JP3698613B2 - 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】
本発明は、舵輪に加えられる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じて操舵補助用のモータを駆動制御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】
舵輪に加えられた操舵トルクの検出結果に基づいて操舵補助用のモータを駆動制御し、自動車の操舵に要する力をモータの回転力により補助させ、運転者に快適な操舵感覚を提供する電動パワーステアリング装置が普及している。
図６は、本出願人が特許第２６９４２１３号において提案している「動力舵取装置」の構成例を示すブロック図である。
この電動パワーステアリング装置である動力舵取装置は、トルクセンサ６の出力信号が制御部７に入力されており、制御部７は、この信号に基づき、操舵補助用のモータ８に駆動信号を与える。操舵補助用のモータ８は、操舵軸の下部軸にその回転力を伝達する。
【０００３】
トルクセンサ６は、舵輪の回動に応じてその軸心廻りに回動する操舵軸の上部軸と下部軸との間にトーションバーを介装し、トーションバーの捩れに伴って上部軸と下部軸との間に生じる周方向の相対変位を、舵輪に加えられた操舵トルクとして検出する。
モータ８の回転軸にはモータ８の回転位置を検出する回転検出器１７が設けられている。
制御部７には、前述したトルクセンサ６の出力信号の他に、回転検出器１７の回転検出信号及び車速を検出する車速検出器１８の出力信号が与えられており、モータ８及び電磁クラッチ１６を駆動する駆動信号を出力する。
【０００４】
トルクセンサ６が出力したトルク検出信号が、その位相を進め、系を安定化するための位相補償部７１ａ、舵輪の回転の角加速度ω′を演算する角加速度演算部７１ｂ、車両が直進走行する舵輪の中点を決定する為の中点決定部７１ｃ、及びモータ８のロックを検出するロック検出部７１ｆにそれぞれ与えられている。また、車速検出器１８が出力した車速検出信号が、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、指示電流関数部７３ａ、補正電流関数部７３ｂ及び変化電流関数部７３ｃにそれぞれ与えられている。
【０００５】
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａの出力信号と後述する変化電流Ｉａとが与えられ、操舵トルクと変化電流Ｉａと車速検出信号とに応じてモータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが出力した舵輪の角加速度ω′が与えられ、角加速度ω′と車速検出信号とに応じて、モータ８の加減速時の慣性力と車両の足回りの慣性力とを補正する補正電流Ｉｃを決定し出力する。 変化電流関数部７３ｃは、後述する舵角決定部７１ｄから出力された舵角θが与えられ、舵角θと車速検出信号とに応じて、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【０００６】
回転検出器１７の回転検出信号は、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、角加速度演算部７１ｂ及び舵角決定部７１ｄに与えられている。
舵角決定部７１ｄは、回転検出信号と中点決定部７１ｃが決定した中点位置とから舵角θを決定し出力する。
ロック検出部７１ｆは、与えられたトルク検出信号及び車速検出信号が各別の所定値より大きいときに、回転検出信号によりモータ８のロックの有無を検出するものであり、ロック検出部７１ｆがモータ８のロックを検出したときは、駆動回路７２ｂが電磁クラッチ１６を切り離す。
【０００７】
指示電流関数部７３ａの出力信号は、加算器７４ａにより補正電流関数部７３ｂの出力信号が加算され、その加算結果が誤差増幅器７４ｂに与えられる。誤差増幅器７４ｂでは、前記加算結果とモータ８に流れる電流を検出する電流検出回路７１ｅからのフィードバック信号との差が演算され、その演算結果に応じた電圧がＰＷＭ(Pulse Width Modulation ) 駆動回路７２ａによりモータ８に与えられる。
【０００８】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａにより位相補償されたトルク検出信号と、変化電流関数部７３ｃが出力した変化電流Ｉａと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、モータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
一方、変化電流関数部７３ｃは、舵角決定部７１ｄから与えられた舵角θと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【０００９】
角加速度演算部７１ｂは、トルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔ及び回転検出器１７からのモータ８のモータ回転速度ωm を読み込み、下記演算により舵輪の角加速度ω′を演算する。
ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００１０】
ここで、（１）式は、下記により求めることが出来る。
Ｔ＝Ｋ（θi −θo ）
（但し、θi ：操舵軸の上部軸の舵角、θo ：操舵軸の下部軸の舵角、Ｋ：トーションバーのばね定数）
θi −θo ＝Ｔ／Ｋ
θi ″−θo ″＝Ｔ″／Ｋ
θi ″＝Ｔ″／Ｋ＋θo ″ （２）
一方、θo ′＝ωm ／ｎ （ｎ：モータ回転軸と下部軸との減速比）
θo ″＝ωm ′／ｎ
∴（２）式より、θi ″＝ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００１１】
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが演算した角加速度ω′と車速検出器１８が出力した車速検出信号Ｖとに基づき、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補正する為の補正電流Ｉｃを求める。
加算器７４ａは、補正電流関数部７３ｂが求めた補正電流Ｉｃを、指示電流関数部７３ａが求めた指示電流Ｉに加算し出力する。これにより、操舵フィーリングの向上を図ることが出来る。
【００１２】
誤差増幅器７４ｂは、加算器７４ａが出力した加算結果と、電流検出回路７１ｅが検出したモータ８に流れる電流との差を演算し、その演算結果に応じた電圧をＰＷＭ駆動回路７２ａに与える。ＰＷＭ駆動回路７２ａは、与えられた電圧に応じて、モータ８を駆動制御する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した電動パワーステアリング装置では、回転検出器１７からのモータ８のモータ回転速度ωm を使用して、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補償しており、回転検出器１７の部品コストが掛かるという問題があった。
【００１４】
また、図示していないが、回転検出器１７からのモータ８のモータ回転速度ωm に応じて、モータ８に流すモータ電流を制御することにより、ステアリング系の摩擦補償を行っているが、運転者が操舵を開始してから、モータ８及び減速機の摩擦トルクに打勝つ迄は、トルクセンサ６のトーションバーが捩じれ、モータ８は回転しない。その為、操舵開始時には摩擦補償が行われず、少し遅れて摩擦補償の制御が開始され、摩擦補償の効果が小さいという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決することが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。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、舵輪に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出器と、該トルク検出器が検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される操舵補助用のモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記モータに印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路が検出した電流及び前記電圧検出回路が検出した電圧に基づき前記モータの回転速度を演算するモータ回転速度演算手段と、該モータ回転速度演算手段が演算した回転速度の一次微分に対応する値及び前記操舵トルクの二次微分に対応する値を加算して、前記舵輪の回動角加速度を演算する角加速度演算手段と、該角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連して定められた電流を、前記駆動電流に加算する加算手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この電動パワーステアリング装置では、トルク検出器が舵輪に加えられる操舵トルクを検出し、操舵補助用のモータが、その検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される。電流検出回路がモータに流れる電流を検出し、電圧検出回路がモータに印加される電圧を検出する。モータ回転速度演算手段は、電流検出回路が検出した電流及び電圧検出回路が検出した電圧に基づきモータの回転速度を演算し、角加速度演算手段は、モータ回転速度演算手段が演算した回転速度の一次微分に対応する値及び操舵トルクの二次微分に対応する値を加算し、舵輪の回動角加速度を演算する。加算手段は、角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連して定められた電流を、駆動電流に加算する。
これにより、回転検出器が不要で部品コストの低減が可能であり、操舵開始時の摩擦補償及びより正確なステアリング系の摩擦補償を実行することが可能であり、操舵感を良くすることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１９】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、舵輪に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出器と、該トルク検出器が検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される操舵補助用のモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記モータに印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路が検出した電流及び前記電圧検出回路が検出した電圧に基づき前記モータの回転速度を演算するモータ回転速度演算手段と、該モータ回転速度演算手段が演算した回転速度に関連する値及び前記操舵トルクの一次微分に関連する値を加算して、前記舵輪の回動角速度を演算する角速度演算手段と、該角速度演算手段が演算した回動角速度から前記舵輪の回動角加速度を演算する角加速度演算手段と、前記回動角速度に関連する電流及び前記角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連する電流を、前記駆動電流に加算する加算手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
この電動パワーステアリング装置では、トルク検出器が舵輪に加えられる操舵トルクを検出し、操舵補助用のモータが、その検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される。電流検出回路がモータに流れる電流を検出し、電圧検出回路がモータに印加される電圧を検出する。モータ回転速度演算手段は、電流検出回路が検出した電流及び電圧検出回路が検出した電圧に基づきモータの回転速度を演算し、角速度演算手段は、モータ回転速度演算手段が演算した回転速度に関連する値及び操舵トルクの一次微分に関連する値を加算して、舵輪の回動角速度を演算する。角加速度演算手段は、角速度演算手段が演算した回動角速度から舵輪の回動角加速度を演算し、加算手段は、回動角速度に関連する電流及び角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連する電流を、駆動電流に加算する。
【００２１】
これにより、操舵開始時に摩擦補償が行われ、より正確なステアリング系の摩擦補償が実行され、操舵感が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。また、従来のハードウェアを変えることなく、ソフトウェアの変更のみで、操舵感が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を、それを示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明を説明する為の電動パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、トルクセンサ６（トルク検出器）の出力信号が制御部７ａに入力されており、制御部７ａは、この信号に基づき、操舵補助用のモータ８に駆動信号を与える。操舵補助用のモータ８は、操舵軸の下部軸にその回転力を伝達する。
【００２３】
トルクセンサ６は、舵輪の回動に応じてその軸心廻りに回動する操舵軸の上部軸と下部軸との間にトーションバーを介装し、トーションバーの捩れに伴って上部軸と下部軸との間に生じる周方向の相対変位を、舵輪に加えられた操舵トルクとして検出する。
モータ８の回転軸にはモータ８の回転位置を検出する回転検出器１７が設けられている。
制御部７ａには、前述したトルクセンサ６の出力信号の他に、回転検出器１７の回転検出信号、車速を検出する車速検出器１８の出力信号、及び舵輪の回動角度を検出する角度検出器２０の出力信号が与えられており、モータ８及び電磁クラッチ１６を駆動する駆動信号を出力する。
【００２４】
トルクセンサ６が出力したトルク検出信号が、その位相を進め、系を安定化するための位相補償部７１ａ、舵輪の回転の角加速度ω′を演算する角加速度演算部７１ｂ、車両が直進走行する舵輪の中点を決定する為の中点決定部７１ｃ、及びモータ８のロックを検出するロック検出部７１ｆにそれぞれ与えられている。また、車速検出器１８が出力した車速検出信号が、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、指示電流関数部７３ａ、補正電流関数部７３ｂ及び変化電流関数部７３ｃにそれぞれ与えられている。
【００２５】
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａの出力信号と後述する変化電流Ｉａとが与えられ、操舵トルクと変化電流Ｉａと車速検出信号とに応じてモータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが出力した舵輪の角加速度ω′が与えられ、角加速度ω′と車速検出信号とに応じて、モータ８の加減速時の慣性力と車両の足回りの慣性力とを補正する補正電流Ｉｃを決定し出力する。
変化電流関数部７３ｃは、後述する舵角決定部７１ｄから出力された舵角θが与えられ、舵角θと車速検出信号とに応じて、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【００２６】
回転検出器１７の回転検出信号は、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、角加速度演算部７１ｂ及び舵角決定部７１ｄに与えられている。
舵角決定部７１ｄは、回転検出信号と中点決定部７１ｃが決定した中点位置とから舵角θを決定し出力する。
ロック検出部７１ｆは、与えられたトルク検出信号及び車速検出信号が各別の所定値より大きいときに、回転検出信号によりモータ８のロックの有無を検出するものであり、ロック検出部７１ｆがモータ８のロックを検出したときは、駆動回路７２ｂが電磁クラッチ１６を切り離す。
【００２７】
角度検出器２０が出力した舵輪の角度信号は、角速度演算部２３（角速度演算手段）に与えられ、角速度演算部２３は、与えられた角度信号を微分して、舵輪の角速度を演算し出力する。角速度演算部２３が出力した舵輪の角速度信号は、摩擦補償部２４に与えられ、摩擦補償部２４は、与えられた角速度信号に基づいて、摩擦補償の為の電流を作成し出力する。
【００２８】
指示電流関数部７３ａの出力信号は、加算器７４ａ（加算手段）により補正電流関数部７３ｂの出力信号が加算され、加算器２５（加算手段）は、その加算器７４ａの加算結果に、摩擦補償部２４からの摩擦補償の為の電流を加算する。加算器２５の加算結果は誤差増幅器７４ｂに与えられる。
誤差増幅器７４ｂでは、加算器２５の加算結果と、モータ８に流れる電流を検出する電流検出回路７１ｅからのフィードバック信号との差が演算され、その演算結果に応じた電圧がＰＷＭ(Pulse Width Modulation ) 駆動回路７２ａによりモータ８に与えられる。
【００２９】
図２は、上述した摩擦補償部２４の構成例を示すブロック図である。
この摩擦補償部２４は、角速度演算部２３からの舵輪の角速度信号ωが動摩擦補償部２４ａ及び微分演算部２４ｂ（微分演算手段）に与えられる。
動摩擦補償部２４ａは、角速度信号ωが０付近でないときは、略一定の動摩擦補償の為の電流を出力する。微分演算部２４ｂは、角速度信号ωを微分して静摩擦補償部２４ｃ（加算手段）に与え、静摩擦補償部２４ｃは、角速度信号ωの微分値が０付近であるときのみ、その微分値に比例した静摩擦補償の為の電流を出力し、微分値が０付近でないときは、略一定の電流を出力する。
動摩擦補償部２４ａ及び静摩擦補償部２４ｃがそれぞれ出力した電流は、加算器２４ｄ（加算手段）により加算され、加算器２５（図１）に出力される。
【００３０】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａにより位相補償されたトルク検出信号と、変化電流関数部７３ｃが出力した変化電流Ｉａと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、モータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
一方、変化電流関数部７３ｃは、舵角決定部７１ｄから与えられた舵角θと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【００３１】
角加速度演算部７１ｂは、トルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔ及び回転検出器１７からのモータ８のモータ回転速度ωm を読み込み、下記演算により舵輪の角加速度ω′を演算する。
ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００３２】
ここで、（１）式は、下記により求めることが出来る。
Ｔ＝Ｋ（θi −θo ）
（但し、θi ：操舵軸の上部軸の舵角、θo ：操舵軸の下部軸の舵角、Ｋ：トーションバーのばね定数）
θi −θo ＝Ｔ／Ｋ
θi ″−θo ″＝Ｔ″／Ｋ
θi ″＝Ｔ″／Ｋ＋θo ″ （２）
一方、θo ′＝ωm ／ｎ （ｎ：モータ回転軸と下部軸との減速比）
θo ″＝ωm ′／ｎ
∴（２）式より、θi ″＝ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００３３】
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが演算した角加速度ω′と車速検出器１８が出力した車速検出信号Ｖとに基づき、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補正する為の、予め定められた補正電流Ｉｃを求める。
【００３４】
角速度演算部２３は、角度検出器２０から与えられた角度信号を微分して、舵輪の角速度を演算し、摩擦補償部２４に与える。
摩擦補償部２４では、動摩擦補償部２４ａが、角速度信号ωが０付近でないときは、略一定の動摩擦補償の為の電流を出力し、微分演算部２４ｂが、角速度信号ωを微分して静摩擦補償部２４ｃに与える。静摩擦補償部２４ｃは、角速度信号ωの微分値が０付近であるときのみ、その微分値に比例した静摩擦補償の為の電流を出力し、微分値が０付近でないときは、略一定の電流を出力する。
摩擦補償部２４は、動摩擦補償部２４ａ及び静摩擦補償部２４ｃがそれぞれ出力した電流を、加算器２４ｄにより加算し、加算器２５に出力する。
【００３５】
加算器７４ａは、補正電流関数部７３ｂが求めた補正電流Ｉｃを、指示電流関数部７３ａが求めた指示電流Ｉに加算し出力する。これによりモータ８の慣性力及び車両の足まわりの慣性力に応じた補正電流Ｉｃが指示電流Ｉに加算される。加算器２５は、加算器７４ａが出力した電流に、摩擦補償部２４が出力した電流を加算し、誤差増幅器７４ｂに与える。
誤差増幅器７４ｂは、加算器２５から与えられた電流と、電流検出回路７１ｅが検出したモータ８に流れる電流との差を演算し、その演算結果に応じた電圧をＰＷＭ駆動回路７２ａに与える。ＰＷＭ駆動回路７２ａは、与えられた電圧に応じて、モータ８を駆動制御する。
【００３６】
実施の形態１．
図３は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態１の構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、トルクセンサ６の出力信号が制御部７ｂに入力されており、制御部７ｂは、この信号に基づき、操舵補助用のモータ８に駆動信号を与える。操舵補助用のモータ８は、操舵軸の下部軸にその回転力を伝達する。
【００３７】
制御部７ｂには、前述したトルクセンサ６の出力信号の他に、車速を検出する車速検出器１８の出力信号が与えられており、モータ８及び電磁クラッチ１６を駆動する駆動信号を出力する。
制御部７ｂは、トルクセンサ６が出力したトルク検出信号が、位相補償部７１ａ、角加速度演算部７１ｂ（角加速度演算手段）、中点決定部７１ｃ、モータ８のロックを検出するロック検出部７１ｆ及び角速度演算部２７（角速度演算手段）にそれぞれ与えられている。
【００３８】
この電動パワーステアリング装置では、回転検出器１７（図１）に代えて、制御部７ｂが有するモータ回転速度演算部２２（モータ回転速度演算手段）が、モータ８に流れる電流を検出する電流検出回路７１ｅからのモータ電流、及びモータ８に印加される電圧を検出する電圧検出回路２１からのモータ電圧に基づき、モータ回転速度ωm （＝２πＮ、Ｎ：モータ回転数／秒）を演算する。
モータ回転速度ωm は、図４に示すようなモータ電流とモータ電圧とモータ回転速度ωm との関係から求めることが出来る。図４に示す関係は、所謂ＤＣモータのＴ−Ｎカーブ（トルク−回転数カーブ）及びＴ−Ｉカーブ（トルク−電流カーブ）の特性から容易に求めることが出来る。
【００３９】
モータ回転速度演算部２２が演算したモータ回転速度ωm は、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、角加速度演算部７１ｂ、舵角決定部７１ｄ及び角速度演算部２７に与えられている。
舵角決定部７１ｄは、モータ回転速度ωm と中点決定部７１ｃが決定した中点位置とから舵角θを決定し出力する。
ロック検出部７１ｆは、与えられたトルク検出信号及び車速検出信号が各別の所定値より大きいときに、モータ回転速度ωm によりモータ８のロックの有無を検出し、ロック検出部７１ｆがモータ８のロックを検出したときは、駆動回路７２ｂが電磁クラッチ１６を切り離す。
【００４０】
角速度演算部２７は、与えられたモータ回転速度ωm 及びトルク検出信号から、舵輪の角速度を演算し出力する。角速度演算部２７が出力した舵輪の角速度信号は、摩擦補償部２４に与えられ、摩擦補償部２４は、与えられた角速度信号に基づいて、摩擦補償の為の電流を作成し出力する。その他の構成は、図１において説明した電動パワーステアリング装置の構成と同様であるので、同様箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａにより位相補償されたトルク検出信号と、変化電流関数部７３ｃが出力した変化電流Ｉａと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、モータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
一方、変化電流関数部７３ｃは、舵角決定部７１ｄから与えられた舵角θと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【００４２】
モータ回転速度演算部２２は、電流検出回路７１ｅからのモータ電流及び電圧検出回路２１からのモータ電圧に基づき、図４に示す関係からモータ回転速度ωm を演算する。
角加速度演算部７１ｂは、トルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔ及びモータ回転速度演算部２２からのモータ８のモータ回転速度ωm を読み込み、下記演算により舵輪の角加速度ω′を演算する。
ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００４３】
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが演算した角加速度ω′と車速検出器１８が出力した車速検出信号Ｖとに基づき、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補正する為の、予め定められた補正電流Ｉｃを求める。
【００４４】
角速度演算部２７は、モータ回転速度演算部２２から与えられたモータ回転速度ωm 、及びトルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔにより下記演算を行い、舵輪の角速度ωを演算する。
ω＝Ｔ′／Ｋ＋ωm ／ｎ （３）
【００４５】
ここで、（３）式は、下記により求めることが出来る。
Ｔ＝Ｋ（θi −θo ）
（但し、θi ：操舵軸の上部軸の舵角、θo ：操舵軸の下部軸の舵角、Ｋ：トーションバーのばね定数）
θi −θo ＝Ｔ／Ｋ
θi ′−θo ′＝Ｔ′／Ｋ
θi ′＝Ｔ′／Ｋ＋θo ′ （４）
一方、θo ′＝ωm ／ｎ （ｎ：モータ回転軸と下部軸との減速比）
∴（４）式より、θi ′＝ω＝Ｔ′／Ｋ＋ωm ／ｎ （３）
【００４６】
角速度演算部２７は、演算した舵輪の角速度ωを摩擦補償部２４に与える。その他の動作は、図１において説明した電動パワーステアリング装置の動作と同様であるので、説明を省略する。
【００４７】
実施の形態２．
図５は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、トルクセンサ６の出力信号が制御部７ｃに入力されており、制御部７ｃは、この信号に基づき、操舵補助用のモータ８に駆動信号を与える。操舵補助用のモータ８は、操舵軸の下部軸にその回転力を伝達する。
【００４８】
モータ回転速度演算部２２が演算したモータ回転速度ωm 、及びトルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔが、角速度演算部２７に与えられ、角速度演算部２７は、与えられたモータ回転速度ωm 及びトルク検出信号Ｔから、前記式（３）に基づき舵輪の角速度を演算し出力する。角速度演算部２７が出力した舵輪の角速度信号は、摩擦補償部２４及び角加速度演算部２６に与えられ、摩擦補償部２４は、与えられた角速度信号に基づいて、摩擦補償の為の電流を作成し出力する。角加速度演算部２６は、与えられた角速度信号ωを微分演算して、舵輪の角加速度信号ω′を求め出力する。
【００４９】
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部２６が演算した角加速度ω′と車速検出器１８が出力した車速検出信号Ｖとに基づき、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補正する為の、予め定められた補正電流Ｉｃを求める。その他の構成及び動作は、実施の形態１において説明した電動パワーステアリング装置の構成及び動作と同様であるので、構成が同様である箇所には同一符号を付して、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を説明する為の電動パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】摩擦補償部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】モータ電流とモータ電圧とモータ回転速度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の電動パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
６ トルクセンサ（トルク検出器）
７ａ，７ｂ，７ｃ 制御部
８ モータ
１７ 回転検出器
１８ 車速検出器
２０ 角度検出器
２１ 電圧検出回路
２２ モータ回転速度演算部（モータ回転速度演算手段）
２３，２７ 角速度演算部（角速度演算手段）
２４ 摩擦補償部
２４ａ 動摩擦補償部
２４ｂ 微分演算部（微分演算手段）
２４ｃ 静摩擦補償部（加算手段）
２４ｄ，２５，７４ａ 加算器（加算手段）
２６，７１ｂ 角加速度演算部（角加速度演算手段）
７１ｅ 電流検出回路
７２ａ ＰＷＭ駆動回路
７３ａ 指示電流関数部
７３ｂ 補正電流関数部（加算手段）
７４ｂ 誤差増幅器
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵輪に加えられる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じて操舵補助用のモータを駆動制御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】
舵輪に加えられた操舵トルクの検出結果に基づいて操舵補助用のモータを駆動制御し、自動車の操舵に要する力をモータの回転力により補助させ、運転者に快適な操舵感覚を提供する電動パワーステアリング装置が普及している。
図６は、本出願人が特許第２６９４２１３号において提案している「動力舵取装置」の構成例を示すブロック図である。
この電動パワーステアリング装置である動力舵取装置は、トルクセンサ６の出力信号が制御部７に入力されており、制御部７は、この信号に基づき、操舵補助用のモータ８に駆動信号を与える。操舵補助用のモータ８は、操舵軸の下部軸にその回転力を伝達する。
【０００３】
トルクセンサ６は、舵輪の回動に応じてその軸心廻りに回動する操舵軸の上部軸と下部軸との間にトーションバーを介装し、トーションバーの捩れに伴って上部軸と下部軸との間に生じる周方向の相対変位を、舵輪に加えられた操舵トルクとして検出する。
モータ８の回転軸にはモータ８の回転位置を検出する回転検出器１７が設けられている。
制御部７には、前述したトルクセンサ６の出力信号の他に、回転検出器１７の回転検出信号及び車速を検出する車速検出器１８の出力信号が与えられており、モータ８及び電磁クラッチ１６を駆動する駆動信号を出力する。
【０００４】
トルクセンサ６が出力したトルク検出信号が、その位相を進め、系を安定化するための位相補償部７１ａ、舵輪の回転の角加速度ω′を演算する角加速度演算部７１ｂ、車両が直進走行する舵輪の中点を決定する為の中点決定部７１ｃ、及びモータ８のロックを検出するロック検出部７１ｆにそれぞれ与えられている。また、車速検出器１８が出力した車速検出信号が、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、指示電流関数部７３ａ、補正電流関数部７３ｂ及び変化電流関数部７３ｃにそれぞれ与えられている。
【０００５】
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａの出力信号と後述する変化電流Ｉａとが与えられ、操舵トルクと変化電流Ｉａと車速検出信号とに応じてモータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが出力した舵輪の角加速度ω′が与えられ、角加速度ω′と車速検出信号とに応じて、モータ８の加減速時の慣性力と車両の足回りの慣性力とを補正する補正電流Ｉｃを決定し出力する。 変化電流関数部７３ｃは、後述する舵角決定部７１ｄから出力された舵角θが与えられ、舵角θと車速検出信号とに応じて、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【０００６】
回転検出器１７の回転検出信号は、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、角加速度演算部７１ｂ及び舵角決定部７１ｄに与えられている。
舵角決定部７１ｄは、回転検出信号と中点決定部７１ｃが決定した中点位置とから舵角θを決定し出力する。
ロック検出部７１ｆは、与えられたトルク検出信号及び車速検出信号が各別の所定値より大きいときに、回転検出信号によりモータ８のロックの有無を検出するものであり、ロック検出部７１ｆがモータ８のロックを検出したときは、駆動回路７２ｂが電磁クラッチ１６を切り離す。
【０００７】
指示電流関数部７３ａの出力信号は、加算器７４ａにより補正電流関数部７３ｂの出力信号が加算され、その加算結果が誤差増幅器７４ｂに与えられる。誤差増幅器７４ｂでは、前記加算結果とモータ８に流れる電流を検出する電流検出回路７１ｅからのフィードバック信号との差が演算され、その演算結果に応じた電圧がＰＷＭ(Pulse Width Modulation ) 駆動回路７２ａによりモータ８に与えられる。
【０００８】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａにより位相補償されたトルク検出信号と、変化電流関数部７３ｃが出力した変化電流Ｉａと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、モータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
一方、変化電流関数部７３ｃは、舵角決定部７１ｄから与えられた舵角θと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【０００９】
角加速度演算部７１ｂは、トルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔ及び回転検出器１７からのモータ８のモータ回転速度ωm を読み込み、下記演算により舵輪の角加速度ω′を演算する。
ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００１０】
ここで、（１）式は、下記により求めることが出来る。
Ｔ＝Ｋ（θi −θo ）
（但し、θi ：操舵軸の上部軸の舵角、θo ：操舵軸の下部軸の舵角、Ｋ：トーションバーのばね定数）
θi −θo ＝Ｔ／Ｋ
θi ″−θo ″＝Ｔ″／Ｋ
θi ″＝Ｔ″／Ｋ＋θo ″ （２）
一方、θo ′＝ωm ／ｎ （ｎ：モータ回転軸と下部軸との減速比）
θo ″＝ωm ′／ｎ
∴（２）式より、θi ″＝ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００１１】
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが演算した角加速度ω′と車速検出器１８が出力した車速検出信号Ｖとに基づき、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補正する為の補正電流Ｉｃを求める。
加算器７４ａは、補正電流関数部７３ｂが求めた補正電流Ｉｃを、指示電流関数部７３ａが求めた指示電流Ｉに加算し出力する。これにより、操舵フィーリングの向上を図ることが出来る。
【００１２】
誤差増幅器７４ｂは、加算器７４ａが出力した加算結果と、電流検出回路７１ｅが検出したモータ８に流れる電流との差を演算し、その演算結果に応じた電圧をＰＷＭ駆動回路７２ａに与える。ＰＷＭ駆動回路７２ａは、与えられた電圧に応じて、モータ８を駆動制御する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した電動パワーステアリング装置では、回転検出器１７からのモータ８のモータ回転速度ωm を使用して、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補償しており、回転検出器１７の部品コストが掛かるという問題があった。
【００１４】
また、図示していないが、回転検出器１７からのモータ８のモータ回転速度ωm に応じて、モータ８に流すモータ電流を制御することにより、ステアリング系の摩擦補償を行っているが、運転者が操舵を開始してから、モータ８及び減速機の摩擦トルクに打勝つ迄は、トルクセンサ６のトーションバーが捩じれ、モータ８は回転しない。その為、操舵開始時には摩擦補償が行われず、少し遅れて摩擦補償の制御が開始され、摩擦補償の効果が小さいという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決することが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。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、舵輪に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出器と、該トルク検出器が検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される操舵補助用のモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記モータに印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路が検出した電流及び前記電圧検出回路が検出した電圧に基づき前記モータの回転速度を演算するモータ回転速度演算手段と、該モータ回転速度演算手段が演算した回転速度の一次微分に対応する値及び前記操舵トルクの二次微分に対応する値を加算して、前記舵輪の回動角加速度を演算する角加速度演算手段と、該角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連して定められた電流を、前記駆動電流に加算する加算手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この電動パワーステアリング装置では、トルク検出器が舵輪に加えられる操舵トルクを検出し、操舵補助用のモータが、その検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される。電流検出回路がモータに流れる電流を検出し、電圧検出回路がモータに印加される電圧を検出する。モータ回転速度演算手段は、電流検出回路が検出した電流及び電圧検出回路が検出した電圧に基づきモータの回転速度を演算し、角加速度演算手段は、モータ回転速度演算手段が演算した回転速度の一次微分に対応する値及び操舵トルクの二次微分に対応する値を加算し、舵輪の回動角加速度を演算する。加算手段は、角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連して定められた電流を、駆動電流に加算する。
これにより、回転検出器が不要で部品コストの低減が可能であり、操舵開始時の摩擦補償及びより正確なステアリング系の摩擦補償を実行することが可能であり、操舵感を良くすることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１９】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、舵輪に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出器と、該トルク検出器が検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される操舵補助用のモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記モータに印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路が検出した電流及び前記電圧検出回路が検出した電圧に基づき前記モータの回転速度を演算するモータ回転速度演算手段と、該モータ回転速度演算手段が演算した回転速度に関連する値及び前記操舵トルクの一次微分に関連する値を加算して、前記舵輪の回動角速度を演算する角速度演算手段と、該角速度演算手段が演算した回動角速度から前記舵輪の回動角加速度を演算する角加速度演算手段と、前記回動角速度に関連する電流及び前記角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連する電流を、前記駆動電流に加算する加算手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
この電動パワーステアリング装置では、トルク検出器が舵輪に加えられる操舵トルクを検出し、操舵補助用のモータが、その検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される。電流検出回路がモータに流れる電流を検出し、電圧検出回路がモータに印加される電圧を検出する。モータ回転速度演算手段は、電流検出回路が検出した電流及び電圧検出回路が検出した電圧に基づきモータの回転速度を演算し、角速度演算手段は、モータ回転速度演算手段が演算した回転速度に関連する値及び操舵トルクの一次微分に関連する値を加算して、舵輪の回動角速度を演算する。角加速度演算手段は、角速度演算手段が演算した回動角速度から舵輪の回動角加速度を演算し、加算手段は、回動角速度に関連する電流及び角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連する電流を、駆動電流に加算する。
【００２１】
これにより、操舵開始時に摩擦補償が行われ、より正確なステアリング系の摩擦補償が実行され、操舵感が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。また、従来のハードウェアを変えることなく、ソフトウェアの変更のみで、操舵感が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を、それを示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明を説明する為の電動パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、トルクセンサ６（トルク検出器）の出力信号が制御部７ａに入力されており、制御部７ａは、この信号に基づき、操舵補助用のモータ８に駆動信号を与える。操舵補助用のモータ８は、操舵軸の下部軸にその回転力を伝達する。
【００２３】
トルクセンサ６は、舵輪の回動に応じてその軸心廻りに回動する操舵軸の上部軸と下部軸との間にトーションバーを介装し、トーションバーの捩れに伴って上部軸と下部軸との間に生じる周方向の相対変位を、舵輪に加えられた操舵トルクとして検出する。
モータ８の回転軸にはモータ８の回転位置を検出する回転検出器１７が設けられている。
制御部７ａには、前述したトルクセンサ６の出力信号の他に、回転検出器１７の回転検出信号、車速を検出する車速検出器１８の出力信号、及び舵輪の回動角度を検出する角度検出器２０の出力信号が与えられており、モータ８及び電磁クラッチ１６を駆動する駆動信号を出力する。
【００２４】
トルクセンサ６が出力したトルク検出信号が、その位相を進め、系を安定化するための位相補償部７１ａ、舵輪の回転の角加速度ω′を演算する角加速度演算部７１ｂ、車両が直進走行する舵輪の中点を決定する為の中点決定部７１ｃ、及びモータ８のロックを検出するロック検出部７１ｆにそれぞれ与えられている。また、車速検出器１８が出力した車速検出信号が、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、指示電流関数部７３ａ、補正電流関数部７３ｂ及び変化電流関数部７３ｃにそれぞれ与えられている。
【００２５】
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａの出力信号と後述する変化電流Ｉａとが与えられ、操舵トルクと変化電流Ｉａと車速検出信号とに応じてモータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが出力した舵輪の角加速度ω′が与えられ、角加速度ω′と車速検出信号とに応じて、モータ８の加減速時の慣性力と車両の足回りの慣性力とを補正する補正電流Ｉｃを決定し出力する。
変化電流関数部７３ｃは、後述する舵角決定部７１ｄから出力された舵角θが与えられ、舵角θと車速検出信号とに応じて、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【００２６】
回転検出器１７の回転検出信号は、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、角加速度演算部７１ｂ及び舵角決定部７１ｄに与えられている。
舵角決定部７１ｄは、回転検出信号と中点決定部７１ｃが決定した中点位置とから舵角θを決定し出力する。
ロック検出部７１ｆは、与えられたトルク検出信号及び車速検出信号が各別の所定値より大きいときに、回転検出信号によりモータ８のロックの有無を検出するものであり、ロック検出部７１ｆがモータ８のロックを検出したときは、駆動回路７２ｂが電磁クラッチ１６を切り離す。
【００２７】
角度検出器２０が出力した舵輪の角度信号は、角速度演算部２３（角速度演算手段）に与えられ、角速度演算部２３は、与えられた角度信号を微分して、舵輪の角速度を演算し出力する。角速度演算部２３が出力した舵輪の角速度信号は、摩擦補償部２４に与えられ、摩擦補償部２４は、与えられた角速度信号に基づいて、摩擦補償の為の電流を作成し出力する。
【００２８】
指示電流関数部７３ａの出力信号は、加算器７４ａ（加算手段）により補正電流関数部７３ｂの出力信号が加算され、加算器２５（加算手段）は、その加算器７４ａの加算結果に、摩擦補償部２４からの摩擦補償の為の電流を加算する。加算器２５の加算結果は誤差増幅器７４ｂに与えられる。
誤差増幅器７４ｂでは、加算器２５の加算結果と、モータ８に流れる電流を検出する電流検出回路７１ｅからのフィードバック信号との差が演算され、その演算結果に応じた電圧がＰＷＭ(Pulse Width Modulation ) 駆動回路７２ａによりモータ８に与えられる。
【００２９】
図２は、上述した摩擦補償部２４の構成例を示すブロック図である。
この摩擦補償部２４は、角速度演算部２３からの舵輪の角速度信号ωが動摩擦補償部２４ａ及び微分演算部２４ｂ（微分演算手段）に与えられる。
動摩擦補償部２４ａは、角速度信号ωが０付近でないときは、略一定の動摩擦補償の為の電流を出力する。微分演算部２４ｂは、角速度信号ωを微分して静摩擦補償部２４ｃ（加算手段）に与え、静摩擦補償部２４ｃは、角速度信号ωの微分値が０付近であるときのみ、その微分値に比例した静摩擦補償の為の電流を出力し、微分値が０付近でないときは、略一定の電流を出力する。
動摩擦補償部２４ａ及び静摩擦補償部２４ｃがそれぞれ出力した電流は、加算器２４ｄ（加算手段）により加算され、加算器２５（図１）に出力される。
【００３０】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａにより位相補償されたトルク検出信号と、変化電流関数部７３ｃが出力した変化電流Ｉａと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、モータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
一方、変化電流関数部７３ｃは、舵角決定部７１ｄから与えられた舵角θと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【００３１】
角加速度演算部７１ｂは、トルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔ及び回転検出器１７からのモータ８のモータ回転速度ωm を読み込み、下記演算により舵輪の角加速度ω′を演算する。
ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００３２】
ここで、（１）式は、下記により求めることが出来る。
Ｔ＝Ｋ（θi −θo ）
（但し、θi ：操舵軸の上部軸の舵角、θo ：操舵軸の下部軸の舵角、Ｋ：トーションバーのばね定数）
θi −θo ＝Ｔ／Ｋ
θi ″−θo ″＝Ｔ″／Ｋ
θi ″＝Ｔ″／Ｋ＋θo ″ （２）
一方、θo ′＝ωm ／ｎ （ｎ：モータ回転軸と下部軸との減速比）
θo ″＝ωm ′／ｎ
∴（２）式より、θi ″＝ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００３３】
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが演算した角加速度ω′と車速検出器１８が出力した車速検出信号Ｖとに基づき、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補正する為の、予め定められた補正電流Ｉｃを求める。
【００３４】
角速度演算部２３は、角度検出器２０から与えられた角度信号を微分して、舵輪の角速度を演算し、摩擦補償部２４に与える。
摩擦補償部２４では、動摩擦補償部２４ａが、角速度信号ωが０付近でないときは、略一定の動摩擦補償の為の電流を出力し、微分演算部２４ｂが、角速度信号ωを微分して静摩擦補償部２４ｃに与える。静摩擦補償部２４ｃは、角速度信号ωの微分値が０付近であるときのみ、その微分値に比例した静摩擦補償の為の電流を出力し、微分値が０付近でないときは、略一定の電流を出力する。
摩擦補償部２４は、動摩擦補償部２４ａ及び静摩擦補償部２４ｃがそれぞれ出力した電流を、加算器２４ｄにより加算し、加算器２５に出力する。
【００３５】
加算器７４ａは、補正電流関数部７３ｂが求めた補正電流Ｉｃを、指示電流関数部７３ａが求めた指示電流Ｉに加算し出力する。これによりモータ８の慣性力及び車両の足まわりの慣性力に応じた補正電流Ｉｃが指示電流Ｉに加算される。加算器２５は、加算器７４ａが出力した電流に、摩擦補償部２４が出力した電流を加算し、誤差増幅器７４ｂに与える。
誤差増幅器７４ｂは、加算器２５から与えられた電流と、電流検出回路７１ｅが検出したモータ８に流れる電流との差を演算し、その演算結果に応じた電圧をＰＷＭ駆動回路７２ａに与える。ＰＷＭ駆動回路７２ａは、与えられた電圧に応じて、モータ８を駆動制御する。
【００３６】
実施の形態１．
図３は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態１の構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、トルクセンサ６の出力信号が制御部７ｂに入力されており、制御部７ｂは、この信号に基づき、操舵補助用のモータ８に駆動信号を与える。操舵補助用のモータ８は、操舵軸の下部軸にその回転力を伝達する。
【００３７】
制御部７ｂには、前述したトルクセンサ６の出力信号の他に、車速を検出する車速検出器１８の出力信号が与えられており、モータ８及び電磁クラッチ１６を駆動する駆動信号を出力する。
制御部７ｂは、トルクセンサ６が出力したトルク検出信号が、位相補償部７１ａ、角加速度演算部７１ｂ（角加速度演算手段）、中点決定部７１ｃ、モータ８のロックを検出するロック検出部７１ｆ及び角速度演算部２７（角速度演算手段）にそれぞれ与えられている。
【００３８】
この電動パワーステアリング装置では、回転検出器１７（図１）に代えて、制御部７ｂが有するモータ回転速度演算部２２（モータ回転速度演算手段）が、モータ８に流れる電流を検出する電流検出回路７１ｅからのモータ電流、及びモータ８に印加される電圧を検出する電圧検出回路２１からのモータ電圧に基づき、モータ回転速度ωm （＝２πＮ、Ｎ：モータ回転数／秒）を演算する。
モータ回転速度ωm は、図４に示すようなモータ電流とモータ電圧とモータ回転速度ωm との関係から求めることが出来る。図４に示す関係は、所謂ＤＣモータのＴ−Ｎカーブ（トルク−回転数カーブ）及びＴ−Ｉカーブ（トルク−電流カーブ）の特性から容易に求めることが出来る。
【００３９】
モータ回転速度演算部２２が演算したモータ回転速度ωm は、ロック検出部７１ｆ、中点決定部７１ｃ、角加速度演算部７１ｂ、舵角決定部７１ｄ及び角速度演算部２７に与えられている。
舵角決定部７１ｄは、モータ回転速度ωm と中点決定部７１ｃが決定した中点位置とから舵角θを決定し出力する。
ロック検出部７１ｆは、与えられたトルク検出信号及び車速検出信号が各別の所定値より大きいときに、モータ回転速度ωm によりモータ８のロックの有無を検出し、ロック検出部７１ｆがモータ８のロックを検出したときは、駆動回路７２ｂが電磁クラッチ１６を切り離す。
【００４０】
角速度演算部２７は、与えられたモータ回転速度ωm 及びトルク検出信号から、舵輪の角速度を演算し出力する。角速度演算部２７が出力した舵輪の角速度信号は、摩擦補償部２４に与えられ、摩擦補償部２４は、与えられた角速度信号に基づいて、摩擦補償の為の電流を作成し出力する。その他の構成は、図１において説明した電動パワーステアリング装置の構成と同様であるので、同様箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
指示電流関数部７３ａは、位相補償部７１ａにより位相補償されたトルク検出信号と、変化電流関数部７３ｃが出力した変化電流Ｉａと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、モータ８への指示電流Ｉを決定し出力する。
一方、変化電流関数部７３ｃは、舵角決定部７１ｄから与えられた舵角θと、車速検出器１８が出力した車速検出信号とに基づき、指示電流Ｉの特性を変化させる変化電流Ｉａを決定し出力する。
【００４２】
モータ回転速度演算部２２は、電流検出回路７１ｅからのモータ電流及び電圧検出回路２１からのモータ電圧に基づき、図４に示す関係からモータ回転速度ωm を演算する。
角加速度演算部７１ｂは、トルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔ及びモータ回転速度演算部２２からのモータ８のモータ回転速度ωm を読み込み、下記演算により舵輪の角加速度ω′を演算する。
ω′＝Ｔ″／Ｋ＋ωm ′／ｎ （１）
【００４３】
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部７１ｂが演算した角加速度ω′と車速検出器１８が出力した車速検出信号Ｖとに基づき、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補正する為の、予め定められた補正電流Ｉｃを求める。
【００４４】
角速度演算部２７は、モータ回転速度演算部２２から与えられたモータ回転速度ωm 、及びトルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔにより下記演算を行い、舵輪の角速度ωを演算する。
ω＝Ｔ′／Ｋ＋ωm ／ｎ （３）
【００４５】
ここで、（３）式は、下記により求めることが出来る。
Ｔ＝Ｋ（θi −θo ）
（但し、θi ：操舵軸の上部軸の舵角、θo ：操舵軸の下部軸の舵角、Ｋ：トーションバーのばね定数）
θi −θo ＝Ｔ／Ｋ
θi ′−θo ′＝Ｔ′／Ｋ
θi ′＝Ｔ′／Ｋ＋θo ′ （４）
一方、θo ′＝ωm ／ｎ （ｎ：モータ回転軸と下部軸との減速比）
∴（４）式より、θi ′＝ω＝Ｔ′／Ｋ＋ωm ／ｎ （３）
【００４６】
角速度演算部２７は、演算した舵輪の角速度ωを摩擦補償部２４に与える。その他の動作は、図１において説明した電動パワーステアリング装置の動作と同様であるので、説明を省略する。
【００４７】
実施の形態２．
図５は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、トルクセンサ６の出力信号が制御部７ｃに入力されており、制御部７ｃは、この信号に基づき、操舵補助用のモータ８に駆動信号を与える。操舵補助用のモータ８は、操舵軸の下部軸にその回転力を伝達する。
【００４８】
モータ回転速度演算部２２が演算したモータ回転速度ωm 、及びトルクセンサ６からのトルク検出信号Ｔが、角速度演算部２７に与えられ、角速度演算部２７は、与えられたモータ回転速度ωm 及びトルク検出信号Ｔから、前記式（３）に基づき舵輪の角速度を演算し出力する。角速度演算部２７が出力した舵輪の角速度信号は、摩擦補償部２４及び角加速度演算部２６に与えられ、摩擦補償部２４は、与えられた角速度信号に基づいて、摩擦補償の為の電流を作成し出力する。角加速度演算部２６は、与えられた角速度信号ωを微分演算して、舵輪の角加速度信号ω′を求め出力する。
【００４９】
補正電流関数部７３ｂは、角加速度演算部２６が演算した角加速度ω′と車速検出器１８が出力した車速検出信号Ｖとに基づき、モータ８の慣性力と車両の足まわりの慣性力とによる影響を補正する為の、予め定められた補正電流Ｉｃを求める。その他の構成及び動作は、実施の形態１において説明した電動パワーステアリング装置の構成及び動作と同様であるので、構成が同様である箇所には同一符号を付して、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を説明する為の電動パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】摩擦補償部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】モータ電流とモータ電圧とモータ回転速度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の電動パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
６ トルクセンサ（トルク検出器）
７ａ，７ｂ，７ｃ 制御部
８ モータ
１７ 回転検出器
１８ 車速検出器
２０ 角度検出器
２１ 電圧検出回路
２２ モータ回転速度演算部（モータ回転速度演算手段）
２３，２７ 角速度演算部（角速度演算手段）
２４ 摩擦補償部
２４ａ 動摩擦補償部
２４ｂ 微分演算部（微分演算手段）
２４ｃ 静摩擦補償部（加算手段）
２４ｄ，２５，７４ａ 加算器（加算手段）
２６，７１ｂ 角加速度演算部（角加速度演算手段）
７１ｅ 電流検出回路
７２ａ ＰＷＭ駆動回路
７３ａ 指示電流関数部
７３ｂ 補正電流関数部（加算手段）
７４ｂ 誤差増幅器
Claims (2)
- 舵輪に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出器と、該トルク検出器が検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される操舵補助用のモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記モータに印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路が検出した電流及び前記電圧検出回路が検出した電圧に基づき前記モータの回転速度を演算するモータ回転速度演算手段と、該モータ回転速度演算手段が演算した回転速度の一次微分に対応する値及び前記操舵トルクの二次微分に対応する値を加算して、前記舵輪の回動角加速度を演算する角加速度演算手段と、該角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連して定められた電流を、前記駆動電流に加算する加算手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 舵輪に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出器と、該トルク検出器が検出した操舵トルクに応じた駆動電流に基づき駆動制御される操舵補助用のモータとを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記モータに印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路が検出した電流及び前記電圧検出回路が検出した電圧に基づき前記モータの回転速度を演算するモータ回転速度演算手段と、該モータ回転速度演算手段が演算した回転速度に関連する値及び前記操舵トルクの一次微分に関連する値を加算して、前記舵輪の回動角速度を演算する角速度演算手段と、該角速度演算手段が演算した回動角速度から前記舵輪の回動角加速度を演算する角加速度演算手段と、前記回動角速度に関連する電流及び前記角加速度演算手段が演算した回動角加速度に関連する電流を、前記駆動電流に加算する加算手段とを備え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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