルクの所定領域において、前記車速が大きくなるに従っ
て小さくなるようになっている請求項２に記載の電動パ
ワーステアリング装置の制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000152517A JP4660883B2 (ja) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
| US10/009,780 US6876911B2 (en) | 2000-05-24 | 2001-05-14 | Controller for motor power steering system |
| GB0125736A GB2366550B (en) | 2000-05-24 | 2001-05-14 | Control unit for electric power steering apparatus |
| PCT/JP2001/003981 WO2001089910A1 (fr) | 2000-05-24 | 2001-05-14 | Dispositif de commande pour systeme de direction d'un vehicule a moteur |
| DE10191916T DE10191916T1 (de) | 2000-05-24 | 2001-05-14 | Steuereinheit für elektrische Servolenkung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000152517A JP4660883B2 (ja) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001328553A true JP2001328553A (ja) | 2001-11-27 |
| JP2001328553A5 JP2001328553A5 (ja) | 2007-06-28 |
| JP4660883B2 JP4660883B2 (ja) | 2011-03-30 |
Family
ID=18657932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000152517A Expired - Fee Related JP4660883B2 (ja) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP4660883B2 (ja) |
| DE (1) | DE10191916T1 (ja) |
| GB (1) | GB2366550B (ja) |
| WO (1) | WO2001089910A1 (ja) |
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| CN113371061A (zh) * | 2020-03-09 | 2021-09-10 | 日本电产株式会社 | 控制装置、控制方法和马达模块 |
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| JP4623824B2 (ja) * | 2000-12-28 | 2011-02-02 | カヤバ工業株式会社 | 電動パワーステアリング制御装置 |
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