JP2003040131A - 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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- JP2003040131A JP2003040131A JP2001225549A JP2001225549A JP2003040131A JP 2003040131 A JP2003040131 A JP 2003040131A JP 2001225549 A JP2001225549 A JP 2001225549A JP 2001225549 A JP2001225549 A JP 2001225549A JP 2003040131 A JP2003040131 A JP 2003040131A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来存在するセンサのみによってステアリング
センタを検出すると共に、舵角センサなしで舵角を検出
できるように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。 【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、ＳＡＴ推定値、車速及び操舵トルク信号に
基づいてステアリングセンター位置を検出し、更に前記
ステアリングセンター位置とモータ回転角度信号とに基
づいて舵角を検出する。
センタを検出すると共に、舵角センサなしで舵角を検出
できるように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。 【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、ＳＡＴ推定値、車速及び操舵トルク信号に
基づいてステアリングセンター位置を検出し、更に前記
ステアリングセンター位置とモータ回転角度信号とに基
づいて舵角を検出する。
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、特にステ
アリングセンター位置を検出することにより、操舵角の
検出をセンサなしで行う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、特にステ
アリングセンター位置を検出することにより、操舵角の
検出をセンサなしで行う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８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１１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１
０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。
般的な構成を図８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１１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１
０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。
【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（又はＭＣＵ）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９
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
（又はＭＣＵ）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（又はＭＣＵ）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９
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
（又はＭＣＵ）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】上述のような電動パワーステアリング装置
において、従来舵角を検出して戻り制御や電子安定制御
を行う場合には、ハード構成の舵角センサを取付けてい
る。
において、従来舵角を検出して戻り制御や電子安定制御
を行う場合には、ハード構成の舵角センサを取付けてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように舵角セン
サを取付ける場合、次のような問題がある。即ち、舵角
センサのゼロ点と車のステアリング系との整合性を調整
する必要がある。例えばハンドルの取替え、タイヤの取
替えなどにより、舵角センサのゼロ点と車の直進状態と
の整合がとれなくなる可能性がある。また、舵角センサ
を取付けることにより、電動パワーステアリング装置の
部品点数が多くなり、コストが高くなる。
サを取付ける場合、次のような問題がある。即ち、舵角
センサのゼロ点と車のステアリング系との整合性を調整
する必要がある。例えばハンドルの取替え、タイヤの取
替えなどにより、舵角センサのゼロ点と車の直進状態と
の整合がとれなくなる可能性がある。また、舵角センサ
を取付けることにより、電動パワーステアリング装置の
部品点数が多くなり、コストが高くなる。
【０００８】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、従来車両に存在するセンサ
のみによってステアリングセンターを検出すると共に、
舵角センサを設けることなく舵角を検出できるようにし
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、従来車両に存在するセンサ
のみによってステアリングセンターを検出すると共に、
舵角センサを設けることなく舵角を検出できるようにし
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。
【０００９】
【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、ＳＡＴ推定値、車速及び操舵トルク信号に基づいて
ステアリングセンター位置を検出す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、ＳＡＴ推定値、車速及び操舵トルク信号に基づいて
ステアリングセンター位置を検出することによって達成
される。
【００１０】また、本発明の上記目的は、前記ステアリ
ングセンター位置とモータ回転角度信号とに基づいて舵
角を検出することにより達成される。
ングセンター位置とモータ回転角度信号とに基づいて舵
角を検出することにより達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明では、車の直進状態時にＳ
ＡＴ（セルフアライニングトルク）がほぼゼロになるこ
とを利用し、ＳＡＴ推定値、車速及び操舵トルク信号に
基づいて車の直進状態を推定する。この状態により、ス
テアリングセンター位置（ゼロ舵角）を検出する。ま
た、モータ回転角度信号により、モータ回転角度の変化
量を舵角の変化量に換算し、ステアリングセンター位置
（ゼロ舵角）と舵角の変化量とにより、舵角センサなし
で舵角を検出する。
ＡＴ（セルフアライニングトルク）がほぼゼロになるこ
とを利用し、ＳＡＴ推定値、車速及び操舵トルク信号に
基づいて車の直進状態を推定する。この状態により、ス
テアリングセンター位置（ゼロ舵角）を検出する。ま
た、モータ回転角度信号により、モータ回転角度の変化
量を舵角の変化量に換算し、ステアリングセンター位置
（ゼロ舵角）と舵角の変化量とにより、舵角センサなし
で舵角を検出する。
【００１２】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。
【００１３】図１は本発明の構成例を示しており、ステ
アリング装置の補助操舵力を発生するモータ４０はモー
タ駆動部４１によって駆動され、モータ駆動部４１は二
点鎖線で示すコントロールユニット１００で制御され、
コントロールユニット１００にはトルクセンサからの操
舵トルク信号Ｔｈ及び車速検出系からの車速信号Ｖｅｌ
が入力される。モータ４０では、モータ端子間電圧Ｖｍ
及びモータ電流値ｉが計測されて出力される。
アリング装置の補助操舵力を発生するモータ４０はモー
タ駆動部４１によって駆動され、モータ駆動部４１は二
点鎖線で示すコントロールユニット１００で制御され、
コントロールユニット１００にはトルクセンサからの操
舵トルク信号Ｔｈ及び車速検出系からの車速信号Ｖｅｌ
が入力される。モータ４０では、モータ端子間電圧Ｖｍ
及びモータ電流値ｉが計測されて出力される。
【００１４】コントロールユニット１００は、操舵トル
ク信号Ｔｈを用いて制御を行う破線で示すトルク系制御
部５０と、モータ４０の駆動に関連した制御を行う一点
鎖線で示すモータ系制御部６０とで構成されている。ト
ルク系制御部５０はアシスト量演算部５１、微分制御器
５２、ヨーレート収れん性制御部５３、ロバスト安定化
補償部５４、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）推定
フィードバック部５５、ステアリングセンター位置検出
部１０１及び舵角検出部１０２によって構成され、更に
加算器５６及び５７、減算器５８を具備している。ま
た、モータ系制御部６０は補償器６１、外乱推定器６
２、モータ角速度推定部６３、モータ角加速度推定部
（微分器）６４及びモータ特性補償部６５で構成され、
加算器６６及び６７を具備している。
ク信号Ｔｈを用いて制御を行う破線で示すトルク系制御
部５０と、モータ４０の駆動に関連した制御を行う一点
鎖線で示すモータ系制御部６０とで構成されている。ト
ルク系制御部５０はアシスト量演算部５１、微分制御器
５２、ヨーレート収れん性制御部５３、ロバスト安定化
補償部５４、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）推定
フィードバック部５５、ステアリングセンター位置検出
部１０１及び舵角検出部１０２によって構成され、更に
加算器５６及び５７、減算器５８を具備している。ま
た、モータ系制御部６０は補償器６１、外乱推定器６
２、モータ角速度推定部６３、モータ角加速度推定部
（微分器）６４及びモータ特性補償部６５で構成され、
加算器６６及び６７を具備している。
【００１５】操舵トルク信号Ｔｈはアシスト量演算部５
１、微分制御器５２、ヨーレート収れん性制御部５３及
びＳＡＴ推定フィードバック部５５に入力され、いずれ
も車速信号Ｖｅｌをパラメータ入力としている。操舵ト
ルク信号Ｔｈ及び車速信号Ｖｅｌはステアリングセンタ
ー位置検出部１０１に入力されている。アシスト量演算
部５１は操舵トルク信号Ｔｈに基づいてアシストトルク
量を演算し、ヨーレート収れん性制御部５３は操舵トル
ク信号Ｔｈ及びモータ角速度の推定値ωを入力とし、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、微分制御器５２はステアリングの中立点付近の制
御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現する
ようになっており、ＳＡＴ推定フィードバック部５５は
操舵トルク信号Ｔｈと、アシスト量演算部５１の出力に
微分制御器５２の出力を加算器５６で加算した信号と、
モータ角速度推定部６３で推定された角速度推定値ω
と、モータ角加速度推定部６４からの角加速度推定値＊
ωとを入力し、後述する式に従ってＳＡＴを推定し、推
定したＳＡＴ推定値ＳＳＡＴをフィードバックフィルタ
を用いて信号処理し、ハンドルに適切な路面情報を反力
として与えるようになっている。
１、微分制御器５２、ヨーレート収れん性制御部５３及
びＳＡＴ推定フィードバック部５５に入力され、いずれ
も車速信号Ｖｅｌをパラメータ入力としている。操舵ト
ルク信号Ｔｈ及び車速信号Ｖｅｌはステアリングセンタ
ー位置検出部１０１に入力されている。アシスト量演算
部５１は操舵トルク信号Ｔｈに基づいてアシストトルク
量を演算し、ヨーレート収れん性制御部５３は操舵トル
ク信号Ｔｈ及びモータ角速度の推定値ωを入力とし、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、微分制御器５２はステアリングの中立点付近の制
御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現する
ようになっており、ＳＡＴ推定フィードバック部５５は
操舵トルク信号Ｔｈと、アシスト量演算部５１の出力に
微分制御器５２の出力を加算器５６で加算した信号と、
モータ角速度推定部６３で推定された角速度推定値ω
と、モータ角加速度推定部６４からの角加速度推定値＊
ωとを入力し、後述する式に従ってＳＡＴを推定し、推
定したＳＡＴ推定値ＳＳＡＴをフィードバックフィルタ
を用いて信号処理し、ハンドルに適切な路面情報を反力
として与えるようになっている。
【００１６】また、アシスト量演算部５１の出力に微分
制御器５２の出力を加算器５６で加算した信号に、ヨー
レート収れん性制御部５３の出力を加算器５７で加算し
た信号をアシスト量ＡＱとしてロバスト安定化補償部５
４に入力している。ロバスト安定化補償部５４は特開平
８−２９０７７８号公報に示されている補償部であり、
検出トルクに含まれる慣性要素とばね要素で成る共振系
の共振周波数におけるピーク値を除去し、制御系の応答
性と安定性を阻害する共振周波数の位相のズレを補償す
るものである。ロバスト安定化補償部５４の出力からＳ
ＡＴ推定フィードバック部５５のＳＡＴ推定値ＳＳＡＴ
を減算器５８で減算することで、路面情報を反力として
ハンドルに伝えることができるアシスト量Ｉａが得られ
る。
制御器５２の出力を加算器５６で加算した信号に、ヨー
レート収れん性制御部５３の出力を加算器５７で加算し
た信号をアシスト量ＡＱとしてロバスト安定化補償部５
４に入力している。ロバスト安定化補償部５４は特開平
８−２９０７７８号公報に示されている補償部であり、
検出トルクに含まれる慣性要素とばね要素で成る共振系
の共振周波数におけるピーク値を除去し、制御系の応答
性と安定性を阻害する共振周波数の位相のズレを補償す
るものである。ロバスト安定化補償部５４の出力からＳ
ＡＴ推定フィードバック部５５のＳＡＴ推定値ＳＳＡＴ
を減算器５８で減算することで、路面情報を反力として
ハンドルに伝えることができるアシスト量Ｉａが得られ
る。
【００１７】ステアリングセンター位置検出部１０１で
検出されたステアリングセンター検出信号ＳＣは舵角検
出部１０２に入力され、舵角検出部１０２にはモータ４
０に取付けられているセンサからのモータ回転角度信号
ＲＳも入力されている。舵角検出部１０２は、ステアリ
ングセンター検出信号ＳＣ及びモータ回転角度信号ＲＳ
に基づいて舵角を検出して舵角信号θを出力する。舵角
信号θは戻り制御や車の電子安定制御等に使用される。
検出されたステアリングセンター検出信号ＳＣは舵角検
出部１０２に入力され、舵角検出部１０２にはモータ４
０に取付けられているセンサからのモータ回転角度信号
ＲＳも入力されている。舵角検出部１０２は、ステアリ
ングセンター検出信号ＳＣ及びモータ回転角度信号ＲＳ
に基づいて舵角を検出して舵角信号θを出力する。舵角
信号θは戻り制御や車の電子安定制御等に使用される。
【００１８】更に、モータ角速度推定部６３はモータ端
子間電圧Ｖｍ及びモータ電流値ｉに基づいてモータ角速
度ωを推定するものであり、モータ角速度ωはモータ角
加速度推定部６４、ヨーレート収れん性制御部５３及び
ＳＡＴ推定フィードバック部５５に入力される。モータ
角加速度推定部６４では、入力されたモータ角速度ωに
基づいてモータ角加速度を推定し、推定したモータ角加
速度＊ωはモータ特性補償部６５に入力される。モータ
特性補償部６５の出力Ｉｃに、ロバスト安定化補償部５
８の出力からＳＡＴ推定フィードバック部５５のＳＡＴ
推定値ＳＳＡＴを減算したアシスト量Ｉａが加算器６６
で加算され、その加算信号が電流指令値Ｉｒとして微分
補償器等で成る補償器６１に入力される。補償器６１で
補償された電流指令値Ｉｒａに外乱推定器６２の出力を
加算器６７で加算した信号がモータ駆動部４１及び外乱
推定器６２に入力される。外乱推定器６２は特開平８−
３１０４１７号公報で示されるような装置であり、モー
タ出力の制御目標である補償器６１で補償された電流指
令値Ｉｒａに外乱推定器６２の出力を加算した信号と、
モータ電流値ｉとに基づいて、制御系の出力基準におけ
る希望するモータ制御特性を維持することができ、制御
系の安定性を失うことがないようにしている。
子間電圧Ｖｍ及びモータ電流値ｉに基づいてモータ角速
度ωを推定するものであり、モータ角速度ωはモータ角
加速度推定部６４、ヨーレート収れん性制御部５３及び
ＳＡＴ推定フィードバック部５５に入力される。モータ
角加速度推定部６４では、入力されたモータ角速度ωに
基づいてモータ角加速度を推定し、推定したモータ角加
速度＊ωはモータ特性補償部６５に入力される。モータ
特性補償部６５の出力Ｉｃに、ロバスト安定化補償部５
８の出力からＳＡＴ推定フィードバック部５５のＳＡＴ
推定値ＳＳＡＴを減算したアシスト量Ｉａが加算器６６
で加算され、その加算信号が電流指令値Ｉｒとして微分
補償器等で成る補償器６１に入力される。補償器６１で
補償された電流指令値Ｉｒａに外乱推定器６２の出力を
加算器６７で加算した信号がモータ駆動部４１及び外乱
推定器６２に入力される。外乱推定器６２は特開平８−
３１０４１７号公報で示されるような装置であり、モー
タ出力の制御目標である補償器６１で補償された電流指
令値Ｉｒａに外乱推定器６２の出力を加算した信号と、
モータ電流値ｉとに基づいて、制御系の出力基準におけ
る希望するモータ制御特性を維持することができ、制御
系の安定性を失うことがないようにしている。
【００１９】ここで、路面からステアリングまでの間に
発生するトルクの様子を図２に示して説明する。ドライ
バがハンドルを操舵することによって操舵トルクＴｈが
発生し、その操舵トルクＴｈに従ってモータ４０がアシ
ストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪が転舵さ
れ、反力としてＳＡＴが発生する。また、その際、モー
タ４０の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンド
ル操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り
合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得
られる。
発生するトルクの様子を図２に示して説明する。ドライ
バがハンドルを操舵することによって操舵トルクＴｈが
発生し、その操舵トルクＴｈに従ってモータ４０がアシ
ストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪が転舵さ
れ、反力としてＳＡＴが発生する。また、その際、モー
タ４０の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンド
ル操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り
合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得
られる。
【００２０】
J・*ω + Fr・sign(ω) + SAT = Tm + Th …（１）
ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換
し、ＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
し、ＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
【００２１】
SAT(s) = Tm(s) + Th(s) − J・*ω(s) + Fr・sign(ω(s)) …（２）
上記（２）式から分るように、モータ４０の慣性Ｊ及び
静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ
回転角速度ω、回転角加速度＊ω、操舵補助力及び操舵
トルク信号ＴｈよりＳＡＴ（セルフアライニングトル
ク）を推定することができる。かかる理由より、ＳＡＴ
推定フィードバック部５５には操舵トルク信号Ｔｈ、角
速度ω、角加速度＊ω、アシスト量演算部５１の出力が
それぞれ入力されている。
静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ
回転角速度ω、回転角加速度＊ω、操舵補助力及び操舵
トルク信号ＴｈよりＳＡＴ（セルフアライニングトル
ク）を推定することができる。かかる理由より、ＳＡＴ
推定フィードバック部５５には操舵トルク信号Ｔｈ、角
速度ω、角加速度＊ω、アシスト量演算部５１の出力が
それぞれ入力されている。
【００２２】次に、ステアリングセンター位置検出部１
０１におけるステアリングセンター位置の検出について
説明する。
０１におけるステアリングセンター位置の検出について
説明する。
【００２３】ステアリングセンター位置は車の直進状態
でのステアリングホイールの位置である。ステアリング
系の摩擦がない場合、ステアリングを切った後、操舵力
を与えなくてもＳＡＴの作用によりステリングホイール
がセンター位置に戻る。つまり、ターン状態から直進状
態に戻り、ＳＡＴがゼロになる。摩擦を考慮した場合、
操舵力を与えないと摩擦とＳＡＴのバランスで、ＳＡＴ
はゼロにならなくてもステアリングホイールが止まって
しまう。つまり、ターン状態から完全な直進状態に戻ら
ない。前記（２）式より、SAT(s) = −Fr・sign(ω(s))
になる。
でのステアリングホイールの位置である。ステアリング
系の摩擦がない場合、ステアリングを切った後、操舵力
を与えなくてもＳＡＴの作用によりステリングホイール
がセンター位置に戻る。つまり、ターン状態から直進状
態に戻り、ＳＡＴがゼロになる。摩擦を考慮した場合、
操舵力を与えないと摩擦とＳＡＴのバランスで、ＳＡＴ
はゼロにならなくてもステアリングホイールが止まって
しまう。つまり、ターン状態から完全な直進状態に戻ら
ない。前記（２）式より、SAT(s) = −Fr・sign(ω(s))
になる。
【００２４】車速変化によるＳＡＴと舵角θの関係は図
３に示すようになっており、同じ車速（Ｖｅｌ２）に対
してステアリングホイールがセンターよりずれる角度
(舵角)θ２は摩擦Ｆｒ（＝ＳＡＴ）の大きさに依存す
る。摩擦が大きければ、ずれ角度は大きくなる。しか
し、同じ舵角（θ２）に対して、車速（Ｖｅｌ２→Ｖｅ
ｌ１）が大きくなるほどＳＡＴ（Ｐ２→Ｐ１）が大きく
なる。図３のＰ２→Ｐ３から分かるように、同じ摩擦Ｆ
ｒに対して、車速（Ｖｅｌ１＞Ｖｅｌ２）が大きくなれ
ば、ステアリングホイールがセンターよりずれる角度
（θ１＜θ２）が小さくなる。
３に示すようになっており、同じ車速（Ｖｅｌ２）に対
してステアリングホイールがセンターよりずれる角度
(舵角)θ２は摩擦Ｆｒ（＝ＳＡＴ）の大きさに依存す
る。摩擦が大きければ、ずれ角度は大きくなる。しか
し、同じ舵角（θ２）に対して、車速（Ｖｅｌ２→Ｖｅ
ｌ１）が大きくなるほどＳＡＴ（Ｐ２→Ｐ１）が大きく
なる。図３のＰ２→Ｐ３から分かるように、同じ摩擦Ｆ
ｒに対して、車速（Ｖｅｌ１＞Ｖｅｌ２）が大きくなれ
ば、ステアリングホイールがセンターよりずれる角度
（θ１＜θ２）が小さくなる。
【００２５】本発明では、車速Ｖｅｌが所定車速以上
（例えばＶｅｌ≧Ｖｅｌ０）の時に、操舵トルクＴｈが
所定値より小さく（|Ｔｈ|≦Ｔｈ０）、直進状態（|Ｓ
ＡＴ推定値ＳＳＡＴ|≦ＳＡＴ０）が所定時間Ｔ０を続
けて検出された時のステアリングホイールの角度θをス
テアリングセンター位置（舵角θ＝０）として検出す
る。
（例えばＶｅｌ≧Ｖｅｌ０）の時に、操舵トルクＴｈが
所定値より小さく（|Ｔｈ|≦Ｔｈ０）、直進状態（|Ｓ
ＡＴ推定値ＳＳＡＴ|≦ＳＡＴ０）が所定時間Ｔ０を続
けて検出された時のステアリングホイールの角度θをス
テアリングセンター位置（舵角θ＝０）として検出す
る。
【００２６】ステアリングセンター位置（舵角θ＝０）
の検出動作例を、図４のフローチャートに従って説明す
る。
の検出動作例を、図４のフローチャートに従って説明す
る。
【００２７】先ずセンター条件としての車速Ｖｅｌ≧Ｖ
ｅｌ０、操舵トルク信号|Ｔｈ|≦Ｔｈ０、ＳＡＴによる
直進状態|ＳＡＴ推定値ＳＳＡＴ|≦ＳＡＴ０を判断する
（ステップＳ１）。ここで、Ｖｅｌ０はセンター条件判
断用の車速閾値、Ｔｈ０はセンター条件判断用の操舵ト
ルク閾値、ＳＡＴ０はセンター条件判断用のＳＡＴ閾値
である。上記条件の全てが成立したときに、センター検
出用の計時カウンタｃｎｔを「＋１」し（ステップＳ
２）、計時カウンタｃｎｔがセンター検出用のカウンタ
閾値Ｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ
３）。つまり、所定時間を経過したか否かを判定する。
そして、計時カウンタｃｎｔがカウンタ閾値Ｔ ０以上で
あればセンター検出用フラグｃｅｎ_ｆｌｇを立て（ス
テップＳ４）、計時カウンタｃｎｔをリセットして終了
し（ステップＳ５）、計時カウンタｃｎｔがカウンタ閾
値Ｔ０より小さければセンター検出用フラグｃｅｎ_ｆ
ｌｇをリセットして終了する（ステップＳ７）。また、
上記ステップＳ１で全ての条件が成立しない場合には、
センター検出用フラグｃｅｎ_ｆｌｇをリセットし（ス
テップＳ６）、計時カウンタｃｎｔをリセットして終了
する（ステップＳ５）。
ｅｌ０、操舵トルク信号|Ｔｈ|≦Ｔｈ０、ＳＡＴによる
直進状態|ＳＡＴ推定値ＳＳＡＴ|≦ＳＡＴ０を判断する
（ステップＳ１）。ここで、Ｖｅｌ０はセンター条件判
断用の車速閾値、Ｔｈ０はセンター条件判断用の操舵ト
ルク閾値、ＳＡＴ０はセンター条件判断用のＳＡＴ閾値
である。上記条件の全てが成立したときに、センター検
出用の計時カウンタｃｎｔを「＋１」し（ステップＳ
２）、計時カウンタｃｎｔがセンター検出用のカウンタ
閾値Ｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ
３）。つまり、所定時間を経過したか否かを判定する。
そして、計時カウンタｃｎｔがカウンタ閾値Ｔ ０以上で
あればセンター検出用フラグｃｅｎ_ｆｌｇを立て（ス
テップＳ４）、計時カウンタｃｎｔをリセットして終了
し（ステップＳ５）、計時カウンタｃｎｔがカウンタ閾
値Ｔ０より小さければセンター検出用フラグｃｅｎ_ｆ
ｌｇをリセットして終了する（ステップＳ７）。また、
上記ステップＳ１で全ての条件が成立しない場合には、
センター検出用フラグｃｅｎ_ｆｌｇをリセットし（ス
テップＳ６）、計時カウンタｃｎｔをリセットして終了
する（ステップＳ５）。
【００２８】次に、舵角検出部１０２における舵角（絶
対ステアリング角度）検出の動作を説明する。
対ステアリング角度）検出の動作を説明する。
【００２９】モータ４０に取付けられたセンサからのモ
ータ回転角度信号ＲＳ（又はモータ回転角度推定信号）
により、モータ回転角度変化量Δθｍが得られる。ま
た、モータ軸とステアリングホイール軸との間の減速ギ
ア比（Ｇｒ）によって、下記（３）式に従って舵角変化
量Δθが求められる。
ータ回転角度信号ＲＳ（又はモータ回転角度推定信号）
により、モータ回転角度変化量Δθｍが得られる。ま
た、モータ軸とステアリングホイール軸との間の減速ギ
ア比（Ｇｒ）によって、下記（３）式に従って舵角変化
量Δθが求められる。
【００３０】
Δθ＝（１／Ｇｒ）×Δθｍ …（３）
しかし、モータ軸とステアリングホイール軸との間にメ
カ機構があるので、ダンパ、バックラッシュ、バネ特性
等を考慮する必要がある。例えばバックラッシュの特性
は図５に示すようになっており、−Ａ〜＋Ａがバックラ
ッシュとなる。舵角θの変化量Δθは下記（４）式で求
められる。
カ機構があるので、ダンパ、バックラッシュ、バネ特性
等を考慮する必要がある。例えばバックラッシュの特性
は図５に示すようになっており、−Ａ〜＋Ａがバックラ
ッシュとなる。舵角θの変化量Δθは下記（４）式で求
められる。
【００３１】Δθ＝ｆ（Δθｍ） …（４）
また、舵角θはステアリングセンター角度θ＝０より変
化量Δθを累積して計算する。
化量Δθを累積して計算する。
【００３２】
θ（ｔ）＝θ（ｔ−Ｔ）＋Δθ（ｔ） …（５）
θ（ｔ−Ｔ）は１サンプリング時間前の舵角検出値であ
る。ステアリングの回転数Ｎはθ（ｔ）の３６０度の倍
数より計算される。
る。ステアリングの回転数Ｎはθ（ｔ）の３６０度の倍
数より計算される。
【００３３】
Ｎ＝ｆｌｏｏｒ（θ（ｔ）／３６０） …（６）
ここで、絶対ステアリング角度検出の動作を、図６及び
図７のフローチャートを参照して説明する。
図７のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】図６は初期化のフローを示しており、全て
のパラメータを０に初期化する（ステップＳ１０）。な
お、ａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌｇは絶対ステアリング角度
有効フラグであり、“１”は有数、“０”は無数を示し
ている。また、θ（ｔ）は絶対ステアリング角度検出値
であり、Ｎはステアリングの回転数であり、θ（ｔ−
Ｔ）は１サンプリング時間前の絶対ステアリング角度検
出値である。
のパラメータを０に初期化する（ステップＳ１０）。な
お、ａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌｇは絶対ステアリング角度
有効フラグであり、“１”は有数、“０”は無数を示し
ている。また、θ（ｔ）は絶対ステアリング角度検出値
であり、Ｎはステアリングの回転数であり、θ（ｔ−
Ｔ）は１サンプリング時間前の絶対ステアリング角度検
出値である。
【００３５】その後、図７の動作を実行する。即ち、先
ずモータ回転角度変化量Δθｍを読取り（ステップＳ２
０）、ステアリング角度変化量Δθ（ｔ）＝ｆ（Δθ
ｍ）を計算する（ステップＳ２１）。そして、ステアリ
ングセンター位置検出部１０１でステアリングセンター
を検出し（ステップＳ２２）、センター検出フラグｃｅ
ｎ_ｆｌｇが立っている（＝１）か否かを判定し（ステ
ップＳ２３）、センター検出フラグｃｅｎ_ｆｌｇが立
っていない場合には、絶対ステアリング角度有数フラグ
ａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌｇが立っているか否かを判定す
る（ステップＳ２４）。絶対ステアリング角度有数フラ
グａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌｇが立っていれば上記（５）
式及び（６）式を演算すると共に、θ（ｔ−Ｔ）＝θ
（ｔ）を演算して終了する（ステップＳ２５）。また、
上記ステップＳ２３でセンター検出フラグｃｅｎ_ｆｌ
ｇが立っている場合には絶対ステアリング角度有効フラ
グａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌｇを立て（ステップＳ２
６）、θ（ｔ）＝０、Ｎ＝０、θ（ｔ−Ｔ）＝０として
終了する（ステップＳ２７）。上記ステップＳ２４で絶
対ステアリング角度有数フラグａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌ
ｇが立っている場合には、同様にθ（ｔ）＝０、Ｎ＝
０、θ（ｔ−Ｔ）＝０として終了する（ステップＳ２
７）。
ずモータ回転角度変化量Δθｍを読取り（ステップＳ２
０）、ステアリング角度変化量Δθ（ｔ）＝ｆ（Δθ
ｍ）を計算する（ステップＳ２１）。そして、ステアリ
ングセンター位置検出部１０１でステアリングセンター
を検出し（ステップＳ２２）、センター検出フラグｃｅ
ｎ_ｆｌｇが立っている（＝１）か否かを判定し（ステ
ップＳ２３）、センター検出フラグｃｅｎ_ｆｌｇが立
っていない場合には、絶対ステアリング角度有数フラグ
ａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌｇが立っているか否かを判定す
る（ステップＳ２４）。絶対ステアリング角度有数フラ
グａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌｇが立っていれば上記（５）
式及び（６）式を演算すると共に、θ（ｔ−Ｔ）＝θ
（ｔ）を演算して終了する（ステップＳ２５）。また、
上記ステップＳ２３でセンター検出フラグｃｅｎ_ｆｌ
ｇが立っている場合には絶対ステアリング角度有効フラ
グａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌｇを立て（ステップＳ２
６）、θ（ｔ）＝０、Ｎ＝０、θ（ｔ−Ｔ）＝０として
終了する（ステップＳ２７）。上記ステップＳ２４で絶
対ステアリング角度有数フラグａｂｓ_ａｎｇｌｅ_ｆｌ
ｇが立っている場合には、同様にθ（ｔ）＝０、Ｎ＝
０、θ（ｔ−Ｔ）＝０として終了する（ステップＳ２
７）。
【００３６】本発明は電動パワーステアリング装置の形
式（コラムタイプ、ピニオンタイプ、ラックタイプ）、
モータの種類（ブラシ付き、ブラシレス等）を問わず、
全ての電動パワーステアリング装置に適用可能である。
また、絶対舵角信号は電動パワーステアリング装置だけ
ではなく、電子安定制御、車両統合制御等にも使用可能
である。
式（コラムタイプ、ピニオンタイプ、ラックタイプ）、
モータの種類（ブラシ付き、ブラシレス等）を問わず、
全ての電動パワーステアリング装置に適用可能である。
また、絶対舵角信号は電動パワーステアリング装置だけ
ではなく、電子安定制御、車両統合制御等にも使用可能
である。
【００３７】
【発明の効果】本発明では、新たな舵角センサを設けず
に、ＳＡＴ推定値、車速及び操舵トルク信号によりステ
アリングセンターを検出し、更にモータの回転角度信号
若しくは回転角度推定信号により絶対舵角を検出するこ
とができる。よって、センサなしで舵角センサの機能を
実現でき、かつステアリングセンター（ゼロ舵角）の自
動検出もでき、安価で部品点数の少ないパワーステアリ
ング装置の制御装置を提供できる。
に、ＳＡＴ推定値、車速及び操舵トルク信号によりステ
アリングセンターを検出し、更にモータの回転角度信号
若しくは回転角度推定信号により絶対舵角を検出するこ
とができる。よって、センサなしで舵角センサの機能を
実現でき、かつステアリングセンター（ゼロ舵角）の自
動検出もでき、安価で部品点数の少ないパワーステアリ
ング装置の制御装置を提供できる。
【図１】本発明の構成例を示すブロック図である。
【図２】ＳＡＴ（セルフアライニングトルク）を説明す
るための図である。
るための図である。
【図３】車速変化に基づくＳＡＴと舵角の関係を示す図
である。
である。
【図４】ステアリングセンター位置（舵角θ＝０）の検
出動作例を示すフローチャートである。
出動作例を示すフローチャートである。
【図５】バックラッシュの特性例を示す図である。
【図６】舵角検出時の初期化を示すフローチャートであ
る。
る。
【図７】舵角検出の動作例を示すフローチャートであ
る。
る。
【図８】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９】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。
すブロック図である。
１ 操向ハンドル
５ ピニオンラック機構
２０、４０ モータ
３０、１００ コントロールユニット
４１ モータ駆動部
５０ トルク系制御部
５１ アシスト量演算部
５２ 微分制御器
５３ ヨーレート推定フィードバック部
５４ ロバスト安定化補償部
５５ ＳＡＴ推定フィードバック部
６０ モータ系制御部
６１ 補償部
６２ 外乱推定器
６３ モータ角速度推定部
６４ モータ角加速度推定部
６５ モータ特性補償部
１０１ ステアリングセンター位置検出部
１０２ 舵角検出部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｂ６２Ｄ 119:00
137:00 137:00
Ｆターム(参考） 3D032 CC12 CC30 CC48 DA04 DA15
DA19 DA23 DA63 DA64 DA65
DC01 DC02 DC03 DC11 DC17
DC29 DC33 DC34 DD17 EA01
EB11 EB16 EC22 GG01
3D033 CA13 CA16 CA20 CA21
5H550 AA16 DD01 GG05 HB16 JJ04
JJ25 LL22 LL36
Claims (2)
- 【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、ＳＡＴ推定値、車速及び操舵トルク信号に
基づいてステアリングセンター位置を検出するようにし
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】前記ステアリングセンター位置とモータ回
転角度信号とに基づいて舵角を検出するようになってい
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225549A JP4797294B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225549A JP4797294B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010271451A Division JP5212454B2 (ja) | 2010-12-06 | 2010-12-06 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003040131A true JP2003040131A (ja) | 2003-02-13 |
| JP4797294B2 JP4797294B2 (ja) | 2011-10-19 |
Family
ID=19058524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001225549A Expired - Fee Related JP4797294B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4797294B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007043694A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Nsk Ltd. | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
| JP2007302017A (ja) * | 2006-05-08 | 2007-11-22 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
| JP2009012656A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
| JP2009062036A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-03-26 | Nsk Ltd | 車両用舵角推定装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
| JP2012103091A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Nsk Ltd | アングルセンサ及び電動パワーステアリング装置 |
| CN107303916A (zh) * | 2016-04-21 | 2017-10-31 | 现代摩比斯株式会社 | 电机驱动的动力转向系统以及用于确定其中间位置的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH01293272A (ja) * | 1988-05-23 | 1989-11-27 | Nippon Seiko Kk | 電動式動力舵取装置 |
| JPH02290782A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-11-30 | Koyo Seiko Co Ltd | 舵角中点検出装置 |
| JPH08324409A (ja) * | 1995-06-01 | 1996-12-10 | Toyota Motor Corp | 車輌のハイドロプレーニング検出装置 |
| JP2000168600A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-06-20 | Mitsubishi Electric Corp | 電動式パワーステアリング制御装置 |
| JP2001122146A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | 電動式パワーステアリング制御装置及びその制御方法 |
-
2001
- 2001-07-26 JP JP2001225549A patent/JP4797294B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01293272A (ja) * | 1988-05-23 | 1989-11-27 | Nippon Seiko Kk | 電動式動力舵取装置 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2007043694A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Nsk Ltd. | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
| JP2007106283A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
| JP2007302017A (ja) * | 2006-05-08 | 2007-11-22 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
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| JP2009062036A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-03-26 | Nsk Ltd | 車両用舵角推定装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
| JP2012103091A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Nsk Ltd | アングルセンサ及び電動パワーステアリング装置 |
| CN107303916A (zh) * | 2016-04-21 | 2017-10-31 | 现代摩比斯株式会社 | 电机驱动的动力转向系统以及用于确定其中间位置的方法 |
| US10549778B2 (en) | 2016-04-21 | 2020-02-04 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Motor driven power steering system and method for determining neutral position thereof |
Also Published As
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|---|---|
| JP4797294B2 (ja) | 2011-10-19 |
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