JP2003118610A - 電動パワーステアリング制御装置 - 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で
は、トルク信号の近似微分値に乗ぜられるゲインが高速
走行時に大きくなるために、レーンチェンジや危険回避
のための早い操舵を行なった際に、ステアリングのふら
つき感が増し、車両の操向収斂性が悪化するという課題
があった。 【解決手段】 トルクセンサ２の信号の近似微分を行な
って、第２のモータ電流を出力する際の微分時定数を可
変とした可変型トルク微分演算手段１０４Ａと、この可
変型トルク微分演算手段１０４Ａに時定数を指令する時
定数決定手段１０５Ｘを設ける。時定数決定手段１０５
Ｘは車速８１、操舵トルク８２、ヨーレート８３、操舵
速度８４の信号の内から任意に選択して用いた１以上の
信号の変化に応じて時定数を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は自動車等の電動パ
ワーステアリング装置を制御する電動パワーステアリン
グ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】運転者が車両のハンドルを操作するに要
する力を、電動モータによって補助する電動パワーステ
アリング装置において、適切なハンドル操作感（フィー
リング）が得られるように電動モータの制御を行なうこ
とは極めて重要であり、その制御を行なう電動パワース
テアリング制御装置については、従来から種々提案され
ている。図１１は、特開平２-３４４６９号公報に示さ
れた従来の電動パワーステアリング制御装置のブロック
図である。なお、理解を助けるため一般的な電動パワー
ステアリング装置の構成を図１５に示す。図１５に於い
て、１はハンドル、２はハンドルの軸に取り付けられた
トルクセンサ、１０は操向車輪、１１はハンドル１の操
作力を操向車輪１０の角度制御機構１２に伝えるギア機
構である。図１１において、２はハンドル（図１５の
１）の軸に装着され運転者の操舵力を検出するトルクセ
ンサ、３はこの車両の走行速度（以下、車速とも言う）
を検出する車速センサ、６は操舵補助力（操舵アシスト
量又はアシスト力という）をハンドルの軸（以下操舵
軸）に与えるための電動モータ（以下モータ）である。
７は上記トルクセンサ２および車速センサ３の信号に応
じて操舵アシスト量を演算し、モータ６を駆動するコン
トローラである。

【０００３】次に、コントローラ７の動作について説明
する。第１のモータ電流決定手段１０１は、トルクセン
サ２の出力と車速センサ３の出力に基づき、例えば図１
２に示す特性で、第１のモータ電流を決める。図１２で
は発生させるモータ電流（モータトルクに近い）は、操
舵トルクが所定の大きさを越えると発生するように設定
され、かつ、車速が低いほど大きくなるように決定され
る。第２のモータ電流決定手段１０２は、トルク微分演
算手段１０４によって上記トルクセンサ２の出力信号を
近似微分し、このトルクセンサ出力の近似微分値に、車
速センサ３が検出した車速に基づいて決定されるゲイン
（例えば図１３のように車速が大きいほどゲインは大き
い）を乗じ、図１３に示すような特性で第２のモータ電
流を決定する。図１３では発生させるモータ電流は、操
舵トルクの変化速度（トルク微分）に比例し、かつ、車
速が高いほど大きくなるように決定されている。上記第
１のモータ電流値と、上記第２のモータ電流値とを加算
器３０で加算し、この加算値をモータ６に通流する目標
電流として、モータ駆動手段１０３でモータ６を定電流
駆動している。

【０００４】このように、従来例では、第１のモータ電
流決定手段１０１によって運転者の操舵力を補助するト
ルクを発生させるとともに、第２のモータ電流決定手段
１０２がモータの慣性モーメントによる影響（運転者が
ハンドルを操作するときにモータの慣性モーメントを重
さとして感じること）を打ち消すように作用し、操舵フ
ィーリングを向上させている。また、第２のモータ電流
決定手段１０２は、モータ６の慣性モーメントが問題と
なる高速時には、上記トルクセンサ近似微分値に乗じら
れるゲインを大きくし、第２のモータ電流によってトル
ク制御系が不安定になり、操舵トルクが振動的になるこ
とが懸念される低車速時には、上記ゲインを小さくして
いる。ここで、モータ慣性によるフィーリングの悪化を
防止するためには、このゲインを十分に大きくしなけれ
ばならないが、大きくしすぎると、高速走行時にトルク
センサの近似微分値に乗ぜられるゲインが大きくなるた
めに、レーンチェンジや危険回避といった速い操舵を行
った際に、上記第２のモータ電流が過大となり、ステア
リングホイールのふらつき感といった、いわゆる収斂性
の悪化を招くので、そのゲインの調整は難しい。

【０００５】以上に説明した問題の発生原因について、
さらに詳細に説明する。図１３は、前述したとおり第２
のモータ電流決定手段１０２によるモータ電流を示す一
例であり、上記トルクの近似微分値と車速に基づいたゲ
インとの積によって第２のモータ電流Idiffを算出する
ことを示している。ところで、この微分動作には時定数
があるので、運転者がステアリングホイールに加える力
を緩めて（理解を助けるため極端な例を言えば、ハンド
ルから手を放し）操舵トルクが０に近い値となった後
も、トルクの近似微分の時定数に応じた時間は第２のモ
ータ電流Idiffはゼロとならず、モータ６に電流が通電
され続ける。この時定数が長すぎると、例えば、高速走
行時のレーンチェンジ等の際の車両の収斂性が悪化す
る。

【０００６】図１３の特性では、前述したように高速走
行時にはモータ６の慣性モーメントによる操舵フィーリ
ングの悪化を防止するべく、低速時よりも上記ゲインが
高い設定となっている。このような設定は、高速ほど、
操舵力をゼロにした後に流れるモータ電流が大きくな
り、上述の収斂性の悪化を助長することを意味する。一
方、これを防止するために、例えば図１３とは逆に、高
速時にゲインが低下する特性にしたとすると、高速時に
モータ慣性モーメントの影響を打ち消せなくなり、操舵
フィーリングの悪化を招く。このように、ゲイン、すな
わち、図１３の傾きの調整だけで操舵フィーリングを制
御することには限界がある。

【０００７】このような課題を解決するため提案された
特開平１０−１５７６３６号公報に開示されたものと類
似の、他の従来の電動パワーステアリング制御装置の構
成を図１４に示す。図１４の従来の制御装置において
は、位相補償器１１０によって、トルクセンサ２の近似
微分値を位相補償（周波数特性を改善し、近似微分値の
不要な周波数成分の信号を減衰させる）して第２のモー
タ電流決定手段１０２に入力した後、前述の図１１の従
来例と同様に第２のモータ電流を演算している。そして
このような位相補償回路の追加はアナログ電子回路の追
加、又は、ディジタル回路で処理するならば余分なソフ
トウェアの増加と、処理の複雑化に伴う処理速度の低下
を招く。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動パワーステ
アリング制御装置は以上のように構成されているので、
高速走行時にトルクセンサの近似微分値に乗ぜられるゲ
インが大きくなるために、レーンチェンジや危険回避と
いった速い操舵を行った際に、第２のモータ電流が過大
となり、ステアリングホイールのふらつき感といった、
いわゆる収斂性の悪化を招くという問題があった。ま
た、上記高速時の収斂性の問題を防止するべく、上記従
来例とは逆に、高速でトルクセンサの近似微分値に乗ぜ
られるゲインを小さくする特性とすると、モータの慣性
モーメントが十分に補正されず、操舵フィーリングが悪
化するという問題があった。

【０００９】また、従来装置の問題解決を位相補償器に
よって図った他の従来装置は、位相補償器を必要とする
ので、例えばこれをアナログ回路で構成すれば電子回路
の追加が、また、マイクロプロセッサで実現する場合に
は、演算量が増大するため、演算が高速な高価なマイク
ロプロセッサが必要となり、高価となるという課題があ
った。

【００１０】この発明は以上のような問題点を解決する
ためになされたもので、演算量を増やすことなく、中低
速での軽快な操舵フィーリングを維持しつつ、高速時の
収斂性の向上と操舵フィーリング向上を図り、快適な操
舵フィーリングの電動パワーステアリング制御装置を得
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
ーステアリング制御装置は、操舵装置と、この操舵装置
に加えられた操舵力を検出するトルクセンサと、前記操
舵力を補助するモータとを有する車両に搭載され、前記
トルクセンサの出力信号に応じて前記モータの第１のモ
ータ電流値を決定する第１のモータ電流決定手段、前記
トルクセンサの出力信号を微分する微分機能を有し、こ
の微分機能の微分時定数を指令された時定数に設定可能
な時定数可変型トルク微分演算手段、前記時定数可変型
トルク微分演算手段の出力に応じて前記モータの第２の
モータ電流値を決定する第２のモータ電流決定手段、前
記車両の操向に係る状態量に応じて前記微分時定数を決
定し前記時定数可変型トルク微分演算手段に指令する時
定数決定手段、前記第１と第２のモータ電流を加算して
前記モータの目標電流とするモータ駆動制御手段を備え
たものである。

【００１２】また、前記時定数決定手段は、前記車両の
操向に係る状態量としてこの車両の走行速度を用いる車
速応答型時定数決定手段としたものである。

【００１３】また、前記車速応答型時定数決定手段は、
前記車両の走行速度が大きくなるにつれて前記微分時定
数が小さくなるように設定されたものである。

【００１４】また、前記時定数決定手段は、前記車両の
操向に係る状態量として前記トルクセンサの信号を用い
る操舵トルク応答型時定数決定手段としたものである。

【００１５】また、前記操舵トルク応答型時定数決定手
段は、前記トルクセンサの信号が大きくなるにつれ前記
微分時定数が小さくなるように設定されたものである。

【００１６】また、前記時定数決定手段は、前記車両の
操向に係る状態量としてこの車両のヨーレートを用いる
ヨーレート応答型時定数決定手段としたものである。

【００１７】また、前記ヨーレート応答型時定数決定手
段は、前記ヨーレートが大きくなるにつれ前記微分時定
数が小さくなるように設定されたものである。

【００１８】また、前記時定数決定手段は、前記車両の
操向に係る状態量として前記操舵装置の操舵速度を用い
る操舵速度応答型時定数決定手段としたものである。

【００１９】また、前記操舵速度応答型時定数決定手段
は、前記操舵速度が大きくなるにつれ前記微分時定数が
小さくなるように設定されたものである。

【００２０】また、前記時定数決定手段は、前記車両の
操向に係る状態量として、この車両の前記走行速度、前
記トルクセンサの信号、前記車両のヨーレート、前記操
舵装置の操舵速度の内から選択した複数の状態量を用い
るようにしたものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、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を示す
図である。なお、以下の図において、従来と同じ符号の
ものは同一又は相当部分であるので、その説明は簡略に
行なう。図において、２は図示しないハンドルの軸に装
着され運転者がハンドルに加える操舵力を検出するトル
クセンサ、６は前記操舵力をアシストする操舵補助力を
車両の操舵軸に与えるためのモータである。

【００２２】８１はこの車両の走行速度（車速とも言
う）を表す車速信号、８２は前記トルクセンサ２の出力
信号、８３はこの車両のヨーレートを表すヨーレート信
号、８４は前記操舵装置が図示しないハンドルを操舵す
る早さを表す操舵速度信号である。これらの４つの信号
が表すデータを説明の都合上、この車両の状態量と呼
ぶ。７０Ｘは上記車速信号８１、トルク信号８２、ヨー
レート信号８３、および操舵速度信号８４の内の１つ乃
至４つの信号に応じて時定数を決定し、操舵アシスト量
を演算し、モータ６を駆動するコントローラである。第
１のモータ電流決定手段１０１は、トルクセンサ２の出
力と車速信号１０１に基づき、例えば従来の説明で示し
た図１２のような特性で第１のモータ電流を決める。

【００２３】第２のモータ電流決定手段１０２は、他か
ら指令された時定数によって微分時定数を変化させるこ
とができる微分機能を内部に備えた時定数可変型トルク
微分演算手段１０４Ａによってトルクセンサ２の出力を
近似微分し、これに車速信号８１に基づいて決定される
ゲインを乗じ、例えば従来の説明で示した図１３のよう
な特性に基づいて、第２のモータ電流値を決定する。時
定数決定手段１０５Ｘは前記４つの信号の内の１つ乃至
４つの信号出力に基づいて時定数を決定し、時定数可変
型トルク微分演算手段１０４Ａに時定数を指令する。モ
ータ駆動手段１０３は、第１のモータ電流と、第２のモ
ータ電流との加算値をモータ６に通流する目標電流とし
てモータ６を定電流駆動している。

【００２４】次に動作について説明する。時定数決定手
段１０５Ｘは、前記１乃至４つの状態量に基づき、時定
数可変型トルク微分演算手段１０４Ａでの近似微分の時
定数を決定する。この決定方法については、各状態量別
に以下の実施の形態で詳細に説明する。そして時定数可
変型トルク微分演算手段１０４Ａは時定数決定手段１０
５Ｘが指令する時定数に従って微分を行なう。これ以外
の動作は従来の説明で示したものと全く同じであり、繰
り返し説明となるので詳細な説明は省略するが、第１の
モータ電流決定手段１０１によって運転者の操舵力を補
助するトルクを発生させるとともに、第２のモータ電流
決定手段１０２が、例えばモータ６の慣性モーメントに
よる影響（運転者がハンドルを操作するときにモータの
慣性モーメントを重さとして感じること）などを打ち消
すように作用するなどして操舵フィーリングを向上させ
る。また、第２のモータ電流決定手段１０２は、モータ
６の慣性モーメントが問題となる高速時には、上記トル
クセンサ近似微分値に乗じられるゲインを大きくし、第
２のモータ電流によってトルク制御系が不安定になり、
操舵トルクが振動的になることが懸念される低車速時に
は、上記ゲインを小さくしている。

【００２５】ここで、時定数決定手段１０５Ｘの設定に
ついて説明する。時定数決定手段１０５Ｘにより、前記
４つの信号の内のどれか１つ以上のものの変化に応じて
時定数可変型トルク微分演算手段１０４Ａの時定数を変
化させる。即ち、用いる信号の数は、どれか１つでも良
いし、４つでも良い。勿論、いくつ用いるかによって特
性は異なるので、個々の例については、以下の実施の形
態でそれぞれ信号別に説明する。即ち、車速信号８１に
対する時定数の変化特性は実施の形態２に説明してい
る。また、トルク信号８２に対する特性は実施の形態３
で、ヨーレート信号８３に対しては実施の形態４で、操
舵速度信号８４に対しては実施の形態５で説明してい
る。実施の形態２〜５に示すように各状態量を単独で用
いるものの他、図１に示すように任意の複数の状態量を
組み合わせて用いることにより、操舵フィーリングをよ
り良くすることができる。なお、この実施の形態の図１
では時定数決定手段１０５Ｘには、前記４つの信号が全
て接続されているものを示しているが、前述の通り１つ
以上であればよい。

【００２６】実施の形態２.図２は、本発明の実施の形
態２の電動パワーステアリング制御装置を示す図であ
る。図において、２は図示しないハンドルの軸に装着さ
れ運転者がハンドルに加える操舵力を検出するトルクセ
ンサ、３は車両の速度を検出する車速センサ、６は前記
操舵力をアシストする操舵補助力を車両の操舵軸に与え
るためのモータである。７０は上記トルクセンサ２およ
び車速センサ３の信号に応じて操舵アシスト量を演算
し、モータ６を駆動するコントローラである。第１のモ
ータ電流決定手段１０１は、トルクセンサ２の出力と車
速センサ３の出力に基づき、例えば従来の説明で示した
図１２のような特性で第１のモータ電流を決める。

【００２７】第２のモータ電流決定手段１０２は、他か
ら指令された時定数によって微分時定数を変化させるこ
とができる微分機能を内部に備えた時定数可変型トルク
微分演算手段１０４Ａによって、トルクセンサ２の出力
８２を近似微分し、このトルクセンサ近似微分値に、車
速センサ３が検出した車速信号８１に基づいて決定され
るゲインを乗じ、例えば従来の説明で示した図１３のよ
うな特性に基づいて第２のモータ電流値を決定する。第
１のモータ電流と、第２のモータ電流の加算値をモータ
６に通流する目標電流として、モータ駆動手段１０３で
モータ６を定電流駆動している。上記に示した図１２、
図１３の特性は一例として示したものであり、こうでな
ければならぬというものではない。１０５は時定数可変
型トルク微分演算手段１０４Ａで演算される近似微分の
時定数を車速に応じて決めるための車速応答型時定数決
定手段である。

【００２８】次に動作について説明する。車速応答型時
定数決定手段１０５は、車速センサ３の出力に基づき、
例えば図３に示す特性のように、車速が高くなるにつれ
時定数が小さくなるように、時定数可変型トルク微分演
算手段１０４Ａでの近似微分の時定数を決定する。そし
て時定数可変型トルク微分演算手段１０４Ａは車速応答
型時定数決定手段１０５が指令する時定数に従って微分
を行なう。これ以外の動作は従来の説明で示したものと
全く同じであり、繰り返し説明となるので詳細な説明は
省略するが、第１のモータ電流決定手段１０１によって
運転者の操舵力を補助するトルクを発生させるととも
に、第２のモータ電流決定手段１０２がモータの慣性モ
ーメントによる影響（運転者がハンドルを操作するとき
にモータの慣性モーメントを重さとして感じること）を
打ち消すように作用し、操舵フィーリングを向上させて
いる。また、第２のモータ電流決定手段１０２は、モー
タ６の慣性モーメントが問題となる高速時には、上記ト
ルクセンサ近似微分値に乗じられるゲインを大きくし、
第２のモータ電流によってトルク制御系が不安定にな
り、操舵トルクが振動的になることが懸念される低車速
時には、上記ゲインを小さくしている。

【００２９】ここで、車速応答型時定数決定手段１０５
の設定について詳しく説明する。車速応答型時定数決定
手段１０５により、車速に応じて時定数可変型トルク微
分演算手段１０４Ａの時定数を変化させる。例えば、図
３は当該時定数を車速に応じて単調減少とした例であっ
て、低速時には時定数を長く設定することによって、操
舵トルクの変化が無くなった後にモータ電流が流れる時
間を長くし、操舵フィーリングの軽快感を増すことがで
きる。一方、車速が増すにつれて次第に時定数を短くす
ることにより、高速時には例えばステアリングホイール
から手を放した後にモータ電流が通流される時間を短く
し、ステアリングホイールのふらつき感を発生させず
に、収斂性を向上させることができる。これにより、ハ
ンドル切り込み初期にはモータの慣性モーメントを十分
に補正し、かつ、第２のモータ電流による位相遅れ感の
無い、切りはじめがしっかりとした操舵フィーリングを
実現することができる。このように、上記近似微分の時
定数を車速によって変化させ、高速になるほど時定数を
短くすることで、車速に応じた最適な操舵フィーリング
を実現することができる。

【００３０】なお、この実施の形態の図３では時定数を
車速が増すにつれて単調減少させる例を示したが、要は
車速によって何らかの変化をさせればよいのであって、
図の直線特性にかぎらず階段状に減少させてもよいし、
途中で増加させたり、途中に一定で変化しない部分があ
ってもよい。例えば図４は時定数決定手段１０５の設定
を車速に対して非線形な特性を設定した例である。図３
のように低速で時定数を長くするとハンドル据え切り時
に軽快感を出すことができるが、時定数を長く設定し過
ぎると発生させた補助トルクが振動的となるため、図４
のものでは極低速での時定数を中速域よりも小さく設定
することで発振を抑制し、スラローム走行等でモータの
慣性モーメントの影響が問題になることの多い車速域で
は時定数を大きくして十分これを補償し、高速域では、
再び時定数を小さくしてステアリングホイールのふらつ
きを減少させ、収斂性を向上させている。このように、
車速に応じた最適な時定数の設定を行うことにより、よ
り操舵フィーリングを向上させることができる。

【００３１】実施の形態３．トルク微分時定数は、以下
に説明するように操舵トルク１０２の大きさに基づいて
決定してもよい。図５は、実施の形態３による電動パワ
ーステアリング制御装置を示す図であり、７１はこの実
施の形態におけるコントローラ、１０５Ａはトルクセン
サ２の出力に応じて時定数可変型トルク微分演算手段１
０４Ａの時定数を指令するトルク応答型時定数決定手段
である。その他の箇所については、実施の形態１又は２
のものと同じまたは相当する箇所には同じ符号を付して
おり、説明を省略する。

【００３２】次に本実施の形態のトルク応答型時定数決
定手段１０５Ａの設定について説明する。一般に、ハン
ドル操作角が小さく、ハンドルを操作する力も小さいと
きには、高速で走行中であることが多いから、ハンドル
操作角とハンドルトルクがこのような状態で走行中に
は、ハンドルのふらつき感の低下を重視することが必要
である。即ち、ステアリング中立付近でのふらつき感を
なくすように設定することが好ましい。そこで、図６に
示す特性図のように、操舵トルク０近傍で近似微分の時
定数を小さくすればよい。一方、操舵トルクが大きい領
域で時定数の設定を大きくしておけば、モータの慣性モ
ーメントの影響で操舵トルクが増大するような場合に
は、大きな微分時定数で第２のモータ電流を流すことが
できる。このように、本実施の形態のトルク応答型時定
数決定手段１０５Ａは、トルクセンサ２の出力信号に基
づいてトルク近似微分の時定数を設定する。

【００３３】また、トルクセンサ２の出力特性が個々に
異なる周波数特性や温度特性やばらつきなどを有する場
合、第２のモータ電流Idiffもトルクセンサの特性に応
じて同様に変化してしまうが、上記近似微分の時定数を
トルクセンサ２の特性に合わせて設定を変更すれば、こ
れらトルクセンサ個々の影響による操舵フィーリングの
相違をなくすことも可能となる。そこで、トルク応答型
時定数決定手段１０５Ａの特性は、トルクセンサ２の特
性に応じたトルク微分時定数を製造ライン等で不揮発性
メモリ等に設定できる構成としてもよい。

【００３４】このように、上記近似微分の時定数をトル
クセンサ２の出力に応じて変化させることで、操舵トル
クに応じた第２のモータ電流を制御でき、これにより、
最適な操舵フィーリングを実現することができる。ま
た、個々のトルクセンサの特性に応じて上記近似微分の
時定数を決定することで、トルクセンサの特性バラツキ
による影響をなくすことができる。図６の直線的な特性
は、代表的な例を示したものであり、実施の形態２の図
４と同様に非線形特性としても良い。

【００３５】実施の形態４.実施の形態２と実施の形態
３で説明したトルク微分時定数は、以下に説明するよう
に車両のヨーレートに基づいて決定してもよい。図７
は、本実施の形態による電動パワーステアリング制御装
置を示す図であり、図において７２はこの実施の形態に
よるコントローラ、１１は車両のヨーレートを検出する
ヨーレートセンサである。ヨーレートセンサについては
公知であるので詳細な説明は省略するが、車体に取り付
けた慣性センサ（車体の旋回を検出）によるか、又は、
車体に取り付けた横方向加速度センサによるか、あるい
は車速とハンドル角から演算で求めることでもヨーレー
トを得ることができる。１０５Ｂはヨーレートセンサ１
１の出力に応じて時定数可変型トルク微分演算手段１０
４Ａに時定数を指令するヨーレート応答型時定数決定手
段である。ヨーレート応答型時定数決定手段１０５Ｂは
ヨーレートセンサ１１の出力からトルク近似微分の時定
数を決定する。その他の箇所については、実施の形態１
乃至３と同じまたは相当する箇所には同じ符号を付して
おり詳細な説明を省略する。

【００３６】次に本実施の形態のヨーレート応答型時定
数決定手段１０５Ｂの設定について説明する。従来の電
動パワーステアリング制御装置では、少なくとも直接的
には車両のヨーレートに関係なくトルクの微分値に基づ
く第２のモータ電流Idiffを決定する。このようにして
決定された第２のモータ電流Idiffでは、車両のヨーレ
ートが大きく、車両の挙動が不安定な時には、一般に過
大となり、車体の収斂性の悪化を助長する。そこで、本
実施の形態におけるヨーレート応答型時定数決定手段１
０５Ｂは、ヨーレートセンサ１１により近似微分の時定
数を決定する。例えば、図８に示す特性図のようにヨー
レートが小さく、車両が安定な状態の時は、ハンドルの
軽快感を増すため、近似微分の時定数を大きくし、近似
微分値に基づく第２のモータ電流を設定する。また、ヨ
ーレートが大きく、車両の挙動が不安定な状態の時は、
近似微分の時定数を小さくすれば、実施の形態２におい
て高速時にトルク微分時定数を小さくした場合と同様の
理由で、車両の収斂性を向上させることができる。図８
の直線的な特性は、代表的な例を示したものであり、実
施の形態２の図４と同様に非線形特性としても良い。

【００３７】さらに、ヨーレート応答型時定数決定手段
１０５Ｂを実施の形態２で説明した車速にも応答するも
のとすれば、ヨーレートに応じた近似微分値に基づく第
２のモータ電流を、さらに車速に応じて補償することが
可能となり、高速時の車両安定性の確保、および運転状
況に応じた最適な操舵フィーリングを、さらに高度に達
成できる。

【００３８】このように、近似微分の時定数をヨーレー
トによって変化させることで、操舵フィーリングと車両
の挙動の安定性を両立させることができる。なお、ここ
では近似微分の時定数を決定するためにヨーレートを用
いたが、前述したとおりヨーレートに代えて、車速とハ
ンドル角、車体の回転速度、横加速度等、車両の挙動の
安定性に関する状態量を用いれば、同様の効果を奏す
る。

【００３９】実施の形態５.実施の形態４で説明したヨ
ーレートに基づくトルク微分時定数の決定は、ヨーレー
トセンサ又はこれに代わるセンサ又は演算装置を追加す
る必要があるという課題が生じる。そこで同様の効果を
他のすでに設けられているセンサから得る方法として、
操舵速度（ハンドルを回す早さ）に基づいて決定しても
よい。図９は、本実施の形態による電動パワーステアリ
ング制御装置を示す図であり、７３はこの実施の形態に
よるコントローラである。操舵速度応答型時定数決定手
段１０５Ｃは、操舵速度と等価な値が得られるモータ回
転速度センサ１２の出力信号からトルク近似微分の時定
数を決定する。ただし、図９では理解を容易にするため
の説明の都合上、車速信号８１も利用している状態で説
明している。その他の箇所については、実施の形態４と
同じまたは相当する箇所には同じ符号を付しており、説
明を省略する。

【００４０】次に本実施の形態の操舵速度応答型時定数
決定手段１０５Ｃの設定について説明する。一般に、高
速走行時に操舵速度が大きいと、車両の挙動が不安定に
なりがちである。そこで、例えば、図１０に示す特性線
のように、車速が低速で操舵速度すなわちモータ回転速
度も小さく、車両が安定な状態の時は、上記近似微分の
時定数を大きくして、近似微分値に基づく第２のモータ
電流を軽快感を重視した設定とする。また、車速が高速
で操舵速度すなわちモータ回転速度も大きく、車両の挙
動が不安定な状態の時は、上記近似微分の時定数を小さ
くすれば、車両の収斂性を向上させる、即ち実施の形態
４と同様の効果を得ることができる。図１０の単調に変
化する特性は、代表的な例を示したものであり、実施の
形態２の図４と同様に非線形特性としても良い。

【００４１】また、モータ回転速度は逆起電力に比例す
るので、本実施の形態において、例えば下式に基づいて
モータ逆起電力を演算してモータ回転速度に代えれば、
実施の形態２の図２の構成に対して新たにセンサを付加
することなく、実施の形態４と同様の効果を奏すること
ができ、コストダウンを図ることができる。 Ｖｅ＝Ｖｍ−Ｉａ＊Ｒａ ここで Ｖｅ：モータ逆起電力（Ｖ） Ｖｍ：モータ印加電圧（Ｖ） Ｉａ：電機子電流（Ａ） Ｒａ：電機子抵抗（Ω） である。

【００４２】また、ステアリングホイールの操舵速度を
測定できるステアリング角度センサなどを具備する場合
には、それを用いてもよいことはいうまでもない。一般
にステアリング角度センサは実施の形態４で説明したヨ
ーレートセンサよりも安価であり、この場合にも実施の
形態４に対してコストダウンを達成できる。なお、前述
したように、この実施の形態では車速信号を必ず使用す
るように説明したが、必ずしも使用しなくても良い。即
ち、モータの回転速度センサ１２の信号または操舵速度
信号８４だけを使用して構成しても効果は得られる。

【００４３】実施の形態６．実施の形態２〜実施の形態
５の説明に於いて、時定数可変型トルク微分演算手段１
０４Ａの時定数を指令する時定数決定手段１０５、１０
５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃは、実施の形態２の車速に基
づくもの、実施の形態３のトルクに基づくもの、実施の
形態４のヨーレートに基づくもの、実施の形態５では操
舵速度にもとづくものを示した。これら時定数決定手段
は、いずれも車両の操向に係る状態量（ここで言う操向
に係る状態量とは、車両の操向に関する安定性の程度で
ある。）に応じて時定数を決定するものである。いずれ
の場合も状態量が大きくなれば（安定性が低下すれば）
微分時定数を小さくする。また、操向に係る状態量とし
ては上記に限らず、ハンドル角、車両の加速度などを用
いることも可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、車両
の操向に係る状態量に基づいてトルクセンサ近似微分の
時定数を設定できるので、車両の状態に応じた最適な操
舵フィーリングの電動パワーステアリング制御装置を得
ることができる。

【００４５】また、走行速度に基づいてトルクセンサ近
似微分の時定数を設定できるので、車速に応じた違和感
のない操舵フィーリングの電動パワーステアリング制御
装置を得ることができる。

【００４６】また、走行速度が大きくなるにつれてトル
クセンサ近似微分の時定数を小さく設定することで、中
低速では軽快な操舵フィーリングを実現しつつも、高速
時では収斂性を向上させた、電動パワーステアリング制
御装置を得ることができる。

【００４７】また、トルクセンサに基づいてトルクセン
サ近似微分の時定数を設定できるので、トルクセンサの
周波数特性や温度特性やばらつきなどによる影響を相殺
でき、また、操舵トルクに応じた適切な時定数でモータ
の慣性モーメント等を補償した電動パワーステアリング
制御装置を得ることができる。

【００４８】また、トルクが大きくなるにつれ時定数を
小さくしているので、操舵トルクに応じた適切な時定数
でモータの慣性モーメント等を補償した電動パワーステ
アリング制御装置を得ることができる。

【００４９】また、ヨーレートに基づいてトルクセンサ
近似微分の時定数を設定できるので、軽快感と車両の安
定性を両立した、さらに良好な操舵フィーリングの電動
パワーステアリング制御装置を得ることができる。

【００５０】また、ヨーレートが大きくなるにつれ、時
定数を小さくしているので、軽快感と車両の安定性を両
立した、さらに良好な操舵フィーリングの電動パワース
テアリング制御装置を得ることができる。

【００５１】また、操舵速度に基づいてトルクセンサ近
似微分の時定数を設定できるので、ヨーレートセンサを
付加することなく、軽快感と車両の安定性を両立した、
さらに良好な操舵フィーリングの電動パワーステアリン
グ制御装置を得ることができる。

【００５２】また、走行速度が大きくなるにつれ、か
つ、操舵速度が高くなるにつれ時定数を小さくしている
ので、軽快感と車両の安定性を両立した、さらに良好な
操舵フィーリングの電動パワーステアリング制御装置を
得ることができる。

【００５３】また、時定数決定手段は、車両の操向に係
る状態量として、走行速度、操舵トルク、ヨーレート、
操舵速度の内から複数のものを選択して用いるので、最
適な操舵フィーリングを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の電動パワーステアリ
ング装置を示す制御構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態２の電動パワーステアリ
ング装置を示す制御構成図である。

【図３】 図２の車速応答型時定数決定手段の特性を示
す図である。

【図４】 図２の車速応答型時定数決定手段の他の特性
を説明する図である。

【図５】 実施の形態３による電動パワーステアリング
装置を示す制御構成図である。

【図６】 図５のトルク応答型時定数決定手段の特性を
示す図である。

【図７】 実施の形態４による電動パワーステアリング
装置を示す制御構成図である。

【図８】 図７のヨーレート応答型時定数決定手段の特
性を示す図である。

【図９】 実施の形態５による電動パワーステアリング
装置を示す制御構成図である。

【図１０】 図９の操舵速度応答型時定数決定手段の特
性を示す図である。

【図１１】 従来の電動パワーステアリング制御装置を
示す構成図である。

【図１２】 図１１の第１のモータ電流決定手段の特性
を示す図である。

【図１３】 図１１の第２のモータ電流決定手段の特性
を示す図である。

【図１４】 従来の他の電動パワーステアリング制御装
置を示す構成図である。

【図１５】 電動パワーステアリング装置の機構説明図
である。

【符号の説明】

２ トルクセンサ、 ３ 車速センサ、 ６ モー
タ、３０ 加算器、 ７０、７０Ｘ、７１、７２、７
３ コントローラ、８１ 車速信号、 ８２ 操舵ト
ルク信号、 ８３ ヨーレート信号、８４ 操舵速度
信号、１０１ 第１のモータ電流決定手段、１０２ 第
２のモータ電流決定手段、 １０３ モータ駆動制御
手段、１０４Ａ 時定数可変型トルク微分演算手段、１
０５ 車速応答型時定数決定手段、１０５Ａ トルク応
答型時定数決定手段、１０５Ｂ ヨーレート応答型時定
数決定手段、１０５Ｃ 操舵速度応答型時定数決定手
段、 １０５Ｘ 時定数決定手段。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 亀井 貞昭 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 CC43 DA09 DA15 DA23 DA33 DA63 DC03 DE06 EB07 EC23 3D033 CA03 CA13 CA16 CA19 CA20 CA21

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵装置と、この操舵装置に加えられた
   操舵力を検出するトルクセンサと、前記操舵力を補助す
   るモータとを有する車両に搭載され、 前記トルクセンサの出力信号に応じて前記モータの第１
   のモータ電流値を決定する第１のモータ電流決定手段、 前記トルクセンサの出力信号を微分する微分機能を有
   し、この微分機能の微分時定数を指令された時定数に設
   定可能な時定数可変型トルク微分演算手段、 前記時定数可変型トルク微分演算手段の出力に応じて前
   記モータの第２のモータ電流値を決定する第２のモータ
   電流決定手段、 前記車両の操向に係る状態量に応じて前記微分時定数を
   決定し前記時定数可変型トルク微分演算手段に指令する
   時定数決定手段、 前記第１と第２のモータ電流を加算して前記モータの目
   標電流とするモータ駆動制御手段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】 前記時定数決定手段は、前記車両の操向
   に係る状態量としてこの車両の走行速度を用いる車速応
   答型時定数決定手段であ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制御装置。
3. 【請求項３】 前記車速応答型時定数決定手段は、前記
   車両の走行速度が大きくなるにつれて前記微分時定数が
   小さくなるように設定されたことを特徴とする請求項２
   に記載の電動パワーステアリング制御装置。
4. 【請求項４】 前記時定数決定手段は、前記車両の操向
   に係る状態量として前記トルクセンサの信号を用いる操
   舵トルク応答型時定数決定手段であ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制御装置。
5. 【請求項５】 前記操舵トルク応答型時定数決定手段
   は、前記トルクセンサの信号が大きくなるにつれ前記微
   分時定数が小さくなるように設定されたことを特徴とす
   る請求項４に記載の電動パワーステアリング制御装置。
6. 【請求項６】 前記時定数決定手段は、前記車両の操向
   に係る状態量としてこの車両のヨーレートを用いるヨー
   レート応答型時定数決定手段であ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制御装置。
7. 【請求項７】 前記ヨーレート応答型時定数決定手段
   は、前記ヨーレートが大きくなるにつれ前記微分時定数
   が小さくなるように設定されたことを特徴とする請求項
   ６に記載の電動パワーステアリング制御装置。
8. 【請求項８】 前記時定数決定手段は、前記車両の操向
   に係る状態量として前記操舵装置の操舵速度を用いる操
   舵速度応答型時定数決定手段であ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制御装置。
9. 【請求項９】 前記操舵速度応答型時定数決定手段は、
   前記操舵速度が大きくなるにつれ前記微分時定数が小さ
   くなるように設定されたことを特徴とする請求項８に記
   載の電動パワーステアリング制御装置。
10. 【請求項１０】 前記時定数決定手段は、前記車両の操
    向に係る状態量として、この車両の前記走行速度、前記
    トルクセンサの信号、前記車両のヨーレート、前記操舵
    装置の操舵速度の内から選択した複数の状態量を用いる
    ものであることを特徴とする請求項１に記載の電動パワ
    ーステアリング制御装置。