JP2002037098A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機のＰＷＭ駆動周波数の高周波成分によ
りカーラジオにノイズが発生するのを防止することがで
きる電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 操舵補助トルクを付加する電動機（１
０）をフィードバック制御するために目標電流値と検出
電流値との偏差を収束させる電動機制御装置（１２）
は、カーラジオ（１５）が選局受信したＡＭ放送のチャ
ンネル周波数判別部（１２Ｅ）と、チャンネル周波数か
ら前記高周波成分が離れるように駆動周波数の変更目標
値を設定する変更目標周波数設定部（１２Ｆ）と、変更
目標周波数に向けてＰＷＭ制御信号の駆動周波数を電動
機の目標電流値と検出電流値との偏差を更新するフィー
ドバック制御のループ速度より遅い周期で徐々に変更す
る駆動周波数変更部（１２Ｇ）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のステアリン
グ系に電動機による操舵補助トルクを付加する電動パワ
ーステアリング装置に関し、詳しくは、前記電動機のＰ
ＷＭ駆動に際して放射される高周波成分がカーラジオに
選局受信されたＡＭ放送に混入してノイズを発生するの
を防止することができる電動パワーステアリング装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両のステアリング装置として、ステア
リングホイールの操舵時に電動機による操舵補助トルク
をステアリング系に付加して運転者の操舵力を軽減す
る、いわゆる電動パワーステアリング装置が近年普及し
ている。この種の電動パワーステアリング装置は、少な
くともステアリング系の操舵トルクの増大に伴い増大す
る基本特性の操舵補助トルクを電動機に発生させるため
の制御系を備えている。例えば、少なくとも操舵トルク
センサの検出信号に応じて電動機に流す目標電流値を設
定し、この電動機の目標電流値と電流センサにより検出
される電動機の検出電流値との偏差を求め、この偏差を
収束させるＰＩＤ（Proportional IntegralDifferentia
l）動作信号に応じたＰＷＭ（Pulse Width Modulatio
n）制御信号を出力してフィードバック制御を行う電動
機制御装置と、この電動機制御装置から出力されるＰＷ
Ｍ制御信号に応じてパワーＦＥＴ（Field Effect Trans
istor）のブリッジ回路をスイッチングすることにより
前記電動機をＰＷＭ駆動する電動機駆動回路とを備えて
いる。

【０００３】ここで、前記ＰＷＭ制御信号の駆動周波数
は、パワーＦＥＴのスイッチングロスが少なく、また、
耳障りな騒音が発生しない範囲として、一般に、１６〜
２０ｋＨｚ程度の基本周波数に設定されている。しかし
ながら、このＰＷＭ制御信号の駆動周波数には、基本周
波数のＮ次（Ｎ倍）の高周波成分が多数含まれているた
め、パワーＦＥＴのブリッジ回路をスイッチングして電
動機をＰＷＭ駆動する際には、多数の高周波成分が高エ
ネルギで放射される。そして、放射されたＮ次の高周波
成分の周波数がカーラジオで選局受信されたＡＭ放送の
チャンネル周波数に近い場合（例えば±６ｋＨｚ以内の
場合）には、選局受信されたＡＭ放送にＮ次の高周波成
分が混入し、その高周波成分とＡＭ放送のチャンネル周
波数との偏差に応じたノイズが発生する。

【０００４】そこで、本件出願人は、カーラジオが選局
受信したＡＭ放送のチャンネル周波数に応じてＰＷＭ制
御信号の駆動周波数を自動的に変更することにより、電
動機のＰＷＭ駆動に際して放射されるＮ次の高周波成分
が前記ＡＭ放送に混入してノイズを発生するのを防止で
きる電動パワーステアリング装置を既に提案している
（特開平１０−３２７５９７号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報に
記載された電動パワーステアリング装置においては、電
動機のＰＷＭ駆動に際して放射されるＮ次の高周波成分
がカーラジオに選局受信されたＡＭ放送のチャンネル周
波数から遠く離れた周波数となるように、ＰＷＭ制御信
号の駆動周波数を瞬時に変更している。しかしながら、
ＰＷＭ制御信号のデューティーオン時間は瞬時に変化し
ないので、駆動周波数のみを変更するとデューティ比が
変化してしまう。このため、前記のようにＰＷＭ制御信
号の駆動周波数のみを瞬時に変更した場合、ＰＷＭ制御
信号のデューティ比が急激に変化して電動機による操舵
補助トルクが一時的に急変する。

【０００６】もっとも、瞬時に変更されたＰＷＭ制御信
号の駆動周波数に対応してＰＷＭ制御信号のデューティ
オン時間を再設定すれば、デューティ比の急変を防止し
て電動機による操舵補助トルクの急変を回避することが
できる。しかしながら、瞬時に変更された駆動周波数に
対応してデューティ比を再設定するには、前記ＰＩＤ動
作信号を生成するためのＰ値、Ｉ値、Ｄ値などを瞬時に
演算し直すという多大な演算負荷が掛るため、電動機の
制御を一旦停止する必要がある。従って、この場合にも
電動機による操舵補助トルクが一旦消失するのであり、
ステアリングホイールの操舵操作に違和感が生じるとい
う問題が残る。

【０００７】そこで、本発明は、ステアリングホイール
の操舵操作に違和感が生じることなく、電動機のＰＷＭ
駆動に際して放射される駆動周波数の高周波成分がカー
ラジオに選局受信されたＡＭ放送に混入してノイズを発
生するのを防止することができる電動パワーステアリン
グ装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明は、車両のステアリング系に操舵補助トルク
を付加する電動機と、少なくとも前記ステアリング系の
操舵トルクに応じて前記電動機に流す電流をフィードバ
ック制御するために前記電動機の目標電流値と検出電流
値との偏差を求め、この偏差を収束させるＰＩＤ動作信
号に応じたＰＷＭ制御信号を出力する電動機制御装置
と、この電動機制御装置から出力されるＰＷＭ制御信号
に応じて前記電動機をＰＷＭ駆動する電動機駆動回路と
を備えた電動パワーステアリング装置において、前記電
動機制御装置は、カーラジオが選局受信したＡＭ放送の
チャンネル周波数をカーラジオからの入力信号に基いて
判別するチャンネル周波数判別部と、このチャンネル周
波数判別部が判別したチャンネル周波数から前記ＰＷＭ
制御信号の駆動周波数の高周波成分が離れるように前記
駆動周波数の変更目標値を設定する変更目標周波数設定
部と、この変更目標周波数設定部が設定した変更目標周
波数に向けて前記ＰＷＭ制御信号の駆動周波数を変更さ
せる駆動周波数変更部とを有し、この駆動周波数変更部
は、前記電動機の目標電流値と検出電流値との偏差を更
新するフィードバック制御のループ速度より遅い周期で
徐々に前記駆動周波数を変更させるように構成したこと
を手段としている。

【０００９】本発明の電動パワーステアリング装置で
は、カーラジオがＡＭ放送を選局受信すると、電動機制
御装置のチャンネル周波数判別部が前記カーラジオから
の入力信号に基いて前記ＡＭ放送のチャンネル周波数を
判別する。続いて、変更目標周波数設定部が前記チャン
ネル周波数判別部により判別されたチャンネル周波数か
らＰＷＭ制御信号の駆動周波数の高周波成分が離れるよ
うに、ＰＷＭ制御信号の駆動周波数の変更目標値を設定
する。そして、駆動周波数変更部が前記変更目標周波数
設定部により設定された変更目標周波数に向けて、ＰＷ
Ｍ制御信号の駆動周波数を変更させる。その際、駆動周
波数変更部は、電動機の目標電流値と検出電流値との偏
差を更新するフィードバック制御のループ速度より遅い
周期で徐々にＰＷＭ制御信号の駆動周波数を変更させ
る。

【００１０】すなわち、本発明の電動パワーステアリン
グ装置では、カーラジオがＡＭ放送を選局受信すると、
そのＡＭ放送のチャンネル周波数からＰＷＭ制御信号の
駆動周波数の高周波成分が離れるように、ＰＷＭ制御信
号の駆動周波数が変更される。その際、ＰＷＭ制御信号
の駆動周波数が前記電動機のフィードバック制御のルー
プ速度より遅い周期で徐々に変更されるため、ＰＷＭ制
御信号のデューティ比は、その駆動周波数が変更される
都度、フィードバック制御によって急変することなく制
御値に収束する。

【００１１】本発明の電動パワーステアリング装置にお
いて、前記電動機制御装置が有するＣＰＵの発振周波数
の分周数により前記ＰＷＭ制御信号の駆動周波数を表現
し、前記分周数に対応した分解能によりＰＷＭ制御信号
のデューティオン時間を表現した場合、ＰＷＭ制御信号
のデューティオン時間が前記駆動周波数変更部により変
更可能な分周数の下限値に対応した分解能で表現される
時間を超えるとき、前記駆動周波数変更部により徐々に
変更される各分周数に対応した分解能に合せてデューテ
ィオン時間を逐次変更するように前記電動機制御装置が
構成されていると、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が１
００％に近い場合には、ＰＷＭ制御信号の駆動周波数が
変更される間、そのデューティ比は強制的に１００％に
設定される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る電動パワーステアリング装置の実施の形態を説明す
る。参照する図面において、図１は一実施形態の電動パ
ワーステアリング装置が適用されたステアリング系の構
成図、図２は一実施形態の電動パワーステアリング装置
のブロック構成図である。

【００１３】一実施形態の電動パワーステアリング装置
を説明するに当たり、まず、この電動パワーステアリン
グ装置が適用されたステアリング系の構造を図１により
説明する。このステアリング系は、いわゆるラック・ピ
ニオン式のステアリング系であり、ステアリングホイー
ル１に一体に連結されたステアリングシャフト２の下端
部は、連結軸３を介して相互に連結された一対のユニバ
ーサルジョイント４，４を介して操舵トルクセンサ５の
入力軸５Ａに連結されている。そして、この操舵トルク
センサ５の出力軸には、ラック・ピニオン機構６のピニ
オン６Ａが一体に形成されている。

【００１４】前記ラック・ピニオン機構６は、ピニオン
６Ａに噛み合うラック歯６Ｂが形成されたラック軸６Ｃ
を備え、このラック軸６Ｃの両端部には、車両の左右の
前輪７，７に付設されたナックルアーム（図示省略）が
タイロッド８，８を介してそれぞれ連結されている。そ
して、前記ラック軸６Ｃには、これと同軸にボールネジ
機構９のボールネジ部９Ａが形成されている。このボー
ルネジ部９Ａに噛み合うボールナット９Ｂは、電動機１
０のロータ１０Ａに固定されており、この電動機１０
は、前記ラック軸６Ｃが貫通する状態でその周囲に配置
されている。

【００１５】ここで、図１および図２に示すように、一
実施形態の電動パワーステアリング装置は、少なくとも
前記操舵トルクセンサ５および後述する車速センサ１１
からの検出信号に基いて前記電動機１０に流す電流をフ
ィードバック制御するために電動機１０の目標電流値と
検出電流値との偏差を求め、この偏差を収束させるＰＩ
Ｄ動作信号に応じたＰＷＭ制御信号を出力する電動機制
御装置１２と、この電動機制御装置１２から出力される
ＰＷＭ制御信号に応じて前記電動機１０をＰＷＭ駆動す
る電動機駆動回路１３と、前記電動機１０に流れる電流
値を検出してその検出信号を前記制御装置１２に出力す
る電流センサ１４とを備えている。

【００１６】まず、前記各センサ類について説明する
と、前記操舵トルクセンサ５は、入力軸５Ａと出力軸で
あるピニオン６Ａとの間の捩れ角に応じた操舵トルクの
方向および大きさを検出し、その検出信号である操舵ト
ルク信号ＴＳを電動機制御装置１２に出力する。また、
前記車速センサ１１は、図示しない変速機出力軸の回転
数に応じた車速信号ＶＰをデジタル信号として電動機制
御装置１２に出力する。さらに、前記電流センサ１４
は、直流モータからなる前記電動機１０に直列に接続さ
れた抵抗またはホール素子を備えており、電動機１０に
流れる電流の方向および大きさに応じたモータ電流信号
ＩＭを電動機制御装置１２に出力する。

【００１７】つぎに、前記電動機制御装置１２および電
動機駆動回路１３について順次説明する。まず、電動機
制御装置１２は、前記操舵トルクセンサ５、車速センサ
１１、電流センサ１４等との間の入出力インターフェー
スＩ／Ｏ、および、これらのセンサ類から入力されるア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
の他、各種のデータやプログラムを記憶しているＲＯＭ
（Read Only Memory）、各種のデータ等を一時記憶する
ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種の演算処理を行
うＣＰＵ（Central Processing Unit）等をハードウェ
アとして備えている。

【００１８】また、前記電動機制御装置１２は、電動機
１０に流れる電流をフィードバック制御するためのＰＷ
Ｍ制御信号を出力する基本的なソフトウェア構成とし
て、図２に示すように、目標電流設定部１２Ａ、偏差演
算部１２Ｂ、ＰＩＤ（Proportional Integral Differen
tial）制御部１２ＣおよびＰＷＭ（Pulse Width Modula
tion）信号生成部１２Ｄを備えている。

【００１９】前記電動機制御装置１２の目標電流設定部
１２Ａには、前記操舵トルクセンサ５から出力される操
舵トルク信号ＴＳがデジタル信号に変換されて入力され
ると共に、前記車速センサ１１から出力される車速信号
ＶＰが入力される。この目標電流設定部１２Ａは、ステ
アリング系の操舵トルクの増大に伴ない増大し、かつ、
車速の増大に伴ない減少する基本特性の操舵補助トルク
を電動機１０に発生させるための目標電流信号ＩＴを、
前記操舵トルク信号ＴＳおよび車速信号ＶＰをアドレス
とするデータエリアから検索し、検索した目標電流信号
ＩＴを偏差演算部１２Ｂに瞬時に出力する。

【００２０】偏差演算部１２Ｂには、目標電流設定部１
２Ａからの目標電流信号ＩＴが入力されると共に、前記
電流センサ１４から出力される電動機１０の検出電流値
に相当するモータ電流信号ＩＭがデジタル信号に変換さ
れて入力される。この偏差演算部１２Ｂは、目標電流信
号ＩＴとモータ電流信号ＩＭとの偏差を演算し、その偏
差信号ΔＩをＰＩＤ制御部１２Ｃに出力する。この偏差
信号ΔＩは、例えば０．５ｍｓ毎に更新して出力され、
これが前記電動機１０のフィードバック制御のループ速
度となる。

【００２１】ＰＩＤ制御部１２Ｃは、図３に示すよう
に、前記偏差信号ΔＩに対し、ΔＩに係数Ｋ_Pを乗算し
てＰ値を出力するＰ値演算部１２Ｃ１と、ΔＩの積分値
に係数Ｋ_Iを乗算してＩ値を出力するＩ値演算部１２Ｃ
２と、ΔＩの微分値に係数Ｋ_Dを乗算してＤ値を出力す
るＤ値演算部１２Ｃ３と、Ｉ値の上限値を設定するリミ
ッタ１２Ｃ４と、Ｐ値，Ｉ値，Ｄ値を加算する加算部１
２Ｃ５とを備えている。そして、この加算部１２Ｃ５
は、偏差信号ΔＩの偏差を迅速にゼロに収束させるため
のＰ値，Ｉ値，Ｄ値の加算値であるＰＩＤ動作信号ＩＣ
をＰＷＭ信号生成部１２Ｄに出力する。

【００２２】ＰＷＭ信号生成部１２Ｄは、前記ＰＩＤ動
作信号ＩＣに基いて電動機１０に流す電流をフィードバ
ック制御するためのパルス幅変調によるＰＷＭ制御信号
ＩＰを生成し、これを電動機駆動回路１３に出力する。
このＰＷＭ信号生成部１２Ｄは、電動機制御装置１２に
装備されたＣＰＵの発振周波数の所定の分周数に相当す
る周期分を１周期としてＰＷＭ制御信号ＩＰを出力す
る。すなわち、ＣＰＵの発振周波数を所定の分周数で分
周した周波数でＰＷＭ制御信号ＩＰを出力する。例え
ば、ＣＰＵの発振周波数を１８ＭＨｚとした場合、この
発振周波数１８ＭＨｚを基本の分周数９００で分周し
た、すなわち発進周波数１８ＭＨｚの９００周期分を１
周期とした２０ＫＨｚの駆動周波数でＰＷＭ制御信号Ｉ
Ｐを出力する。

【００２３】前記ＰＷＭ信号生成部１２Ｄは、通常、基
本の分周数９００に対応した２０ＫＨｚの駆動周波数で
ＰＷＭ制御信号ＩＰを出力するように構成されている
が、駆動周波数が変更され、指定された分周数が入力さ
れると、その分周数に対応した駆動周波数でＰＷＭ制御
信号ＩＰを出力できるように構成されている。

【００２４】一方、前記電動機駆動回路１３は、ゲート
駆動回路１３Ａおよびブリッジ回路１３Ｂにより構成さ
れている。ゲート駆動回路１３Ａは、電動機制御装置１
２のＰＷＭ信号生成部１２Ｄから入力したＰＷＭ制御信
号ＩＰに基いてブリッジ回路１３Ｂをスイッチング駆動
する。また、ブリッジ回路１３Ｂは、図４に示すよう
に、直流１２Ｖの電源（車載バッテリおよび発電機）と
電動機１０との間にブリッジ回路を構成する４個のパワ
ーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，
Ｔ４を備えている。

【００２５】前記ゲート駆動回路１３Ａは、ＰＩＤ動作
信号ＩＣの極性に応じてパワーＦＥＴ（Ｔ１，Ｔ２）の
ゲートＧ１，Ｇ２の何れか一方に駆動信号を出力し、他
方にはオフ信号を出力する。その際、パワーＦＥＴ（Ｔ
３，Ｔ４）のゲートＧ３，Ｇ４の何れか一方にオン信号
を出力し、他方にオフ信号を出力する。例えば、パワー
ＦＥＴ（Ｔ１）のゲートＧ１に駆動信号を出力する場合
には、パワーＦＥＴ（Ｔ４）のゲートＧ４にオン信号を
出力し、他のパワーＦＥＴ（Ｔ２，Ｔ３）のゲートＧ
２，Ｇ３にはオフ信号を出力する。

【００２６】このように、前記ＰＷＭ制御信号ＩＰに基
きゲート駆動回路１３Ａを介してパワーＦＥＴ（Ｔ１，
Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）のブリッジ回路１３Ｂをスイッチン
グすることによりデューティーオン時間が制御され、前
記電動機１０のモータ電流ＩＭが所定のデューティ比で
制御される。図５はこの場合のモータ電流ＩＭとデュー
ティ比との関係を示しており、デューティ比の０％付近
および１００％付近には、モータ電流ＩＭが変化しない
不感帯が見られる。これは、前記パワーＦＥＴ（Ｔ１，
Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）の特性による。

【００２７】ここで、前記ＰＷＭ制御信号ＩＰに基きゲ
ート駆動回路１３Ａを介してパワーＦＥＴ（Ｔ１，Ｔ
２，Ｔ３，Ｔ４）のブリッジ回路１３Ｂをスイッチング
する際には、ＰＷＭ制御信号ＩＰの駆動周波数のＮ次の
高周波成分が高エネルギで放射される。そこで、この高
エネルギで放射されるＮ次の高周波成分がカーラジオに
選局受信されたＡＭ放送に混入してノイズを発生するの
を防止するため、前記電動機制御装置１２には、図２に
示すように、チャンネル周波数判別部１２Ｅ、変更目標
周波数設定部１２Ｆおよび駆動周波数変更部１２Ｇが設
けられている。以下、これらについて順次説明する。

【００２８】チャンネル周波数判別部１２Ｅは、カーラ
ジオ１５が選局受信したＡＭ放送のチャンネル周波数を
カーラジオ１５から入力する選局信号Ｓなどの適宜の入
力信号に基いて判別する。そして、判別したＡＭ放送の
チャンネル周波数をチャンネル周波数信号ＣＨとして変
更目標周波数設定部１２Ｆに出力する。

【００２９】変更目標周波数設定部１２Ｆは、カーラジ
オ１５が選局受信したＡＭ放送のチャンネル周波数から
前記ＰＷＭ制御信号ＩＰの駆動周波数のＮ次の高周波成
分が少なくとも６ＫＨｚ以上離れた周波数となるよう
に、ＰＷＭ制御信号ＩＰの駆動周波数の変更目標値を前
記チャンネル周波数判別部１２Ｅから入力したチャンネ
ル周波数信号ＣＨに基いて設定する。この変更目標値
は、前述したＣＰＵの発振周波数１８ＭＨｚの分周数、
例えば、８８５，８９０，８９５，９０５，９１０，９
１５の分周数Ｎから何れか一つを選択して設定する。こ
の場合、変更目標周波数設定部１２Ｆは、前記チャンネ
ル周波数信号ＣＨをアドレスとするデータエリアから８
８５，８９０，８９５，９０５，９１０，９１５の何れ
か一つの分周数Ｎを検索し、検索した分周数Ｎを変更目
標分周数ＮＣとして駆動周波数変更部１２Ｇに出力す
る。

【００３０】なお、前記チャンネル周波数信号ＣＨと分
周数Ｎとの対応関係ＣＨ：Ｎの一例を示せば、以下のと
おりである。５９４ＫＨｚ：８９５，６９３ＫＨｚ：８
９５，９５４ＫＨｚ：９１５，１１３４ＫＨｚ：９０
５，１２４２ＫＨｚ：８９０。

【００３１】駆動周波数変更部１２Ｇは、前記変更目標
周波数設定部１２Ｆから入力した変更目標分周数ＮＣに
基き、前記電動機制御装置１２のＰＷＭ信号生成部１２
Ｄで設定されているＰＷＭ制御信号ＩＰの駆動周波数を
変更目標周波数に向けて徐々に変更させる。例えば、駆
動周波数２０ＫＨｚに対応するＣＰＵの分周数９００か
ら変更目標分周数ＮＣに向けて１づつ増加または減少す
る分周数ＮをＰＷＭ信号生成部１２Ｄに順次出力する。
この場合の分周数Ｎの出力は、前記偏差演算部１２Ｂに
よる偏差信号ΔＩの出力周期、すなわち前記電動機１０
のフィードバック制御のループ速度より格段に遅い、例
えば１０ｍｓ毎に行われる。

【００３２】ここで、前記ＣＰＵの発振周波数の分周数
Ｎにより前記ＰＷＭ制御信号ＩＰを表現すると、ＰＷＭ
制御信号ＩＰは分解能Ｎを有する信号であるため、ＰＷ
Ｍ制御信号ＩＰのデューティオン時間は、前記分周数Ｎ
に対応した分解能Ｎの値に基づく数値で表現でき、デュ
ーティー比は分解能Ｎの値に対するデューティーオン時
間の数値の割合で表現できる。たとえば、ＣＰＵの発振
周波数の分周数Ｎが９００、すなわちＰＷＭ制御信号Ｉ
Ｐの分解能が９００である場合、デューティーオン時間
が分解能と同値の９００であればデューティー比が１０
０％となり、デューティーオン時間が８１０であればデ
ューティー比は９０％となる。

【００３３】そこで、前記ＰＷＭ信号生成部１２Ｄは、
通常、分周数９００に対応した分解能の値と同値となる
９００でＰＷＭ制御信号ＩＰのデューティ比１００％の
デューティオン時間を表現する。しかしながら、従来の
ように分周数Ｎを急激に変化させた場合には、デューテ
ィー比が１００％付近のＰＷＭ制御信号ＩＰが出力され
ているときに以下の不具合を生じる。例えば、図６に示
すように、分周数Ｎが９００から８８５に急激に減少さ
れた場合、デューティーオン時間は変化していないの
で、当初デューティ比１００％のデューティオン時間を
表現する９００は、デューティ比１００％を超えるデュ
ーティオン時間を表現することとなり、制御上の問題が
ある。反対に、図７に示すように、分周数Ｎが９００か
ら例えば９１５に急激に増大される場合、当初デューテ
ィ比１００％のデューティオン時間を表現する９００
は、デューティ比１００％以下となるデューティオン時
間を表現することとなり、デューティー比１００％とす
るための制御を行っているにも拘わらずデューティー比
が１００％とならないという不具合を生じる。そこで、
このような事態を回避するため、前記ＰＷＭ信号生成部
１２Ｄは、ＰＷＭ制御信号ＩＰのデューティオン時間が
前記駆動周波数変更部１２Ｇにより変更可能な分周数Ｎ
の下限値である８８５に対応した分解能８８５で表現さ
れる時間を超えるとき、駆動周波数変更部１２Ｇにより
徐々に変更される各分周数Ｎに対応した分解能Ｎに合せ
てデューティオン時間を逐次変更し、デューティ比を強
制的に１００％とする。

【００３４】以上のように構成された一実施形態の電動
パワーステアリング装置においては、図示しないイグニ
ッションスイッチがオンされると、定電圧回路を介して
電動機制御装置１２に駆動電圧が供給され、電動機制御
装置１２には操舵トルクセンサ５、車速センサ１１、電
流センサ１４の各検出信号が入力される。そして、この
状態においては、図１に示すステアリングホイール１の
操作に伴ない、操舵トルクセンサ５がステアリング系に
発生する操舵トルクの方向および大きさを検出し、その
検出した操舵トルク信号ＴＳを図２に示す電動機制御装
置１２の目標電流設定部１２Ａに出力する。また、車速
センサ１１が車速に応じた車速信号ＶＰを前記目標電流
設定部１２Ａに出力する。

【００３５】電動機制御装置１２においては、目標電流
設定部１２Ａが、操舵トルクセンサ５からの操舵トルク
信号ＴＳおよび車速センサ１１からの車速信号ＶＰを入
力することにより、ステアリング系の操舵トルクの増大
に伴い増大し、かつ、車速の増大に伴い減少する基本特
性の操舵補助トルクを電動機１０に発生させるための目
標電流信号ＩＴを瞬時に検索し、その目標電流信号ＩＴ
を偏差演算部１２Ｂに出力する。

【００３６】偏差演算部１２Ｂは、目標電流設定部１２
Ａからの目標電流信号ＩＴと、電流センサ１４からのモ
ータ電流信号ＩＭとの偏差信号ΔＩを、前記電動機１０
のフィードバック制御のループ速度である例えば０．５
ｍｓ毎に更新してＰＩＤ制御部１２Ｃに出力する。ま
た、ＰＩＤ制御部１２Ｃは、前記偏差信号ΔＩの偏差を
迅速にゼロに収束させるためのＰＩＤ動作信号ＩＣをＰ
ＷＭ信号生成部１２Ｄに出力する。さらに、ＰＷＭ信号
生成部１２Ｄは、ＰＩＤ動作信号ＩＣに応じたＰＷＭ制
御信号ＩＰを電動機駆動回路１３に出力する。そして、
電動機駆動回路１３が電動機制御装置１２からのＰＷＭ
制御信号ＩＰに応じて電動機１０を回転駆動する。

【００３７】従って、一実施形態の電動パワーステアリ
ング装置においては、図１に示す電動機１０がボールネ
ジ機構９を介してステアリング系のラック軸６Ｃに操舵
補助トルクを付与するのであり、ステアリングホイール
１の操舵トルクが軽減される。その際、電動機１０によ
る操舵補助トルクは、ステアリングホイール１の操舵ト
ルクが大きいほど増大し、車速が大きいほど減少する。

【００３８】ここで、本発明の電動パワーステアリング
装置においては、カーラジオ１５が例えば９５４ＫＨｚ
のＡＭ放送を選局受信すると、電動機制御装置１２のチ
ャンネル周波数判別部１２Ｅが前記カーラジオ１５から
選局信号Ｓを入力し、この選局信号Ｓに基いて前記ＡＭ
放送のチャンネル周波数が９５４ＫＨｚであると判別す
る。そして、このチャンネル周波数判別部１２Ｅは、判
別したＡＭ放送のチャンネル周波数９５４ＫＨｚをチャ
ンネル周波数信号ＣＨとして変更目標周波数設定部１２
Ｆに出力する。

【００３９】続いて、変更目標周波数設定部１２Ｆが前
記チャンネル周波数信号ＣＨに基いてＰＷＭ制御信号Ｉ
Ｐの駆動周波数の変更目標値を設定する。この場合、変
更目標周波数設定部１２Ｆは、前記ＰＷＭ制御信号ＩＰ
の駆動周波数のＮ次の高周波成分が前記ＡＭ放送のチャ
ンネル周波数９５４ＫＨｚから少なくとも６ＫＨｚ以上
離れた周波数となるように、前記ＰＷＭ制御信号ＩＰの
駆動周波数の変更目標値をＣＰＵの発振周波数の分周数
Ｎとして設定する。すなわち、変更目標周波数設定部１
２Ｆは、前記ＡＭ放送のチャンネル周波数が９５４ＫＨ
ｚの場合、変更目標値として分周数９１５を設定し、そ
の変更目標分周数９１５を駆動周波数変更部１２Ｇに出
力する。

【００４０】次に、駆動周波数変更部１２Ｇが前記ＰＷ
Ｍ信号生成部１２ＤにおいてＰＷＭ制御信号ＩＰの駆動
周波数として設定されている分周数９００から前記変更
目標分周数９１５に向けて１づつ増加する分周数ＮをＰ
ＷＭ信号生成部１２Ｄに順次出力する。これに伴い、Ｐ
ＷＭ信号生成部１２Ｄは、分周数９００に対応する２
０．０００ＫＨｚから分周数９１５に対応する１９．６
７２ＫＨｚまでＰＷＭ制御信号ＩＰの駆動周波数を変更
する。その結果、ＰＷＭ制御信号ＩＰの駆動周波数のＮ
次の高周波成分は、前記カーラジオ１５が選局受信した
ＡＭ放送のチャンネル周波数９５４ＫＨｚから少なくと
も６ＫＨｚ以上離れた周波数となる。従って、カーラジ
オ１５により選局受信されたＡＭ放送にＰＷＭ制御信号
ＩＰの駆動周波数のＮ次の高周波成分が混入してノイズ
が発生する事態が防止される。

【００４１】ここで、一実施形態の電動パワーステアリ
ング装置において、前記電動機制御装置１２の駆動周波
数変更部１２Ｇは、変更目標分周数ＮＣに向けて１づつ
徐々に増加または減少する分周数Ｎを前記偏差演算部１
２Ｂにおける偏差信号ΔＩの出力周期０．５ｍｓ、すな
わち、前記電動機１０のフィードバック制御のループ速
度０．５ｍｓより格段に遅い、例えば１０ｍｓ毎にＰＷ
Ｍ信号生成部１２Ｄへ出力する。このため、ＰＷＭ信号
生成部１２Ｄにおいては、分周数Ｎが１づつ増加または
減少する間にＰＷＭ制御信号ＩＰが２０回出力されるの
であり、そのフィードバック制御により、ＰＷＭ制御信
号ＩＰのデューティ比は、分周数Ｎの変化によって急変
することなく迅速に制御値に収束する。従って、電動機
１０による操舵補助トルクの急変を防止でき、ステアリ
ングホイール１の操舵操作に違和感が生じるのを未然に
回避することができる。また、デューティ比を再設定す
るためにＰＩＤ制御部１２ＣのＰ値、Ｉ値、Ｄ値、およ
びI値の上限値を演算し直すという多大な演算負荷が掛
らないので、制御を一度停止する必要がない。

【００４２】また、一実施形態の電動パワーステアリン
グ装置において、前記ＰＷＭ信号生成部１２Ｄは、ＰＷ
Ｍ制御信号ＩＰのデューティオン時間が前記駆動周波数
変更部１２Ｇにより変更可能な分周数Ｎの下限値である
例えば分周数８８５に対応した分解能８８５で表現され
る時間を超えるとき、駆動周波数変更部１２Ｇにより変
更される各分周数Ｎに対応した分解能Ｎに合せてデュー
ティオン時間を逐次変更する。すなわち、ＰＷＭ信号生
成部１２Ｄは、ＰＷＭ制御信号ＩＰのデューティ比が１
００％に近い場合、ＰＷＭ制御信号ＩＰの駆動周波数を
変更する間、そのデューティ比を強制的に１００％とす
る。これによって、デューティー比が１００％を超える
ような制御上の不具合をなくすことができる。

【００４３】また、電動機駆動回路１３のブリッジ回路
１３Ｂを構成するパワーＦＥＴをスイッチングする際に
は、スイッチオンとする場合にいわゆるオン抵抗が生じ
る。したがって、デューティー１００％付近では、断続
的にデューティーオン時間が設定されてパワーＦＥＴの
スイッチングが頻繁に繰り返されるよりも、デューティ
ー１００％としてオン状態を継続する方がオン抵抗によ
る発熱が少なくて済む。それに、図５に示すように、デ
ューティー比１００％付近では、デューティー比の値に
拘わらず電動機１０に流れる電流は最大値となるので、
強制的にデューティー比１００％としても何ら不具合を
生じない。よって、ＰＷＭ制御信号ＩＰのデューティ比
が１００％に近い場合は、ＰＷＭ制御信号ＩＰの駆動周
波数を変更する間、そのデューティ比を強制的に１００
％とすることによって、電動機駆動回路１３のブリッジ
回路１３Ｂを構成するパワーＦＥＴが頻繁にスイッチン
グしてそのオン抵抗が増大するのを防止でき、その発熱
を抑制することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の電動パワー
ステアリング装置においては、カーラジオがＡＭ放送を
選局受信すると、電動機制御装置のチャンネル周波数判
別部が前記カーラジオからの入力信号に基いて前記ＡＭ
放送のチャンネル周波数を判別する。続いて、変更目標
周波数設定部が前記チャンネル周波数判別部により判別
されたチャンネル周波数からＰＷＭ制御信号の駆動周波
数の高周波成分が離れるように、ＰＷＭ制御信号の駆動
周波数の変更目標値を設定する。そして、駆動周波数変
更部が前記変更目標周波数設定部により設定された変更
目標周波数に向けて、ＰＷＭ制御信号の駆動周波数を変
更させる。その際、駆動周波数変更部は、電動機の目標
電流値と検出電流値との偏差を更新するフィードバック
制御のループ速度より遅い周期で徐々にＰＷＭ制御信号
の駆動周波数を変更させる。

【００４５】すなわち、本発明の電動パワーステアリン
グ装置によれば、カーラジオがＡＭ放送を選局受信する
と、そのＡＭ放送のチャンネル周波数からＰＷＭ制御信
号の駆動周波数の高周波成分が離れるようにＰＷＭ制御
信号の駆動周波数が変更されるため、カーラジオにより
選局受信されたＡＭ放送にＰＷＭ制御信号の駆動周波数
の高周波成分が混入してノイズを発生するのを防止する
ことができる。その際、ＰＷＭ制御信号の駆動周波数が
前記電動機のフィードバック制御のループ速度より遅い
周期で徐々に変更されるため、ＰＷＭ制御信号のデュー
ティ比は、その駆動周波数が変更される都度、急変する
ことなく制御値に収束する。従って、デューティー比の
急激な変化に伴う前記電動機による補助操舵トルクの急
変を防止でき、ステアリングホイールの操舵操作に違和
感が生じるのを未然に回避することができる。また、瞬
時に変更された駆動周波数に対応してデューティ比を再
設定する必要がないので、前記ＰＩＤ動作信号を生成す
るためのＰ値、Ｉ値、Ｄ値などを瞬時に演算し直す必要
がなく、制御を停止する必要がない。

【００４６】本発明の電動パワーステアリング装置にお
いて、前記電動機制御装置が有するＣＰＵの発振周波数
の分周数により前記ＰＷＭ制御信号の駆動周波数を表現
し、前記分周数に対応した分解能によりＰＷＭ制御信号
のデューティ比１００％のデューティオン時間を表現し
た場合、ＰＷＭ制御信号のデューティオン時間が前記駆
動周波数変更部により変更可能な分周数の下限値に対応
した分解能で表現される時間を超えるとき、前記駆動周
波数変更部により徐々に変更される各分周数に対応した
分解能に合せてデューティオン時間を逐次変更するよう
に前記電動機制御装置が構成されていると、ＰＷＭ制御
信号のデューティ比が１００％に近い場合には、ＰＷＭ
制御信号の駆動周波数が変更される間、そのデューティ
比は強制的に１００％に設定される。従って、制御上の
不具合が発生することを防止するとともに、電動機駆動
回路を構成するブリッジ回路のＦＥＴが頻繁にスイッチ
ングしてそのオン抵抗が増大するのを防止でき、その発
熱を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリ
ング装置が適用されたステアリング系の構成図である。

【図２】一実施形態に係る電動パワーステアリング装置
のブロック構成図である。

【図３】一実施形態に係る電動パワーステアリング装置
における電動機制御装置のＰＩＤ制御部のブロック構成
図である。

【図４】一実施形態に係る電動パワーステアリング装置
の電動機駆動回路におけるブリッジ回路の回路図であ
る。

【図５】一実施形態に係る電動パワーステアリング装置
の電動機のフィードバック制御におけるデューティ比と
モータ電流との関係を示すグラフである。

【図６】一実施形態に係る電動パワーステアリング装置
の電動機制御装置により、ＰＷＭ制御信号の駆動周波数
に対応した分周数が減少される場合のＰＷＭ制御信号の
デューティ比の変化を示す波形図である。

【図７】一実施形態に係る電動パワーステアリング装置
の電動機制御装置により、ＰＷＭ制御信号の駆動周波数
に対応した分周数が増大される場合のＰＷＭ制御信号の
デューティ比の変化を示す波形図である。

【符号の説明】

１ ：ステアリングホイール ５ ：操舵トルクセンサ １０ ：電動機 １１ ：車速センサ １２ ：電動機制御装置 １２Ａ：目標電流設定部 １２Ｂ：偏差演算部 １２Ｃ：ＰＩＤ制御部 １２Ｄ：ＰＷＭ信号生成部 １２Ｅ：チャンネル周波数判別部 １２Ｆ：変更目標周波数設定部 １２Ｇ：駆動周波数変更部 １３ ：電動機駆動回路 １３Ａ：ゲート駆動回路 １３Ｂ：ブリッジ回路 １４ ：電流センサ １５ ：カーラジオ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のステアリング系に操舵補助トルク
   を付加する電動機と、少なくとも前記ステアリング系の
   操舵トルクに応じて前記電動機に流す電流をフィードバ
   ック制御するために前記電動機の目標電流値と検出電流
   値との偏差を求め、この偏差を収束させるＰＩＤ動作信
   号に応じたＰＷＭ制御信号を出力する電動機制御装置
   と、この電動機制御装置から出力されるＰＷＭ制御信号
   に応じて前記電動機をＰＷＭ駆動する電動機駆動回路と
   を備えた電動パワーステアリング装置において、前記電
   動機制御装置は、カーラジオが選局受信したＡＭ放送の
   チャンネル周波数をカーラジオからの入力信号に基いて
   判別するチャンネル周波数判別部と、このチャンネル周
   波数判別部が判別したチャンネル周波数から前記ＰＷＭ
   制御信号の駆動周波数の高周波成分が離れるように前記
   駆動周波数の変更目標値を設定する変更目標周波数設定
   部と、この変更目標周波数設定部が設定した変更目標周
   波数に向けて前記ＰＷＭ制御信号の駆動周波数を変更さ
   せる駆動周波数変更部とを有し、この駆動周波数変更部
   は、前記電動機の目標電流値と検出電流値との偏差を更
   新するフィードバック制御のループ速度より遅い周期で
   徐々に前記駆動周波数を変更させるように構成したこと
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記電動機制御装置が有するＣＰＵの発
   振周波数の分周数により前記ＰＷＭ制御信号の駆動周波
   数を表現し、前記分周数に対応した分解能によりＰＷＭ
   制御信号のデューティオン時間を表現した場合、前記電
   動機制御装置は、ＰＷＭ制御信号のデューティオン時間
   が前記駆動周波数変更部により変更可能な分周数の下限
   値に対応した分解能で表現される時間を超えるとき、前
   記駆動周波数変更部により徐々に変更される各分周数に
   対応した分解能に合せてデューティオン時間を逐次変更
   することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステ
   アリング装置。