JP2821312B2 - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

電動パワーステアリング制御装置

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JP2821312B2 JP10982892A JP10982892A JP2821312B2 JP 2821312 B2 JP2821312 B2 JP 2821312B2 JP 10982892 A JP10982892 A JP 10982892A JP 10982892 A JP10982892 A JP 10982892A JP 2821312 B2 JP2821312 B2 JP 2821312B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車などの電動パ
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】従来、ステアリング系の操舵トルクを検
出し、この検出された操舵トルクに応じて操舵系に対し
て補助トルクを発生する電動モータの駆動電流を制御
し、操舵トルクをアシストするようにした電動式パワー
ステアリング装置が種々提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
装置の場合、電動モータへの電流指令信号が例えば1k
Hz、500Hzで変動した場合、電動モータから制御
音が発生する。電動モータから発生する制御音の原因は
電源の時間高調波による振動、回転子のアンバランスに
よる振動などが一般的に知られており、この振動成分は
電動モータの構造上のアンバランスによりさらに増幅さ
れ耳障りな音となる。
【0004】この発明は、上述した従来の問題点を解消
するためになされたもので、電動モータから制御音が発
生するのを防止できる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。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電動パワ
ーステアリング制御装置は、ハンドルを含む操舵系と、
操舵系に印加される操舵トルクを検出するトルクセンサ
と、車速を検出する車速センサと、操舵系に対して補助
トルクを発生するモータと、上記操舵トルク及び上記車
に基づいて上記モータに対するモータ電流指令値を所
定のサンプリング周期毎に算出すると共に、出力するモ
ータ電流指令値として、1サンプリング前のモータ電流
指令値との平均値を算出して出力する演算手段と、その
算出されたモータ電流指令値に基づき上記モータを駆動
制御する制御手段を備えたものである。
【0006】
【作用】この発明においては、1サンプリング前の値と
の平均値で与えられるモータ電流指令値を制御系に与え
るので、モータ電流の変動が抑制されて安定し、モータ
制御音の発生が減少される。
【0007】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は電動パワーステアリング制御装置の概要
構成図である。図において、1は運転者による操舵回転
力を受ける自動車のハンドル、2はハンドル1に加えら
れた回転力に応じた電気信号を出力するトルクセンサ、
3は操舵系に補助トルクを発生する電動モータ、4は減
速機、5はステアリングシャフト、6はユニバーサルジ
ョイント、7は車速センサである。
【0008】また、100はステアリング系を制御する
コントロールユニットを示し、上記トルクセンサ2の出
力に基づいて操舵トルクを算出する操舵トルク検出手段
10及び操舵方向を判断する操舵方向判断手段20と、
上記車速センサ7の出力に基づいて車速を演算する車速
演算手段30と、上記操舵トルクセンサ検出手段10に
より算出される操舵トルクセンサ値と上記車速演算手段
30により算出される車速値とに基づいて予め定められ
たモータ電流指令値を算出する電流値算出手段40と、
モータ電流指令値の入力に基づいて所定のサンプリング
周期毎に平均値を算出して平均化したモータ電流指令値
Aを出力する指令値平均手段50と、上記モータ電流指
令値Aの入力に基づいて電動モータ3を駆動するモータ
駆動手段60とを備えてなり、上記各構成はコントロー
ルユニット100に内蔵する図示しない同期回路のサン
プリング周期に同期して動作する。
【0009】上記構成において、車速センサ7の出力は
車速演算手段30に入力され車速の演算が行われ、演算
した車速値を電流値算出手段40に入力する。また、ト
ルクセンサ2の出力は操舵トルク検出手段10に入力さ
れて操舵トルク値が算出され電流算出手段40に入力す
る。電流値算出手段40は車速値と操舵トルク値によ
り、図2に示す様な車速値と操舵トルク値に応じてあら
かじめ定められたモータ電流指令値を算出する。
【0010】算出された指令値は指令値平均手段50に
入力され、この指令値平均手段により前回サンプリング
時における指令値との平均値が算出されてモータ電流指
令値Aとして出力される。一方、操舵方向手段20はト
ルクセンサ2の出力からモータ駆動方向を決定する信
号、すなわち正転信号C1 と逆転信号C2 を出力してお
り、モータ駆動手段60は、上記モータ電流指令値Aと
正転信号C1 または逆転信号C2 に基づいてモータ3の
駆動制御を行うようになっている。
【0011】図3は上記電動モータ3を駆動するモータ
駆動手段60の具体的構成図である。このモータ駆動手
段60は、上述した指令値平均手段50から送出される
電流指令値Aと後述する電流検出値Bとの差動増幅信号
Dを得る差動増幅器61、図4に示す三角波信号Eを出
力する発振回路62aと、その三角波信号Eと上記差動
増幅信号Dとの入力に基づいて図4に示す如くパルス幅
変調信号F(以下、パルス幅変調をPWMと略す)を得
るコンパレータ62bとでなるPWM制御回路62、4
つのFET63a〜63dのブリッジ回路でなるモータ
駆動回路63、上記PWM信号Fと操舵方向判別手段2
0からの正転信号C1 及び逆転信号C2に基づいて上記
FET63a〜63dをオンオフ制御するスイッチング
回路64を備えている。
【0012】ここで、上記正転信号C1 は、モータ正転
時にはHレベル(オン)、逆転時および停止時にはLレ
ベル(オフ)になり、逆転信号C2 は、逆転時にはHレ
ベル(オン)、正転時および停止時にはLレベル(オ
フ)になる。また、モータ5は、例えばステアリングシ
ャフトの出力軸またはステアリングギアなどの適当箇所
に減速機またはクラッチなどを介して連結されている。
【0013】また、PWM制御回路62の発振回路62
aは図4に示すような三角波信号Eを出力し、その三角
波信号Eは、コンパレータ62bの非反転入力端子に入
力し、他方、コンパレータ62bの反転入力端子には、
モータ電流指令値Aにモータ電流検出値信号Bが一致す
る様にフィードバック制御する差動増幅器61の差動増
幅信号Dが入力する。これにより、コンパレータ62b
の出力信号としては、すなわちPWM信号Fとしては、
通常、図4に示すように差動増幅信号Dが三角波信号E
より大きい間だけLレベルになるパルス信号Fとなる。
そして、後述するように、このPWM信号Fと操舵方向
指令信号C1 ,C2 に基づいてモータ駆動回路63のF
ET63a〜63dが制御される。
【0014】また、モータ駆動回路63の4つのFET
63a〜63dはモータ3に駆動電流を流すためのもの
であり、FET63a〜63dのドレインが共に電源端
子VDDに接続され、FET63cと63dのソースが共
に電流検出用抵抗器64aを介して接地されており、さ
らに、FET63aのソースとFET63cのドレイン
が共にモータ3の第1端子に、FET63bのソースと
FET63dのドレインが共にモータ3の第2端子にそ
れぞれ接続されている。そして、各FET63a〜63
dにはそれぞれダイオード63e〜63hが並列接続さ
れており、上記FET63aと63dが正転用第1と第
2のFETを構成し、FET63bと63cが逆転用第
1と第2のFETを構成している。
【0015】また、上記スイッチング回路64は、上記
電流検出用抵抗器64aと、操舵方向判別手段20から
の正転及び逆転信号C1,C2 の反転出力を得るインバ
ータ回路64b及び64cと、上記コンパレータ62b
から出力されるPWM信号Fと上記インバータ回路64
bまたは64cの出力64b,64cとの論理和出力
を、それぞれコレクタが上記各FETのゲート接続され
てエミッタが接地されたゲートドライブ用トランジスタ
64d〜64gのベースに供給するオア回路64h〜6
4iを備えている。なお、正転用及び逆転用第1のFE
T63a及び63bのゲートに接続されたトランジスタ
64dと64eのコレクタには昇圧電源が接続され、正
転用及び逆転用第2のFET63c及び63dのゲート
に接続されたトランジスタ64fと64gのコレクタに
はバッテリが接続される。
【0016】次に、図3に示すモータ駆動手段60の動
作を説明する。今、正転信号C1 及び逆転信号C2 がと
もにLレベルの場合(停止時)は、次の様に、モータ駆
動回路63の4つのFET63a〜63dは全てオフに
なり、モータ3には電流が流れない。すなわち、正転信
号C1 がLレベルであるから、インバータ回路64bで
反転されたH信号はオア回路64h,64kに入力さ
れ、PWM制御回路62の出力Fの値にかかわらずゲー
トドライブ用トランジスタ64d,64gのベース電圧
はHレベルになり、このトランジスタがオンになる。こ
のため、正転用FET63a,63dのゲート端子Gが
Lレベルになり、これらの正転用FETがオフになる。
【0017】同様に、逆転信号C2 がLレベルであるた
め、インバータ回路64cで反転されたH信号がオア回
路64i,64jに入力されPWM制御回路62の出力
Fの値にかかわらずゲートドライブ用トランジスタ64
e,64fのベース電圧はHレベルになり、このトラン
ジスタがオンになる。このため、逆転用FET63b,
63cのゲート端子GがLレベルになり、これらのFE
Tがオフになる。このため、モータ3には電流が流れな
い。
【0018】正転信号C1 がHレベルで逆転信号がLレ
ベルの場合(正転時)は、次の様に逆転用FET63
b,63cがオフ、正転用FET63a,63dはPW
M信号FがLレベルの間だけオンになり、この間だけモ
ータ3に正転方向の電流が流れる。すなわち、逆転信号
2 がLレベルであるから、停止時と同様に、逆転用F
ET63b,63cはオフになる。他方、正転信号C1
がHレベルであるから、インバータ回路64bにより反
転されたL信号がオア回路64h,64kに入力され
る。PWM信号FがLレベルの間だけゲートドライブ用
トランジスタ64d,64gのベース電圧はLレベルと
なり、このトランジスタがオフになる。そして、正転用
FET63a,63dはオンとなって、正転用第1FE
T63a,モータ3、および正転用第2FET63d、
電流検出用抵抗64aを通って正転方向の電流が流れ
る。
【0019】逆転信号C2 がHレベルで正転信号がLレ
ベルの場合(逆転時)は、正転時とは逆に、正転用FE
T63a,63dがオフ、PWM信号FがLレベルの間
だけ逆転用FET63b,63cがオンになって、逆転
用第1FET63b、モータ3、および逆転用第2FE
T63c、電流検出用抵抗64aを通って逆転方向の電
流が流れる。
【0020】ところで、モータ電流指令値Aは、前述し
たトルクセンサ2の検出値に基づいて演算し出力するも
のであるが、図5の様に差動増幅信号Dに追従してモー
タ電流検出値Bが変動する。従来、このモータ電流検出
値Bの変動周期が1kHzまたは500Hzにあるため
モータの制御音が発生する。制御音を減少させるには、
モータ電流検出値Bの変動を少なくする必要がある。す
なわち、モータ電流指令値Aの変動を小さくすればよ
く、図5(a),(b)に示す従来例に対し、図5
(c),(d)に示す本実施例においては、指令値平均
手段50により前回サンプリング時の指示値と平均した
値の差動増幅信号Dとモータ電流検出値Bを得ている。
【0021】図6はコントロールユニット100による
モータ電流指示値Aの平均化の実施例の動作を説明する
フローチャートである。まず、ステップS1では操舵ト
ルクの検出手段10及び車速演算手段30による操舵ト
ルク値及び車速値に基づき、電流値算出手段40によっ
て図2に示す様なマップにより決められたモータ電流算
出値Iaを求める。ステップS2では、指示値平均手段
50により、上記モータ電流指示値Iaを所定のサンプ
リング周期毎に入力し、1サンプリング前のモータ電流
指示値Ibとの平均値を算出し、その値を次のサンプリ
ング時の平均値算出時における1サンプリング前のモー
タ電流指示値とする。
【0022】ステップS3ではモータ電流を供給しても
よい正常な状態か否かを判定し、正常の場合、平均値と
して算出されたモータ電流指令値Ib をモータ電流指令
値Aとしてモータ駆動手段60に出力し(S4)、ステ
ップS5で最初のステップS1に戻る。他方、上記ステ
ップS3で異常と判定した場合は、ステップS6でIb
をクリアし、値0をモータ電流指令値Aとして出力し、
ステップS7で制御動作をストップする。したがって、
このモータ電流指示値Aの平均化によりモータ電流検出
値Bも平均化される。
【0023】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、操舵
トルクに基づいて操舵系に対し補助トルクを与えるモー
タ電流指令値を得るのに、1サンプリング前の値との平
均値を求めてモータ電流指令値とするので、モータ電流
指令値の変動を極力抑制することができ、従って、実際
のモータ電流の変動も抑えることができ、モータ制御音
の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す電動パワーステアリ
ング制御装置の主要部の電気回路図である。
【図2】図1の電流値算出手段40の出力特性説明図で
ある。
【図3】図1のモータ駆動手段60の詳細な構成図であ
る。
【図4】図3のPWM制御回路62の入出力波形の説明
図である。
【図5】図3における入出力波形を従来例と比較して説
明する説明図である。
【図6】図1のコントロールユニット100の制御動作
を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ハンドル 2 トルクセンサ 3 電動モータ 40 電流値算出手段 50 指令値平均手段 60 モータ駆動手段 100 コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−237866(JP,A) 特開 平2−133281(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 6/02 B62D 5/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハンドルを含む操舵系と、操舵系に印加
    される操舵トルクを検出するトルクセンサと、車速を検
    出する車速センサと、操舵系に対して補助トルクを発生
    するモータと、上記操舵トルク及び上記車速に基づいて
    上記モータに対するモータ電流指令値を所定のサンプリ
    ング周期毎に算出すると共に、出力するモータ電流指令
    値として、1サンプリング前のモータ電流指令値との平
    均値を算出して出力する演算手段と、その算出されたモ
    ータ電流指令値に基づき上記モータを駆動制御する制御
    手段を備えた電動パワーステアリング制御装置
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