JPH02164665A - 全電気式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ハンドルに加えたトルクに応じてモータで操
舵力をアシストする全電気式パワーステアリング装置に
関し、特にモータ駆動制御系における共振現象に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第１図は、−船釣なモータ駆動制御系を示す回路図であ
る。同図において、１はハンドルトルク（操舵トルク）
をトルク信号ａとして出力するトルクセンサ、２はトル
ク信号ａのノイズを除去するためのフィルタ、３は車速
信号すを出力する車速センサ、４は回路全体を制御する
ＣＰＵ、４ａはＣＰＵ４のＡ／Ｄ変換部、５はＤ／Ａ変
換器、６は比較器、７，８はアンド回路、９〜１２は駆
動部、１３はリレー等のパワースイッチ手段、１４〜１
７は駆動部９〜１２と接続されたトランジスタ、１８は
アシスト用モータ、１９．２０はモータ電流検出用の抵
抗、２１は電流検出器、２２はギヤ系、ＢＴはバッテリ
ーである。

次に、第１図の回路の一般的動作について説明する。ト
ルク信号ａはＣＰＵ４のＡ／Ｄ変換部４ａに入力され、
車速信号すは直接ＣＰＵ４に入力される。ＣＰＵ４は、
信号ａとｂから指令値としての駆動電流値ｃ　−ｔ−Ｄ
　／　Ａ変換器５に出力すると共に、モータの回転を決
める右信号ｄ、左信号ｅを出力する。Ｄ／Ａ変換器５か
ら出力されるアナログの駆動電流値は比較器６で電流検
出器２１からのモータ電流値と比較され、駆動電流値が
モー夕霧流値より大きい場合にはアンド回路７．８に「
１」を出力し、小さい場合にはｒＯＪを出力する。ここ
で、ＣＰＵ４は「１」の右信号ｄと「ＯＪの左信号ｅを
出力しているとすると、駆動電流値がモータ電流値より
大きい場合には、アンド回路７から「１」の信号が出力
され、駆動部９はトランジスタ１４を駆動する。また、
駆動部１２は直接にＣＰＵ４からの右信号ｄを入力し、
トランジスタ１７を駆動する。従って、モータ１８に左
から右への電流が流れ、モータ１８は右方向に回転する
。駆動電流値がモータ電流値より小さい場合、あるいは
右信号ｄ、左信号ｅが共にｒＯＪである場合には、いず
れのトランジスタも駆動されない。なお、第１図におい
て点線は機械系を示す。

第２図は、全電気式パワーステアリング装置の概略を示
す説明図である。同図において、３１はハンドル、３２
はハンドルコラム、３３はトルクセンサ、３４はアシス
ト用モータ、３５は減速ギヤ、３６はビニオン、３７は
ランク、３８はタイロッド、３９は車輪である。

モータ３４は、減速ギヤ３５を介しビニオン３６に回転
力を伝えることにより操舵力アシストを行なう、トルク
センサ３３は、コラム３２を介しテトルクセンサ３３の
一端に入力されるハンドル入力トルクＴ・（第１図参照
）とビニオン３６を介してトルクセンサ３３の他端に入
力されるモータアシスト力および車輪からの反力による
トルクＴｔ（第１図参照）とにょる涙れをトルクとして
検出する。

フィルタ２が無いモータ駆動制御系においては、操舵力
のアシスト量を増加していくと、モータ駆動制御系のゲ
インが高（なり、系に存在する位相遅れにより発振を起
こしてしまう０発振は、トルクセンサ３３を構成するバ
ネ系とハンドル慣性とによる共振系に生じる力がトルク
センサ３３の一端に加わり、トルク信号ａにょるモータ
駆動力（モータアシスト力）が位相のずれた形でトルク
センサ３３の他端に加わることにより特定周波数で生じ
る。この特定周波数は、上記共振系における共振周波数
である。パワーステアリング装置に対しては、ますます
軽いハンドル入力が要求されており、制御ゲインを高く
する必要があり、上記発振は持続振動となってしまう。

これを防ぐために、従来のモータ駆動制御系においては
、フィルタ２としてローパスフィルタ又は位相補償手段
を使用していた。ローパスフィルタについては実開昭６
２−４００７７号公報、位相補償手段については微分回
路として特開昭６１−１２２０７８号公報に記載されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ローパスフィルタまたは位相補償手段を使用し
た制御系では十分に発振をとめることができなかった。

すなわち、ローパスフィルタを使用した場合、必要とす
る転舵の速度域までトルク信号ａを減衰させねばならず
、速い操舵においてモータが追従せず、いわゆるハンド
ル引っ掛かりを生じていた。また、トルク信号ａの位相
を進める位相補償手段では高域に発振がずれるだけであ
り、ゲインも太き（することができなかった。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明は、トルクセン
サ系のバネ要素とハンドル慣性とにより生じる共振の周
波数を有する信号を除去する帯域除去フィルタをモータ
駆動制御系に設けるようにしたものである。

〔作用〕

本発明による全電気式パワーステアリング装置において
は、制御系の所定の信号の共振周波数成分が除去される
。

〔実施例〕

従来のフィルタを使用したモータ駆動制御系における周
波数ｆと利得（ゲイン）の関係を第３図に示す０発振は
前述した共振系の共振周波数ｒ。

で生じている０本願の発明者は、モータ駆動制御系の信
号のｆ０周波数成分を除去すれば発振は止まるとの想定
のもとに、第１図のフィルタ２として周波数ｒ、のノツ
チフィルタ（一種の帯域除去フィルタ）を使用し、この
結果、発振が停止することを確認した。

フィルタ２としては、上記ノ・ノチフィルタの代わりに
成る程度の除去帯域を有する帯域除去フィルタを使用し
てもよい、帯域除去フィルタの一例を第４図に示す、第
４図のフィルタは一般に、Ｃｌ＝Ｃ２、Ｃ５−２ＣＩＳ
Ｒ１−Ｒ２、Ｒ３−２Ｒ１に設定して使用されるが、こ
の関係をずらすことにより除去する信号の減衰率を変更
することができる。帯域除去フィルタの減衰率を変化さ
せると除去帯域が幅広となり、発振周波数が多少変動し
ても追随できる効果がある。

第５図はローパスフィルタ（ＬＰＦ）４１とバイパスフ
ィルタ（ＨＰＦ）４２とにより帯域除去フィルタを構成
する場合を示す。

上記実施例では、帯域除去フィルタをフィルタ２として
使用した場合について説明したが、帯域除去フィルタを
Ｄ／Ａ変換器５と比較器６との間に配置してもよ（、ま
た、帯域通過フィルタを比較器６と電流検出器２１との
間に配置してもよい。

帯域通過フィルタの一例を第６図に示す。

なお、ＣＰＵ内部でソフトウェアによる帯域除去フィル
タを構成しても良いが、扱う周波数が相当高速まで処理
する必要があり、あまり現実的ではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、トルクセンサ系のバネ要
素とハンドル慣性とにより生じる共振の周波数を有する
信号を除去する帯域除去フィルタをモータ駆動制御系に
設けたことにより、共振の周波数以外の周波数成分の信
号に対して影響を与えることなく共振を停止できるので
、速い操舵でもモータは追従し、いわゆるハンドル引っ
掛かりを生ぜず、また、高域に発振がずれることもなく
、モータ駆動制御系のゲインを十分に高くできる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なモータ駆動制御系を示す回路図、第２
図は一般的な全電気式パワーステアリング装置の概略を
示す説明図、第３図は従来のモータ駆動制御系における
共振特性を示すグラフ、第４図および第５図は帯域除去
フィルタの例を示す回路図、第６図は帯域通過フィルタ
の一例を示す回路図である。 １・・・トルクセンサ、２・・・フィルタ、３・・・車
速センサ、４・・・ＣＰＵ、４ａ・・・Ａ／Ｄ変換部、
５・・・Ｄ／Ａ変換器、６・・・比較器、７，８・・・
アンド回路、９〜１２・・・駆動部、１３・・・リレー
等のパワースイッチ手段、１４〜１７・・・トランジス
タ、１８・・・アシスト用モータ、１９．２０・・・抵
抗、２１・・・電流検出器、２２・・・ギヤ系、ＢＴ・
・・バッテリー第２図 特許出願人　　　自動車機器株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハンドルに加えたトルクに応じてモータで操舵力をアシ
   ストする全電気式パワーステアリング装置において、ト
   ルクセンサ系のバネ要素とハンドル慣性とにより生じる
   共振の周波数を有する信号を除去する帯域除去フィルタ
   をモータ駆動制御系に備えたことを特徴とする全電気式
   パワーステアリング装置。