JP5360273B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

車両用の電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングホイールを操作したとき、ステアリングシャフトの発生する操舵トルクをトルクセンサで検出し、検出された操舵トルクに基づいて操舵補助力を発生するモータへ供給するモータ電流の制御目標値である電流指令値を演算し、一方、実際にモータに流れるモータ電流を検出して電流指令値にフィードバックし、電流指令値とモータ電流検出値との偏差が零になるように制御された電流制御値でモータを駆動し、操舵トルクに対応した操舵補助力をステアリング系に供給するように構成されたものがある。

このような構成の電動パワーステアリング装置では、操舵トルクが発生しておらず、本来はモータ電流が零の状態にあるのに、モータ電流検出器を構成する差動増幅器等のオフセットが原因でモータ電流が検出され、検出されたモータ電流値をモータ電流のオフセット誤差又は単にオフセットと呼ぶ。

オフセット誤差を含むモータ電流が電流指令値にフィードバックされると、フィードバックされたオフセット誤差を含む電流制御値でモータが駆動されるから、例えば３相ブラシレスモータの各相に流れる電流は、オフセット誤差に対応した量だけアンバランスとなり、補助力に脈動が生じる。このため、運転者がステアリングホイールを操作するとき、操舵トルクの変動が感じられるという不都合がある。

この対策として、操舵トルクが発生しておらず、本来はモータ電流が流れない状態にあるときのモータ電流検出値をオフセット補正値として電流指令値を補正するものが提案されている（特許文献１、２参照）。

図８は、上記した構成の電動パワーステアリング装置の電子制御回路１００のブロック図の一例であって、電流指令値演算器１０３は、トルクセンサ１０１で検出された操舵トルクＴ、車速センサ１０２で検出された車速Ｖを入力として、モータ電流の制御目標値である電流指令値Ｉを演算する。１０４は減算器であって、後述するオフセット補正演算器１０９で補正されたモータ電流検出値ｉe を電流指令値Ｉから減算して電流制御値Ｅとして出力する。

モータ電流検出器１０８は、モータに実際に流れる電流（モータ実電流）ｉを検出するもので、モータ電流検出値ｉは後述するオフセット補正演算器１０９に記憶されているオフセット補正値ΔＩで補正される。駆動制御器１０５は、入力された電流制御値Ｅに基づいてモータを駆動するＰＷＭ信号のデューテイ比Ｄを決定する。モータ駆動回路１０６は決定されたデューテイ比Ｄによりモータ１０７を駆動する。

オフセット補正演算器１０９は、電流指令値Ｉが零（０）、即ち本来モータ電流が流れない状態においてモータ電流検出器１０８から出力されたモータ電流検出値ｉをオフセット値ΔＩとして記憶し、以降、検出されたモータ電流検出値ｉをオフセット値ΔＩで補正し、補正したモータ電流検出値ｉeを減算器１０４に出力する。

以上の構成により、運転者がステアリングホイールを操作するとき、モータ電流検出値ｉはオフセット補正値ΔＩで補正されてフィードバックされるから電流制御値Ｅもオフセット補正され、ステアリングホイールの操舵感覚にトルク変動が感じられるという不都合を解消することができる。なお、上記の処理は所定のサンプリング期間毎に繰り返し処理され、オフセット補正演算器１０９には、通常はオフセット補正値ΔＩが繰り返し更新されて記憶されるが、後述するオフセット補正値ΔＩの更新をするか否かの判定に基づいて更新されない場合もある（特許文献１参照）。

一方、ステアリングホイールが中立位置にあるときに、僅かなステアリングホイールの操作によって操舵トルクが発生した場合には操舵感覚の改善のためモータ電流が流れないようにするため、操舵トルクと電流指令値との間には不感帯が設けられている。

図９は、操舵トルクＴの変動に対して電流指令値Ｉが変動しない不感帯を説明する図であって、１つのサンプリング期間において、操舵トルクＴが所定値Ａの範囲（不感帯の範囲）内にあるときは、モータ電流の制御目標値である電流指令値Ｉが零になるように設定されている。

さらに、前記したモータ電流検出値ｉのオフセット補正値ΔＩの更新を行うか否かを判定するため、所定値Ａの範囲（不感帯の範囲）内にゼロ領域Ｂを設定し、操舵トルクＴがこのゼロ領域Ｂ内にあるときはオフセット補正値ΔＩの更新を行ない、操舵トルクＴがこのゼロ領域Ｂ内にないときは、オフセット補正値ΔＩの更新をしないように処理して、操舵トルクＴの変動によっても電流指令値Ｉが変動しないようにしている。

電動パワーステアリング装置の動力源として３相ブラシレスモータが使用されるときは、３相の各相に対してオフセット補正を行う必要がある。このため、まず、操舵トルクが発生していない状態で、各相のデューテイ比が５０％になるようにＰＷＭ信号を設定する。モータ電流検出器で検出された各相のモータ電流検出値にオフセットがなければ、各相電流は流れないはずであるが、実際にはオフセットがあるために各相電流が流れる。したがって、３相ブラシレスモータによる駆動手段には、各相電流が流れなくなるまで各相のモータ電流検出値のそれぞれについてオフセット補正を行うようにオフセット補正部が設けられている（特許文献２参照）。
特開２００６−１３１０５９号公報 特開平０８−１１９１３２号公報

上記したステアリングホイールの中立位置付近において、操舵トルクの僅かな変動によっては電流指令値を変動させない不感帯の設定は操舵感覚の改善のために有効な方法であるが、運転者がステアリングホイールを切り始めたときの摩擦感を低減するために十分な幅の不感帯を設定できない場合があり、オフセット補正が行えない不都合のあることが判った。この発明は、上記不都合を解決することを目的とするものである。

この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、操舵トルクと車速とに基づいて演算された電流指令値に基づいてステアリング装置に操舵補助力を付与するモータに供給するモータ電流を規定し、ステアリング装置に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵トルクと車速とに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、モータ電流が流れないモータ電流零と見なせる状態を検出する電流状態検出手段と、前記モータ電流検出手段から出力されるモータ電流検出値の零点を補正するオフセット補正手段とを備え、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値演算手段で演算された電流指令値又はモータ電流検出手段で検出されたモータ電流検出値と、前記トルクセンサで検出された操舵トルクとに基づいてモータ電流零と見なせる状態を検出し、前記オフセット補正手段は、前記電流状態検出手段によりモータ電流零と見なせる状態が検出された時点におけるモータ電流検出値をオフセット補正値としてモータ電流検出値の零点を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置である。

そして、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値のコラム軸換算トルク値と操舵トルク検出値との和が、ステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルク値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとする。

また、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値と操舵トルク検出値の電流換算値との和が、ステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルクの電流換算値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとしてもよい。

また、前記電動パワーステアリング装置は、さらに操舵速度検出手段を備え、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値のコラム軸換算トルク値と操舵トルク検出値との和が、ステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルク値未満で、且つ、前記操舵速度検出手段で検出された操舵速度が予め設定された第１の所定値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとしてもよい。

また、前記電動パワーステアリング装置は、さらに操舵速度検出手段を備え、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値と操舵トルク検出値の電流換算値との和が、ステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルクの電流換算値未満で、且つ、前記操舵速度検出手段で検出された操舵速度が予め設定された第１の所定値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとしてもよい。

そして、前記予め設定された第１の所定値は、略零と見なせる操舵速度である。

そして、前記電動パワーステアリング装置は、さらにモータ角速度検出手段を備え、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値のコラム軸換算トルク値と操舵トルク検出値との和が、ステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルク値未満で、且つ、前記モータ角速度検出手段で検出されたモータ角速度が予め設定された第２の所定値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとしてもよい。

また、前記電動パワーステアリング装置は、さらにモータ角速度検出手段を備え、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値と操舵トルク検出値の電流換算値との和が、ステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルクの電流換算値未満で、且つ、前記モータ角速度検出手段で検出されたモータ角速度が予め設定された第２の所定値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとしてもよい。

そして、前記予め設定された第２の所定値は、略零と見なせるモータ角速度とする。

また、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値が予め設定された第３の所定値未満で、操舵トルク検出値が予め設定された第４の所定値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとする。

また、前記電動パワーステアリング装置は、さらに操舵速度検出手段を備え、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値が予め設定された第３の所定値未満で、操舵トルク検出値が予め設定された第４の所定値未満であり、且つ、前記操舵速度検出手段で検出された操舵速度が略零と見なせる操舵速度であるとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとしてもよい。

また、前記電動パワーステアリング装置は、さらにモータ角速度検出手段を備え、前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値が予め設定された第３の所定値未満で、操舵トルク検出値が予め設定された第４の所定値未満であり、且つ、前記モータ角速度検出手段で検出されたモータ角速度が略零と見なせるモータ角速度であるとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとしてもよい。

そして、前記予め設定された第３の所定値及び第４の所定値は、第３の所定値のコラム軸換算トルク値と第４の所定値の和がステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルク値未満である。

この発明の電動パワーステアリング装置のモータ電流検出手段のオフセット補正手段によれば、操舵トルクの変動によっても電流指令値を変動させない不感帯が適正に設定できない場合でも、電流指令値又はモータ電流検出値と操舵トルク検出値とに基づいてモータ電流零の状態を検出し、モータ電流零の状態が検出された時点のモータ電流検出値をオフセット補正値としてモータ電流検出値の零点を補正する。

そして、オフセット補正処理を行う間は、電流指令値又はモータ電流検出値のコラム軸換算トルク値と操舵トルク検出値の和がステアリング機構の摩擦力を越えることがないから、オフセット補正演算が実行される状態から逸脱した場合でも違和感のない操舵フィーリングを保ちつつ、補正演算を行う領域を十分に確保することができる。

まず、この発明の実施の形態について説明する前に、この発明の特徴部分であるモータ電流検出器のオフセット補正の手法について説明する。

先に、背景技術において説明したとおり、モータ実電流が流れていない状態においてもモータ電流検出器の回路構成のばらつき等によりモータ電流が検出され、このとき検出されたモータ電流検出値をオフセット誤差又はオフセットと呼ぶが、オフセット誤差を含むモータ電流検出値を電流指令値にフィードバックすると、ステアリング操作時にトルク変動を感じるという不都合があるので、電流指令値にモータ電流検出値をフィードバックするときは、モータ電流検出値のオフセット誤差を補正することが必要となる。

この発明では、まず、ステアリングホイールが操作されていない状態、即ち操舵していない状態を、操舵トルクＴ、モータ角速度又は操舵速度、電流指令値などに基づいて判断する。そして操舵していないと見なせる状態が検出されたときは、モータ電流が流れていない（以下、モータ電流零）と見なせる状態を作り出し、モータ電流零と見なせる状態において、検出されたモータ電流検出値をオフセット誤差とする。

ここで、モータ電流零と見なせる状態の設定とオフセット誤差の検出・補正には、例えば、前記特許文献１では、サンプリングしたモータ電流検出値に最小補正量Δｍを加算／減算し、この補正演算をサンプリングした制御器出力の平均値が零又は所定範囲内に収斂するまで繰り返し、所定範囲内に収斂した時点でモータ電流検出値のオフセット誤差の補正が完了したものとする手法（特許文献１参照）によるもの、或いは電流指令値に基づくＰＷＭ信号でモータを駆動する構成において、ＰＷＭ信号のデューテイを強制的に５０％で駆動した時のモータ電流検出値をモータ電流検出器のオフセット誤差とする手法（特許
文献２参照）などを応用することができる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の実施の形態の電動パワーステアリング装置の電子制御回路１０及びその周辺の回路要素とその動作の概略を説明するブロック図である。

図１において、トルクセンサ１１で検出された操舵トルクＴ、及び車速センサ１２で検出された車速Ｓは、電流指令値演算手段を構成する電流指令値演算器１３に入力され、モータ電流の制御目標値である電流指令値Ｉが演算され、減算器１５に出力される。

減算器１５においては、入力された電流指令値Ｉから、後述するオフセット補正手段を構成するオフセット補正演算器２０でモータ電流値ｉに含まれるオフセット誤差が補正されたオフセット補正電流値ｉeが減算され、電流指令値Ｉとオフセット補正電流値ｉeの偏差である電流偏差Ｉeが出力される。

ＰＩＤ演算器１６は、具体的には比例演算器１６ａ、積分演算器１６ｂ、微分補償器１６ｃ、及び加算器１６ｄから構成される。比例演算器１６ａでは、電流偏差Ｉe に比例した比例値が出力される。電流偏差Ｉe はフィードバック系の特性を改善するため積分演算器１６ｂにおいて積分され、電流偏差Ｉe の積分値が出力される。微分補償器１６ｃは電流偏差Ｉe に対するモータ電流の応答速度を高めるため、電流偏差Ｉe の微分値が出力される。加算器１６ｄでは、これら比例演算器１６ａ、積分演算器１６ｂ、微分補償器１６ｃの出力を加算して電流制御値Ｅを出力する。

モータ駆動回路１７は、ＰＩＤ演算器１６から出力された電流制御値Ｅに基づいてモータＭを制御する。

モータ電流検出手段を構成するモータ電流検出器１９は、モータＭに流れる電流を検出し、検出されたモータ電流値ｉをオフセット補正演算器２０に出力するほか、後述する電流状態検出手段を構成する電流状態検出器２５にも出力する。

電流状態検出器２５は、ステアリングホイールが操作されていない状態（操舵していない状態）を検知し、操舵していない状態が検出されたときは、前記した特許文献１或いは特許文献２に記載された手法に基づいて、モータ電流零と見なせる状態を作り出す。そして、モータ電流零と見なせる状態において、モータ電流検出器１９で検出されたモータ電流値ｉをオフセット補正値ｉｅとして減算器１５に出力する。

電流状態検出器２５において、操舵していない状態を検出するための情報としては、トルクセンサで検出された操舵トルクＴ、電流指令値演算器１３で演算された電流指令値Ｉ、モータ電流検出器１９で検出されたモータ電流検出値ｉのほか、ステアリングホイールの操舵速度（回転速度）を検出する操舵速度検出手段である操舵速度検出器２１で検出された操舵速度Ｖ、又はモータＭの回転角速度を検出するモータ角速度検出手段であるモータ角速度検出器２２で検出されたモータ回転角速度Ｗなどが使用される。

ここで、電流状態検出器２５に入力される電流指令値Ｉとモータ電流検出値ｉは、いずれか一方を使用する。また、図１では操舵速度検出器２１で検出された操舵速度Ｖとモータ角速度検出器２２で検出されたモータ回転角速度Ｗとが電流状態検出器２５に入力されるように図示されているが、これは説明の都合上両者を図示したのであり、電流状態検出器２５に入力される情報としては、操舵速度Ｖ、モータ回転角速度Ｗのいずれか一方でよい。

また、電流状態検出器２５には、記憶装置２６が接続され、電動パワーステアリング装置のステアリング機構の摩擦力に相当するトルク（以下、摩擦トルクＴf という）が格納されている。摩擦トルクＴf は、この制御装置が装着される電動パワーステアリング装置のステアリング機構に対応して定まる定数であって、予め設定されているものとする。

簡単に電子制御回路１０及びその周辺の回路要素とその動作の概略を説明する。電流指令値演算器１３では、操舵トルクＴ、及び車速Ｓに基づいてモータ電流の制御目標値である電流指令値Ｉが演算される。減算器１５では前記した電流指令値Ｉに後述するオフセット補正演算器２０から出力されたオフセット補正値ｉe がフィードバックされ、電流指令値Ｉからオフセット補正値ｉe を減算した偏差である電流偏差Ｉe が出力される。

電流偏差Ｉe はＰＩＤ演算器１６に入力され、ＰＩＤ演算器１６を構成する比例演算器１６ａ、積分演算器１６ｂ、微分補償器１６ｃにより特性補償演算がなされた後、加算器１６ｄで加算され、モータを駆動制御する電流制御値Ｅが出力される。

モータ駆動回路１７は、ＰＩＤ演算器１６から出力された電流制御値Ｅに基づいてＰＷＭ信号のデューテイが決定され、決定されたデューテイに基づいてモータＭが駆動制御される。モータＭに流れる電流はモータ電流検出器１９で検出され、検出されたモータ電流値ｉは、オフセット補正演算器２０に入力される。また、後述するように、モータ駆動回路１７は、操舵していないと見なせる状態が検出されたときは、電流制御値Ｅに基づいてＰＷＭ信号のデューテイを決定せず、例えば、前記特許文献２のように、デューテイを強制的に５０％に設定してモータを駆動する。

電流状態検出器２５は、操舵トルクＴ、電流指令値Ｉ又はモータ電流検出値ｉのほか、操舵速度検出器２１で検出された操舵速度Ｖ又はモータ角速度検出器２２で検出されたモータ回転角速度Ｗなどに基づいて、操舵していないと見なせる状態を検出する。

操舵していないと見なせる状態が検出されたときは、その信号をモータ駆動回路１７に出力する。モータ駆動回路１７は、例えばＰＷＭ信号のデューテイを強制的に５０％に設定してモータを駆動し、モータ電流零と見なせる状態を作り出す。オフセット補正演算器２０は、その時点で検出されたモータ電流検出値ｉをオフセット補正値ｉｅとして減算器１５に出力し、モータ電流検出値ｉに含まれるオフセット誤差の補正演算を行う。

電流状態検出器２５において、操舵していないと見なせる状態が検出されないときは、オフセット補正演算器２０によるオフセット誤差の補正演算を中止させると共に、モータ駆動回路１７において電流制御値Ｅに基づく通常のモータ制御を実行させる。

以下、本発明の特徴部分であるオフセット補正演算の詳細を説明する。図２は、従来の電動パワーステアリング装置の電子制御回路における不感帯の設定とオフセット補正演算領域を説明する図で、横軸は操舵トルクＴ、縦軸は電流指令値Ｉを示す。線（ａ）は広い幅の不感帯ａが設定された場合で、この場合は広い幅の不感帯ａに対してオフセット補正演算領域ａ１が設定される。線（ｂ）は狭い幅の不感帯ｂが設定された場合で、この場合は狭い幅の不感帯ｂに対してオフセット補正演算領域ｂ１が設定される。このように、不感帯の幅が狭い場合は十分な幅のオフセット補正演算領域が設定されず、場合によってはオフセット補正演算が実行されない場合もある。

図３は、本発明の電動パワーステアリング装置の電子制御回路における不感帯とオフセット補正演算領域を説明する図で、横軸は操舵トルクＴ、縦軸は電流指令値Ｉを示す。線（ａ）は広い幅の不感帯ａの場合、線（ｂ）は狭い幅の不感帯ｂの場合を示している。

本発明では、不感帯の幅に関係なく、電動パワーステアリング装置のステアリング機構の摩擦力に相当するトルクである摩擦トルクＴf に応じてオフセット補正演算領域ｃ、ｄが設定される。なお、本発明では、ステアリング機構の摩擦トルクＴf をコラム軸上の摩擦トルクに換算した「コラム軸換算摩擦トルクＴｆｃ」を使用して説明する。

図４は、操舵トルクＴと、電流指令値Ｉ又は電流検出値ｉのコラム軸換算トルクＴecとの和Ｐ（Ｐ＝Ｔ＋Ｔec）と、電動パワーステアリング装置のステアリング機構のコラム軸換算摩擦トルクＴfcと、オフセット誤差の補正演算を行う期間ｔを説明する図で、横軸は時間ｔ、縦軸は操舵トルクＴと電流指令値Ｉ又は電流検出値ｉのコラム軸換算トルクＴecとの和Ｐ、コラム軸換算摩擦トルクＴfc、及びオフセット誤差の補正演算を行う限界値である予め設定された所定値Ｒを示す。なお、所定値Ｒとコラム軸換算摩擦トルクＴfcとの差はオフセット誤差の補正演算を行う限界値との間に設けた余裕であって、所定値Ｒとコラム軸換算摩擦トルクＴfcとが一致していてもよい。以下の説明では、所定値Ｒとコラム軸換算摩擦トルクＴfcとが一致しているものとする。

また、コラム軸換算トルクＴecは、電流指令値Ｉによりモータが駆動されたとき、又はモータに電流検出値ｉが流れたとき生じるトルクを、コラム軸上のトルクに換算した値を指すものである。

図４において、操舵トルクＴと、電流指令値Ｉ又は電流検出値ｉのコラム軸換算トルクＴecとの和Ｐ（Ｐ＝Ｔ＋Ｔec）が、時刻ｔ0 からｔ1 までの間、ステアリング機構のコラム軸換算摩擦トルクＴfc未満である所定値Ｒ未満の範囲でモータ電流零の状態と見なして、オフセット誤差の補正演算を行うことが示されているが、前記したとおり、所定値Ｒとコラム軸換算摩擦トルクＴfcとが一致していてもよい。以下の説明では、所定値Ｒとコラム軸換算摩擦トルクＴfcとが一致し、和Ｐ（Ｐ＝Ｔ＋Ｔec）がコラム軸換算摩擦トルクＴfc未満（Ｐ＜Ｔfc）であるとき、モータ電流零と見なせる状態が検出され、オフセット誤
差の補正演算を行うものとして説明する。

図５は、図１に示す電子制御回路１０の電流状態検出器２５で実行されるモータ電流零と見なせる状態の検出と、オフセット補正演算器２０によるオフセット誤差の補正演算を行うか否かを判定する処理の第１実施例を説明するフローチャートである。

まず、電流指令値Ｉ、操舵トルクＴ、及びステアリングホイールの操作状態を判定する操舵速度Ｖを読み込む（ステップＰ１１）。操舵トルクＴと、電流指令値のコラム軸換算トルクＴec（Ｔec＝Ｉ×Ｋt ×Ｇ）との和Ｐ（Ｐ＝Ｔ＋Ｔec）を、以下の式（１）で演算する（ステップＰ１２）。

Ｐ＝Ｔ＋（Ｉ×Ｋt ×Ｇ）・・・・・・・・・・・（１）
但し、Ｉ：電流指令値
Ｋt ：トルク定数
Ｇ：ギア比
Ｔ：操舵トルク
なお、ここでは、電流指令値Ｉに基づいてコラム軸換算トルクＴecを演算しているが、モータ電流検出値ｉに基づいてコラム軸換算トルクＴecを演算することもできる。

式（１）で演算された値Ｐが、コラム軸換算摩擦トルクＴfc未満（Ｐ＜Ｔfc）か否かを判定し（ステップＰ１３）、（Ｐ＜Ｔfc）の場合はモータ電流零と見なせる状態が検出されたものと判定する。さらに、操舵速度Ｖが予め設定した第１の所定値である所定の限界値Ｖ0 未満（例えば略零）か否かを判定し（ステップＰ１４）、操舵速度Ｖが予め設定された所定の限界値Ｖ0 未満（Ｖ＜Ｖ0 ）の場合は操舵していないと見なせる状態が検出されたものする。

そして、例えばモータ駆動回路１７のＰＷＭ信号のデューテイを強制的に５０％に設定し、モータを駆動してモータ電流零と見なせる状態を作り出し、オフセット補正演算器２０において、その時点で検出されたモータ電流検出値ｉに含まれるオフセット誤差の補正演算を行い（ステップＰ１５）、オフセット補正されたモータ電流検出値ｉe を減算器１５に出力して主ルーチンに戻る。

ステップＰ１３の判定で、演算された値Ｐがコラム軸換算摩擦トルクＴfc未満でない場合（Ｐ≧Ｔfc）は、モータ電流が零と見なせる状態ではないと判定し、オフセット補正演算器２０によるオフセット誤差の補正演算を中止して（ステップＰ１６）、通常制御に復帰するため主ルーチンに戻る。

また、ステップＰ１４の判定で操舵速度Ｖが予め設定された第１の所定値である所定の限界値Ｖ0 未満でない（Ｖ≧Ｖ0 ）場合は、操舵しているものと判断されるからオフセット誤差の補正演算を中止し（ステップＰ１６）、通常制御に復帰するため主ルーチンに戻る。

上記処理において、コラム軸換算摩擦トルクＴfcにマージンを加えたり、操舵速度の限界値Ｖ0 を例えば略零と見なせる操舵速度とするなど、適宜決定することにより、オフセット誤差の補正演算を行う領域の範囲を調整することができる。

また、上記処理において、ステアリングホイールの操作状態を判定する操舵速度Ｖに関する処理を省略することもできる。また、操舵速度Ｖに代えてモータ回転角速度Ｗによりステアリングホイールの操作状態を判定するように変更することもできる。

図６は、図１に示す電子制御回路１０の電流状態検出器２５で実行されるモータ電流零と見なせる状態の検出と、オフセット補正演算器２０によるオフセット誤差の補正を行うか否かを判定する処理の第２実施例を説明するフローチャートである。

まず、電流指令値Ｉ、操舵トルク検出値Ｔ、ステアリングホイールの操作状態を判定するモータ回転角速度Ｗを読み込む（ステップＰ２１）。操舵トルク検出値Ｔに相当する電
流換算値ｉteを計算し、電流指令値Ｉと操舵トルク検出値Ｔの電流換算値ｉteの和Ｑ（Ｑ＝Ｉ＋ｉte）を演算する（ステップＰ２２）。

演算された和Ｑ（Ｑ＝Ｉ＋ｉte）が、予め設定したステアリング機構の摩擦トルクの電流換算値Ｉmt未満（Ｑ＜Ｉmt）か否かを判定し（ステップＰ２３）、（Ｑ＜Ｉmt）の場合はモータ電流零と見なせる状態が検出されたものと判定する。さらに、モータ回転角速度Ｗが予め設定した第２の所定値である所定の限界値Ｗ0 未満か否かを判定し（ステップＰ２４）、モータ回転角速度Ｗが所定の限界値Ｗ0 未満（Ｗ＜Ｗ0 ）の場合は操舵していないと見なせる状態が検出されたものする。

そして、例えばモータ駆動回路１７のＰＷＭ信号のデューテイを強制的に５０％に設定し、モータを駆動してモータ電流零と見なせる状態を作り出し、オフセット補正演算器２０において、その時点で検出されたモータ電流検出値ｉに含まれるオフセット誤差の補正演算を行い（ステップＰ２５）、オフセット補正されたモータ電流検出値ｉe を減算器１５に出力して主ルーチンに戻る。

ステップＰ２３の判定で、演算された値Ｑがステアリング機構の摩擦トルクの電流換算値Ｉmt未満でない場合（Ｑ≧Ｉmt）は、モータ電流が零と見なせる状態ではないと判定し、オフセット補正演算器２０によるオフセット誤差の補正演算を中止して（ステップＰ２６）、通常制御に復帰するため主ルーチンに戻る。

また、ステップＰ２４の判定でモータ回転角速度Ｗが所定の限界値Ｗ0 未満でない（Ｗ≧Ｗ0 ）場合は、操舵しているものと判断されるからオフセット誤差の補正演算を中止し（ステップＰ２６）、通常制御に復帰するため主ルーチンに戻る。

なお、上記処理において、ステップＰ２５においてオフセット誤差の補正演算を行っていない場合は、電流指令値Ｉに代えてモータ電流検出値ｉを使用することもできる。また、ステアリングホイールの操作状態を判定するモータ回転角速度Ｗに関する処理を省略することもできる。また、モータ回転角速度Ｗに代えて操舵速度Ｖによりステアリングホイールの操作状態を判定するように変更することもできる。

上記処理において、コラム軸換算摩擦トルクＴfcにマージンを加えたり、モータ回転角速度の限界値Ｗ0 を例えば略零と見なせるモータ回転角速度とするなど、適宜決定することにより、オフセット誤差の補正演算を行う領域の範囲を調整することができる。

図７は、図１に示す電子制御回路１０の電流状態検出器２５で実行されるモータ電流零と見なせる状態の検出と、オフセット補正演算器２０によるオフセット誤差の補正を行うか否かを判定する処理の第３実施例を説明するフローチャートである。

まず、電流指令値Ｉ、操舵トルク検出値Ｔ、ステアリングホイールの操作状態を判定するモータ回転角速度Ｗを読み込む（ステップＰ３１）。電流指令値Ｉが予め設定された第３の所定値である所定の閾値Ｉａ未満（Ｉ＜Ｉa ）か否かを判定し（ステップＰ３２）、（Ｉ＜Ｉa ）の場合は、さらに操舵トルクＴが予め設定された第４の所定値である所定の閾値Ｔb 未満（Ｔ＜Ｔb ）か否かを判定し（ステップＰ３３）、（Ｔ＜Ｔb ）の場合は、さらに、モータ回転角速度Ｗが予め設定した所定の限界値Ｗ0 未満（Ｗ＜Ｗ0 ）か否かを判定する（ステップＰ３４）。

ステップＰ３４の判定の結果、モータ回転角速度Ｗが所定の限界値Ｗ0 未満（Ｗ＜Ｗ0）の場合、即ち、ステップＰ３１からＰ３４までの判定で、（Ｉ＜Ｉa ）、（Ｔ＜Ｔb ）、且つ（Ｗ＜Ｗ0 ）の関係が成立する場合は、操舵していないと見なせる状態が検出されたものする。

そして、例えばモータ駆動回路１７のＰＷＭ信号のデューテイを強制的に５０％に設定し、モータを駆動してモータ電流零と見なせる状態を作り出し、オフセット補正演算器２０において、その時点で検出されたモータ電流検出値ｉに含まれるオフセット誤差の補正演算を行い（ステップＰ３５）、オフセット補正されたモータ電流検出値ｉe を減算器１５に出力して主ルーチンに戻る。

ステップＰ３２の判定で（Ｉ＜Ｉa ）の関係が成立しない場合、ステップＰ３３の判定で（Ｔ＜Ｔb ）の関係が成立しない場合、ステップＰ３４の判定で（Ｗ＜Ｗ0 ）の関係が成立しない場合は、モータ電流零と見なせる状態ではないと判定し、オフセット誤差の補正演算を中止し（ステップＰ３６）、通常制御に復帰するため主ルーチンに戻る。

なお、上記処理において、ステアリングホイールの操作状態を判定するモータ回転角速度Ｗに関する処理を省略することもできる。また、モータ回転角速度Ｗに代えて操舵速度Ｖによりステアリングホイールの操作状態を判定するように変更することもできる。

上記処理において、電流指令値Ｉの判定に関する第３の所定値である所定の閾値Ｉa と、操舵トルクＴの判定に関する第４の所定値である所定の閾値Ｔb とは、次の関係にあるものとする。即ち、閾値Ｉa のコラム軸換算トルクＴTaと閾値Ｔb との和（ＴTa＋Ｔb ）が、コラム軸換算摩擦トルクＴfc未満｛（ＴTa＋Ｔb ）＜Ｔfc｝にあるものとする。

上記処理において、ステップＰ３５においてオフセット誤差の補正演算を行なっていない場合は、電流指令値Ｉに代えてモータ電流検出値ｉを使用することもできる。また、ステアリングホイールの操作状態を判定するモータ回転角速度Ｗに関する処理を省略することもできる。また、モータ回転角速度Ｗに代えて操舵速度Ｖによりステアリングホイールの操作状態を判定するように変更することもできる。

また、コラム軸換算摩擦トルクＴfcにマージンを加えたり、モータ回転角速度の限界値Ｗ0 を例えば略零と見なせるモータ回転角速度とするなど、適宜決定することにより、オフセット誤差の補正演算を行う領域の範囲を調整することができる。

電動パワーステアリング装置のモータ電流検出値のオフセット補正手段であって、ステアリングホイールの中立位置付近において、操舵トルクの僅かな変動によっても電流指令値を変動させない不感帯が適正に設定できない場合でも、電流指令値又はモータ電流検出値と操舵トルク値とに基づいてモータ電流零の状態を検出し、この時点でモータ電流検出器から出力されるモータ電流検出値をオフセット誤差とする電動パワーステアリング装置の制御装置である。

この発明の実施の形態の電動パワーステアリング装置の電子制御回路及びその周辺の回路要素とその動作の概略を説明するブロック図。 従来の電動パワーステアリング装置の電子制御回路における不感帯の設定と、電流指令値のオフセット補正演算領域を説明する図。 本発明の電動パワーステアリング装置の電子制御回路における不感帯の設定と、電流指令値のオフセット補正演算領域を説明する図。 操舵トルクと電流指令値又は電流検出値のコラム軸換算トルクとの和と電動パワーステアリング装置のシステム摩擦トルクとオフセット誤差の補正演算を行う期間の関係を説明する図。 モータ電流零と見なせる状態の検出と、オフセット誤差の補正演算を行うか否かの判定処理の第１実施例を説明するフローチャート。 モータ電流零と見なせる状態の検出と、オフセット誤差の補正演算を行うか否かの判定処理の第２実施例を説明するフローチャート。 モータ電流零と見なせる状態の検出と、オフセット誤差の補正演算を行うか否かの判定処理の第３実施例を説明するフローチャート。 従来の電動パワーステアリング装置の電子制御回路を説明するブロック図。 操舵トルクの変動に対して電流指令値が変動しない不感帯を説明する図。

１０ 電子制御回路
１１ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３ 電流指令値演算器
１５ 減算器
１６ ＰＩＤ演算器
１６ａ 比例演算器
１６ｂ 積分演算器
１６ｃ 微分補償器
１６ｄ 加算器
１７ モータ駆動回路
１９ モータ電流検出器
２０ オフセット補正演算器
２１ 操舵速度検出器
２２ モータ角速度検出器
２５ 電流状態検出器
２６ 記憶装置
Ｍ モータ

Claims (6)

1. 操舵トルクと車速とに基づいて演算された電流指令値に基づいてステアリング装置に操舵補助力を付与するモータに供給するモータ電流を規定し、ステアリング装置に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
   ステアリングシャフトに発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   操舵トルクと車速とに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
   モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、
   モータ電流が流れないモータ電流零と見なせる状態を検出する電流状態検出手段と、
   前記モータ電流検出手段から出力されるモータ電流検出値の零点を補正するオフセット補正手段とを備え、
   前記電流状態検出手段は、前記電流指令値演算手段で演算された電流指令値又はモータ電流検出手段で検出されたモータ電流検出値と、前記トルクセンサで検出された操舵トルクとに基づいてモータ電流零と見なせる状態を検出するものであり、
   前記電流状態検出手段は、さらに前記電流指令値又はモータ電流検出値と操舵トルク検出値の電流換算値との和が、ステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルクの電流換算値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとし、
   前記オフセット補正手段は、前記電流状態検出手段によりモータ電流零と見なせる状態が検出された時点におけるモータ電流検出値をオフセット補正値としてモータ電流検出値の零点を補正すること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 前記電動パワーステアリング装置は、さらに操舵速度検出手段を備え、
   前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値と操舵トルク検出値の電流換算値との和が、ステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルクの電流換算値未満で、且つ、前記操舵速度検出手段で検出された操舵速度が予め設定された第１の所定値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとすること
   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装置の制御装置。
3. 前記電動パワーステアリング装置は、さらにモータ角速度検出手段を備え、
   前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値と操舵トルク検出値の電流換算値との和が、ステアリング機構の摩擦力のコラム軸換算トルクの電流換算値未満で、且つ、前記モータ角速度検出手段で検出されたモータ角速度が予め設定された第２の所定値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとすること
   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装置の制御装置。
4. 前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値が予め設定された第３の所定値未満で、操舵トルク検出値が予め設定された第４の所定値未満のとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとすること
   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装置の制御装置。
5. 前記電動パワーステアリング装置は、さらに操舵速度検出手段を備え、
   前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値が予め設定された第３の所定値未満で、操舵トルク検出値が予め設定された第４の所定値未満であり、且つ、前記操舵速度検出手段で検出された操舵速度が略零と見なせる操舵速度であるとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとすること
   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装置の制御装置。
6. 前記電動パワーステアリング装置は、さらにモータ角速度検出手段を備え、
   前記電流状態検出手段は、前記電流指令値又はモータ電流検出値が予め設定された第３の所定値未満で、操舵トルク検出値が予め設定された第４の所定値未満であり、且つ、前記モータ角速度検出手段で検出されたモータ角速度が略零と見なせるモータ角速度であるとき、モータ電流零と見なせる状態が検出されたものとすること
   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装置の制御装置。

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