JP3556182B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機の動力を操舵補助力としてステアリング系に作用させ、ドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に係り、特にドライバがハンドルの据え切りで速い転舵からの切り返しを行う際に、ステアリング系の制御の応答遅れに伴う操舵フィーリングの低下を改善する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置において、ドライバのハンドル操作に伴って発生する操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、検出した操舵トルク信号を電動機を駆動する目標電流信号に変換し、目標電流信号と電動機に実際に流れる電動機電流に対応した電動機電流信号との偏差信号にＰＩ（比例・積分）またはＰＩＤ（比例・積分・微分）制御を施した信号を発生し、この信号に基づいて生成した電動機制御信号（例えば、ＰＷＭ信号）で電動機を駆動してステアリング系に操舵補助力を作用させるようにしたものは知られている。
【０００３】
このような従来の電動パワーステアリング装置は、電動機電流信号を目標電流信号にフィードバック（負帰還）させてＰＩ制御またはＰＩＤ制御する構成のため、偏差信号が速やかに０になるよう制御され、電動機電流は目標電流信号で設定された値に収束して電動機を駆動し、操舵トルク信号に対応した操舵補助力が得られる。
【０００４】
図７に従来の電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図を示す。
なお、図７は制御系にＰＩ（比例・積分）制御を施した例を示す。
図７において、電動パワーステアリング装置５０は、操舵トルクセンサ１２、車速センサ１４、制御手段５１、電動機駆動手段１６、電動機電流検出手段１８、電動機１０から構成される。
【０００５】
制御手段５１はマイクロプロセッサを基本に各種演算手段、比較・処理手段、メモリ等から構成され、目標電流設定手段５２、偏差演算手段５３、比例・積分制御手段５４、制御信号発生手段５５を備える。
【０００６】
操舵トルクセンサ１２はドライバのハンドル操作に対応して発生する操舵トルクをアナログの電気信号として検出し、操舵トルク信号ＴＳが目標電流設定手段５２に供給される。
車速センサ１４は車両の速度に対応した周波数の電気的なパルス信号として検出し、車速信号ＶＳが目標電流設定手段５２に供給される。
【０００７】
目標電流設定手段５２は、操舵トルクセンサ１２から供給される操舵トルク信号ＴＳをディジタルの操舵トルク信号ＴＤに変換し、この操舵トルク信号ＴＤと車速センサ１４から供給される車速信号ＶＳに基づいて予め設定されている目標電流信号ＩＭＳに変換し、車速ＶＳ（ＶＬ、ＶＭ、ＶＨ）をパラメータにした操舵トルク信号ＴＤに対する目標電流信号ＩＭＳを偏差演算手段５３に出力するよう構成される。
【０００８】
図８に車速をパラメータとした操舵トルク信号（ＴＤ）―目標電流信号（ＩＭＳ）特性図（テーブル１）を示す。
図８において、車速ＶＬ、ＶＭおよびＶＨはそれぞれ低車速領域、中車速領域および高車速領域を示し、操舵トルク信号ＴＤが同じであっても、車速ＶＳが増加（ＶＬ→ＶＭ→ＶＨ）するに伴い、目標電流信号ＩＭＳが減少するよう予め設定されている。
【０００９】
このように、目標電流設定手段５２は、低車速領域（ＶＳ＝ＶＬ）では電動機１０を目標電流信号ＩＭＳに対応した大きな電動機電流ＩＭで駆動して充分大きな操舵補助力が得られるよう構成され、一方、高車速領域（ＶＳ＝ＶＨ）では電動機１０を目標電流信号ＩＭＳに対応した小さな電動機電流ＩＭで駆動して操舵補助力を抑え、操舵の安定性が得られるよう構成される。
【００１０】
偏差演算手段５３は、目標電流信号ＩＭＳと、電動機電流検出手段１８で検出され、電動機電流ＩＭに対応させてディジタル信号に変換した電動機電流信号ＩＭＯとの偏差（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を演算し、偏差信号ΔＩが比例・積分制御手段５４に提供される。
【００１１】
比例・積分制御手段５４は、偏差信号ΔＩを比例感度ＫＰ倍する比例要素と、偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を積分ゲインＫＩで積分制御する積分要素を並列接続して構成され、偏差信号ΔＩに比例・積分演算を施し、比例・積分信号ＩＰＩが制御信号発生手段５５に供給される。
比例・積分信号ＩＰＩは比例感度ＫＰおよび積分ゲインＫＩを用いて数１で表わされる。
【００１２】
【数１】
ＩＰＩ＝ＫＰ＊ΔＩ＋（ＫＩ／ｐ）＊ΔＩ
ただし、ｐはヘビサイド演算子
【００１３】
なお、比例感度ＫＰおよび積分ゲインＫＩの値を大きく設定することにより、電動機電流信号ＩＭＯ（電動機電流ＩＭに対応）を速やかに目標電流信号ＩＭＳに収束（偏差信号ΔＩ＝０）させることができる。
【００１４】
制御信号発生手段５５はＰＷＭ（パルス幅変調）信号発生手段を備え、比例・積分信号ＩＰＩの大きさと方向に対応したＰＷＭ信号ＶＰＷＭが電動機制御信号ＶＯとして電動機駆動手段１６に供給され、電動機１０は電動機駆動手段１６から供給される電動機電圧ＶＭで駆動される。
【００１５】
また、電動機制御信号ＶＯにより電動機１０が駆動されて電動機電流ＩＭが流れるが、電動機電流検出手段１８が電動機電流ＩＭを検出し、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯが偏差演算手段５３に帰還される。
【００１６】
このように、従来の電動パワーステアリング装置５０は、目標電流信号ＩＭＳに電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯをフィードバック（負帰還）させ、偏差信号ΔＩに比例・積分制御を施すよう構成したので、電動機電流信号ＩＭＯを速やかに目標電流信号ＩＭＳに収束させ、操舵トルクに対応した電動機動力が得られ、応答性のよい所望の操舵補助力をステアリング系に作用させることが可能となる。
【００１７】
また、従来の電動パワーステアリング装置５０は、偏差信号ΔＩに積分制御を施すよう構成したので、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯを目標電流信号ＩＭＳと一致させ、オフセット値を０に設定することができる。
【００１８】
【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装置５０は、ハンドル据え切り時や低速走行時の操舵のように操舵補助力が大きく、電動機１０の回転数が高い場合には、電動機１０の電機子巻線のインダクタンス成分に誘起する逆起電力が増加し、電動機１０に流れる電動機電流ＩＭが減少して偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）が大きな値となる傾向にある。
【００１９】
このようなハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを行った場合には、数１の第２項で表した積分項の積分値（ＫＩ／ｐ）＊ΔＩが大きく、かつ目標電流信号ＩＭＳの符号が積分値（ＫＩ／ｐ）＊ΔＩの偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を構成する目標電流信号ＩＭＳの符号と反対となり、積分値が一旦０に収束するまでの遅延時間が長く、ドライバの操舵方向と反対方向の操舵補助力がステアリング系に作用するため、ドライバの保舵力に急激な変化を及ぼして操舵フィーリングが著しく低下する課題がある。
【００２０】
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、その目的はハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、最適な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【００２１】
【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、制限手段と乗算手段とを備え、制限手段は、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には制限係数を乗算手段に供給し、積分要素から出力される積分信号を制限係数で所定値以下に制限することを特徴とする。
【００２２】
制御手段に制限手段を備え、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には所定値以下に制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、積分要素による信号の応答遅れを補償することができる。
【００２３】
また、この発明に係る制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、符号反転検出手段、および積分値比較手段から出力される信号に基づいて積分要素から出力される信号を制限することを特徴とする。
【００２４】
この発明に係る制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、符号反転検出手段、および積分値比較手段から出力される信号に基づいて積分要素から出力される信号を制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを確実に検出して積分要素による信号の応答遅れを補償することができる。
【００２５】
【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。
なお、本発明は、制御系を構成するＰＩ（比例・積分）制御の積分要素から出力される信号を、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し時に制限し、積分要素による信号の応答遅れを補償して最適な操舵フィーリングが得られるようにするものである。
【００２６】
図１はこの発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
図１において、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール１７に一体的に設けられたステアリング軸２に自在継ぎ手３ａ、３ｂを備えた連結軸３を介し、ステアリング・ギアボックス４内に設けたラック＆ピニオン機構５のピニオン５ａに連結されて手動操舵力発生手段６を構成する。
【００２７】
ピニオン５ａに噛み合うラック歯７ａを備え、これらの噛み合いにより往復運動するラック軸７は、その両端にタイロッド８を介して操向輪としての左右の前輪９が連結される。
【００２８】
このようにして、ステアリングホイール１７操舵時には通常のラック＆ピニオン式の手動操舵力発生手段６を介し、マニュアルステアリングで前輪９を転動させて車両の向きを変えている。
【００２９】
手動操舵力発生手段６による操舵力を軽減するため、操舵補助力を供給する電動機１０をラック軸７と同軸的に配設し、ラック軸７と同軸に設けられたボールねじ機構１１を介して推力に変換し、ラック軸７（ボールねじ軸１１ａ）に作用させる。
【００３０】
ステアリング・ギアボックス４内にはドライバの手動操舵トルクの方向と大きさを検出する操舵トルクセンサ１２、ドライバの操作するステアリングホイール１７の操舵回転速度の方向と大きさを検出する操舵回転速度センサ１３を配置し、操舵トルクセンサ１２が検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号の操舵トルク信号ＴＳ、操舵回転速度センサ１３が検出した操舵回転速度に対応したアナログ電気信号の操舵回転速度信号ＮＳのそれぞれを制御手段１５に提供する。
また、車速センサ１４は車両の速度に対応した周波数の電気的なパルス信号として検出し、車速信号ＶＳを制御手段１５に提供する。
【００３１】
なお、操舵回転速度センサ１３の代りに電動機回転速度センサを設け、数２から操舵回転速度ＮＳを算出することもできる。
【００３２】
【数２】
ＮＳ＝Ｋ１（ＮＭ−ｄＴＳ／ｄｔ）
ただし、Ｋ１は定数、ＮＭは電動機回転速度、
ｄＴＳ／ｄｔは操舵トルクＴＳの微分値
【００３３】
また、電動機回転速度ＮＳは、電動機電圧ＶＭ、電動機電流ＩＭ、電動機の誘起電圧係数ＫＭおよび電動機内部抵抗ＲＭを用いて数３より推定することもできる。
【００３４】
【数３】
ＮＳ＝（ＶＭ−ＲＭ＊ＩＭ）／ＫＭ
【００３５】
制御手段１５はマイクロプロセッサを基本に各種演算手段、処理手段、信号発生手段、メモリ等で構成し、操舵トルク信号ＴＳに対応する電動機制御信号ＶＯ（例えば、オン信号とＰＷＭ信号の混成信号）を発生して電動機駆動手段１６を駆動制御する。
【００３６】
また、制御手段１５は比例・積分制御手段、および比例・積分制御手段の積分要素から出力される信号を制限する制限手段を備え、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し時に積分要素からの信号を制限して積分要素による信号の応答遅れを補償する。
【００３７】
電動機駆動手段１６は、例えば４個のパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）のスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成し、電動機制御信号ＶＯに基づいて電動機電圧ＶＭを出力して電動機１０を駆動する。
【００３８】
電動機電流検出手段１８は電動機１０に実際に流れる電動機電流ＩＭを検出し、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯを制御手段１５にフィードバック（負帰還）する。
【００３９】
図２はこの発明に係る電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図である。
図２において、制御手段１５は、目標電流設定手段２１、偏差演算手段２２、比例・積分制御手段２３、制御信号発生手段２７、制限手段３０を備える。
【００４０】
なお、目標電流設定手段２１、偏差演算手段２２および制御信号発生手段２７は、それぞれ図７に示す目標電流設定手段５２、偏差演算手段５３および制御信号発生手段５５と同一構成、同一作用なので説明を省略する。
【００４１】
比例・積分制御手段２３は、比例感度ＫＰを発生して偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を比例制御する比例要素２４と、積分ゲインＫＩを発生して偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を積分制御する積分要素２５と、積分要素２５からの出力信号に制限係数ＫＬを乗算する乗算手段２８と、比例要素２４および乗算手段２８の出力信号を加算する加算手段２６を備える。
【００４２】
乗算手段２８と直列接続された積分要素２５は比例要素２４と並列接続される。比例要素２４は偏差信号ΔＩに比例感度ＫＰを乗算した比例信号ＩＰを加算手段２６に供給する。
積分要素２５は偏差信号ΔＩに積分ゲインＫＩで積分処理を施した積分信号（積分値）ＩＩを乗算手段２８に提供し、乗算手段２８で制限係数ＫＬを乗算処理した積分制限信号ＩＬ（＝ＩＩ×ＫＬ）を加算手段２６に供給する。
【００４３】
加算手段２６は比例信号ＩＰと積分制限信号ＩＬ（＝ＩＩ×ＫＬ）を加算処理し、比例・積分信号ＩＰＩ（＝ＩＰ＋ＩＬ）を制御信号発生手段２７に出力する。
【００４４】
制限手段３０は符号反転検出手段、回転速度比較手段、積分値比較手段、制限係数発生手段等を備え、操舵回転速度センサ１３が検出した操舵回転速度信号ＮＳおよび積分要素２５から供給される積分信号（積分値）ＩＩに基づいてハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し時の操舵状態を検出し、制限係数ＫＬを乗算手段２８に供給する。
【００４５】
なお、乗算手段２８で積分信号（積分値）ＩＩと制限係数ＫＬを乗算処理することにより、積分信号（積分値）ＩＩを制限係数ＫＬで制限した積分制限信号ＩＬ（＝ＩＩ×ＫＬ）が得られ、例えば制限係数ＫＬを１を下回る値（０≦ＫＬ＜１）に設定して積分要素２５の積分制御に伴う応答遅れを改善することができる。
【００４６】
加算手段２６から出力される比例・積分信号ＩＰＩ（＝ＩＰ＋ＩＬ）は、制御信号発生手段２７で比例・積分信号ＩＰＩ（＝ＩＰ＋ＩＬ）の大きさと方向に対応したＰＷＭ信号ＶＰＷＭに変換され、このＰＷＭ信号ＶＰＷＭが電動機制御信号ＶＯとして電動機駆動手段１６に供給されて発生する電動機電圧ＶＭで電動機１０が駆動され、この電動機１０の動力を操舵補助力としてステアリング系に作用させる。
【００４７】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置１は、制御手段１５に制限手段３０を備えて積分要素２５から出力される積分信号（積分値）ＩＩを制限係数ＫＬで制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、比例要素２４から出力される比例信号ＩＰが支配的となって積分要素２５による信号の応答遅れを補償することができる。
【００４８】
図３はこの発明に係る制限手段の要部ブロック構成図である。
制限手段３０は、符号反転検出手段３１、回転速度比較手段３２、積分値比較手段３３、論理積演算手段３４、レベル保持手段３５、制限係数発生手段３６、制限停止制御手段３７を備え、操舵回転速度センサ１３で検出した操舵回転速度信号ＮＳおよび図２に示す積分要素２５から供給される積分信号（積分値）ＩＩに基づき、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し状態を検出し、積分信号（積分値）ＩＩを減衰させる制限係数ＫＬを発生する。
【００４９】
符号反転検出手段３１は、操舵回転速度信号ＮＳの極性（例えば、図示しない極性判定手段で、ハンドル右方向はＨレベル、ハンドル左方向はＬレベルの２値信号で検出）の立上りまたは立下りをトリガとして極性反転を検出し、極性反転を検出する毎に、例えばＨレベルのワンショットパルスからなる極性反転信号ＨＯを論理積演算手段３４に提供する。
【００５０】
図４にこの発明に係る符号反転検出手段の一実施形態要部ブロック構成図を示す。
図４において、符号反転検出手段３１は、正極性反転検出手段３１Ａ、負極性反転検出手段３１Ｂ、論理和演算手段３１Ｃを備える。
【００５１】
正極性反転検出手段３１Ａおよび負極性反転検出手段３１Ｂは、例えばリトリガブル・モノマルチバイブレータで構成し、それぞれ操舵回転速度信号ＮＳの極性の立上り、立下りをトリガとして所定時間ＴＭのワンショットパルス（例えばＨレベル）からなる正極性検出信号Ｐτ＋、負極性検出信号Ｐτ−を論理和演算手段３１Ｃに供給する。
【００５２】
論理和演算手段３１Ｃは論理和ゲートまたは論理和演算機能を有し、正極性反転検出手段３１Ａから供給される正極性検出信号Ｐτ＋と、負極性反転検出手段３１Ｂから供給される負極性検出信号Ｐτ−の論理和を演算し、極性反転信号ＨＯ（所定時間ＴＭでＨレベルのワンショットパルス）を出力する。
【００５３】
回転速度比較手段３２はＲＯＭ等のメモリ、比較手段を備え、予めメモリに設定した基準回転速度ＮＫと操舵回転速度信号ＮＳの比較を行い、操舵回転速度信号ＮＳが基準回転速度ＮＫを超える（ＮＳ＞ＮＫ）場合には、例えばＨレベルの回転速度判定信号ＮＯを論理積演算手段３４に提供する。
なお、回転速度比較手段３２は省略することもできる。
【００５４】
このように、符号反転検出手段３１は操舵回転速度信号ＮＳの極性を検出することによってハンドルの切り返しを検出し、回転速度検出手段３２は操舵回転速度信号ＮＳと基準回転速度ＮＫとの比較結果からハンドルの急激な回転操作を検出することができので、極性反転信号ＨＯと回転速度判定信号ＮＯの論理積からドライバが行うハンドルの速い転舵からの切り返し操作を検出することができる。
【００５５】
積分値比較手段３３はＲＯＭ等のメモリ、比較手段を備え、予めメモリに設定した基準積分値ＩＫと積分信号（積分値）ＩＩの比較を行い、積分信号（積分値）ＩＩが基準積分値ＩＫを超える（ＩＩ＞ＩＫ）場合には、例えばＨレベルの積分値判定信号ＩＯを論理積演算手段３４に提供する。
【００５６】
このように、基準積分値ＩＫをハンドル据え切り近傍に対応させて設定し、積分値判定信号ＩＯを検出することにより、ドライバの据え切りハンドル操作を検出することができる。
【００５７】
論理積演算手段３４は３入力の論理積ゲートまたは論理積演算機能を有し、極性反転信号ＨＯ、回転速度判定信号ＮＯおよび積分値判定信号ＩＯの論理積を演算し、例えば極性反転信号ＨＯ、回転速度判定信号ＮＯおよび積分値判定信号ＩＯの全てがＨレベルの場合に、Ｈレベルの論理積データＤＯをレベル保持手段３５に提供する。
【００５８】
したがって、論理積演算手段３４から出力される論理積データＤＯがＨレベルの場合には、ハンドルの据え切り状態から速い転舵からの切り返し状態を検出することができる。
【００５９】
レベル保持手段３５はラッチ機能を備え、論理積演算手段３４から供給される論理積データＤＯを保持し、例えばＨレベルの保持信号ＬＯを制限係数発生手段３６に提供する。
【００６０】
また、レベル保持手段３５はラッチ解除機能を備え、制限停止制御手段３７から供給される停止制御信号ＳＣに基づいてラッチを解除し、制限係数発生手段３６へ供給する保持信号ＬＯを停止する。
【００６１】
制限係数発生手段３６はＲＯＭ等のメモリおよび選択手段等で構成し、予めメモリに設定した複数の制限係数ＫＬ（例えば、１と０）をレベル保持手段３５から供給される保持信号ＬＯに基づいて選択し、選択した制限係数ＫＬを図２に示す乗算手段２８に提供する。
【００６２】
例えば、保持信号ＬＯがＨレベルの場合には制限係数ＫＬ（＝０）が選択されて出力され、一方、保持信号ＬＯが禁止（例えば、保持信号ＬＯはＬレベル）の場合には制限係数ＫＬ（＝１）が選択されて出力される。
【００６３】
図５にこの発明に係る制限係数発生手段の制限係数ＫＬの特性図を示す。
図５において、時間ｔ１以前および時間ｔ２以降の領域では通常の操舵状態に対応して制限係数ＫＬが１（ＫＬ＝１）に設定されており、積分要素２５から出力される積分信号（積分値）ＩＩは同じ値の積分制限信号ＩＬ（＝ＩＩ）として加算手段２６に出力される。
【００６４】
一方、時間ｔ１から時間ｔ２の領域では、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しの操舵状態に対応して制限係数ＫＬが０（ＫＬ＝０）に設定され、積分要素２５から出力される積分信号（積分値）ＩＩは制限係数ＫＬに制限された積分制限信号ＩＬ（＝０）として加算手段２６に出力され、ステアリング系に作用する操舵補助力の積分要素２５に起因する信号の応答遅れを補償することができる。
【００６５】
制限停止制御手段３７はコンパレータまたは比較機能を備え、積分信号（積分値）ＩＩと予め設定した基準値ＩＸとを比較し、積分信号（積分値）ＩＩが基準値ＩＸを下回る（ＩＩ＜ＩＸ）場合には、例えばＨレベルの停止制御信号ＳＣをレベル保持手段３５に提供し、レベル保持手段３５に保持されている論理積データＤＯのラッチを解除するよう制御する。
【００６６】
なお、本願の実施の形態として、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しの操舵状態の制限係数ＫＬを０に設定した例について説明したが、制限係数ＫＬを０に限定することなく、制限係数ＫＬを１を下回る（０＜ＫＬ＜１）所定の値に設定し、積分制限信号ＩＬを０以外の一定値（０＜ＩＬ＜１）に設定することもできる。
【００６７】
また、より簡便な本願の実施の形態として、図２の操舵回転速度センサ１３、制限手段３０、および乗算手段２８に代えて積分要素２５と加算手段２６との間に制限手段４１を設け、積分信号ＩＩが予め設定した所定値ＩＹを超える場合（ＩＩ＞ＩＹ）には、積分信号ＩＩを所定値ＩＹに制限して加算手段２６に供給するよう構成してもよい。
【００６８】
図６はこの発明に係る比例・積分制御手段の別実施形態要部ブロック構成図である。
図６において、比例・積分制御手段４０は積分要素２５と加算手段２６との間に乗算手段２８に代えて制限手段４１を備えた点が図２に示す比例・積分制御手段２３と異なる。
【００６９】
制限手段４１は予め設定した積分値の所定値ＩＹを記憶するメモリと、比較機能を備え、積分要素２５から供給される積分信号（積分値）ＩＩと所定値ＩＹとを比較し、積分信号（積分値）ＩＩが所定値ＩＹ以下の場合（ＩＩ≦ＩＹ）には積分信号（積分値）ＩＩをそのまま積分制限信号ＩＬとして加算手段２６に出力し、一方積分信号（積分値）ＩＩが所定値ＩＹを超える場合（ＩＩ＞ＩＹ）には積分信号（積分値）ＩＩを所定値ＩＹに制限して積分制限信号ＩＬとして加算手段２６に出力するよう構成する。
【００７０】
このように、この発明に係るこの発明に係る電動パワーステアリング装置１は、制限手段３０に、符号反転検出手段３１、回転速度比較手段３２、積分値比較手段３３および制限係数発生手段３６を備えたので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを確実に検出して制限係数を発生し、積分要素から出力される信号を制限係数で補正するので、積分要素による信号の応答遅れを補償することができる。
【００７１】
また、この発明に係る電動パワーステアリング装置１の制限係数発生手段３６は、所定の制限係数を発生し、積分要素２５から出力される信号を一定値に減少させることができるので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、積分要素２５による信号の応答遅れを補償することができる。
【００７２】
【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、制御手段に制限手段を備え、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には所定値以下に制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、積分要素による信号の応答遅れを改善して操舵特性の急激な変化を補償することができる。
【００７３】
さらに、この発明に係る制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、符号反転検出手段、および積分値比較手段から出力される信号に基づいて積分要素から出力される信号を制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを確実に検出して積分要素による信号の応答遅れを補償して最適な操舵フィーリングを確保することができる。
【００７４】
よって、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、安定した操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図
【図２】この発明に係る電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図
【図３】この発明に係る制限手段の要部ブロック構成図
【図４】この発明に係る符号反転検出手段の一実施形態要部ブロック構成図
【図５】この発明に係る制限係数発生手段の制限係数ＫＬの特性図
【図６】この発明に係る比例・積分制御手段の別実施形態要部ブロック構成図
【図７】従来の電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図
【図８】車速をパラメータとした操舵トルク信号（ＴＤ）―目標電流信号（ＩＭＳ）特性図（テーブル１）
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリング軸、３…連結軸、３ａ，３ｂ…自在継ぎ手、４…ステアリング・ギアボックス、５…ラック＆ピニオン機構、５ａ…ピニオン、６…手動操舵力発生手段、７…ラック軸、７ａ…ラック歯、８…タイロッド、９…左右の前輪、１０…電動機、１１…ボールねじ機構、１２…操舵トルクセンサ、１３…操舵回転速度センサ、１５…制御手段、１６…電動機駆動手段、１７…ステアリングホイール、１８…電動機電流検出手段、２１…目標電流設定手段、２２…偏差演算手段、２３，４０…比例・積分制御手段、２４…比例要素、２５…積分要素、２６…加算手段、２７…制御信号発生手段、２８…乗算手段、３０，４１…制限手段、３１…符号反転検出手段、３１Ａ…正極性反転検出手段、３１Ｂ…負極性反転検出手段、３１Ｃ…論理和演算手段、３２…回転速度比較手段、３３…積分値比較手段、３４…論理積演算手段、３５…レベル保持手段、３６…制限係数発生手段、３７…制限停止制御手段、ＤＯ…論理積データ、ＨＯ…極性反転信号、ＩＩ…積分信号（積分値）、ＩＫ…基準積分値、ＩＬ…積分制限信号、ＩＭ…電動機電流、ＩＭＯ…電動機電流信号、ＩＭＳ…目標電流信号、ＩＯ…積分値判定信号、ＩＰ…比例信号、ＩＰＩ…比例・積分信号、ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）…偏差信号、ＫＩ…積分ゲイン、ＫＬ…制限係数、ＫＰ…比例感度、ＬＯ…保持信号、ＮＫ…基準回転速度、ＮＯ…回転速度判定信号、ＮＳ…操舵回転速度信号、Ｐτ＋…正極性検出信号、Ｐτ−…負極性検出信号、ＳＣ…停止制御信号、ＴＳ…操舵トルク信号、ＶＰＷＭ…ＰＷＭ信号、ＶＭ…電動機電圧、ＶＯ…電動機制御信号。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機の動力を操舵補助力としてステアリング系に作用させ、ドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に係り、特にドライバがハンドルの据え切りで速い転舵からの切り返しを行う際に、ステアリング系の制御の応答遅れに伴う操舵フィーリングの低下を改善する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置において、ドライバのハンドル操作に伴って発生する操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、検出した操舵トルク信号を電動機を駆動する目標電流信号に変換し、目標電流信号と電動機に実際に流れる電動機電流に対応した電動機電流信号との偏差信号にＰＩ（比例・積分）またはＰＩＤ（比例・積分・微分）制御を施した信号を発生し、この信号に基づいて生成した電動機制御信号（例えば、ＰＷＭ信号）で電動機を駆動してステアリング系に操舵補助力を作用させるようにしたものは知られている。
【０００３】
このような従来の電動パワーステアリング装置は、電動機電流信号を目標電流信号にフィードバック（負帰還）させてＰＩ制御またはＰＩＤ制御する構成のため、偏差信号が速やかに０になるよう制御され、電動機電流は目標電流信号で設定された値に収束して電動機を駆動し、操舵トルク信号に対応した操舵補助力が得られる。
【０００４】
図７に従来の電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図を示す。
なお、図７は制御系にＰＩ（比例・積分）制御を施した例を示す。
図７において、電動パワーステアリング装置５０は、操舵トルクセンサ１２、車速センサ１４、制御手段５１、電動機駆動手段１６、電動機電流検出手段１８、電動機１０から構成される。
【０００５】
制御手段５１はマイクロプロセッサを基本に各種演算手段、比較・処理手段、メモリ等から構成され、目標電流設定手段５２、偏差演算手段５３、比例・積分制御手段５４、制御信号発生手段５５を備える。
【０００６】
操舵トルクセンサ１２はドライバのハンドル操作に対応して発生する操舵トルクをアナログの電気信号として検出し、操舵トルク信号ＴＳが目標電流設定手段５２に供給される。
車速センサ１４は車両の速度に対応した周波数の電気的なパルス信号として検出し、車速信号ＶＳが目標電流設定手段５２に供給される。
【０００７】
目標電流設定手段５２は、操舵トルクセンサ１２から供給される操舵トルク信号ＴＳをディジタルの操舵トルク信号ＴＤに変換し、この操舵トルク信号ＴＤと車速センサ１４から供給される車速信号ＶＳに基づいて予め設定されている目標電流信号ＩＭＳに変換し、車速ＶＳ（ＶＬ、ＶＭ、ＶＨ）をパラメータにした操舵トルク信号ＴＤに対する目標電流信号ＩＭＳを偏差演算手段５３に出力するよう構成される。
【０００８】
図８に車速をパラメータとした操舵トルク信号（ＴＤ）―目標電流信号（ＩＭＳ）特性図（テーブル１）を示す。
図８において、車速ＶＬ、ＶＭおよびＶＨはそれぞれ低車速領域、中車速領域および高車速領域を示し、操舵トルク信号ＴＤが同じであっても、車速ＶＳが増加（ＶＬ→ＶＭ→ＶＨ）するに伴い、目標電流信号ＩＭＳが減少するよう予め設定されている。
【０００９】
このように、目標電流設定手段５２は、低車速領域（ＶＳ＝ＶＬ）では電動機１０を目標電流信号ＩＭＳに対応した大きな電動機電流ＩＭで駆動して充分大きな操舵補助力が得られるよう構成され、一方、高車速領域（ＶＳ＝ＶＨ）では電動機１０を目標電流信号ＩＭＳに対応した小さな電動機電流ＩＭで駆動して操舵補助力を抑え、操舵の安定性が得られるよう構成される。
【００１０】
偏差演算手段５３は、目標電流信号ＩＭＳと、電動機電流検出手段１８で検出され、電動機電流ＩＭに対応させてディジタル信号に変換した電動機電流信号ＩＭＯとの偏差（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を演算し、偏差信号ΔＩが比例・積分制御手段５４に提供される。
【００１１】
比例・積分制御手段５４は、偏差信号ΔＩを比例感度ＫＰ倍する比例要素と、偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を積分ゲインＫＩで積分制御する積分要素を並列接続して構成され、偏差信号ΔＩに比例・積分演算を施し、比例・積分信号ＩＰＩが制御信号発生手段５５に供給される。
比例・積分信号ＩＰＩは比例感度ＫＰおよび積分ゲインＫＩを用いて数１で表わされる。
【００１２】
【数１】
ＩＰＩ＝ＫＰ＊ΔＩ＋（ＫＩ／ｐ）＊ΔＩ
ただし、ｐはヘビサイド演算子
【００１３】
なお、比例感度ＫＰおよび積分ゲインＫＩの値を大きく設定することにより、電動機電流信号ＩＭＯ（電動機電流ＩＭに対応）を速やかに目標電流信号ＩＭＳに収束（偏差信号ΔＩ＝０）させることができる。
【００１４】
制御信号発生手段５５はＰＷＭ（パルス幅変調）信号発生手段を備え、比例・積分信号ＩＰＩの大きさと方向に対応したＰＷＭ信号ＶＰＷＭが電動機制御信号ＶＯとして電動機駆動手段１６に供給され、電動機１０は電動機駆動手段１６から供給される電動機電圧ＶＭで駆動される。
【００１５】
また、電動機制御信号ＶＯにより電動機１０が駆動されて電動機電流ＩＭが流れるが、電動機電流検出手段１８が電動機電流ＩＭを検出し、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯが偏差演算手段５３に帰還される。
【００１６】
このように、従来の電動パワーステアリング装置５０は、目標電流信号ＩＭＳに電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯをフィードバック（負帰還）させ、偏差信号ΔＩに比例・積分制御を施すよう構成したので、電動機電流信号ＩＭＯを速やかに目標電流信号ＩＭＳに収束させ、操舵トルクに対応した電動機動力が得られ、応答性のよい所望の操舵補助力をステアリング系に作用させることが可能となる。
【００１７】
また、従来の電動パワーステアリング装置５０は、偏差信号ΔＩに積分制御を施すよう構成したので、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯを目標電流信号ＩＭＳと一致させ、オフセット値を０に設定することができる。
【００１８】
【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装置５０は、ハンドル据え切り時や低速走行時の操舵のように操舵補助力が大きく、電動機１０の回転数が高い場合には、電動機１０の電機子巻線のインダクタンス成分に誘起する逆起電力が増加し、電動機１０に流れる電動機電流ＩＭが減少して偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）が大きな値となる傾向にある。
【００１９】
このようなハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを行った場合には、数１の第２項で表した積分項の積分値（ＫＩ／ｐ）＊ΔＩが大きく、かつ目標電流信号ＩＭＳの符号が積分値（ＫＩ／ｐ）＊ΔＩの偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を構成する目標電流信号ＩＭＳの符号と反対となり、積分値が一旦０に収束するまでの遅延時間が長く、ドライバの操舵方向と反対方向の操舵補助力がステアリング系に作用するため、ドライバの保舵力に急激な変化を及ぼして操舵フィーリングが著しく低下する課題がある。
【００２０】
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、その目的はハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、最適な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【００２１】
【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、制限手段と乗算手段とを備え、制限手段は、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には制限係数を乗算手段に供給し、積分要素から出力される積分信号を制限係数で所定値以下に制限することを特徴とする。
【００２２】
制御手段に制限手段を備え、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には所定値以下に制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、積分要素による信号の応答遅れを補償することができる。
【００２３】
また、この発明に係る制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、符号反転検出手段、および積分値比較手段から出力される信号に基づいて積分要素から出力される信号を制限することを特徴とする。
【００２４】
この発明に係る制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、符号反転検出手段、および積分値比較手段から出力される信号に基づいて積分要素から出力される信号を制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを確実に検出して積分要素による信号の応答遅れを補償することができる。
【００２５】
【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。
なお、本発明は、制御系を構成するＰＩ（比例・積分）制御の積分要素から出力される信号を、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し時に制限し、積分要素による信号の応答遅れを補償して最適な操舵フィーリングが得られるようにするものである。
【００２６】
図１はこの発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
図１において、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール１７に一体的に設けられたステアリング軸２に自在継ぎ手３ａ、３ｂを備えた連結軸３を介し、ステアリング・ギアボックス４内に設けたラック＆ピニオン機構５のピニオン５ａに連結されて手動操舵力発生手段６を構成する。
【００２７】
ピニオン５ａに噛み合うラック歯７ａを備え、これらの噛み合いにより往復運動するラック軸７は、その両端にタイロッド８を介して操向輪としての左右の前輪９が連結される。
【００２８】
このようにして、ステアリングホイール１７操舵時には通常のラック＆ピニオン式の手動操舵力発生手段６を介し、マニュアルステアリングで前輪９を転動させて車両の向きを変えている。
【００２９】
手動操舵力発生手段６による操舵力を軽減するため、操舵補助力を供給する電動機１０をラック軸７と同軸的に配設し、ラック軸７と同軸に設けられたボールねじ機構１１を介して推力に変換し、ラック軸７（ボールねじ軸１１ａ）に作用させる。
【００３０】
ステアリング・ギアボックス４内にはドライバの手動操舵トルクの方向と大きさを検出する操舵トルクセンサ１２、ドライバの操作するステアリングホイール１７の操舵回転速度の方向と大きさを検出する操舵回転速度センサ１３を配置し、操舵トルクセンサ１２が検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号の操舵トルク信号ＴＳ、操舵回転速度センサ１３が検出した操舵回転速度に対応したアナログ電気信号の操舵回転速度信号ＮＳのそれぞれを制御手段１５に提供する。
また、車速センサ１４は車両の速度に対応した周波数の電気的なパルス信号として検出し、車速信号ＶＳを制御手段１５に提供する。
【００３１】
なお、操舵回転速度センサ１３の代りに電動機回転速度センサを設け、数２から操舵回転速度ＮＳを算出することもできる。
【００３２】
【数２】
ＮＳ＝Ｋ１（ＮＭ−ｄＴＳ／ｄｔ）
ただし、Ｋ１は定数、ＮＭは電動機回転速度、
ｄＴＳ／ｄｔは操舵トルクＴＳの微分値
【００３３】
また、電動機回転速度ＮＳは、電動機電圧ＶＭ、電動機電流ＩＭ、電動機の誘起電圧係数ＫＭおよび電動機内部抵抗ＲＭを用いて数３より推定することもできる。
【００３４】
【数３】
ＮＳ＝（ＶＭ−ＲＭ＊ＩＭ）／ＫＭ
【００３５】
制御手段１５はマイクロプロセッサを基本に各種演算手段、処理手段、信号発生手段、メモリ等で構成し、操舵トルク信号ＴＳに対応する電動機制御信号ＶＯ（例えば、オン信号とＰＷＭ信号の混成信号）を発生して電動機駆動手段１６を駆動制御する。
【００３６】
また、制御手段１５は比例・積分制御手段、および比例・積分制御手段の積分要素から出力される信号を制限する制限手段を備え、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し時に積分要素からの信号を制限して積分要素による信号の応答遅れを補償する。
【００３７】
電動機駆動手段１６は、例えば４個のパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）のスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成し、電動機制御信号ＶＯに基づいて電動機電圧ＶＭを出力して電動機１０を駆動する。
【００３８】
電動機電流検出手段１８は電動機１０に実際に流れる電動機電流ＩＭを検出し、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯを制御手段１５にフィードバック（負帰還）する。
【００３９】
図２はこの発明に係る電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図である。
図２において、制御手段１５は、目標電流設定手段２１、偏差演算手段２２、比例・積分制御手段２３、制御信号発生手段２７、制限手段３０を備える。
【００４０】
なお、目標電流設定手段２１、偏差演算手段２２および制御信号発生手段２７は、それぞれ図７に示す目標電流設定手段５２、偏差演算手段５３および制御信号発生手段５５と同一構成、同一作用なので説明を省略する。
【００４１】
比例・積分制御手段２３は、比例感度ＫＰを発生して偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を比例制御する比例要素２４と、積分ゲインＫＩを発生して偏差信号ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を積分制御する積分要素２５と、積分要素２５からの出力信号に制限係数ＫＬを乗算する乗算手段２８と、比例要素２４および乗算手段２８の出力信号を加算する加算手段２６を備える。
【００４２】
乗算手段２８と直列接続された積分要素２５は比例要素２４と並列接続される。比例要素２４は偏差信号ΔＩに比例感度ＫＰを乗算した比例信号ＩＰを加算手段２６に供給する。
積分要素２５は偏差信号ΔＩに積分ゲインＫＩで積分処理を施した積分信号（積分値）ＩＩを乗算手段２８に提供し、乗算手段２８で制限係数ＫＬを乗算処理した積分制限信号ＩＬ（＝ＩＩ×ＫＬ）を加算手段２６に供給する。
【００４３】
加算手段２６は比例信号ＩＰと積分制限信号ＩＬ（＝ＩＩ×ＫＬ）を加算処理し、比例・積分信号ＩＰＩ（＝ＩＰ＋ＩＬ）を制御信号発生手段２７に出力する。
【００４４】
制限手段３０は符号反転検出手段、回転速度比較手段、積分値比較手段、制限係数発生手段等を備え、操舵回転速度センサ１３が検出した操舵回転速度信号ＮＳおよび積分要素２５から供給される積分信号（積分値）ＩＩに基づいてハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し時の操舵状態を検出し、制限係数ＫＬを乗算手段２８に供給する。
【００４５】
なお、乗算手段２８で積分信号（積分値）ＩＩと制限係数ＫＬを乗算処理することにより、積分信号（積分値）ＩＩを制限係数ＫＬで制限した積分制限信号ＩＬ（＝ＩＩ×ＫＬ）が得られ、例えば制限係数ＫＬを１を下回る値（０≦ＫＬ＜１）に設定して積分要素２５の積分制御に伴う応答遅れを改善することができる。
【００４６】
加算手段２６から出力される比例・積分信号ＩＰＩ（＝ＩＰ＋ＩＬ）は、制御信号発生手段２７で比例・積分信号ＩＰＩ（＝ＩＰ＋ＩＬ）の大きさと方向に対応したＰＷＭ信号ＶＰＷＭに変換され、このＰＷＭ信号ＶＰＷＭが電動機制御信号ＶＯとして電動機駆動手段１６に供給されて発生する電動機電圧ＶＭで電動機１０が駆動され、この電動機１０の動力を操舵補助力としてステアリング系に作用させる。
【００４７】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置１は、制御手段１５に制限手段３０を備えて積分要素２５から出力される積分信号（積分値）ＩＩを制限係数ＫＬで制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、比例要素２４から出力される比例信号ＩＰが支配的となって積分要素２５による信号の応答遅れを補償することができる。
【００４８】
図３はこの発明に係る制限手段の要部ブロック構成図である。
制限手段３０は、符号反転検出手段３１、回転速度比較手段３２、積分値比較手段３３、論理積演算手段３４、レベル保持手段３５、制限係数発生手段３６、制限停止制御手段３７を備え、操舵回転速度センサ１３で検出した操舵回転速度信号ＮＳおよび図２に示す積分要素２５から供給される積分信号（積分値）ＩＩに基づき、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し状態を検出し、積分信号（積分値）ＩＩを減衰させる制限係数ＫＬを発生する。
【００４９】
符号反転検出手段３１は、操舵回転速度信号ＮＳの極性（例えば、図示しない極性判定手段で、ハンドル右方向はＨレベル、ハンドル左方向はＬレベルの２値信号で検出）の立上りまたは立下りをトリガとして極性反転を検出し、極性反転を検出する毎に、例えばＨレベルのワンショットパルスからなる極性反転信号ＨＯを論理積演算手段３４に提供する。
【００５０】
図４にこの発明に係る符号反転検出手段の一実施形態要部ブロック構成図を示す。
図４において、符号反転検出手段３１は、正極性反転検出手段３１Ａ、負極性反転検出手段３１Ｂ、論理和演算手段３１Ｃを備える。
【００５１】
正極性反転検出手段３１Ａおよび負極性反転検出手段３１Ｂは、例えばリトリガブル・モノマルチバイブレータで構成し、それぞれ操舵回転速度信号ＮＳの極性の立上り、立下りをトリガとして所定時間ＴＭのワンショットパルス（例えばＨレベル）からなる正極性検出信号Ｐτ＋、負極性検出信号Ｐτ−を論理和演算手段３１Ｃに供給する。
【００５２】
論理和演算手段３１Ｃは論理和ゲートまたは論理和演算機能を有し、正極性反転検出手段３１Ａから供給される正極性検出信号Ｐτ＋と、負極性反転検出手段３１Ｂから供給される負極性検出信号Ｐτ−の論理和を演算し、極性反転信号ＨＯ（所定時間ＴＭでＨレベルのワンショットパルス）を出力する。
【００５３】
回転速度比較手段３２はＲＯＭ等のメモリ、比較手段を備え、予めメモリに設定した基準回転速度ＮＫと操舵回転速度信号ＮＳの比較を行い、操舵回転速度信号ＮＳが基準回転速度ＮＫを超える（ＮＳ＞ＮＫ）場合には、例えばＨレベルの回転速度判定信号ＮＯを論理積演算手段３４に提供する。
なお、回転速度比較手段３２は省略することもできる。
【００５４】
このように、符号反転検出手段３１は操舵回転速度信号ＮＳの極性を検出することによってハンドルの切り返しを検出し、回転速度検出手段３２は操舵回転速度信号ＮＳと基準回転速度ＮＫとの比較結果からハンドルの急激な回転操作を検出することができので、極性反転信号ＨＯと回転速度判定信号ＮＯの論理積からドライバが行うハンドルの速い転舵からの切り返し操作を検出することができる。
【００５５】
積分値比較手段３３はＲＯＭ等のメモリ、比較手段を備え、予めメモリに設定した基準積分値ＩＫと積分信号（積分値）ＩＩの比較を行い、積分信号（積分値）ＩＩが基準積分値ＩＫを超える（ＩＩ＞ＩＫ）場合には、例えばＨレベルの積分値判定信号ＩＯを論理積演算手段３４に提供する。
【００５６】
このように、基準積分値ＩＫをハンドル据え切り近傍に対応させて設定し、積分値判定信号ＩＯを検出することにより、ドライバの据え切りハンドル操作を検出することができる。
【００５７】
論理積演算手段３４は３入力の論理積ゲートまたは論理積演算機能を有し、極性反転信号ＨＯ、回転速度判定信号ＮＯおよび積分値判定信号ＩＯの論理積を演算し、例えば極性反転信号ＨＯ、回転速度判定信号ＮＯおよび積分値判定信号ＩＯの全てがＨレベルの場合に、Ｈレベルの論理積データＤＯをレベル保持手段３５に提供する。
【００５８】
したがって、論理積演算手段３４から出力される論理積データＤＯがＨレベルの場合には、ハンドルの据え切り状態から速い転舵からの切り返し状態を検出することができる。
【００５９】
レベル保持手段３５はラッチ機能を備え、論理積演算手段３４から供給される論理積データＤＯを保持し、例えばＨレベルの保持信号ＬＯを制限係数発生手段３６に提供する。
【００６０】
また、レベル保持手段３５はラッチ解除機能を備え、制限停止制御手段３７から供給される停止制御信号ＳＣに基づいてラッチを解除し、制限係数発生手段３６へ供給する保持信号ＬＯを停止する。
【００６１】
制限係数発生手段３６はＲＯＭ等のメモリおよび選択手段等で構成し、予めメモリに設定した複数の制限係数ＫＬ（例えば、１と０）をレベル保持手段３５から供給される保持信号ＬＯに基づいて選択し、選択した制限係数ＫＬを図２に示す乗算手段２８に提供する。
【００６２】
例えば、保持信号ＬＯがＨレベルの場合には制限係数ＫＬ（＝０）が選択されて出力され、一方、保持信号ＬＯが禁止（例えば、保持信号ＬＯはＬレベル）の場合には制限係数ＫＬ（＝１）が選択されて出力される。
【００６３】
図５にこの発明に係る制限係数発生手段の制限係数ＫＬの特性図を示す。
図５において、時間ｔ１以前および時間ｔ２以降の領域では通常の操舵状態に対応して制限係数ＫＬが１（ＫＬ＝１）に設定されており、積分要素２５から出力される積分信号（積分値）ＩＩは同じ値の積分制限信号ＩＬ（＝ＩＩ）として加算手段２６に出力される。
【００６４】
一方、時間ｔ１から時間ｔ２の領域では、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しの操舵状態に対応して制限係数ＫＬが０（ＫＬ＝０）に設定され、積分要素２５から出力される積分信号（積分値）ＩＩは制限係数ＫＬに制限された積分制限信号ＩＬ（＝０）として加算手段２６に出力され、ステアリング系に作用する操舵補助力の積分要素２５に起因する信号の応答遅れを補償することができる。
【００６５】
制限停止制御手段３７はコンパレータまたは比較機能を備え、積分信号（積分値）ＩＩと予め設定した基準値ＩＸとを比較し、積分信号（積分値）ＩＩが基準値ＩＸを下回る（ＩＩ＜ＩＸ）場合には、例えばＨレベルの停止制御信号ＳＣをレベル保持手段３５に提供し、レベル保持手段３５に保持されている論理積データＤＯのラッチを解除するよう制御する。
【００６６】
なお、本願の実施の形態として、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しの操舵状態の制限係数ＫＬを０に設定した例について説明したが、制限係数ＫＬを０に限定することなく、制限係数ＫＬを１を下回る（０＜ＫＬ＜１）所定の値に設定し、積分制限信号ＩＬを０以外の一定値（０＜ＩＬ＜１）に設定することもできる。
【００６７】
また、より簡便な本願の実施の形態として、図２の操舵回転速度センサ１３、制限手段３０、および乗算手段２８に代えて積分要素２５と加算手段２６との間に制限手段４１を設け、積分信号ＩＩが予め設定した所定値ＩＹを超える場合（ＩＩ＞ＩＹ）には、積分信号ＩＩを所定値ＩＹに制限して加算手段２６に供給するよう構成してもよい。
【００６８】
図６はこの発明に係る比例・積分制御手段の別実施形態要部ブロック構成図である。
図６において、比例・積分制御手段４０は積分要素２５と加算手段２６との間に乗算手段２８に代えて制限手段４１を備えた点が図２に示す比例・積分制御手段２３と異なる。
【００６９】
制限手段４１は予め設定した積分値の所定値ＩＹを記憶するメモリと、比較機能を備え、積分要素２５から供給される積分信号（積分値）ＩＩと所定値ＩＹとを比較し、積分信号（積分値）ＩＩが所定値ＩＹ以下の場合（ＩＩ≦ＩＹ）には積分信号（積分値）ＩＩをそのまま積分制限信号ＩＬとして加算手段２６に出力し、一方積分信号（積分値）ＩＩが所定値ＩＹを超える場合（ＩＩ＞ＩＹ）には積分信号（積分値）ＩＩを所定値ＩＹに制限して積分制限信号ＩＬとして加算手段２６に出力するよう構成する。
【００７０】
このように、この発明に係るこの発明に係る電動パワーステアリング装置１は、制限手段３０に、符号反転検出手段３１、回転速度比較手段３２、積分値比較手段３３および制限係数発生手段３６を備えたので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを確実に検出して制限係数を発生し、積分要素から出力される信号を制限係数で補正するので、積分要素による信号の応答遅れを補償することができる。
【００７１】
また、この発明に係る電動パワーステアリング装置１の制限係数発生手段３６は、所定の制限係数を発生し、積分要素２５から出力される信号を一定値に減少させることができるので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、積分要素２５による信号の応答遅れを補償することができる。
【００７２】
【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、制御手段に制限手段を備え、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には所定値以下に制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、積分要素による信号の応答遅れを改善して操舵特性の急激な変化を補償することができる。
【００７３】
さらに、この発明に係る制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、符号反転検出手段、および積分値比較手段から出力される信号に基づいて積分要素から出力される信号を制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを確実に検出して積分要素による信号の応答遅れを補償して最適な操舵フィーリングを確保することができる。
【００７４】
よって、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、安定した操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図
【図２】この発明に係る電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図
【図３】この発明に係る制限手段の要部ブロック構成図
【図４】この発明に係る符号反転検出手段の一実施形態要部ブロック構成図
【図５】この発明に係る制限係数発生手段の制限係数ＫＬの特性図
【図６】この発明に係る比例・積分制御手段の別実施形態要部ブロック構成図
【図７】従来の電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図
【図８】車速をパラメータとした操舵トルク信号（ＴＤ）―目標電流信号（ＩＭＳ）特性図（テーブル１）
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリング軸、３…連結軸、３ａ，３ｂ…自在継ぎ手、４…ステアリング・ギアボックス、５…ラック＆ピニオン機構、５ａ…ピニオン、６…手動操舵力発生手段、７…ラック軸、７ａ…ラック歯、８…タイロッド、９…左右の前輪、１０…電動機、１１…ボールねじ機構、１２…操舵トルクセンサ、１３…操舵回転速度センサ、１５…制御手段、１６…電動機駆動手段、１７…ステアリングホイール、１８…電動機電流検出手段、２１…目標電流設定手段、２２…偏差演算手段、２３，４０…比例・積分制御手段、２４…比例要素、２５…積分要素、２６…加算手段、２７…制御信号発生手段、２８…乗算手段、３０，４１…制限手段、３１…符号反転検出手段、３１Ａ…正極性反転検出手段、３１Ｂ…負極性反転検出手段、３１Ｃ…論理和演算手段、３２…回転速度比較手段、３３…積分値比較手段、３４…論理積演算手段、３５…レベル保持手段、３６…制限係数発生手段、３７…制限停止制御手段、ＤＯ…論理積データ、ＨＯ…極性反転信号、ＩＩ…積分信号（積分値）、ＩＫ…基準積分値、ＩＬ…積分制限信号、ＩＭ…電動機電流、ＩＭＯ…電動機電流信号、ＩＭＳ…目標電流信号、ＩＯ…積分値判定信号、ＩＰ…比例信号、ＩＰＩ…比例・積分信号、ΔＩ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）…偏差信号、ＫＩ…積分ゲイン、ＫＬ…制限係数、ＫＰ…比例感度、ＬＯ…保持信号、ＮＫ…基準回転速度、ＮＯ…回転速度判定信号、ＮＳ…操舵回転速度信号、Ｐτ＋…正極性検出信号、Ｐτ−…負極性検出信号、ＳＣ…停止制御信号、ＴＳ…操舵トルク信号、ＶＰＷＭ…ＰＷＭ信号、ＶＭ…電動機電圧、ＶＯ…電動機制御信号。
Claims (1)
- ステアリング系に操舵補助力を作用させる電動機と、操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて前記電動機を駆動する目標電流信号を決定する目標電流設定手段、およびこの目標電流設定手段からの目標電流信号と電動機電流検出手段からの電動機電流信号の偏差に比例制御と積分制御を施す少なくとも比例要素と積分要素を備えた比例・積分制御手段からなる制御手段と、この比例・積分制御手段からの出力に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動式パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、制限手段と乗算手段とを備え、
前記制限手段は、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には制限係数を前記乗算手段に供給し、前記積分要素から出力される積分信号を前記制限係数で所定値以下に制限し、
さらに、前記制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、前記積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、前記符号反転検出手段、および前記積分値比較手段から出力される信号に基づいて前記積分要素から出力される信号を制限することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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