JP3128531B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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、電動機の動力を
ステアリング系に直接作用させて、運転者の操舵力を軽
減す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】図１は電動パワーステアリング装置の模
式構造図である。電動パワーステアリング装置１は、ス
テアリング系に電動機１０を備え、電動機１０から供給
する動力を制御装置２０を用いて制御することによっ
て、運転者の操舵力を軽減している。

【０００３】ステアリング・ホイール２に一体的に設け
られたステアリング軸３は、自在継ぎ手４ａ，４ｂを有
する連結軸４を介してラック＆ピニオン機構５のピニオ
ン６へ連結される。ラック軸７はピニオン６と噛合する
ラック歯７ａを備える。ラック＆ピニオン機構５は、ピ
ニオン６の回動をラック７の軸方向への往復運動へ変換
する。ラック軸７の両端にタイロッド８を介して転動輪
としての左右の前輪９が連結される。ハンドル２を操舵
すると、ラック＆ピニオン機構５ならびにタイロッド８
を介して前輪９が揺動される。これによって手動操作に
より車両の向きを変えることができる。

【０００４】操舵力を軽減するために、アシストトルク
（操舵補助トルク）を供給する電動機１０をラック軸７
と同軸的に配置し、電動機１０の回動出力をボールねじ
機構１１を介して推力に変換してラック軸７に作用させ
ている。ボールねじ機構１１は、電動機１０のロータに
連結されたナット１２と、ラック軸７に形成されたねじ
軸７ｂとから構成される。ナット１２の回動力は、ねじ
軸７ｂによってラック軸７の軸方向への推力へ変換され
る。電動機１０で発生させたアシストトルクをラック軸
７への推力へ変換して伝達することで、手動操舵力を軽
減させている。

【０００５】操舵トルク検出部（操舵トルクセンサ）１
８によってピニオン６に作用する手動操舵トルクＴｓを
検出し、検出した操舵トルクＴｓに係るトルク信号Ｔｐ
を制御装置２０へ供給している。制御装置２０は、トル
ク信号Ｔｐに基づいて電動機駆動信号２０ａを出力して
電動機１０の出力パワー（操舵補助トルク）を制御す
る。

【０００６】図２は従来の制御装置のブロック構成図で
ある。従来の制御装置２０Ａは、目標補助トルク決定部
２０１と、電動機駆動部２０２とを備える。目標補助ト
ルク決定部２０１は、トルク信号Ｔｐに基づいて目標補
助トルクを決定し目標補助トルク信号２０１ａを出力す
る。目標補助トルク決定部２０１は、操舵トルクの絶対
値が予め設定した不感帯しきい値よりも小さければ、目
標補助トルクをゼロにする。目標補助トルク決定部２０
１は、操舵トルクが不感帯しきい値を越えていれば、操
舵トルクに比例した目標補助トルクを出力する。目標補
助トルク決定部２０１は、操舵トルクが大きくなって
も、出力する目標補助トルクが予め設定した上限値を越
えないよう制限している。

【０００７】電動機駆動部２０２は、目標補助トルク信
号２０１ａに基づいて電動機駆動信号２０ａを出力し、
電動機１０から目標とする補助トルクが供給されるよう
に電動機１０を駆動する。

【０００８】図３は従来の他の制御装置のブロック構成
図である。従来の他の制御装置２０Ｂは、第１目標補助
トルク決定部２１１と、操舵トルク微分部２１２と、第
２目標補助トルク決定部２１３と、加算部２１４と、電
動機駆動部２０２を備える。

【０００９】第１目標補助トルク決定部２１１は、トル
ク信号Ｔｐに基づいて第１目標補助トルクに決定し第１
目標補助トルク信号２１１ａを生成して出力する。第１
目標補助トルク決定部２１１は、操舵トルクの絶対値が
予め設定した不感帯しきい値よりも小さければ、第１目
標補助トルクをゼロにする。第１目標補助トルク決定部
２１１は、操舵トルクが不感帯しきい値を越えており、
かつ、予め設定したしきい値よりも小さい場合は、操舵
トルクに低利得で比例した第１目標補助トルクを出力す
る。第１目標補助トルク決定部２１１は、操舵トルクが
予め設定したしきい値を越えていれば、操舵トルクに高
利得で比例した第１目標補助トルクを出力する。第１目
標補助トルク決定部２１１は、操舵トルクが大きくなっ
ても、出力する第１目標補助トルクが予め設定した上限
値を越えないよう制限している。

【００１０】操舵トルク微分部２１２は、トルク信号Ｔ
ｐの単位時間当りの変化量を求め、求めた変化量を微分
トルク信号２１２ａ（ラプラス変換領域ではＴｐ・ｓ）
として出力する。

【００１１】第２目標補助トルク決定部２１３は、微分
トルク信号２１２ａに基づいて第２目標補助トルクを決
定した第２目標補助トルク信号２１３ａを出力する。第
２目標補助トルク決定部２１３は、微分トルク値が大き
くなっても、出力する第２目標補助トルクが予め設定し
た上限値を越えないよう制限している。

【００１２】加算部２１４は、第１目標補助トルクに係
る信号２１１ａと第１目標補助トルクに係る信号２１３
ａとを加算し、加算出力を目標補助トルク信号２１４ａ
として出力する。

【００１３】図４は操舵トルクと操舵速度とに基づいて
操舵補助トルクを制御する従来の制御装置のブロック構
成図である。図４に示す従来の制御装置２０Ｃは、第１
目標補助トルク決定部２２１と、第３目標補助トルク決
定部２２２と、減算部２２３と、電動機駆動部２０２と
を備える。

【００１４】第１目標補助トルク決定部２２１はトルク
信号Ｔｐに基づいて操舵トルクに応じた第１目標補助ト
ルクを決定し第１目標補助トルク信号２２１ａを出力す
る。図１に示した操舵回転速度検出部１９は、操舵回転
速度θｓを検出し、検出した操舵回転速度θｓに係る操
舵速度信号ｄθを制御装置２０Ｃへ供給している。第３
目標補助トルク決定部２２２は、操舵速度信号ｄθに応
じて第１目標補助トルクを補正するための第３目標補助
トルク信号２２２ａを出力する。減算器２２３は、第１
目標補助トルク信号２２１ａから第３目標補助トルク信
号２２２ａを減算し、減算出力を目標補助トルク信号２
２３ａとして出力する。

【００１５】図５は操舵トルクと操舵速度とに基づいて
操舵補助トルクを制御する従来の他の制御装置のブロッ
ク構成図である。図５に示す従来の制御装置２０Ｄは、
第１目標補助トルク決定部２３１と、操舵トルク微分部
２３２と、第２目標トルク決定部２３３と、第３目標補
助トルク決定部２３４と、減算部２３５と、加算部２３
６と、電動機駆動部２０２とを備える。

【００１６】第１目標補助トルク決定部２３１はトルク
信号Ｔｐに基づいて操舵トルクに応じた第１目標補助ト
ルクを決定し第１目標補助トルク信号２３１ａを出力す
る。第３目標補助トルク決定部２３４は、操舵速度信号
ｄθに応じて第１目標補助トルクを補正するための第３
目標補助トルク信号２３４ａを出力する。減算器２３５
は、第１目標補助トルク信号２３１ａから第３目標補助
トルク信号２３４ａを減算し、減算信号２３５ａを加算
部２３６へ供給する。

【００１７】操舵トルク微分部２３２は、トルク信号Ｔ
ｐの単位時間当りの変化量を求め、求めた変化量を微分
トルク信号２３２ａとして出力する。第２目標補助トル
ク決定部２３３は、微分トルク信号２３２ａに基づいて
第２目標補助トルク信号２３３ａを出力する。加算部２
３６は、減算信号２３５ａと第２目標補助トルク信号２
３３ａとを加算し、加算出力を目標補助トルク信号２３
６ａとして電動機駆動部２０２へ供給する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】図２に示した従来の制
御装置２０Ａは、操舵トルクのみに基づいて電動機の運
転を制御しているため、電動機の慣性や減速機構（ボー
ルねじ機構）における摩擦等の影響によって応答の遅れ
が生ずる。このため、操舵入力に対する即応性と制御系
の安定性を高いレベルで満足させることが難しい。制御
装置２０Ａの操舵補助利得を上げて応答性の改善を図ろ
うとしても、制御系が不安定になって発振を生じ、寄生
振動や寄生発振を発生することがある。

【００１９】図３に示した従来の他の制御装置２０Ｂ
は、操舵トルク信号の微分信号に基づく操舵補助トルク
を加えることで、操舵入力に対する応答性の改善を図っ
ているが、操舵トルク信号の周波数が例えば２〜４ヘル
ツ程度の低い周波数帯域において、制御系の利得にピー
クが生じたり、急激な位相遅れを生じたりすることがあ
る。すなわち、制御上有害な共振点が生じることがあ
る。このため、低い周波数帯域において操舵入力に対す
る応答性が過敏になり、不整路において路面からの外乱
の影響によりステアリングハンドルがふらつき易くなる
ことがある。

【００２０】図３に示した従来の他の制御装置２０Ｂ
は、操舵トルクが第１目標補助トルク決定部２１１の不
感帯しきい値よりも小さい場合、操舵トルクの微分値だ
けに基づいて目標補助トルクに係る信号２１４ａが出力
されるため、しっかりした保舵感が得られないことがあ
る。

【００２１】図４，図５に示した制御装置２０Ｃ，２０
Ｄは、操舵回転速度ｄθに基づく制御を付加すること
で、ステアリング・ハンドルの収斂性の向上を図ってい
る。操舵トルクＴｐに応じて決定した第１目標補助トル
クから操舵速度ｄθに応じた第３補助トルクを減算して
第１目標補助トルクを補正することで、制御系の安定性
を増すことができるが、その反面、操舵入力に対する即
応性の向上が望めない。

【００２２】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、操舵入力に対する応答性と制御系の安
定性と両立させ、良好な操舵特性を得ることのできる電
動パワーステアリング装置を提供することを目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵ト
ルク検出部と、操舵回転速度検出部と、操舵トルクの微
分値を求める操舵トルク微分部と、操舵トルクに対応す
る値から操舵回転速度に対応する値を減算するとともに
操舵トルクに対応する値に操舵トルクの微分値に対応す
る値を加算して電動機制御信号を決定する電動機制御信
号決定部と、ステアリング系に補助トルクを供給する電
動機と、電動機制御信号に基づいて電動機を駆動する電
動機駆動部とを備えた電動パワーステアリング装置にお
いて、操舵トルク微分部は、操舵トルクの直流成分に近
い周波数成分ならびに高周波成分を除いた操舵トルク成
分に対する微分値を出力するよう構成したことを特徴と
する。

【００２４】なお、この場合の加算、減算とは、方向を
加味したベクトル量の加算、減算を意味する。すなわ
ち、操舵トルク、操舵回転速度、操舵トルク微分の方向
が同じ時の加算と方向が逆の時の減算は、絶対値の加算
であり、一方、方向が同じ時の減算と方向が逆の時の加
算は、絶対値の減算を意味する。

【００２５】この発明に係る電動パワーステアリング装
置は、操舵トルクに対応する値に対して、操舵トルクの
直流成分に近い周波数成分ならびに高周波成分を除いた
操舵トルク成分に対する微分値に応じた値を加算し、さ
らに、操舵回転速度に対応する値を減算補正した得た値
に基づいて電動機から供給する操舵補助トルクを制御す
る構成としたので、操舵補助系の応答性を改善しつつ、
例えば２〜４ヘルツ程度の低い周波数帯域において制御
系の利得が過剰に上昇するのを抑制することができる。

【００２６】よって、不整路にあってもハンドル（ステ
アリングホイール）がふらつきにくく、良好な直進性が
得られる。さらに、操舵トルクが小さい状態でも、滑ら
かな操作性と適切な保舵感が得られる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。電動パワーステアリング装置
の構造は、図１に示したものと基本的に同じであり、そ
の構造ならびに動作については前述した通りである。

【００２８】図６はこの発明に係る制御装置のブロック
構成図である。図６に示す制御装置２０は、操舵トルク
微分部２１と、電動機制御信号決定部２４と、電動機駆
動部３１とからなる。操舵トルク微分部２１は、帯域通
過フィルタ部（ＢＰＦ部）２２と微分演算部２３とを備
える。電動機制御信号決定部２４は、目標値信号設定部
２５と、加算器２６と、目標値補正信号設定部２７とか
らなる。目標値補正信号設定部２７は、２組の乗算器２
８，２９と、減算器３０とを備える。

【００２９】操舵トルク検出部１８から出力されるトル
ク信号Ｔｐは、目標値信号設定部２５と操舵トルク微分
部２１へそれぞれ供給される。目標値信号設定部２５
は、トルク信号Ｔｐに基づいて操舵トルクに対応する目
標値信号ＩＴＢを出力する。目標値信号ＩＴＢは加算器
２６へ供給される。

【００３０】帯域通過フィルタ部（ＢＰＦ部）２２は、
トルク信号Ｔｐから２ヘルツ〜１００ヘルツ程度の周波
数帯域の信号成分を抽出する。抽出された所定周波数帯
域のトルク信号成分２２ａは、微分演算部２３へ供給さ
れる。微分演算部２３は、所定周波数帯域のトルク信号
成分２２ａに対して微分演算を施し、その結果を操舵ト
ルク微分信号ｄＴとして出力する。操舵トルク微分信号
ｄＴは、乗算器２８へ供給される。

【００３１】乗算器２８は、操舵トルク微分信号ｄＴに
対して予め設定した係数ＫＴＤを乗算し、乗算結果（ｄ
Ｔ・ＫＴＤ）を微分トルクに応じた目標補正値信号２８
ａとして出力する。

【００３２】操舵回転速度検出部１９から出力される操
舵速度信号ｄθは、乗算器２９へ供給される。乗算器２
９は、操舵速度信号ｄθに対して予め設定した係数ＫＴ
Ｒを乗算し、乗算結果（ｄθ・ＫＴＲ）を操舵速度に応
じた目標補正値信号２９ａとして出力する。

【００３３】減算器３０は、微分トルクに応じた目標補
正値信号２８ａから操舵速度に応じた目標補正値信号２
９ａを減算補正し、偏差信号（ｄＴ・ＫＴＤ−ｄθ・Ｋ
ＴＲ）を目標値補正信号ＩＴＣとして出力する。目標値
補正信号ＩＴＣは加算器２６へ供給される。

【００３４】加算器２６は、目標値信号ＩＴＢと目標値
補正信号ＩＴＣとを加算し、加算結果を目標駆動信号Ｉ
Ｔとして出力する。目標駆動信号ＩＴは、電動機駆動部
３１へ供給される。電動機駆動部３１は、目標駆動信号
ＩＴに基づいて電動機駆動信号２０ａを生成・出力し
て、図１に示した電動機１０へ供給する。

【００３５】以上の構成であるから図６に示した制御装
置２０は、操舵トルク微分部２１内の帯域通過フィルタ
部２２で操舵トルク信号Ｔｐの直流成分に近い周波数成
分と高域周波数成分とを除いた周波数帯域の信号成分を
抽出して、抽出した信号成分２２ａを微分演算部２３で
微分して操舵トルク微分信号ｄＴを得て、所定周波数帯
域の操舵トルク微分信号ｄＴに対して乗算器２８が所定
の係数を乗じて微分トルクに応じた目標補正信号２８ａ
を生成し、微分トルクに応じた目標補正信号２８ａから
操舵速度に応じた目標補正値信号２９ａを減算器３０で
減算して目標値補正信号ＩＴＣを生成し、操舵トルクに
応じて設定した目標値信号ＩＴＢと目標値補正信号ＩＴ
Ｃとを加算器２６で加算して目標駆動信号ＩＴを生成し
て、目標駆動信号ＩＴに基づいて電動機１０から供給す
る操舵補助力を制御する。

【００３６】操舵トルク信号Ｔｐの直流成分に近い周波
数成分と高域周波数成分とを除いた周波数帯域の信号成
分に基づいて操舵トルク微分信号ｄＴを生成するととも
に、目標値補正信号決定部２７のゲイン（乗算係数）を
適当に設定することによって、操舵補助系の応答性を改
善しつつ共振周波数帯域における操舵補助ゲインの過剰
な上昇を抑制することができる。これにより、不整路で
もハンドルがふらつきにくく、良好な直進性が得られる
とともに、操舵トルクが小さいために目標値信号設定部
２５から出力される目標値信号ＩＴＢがゼロ（目標値信
号設定部２５の不感帯）となる状態においても、滑らか
な操作性と適切な保舵感を得ることができる。

【００３７】図７は微分トルク演算部の他の構成例を示
すブロック構成図である。微分トルク演算部１９は、図
７（ａ）に示すように一体的なフィルタとしてもよい。
図７（ｂ）に示すようにローパス・フィルタと減算器と
によって同一の機能をもつように構成してもよい。

【００３８】操舵回転速度検出部１９を設けずに、図示
しない電動機電流検出器からの電流検出値ＩＭ、ならび
に、図示しない電動機駆動電圧検出器からの駆動電圧値
ＶＭとから電動機１０の回転角速度θＭを次の式によっ
て求め、求めた電動機回転角速度θＭから操舵速度ｄθ
を推定する構成としてもよい。 θＭ＝（ＶＭ−Ｒ・ＩＭ）／ＫＥ ただし、Ｒは電動機の端子端抵抗、ＫＥは電動機の逆起
電圧定数である。

【００３９】目標値補正信号設定部２７において、操舵
トルク微分信号ｄＴに乗ずる係数ＫＴＤは、非線形特性
を有する係数設定マップを用いて、操舵トルク微分信号
ｄＴの大きさに応じて係数ＫＴＤを変更するようにして
もよい。さらに、車速に応じて係数ＫＴＤを変更するよ
うにしてもよい。同様に、操舵速度信号ｄθに乗ずる係
数ＫＴＲについても、非線形特性を有する係数設定マッ
プを用いて、操舵速度信号ｄθの大きさに応じて係数Ｋ
ＴＲを変更するようにしてもよく、さらに、車速に応じ
て係数ＫＴＲを変更するようにしてもよい。

【００４０】図８は補助操舵系の入出力特性の周波数特
性図である。図８（ａ）は制御利得（ゲイン）の周波数
特性、図８（ｂ）は位相の周波数特性を示す。点線は従
来の特性を、実線はこの発明に係る制御装置２０の特性
を示す。

【００４１】目標値駆動信号ＩＴとして、操舵トルク検
出値Ｔｐから得られる目標値成分ＩＴＢと操舵トルクの
微分値ｄＴから得られる目標値補正成分ＩＴＣとの和を
用いる従来の制御手法では、図８（ａ）中に丸枠（破線
表示）で示したように、共振点（制御ゲインがピークと
なる点）を持つ。これは、特にこの周波数域において補
助操舵系が振動し易いことを意味しているから、このよ
うな操舵系では操舵入力や路面からの逆入力に際してハ
ンドルがふらつき易いといった問題が生ずる。

【００４２】そこで、この共振周波数帯域におけるゲイ
ンの上昇を押えるように、すなわち、共振点における減
算係数ζを０．６程度がそれ以上になるように帯域通過
部（ＢＰＦ）部２２の周波数特性を設定し、目標値補正
信号設定部２７における各乗算係数ＫＴＤ，ＫＴＲを設
定し、さらに、周波数帯域が制限された微分トルクに応
じた目標補正値２８ａから操舵速度に応じた目標補正値
２９ａを減算して得た値を目標値補正成分ＩＴＣとして
用いればゲイン特性が平坦（実線表示）となり、操舵入
力に対する即応性を保ったまま、外乱入力等によるハン
ドルのふらつきが少ない高品位な操舵特性をもつ電動パ
ワーステアリング装置を実現することができる。

【００４３】図９はこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の制御装置の他の構成例を示すブロック構成図
である。図９に示す制御装置４０は、マイクロコンピュ
ータシステムを利用して構成している。制御装置４０
は、操舵トルク微分部２１と、電動機制御信号決定部４
１と、電動機駆動部３１とからなる。電動機制御信号決
定部４１は、トルク／制御信号変換部４２と、速度／制
御信号変換部４３と、減算器４４と、微分値／制御信号
変換部４５と、加算器４６とを備える。

【００４４】なお、図９では、操舵トルク検出部１８か
ら出力されるトルク信号Ｔｐならびに操舵回転速度検出
部１９から出力される操舵速度信号ｄθを対応するデジ
タルトルク信号ならびにデジタル操舵回転信号へ変換す
るためのＡ／Ｄ変換器の図示を省略している。

【００４５】操舵トルク検出部１８から出力される操舵
トルク信号Ｔｐは、操舵トルク微分部２１ならびにトル
ク／制御信号変換部４２へ供給される。操舵回転速度検
出部１９から出力される操舵速度信号ｄθは、速度／制
御信号変換部４３へ供給される。

【００４６】操舵トルク微分部２１は、操舵トルク信号
Ｔｐからその所定周波数帯域（例えば２または４ヘルツ
〜１００ヘルツ）の信号成分に対して微分演算を施し、
所定周波数帯域の操舵トルク微分信号ｄＴを出力する。
操舵トルク微分部２１は、例えば帯域通過型のデジタル
フィルタと微分演算部とで構成している。操舵トルク微
分信号ｄＴは、微分値／制御信号変換部４５へ供給され
る。

【００４７】微分値／制御信号変換部４５は、操舵トル
ク微分値ｄＴを操舵トルク微分値に応じた目標補正値Ｈ
ｄＴへ変換するための操舵トルク微分値ｄＴ−目標補正
値ＨｄＴ変換テーブルを備える。変換テーブルはＲＯＭ
等を用いて構成している。変換テーブルには、実験値や
設計値に基づいて予め設定された変換データが格納され
ている。微分値／制御信号変換部４５は、操舵トルク微
分値ｄＴに対応した目標補正値ＨｄＴを出力する。微分
トルクに応じた目標補正値ＨｄＴは、加算器４６へ供給
される。

【００４８】図１０は操舵トルク微分値ｄＴと目標補正
値ＨｄＴとの関係を示すグラフである。操舵トルク微分
値ｄＴが所定値までは目標補正値ＨｄＴは０、操舵トル
ク微分値ｄＴが所定値を越えると目標補正値ＨｄＴは操
舵トルク微分値ｄＴに比例して増加する。なお、目標補
正値ＨｄＴには上限を設けている。

【００４９】トルク／制御信号変換部４２は、操舵トル
クＴｐを操舵トルクに応じた目標値ＩＴＢへ変換するた
めの操舵トルクＴｐ−目標値ＩＴＢ変換テーブルを備え
る。変換テーブルはＲＯＭ等を用いて構成している。変
換テーブルには、実験値や設計値に基づいて予め設定さ
れた変換データが格納されている。トルク／制御信号変
換部４２は、操舵トルクＴｐに応じた目標値ＩＴＢを出
力する。目標値ＩＴＢは減算器４４へ供給される。

【００５０】図１１は操舵トルクＴｐと目標値ＩＴＢと
の関係を示すグラフである。操舵トルクＴｐが所定値ま
では目標値ＩＴＢは０、操舵トルクＴｐが所定値を越え
ると目標値ＤＴ２は操舵トルク値Ｔｐに比例して増加す
る。なお、目標値ＩＴＢには上限値を設けている。

【００５１】速度／制御信号変換部４３は、操舵速度ｄ
θを操舵速度に応じた目標補正値Ｈｄθへ変換するため
の操舵速度ｄθ−目標補正値Ｈｄθ変換テーブルを備え
る。変換テーブルはＲＯＭ等を用いて構成している。変
換テーブルには、実験値や設計値に基づいて予め設定さ
れた変換データが格納されている。速度／制御信号変換
部４３は、操舵速度ｄθに応じた目標補正値Ｈｄθを出
力する。目標補正値Ｈｄθは減算器４４へ供給される。

【００５２】図１２は操舵速度ｄθと目標補正値Ｈｄθ
との関係を示すグラフである。操舵速度ｄθの増加に伴
って目標補正値Ｈｄθが増加するようにしている。な
お、目標補正値Ｈｄθは上限値を越えないようにしてい
る。

【００５３】減算器４４は、操舵トルクＴｐに応じた目
標値ＩＴＢから操舵速度ｄθに対応した目標補正値Ｈｄ
θを減算し、偏差（ＩＴＢ−Ｈｄθ）を加算器４６へ供
給する。加算器４６は、偏差信号（ＩＴＢ−Ｈｄθ）に
微分トルクに応じた目標補正値ＨｄＴを加算し、加算信
号（ＩＴＢ−Ｈｄθ＋ＨｄＴ）を目標駆動値ＩＴとして
出力する。加算器４６から出力された目標駆動値ＩＴは
電動機駆動部３１へ供給される。電動機駆動部３１は、
目標駆動値ＩＴに基づいて電動機２０を駆動する。

【００５４】以上の構成であるから図９に示した制御装
置４０は、運転者のハンドル操作（操舵トルクＴｐおよ
び操舵速度ｄθ）に対応した操舵補助力（アシストトル
ク）を電動機２０で発生させてステアリング系に作用さ
せることができる。操舵トルクＴｐの変化分を操舵トル
ク微分部２１で検出して、微分値／制御信号変換部４５
で操舵トルク微分値ｄＴに応じた目標補正値ＨｄＴを生
成して、加算器４６でトルク微分値ｄＴに応じた目標補
正値ＨｄＴを操舵トルクＴｐに応じた目標値ＩＴＢに加
算する構成であるから、急激なハンドル操作をした場合
でも操舵補助力が応答性よく供給される。

【００５５】さらに、速度／制御信号変換部４３を備
え、操舵速度ｄθに応じた目標補正値Ｈｄθ分を目標値
ＩＴＢから減算補正させることで、操舵速度ｄθが早く
なるほど操舵補助力を減算させる構成としているので、
急激なハンドル操作に対して不必要な操舵補助力が供給
されるのを抑制することができる。これにより、操舵ト
ルクが滑らかに変化するように操舵補助トルクを供給す
ることのでき、操舵性能に優れた電動パワーステアリン
グ装置を提供することができる。

【００５６】図１３はこの発明に係る電動パワーステア
リング装置の制御装置のさらに他の構成例を示すブロッ
ク構成図である。図１３に示す制御装置５０は、マイク
ロコンピュータシステムを利用して構成している。制御
装置５０は、操舵トルク微分部２１と、電動機制御信号
決定部５１と、電動機駆動部３１とからなる。電動機制
御信号決定部５１は、トルク／制御信号変換部４２と、
速度／制御信号変換部４３と、微分値／制御信号変換部
４５と、ステアリング状態検出部５２と、戻り時制御信
号演算部５３と、往き時制御信号演算部５４と、選択部
５５と、操舵トルク方向判定部５６と、方向不一致制御
信号演算部５７と、方向一致制御信号演算部５８と、切
替部５９とを備える。

【００５７】なお、図１３では、操舵トルク検出部１８
から出力されるトルク信号Ｔｐならびに操舵回転速度検
出部１９から出力される操舵速度信号ｄθを対応するデ
ジタルトルク信号ならびにデジタル操舵回転信号へ変換
するためのＡ／Ｄ変換器の図示を省略している。トルク
／制御信号変換部４２，速度／制御信号変換部４３，微
分値／制御信号変換部４５は、図９に示したものと同一
である。

【００５８】ステアリング状態検出手段５２は符号判定
機能を有し、操舵トルク信号Ｔｐの方向を示す符号コー
ドＦおよび操舵速度信号ｄθの方向を示す符号コードＧ
を比較し、符号が一致（Ｆ＝Ｇ：ステアリング往き状
態）の場合は、例えばＨレベルのステアリング状態信号
Ｓｔ、符号が不一致（Ｆ≠Ｇ：ステアリング戻り状態）
の場合には、例えばＬレベルのステアリング状態信号Ｓ
ｔを出力する。ステアリング状態信号Ｓｔは選択部５５
へ供給される。

【００５９】戻り時制御信号演算部５３は、トルク／制
御信号変換部４２から出力される操舵トルクＴｐに応じ
た目標値信号ＩＴＢと、速度／制御信号変換部４３から
出力される操舵速度ｄθに応じた目標値補正信号Ｈｄθ
とを加算し、加算信号（（ＩＴＢ＋Ｈｄθ）を出力す
る。加算信号（ＩＴＢ＋Ｈｄθ）は選択部５５へ供給さ
れる。

【００６０】往き時制御信号演算部５４は、操舵トルク
Ｔｐに応じた目標値信号ＩＴＢから操舵速度ｄθに応じ
た目標値補正信号Ｈｄθとを減算し、偏差信号（ＩＴＢ
−Ｈｄθ）を出力する。偏差信号（ＩＴＢ−Ｈｄθ）は
選択部５５へ供給される。

【００６１】選択部５５は、ステアリング状態信号Ｓｔ
がＨレベル（ステアリング往き状態）の場合は、偏差結
果（ＩＴＢ−Ｈｄθ）を選択して出力する。選択部５５
は、ステアリング状態信号ＳｔがＬレベル（ステアリン
グ戻り状態）の場合は、加算信号（ＩＴＢ＋Ｈｄθ）を
選択して出力する。選択部５５によって、ステアリング
の往き，戻り状態に対応して選択部５５で選択された目
標値第１補正値（ＩＴＢ±Ｈｄθ）は、方向不一致制御
信号演算部５７ならびに方向一致制御信号演算部５８へ
供給される。

【００６２】操舵トルク方向判定部５６は、ステアリン
グ状態検出部５２と同様に符号判定機能を有し、操舵ト
ルク信号Ｔｐの方向を示す符号コードＦと操舵トルク微
分部２１からの操舵トルク微分値ｄＴの方向を示す符号
コードＨとを比較し、符号が一致（Ｆ＝Ｈ：方向一致）
の場合は、例えばＨレベルの操舵トルク方向信号Ｈｔ、
符号が不一致（Ｆ≠Ｈ：方向不一致）の場合には、例え
ばＬレベルの操舵トルク方向信号Ｈｔを出力する。操舵
トルク方向信号Ｈｔは切替部５９へ供給される。

【００６３】方向不一致制御信号演算部５７は、選択部
５５から供給される目標値第１補正値（ＩＴＢ±Ｈｄ
θ）から微分値／制御信号変換部４５から出力される操
舵トルク微分値ｄＴに応じた目標補正値ＨｄＴを減算補
正し、偏差信号を目標値第２補正値〈ＨｄＴ減算補正〉
（ＩＴＢ６＋Ｈｄθ−ＨｄＴ），（ＩＴＢ−Ｈｄθ−Ｈ
ｄＴ）として出力する。目標値第２補正値〈ＨｄＴ減算
補正〉（ＩＴＢ＋Ｈｄθ−ＨｄＴ），（ＩＴＢ−Ｈｄθ
−ＨｄＴ）は、切替部５９へ供給される。

【００６４】方向一致制御信号演算部５８は、選択部５
５から供給される目標値第１補正値（ＩＴＢ±Ｈｄθ）
から微分値／制御信号変換部４５から出力される操舵ト
ルク微分値ｄＴに応じた目標補正値ＨｄＴを加算し、加
算結果を目標値第２補正値〈ＨｄＴ加算補正〉（ＩＴＢ
＋Ｈｄθ＋ＨｄＴ），（ＩＴＢ−Ｈｄθ＋ＨｄＴ）とし
て出力する。目標値第２補正値〈ＨｄＴ加算補正〉（Ｉ
ＴＢ＋Ｈｄθ＋ＨｄＴ），（ＩＴＢ−Ｈｄθ＋ＨｄＴ）
は、切替部５９へ供給される。

【００６５】切替部５９は、操舵トルク方向信号Ｈｔが
Ｈレベル（Ｆ＝Ｈ：方向一致）の場合、方向一致制御信
号演算部５８から出力される目標値第２補正値〈ＨｄＴ
加算補正〉（ＩＴＢ＋Ｈｄθ＋ＨｄＴ），（ＩＴＢ−Ｈ
ｄθ＋ＨｄＴ）を選択し、それを目標駆動値ＩＴとして
出力する。切替部５９は、操舵トルク方向信号ＨｔがＬ
レベル（Ｆ≠Ｈ：方向不一致）の場合、方向不一致制御
信号演算部５７から出力される目標値第２補正値〈Ｈｄ
Ｔ減算補正〉（ＩＴＢ＋Ｈｄθ−ＨｄＴ），（ＩＴＢ−
Ｈｄθ−ＨｄＴ）を選択し、それを目標駆動値ＩＴとし
て出力する。

【００６６】目標駆動値ＩＴは電動機駆動部３１へ供給
される。電動機駆動部３１は、目標駆動値ＩＴに基づい
て目標駆動値ＩＴに基づいて電動機２０を駆動する。

【００６７】以上の構成であるから図１３に示した制御
装置５０は、操舵トルク微分部２１および微分値／制御
信号変換部４５を備えるとともに、ステアリング状態検
出部４３と操舵トルク方向判定部５６とを備えたので、
急激なハンドル操作をして操舵トルク信号Ｔｐの変化が
所定値を越えると応答の速い操舵補助力（アシストトル
ク）が得られるとともに、ステアリング系の往きまたは
戻り状態と、操舵トルク方向の一致または不一致状態と
の組合せ状態に対応した操舵補助力を得ることができ
る。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る電動
パワーステアリング装置は、操舵トルクに対応する値に
対して、操舵トルクの直流成分に近い周波数成分ならび
に高周波成分を除いた操舵トルク成分に対する微分値に
応じた値を加算し、さらに、操舵回転速度に対応する値
を減算補正した得た値に基づいて電動機から供給する操
舵補助トルクを制御する構成としたので、操舵補助系の
応答性を改善しつつ、例えば２〜４ヘルツ程度の低い周
波数帯域において制御系の利得が過剰に上昇するのを抑
制することができる。

【００６９】よって、不整路にあってもハンドル（ステ
アリングホイール）がふらつきにくく、良好な直進性が
得られる。さらに、操舵トルクが小さい状態でも、滑ら
かな操作性と適切な保舵感が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動パワーステアリング装置の模式構造図

【図２】従来の制御装置のブロック構成図

【図３】従来の他の制御装置のブロック構成図

【図４】操舵トルクと操舵速度とに基づいて操舵補助ト
ルクを制御する従来の制御装置のブロック構成図

【図５】操舵トルクと操舵速度とに基づいて操舵補助ト
ルクを制御する従来の他の制御装置のブロック構成図

【図６】この発明に係る制御装置のブロック構成図

【図７】微分トルク演算部の他の構成例を示すブロック
構成図

【図８】補助操舵系の入出力特性の周波数特性図

【図９】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
制御装置の他の構成例を示すブロック構成図

【図１０】操舵トルク微分値ｄＴと目標補正値ＨｄＴと
の関係を示すグラフ

【図１１】操舵トルクＴｐと目標値ＩＴＢとの関係を示
すグラフ

【図１２】操舵速度ｄθと目標補正値Ｈｄθとの関係を
示すグラフ

【図１３】この発明に係る電動パワーステアリング装置
の制御装置のさらに他の構成例を示すブロック構成図

【符号の説明】

１…電動パワーステアリング装置、１０…電動機、１８
…操舵トルク検出部、１９…操舵回転速度検出部、２
０，４０，５０…制御装置、２１…操舵トルク微分部、
２２…帯域通過フィルタ部、２３…微分演算部、２４，
４１，５１…電動機制御信号決定部、２５…目標値信号
設定部、２７…目標補正信号設定部、３１…電動機駆動
部、４２…トルク／制御信号変換部、４３…速度／制御
信号変換部、４５…微分値／制御信号変換部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/04 B62D 6/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリング系の操舵トルクを検出する操
   舵トルク検出部と、 前記ステアリング系の操舵回転速度を検出する操舵回転
   速度検出部と、 操舵トルクの微分値を求める操舵トルク微分部と、 操舵トルクに対応する値から操舵回転速度に対応する値
   を減算するとともに、操舵トルクに対応する値に操舵ト
   ルクの微分値に対応する値を加算して電動機制御信号を
   決定する電動機制御信号決定部と、 前記ステアリング系に補助トルクを供給する電動機と、 電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電動機
   駆動部と、 を備えた電動パワーステアリング装置において、 前記操舵トルク微分部は、操舵トルクの直流成分に近い
   周波数成分ならびに高周波成分を除いた操舵トルク成分
   に対する微分値を出力するよう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。