JPH068837A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コスト低減を図りつつ、操舵時の不要な粘性
感をなくし、収斂性や戻り特性を向上させて高フィーリ
ングな操舵感を得る。 【構成】 基準アシストトルク算出手段５１は操舵トル
クセンサ２１の出力に基づいて基準アシストトルクを作
成し、トルク微分算出手段５２はトルク微分を算出す
る。操舵状態判定手段４１はトルク微分およびモータ回
転速度に基づいて操舵系が操舵されているか、手放し時
であるかを判定し、アシストトルク算出手段４２は操舵
状態判定手段４１によって判定された操舵状態に応じて
基準アシストトルクを補正し、補正アシストトルクを駆
動手段５４に出力してモータ６を駆動する。したがっ
て、操舵系の操舵あるいは手放し時のそれぞれの状態に
応じた最適なアシスト制御が行われ、操舵時の手ごたえ
感と、手放し時のハンドル戻り特性および収斂性が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に用いて好適な電
動式パワーステアリング装置に係わり、詳しくはモータ
の回転出力によって操舵力を補助するパワーステアリン
グ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両のパワーステアリング装置と
して油圧式に代えてモータを用いた電動式のものが使用
されており、モータはアクチュエータとして小型、軽量
等の利点から今後とも増加傾向にある。

【０００３】従来のパワーステアリング装置では、トル
クセンサによって操舵系の操舵トルクを検出し、このト
ルクセンサの出力信号に基づいてアシストモータを制御
し、補助操舵力を発生させることにより、操舵力を軽減
している。

【０００４】ところで、上記従来装置では、アシスト用
モータのトルクをギヤで減速してラック軸等に伝達する
構成であるため、アシスト用モータの慣性力により高車
速時の収斂性が不足するために、舵角速度に応じた減衰
力を発生させる装置が提案されている（例えば、実開昭
６１ー１６９６７５号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな改良の従来装置にあっては、高車速時の不安定性を
粘性制動によって安定化しているため、安定性を改善す
ることはできるものの、ハンドルからの操舵入力時に
は、粘性制動により不要な粘性感が生じたり、高速操舵
時にハンドルが重くなるという問題点があった。

【０００６】一方、ハンドルの手放し時には収斂性や戻
り特性が悪化するとともに、操舵の手ごたえ感が不足す
るという欠点があった。

【０００７】また、舵角センサの出力に基づく舵角速度
から減衰信号を発生する構成となっているため、舵角セ
ンサを必要とし、それ以前の電動式パワーステアリング
装置よりもコストが高くなるという欠点があった。

【０００８】そこで本発明は、コスト低減を図りつつ、
操舵時の不要な粘性感をなくし、収斂性や戻り特性を向
上させて高フィーリングな操舵感を得ることのできる電
動式パワーステアリング装置を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明による電動式パワーステアリン
グ装置は、操舵系に連結され、操舵補助トルクを発生す
るモータと、操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク
検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記操舵
トルク検出手段および車速検出手段の出力に基づいて前
記モータの駆動を制御する制御手段と、を備えた電動式
パワーステアリング装置において、操舵系が操舵されて
いるか、手放し時であるかを判定する操舵状態判定手段
とを設け、前記制御手段は、操舵状態判定手段によって
判定された操舵状態に基づいて前記モータの駆動を制御
する制御値を補正することを特徴とする。

【００１０】また、好ましい態様として請求項１記載の
電動式パワーステアリング装置で、前記操舵状態判定手
段は、前記モータの回転角、モータ回転速度又はモータ
回転角速度と、操舵トルク又は操舵トルク微分との位相
差を検出することにより、操舵状態を判定することを特
徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明による電動式パワース
テアリング装置は、操舵系に連結され、操舵補助トルク
を発生するモータと、操舵系の操舵トルクを検出する操
舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、
前記操舵トルク検出手段および車速検出手段の出力に基
づいて前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備え
た電動式パワーステアリング装置において、操舵系の舵
角速度を検出する舵角速度検出手段と、操舵トルクの変
化量を算出するトルク変化量算出手段と、少なくとも前
記舵角速度検出手段およびトルク変化量算出手段の出力
に基づいて前記モータの粘性を制御する粘性補償値を算
出する粘性補償手段とを設け、前記制御手段は、粘性補
償手段によって算出された粘性補償値に基づいて前記モ
ータの駆動を制御する制御値を補正することを特徴とす
る。

【００１２】また、好ましい態様として請求項３記載の
電動式パワーステアリング装置で、前記舵角速度検出手
段は、前記モータの印加電圧と電機子電流を検出し、こ
の検出結果から前記操舵系の舵角速度を演算して求める
ことを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明では、操舵状態判定手段に
より操舵系が操舵されているか、手放し時であるかが判
定され、この判定された操舵状態に基づいてモータの駆
動を制御する制御値が補正される。したがって、操舵系
の操舵あるいは手放し時のそれぞれの状態に応じた最適
なアシスト制御が行われることとなり、操舵時の手ごた
え感と、手放し時のハンドル戻り特性および収斂性が両
立させて向上できる。

【００１４】請求項２記載の発明では、操舵状態の判定
に際してモータ速度が、例えばモータ電流やモータ電圧
から推定される。したがって、従来のように舵角センサ
を必要とせず、コストが低減する。

【００１５】請求項３記載の発明では、少なくとも舵角
速度検出手段およびトルク変化量算出手段の出力に基づ
いてモータの粘性を制御する粘性補償値が算出され、こ
の粘性補償値に基づいてモータの駆動を制御する制御値
が補正される。例えば、トルク微分算出値の位相が操舵
時の舵角速度の位相と一致するような制御が行われる。

【００１６】したがって、不要な粘性がなくなるような
制御となり、手放し時の収斂性が高まって安定性が向上
し、操舵時の不要な粘性感がなくなって、良好な操舵フ
ィーリングが得られる。

【００１７】請求項４記載の発明では、モータの印加電
圧と電機子電流を検出し、この検出結果から操舵系の舵
角速度が算出され、コストが低減する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１〜図１０は請求項１記載の発明に係る電動式パワース
テアリング装置の第１実施例を示す図である。図１は本
装置のハード構成を示すブロック図である。図２はこの
パワーステアリング装置が適用されるステアリング機械
系の一例を示す構成図である。

【００１９】まず、図２に示すパワーステアリング機械
系について説明しておく。図２において、操舵ハンドル
１の回転力はハンドル軸を介してピニオンギアを含むス
テアリングギア２に伝達されるとともに、上記ピニオン
ギアによりラック軸３に伝達され、さらにナックルアー
ム等を経て車輪４が転向される。また、コントロール装
置５により制御駆動される操舵アシスト（補助）モータ
（ＤＣモータ）６の回転力はピニオンギアを含むステア
リングギア７とラック軸３との噛み合いによりラック軸
３に伝達され、ハンドル１による操舵を補助することに
なる。ハンドル１とモータ６の回転軸はギア２、７およ
びラック軸３により機械的に連結されている。

【００２０】一方、後述の操舵トルクセンサ２１（図１
参照）により、操舵トルク（戻りトルク）が検出され、
車速センサ２２（図１参照）より車速が検出される。そ
して、これらの検出トルク、車速等に基づきコントロー
ル装置５によってモータ６が制御される。コントロール
装置５およびモータ６には車両に搭載されたバッテリ８
から、その動作電力が供給される。

【００２１】コントロール装置５は電流検出器、電圧検
出器等の検出器、モータ６を駆動する駆動回路、モータ
６の全体的な制御を統括するコンピュータ（ＣＰＵ、例
えばマイクロプロセッサ）、メモリ、コンピュータと上
記入／出力機器とのインターフェース回路等から構成さ
れている。

【００２２】具体的に説明すると、図１はコントロール
装置５に内蔵されたコンピュータおよび各センサを示す
ブロック図である。この図において、コントロール装置
５には操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）２１、
車速センサ（車速検出手段）２２からの出力信号が入力
されている。

【００２３】コントロール装置５はモータ６の全体的な
制御を統括するＣＰＵ３１、Ａ／Ｄ変換回路３２〜３
４、カンウタ３５、モータ駆動回路３６、モータ電圧検
出回路３７、モータ電流検出回路３８およびメモリ３９
によって構成される。

【００２４】操舵トルクセンサ１１によって検出された
操舵トルクはＡ／Ｄ変換回路３２によってデジタル信号
に変換された後にＣＰＵ３１に取り込まれる。また、車
速センサ２２によって検出された車速はカウンタ２６に
よってカウントされ、車速を表すカウント値はＣＰＵ３
１に取り込まれる。

【００２５】ＣＰＵ３１は入力された操舵トルクおよび
車速に基づいてアシスト指令を作成し、それに基づく制
御信号をモータ駆動回路３６に出力し、モータ駆動回路
３６によりモータ６が駆動される。この結果、モータ駆
動回路３６から出力されるアシストトルク値（又はモー
タ電流指令値）は図３に示すように、検出トルクＶ_Tと
検出車速Ｖ_Sによって定められた値（ここでは基準アシ
ストトルクに相当）となる。

【００２６】図３は、操舵トルクＶ_Tに応じて、一定範
囲の操舵トルクＶ_Tに対してはこれにほぼ比例するモー
タ電流が流れ（アシストトルクが発生し）、上記範囲を
超えると、ある一定のモータ電流が流れる（アシストト
ルクが発生する）ように、また車速Ｖ_Sに応じて、車速
Ｖ_Sが速いときにはモータ電流（アシストトルク）を少
なくし、車速Ｖ_Sが遅いときにはモータ電流（アシスト
トルク）を多くするように、モータ６を制御するための
アシスト指令が発生することを表している。

【００２７】図１に戻り、モータ電圧はモータ電圧検出
回路３７によって検出され、Ａ／Ｄ変換回路３３によっ
てデジタル信号に変換された後にＣＰＵ３１に取り込ま
れる。また、モータ電流はモータ電流検出回路３８によ
って検出され、Ａ／Ｄ変換回路３４によってデジタル信
号に変換された後にＣＰＵ３１に取り込まれる。メモリ
３９はＣＰＵ３１の処理に必要なプログラムやデータを
記憶している。

【００２８】ここで、本実施例のＣＰＵ３１はそのパワ
ーステアリング制御の原理的構成を図４に示すように、
操舵状態判定手段４１およびアシストトルク算出手段４
２としての機能を有する。操舵状態判定手段４１は操舵
系が操舵されているか、手放し時であるかを判定するも
ので、ここではモータ６の回転角、モータ回転速度又は
モータ回転角速度と、操舵トルク又は操舵トルク微分と
の位相差を検出することにより、操舵状態を判定する。

【００２９】アシストトルク算出手段（ここでは制御手
段に相当）４２は操舵状態判定手段４１によって判定さ
れた操舵状態に応じてモータ６の駆動を制御するアシス
ト指令値（すなわち、基準アシストトルク）を補正し、
この補正されたアシスト指令値によってモータ６が駆動
される。

【００３０】図５はコントロール装置５によって実現さ
れる各種機能をブロック的に、他の入／出力機器、各種
回路を示すブロックとともに、描いたものである。この
図において、基準アシストトルク算出手段５１は操舵ト
ルクセンサ２１からの操舵トルクＶ_Tに基づいて基準ア
シストトルクを作成し、アシストトルク算出手段４２に
出力する。

【００３１】また、操舵トルクセンサ２１からの操舵ト
ルクＶ_Tはトルク微分算出手段５２に入力されており、
トルク微分算出手段５２はトルク微分を算出して操舵状
態判定手段４１に出力する。操舵状態判定手段４１に
は、さらにモータ回転速度算出手段５３からのモータ回
転速度が入力されており、操舵状態判定手段４１はトル
ク微分およびモータ回転速度に基づいて操舵系が操舵さ
れているか、手放し時であるかを判定し、その判定結果
をアシストトルク算出手段４２に出力する。

【００３２】アシストトルク算出手段４２は操舵状態判
定手段４１によって判定された操舵状態に応じて基準ア
シストトルクを補正し、補正アシストトルクを駆動手段
５４に出力する。駆動手段５４は補正アシストトルクに
基づいてモータ６を駆動するための駆動信号を生成して
モータ６に出力し、この駆動信号によってモータ６が駆
動され、ステアリング機構５５が操舵される。上記基準
アシストトルク算出手段５１およびアシストトルク算出
手段４２は制御手段１００を構成する。

【００３３】次に、本装置の作用を説明する。図５はパ
ワーステアリング制御におけるＣＰＵ３１の処理を示す
フローチャートである。図５において、まずステップＳ
１で初期設定を行う。ここでは、例えばメモリ３９にお
けるワークエリアの初期化等が行われる。次いで、ステ
ップＳ２でＡ／Ｄ変換された操舵トルクセンサ２１から
操舵トルクＶ_Tを読み込んでスケーリングを行い、ステ
ップＳ３でこの操舵トルクＶ_Tと車速Ｖ_Sとから図３に示
す特性の基準アシストトルクを計算する。

【００３４】次いで、ステップＳ４で操舵トルクＶ_Tか
らトルク微分値を計算し、ステップＳ５でモータ電圧お
よびモータ電流のＡ／Ｄ変換値を読み込む。トルク微分
値は操舵トルクＶ_Tの変化量に対応する。次いで、ステ
ップＳ６でモータ電圧およびモータ電流のＡ／Ｄ変換値
から次式に従ってモータ角速度ωを計算する。 ω＝Ｋ１・Ｅ−Ｋ２・Ｉ…… ただし、Ｋ１、Ｋ２：定数、Ｅ：モータ電圧、Ｉ：モー
タ電流

【００３５】次いで、ステップＳ７で操舵状態の判定を
行う。この処理では、トルク微分＝０のときのモータ角
速度ωを読み込み、 ｜ω｜＞操舵時角速度しきい値…… なる式を満足するときは、操舵時と判定し、それ以外の
ときは手放し時と判定する。トルク微分値は操舵トルク
Ｖ_Tの変化量に対応しているから、トルク微分＝０とい
う状態は操舵トルクＶ_Tに変化がないことに相当する。

【００３６】ここで、操舵状態判定の考え方について説
明する。図７は２つの波形ｘ、ｙの位相差を算出すると
きの説明図である。ただし、各波形は ｘ＝ｓｉｎ（ω₁ｔ＋φ₁）…… ｙ＝ｓｉｎ（ω₂ｔ＋φ₂）…… なる式で表される値である。いま、各波形ｘ、ｙの間に
は（φ₂−φ₁）の大きさの位相差が存在している。ま
た、Ａ点は波形ｘがゼロを横切る開始タイミングであ
る。

【００３７】図８は波形ｘ、ｙの位相のずれを示す曲線
であり、ずれの程度に応じて円形の曲線形状が変化する
様子を表している。例えば、波形ｘ、ｙの位相のずれ
（φ₂−φ₁）がないとき（（φ₂−φ₁）＝０のとき）に
は、ずれを示す曲線がほぼ直線になる。一方、位相のず
れがあるときは、ずれを示す曲線が楕円形になるととも
に、そのずれの大きさが図中に矢印で示すように楕円の
中心点からのｙ方向（負側）の長さとして現れる。この
長さは位相のずれが大きいほど、長くなる。

【００３８】図８は位相のずれ（φ₂−φ₁）が０、１／
４π、１／３π、１／２πであるときの曲線形状を示し
ており、位相のずれ（φ₂−φ₁）が１／２πのとき曲線
がほぼ円になる。図８から２つの波形ｘ、ｙの位相差を
算出するには、位相のずれに対応する長さを判断すれば
よいことが明らかとなる。

【００３９】したがって、２つの波形ｘ、ｙをモータ角
速度ωとトルク微分にそれぞれ対応させ、図８の手法を
あてはめると、両者の位相が一致しているか否かを判別
できる。

【００４０】そこで、モータ角速度ωとトルク微分の実
際の波形を示すと、図９、図１０のように表される。何
れもモータ角、操舵トルク、モータ角速度、トルク微分
を表している。図９はハンドル手放し時の波形であり、
このときモータ角速度とトルク微分の波形が一致してい
る。したがって、両者は位相が一致していることにな
る。逆に言うと、モータ角速度とトルク微分の位相が一
致していると、操舵状態がハンドル手放し時であると判
定できる。

【００４１】また、図１０は操舵時の波形であり、この
ときモータ角速度とトルク微分の波形に着目すると、ト
ルク微分の方が１／２π程度位相が進んでいる。逆に言
うと、モータ角速度とトルク微分の位相が異なり、トル
ク微分の方が１／２π程度位相が進んでいれば、操舵時
であると判定できる。

【００４２】このように、モータ速度とトルクとの位相
によって操舵状態を判定することにより、操舵時および
戻り時の波形のマクロな特徴を捉えて適切に操舵状態の
判断を行うことができる。

【００４３】ステップＳ７における操舵状態の判定が経
ると、続くステップＳ８でアシストトルクを算出する。
この処理では、先のステップＳ３で計算した基準アシス
トトルクに対して操舵状態の判定結果に対応する定数を
乗算してアシストトルクを算出する。すなわち、基準ア
シストトルクを操舵状態の判定結果で補正する。この定
数は、例えば操舵時には１．０、ハンドル手放し時には
０．５とする。

【００４４】次いで、ステップＳ９で算出したアシスト
トルクとなるようにモータ６への電流制御演算を行い、
モータ６の印加電圧に比例したＰＷＭデューティを決定
する。これにより、Ｈブリッジ型に接続された４個のス
イッチング素子のゲートがＰＷＭ方式によって制御さ
れ、モータ６が駆動されてパワーアシストが行われる。

【００４５】このように、本実施例では操舵状態判定手
段４１により操舵系が操舵されているか、手放し時であ
るかが判定され、この判定された操舵状態に基づいてモ
ータ６の駆動を制御する制御値が補正される。したがっ
て、操舵系の操舵あるいは手放し時のそれぞれの状態に
応じた最適なアシスト制御が行われることとなり、操舵
時の手ごたえ感と、手放し時のハンドル戻り特性および
収斂性を両立させて共に向上させることができ、高フィ
ーリングな操舵感を得ることができる。

【００４６】また、操舵状態の判定に際してモータ速度
をモータ電流およびモータ電圧から推定し、従来のよう
に舵角センサを必要としないので、上記効果を得るに際
して、それ以前の電動式パワーステアリング装置よりも
コストを非常に低減することができる。

【００４７】図１１は請求項１記載の発明に係る電動式
パワーステアリング装置の第２実施例を示す図であり、
特にコントロール装置５によって実現される各種機能を
示すブロック図である。この図の説明に当たり、前述し
た図５と同一構成部分には同一番号を付して重複説明を
省略する。

【００４８】図１１において、６１は粘性補償値算出手
段であり、粘性補償値算出手段６１はモータ回転速度算
出手段５３および操舵状態判定手段４１からの出力が入
力される。粘性補償値算出手段６１はモータ回転速度に
応じて粘性補償値を演算するとともに、この粘性補償値
を操舵状態の判定結果に応じて変化させる。ここで、粘
性補償値は舵角の運動に対して粘性力を与えるものであ
る。

【００４９】６２はアシストトルク算出手段であり、ア
シストトルク算出手段６２は粘性補償値算出手段６１に
よって算出された粘性補償値に応じてモータ６の駆動を
制御するアシスト指令値（すなわち、基準アシストトル
ク）を補正し、この補正されたアシスト指令値によって
モータ６が駆動される。上記基準アシストトルク算出手
段５１、アシストトルク算出手段６２および粘性補償値
算出手段６１は制御手段１０１を構成する。

【００５０】したがって、この第２実施例では第１実施
例の効果に加えて、モータ回転速度に応じて演算された
粘性補償値が操舵状態の判定結果に応じて変化するの
で、操舵時は適度なの手ごたえ感を得ることができると
ともに、手放し時は粘性制動による操舵の安定化を得る
ことができる。

【００５１】また、車速に応じて手放し時の粘性補償値
を変化させるような操作を行うと、高車速時には粘性制
動による安定性を得ることができるとともに、低車速時
には粘性補償（モータの逆起電力によるブレーキ現象を
補償）することで、ハンドル１の戻りスピードを向上さ
せることができる。その結果、ハンドル１の残留角を減
少させ、良好な戻り特性を得ることができる。

【００５２】図１２は請求項１記載の発明に係る電動式
パワーステアリング装置の第３実施例を示す図であり、
特にコントロール装置５によって実現される各種機能を
示すブロック図である。この図の説明に当たり、前述し
た図５と同一構成部分には同一番号を付して重複説明を
省略する。

【００５３】図１２において、７１は微分補償値算出手
段であり、微分補償値算出手段７１にはトルク微分算出
手段５２および操舵状態判定手段４１の出力が入力され
る。微分補償値算出手段７１は操舵状態の判定結果に応
じて操舵トルクＶ_Tに対応する微分補償値（トルク微分
算出手段５２の出力）を変化させる。

【００５４】７２はアシストトルク算出手段であり、ア
シストトルク算出手段７２は微分補償値算出手段７１に
よって算出された微分補償値に応じてモータ６の駆動を
制御するアシスト指令値（すなわち、基準アシストトル
ク）を補正し、この補正されたアシスト指令値によって
モータ６が駆動される。上記基準アシストトルク算出手
段５１、アシストトルク算出手段７２および微分補償値
算出手段７１は制御手段１０２を構成する。

【００５５】したがって、この第３実施例では第１実施
例の効果に加えて、操舵時は微分補償値を大きめに設定
することて、モータ６の慣性の影響による操舵時のもっ
たり感（ハンドル１の切り始めや切り返し時におもりに
引張られるような感じ）をなくすることかできるととも
に、手放し時は微分補償値を小さめに設定することて、
特に高速時における収斂性を向上させることができる。
微分補償値が収斂性に悪影響を及ぼすためである。

【００５６】なお、図５、図１０、図１１に示す構成の
１つでも上記効果が得られるが、複数の構成を適当に組
み合せることにより、より一層操舵状態に適したアシス
ト特性にすることができる。

【００５７】図１３は請求項３記載の発明に係る電動式
パワーステアリング装置の一実施例を示す図であり、特
にコントロール装置５によって実現される各種機能を示
すブロック図である。この図の説明に当たり、前述した
図５と同一構成部分には同一番号を付して重複説明を省
略する。

【００５８】図１３において、８１は舵角速度算出手段
（舵角速度検出手段）であり、舵角速度算出手段８１は
モータ電圧Ｅｍおよびモータ電流ＩｍのＡ／Ｄ変換値か
ら次式に従って舵角速度ωを計算し、粘性指令値算出
手段８２に出力する。 ω＝（Ｅｍ−Ｉｍ・Ｒ）／Ｋ…… ただし、Ｒ：モータ６の電機子抵抗に相当する定数、
Ｋ：モータ６の誘起電圧定数およびギア比に関係する定
数、Ｅｍ：モータ電圧、Ｉｍ：モータ電流

【００５９】粘性指令値算出手段（粘性補償手段）８２
はトルク微分ｄＴ／ｄｔ（図面上はトルクＴの上にドッ
トを付して表す）の位相を調整した後、トルク微分ｄＴ
／ｄｔおよび舵角速度ωに対してそれぞれに車速Ｖ_Sに
応じて求めた車速係数ＫｄおよびＫωを乗算した値の差
から粘性指令値を次式に従って算出する。 粘性指令値＝Ｋω・ω−Ｋｄ・（ｄＴ／ｄｔ）……

【００６０】ここで、車速係数ＫｄおよびＫωはそれぞ
れ図１４、図１５に示すように５０［Ｋｍ／ｈ］から次
第に増加するような傾向のもので、高速側の粘性を補正
するものである。

【００６１】なお、粘性指令値算出手段８２における上
記トルク微分ｄＴ／ｄｔに対する位相調整の方法は、例
えば遅延器などを用いる位相遅れ補償や、数回のトルク
微分ｄＴ／ｄｔの平均値を求めることによる位相遅れ処
理、さらにはローパスフィルタの挿入による位相遅れ処
理がある。

【００６２】粘性指令値算出手段８２によって算出され
た粘性指令値はアシストトルク算出手段８３に入力され
る。アシストトルク算出手段８３には、その他基準アシ
ストトルク算出手段５１からの出力および位相補償部８
４からの出力が入力されている。位相補償部８４は操舵
トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクＶ_Tに
対して微分などの処理を行うことで、センサ出力電流の
応答遅れを補償し、またトルク部の低剛性に起因する振
動を抑えるという機能を発揮するものである。

【００６３】アシストトルク算出手段８３は基準アシス
トトルク算出手段５１の出力に対して粘性指令値および
位相補償部８４の出力を加算することで、基準アシスト
トルクを補正してアシストトルクを算出し、補正アシス
トトルクを駆動手段５４に出力する。駆動手段５４は補
正アシストトルクに基づいてモータ６を駆動するための
駆動信号を生成してモータ６に出力し、この駆動信号に
よってモータ６が駆動され、ステアリング機構５５が操
舵される。ステアリング機構５５における操舵トルクは
操舵トルクセンサ２１によって検出される。

【００６４】ここで、トルク微分算出手段５２はトルク
変化量算出手段としての機能を有する。また、上記基準
アシストトルク算出手段５１、アシストトルク算出手段
８３および位相補償部８４は制御手段２００を構成す
る。

【００６５】以上の構成において、本実施例では粘性指
令値算出手段８２がトルク微分ｄＴ／ｄｔの位相を調整
し、操舵時のトルク微分出力の位相と、モータ速度の位
相とが一致するように制御する。これにより、操舵時に
はトルク微分出力と舵角速度とが打ち消しあうことにな
り、粘性指令値がほぼゼロとなって不要な粘性感をなく
すことができる。

【００６６】図１６は、１００［Ｋｍ／ｈ］で走行中に
ハンドル１を切り込み（スラローム）させたときの波形
である。舵角θはスラロームの変化を示し、この舵角θ
変化に対応して操舵トルクＶ_T、トルク微分ｄＴ／ｄｔ
およびモータ速度（舵角速度ω）が変化している。ま
た、粘性指令値算出手段８２によってトルク微分ｄＴ／
ｄｔが位相調整されており、この位相調整された波形は
モータ速度波形とほぼ一致する。したがって、ハンドル
１の切り込みという操舵時には、トルク微分出力と舵角
速度とが打ち消して粘性指令値がほぼゼロとなり、不要
な粘性感がなくなる。

【００６７】また、手放し時には、操舵時に比べトルク
センサ出力の位相が遅れるので、同時にトルク微分出力
の位相も舵角速度ωの位相に対して遅れることとなる。
このため、手放し時には大きな粘性指令値が算出され、
大きな制動力が発生して手放し時の安定性を向上させる
ことができる。

【００６８】図１７は、同じく１００［Ｋｍ／ｈ］で走
行中にパルス操舵後、ハンドル１を手放ししたときの波
形である。このときはトルク微分ｄＴ／ｄｔが位相調整
されるが、この位相調整された波形はモータ速度の位相
に対して遅れる。したがって、ハンドル手放し時には、
大きな粘性指令値が算出されて大きな制動力が発生し、
手放し時の安定性が向上する。

【００６９】さらに、舵角速度ωをモータ電圧Ｅｍおよ
びモータ電流Ｉｍに基づいて算出しているので、従来の
ように舵角センサを必要とせず、上記効果を得るに際し
て、それ以前の電動式パワーステアリング装置よりもコ
ストを非常に低減することができる。

【００７０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、操舵系の
操舵あるいは手放し時のそれぞれの状態に応じた最適な
アシスト制御を行うことができ、操舵時の手ごたえ感
と、手放し時のハンドル戻り特性および収斂性を両立さ
せて向上させることができる。

【００７１】請求項２記載の発明によれば、操舵状態の
判定に際してモータ速度を、例えばモータ電流やモータ
電圧から推定しているので、従来のように舵角センサを
必要とせず、コストを低減することができる。

【００７２】請求項３記載の発明によれば、不要な粘性
をなくすことができ、手放し時の収斂性を高めて安定性
を向上させることができるとともに、操舵時の不要な粘
性感がなくなって、良好な操舵フィーリングを得ること
ができる。

【００７３】請求項４記載の発明によれば、舵角速度を
モータ電圧およびモータ電流に基づいて算出しているの
で、従来のように舵角センサを必要とせず、コストを低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明に係る電動式パワーステア
リング装置の第１実施例のハード構成を示すブロック図
である。

【図２】同実施例のステアリング機械系の一例を示す構
成図である。

【図３】同実施例のパワーステアリング装置のアシスト
トルクの特性を示す図である。

【図４】同実施例のパワーステアリング制御の原理的構
成を示す図である。

【図５】同実施例のパワーステアリング装置のコントロ
ール装置に内蔵されたコンピュータの各種機能をブロッ
ク的に示す図である。

【図６】同実施例のパワーステアリング制御のメインプ
ログラムのフローチャートである。

【図７】同実施例の操舵状態判定の考え方についての説
明のために、２つの波形の位相差を示す図である。

【図８】同実施例の操舵状態判定の考え方についての説
明のために、２つの波形位相のずれを示す曲線を表す図
である。

【図９】同実施例のハンドル手放し時におけるモータ角
速度とトルク微分の実際の波形を示す図である。

【図１０】同実施例の操舵時におけるモータ角速度とト
ルク微分の実際の波形を示す図である。

【図１１】請求項１記載の発明に係る電動式パワーステ
アリング装置の第２実施例を示すそのコントロール装置
に内蔵されたコンピュータの各種機能をブロック的に示
す図である。

【図１２】請求項１記載の発明に係る電動式パワーステ
アリング装置の第３実施例を示すそのコントロール装置
に内蔵されたコンピュータの各種機能をブロック的に示
す図である。

【図１３】請求項３記載の発明に係る電動式パワーステ
アリング装置の一実施例を示すそのコントロール装置に
内蔵されたコンピュータの各種機能をブロック的に示す
図である。

【図１４】同実施例の車速係数Ｋｄの変化を示す図であ
る。

【図１５】同実施例の車速係数Ｋωの変化を示す図であ
る。

【図１６】同実施例のハンドル切り込み時の制御波形で
ある。

【図１７】同実施例のパルス操舵後のハンドル手放し時
の制御波形である。

【符号の説明】

５ コントロール装置 ６ モータ ２１ 操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段） ２２ 車速センサ（車速検出手段） ３１ ＣＰＵ ３６ モータ駆動回路 ３７ モータ電圧検出回路 ３８ モータ電流検出回路 ４１ 操舵状態判定手段 ４２、７２、８３ アシストトルク算出手段 ５１ 基準アシストトルク算出手段 ５２ トルク微分算出手段（トルク変化量算出手段） ５３ モータ回転速度算出手段 ５４ 駆動手段 ５５ ステアリング機構 ６１ 粘性補償値算出手段 ７１ 微分補償値算出手段 ８１ 舵角速度算出手段（舵角速度検出手段） ８２ 粘性指令値算出手段（粘性補償手段） ８４ 位相補償部 １００、１０１、１０２、２００ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 137:00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵系に連結され、操舵補助トルクを発
   生するモータと、 操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記操舵トルク検出手段および車速検出手段の出力に基
   づいて前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備え
   た電動式パワーステアリング装置において、 操舵系が操舵されているか、手放し時であるかを判定す
   る操舵状態判定手段とを設け、 前記制御手段は、操舵状態判定手段によって判定された
   操舵状態に基づいて前記モータの駆動を制御する制御値
   を補正することを特徴とする電動式パワーステアリング
   装置。
2. 【請求項２】 前記操舵状態判定手段は、前記モータの
   回転角、モータ回転速度又はモータ回転角速度と、操舵
   トルク又は操舵トルク微分との位相差を検出することに
   より、操舵状態を判定することを特徴とする請求項１記
   載の電動式パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 操舵系に連結され、操舵補助トルクを発
   生するモータと、 操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記操舵トルク検出手段および車速検出手段の出力に基
   づいて前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備え
   た電動式パワーステアリング装置において、 操舵系の舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、 操舵トルクの変化量を算出するトルク変化量算出手段
   と、 少なくとも前記舵角速度検出手段およびトルク変化量算
   出手段の出力に基づいて前記モータの粘性を制御する粘
   性補償値を算出する粘性補償手段とを設け、 前記制御手段は、粘性補償手段によって算出された粘性
   補償値に基づいて前記モータの駆動を制御する制御値を
   補正することを特徴とする電動式パワーステアリング装
   置。
4. 【請求項４】 前記舵角速度検出手段は、前記モータの
   印加電圧と電機子電流を検出し、この検出結果から前記
   操舵系の舵角速度を演算して求めることを特徴とする請
   求項３記載の電動式パワーステアリング装置。