JPH0891236A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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- JPH0891236A JPH0891236A JP6226739A JP22673994A JPH0891236A JP H0891236 A JPH0891236 A JP H0891236A JP 6226739 A JP6226739 A JP 6226739A JP 22673994 A JP22673994 A JP 22673994A JP H0891236 A JPH0891236 A JP H0891236A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
Abstract
(57)【要約】
高精度で信頼性に優れ、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。 【構成】 遅れ位相補償演算手段２５、進み位相補償演
算手段２６を備えた位相補償演算手段２２と、定数選定
手段２７、定数記憶手段２８を備えた定数変更手段２３
と、周波数領域変換手段２４とからなるソフト位相補償
手段２１を備えた電動パワーステアリング装置。
れる電動パワーステアリング装置を提供する。 【構成】 遅れ位相補償演算手段２５、進み位相補償演
算手段２６を備えた位相補償演算手段２２と、定数選定
手段２７、定数記憶手段２８を備えた定数変更手段２３
と、周波数領域変換手段２４とからなるソフト位相補償
手段２１を備えた電動パワーステアリング装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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直接作用させ、ドライバ
の操舵力の軽減を図る電動パワーステアリング装置に関
する。
補助力としてステアリング系に直接作用させ、ドライバ
の操舵力の軽減を図る電動パワーステアリング装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】本願出願人が実開平３―１１８１７３号
公報で開示したように、従来の電動パワーステアリング
装置において、操舵（トルク）センサとコントロールユ
ニットの間に操舵（トルク）センサが検出した信号の位
相を補償する位相補償回路を設け、この位相補償回路の
定数を車速センサが検出した信号に基づいて変更し、低
車速領域において操舵補助力を確保するとともに、高車
速領域においてステアリング系に作用する操舵補助力の
応答を速くして操舵フィーリングを向上するよう構成さ
れたものは知られている。
公報で開示したように、従来の電動パワーステアリング
装置において、操舵（トルク）センサとコントロールユ
ニットの間に操舵（トルク）センサが検出した信号の位
相を補償する位相補償回路を設け、この位相補償回路の
定数を車速センサが検出した信号に基づいて変更し、低
車速領域において操舵補助力を確保するとともに、高車
速領域においてステアリング系に作用する操舵補助力の
応答を速くして操舵フィーリングを向上するよう構成さ
れたものは知られている。
【０００３】また、従来の電動パワーステアリング装置
の位相補償回路は、抵抗（Ｒ）およびコンデンサ（Ｃ）
で構成された一次のＣＲ位相遅れ回路および一次のＣＲ
位相進み回路から構成されている。
の位相補償回路は、抵抗（Ｒ）およびコンデンサ（Ｃ）
で構成された一次のＣＲ位相遅れ回路および一次のＣＲ
位相進み回路から構成されている。
【０００４】従来の電動パワーステアリング装置の構成
および動作の概要を説明する。図５に従来の電動パワー
ステアリング装置の全体構成図、図６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、図７に従来
の電動パワーステアリング装置の位相補償手段回路図を
示す。
および動作の概要を説明する。図５に従来の電動パワー
ステアリング装置の全体構成図、図６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、図７に従来
の電動パワーステアリング装置の位相補償手段回路図を
示す。
【０００５】図５において、従来の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２に一体的に設け
られたステアリング軸３に自在継ぎ手４ａ、４ｂを備え
た連結軸４を介してステアリング・ギアボックス５内に
設けられたラック＆ピニオン機構６のピニオン６ａに連
結されて手動操舵力発生手段７が構成される。
ング装置１は、ステアリングホイール２に一体的に設け
られたステアリング軸３に自在継ぎ手４ａ、４ｂを備え
た連結軸４を介してステアリング・ギアボックス５内に
設けられたラック＆ピニオン機構６のピニオン６ａに連
結されて手動操舵力発生手段７が構成される。
【０００６】ピニオン６ａに噛み合うラック歯８ａを備
え、これらの噛み合いにより往復運動するラック軸８
は、その両端にタイロッド９を介して転動輪としての左
右の前輪１０に連結される。このようにして、ステアリ
ングホイール２操舵時には通常のラック＆ピニオン式の
ステアリングを介し、前輪１０を揺動させて車両の向き
を変えている。
え、これらの噛み合いにより往復運動するラック軸８
は、その両端にタイロッド９を介して転動輪としての左
右の前輪１０に連結される。このようにして、ステアリ
ングホイール２操舵時には通常のラック＆ピニオン式の
ステアリングを介し、前輪１０を揺動させて車両の向き
を変えている。
【０００７】手動操舵力発生手段７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１１をラック軸
８と同軸的に配設し、ラック軸８にほぼ平行に設けられ
たボールねじ機構１２を介して操舵補助力を推力に変換
してラック軸８に作用させる。
するため、操舵補助力を供給する電動機１１をラック軸
８と同軸的に配設し、ラック軸８にほぼ平行に設けられ
たボールねじ機構１２を介して操舵補助力を推力に変換
してラック軸８に作用させる。
【０００８】電動機１１のロータには駆動側ヘリカル・
ギア１１ａが一体的に設けられ、駆動側ヘリカル・ギア
１１ａはボールねじ機構１２のねじ軸の軸端に一体的に
設けられた従動側ヘリカル・ギア１２ａと噛み合わされ
ている。ボールねじ機構１２のナットはラック軸８に連
結されている。
ギア１１ａが一体的に設けられ、駆動側ヘリカル・ギア
１１ａはボールねじ機構１２のねじ軸の軸端に一体的に
設けられた従動側ヘリカル・ギア１２ａと噛み合わされ
ている。ボールねじ機構１２のナットはラック軸８に連
結されている。
【０００９】ステアリング・ギアボックス４内にはピニ
オン６ａに作用する手動トルクを検出するための操舵ト
ルクセンサ１３、一方、車輪またはエンジンのミッショ
ン回転数を検出する車速センサ１４を設けるとともに、
操舵トルクセンサ１３および車速センサ１４がアナログ
の電気信号として検出した操舵トルク信号Ｔおよび車速
信号Ｖが位相補償手段１７に供給され、車速信号Ｖに対
応して位相補償された操舵トルク信号ＴOが制御手段１
５に提供される。
オン６ａに作用する手動トルクを検出するための操舵ト
ルクセンサ１３、一方、車輪またはエンジンのミッショ
ン回転数を検出する車速センサ１４を設けるとともに、
操舵トルクセンサ１３および車速センサ１４がアナログ
の電気信号として検出した操舵トルク信号Ｔおよび車速
信号Ｖが位相補償手段１７に供給され、車速信号Ｖに対
応して位相補償された操舵トルク信号ＴOが制御手段１
５に提供される。
【００１０】ステアリングホイール２と操向車輪である
前輪１０とが機械的に連結されており、位相補償手段１
７から供給される操舵トルク信号ＴOを制御手段１５で
処理して得られる電動機制御電圧ＶO（例えば、ＰＷＭ
信号）により、電動機駆動手段１６（例えば、ＦＥＴを
用いたブリッジ回路）を介して電動機電圧ＶMを発生し
て電動機１１がＰＷＭ駆動され、ステアリングホイール
２の操舵トルク（操舵トルク信号Ｔ）および車速（車速
信号Ｖ）に対応した操舵補助力が得られるよう構成され
ている。
前輪１０とが機械的に連結されており、位相補償手段１
７から供給される操舵トルク信号ＴOを制御手段１５で
処理して得られる電動機制御電圧ＶO（例えば、ＰＷＭ
信号）により、電動機駆動手段１６（例えば、ＦＥＴを
用いたブリッジ回路）を介して電動機電圧ＶMを発生し
て電動機１１がＰＷＭ駆動され、ステアリングホイール
２の操舵トルク（操舵トルク信号Ｔ）および車速（車速
信号Ｖ）に対応した操舵補助力が得られるよう構成され
ている。
【００１１】図６において、従来の電動パワーステアリ
ング装置１は、操舵トルクセンサ１３、車速センサ１
４、位相補償手段１７、目標電流設定手段１８および駆
動制御手段１９を備えた制御手段１５、電動機駆動手段
１６、電動機１１から構成される。
ング装置１は、操舵トルクセンサ１３、車速センサ１
４、位相補償手段１７、目標電流設定手段１８および駆
動制御手段１９を備えた制御手段１５、電動機駆動手段
１６、電動機１１から構成される。
【００１２】位相補償手段１７は位相遅れ回路と位相進
み回路から構成され、操舵トルクセンサ１３が検出した
操舵トルク信号ＴのゲインＧと位相θを車速センサ１４
が検出した車速信号Ｖに対応して変更し、大きな操舵補
助力（ゲインＧ）は必要とされるが応答性（位相θ）は
余り問題とならない低車速領域、および操舵補助力（ゲ
インＧ）は小さくてよいが速い応答性（位相θの遅れな
し）が必要とされる高車速領域の双方の操舵性能を満足
させ、適切な操舵フィーリングを確保するよう構成され
る。
み回路から構成され、操舵トルクセンサ１３が検出した
操舵トルク信号ＴのゲインＧと位相θを車速センサ１４
が検出した車速信号Ｖに対応して変更し、大きな操舵補
助力（ゲインＧ）は必要とされるが応答性（位相θ）は
余り問題とならない低車速領域、および操舵補助力（ゲ
インＧ）は小さくてよいが速い応答性（位相θの遅れな
し）が必要とされる高車速領域の双方の操舵性能を満足
させ、適切な操舵フィーリングを確保するよう構成され
る。
【００１３】図７において、ハードで構成された位相補
償手段１７は、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１およびＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）Ｑ１を備えた位相遅れ回路
と、抵抗Ｒａ、抵抗Ｒｂ、コンデンサＣａおよび演算増
幅器ＯＰ１を備えた位相進み回路とから構成される。
償手段１７は、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１およびＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）Ｑ１を備えた位相遅れ回路
と、抵抗Ｒａ、抵抗Ｒｂ、コンデンサＣａおよび演算増
幅器ＯＰ１を備えた位相進み回路とから構成される。
【００１４】ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１を備
えた位相遅れ回路は可変位相補償手段１７Ａを構成し、
ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１のドレイン、ソー
ス間抵抗（例えば、Ｒｆ）をゲートに供給される車速信
号ＶCで制御することにより、例えば、車速信号ＶCが大
きな（高車速領域）場合は抵抗Ｒｆを増加させ、一方、
車速信号ＶCが小さな（低車速領域）場合には抵抗Ｒｆ
を減少させてゲインＧおよび位相θが調整される。
えた位相遅れ回路は可変位相補償手段１７Ａを構成し、
ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１のドレイン、ソー
ス間抵抗（例えば、Ｒｆ）をゲートに供給される車速信
号ＶCで制御することにより、例えば、車速信号ＶCが大
きな（高車速領域）場合は抵抗Ｒｆを増加させ、一方、
車速信号ＶCが小さな（低車速領域）場合には抵抗Ｒｆ
を減少させてゲインＧおよび位相θが調整される。
【００１５】一般的に、ＣＲ一次の位相遅れ回路（抵抗
Ｒ１、Ｒｆ、コンデンサＣ１構成）およびＣＲ一次の位
相進み回路（抵抗Ｒａ、Ｒｂ、コンデンサＣａ構成）そ
れぞれのｓ（ラプラス演算子）領域の伝達関数Ｈａ
（ｓ）、Ｈｅ（ｓ）は数１で表わされる。
Ｒ１、Ｒｆ、コンデンサＣ１構成）およびＣＲ一次の位
相進み回路（抵抗Ｒａ、Ｒｂ、コンデンサＣａ構成）そ
れぞれのｓ（ラプラス演算子）領域の伝達関数Ｈａ
（ｓ）、Ｈｅ（ｓ）は数１で表わされる。
【００１６】
【数１】 Ｈａ（ｓ）＝（ｓ＊ｋａ＋１）／（ｓ＊ｋｂ＋１） ただし、 ｋａ＝Ｃ１Ｒｆ、ｋｂ＝Ｃ１（Ｒ１＋Ｒｆ） Ｈｅ（ｓ）＝（ｓ＊ｋα＋ｋγ）／（ｓ＊ｋα＋ｋβ） ただし、 ｋα＝ＣａＲａＲｂ、ｋβ＝Ｒａ＋Ｒｂ、ｋγ＝Ｒｂ
【００１７】位相遅れ回路および位相進み回路のゲイン
Ｇならびに位相θの周波数特性は、数１を周波数（ｆ）
領域に変換して演算することにより求められる。
Ｇならびに位相θの周波数特性は、数１を周波数（ｆ）
領域に変換して演算することにより求められる。
【００１８】高車速領域では抵抗Ｒｆを大きくすること
により、位相遅れ回路の作用がなくなる（Ｒｆを充分大
きな値にすると位相遅れ回路がないのと等価になる）よ
う設定し、ゲインＧは小さいが、位相θ遅れがなくなる
よう構成される。従って、高車速領域において、操舵ト
ルクセンサ１３からの操舵トルク信号Ｔと位相補償手段
１７からの操舵トルク信号ＴOは等しく（ゲインＧおよ
び位相θが同じ）なり、ステアリングホイール２操作に
対応して電動機１１からステアリング系に応答の速い操
舵補助力が作用するよう構成される。
により、位相遅れ回路の作用がなくなる（Ｒｆを充分大
きな値にすると位相遅れ回路がないのと等価になる）よ
う設定し、ゲインＧは小さいが、位相θ遅れがなくなる
よう構成される。従って、高車速領域において、操舵ト
ルクセンサ１３からの操舵トルク信号Ｔと位相補償手段
１７からの操舵トルク信号ＴOは等しく（ゲインＧおよ
び位相θが同じ）なり、ステアリングホイール２操作に
対応して電動機１１からステアリング系に応答の速い操
舵補助力が作用するよう構成される。
【００１９】一方、低車速領域では抵抗Ｒｆを減少させ
ることにより、位相遅れ回路の特性を充分発揮させ、操
舵トルク信号ＴOは操舵トルク信号Ｔに対して位相θの
遅れはあるが、ゲインＧを充分大きな値とすることがで
き、ステアリングホイール２操作に対応して電動機１１
からステアリング系に大きな操舵補助力が作用するよう
構成される。
ることにより、位相遅れ回路の特性を充分発揮させ、操
舵トルク信号ＴOは操舵トルク信号Ｔに対して位相θの
遅れはあるが、ゲインＧを充分大きな値とすることがで
き、ステアリングホイール２操作に対応して電動機１１
からステアリング系に大きな操舵補助力が作用するよう
構成される。
【００２０】位相進み回路は定数が固定されており、車
速信号ＶCに無関係に一定の特性を有し、位相遅れ回路
で発生する位相θの遅れを進めて補償するよう作用す
る。
速信号ＶCに無関係に一定の特性を有し、位相遅れ回路
で発生する位相θの遅れを進めて補償するよう作用す
る。
【００２１】位相補償された操舵トルクＴOは制御手段
１５の目標電流設定手段１８に供給され、目標電流設定
手段１８は予め設定されている図８の操舵トルク
（ＴO）―目標電流（ＩMS）特性図に基づいて操舵トル
クＴOが対応する目標電流信号ＩMSに変換されて駆動制
御手段１９に提供される。
１５の目標電流設定手段１８に供給され、目標電流設定
手段１８は予め設定されている図８の操舵トルク
（ＴO）―目標電流（ＩMS）特性図に基づいて操舵トル
クＴOが対応する目標電流信号ＩMSに変換されて駆動制
御手段１９に提供される。
【００２２】駆動制御手段１９は目標電流信号ＩMSをオ
ン信号とＰＷＭ（パルス幅変調）信号の混成した電動機
制御電圧ＶOに変換し、電動機制御電圧ＶOで、例えばパ
ワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成された電動
機駆動手段１６を駆動制御し、電動機駆動手段１６を介
して電動機電圧ＶMを発生し、電動機１１を駆動して適
切な操舵補助力をステアリング系に作用させる。
ン信号とＰＷＭ（パルス幅変調）信号の混成した電動機
制御電圧ＶOに変換し、電動機制御電圧ＶOで、例えばパ
ワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成された電動
機駆動手段１６を駆動制御し、電動機駆動手段１６を介
して電動機電圧ＶMを発生し、電動機１１を駆動して適
切な操舵補助力をステアリング系に作用させる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電動パワーステ
アリング装置は、位相補償回路を抵抗、コンデンサおよ
び演算増幅器等の個別部品（ハード）で構成するため、
部品のばらつき、環境条件、および経時変化等により、
ゲインＧおよび位相θの特性がばらついたり、変化した
りして所望のステアリング性能が得られない場合があ
る。特に、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成され
る可変抵抗Ｒｆは、０（零）と∞（無限大）近傍では精
度が良いが、中間近傍の抵抗値は精度が確保できない課
題がある。
アリング装置は、位相補償回路を抵抗、コンデンサおよ
び演算増幅器等の個別部品（ハード）で構成するため、
部品のばらつき、環境条件、および経時変化等により、
ゲインＧおよび位相θの特性がばらついたり、変化した
りして所望のステアリング性能が得られない場合があ
る。特に、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成され
る可変抵抗Ｒｆは、０（零）と∞（無限大）近傍では精
度が良いが、中間近傍の抵抗値は精度が確保できない課
題がある。
【００２４】また、設計に際して部品のばらつきや経時
変化を考慮すると、本来必要なゲインＧおよび位相θ特
性に充分余裕を持たせなければならず、低車速領域にお
いてゲインＧの低下を招いたり、高車速領域において位
相θの遅れを招く場合が想定される。
変化を考慮すると、本来必要なゲインＧおよび位相θ特
性に充分余裕を持たせなければならず、低車速領域にお
いてゲインＧの低下を招いたり、高車速領域において位
相θの遅れを招く場合が想定される。
【００２５】さらに、電動機１１によりステアリング系
に作用する操舵補助力が操舵トルクセンサに帰還され、
この帰還ループにより操舵回転数（周波数）が高い場合
には発振を生じて音（磁歪音）が発生したり、制御系の
信号にハンチング現象を生じる場合がある。
に作用する操舵補助力が操舵トルクセンサに帰還され、
この帰還ループにより操舵回転数（周波数）が高い場合
には発振を生じて音（磁歪音）が発生したり、制御系の
信号にハンチング現象を生じる場合がある。
【００２６】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、その目的は高精度で信頼性に優れ、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。
なされたもので、その目的は高精度で信頼性に優れ、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。
【００２７】
【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、制御手
段にソフトウェアで構成したソフト位相補償手段を備え
たことを特徴とする。
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、制御手
段にソフトウェアで構成したソフト位相補償手段を備え
たことを特徴とする。
【００２８】また、この発明に係る電動パワーステアリ
ング装置のソフト位相補償手段は、車速センサが検出し
た信号に基づいて操舵トルクセンサが検出した操舵トル
ク信号のゲインおよび位相を変更する定数変更手段を備
えたことを特徴とする。
ング装置のソフト位相補償手段は、車速センサが検出し
た信号に基づいて操舵トルクセンサが検出した操舵トル
ク信号のゲインおよび位相を変更する定数変更手段を備
えたことを特徴とする。
【００２９】
【作用】この発明に係る電動パワーステアリング装置
は、制御手段にソフトウェアで構成したソフト位相補償
手段を備えたので、ばらつきや経時変化のない正確なゲ
インならびに位相特性を設定することができる。
は、制御手段にソフトウェアで構成したソフト位相補償
手段を備えたので、ばらつきや経時変化のない正確なゲ
インならびに位相特性を設定することができる。
【００３０】また、この発明に係る電動パワーステアリ
ング装置のソフト位相補償手段は、車速センサが検出し
た信号に基づいて操舵トルクセンサが検出した操舵トル
ク信号のゲインおよび位相を変更する定数変更手段を備
えたので、車速に応じた正確なゲインならびに位相特性
を設定することができる。
ング装置のソフト位相補償手段は、車速センサが検出し
た信号に基づいて操舵トルクセンサが検出した操舵トル
ク信号のゲインおよび位相を変更する定数変更手段を備
えたので、車速に応じた正確なゲインならびに位相特性
を設定することができる。
【００３１】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の全体ブロック構成図である。図６に示す従来
の電動パワーステアリング装置１と同じ機能ブロックは
同一符号で表す。図１において、電動パワーステアリン
グ装置は、操舵トルクセンサ１３、車速センサ１４、制
御手段２０、電動機駆動手段１６、電動機１１を備え
る。
て説明する。図１はこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の全体ブロック構成図である。図６に示す従来
の電動パワーステアリング装置１と同じ機能ブロックは
同一符号で表す。図１において、電動パワーステアリン
グ装置は、操舵トルクセンサ１３、車速センサ１４、制
御手段２０、電動機駆動手段１６、電動機１１を備え
る。
【００３２】制御手段２０はマイクロプロセッサおよび
ソフトプログラムを用いた各種演算機能、処理機能から
構成し、ソフト位相補償手段２１、目標電流設定手段１
８、駆動制御手段１９を備え、位相補償手段１７に代え
て制御手段２０内にソフト位相補償手段２１を設けた点
が図６の構成と異なる。
ソフトプログラムを用いた各種演算機能、処理機能から
構成し、ソフト位相補償手段２１、目標電流設定手段１
８、駆動制御手段１９を備え、位相補償手段１７に代え
て制御手段２０内にソフト位相補償手段２１を設けた点
が図６の構成と異なる。
【００３３】また、操舵トルクセンサ１３および車速セ
ンサ１４からのアナログの操舵トルク信号Ｔ、車速信号
Ｖは図示しないＡ／Ｄ変換手段でディジタル値の操舵ト
ルク信号Ｔ、車速信号Ｖに変換して制御手段２０に供給
する。
ンサ１４からのアナログの操舵トルク信号Ｔ、車速信号
Ｖは図示しないＡ／Ｄ変換手段でディジタル値の操舵ト
ルク信号Ｔ、車速信号Ｖに変換して制御手段２０に供給
する。
【００３４】図２にこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置のソフト位相補償手段の要部ブロック構成図を
示す。図２において、ソフト位相補償手段２１は、位相
補償演算手段２２、定数変更手段２３、周波数領域変換
手段２４を備え、ｚ変換された遅れ位相補償および進み
位相補償のサンプリング時間Ｔの離散的な伝達関数Ｈａ
（ｚ）、Ｈｂ（ｚ）を演算し、この演算結果にディジタ
ル値の操舵トルク信号Ｔを乗算してサンプリング時間Ｔ
に対するｚ領域の応答出力を算出し、この出力を周波数
（ｆ）領域に変換して位相補償が施された操舵トルク信
号ＴOを出力するよう構成する。
ング装置のソフト位相補償手段の要部ブロック構成図を
示す。図２において、ソフト位相補償手段２１は、位相
補償演算手段２２、定数変更手段２３、周波数領域変換
手段２４を備え、ｚ変換された遅れ位相補償および進み
位相補償のサンプリング時間Ｔの離散的な伝達関数Ｈａ
（ｚ）、Ｈｂ（ｚ）を演算し、この演算結果にディジタ
ル値の操舵トルク信号Ｔを乗算してサンプリング時間Ｔ
に対するｚ領域の応答出力を算出し、この出力を周波数
（ｆ）領域に変換して位相補償が施された操舵トルク信
号ＴOを出力するよう構成する。
【００３５】また、ソフト位相補償手段２１は、ディジ
タル値の車速信号Ｖに対応した定数Ａ１、Ｋ１およびＡ
２、Ｋ２を選定し、それぞれ遅れ位相補償および進み位
相補償の特性を変更するよう制御する。
タル値の車速信号Ｖに対応した定数Ａ１、Ｋ１およびＡ
２、Ｋ２を選定し、それぞれ遅れ位相補償および進み位
相補償の特性を変更するよう制御する。
【００３６】位相補償演算手段２２は、遅れ位相補償演
算手段２５、進み位相補償演算手段２６を備え、それぞ
れアナログの遅れ位相補償回路および進み位相補償回路
に対応しｚ変換されたサンプリング時間Ｔの離散的な伝
達関数Ｈａ（ｚ）、Ｈｂ（ｚ）を演算し、ディジタル値
の操舵トルク信号Ｔに伝達関数Ｈａ（ｚ）、Ｈｂ（ｚ）
を乗算し、演算結果Ｈａ（ｚ）＊Ｈｂ（ｚ）＊Ｔを周波
数領域変換手段２４に供給する。
算手段２５、進み位相補償演算手段２６を備え、それぞ
れアナログの遅れ位相補償回路および進み位相補償回路
に対応しｚ変換されたサンプリング時間Ｔの離散的な伝
達関数Ｈａ（ｚ）、Ｈｂ（ｚ）を演算し、ディジタル値
の操舵トルク信号Ｔに伝達関数Ｈａ（ｚ）、Ｈｂ（ｚ）
を乗算し、演算結果Ｈａ（ｚ）＊Ｈｂ（ｚ）＊Ｔを周波
数領域変換手段２４に供給する。
【００３７】伝達関数Ｈａ（ｚ）、Ｈｂ（ｚ）の演算
は、例えば数１のｓ領域で演算した伝達関数Ｈａ（ｓ）
およびＨｅ（ｓ）にｓ領域からｚ領域に変換するための
数２で表される双１次変換を施して算出する。
は、例えば数１のｓ領域で演算した伝達関数Ｈａ（ｓ）
およびＨｅ（ｓ）にｓ領域からｚ領域に変換するための
数２で表される双１次変換を施して算出する。
【００３８】
【数２】ｓ＝２（ｚ−１）／｛Ｔ（ｚ＋１）｝ ただし、Ｔはサンプリング時間
【００３９】数１に数２を代入して係数を整理すると、
伝達関数Ｈａ（ｚ）、Ｈｂ（ｚ）は数３で表される。
伝達関数Ｈａ（ｚ）、Ｈｂ（ｚ）は数３で表される。
【００４０】
【数３】 Ｈａ（ｚ）＝｛（Ａ１＋Ｋ１）ｚ−Ａ１｝／（ｚ−１＋Ｋ１） Ｈｂ（ｚ）＝｛（Ａ２＋Ｋ２）ｚ−Ａ２｝／（ｚ−１＋Ｋ２） ただし、Ａ１、Ｋ１、Ａ２、Ｋ２は定数
【００４１】定数変更手段２３は、定数選定手段２７、
定数記憶手段２８を備え、予め車速信号Ｖに対応した定
数Ａ１、Ｋ１、Ａ２、Ｋ２のデータを記憶しておき、デ
ィジタル値の車速信号Ｖが供給されると対応する定数Ａ
１およびＫ１を遅れ位相補償演算手段２５、定数Ａ２お
よびＫ２を進み位相補償演算手段２６にそれぞれ供給す
る。
定数記憶手段２８を備え、予め車速信号Ｖに対応した定
数Ａ１、Ｋ１、Ａ２、Ｋ２のデータを記憶しておき、デ
ィジタル値の車速信号Ｖが供給されると対応する定数Ａ
１およびＫ１を遅れ位相補償演算手段２５、定数Ａ２お
よびＫ２を進み位相補償演算手段２６にそれぞれ供給す
る。
【００４２】図３に図２に対応したソフト位相補償手段
のブロック線図を示す。図３から明らかなように、ｚ領
域で表された位相遅れ補償および位相進み補償の伝達関
数Ｈａ（ｚ）とＨｂ（ｚ）はｚ演算子について同じ式で
表され、定数Ａ１およびＫ１、定数Ａ２およびＫ２を選
択することで、それぞれ位相遅れ補償、位相進み補償を
構成することができる。
のブロック線図を示す。図３から明らかなように、ｚ領
域で表された位相遅れ補償および位相進み補償の伝達関
数Ｈａ（ｚ）とＨｂ（ｚ）はｚ演算子について同じ式で
表され、定数Ａ１およびＫ１、定数Ａ２およびＫ２を選
択することで、それぞれ位相遅れ補償、位相進み補償を
構成することができる。
【００４３】周波数領域変換手段２４はｚ逆変換演算機
能を備え、位相補償演算手段２２から供給される演算結
果Ｈａ（ｚ）＊Ｈｂ（ｚ）＊Ｔから周波数領域の操舵ト
ルクＴOを演算し、位相補償された操舵トルク信号ＴOを
出力する。
能を備え、位相補償演算手段２２から供給される演算結
果Ｈａ（ｚ）＊Ｈｂ（ｚ）＊Ｔから周波数領域の操舵ト
ルクＴOを演算し、位相補償された操舵トルク信号ＴOを
出力する。
【００４４】図４にこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置のソフト位相補償手段の位相（θ）／利得
（Ｇ）特性図を示す。図４において、位相（θ）および
利得（Ｇ）は、ｚ領域の伝達関数の演算結果Ｈａ（ｚ）
＊Ｈｂ（ｚ）をｚ逆変換し、車速信号Ｖ（高速：ＶH、
中速：ＶM、低速：ＶL）をパラメータとして周波数
（ｆ）領域（操舵回転数に対応）で表したものである。
なお、パラメータ（高速：ＶH、中速：ＶM、低速：
ＶL）の特性は、定数変更手段２３が選定する定数Ａ
１、Ｋ１、Ａ２、Ｋ２に基づいてきめ細かく設定され
る。
ング装置のソフト位相補償手段の位相（θ）／利得
（Ｇ）特性図を示す。図４において、位相（θ）および
利得（Ｇ）は、ｚ領域の伝達関数の演算結果Ｈａ（ｚ）
＊Ｈｂ（ｚ）をｚ逆変換し、車速信号Ｖ（高速：ＶH、
中速：ＶM、低速：ＶL）をパラメータとして周波数
（ｆ）領域（操舵回転数に対応）で表したものである。
なお、パラメータ（高速：ＶH、中速：ＶM、低速：
ＶL）の特性は、定数変更手段２３が選定する定数Ａ
１、Ｋ１、Ａ２、Ｋ２に基づいてきめ細かく設定され
る。
【００４５】通常の操舵領域である周波数１〜１０Ｈｚ
において、低車速領域（ＶL）には位相θの遅れはある
が、ゲインＧは高め（実際は減衰量が小さい）に設定す
る。一方、中車速領域（ＶM）や高車速領域（ＶH）には
ゲインＧは低いが、位相θの遅れはないよう設定する。
において、低車速領域（ＶL）には位相θの遅れはある
が、ゲインＧは高め（実際は減衰量が小さい）に設定す
る。一方、中車速領域（ＶM）や高車速領域（ＶH）には
ゲインＧは低いが、位相θの遅れはないよう設定する。
【００４６】また、操舵領域を外れた周波数２０〜５０
Ｈｚの範囲では、ゲインＧを低下させ、特に、高車速領
域（ＶH）のゲインＧを低車速領域（ＶL）および中車速
領域（ＶM）に対して大幅に低下するよう設定する。
Ｈｚの範囲では、ゲインＧを低下させ、特に、高車速領
域（ＶH）のゲインＧを低車速領域（ＶL）および中車速
領域（ＶM）に対して大幅に低下するよう設定する。
【００４７】このように、周波数領域１〜１０Ｈｚの通
常操舵領域において、操舵から補助操舵力発生までの速
い応答性が必要でなく、大きな操舵補助力が必要とされ
る低車速領域（ＶL）には、位相θの遅れがあっても大
きなゲインＧを確保し、一方、大きな操舵補助力は必要
でなく、補助操舵力発生の速い応答が必要とされる高車
速領域（ＶH）には、ゲインＧが小さくても位相θの遅
れをなくするよう設定する。
常操舵領域において、操舵から補助操舵力発生までの速
い応答性が必要でなく、大きな操舵補助力が必要とされ
る低車速領域（ＶL）には、位相θの遅れがあっても大
きなゲインＧを確保し、一方、大きな操舵補助力は必要
でなく、補助操舵力発生の速い応答が必要とされる高車
速領域（ＶH）には、ゲインＧが小さくても位相θの遅
れをなくするよう設定する。
【００４８】また、周波数領域２０〜５０Ｈｚの操舵領
域外において、寄生発振に起因する磁歪音やハンチング
現象を防止するため、高車速領域（ＶH）のゲインＧを
大幅に低下させるよう設定する。
域外において、寄生発振に起因する磁歪音やハンチング
現象を防止するため、高車速領域（ＶH）のゲインＧを
大幅に低下させるよう設定する。
【００４９】なお、ソフト位相補償手段２１はソフト演
算で構成するため、ハードの個別部品に必然的に生じる
部品のばらつきや経時変化はなく、基準クロックの精度
を高めサンプリング時間Ｔを選定することで精度の良い
ディジタルフィルタを構成することができる。
算で構成するため、ハードの個別部品に必然的に生じる
部品のばらつきや経時変化はなく、基準クロックの精度
を高めサンプリング時間Ｔを選定することで精度の良い
ディジタルフィルタを構成することができる。
【００５０】また、部品のばらつきや経時変化を考慮し
てフィルタ特性に余裕を持たせる必要がないため、所望
の位相補償特性を正確に設定することができる。
てフィルタ特性に余裕を持たせる必要がないため、所望
の位相補償特性を正確に設定することができる。
【００５１】ソフト位相補償手段２１は位相補償された
操舵トルク信号ＴOを図１の制御手段２０の目標電流設
定手段１８に供給し、目標電流設定手段１８は予め設定
された図８に示す操舵トルク（ＴO）―目標電流
（ＩMS）特性図のデータに基づいて操舵トルク信号ＴO
を目標電流ＩMSに変換し、目標電流信号ＩMSを駆動制御
手段１９に提供する。
操舵トルク信号ＴOを図１の制御手段２０の目標電流設
定手段１８に供給し、目標電流設定手段１８は予め設定
された図８に示す操舵トルク（ＴO）―目標電流
（ＩMS）特性図のデータに基づいて操舵トルク信号ＴO
を目標電流ＩMSに変換し、目標電流信号ＩMSを駆動制御
手段１９に提供する。
【００５２】駆動制御手段１９は、目標電流信号ＩMSを
電圧信号に変換してオン信号、オフ信号およびＰＷＭ信
号からなる電動機制御電圧ＶOを電動機駆動手段１６を
構成する、例えば４個のパワーＦＥＴ（電界効果トラン
ジスタ）を備えたブリッジ回路に供給し、電動機制御電
圧ＶOに対応した電動機電圧ＶMで電動機１１を駆動する
ことにより、操舵トルク信号Ｔおよび車速信号Ｖに対応
した操舵補助力をステアリング系に作用することができ
る。
電圧信号に変換してオン信号、オフ信号およびＰＷＭ信
号からなる電動機制御電圧ＶOを電動機駆動手段１６を
構成する、例えば４個のパワーＦＥＴ（電界効果トラン
ジスタ）を備えたブリッジ回路に供給し、電動機制御電
圧ＶOに対応した電動機電圧ＶMで電動機１１を駆動する
ことにより、操舵トルク信号Ｔおよび車速信号Ｖに対応
した操舵補助力をステアリング系に作用することができ
る。
【００５３】
【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、制御手段にソフトウェアで
構成したソフト位相補償手段を備え、演算によりばらつ
きや経時変化のない正確なゲインならびに位相特性を設
定することができるので、位相補償された操舵トルク信
号に基づいて最適な操舵補助力を得ることができる。
パワーステアリング装置は、制御手段にソフトウェアで
構成したソフト位相補償手段を備え、演算によりばらつ
きや経時変化のない正確なゲインならびに位相特性を設
定することができるので、位相補償された操舵トルク信
号に基づいて最適な操舵補助力を得ることができる。
【００５４】また、この発明に係る電動パワーステアリ
ング装置のソフト位相補償手段は、車速センサが検出し
た車速信号に基づいて操舵トルクセンサが検出した操舵
トルク信号のゲインおよび位相を変更する定数変更手段
を備え、車速に応じた所望の位相補償特性を正確に設定
することができるので、車両の走行状態ならびに操舵状
態にきめ細かく対応した操舵補助力を得ることができ
る。
ング装置のソフト位相補償手段は、車速センサが検出し
た車速信号に基づいて操舵トルクセンサが検出した操舵
トルク信号のゲインおよび位相を変更する定数変更手段
を備え、車速に応じた所望の位相補償特性を正確に設定
することができるので、車両の走行状態ならびに操舵状
態にきめ細かく対応した操舵補助力を得ることができ
る。
【００５５】なお、ソフト位相補償手段は、高車速領域
（ＶH）、かつ操舵領域外の周波数領域におけるゲイン
Ｇを大幅に低下させるよう制御するので、寄生発振に起
因する磁歪音やハンチング現象を防止することができ
る。
（ＶH）、かつ操舵領域外の周波数領域におけるゲイン
Ｇを大幅に低下させるよう制御するので、寄生発振に起
因する磁歪音やハンチング現象を防止することができ
る。
【００５６】よって、高精度で信頼性に優れ、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
を提供することができる。
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
を提供することができる。
【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
全体ブロック構成図
全体ブロック構成図
【図２】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
ソフト位相補償手段の要部ブロック構成図
ソフト位相補償手段の要部ブロック構成図
【図３】図２に対応したソフト位相補償手段のブロック
線図
線図
【図４】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
ソフト位相補償手段の位相（θ）／利得（Ｇ）特性図
ソフト位相補償手段の位相（θ）／利得（Ｇ）特性図
【図５】従来の電動パワーステアリング装置の全体構成
図
図
【図６】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
ック構成図
【図７】従来の電動パワーステアリング装置の位相補償
手段回路図
手段回路図
【図８】操舵トルク（ＴO）―目標電流（ＩMS）特性図
１…従来の電動パワーステアリング装置、２…ステアリ
ングホイール、３…ステアリング軸、４…連結軸、４
ａ，４ｂ…自在継ぎ手、５…ステアリングギアボック
ス、６…ラック＆ピニオン機構、６ａ…ピニオン、７…
手動操舵力発生手段、８…ラック軸、８ａ…ラック歯、
９…タイロッド、１０…前輪、１１…電動機、１１ａ…
駆動側ヘリカル・ギア、１２…ボールねじ機構、１２ａ
…従動側ヘリカル・ギア、１３…操舵トルクセンサ、１
４…車速センサ、１５，２０…制御手段、１６…電動機
駆動手段、１７…相補償手段、１７Ａ…可変位相補償手
段、１８…目標電流設定手段、１９…駆動制御手段、２
１…ソフト位相補償手段、２２…位相補償演算手段、２
３…定数変更手段、２４…周波数領域変換手段、２５…
遅れ位相補償演算手段、２６…進み位相補償演算手段、
２７…定数選定手段、２８…定数記憶手段、Ａ１，Ａ
２，Ｋ１，Ｋ２…定数、ＩMS…目標電流信号、Ｑ１…Ｆ
ＥＴ（電界効果トランジスタ）、Ｔ，ＴO…操舵トルク
信号、ＶM…電動機電圧、ＶO…電動機制御電圧、Ｖ，Ｖ
C…車速信号。
ングホイール、３…ステアリング軸、４…連結軸、４
ａ，４ｂ…自在継ぎ手、５…ステアリングギアボック
ス、６…ラック＆ピニオン機構、６ａ…ピニオン、７…
手動操舵力発生手段、８…ラック軸、８ａ…ラック歯、
９…タイロッド、１０…前輪、１１…電動機、１１ａ…
駆動側ヘリカル・ギア、１２…ボールねじ機構、１２ａ
…従動側ヘリカル・ギア、１３…操舵トルクセンサ、１
４…車速センサ、１５，２０…制御手段、１６…電動機
駆動手段、１７…相補償手段、１７Ａ…可変位相補償手
段、１８…目標電流設定手段、１９…駆動制御手段、２
１…ソフト位相補償手段、２２…位相補償演算手段、２
３…定数変更手段、２４…周波数領域変換手段、２５…
遅れ位相補償演算手段、２６…進み位相補償演算手段、
２７…定数選定手段、２８…定数記憶手段、Ａ１，Ａ
２，Ｋ１，Ｋ２…定数、ＩMS…目標電流信号、Ｑ１…Ｆ
ＥＴ（電界効果トランジスタ）、Ｔ，ＴO…操舵トルク
信号、ＶM…電動機電圧、ＶO…電動機制御電圧、Ｖ，Ｖ
C…車速信号。
Claims (2)
- 【請求項１】 車両のステアリング系に作用する操舵ト
ルクを検出する操舵トルクセンサと、前記ステアリング
系に補助トルクを与える電動機と、前記操舵トルクセン
サから位相補償手段を介して供給される信号に基づいて
前記電動機を制御する制御手段とを備えた電動パワース
テアリング装置において、 前記制御手段に、ソフトウェアで構成したソフト位相補
償手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリン
グ装置。 - 【請求項２】 前記ソフト位相補償手段は、車速センサ
が検出した信号に基づいて前記操舵トルクセンサが検出
した操舵トルク信号のゲインおよび位相を変更する定数
変更手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電動
パワーステアリング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6226739A JPH0891236A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 電動パワーステアリング装置 |
| US08/531,863 US5699249A (en) | 1994-09-21 | 1995-09-21 | Electric power steering apparatus having a phase compensation section |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6226739A JPH0891236A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 電動パワーステアリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0891236A true JPH0891236A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16849852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6226739A Pending JPH0891236A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5699249A (ja) |
| JP (1) | JPH0891236A (ja) |
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| US6381526B1 (en) | 1999-08-30 | 2002-04-30 | Suzuki Motor Corporation | Torque detection apparatus |
| JP2003170844A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-17 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
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| WO2007119333A1 (ja) | 2006-04-13 | 2007-10-25 | Mitsubishi Electric Corporation | 電動パワーステアリング制御装置 |
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| WO2019087402A1 (ja) | 2017-11-06 | 2019-05-09 | 三菱電機株式会社 | 電動パワーステアリング装置およびその制御方法 |
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| JP4360169B2 (ja) * | 2003-10-01 | 2009-11-11 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
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| JP6378887B2 (ja) * | 2014-02-04 | 2018-08-22 | Ｋｙｂ株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
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| DE69217084T2 (de) * | 1991-10-10 | 1997-05-07 | Koyo Seiko Co | Elektrische Servolenkung |
| JP3357159B2 (ja) * | 1993-08-10 | 2002-12-16 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両運転操作状態の推定方法および車両運転特性制御方法 |
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-
1994
- 1994-09-21 JP JP6226739A patent/JPH0891236A/ja active Pending
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1995
- 1995-09-21 US US08/531,863 patent/US5699249A/en not_active Expired - Lifetime
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