WO2006075775A1 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

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WO2006075775A1
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steering
unit
torque
gain
electric power
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Hideyuki Kobayashi
Toru Sakaguchi
Shuji Endo
Atsushi Kojima
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Nsk Ltd.
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    • 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
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/307—Torque sensors

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electric power steering device that applies a steering assist force by a motor to a steering system of an automobile or a vehicle, and in particular, by performing signal processing such as road surface information and disturbance in a high frequency region. It relates to a control device for an electric power steering device that is easy to tune and provides safe and comfortable steering performance. The present invention also relates to a control device for an electric power steering device in which self-aligning torque (S A T) is compensated based on the direction in which the steering wheel is additionally turned back and forth.
  • S A T self-aligning torque
  • An electric power steering device that biases the steering device of an automobile or vehicle with the rotational force of the motor is a steering shaft that transmits the driving force of the motor via a gear reducer or a transmission mechanism such as a belt. Auxiliary load is applied to the rack or rack shaft.
  • Such a conventional electric power steering device performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the assist torque (steering assist torque).
  • the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the current command value and the detected motor current value is small.
  • the motor applied voltage is adjusted by pulse width modulation (PWM) control. This is done by adjusting the duty ratio.
  • PWM pulse width modulation
  • the shaft 2 of the steering handle 1 passes through the reduction gear 3, the universal joints 4a and 4b, and the pinion rack mechanism 5. Steering wheel evening iroc 6 is connected.
  • the shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the steering handle 1.
  • a motor 20 for assisting the steering force of the steering handle 1 is connected to the shaft 2 through the reduction gear 3. Has been.
  • Power is supplied to the control unit 10 0, which controls the power steering device, from the battery 14 via the identification key 11 1, and the control unit 1 0 0 is the steering torque detected by the torque sensor 10
  • the steering assist command value I of the assist command is calculated based on the signal T r and the vehicle speed signal V e 1 detected by the vehicle speed sensor 12, and the motor 2 is operated based on the calculated steering assist command value I. Controls the current supplied to zero.
  • the motor 20 that generates the auxiliary steering force of the steering device is driven by the motor drive unit 21, and the motor drive unit 21 is controlled by a control unit 100 indicated by a two-dot chain line, A torque signal Tr from the torque sensor and a vehicle speed signal Ve1 from the vehicle speed detection system are input to the control unit 100.
  • a control unit 100 indicated by a two-dot chain line
  • a torque signal Tr from the torque sensor and a vehicle speed signal Ve1 from the vehicle speed detection system are input to the control unit 100.
  • Mo Yu 20 Motor terminal voltage Vm and motor current value i are measured and output.
  • the control unit 1 0 0 performs control related to the drive of the torque system control unit 1 1 0 indicated by the broken line that performs control using the torque signal Tr, and the motor system control indicated by the chain line Part 1 2 0.
  • Torque system control unit 1 1 0 is assistance amount calculation unit 1 1 1, differential controller 1 1 2, central convergence control unit 1 1 3, mouth bust stabilization compensation unit 1 1 4 and cell finishing
  • the torque estimation feedback unit 1 1 5 includes adders 1 1 6 A and 1 1 6 B, and a subtractor 1 1 6 C.
  • the motor control unit 1 2 0 is a compensator 1 2 1, a disturbance estimator 1 2 2, a motor angular velocity estimation unit 1 2 3, a motor angular acceleration estimation unit (differentiator) 1 2 4, and motor characteristic compensation Compensation part 1 2 5 consists of adders 1 2 6 A and 1 2 6 B.
  • Torque signal Tr is input to assist amount calculation unit 1 1 1, differential controller 1 1 2, baud rate convergence control unit 1 1 3, and self-lining torque estimation feedback unit 1 1 5, both of which are the vehicle speed signal V e 1 is the parameter input.
  • the assist amount calculation unit 1 1 1 calculates the assist torque amount based on the torque signal T r, and the short rate convergence control unit 1 1 3 inputs the torque signal T r- and the estimated value ⁇ of the motor angular velocity.
  • the brake is applied to the movement of the steering wheel.
  • the differential controller 1 1 2 enhances the response of the control near the neutral point of the steering to achieve smooth and smooth steering.
  • the self-lining torque estimation feedback unit 1 1 5 is the torque signal.
  • the output of the differential amount controller 1 1 2 is added to the output of the assist amount calculation unit 1 1 1 by the adder 1 1 6 A, and the output of the rate convergence control unit 1 1 3 is Adder 1 1 6 B
  • the signal added by B7 is input to the robust stabilization compensator 1 1 4 as the assist amount AQ.
  • the mouth bust stabilization compensator 1 1 4 is, for example, the compensator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-29 0 7 78, which is a resonance system composed of an inertia element and a spring element included in the detected torque. It removes the peak value at the resonance frequency and compensates for the phase shift of the resonance frequency that hinders the response and stability of the control system.
  • Robust stabilization compensator 1 1 4 Subtracting the output of self-aligning torque estimation feedback unit 1 1.5 from the output of 1 1 6 with a subtractor 1 1 6 C, road surface information can be transmitted to the steering wheel as a reaction force A possible assist amount Ia is obtained.
  • the motor angular speed estimation unit 1 2 3 estimates the motor angular speed ⁇ based on the motor terminal voltage V m and the motor current value i.
  • the motor angular speed ⁇ is the motor angular acceleration estimation unit 1 2 4 These are input to the single rate convergence control unit 1 1 3 and the self-aligning torque estimation feedback unit 1 1 5.
  • the motor angular acceleration estimation unit 1 24 estimates the motor angular acceleration based on the input motor angular velocity ⁇ , and the estimated motor angular acceleration * ⁇ is input to the motor characteristic compensation unit 1 25.
  • Motor characteristic compensation unit 1 2 5 output I c, mouth bust stabilization compensation unit 1 1 4 output from self-aligning torque estimation feedback unit 1 1 5 2 6 A is added, and the added signal is input as a current command value I r to a compensator 1 2 1 composed of a differential compensator.
  • the signal obtained by adding the output of the disturbance estimator 1 2 2 to the current command value I ra compensated by the compensator 1 2 1 by the adder 1 2 6 B is sent to the motor driver 2 1 and the disturbance estimator 1 2 2 Entered.
  • Disturbance estimator 1 2 2 Is a device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • a disturbance estimator 1 is added to the current command value I ra compensated by the compensator 1 2 1 which is the control target of the motor output. 2 Based on the signal obtained by adding the outputs of 2 and the motor current value i, the desired motor control characteristics in the output reference of the control system can be maintained, and the stability of the control system is not lost. I am doing so.
  • FIG. 3 the state of the torque generated between the road surface and the steering is shown in FIG. 3 and explained.
  • a steering torque Th is generated, and the motor 20 generates the assist torque Tm according to the steering torque Th.
  • the wheels are steered and self-lining torque is generated as a reaction force.
  • the torque of the steering wheel resistance is generated by the inertia J and the friction (static friction) F r of the motor 20.
  • the self-lining torque information estimated by the self-lining torque estimation feedback unit 1 15 is fed back as it is, the steering becomes too heavy and the steering feeling cannot be improved. Therefore, as shown in Fig. 4, it is necessary and sufficient to improve the steering feeling by signal processing the estimated value of self-aligning torque using a feedback filter that has a vehicle speed sensitive gain and frequency characteristics. Feedback only information.
  • the feedback fill used here is a static characteristic gain, and Q fill (phase delay) with a gain that reduces the estimated self-aligning torque to a necessary and sufficient value (phase lag) is shown in Fig. 5.
  • the road surface information such as stationary and low-speed driving, is relatively low, the road surface information to be fed back is reduced.
  • the self-aligning torque acts as a disturbance on the electric power steering, so the self-aligning torque is estimated with the disturbance observer configuration.
  • the phase delay filter Q filter
  • the estimated value of the self-fining torque is, of course, a value that has passed the Q-fill (phase delay), and there is a problem that a delay occurs in the steering transmission system.
  • the cell frequency is set so as to satisfy both the frequency band where the disturbance to be suppressed exists and the frequency band where the disturbance to be transmitted exists. Although it constitutes a feedback for estimating the lining torque, the function of actively canceling the disturbance to be suppressed is Absent.
  • Brake gears are floor pedal vibrations that occur during braking of a vehicle, and may be accompanied by vibrations in the steering rotation direction.
  • the fluctuation of braking torque generated by D TV (Disk Thickness Variation) of the brake disk is the excitation source, and it has the first and higher order components of the wheel rotation. This is amplified by the resonance of the suspension before and after the suspension, and the vehicle body is transmitted to the steering system, resulting in floor pedal vibration and missteering vibration.
  • the stain is the vibration that occurs in the direction of the steering wheel when the vehicle is running, and the unbalance of the rotating part such as the tire wheel is the source of vibration and is amplified by the suspension. Then, it will vibrate in the direction of steering rotation through the steering system.
  • Such a brake judder shimmy is not considered at all in the device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 2-3 6 9 5 6 5, and is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0-1 4 5 0 7 5 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 2-1 6 1 9 6 9 discloses a device that attenuates the vibration of brake judder. However, both of them are mechanical measures, which increases the cost and is sensitive to vehicle speed. There is a problem that such detailed control is not possible.
  • the inertia and friction of the steering system are large, the vibration caused by the brake judder will not be transmitted to the steering wheel, but for the sake of vehicle stability, the inertia and friction of the steering system is as much as possible. Small is desirable.
  • control unit 100 can also be expressed as shown in FIG. 6, and the function and operation of the control unit 30 will be described with reference to FIG.
  • Torque sensor 10 Steering torque value T detected and input by 0 and vehicle
  • the vehicle speed V from the speed sensor 12 is input to the current command value calculation unit 31 that calculates the current command value I ref.
  • the current command value calculation unit 31 determines a current command value I ref that is a control target value of the current to be supplied to the motor 20 based on the inputted steering torque value T and vehicle speed V.
  • the current command value I ref is input to the subtractor 32, and the deviation I (I ref-I m) from the motor current value I m being fed back is calculated, and the deviation is the PI for improving the steering operation characteristics.
  • the steering assist command value V ref whose characteristics have been improved by the PI control unit 33 is input to the PWM control unit 34, and the motor 20 is PWM driven via an inverter 35 as a drive unit.
  • the current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 36 and fed back to the subtractor 32.
  • Inverter 35 uses FE T. as a drive element and is composed of a FET bridge circuit.
  • Such an electric power steering device has a self-lining torque function.
  • the wheel in the process of returning straight after turning, if the driver loosens or turns to zero (the so-called release state), the wheel automatically tries to return to the neutral position.
  • the self-aligning torque to return to the neutral position direction increases as the vehicle speed increases.
  • the self-lining torque function since the driver's force to turn the steering wheel is zero, the steering torque should be zero. Therefore, the steering torque value detected by the torque sensor is also zero, the motor is not energized, does not generate steering assist force, and rotates to the left while being connected to the steering device. Of course, the handle also rotates to the left.
  • a road reaction force torque detector is used as a handle return correction unit that corrects or cancels friction
  • a steering wheel angle that detects the rotation angle of the handle is used as the road reaction force torque detector. It has a detector and calculates the steering wheel return correction amount based on the steering wheel angle signal output from the steering wheel angle detector, and this correction amount is used to determine the imbalance of friction depending on the direction of rotation or movement of the steering wheel and steering system. It has been proposed that it can be adjusted to eliminate the left-right difference in handle return characteristics.
  • a road surface reaction force torque detector as a steering wheel return correction unit that corrects or cancels friction is constituted by road surface reaction force torque estimation means, and this road surface reaction force torque estimation means is used to output the steering torque detector.
  • the road reaction force torque estimation signal is generated by performing the fill processing, and this road reaction force torque estimation is generated.
  • the steering wheel return correction amount is calculated based on the signal, and the correction amount can be adjusted to adjust the imbalance of the friction depending on the direction of rotation or movement of the steering wheel and steering system.
  • the steering force becomes too heavy when the handle is increased when the vehicle friction is large.
  • the manual steering force without power assistance when the steering wheel is increased while turning on a curve is the value obtained by adding the friction of the steering system to the reaction force from the road surface.
  • the value obtained by subtracting the friction of the steering system from the road surface reaction force becomes lighter than the road surface reaction force, which is the main cause of worsening the steering wheel return. For this reason, especially in vehicles with a large value of vehicle and steering system friction, the amount of steering wheel return correction to overcome the friction and return the steering wheel tends to increase.
  • This control device is an electric power steering device that is inserted in a steering torque transmission mechanism from a handle to a wheel and includes an electric motor that generates torque to assist steering torque by a driver.
  • the rotor friction includes a steering wheel return correction unit that corrects vehicle and steering system friction, and a steering state determination compensation unit that determines whether the steering wheel is increased or decreased.
  • the correction amount of the handle return correction unit is set to a different value depending on the handle addition and return direction.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 2 _ 2 9 4 4 1 does not take into account the self-aligning torque, but only concerns the poor return of eight dollars when the steering wheel rotates at a low speed. Yes. As a result, the road surface reaction force of the vehicle is too strong, and the steering wheel may return too quickly.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and the object of the present invention is to perform tuning easily by performing signal processing such as road information and disturbance in the frequency domain without delay.
  • the aim is to provide a control device for an electric power steering device that can be controlled to obtain a safe and comfortable steering performance.
  • Another object of the present invention is to provide a control device for a high-performance electric power steering apparatus capable of dealing with both cases where the steering wheel returns poorly and when the steering wheel returns too much by considering self-aligning torque (SAT). It is in.
  • SAT self-aligning torque
  • Still another object of the present invention is to enable appropriate self-aligning torque compensation value design during on-center and off-center, and to control self-aligning torque compensation value during steering.
  • the object is to provide a control device for a high-performance electric power steering device. Disclosure of the invention
  • the present invention includes a steering assist command value calculation unit that calculates a steering assist command value based on a torque signal from a torque sensor, a current control unit that calculates a voltage command value based on the steering assist command value, and the voltage
  • the present invention relates to a control device for an electric power steering device that comprises a motor drive unit that drives a motor based on a command value, and applies an assist force by the motor to a steering system.
  • the object of the present invention is to provide a self-aligning torque measuring unit that inputs the angular velocity and angular acceleration of the motor, the steering assist command value, and a torque signal to estimate self-aligning torque or measure by a sensor.
  • the self-aligning torque obtained by the lining torque measuring unit is passed through the feedback unit composed of the phase compensation unit and the gain unit. It is achieved by full readback rudder assist command value.
  • the present invention includes a steering assist command value calculation unit that calculates a steering assist command value based on a torque signal from a torque sensor, a current control unit that calculates a voltage command value based on the steering assist command value, and the voltage
  • a motor drive unit that drives a motor based on a command value, and relates to a control device for an electric power steering device that is configured to give the steering system the assistive power of the motor.
  • the above-mentioned object of the present invention is to provide a self-aligning torque feedback unit for estimating a self-aligning torque or measuring a sensor by inputting a motor rotating angular velocity, a motor rotating angular acceleration, a steering assist force and a steering signal.
  • the self-aligning torque value obtained by the self-aligning torque feedback unit is passed through a high-pass filter and a gain unit. Ru is accomplished by adding to the steering assist command value each.
  • the present invention is based on the steering torque value from the steering torque detection means and the vehicle speed.
  • a current command value calculating unit for calculating a current command value, and a motor drive control unit for controlling the motor to apply a steering assist force to the steering mechanism based on the current value of the motor and the current command value.
  • An object of the present invention relates to a control device for an electric power steering device that includes a detection unit that detects a rack shaft reaction force, and an increase / return determination unit that determines increase / return of a handle. This is achieved by correcting the current command value on the basis of the rack shaft reaction force and the determination result of the increase / return determination unit.
  • the present invention also provides a current command value calculation unit that calculates a current command value based on the steering torque value and the vehicle speed from the steering torque detection means, and a steering mechanism based on the current value of the motor and the current command value.
  • the above-mentioned object of the present invention is to provide a self-aligning torque unit for detecting or estimating self-aligning torque. And an increase / return determination unit that determines whether the J and dollars are increased / returned, and a gain unit that changes the gain of the self-aligning torque according to the output of the increase / return determination unit. This is achieved by subtracting the self-aligning torque compensation value output from the unit from the current command value.
  • the present invention also provides a current command value calculation unit that calculates a current command value based on the steering torque value and the vehicle speed from the steering torque detection means, and a steering mechanism based on the current value of the motor and the current command value.
  • the present invention relates to a control device for an electric power steering apparatus that includes a motor drive control unit that controls the motor, and an object of the present invention is to provide a self-detecting or estimating self-aligning torque.
  • a function conversion unit for converting angular velocity into a function, and the gain unit A multiplication unit for multiplying the self-aligning torque compensation value output from the function conversion unit by the angular velocity function output from the function conversion unit, and subtracting the multiplication result of the multiplication unit from the current command value.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a general stearin mechanism.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a conventional control device.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the state of torque generated between the road surface and the steering wheel.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional feedback unit.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of characteristics of the feedback filter.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the control unit.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a feedback unit used in the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing another configuration example of the feedback unit used in the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a feedback unit used in the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing another configuration example of the feedback unit used in the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an example of determination of rounding back and forth in the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of gain in the gain section.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 17 shows an example of the characteristics of the function converter.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram showing a specific example of the steering state sensitive gain set by the steering state sensitive gain unit in the present invention.
  • FIG. 20 is a flowchart for explaining an operation example of the steering state determination unit in the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram showing specific examples of gains set in the ⁇ -sensitive gain unit, the steering torque-sensitive gain unit, and the steering angle-sensitive gain unit in the present invention.
  • FIG. 22 is a flowchart for explaining an operation example of the control device for the electric power steering apparatus according to the present invention.
  • the self-aligning torque looks like a disturbance to the electric power steering
  • the self-aligning torque is estimated or measured with a disturbance observer configuration.
  • the disturbance observer has a Q filter (with phase) so that it does not diverge when the estimated or measured disturbance is fed back (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 0 2-3 6 9 5 6 5) )
  • the feedback of self-aligning torque is not intended to cancel the self-aligning torque as a disturbance, so it is not necessary to have exactly the same configuration as the disturbance observer.
  • Self-aligning torque feedback is a disturbance sensitivity design.
  • the phase advance compensation is performed on the estimated value of the self-aligning torque so as to compensate for the delay of the steering transmission system.
  • Self without delay By aligning torque feedback, the steering force becomes linear, and the steering feeling (direct feeling or unity) is improved along with the rigidity. In particular, driving performance on low friction roads is improved.
  • a low-pass filter is installed to eliminate the influence of the disturbance.
  • the characteristics of self-lining torque and the characteristics of road surface information that you do not want to convey to the driver change depending on the vehicle speed (high, medium, and low), so the feedback characteristics change depending on the vehicle speed.
  • FIG. 7 An embodiment of the present invention (first embodiment) will be described below with reference to FIG. 7 corresponding to FIG. The same parts as those in FIG.
  • the self-aligning torque estimation unit 1 17 receives the torque signal T r, the angular velocity ⁇ , the angular acceleration * ⁇ , and the addition result (assist amount calculation result) of the adder 1 1 6 ⁇ ⁇ to obtain the self-aligning torque.
  • the estimated value of the cell faling torque * SAT is fed back to the adder 1 1 6 C via the feedback section 1 1 8.
  • the configuration of the feedback unit 1 1 8 is, for example, as shown in FIG.
  • a phase advance compensation unit 1 1 8— 1 that inputs a self-aligning torque estimated value * SAT and compensates for phase advance, a mouth pass-fill (LPF) 1 1 8— 2 to remove disturbance and noise, It consists of a gain section 1 1 8—3 that multiplies the gain K.
  • the self aligning torque estimation unit 1 17 estimates the self-aligning torque by inputting the torque signal T r, the angular velocity, the angular acceleration * ⁇ , and the addition result of the adder 1 16 6. The estimation is based on the method of Eq. (2) described above. Estimated estimated value of self-aligning torque * SAT is input to the phase lead compensation unit 1 1 8— 1 of the feedback unit 1 1 8 This compensates for the delay in the steering transmission system.
  • the phase lead compensation unit 1 1 8— 1 is expressed by a transfer function, s is expressed as (T 2 ⁇ s + 1) Z (T!-S + 1) with Laplace operator.
  • the estimated value of the self-aligned torque compensated for the phase lag by the phase lead compensation unit 1 1 8—1 is input to the low-pass filter 1 1 8—2 that removes disturbance and noise, and the high and medium frequency components are removed.
  • the estimated value of the self-aligning torque is multiplied by a gain K in the gain section 1 1 8—3 and output as the estimated value of self-aligning torque * SAT c.
  • the estimated self-aligning torque * SAT c is added to the output of the mouth bust stabilization compensator 1 1 4 by an adder 1 1 6 C and input to the motor system controller 1 2 0.
  • self-aligning torque estimation value * SAT is subjected to phase lead compensation to compensate for the delay of the steering transmission system, and self-aligning torque feedback can be performed without delay.
  • the steering force becomes linear, and the steering feeling (direct feeling and unity) is improved, and the running performance on a low friction road is improved.
  • the mouth pass filter 1 1 8-2 is not necessarily required, but if the influence of unnecessary disturbance or noise cannot be ignored when the phase lead compensation unit 1 1 8 1 compensates for the delay, the low pass filter By disposing 1 1 8-2, unnecessary disturbances can be removed.
  • the road surface information such as shimmy and flattery that you don't want the driver to feel is high-frequency, so the low-pass filter 1 1 8-2 is effective.
  • a vehicle speed sensitive feedback unit may be configured.
  • Fig. 9 shows an example of the configuration of the feedback unit 1 1 8 A in that case.
  • Phase lead compensation unit 1 1 8-1 A, mouth pass fill 1 1 8-2 A and gain unit 1 1 8-3 A each input vehicle speed signal V e 1, and each part according to vehicle speed.
  • It is a vehicle speed sensitive type that automatically changes its characteristics. For example, since the self-aligning torque increases in the middle speed range, the phase advance compensation unit 1 1 8-1 A increases in phase speed in the middle speed range, and unnecessary noise increases in the high speed range.
  • phase lead compensation unit 1 1 8-1 A is prepared for medium speed and others, and low-pass filter 1 1 8-2 A is used for low speed And other two types of ffl are prepared, gain section 1 1 8—3 A is prepared for two types for high speed and others, and high, medium and low range of vehicle speed signal V e 1 is detected and each part is detected. It is good also as a structure which switches.
  • the self-lining torque is estimated by the self-lining torque estimating unit 117, but the self-lining torque may be obtained by measurement with a sensor. Only the gain section (1 1 8-3, 1 1 8-3 A) may be torque sensitive. This also provides a comfortable steering feeling.
  • a self-aligning torque estimation unit for estimating self-aligning torque or a self-aligning torque measurement unit for measuring by a sensor
  • the self-aligning torque estimated value or the self-fining estimated by the self-aligning torque estimation unit is provided.
  • the self-aligning torque value measured by the torque measurement unit is fed back to the steering assist command value through the feedback unit consisting of the phase advance compensation unit and the gain unit, and road surface information, disturbances, etc. in the frequency domain of Since signal processing can be executed without delay, control equivalent to that for predicting self-aligning torque can be performed, and it is easy to tune and obtain safe and comfortable steering performance.
  • the effects of unnecessary disturbance can be eliminated.
  • phase lead compensation unit since the phase lead compensation unit, the low-pass filter and the gain unit of the feedback unit are changed in response to the vehicle speed signal, a safer and more comfortable steering performance can be obtained.
  • the phase advance of the phase lead compensator is increased in the medium speed range, and unnecessary disturbance and noise increase in the high speed range. Since the self-lining torque feedback is not necessary at low speeds, the gain of the gain section is reduced, so that a more comfortable steering feeling can be obtained.
  • a high pass fill is inserted into the estimated value of the self-aligning torque, the rack reaction force input from the outside is estimated (the estimated value of the self-aligning torque), and the motion is adjusted so as to cancel the reaction force that is not desired to be transmitted to the driver.
  • the brake judder is designed to suppress shimmy. Steering feeling is improved because the estimated value of the self-faring torque is positively canceled as a disturbance.
  • a phase advance element may be inserted to compensate for the delay, and the characteristics of the self-aligning torque and the characteristics of the road surface information that cannot be conveyed to the driver change depending on the vehicle speed (high, medium, low). The feedback characteristic may be changed.
  • the estimated value * SAT of the self-lining torque from the self-lining torque estimation unit 1 17 is added to the adder 1 16 C via the feedback unit 1 19.
  • the configuration of the feedback unit 1 1 9 is, for example, as shown in FIG.
  • Self-aligning torque estimate * A vehicle speed-sensitive high-pass filter that inputs SAT and outputs high-frequency components 1 1 9 1 1 and a vehicle speed-sensitive gain section that multiplies gain G 1 1 9 1 3 It is configured.
  • the high-pass filter 1 1 9 1 1 can be configured by a transfer function including a high-pass filter characteristic.
  • the self-aligning torque estimation unit 1 17 receives the torque signal T r, the angular velocity ⁇ , the angular acceleration * ⁇ , and the addition result of the adder 1 1 6 ⁇ to estimate the self-aligning torque.
  • the estimation is based on the method of Eq. (2) described above.
  • Estimated estimated value of self-aligning torque * SAT is input to the high-pass filter 1 1 9 1 1 of the feedback unit 1 1 9 so that only the high-frequency component related to the brake judder shimmy passes, and the brake judder shimmy suppression It can be performed.
  • the output of the high-pass filter through which only the high-frequency component has passed is input to the gain section 11.9-3, multiplied by G, and output as the estimated self-aligning torque * S A T c.
  • Estimated self-aligning torque * SAT c is added to the output (current command value) of the mouth bust stabilization compensator 1 1 4 by the adder 1 1 6 D and input to the motor control unit 1 2 0 .
  • the characteristics of self-aligning torque, unpleasant vibration, and road surface information that the driver does not want to be perceived change depending on the rotation speed (speed) of the tire when the vehicle is traveling at low speed, medium speed, or high speed.
  • the fill-up characteristic and gain G may be switched according to the vehicle speed signal V e 1.
  • a vehicle speed sensitive feedback unit may be configured. In this case, at high speed, the high-pass filter 1 1 9—1 cut-off frequency is increased and gain G is increased. At low speed, the high-pass filter 1 1 9— 1 cut-off frequency is decreased, Reduce the gain G.
  • Such active vibration control can promote vibration unless the control system is designed well. -Therefore, correction may be performed only in situations where vibration is likely to occur, such as braking during high-speed driving, using signals from an external controller (for example, an ABS controller).
  • the self-aligning torque estimated value * SAT is inserted with the high pass filter 1 1 9-1 and the gain is adjusted by the gain unit 1 1 9 _ 3 to provide self-aligning torque feedback. Therefore, the brake judder can suppress shimmy.
  • FIG. 12 shows another example of the configuration of the feedback section 1 1 9 according to the present invention.
  • a high pass consisting of the input and output of the system and the Q fill 1 1 9-2 Filter 1 1 9 1 1 and gain section (Gain G 2) 1 1 9-5 are connected in parallel, and the outputs of each system are added by adder 1 1 9 1 6 and added to the current command value To do.
  • the effect of the conventional low-frequency correction and the effect based on the high-pass filter 1 1 9 1 1, that is, the road surface information that is not desired to be transmitted to the driver is suppressed, and the road surface information that is desired to be transmitted to the driver is secured.
  • a comfortable steering feeling can be obtained.
  • the self-aligning torque is estimated by the self-aligning torque estimating unit 117, but the self-aligning torque may be obtained by measurement with a sensor.
  • the gain section (1 1 9 1 3, 1 1 9-4, 1 1. 9 — 5) may be torque sensitive. This also provides a comfortable steering feeling.
  • a self-aligning torque estimation unit for estimating self-aligning torque or a self-aligning torque measuring unit for measuring by a sensor
  • the self-aligning torque estimated value or the self-fining estimated by the self-aligning torque estimation unit is provided.
  • the self-aligning torque value measured by the torque measurement unit is added to the steering assist command value through a feedback unit consisting of a high-pass filter and a gain unit, and signal processing such as road surface information and disturbances in the high-frequency region.
  • the brake judder can suppress shimmy, and it is easy to tune and obtain a safe and comfortable steering performance.
  • FIG. 13 shows an embodiment (third embodiment) of the present invention corresponding to FIG. 6.
  • the steering torque value T from the torque sensor is input to the current command value calculation unit 31.
  • the addition / return determination unit 4 0 is input, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor is input to the current command value calculation unit 31, and the current command value I ref calculated by the current command value calculation unit 3 1 is the subtractor. 4 Entered in 3.
  • the measured / estimated angular velocity ⁇ is input to the increase / return determination unit 40, and the determination signal DS determined by the increase / return determination unit 40 is input to the gain unit 42.
  • the self-aligning torque measured and estimated by the self-aligning torque section 4 1 is multiplied by a gain G. (G ⁇ SAT) by the gain section 4 2 and input to the subtractor 4 3.
  • the subtraction result (I ref 1 G 'S AT) is input to the adder 44 as the current command value I ref 1, and the compensation signal CM from the compensation unit 50 for improving the characteristics is also input to the adder 44. .
  • the compensator 50 adds the inertia 51 and the convergence 52 with the adder 53, and inputs the addition result to the adder 44 as the compensation signal CM.
  • the addition result (I ref 1 + CM) in the adder 44 is input to the subtractor 3 2 as the current command value I ref 2, and the motor 2 is passed through the 1 control unit 3 3 P WM control unit 34 and the inverter 3 5. 0 is controlled.
  • the increase / return determination unit 40 determines that the increase is made when the steering torque value T and the angular velocity ⁇ have the same sign, and the steering torque value ⁇ and the angular speed ⁇ have different signs. In the case of, it determines that the switch is back and outputs a 2 'value (increase and switch back) determination signal DS. Further, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 3-1 7 0 8 5 6, the sign of the steering torque value ⁇ is the same as the sign of the steering torque change rate, and the absolute value of the steering torque change rate is equal to or greater than a predetermined value.
  • the sign of the torque value T and the sign of the steering torque change rate may be different from each other, and when the absolute value of the steering torque change rate is greater than or equal to a predetermined value, it may be determined to switch back. That is, it is possible to determine the increase and the return by using only the steering torque value ⁇ ⁇ without using the angular velocity ⁇ .
  • the self-aligning torque may be estimated by a disturbance observer configuration using a motor rotation signal and a motor current command value as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27440.
  • the motor 20 is controlled by the current command value I ref calculated by the current command value calculation unit 31.
  • the self-aligning torque SAT is added to the current command value I ref as the gain unit 4.
  • the gain G of the gain part 42 is switched according to the judgment signal D S of the increase / return determination part 40, and a positive gain G is given as a binary value in the case of switchback and a negative gain G in the case of increase. That is, as shown in Fig. 15, if the gain at the time of switching back is "1.1.0", the gain at the time of switching back is "0" and the gain at the time of switching back is "-0.8". In this case, the gain when increasing is set to "+ 0.2". As a result, if the steering wheel returns too much, a negative gain is multiplied only at the time of returning, so that the steering wheel is braked by the power steering when the steering wheel returns due to the road surface reaction force. In the case of an increase, the steering force is reduced because the positive gain is multiplied and subtracted.
  • FIG. 16 shows another embodiment of the present invention (fourth embodiment) corresponding to FIG. 13, and it is a problem that the steering wheel suddenly rotates due to a road reaction force that is too strong.
  • the function conversion unit 4 5 of the angular velocity ⁇ is provided, and the angular velocity f ( ⁇ ) converted by the function is multiplied by the compensation value G ⁇ S AT of the self-aligning torque. Multiply by part 4 6 and input to subtractor 4 3.
  • the characteristic of the function converter 45 is shown in Fig. 17 so that the gain is large and brakes during high-speed rotation, and the gain is reduced during low-speed rotation so that unnecessary assist torque is not generated. It is a first-order lag function. This is because the driver holds the driver by hand during low-speed rotation, but the road surface reaction force is considered to be small.
  • the self-aligning torque is multiplied by G in the gain unit 42 according to the determination result of the increase / decrease determination unit 40 and the self-lining torque G * S AT is input to multiplication section 46.
  • the angular velocity ⁇ is converted into the function conversion f ( ⁇ ) by the function conversion unit 45 and input to the multiplication unit 46, and multiplied by the self-aligning torque G ⁇ S AT from the gain unit 42 and input to the subtraction unit 43. Is done.
  • the self-aligning torque compensation value is multiplied by the steering speed ⁇ ( ⁇ ) sensitivity gain f ( ⁇ ), so that the gain becomes a large brake at high speed rotation, and at low speed rotation The gain is small and no extra torque is generated.
  • the steering wheel return is weak, such as on a low friction road, the steering torque is small, so that a good balance and good steering feeling can be obtained.
  • the function of the function conversion unit is a first-order lag function, but a first-order function may be used.
  • the self-aligning torque is multiplied by a gain with a positive / negative gain according to the result of determining whether to increase or decrease the steering wheel, and the signal is subtracted from the current command value. Therefore, the brake can be applied, the steering wheel does not return too much, and a high-performance power steering device can be realized.
  • the control is performed so that the handle return by the road surface reaction force is braked by the power steering by multiplying the negative gain only when the handle returns.
  • the handle never returns too much.
  • the gain is increased during high-speed rotation and the brake is applied, and the gain is decreased during low-speed rotation so that no additional assist torque is generated. Therefore, the handle does not rotate suddenly due to excessively strong road surface reaction force. .
  • the steering wheel return is controlled in consideration of the self-lining torque, so that a good steering filling can be realized not only in a small vehicle but also in a large vehicle.
  • the self-aligning torque is small (the steering torque is small and the steering angle is small). Large torque (large steering torque, large Z steering angle) It is possible to design appropriate self-aligning torque compensation values at off-century time. Further, according to the present invention, the self-aligning torque compensation value at the time of steering can be designed by determining the steering state (steering additional steering, steering switchback steering, and steering).
  • the judgment result of the steering state (steering additional steering, steering turning / returning steering, holding), the steering angular velocity signal, the steering torque signal, and the steering angle signal are used. Therefore, the self-aligning torque compensation value for Onsen evening, Offsen evening, and steering is set appropriately.
  • FIG. 18 shows an embodiment of the present invention corresponding to FIG.
  • the steering torque value T from the sensor (not shown) is input to the current command value calculation unit 31 and also to the steering state determination unit 61.
  • the vehicle speed V from the vehicle speed sensor (not shown) is input to the current command value calculation unit 31 and also input to the vehicle speed sensitive gain unit 60.
  • the current command value I ref calculated by the current command value calculation unit 3 1 based on the steering torque value T and the vehicle speed V is input to the subtractor 4 3.
  • the self-lining torque S A T detected or estimated by the self-lining torque section 41 is input to the multiplication section 70.
  • the speed sensitive gain G i is set based on the vehicle speed V.
  • the vehicle speed sensitive gain 0 from the vehicle speed sensitive gain unit 60 is also input to the multiplier 70.
  • the output S AT ⁇ G i of the multiplication unit 70 is input to the multiplication unit 71.
  • the steering state determination unit 61 receives the measured or estimated steering angular velocity ⁇ (motor speed).
  • the steering state determination unit 6 1 determines the steering state (steering additional steering, steering return steering, or steering maintenance) based on the steering torque value ⁇ and the steering angular velocity ⁇ , and determines the determination result.
  • a signal (a signal indicating the steering state) is output to the steering state sensitive gain unit 63.
  • the steering state sensitive gain unit 6 3 switches the steering state sensitive gain G 2 based on the determination signal from the steering state determination unit 61. That is, the steering state sensitive gain G 2 output from the steering state sensitive gain unit 63 to the multiplying unit 71 is switched according to the determination signal from the steering state determining unit 61.
  • First 9 Figure shows a specific example of the steering state sensitive gain G 2.
  • the steering state sensitive gain section 63 patterns A to C as shown in FIG. 19, for example, are determined.
  • Steering state sensitivity gain 0 2 Is negative (for example, the value of steering state sensitivity gain 0 2 is set to “1” or “1 0.5”), and the steering state sensitivity gain G 2 is set to “0” when it is determined that the steering is increased. This is a case where the steering state sensitive gain G 2 is set to “0” when it is determined to be a rudder, and the “steering state sensitive gain G 2 is allowed to function only during steering steering return steering”.
  • the output S AT ′ G ⁇ Gs of the multiplier 7 1 is input to the multiplier 7 2. Further, the ⁇ -sensitive gain G 3 ( ⁇ ) set in the ⁇ -sensitive gain unit 6 4 is also input to the multiplication unit 7 2.
  • the output S AT 'G i' Gz 'Gg ( ⁇ ) of the multiplication unit 72 is input to the multiplication unit 73.
  • the steering torque sensitivity gain G 4 (T) set in the steering torque sensitivity gain section 65 is also input to the multiplication section 73. Then, the output S AT-G-Gs-Gg ( ⁇ )-G 4 (T) of the multiplier 7 3 enters the multiplier 7 4. It is powered.
  • the steering angle sensitive gain G 5 (0) set in the steering angle / sensitive gain unit 6 6 is also input to the multiplying unit 74.
  • Multiplier 7 4 Output S AT 'G ⁇ G z-
  • Compensation signal CM from compensation unit 50 which is input to 4 4 and improves the characteristics, is also input to adder 44.
  • Compensator 50 adds inertia 5 1 and convergence 5 2 with adder 53, and inputs the addition result to adder 44 as compensation signal CM.
  • the addition result (I ref 1 + CM) in adder 4 4 is input to subtractor 3 2 as current command value I ref 2 and 1 control unit 3 3, PVM control unit 3 4 and inverse 3 5 Then, the motor 20 is controlled.
  • the steering state determination unit 61 first determines whether or not the steering angular velocity ⁇ has kept the same value (or a certain range of values) for a fixed time (step S 3 1). If it is determined that the vehicle has continued, it is determined that the steering is maintained-(step S 3 2). On the other hand, if it is determined that the steering is not continued, it is determined that the steering is performed (step S 3 3), and further, it is determined whether the sign of the steering torque value ⁇ matches the sign of the steering angular velocity ⁇ (step S). 3 4).
  • step S 3 5 When it is determined that the sign of the steering torque value ⁇ and the sign of the steering angular velocity ⁇ coincide with each other, it is determined that the steering is further increased (step S 3 5). On the other hand, when it is determined that the sign of the steering torque value ⁇ does not match the sign of the steering angular velocity ⁇ , it is determined that the steering is turned back (step S 3 6).
  • the steering state determination unit 6.1 outputs a three-value (steering increase steering, steering return steering, steering hold) determination signal to the steering state gain unit 63 according to the operation shown in the flowchart of FIG. . Further, if the steering state determination unit 61 does not determine the steering hold but only the steering turning-up steering and the steering return steering, it is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 3-1 7 0 8 5 6.
  • the steering state determination unit 61 can determine the steering increase steering and the steering return return steering using only the steering torque value ⁇ without using the steering angular velocity ⁇ .
  • the self-aligning torque S AT is estimated as shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 '0 0 2 — 2 7 4 4 0 5. You may carry out by disturbance observer configuration using the command value.
  • the ⁇ -sensitive gain unit 6 4 sets the ⁇ -sensitive gain G 3 ( ⁇ ) based on the steering angular velocity signal ⁇ .
  • the ⁇ -sensitive gain G 3 ( ⁇ ) for example, the second The first-order lag function G 3 ( ⁇ ) of the steering angular velocity signal ⁇ as shown in Fig. 1 ( ⁇ ) can be used.
  • the steering torque sensitive gain G 4 ( ⁇ ⁇ ⁇ ) is set based on the steering torque signal ⁇ .
  • a first-order lag function G 4 (T) of the steering torque signal T as shown in Fig. 21 (B) can be used.
  • the steering angle sensitive gain section 6 6 sets the steering angle sensitive gain G 5 ( ⁇ ) based on the steering angle signal 0, and a specific example of the steering angle sensitive gain G 5 ( ⁇ ) and
  • a first-order lag function G 5 ( ⁇ ) of the steering angle signal 0 as shown in FIG. 21 (C) can be used.
  • the steering torque-sensitive gain unit 6 5, and the steering angle-sensitive gain unit 6 6 A linear function may be used.
  • the self-aligning torque SAT is first estimated by the self-lining torque section 41 (step S 1). Then, the vehicle speed sensitive gain unit 60 calculates the vehicle speed sensitive gain Gi based on the vehicle speed V (step S 2). In addition, the steering state determination unit 61 determines the steering state (steering additional steering, steering turnback steering, steering hold), and outputs a determination signal (step S 3).
  • the steering state sensitive gain unit 63 calculates a steering state sensitive gain G 2 according to the determination signal (step S ′ 4).
  • the ⁇ -sensitive gain unit 6 4 calculates the ⁇ -sensitive gain G 3 ( ⁇ ) based on the steering angular velocity signal ⁇ (step S 5).
  • a steering torque sensitive gain G 4 (T) is calculated by the steering torque sensitive gain unit 65 based on the steering torque signal ⁇ (step S 6).
  • a steering angle sensitive gain G 5 ( ⁇ ) is calculated by the steering angle sensitive gain unit 6 6 based on the steering angle signal 0 (step S 7).
  • SAT compensation value SAT ⁇ G i ⁇ G 2 ⁇ G 3 ( ⁇ ) ⁇ G 4 (T) ⁇ G 5 ( ⁇ ) is established (step S 8). If the control device for the electric power steering device according to the present invention is used, the self-aligning torque compensation value is controlled on-center and off-center. The design of the appropriate steering torque hysteresis width (SAT compensation value) In addition, it is possible to maintain the steering state by determining the steering state (steering additional steering, steering reversing steering or holding).
  • the steering torque hysteresis width (S AT compensation value) can be controlled.
  • the steering angular velocity sensitive gain, the steering torque sensitive gain, and the steering angle Since the self-aligning torque compensation value is adjusted by using the sensitivity gain at the same time, only the convergence can be improved without deteriorating the steering wheel return.
  • the steering is steered to small left and right steering angles.
  • the self-aligning torque compensation value is set so that the steering torque (feeling of response) is increased by using the steering angular velocity sensitive gain, that is, the viscosity feeling is increased. Therefore, loss of response can be prevented.
  • the steering is turned on-center at the time of running by using the steering angular velocity sensitive gain, the steering torque sensitive gain, and the steering angle sensitive gain. It has an excellent effect of preventing loss of steering response when it is swung to small steering angle.
  • the present invention has the same effect as hydraulic power steering (check valve).
  • the steering state (steering additional steering, steering return steering or holding), the steering angular velocity (motor speed), the steering angle, Self-aligning torque is compensated based on the steering torque, so that a good steering feeling can be achieved not only in small cars but also in large cars, both on-center and off-centre, and during steering. can do.

Abstract

本発明は、トルク信号に基づいて操舵補助指令値を算出する操舵補助指令値算出部と、前記操舵補助指令値に基づいて電圧指令値を算出し、モータを制御する電流制御駆動部とで成り、アシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置であり、前記モータの角速度及び角加速度、前記操舵補助指令値及びトルク信号を入力してセルフアライニングトルクを求めるセルフアライニングトルク測定部を設け、前記セルフアライニングトルク測定部で求めたセルフアライニングトルクをフィードバック部を通して前記操舵補助指令値にフィードバックする。

Description

明 細 書 電動パワーステアリング装置の制御装置 技術分野
本発明は、 自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与す るようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、 特に高周 波数領域で路面情報及び外乱等の信号処理を行う ことによりチューニン グし易く、 安全で快適な操舵性能が得られる \電動パワーステアリ ング装 置の制御装置に関する。 また、 本発明は、 ハンドルの切増し切戻し方向 に基づいてセルファライニングトルク （S A T ) を補償した電動パワー ステアリング装置の制御装置に関する。 背景技術
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢す る電動パワーステアリ ング装置は、 モータの駆動力を、 減速機を介して ギア又.はベルト等の伝達機構により、 ステアリング'シャフ ト或いはラッ ク軸に補助負荷付勢するようになっている。 かかる従来の電動パワース テアリ ング装置は、 アシス ト トルク （操舵補助トルク） を正確に発生さ せるため、 モータ電流のフィードバック制御を行っている。 フィードバ ック制御は、 電流指令値とモー夕電流検出値との差が小さくなるように モータ印加電圧を調整するものであり、 モータ印加電圧の調整は、 一般 的にパルス幅変調 （P W M ) 制御のデューティ比の調整で行っている。
ここで、 電動パワーステアリング装置の一般的な構成を第.1図に示し て説明すると、 操向ハンドル 1 の軸 2は減速ギア 3、 ユニバーサルジョ イント 4 a及び 4 b、 ピニオンラック機構 5を経て操向車輪の夕イロッ ド 6に連結されている。 軸 2には、 操向ハンドル 1の操舵トルクを検出 する トルクセンサ 1 0が設けられており、 操向ハンドル 1 の操舵力を補 助するモータ 2 0が減速ギア 3を介して軸 2に連結されている。 パワー ステアリング装置を制御するコントロールュニッ ト 1 0 0には、 バッテ リ 1 4からイダニシヨ ンキー 1 1 を経て電力が供給され、 コントロール ユニッ ト 1 0 0は、 トルクセンサ 1 0で検出された操舵トルク信号 T r と、 車速センサ 1 2で検出された車速信号 V e 1 とに基づいてアシス ト 指令の操舵補助指令値 I の演算を行い、 演算された操舵補助指令値 I に 基づいてモー夕 2 0に供給する電流を制御する。
このような電動パワーステアリ ング装置において、 従来は例えば特開 平 8— 2 9 0 7 7 8号公報に示すように、 コントロールュニッ ト 1 0 0 内の口バス ト安定化補償器により、 'システムの安定性と路面情報及び外 乱情報の感度特性が同時に設計されるようになっている。
しかしながら、 かかる従来の制御装置では、 ステアリング中立点付近 の操舵時の反力が小さいため、 摩擦の影響により、 路面情報をドライバ に正確に伝えることが困難である。 また、 従来の電動パワーステアリ ン グ装置では、 操舵角と操舵力との間のヒステリシス特性を、 油圧式パヮ ーステアリ ング並みの特性にすることが困難である。
このような問題を解決する装置として、 特開 2 0 0 2— 3 6 9 5 6 5 号公報に開示されているものがある。
特開 2 0 0 2— 3 6 9 5 6 5号公報に開示されている装置の概略を、 第 1図に対応させた第 2図に示して説明する。 ステアリング装置の補助 操舵力を発生するモ一夕 2 0はモー夕駆動部 2 1 によって駆動され、 モ 一夕駆動部 2 1は二点鎖線で示すコントロールュニッ ト 1 0 0で制御さ れ、 コントロールユニッ ト 1 0 0にはトルクセンサからのトルク信号 T r及び車速検出系からの車速信号 V e 1 が入力される。モー夕 2 0では、 モータ端子間電圧 Vm及びモー夕電流値 iが計測されて出力される。 コントロールュニッ ト 1 0 0はトルク信号 T rを用いて制御を行う破 線で示すトルク系制御部 1 1 0と、 モー夕 2 0の駆動に関連した制御を 行うー 鎖線で示すモータ系制御部 1 2 0とで構成されている。 トルク 系制御部 1 1 0はアシス ト量演算部 1 1 1、 微分制御器 1 1 2、 ョ一レ 一ト収れん性制御部 1 1 3、 口バス ト安定化補償部 1 1 4及びセルファ ライニングトルク推定フィードバック部 1 1 5によって構成され、 加算 器 1 1 6 A及び 1 1 6 B、 減算器 1 1 6 Cを具備している。 また、 モー 夕系制御部 1 2 0は補償器 1 2 1、 外乱推定器 1 2 2、 モー夕角速度推 定部 1 2 3、 モータ角加速度推定部 （微分器） 1 2 4及びモータ特性補 償部 1 2 5で構成され、 加算器 1 2 6 A及び 1 2 6 Bを具備している。
トルク信号 T rはアシス ト量演算部 1 1 1、 微分制御器 1 1 2、 ョー レート収れん性制御部 1 1 3及びセルファライニングトルク推定フィー ドバック部 1 1 5に入力され、 いずれも車速信号 V e 1 をパラメ一夕入 力としている。 アシス ト量演算部 1 1 1はトルク信号 T rに基づいてァ シス ト トルク量を演算し、 ョーレート収れん性制御部 1 1 3はトルク信 号 T r-及びモー夕角速度の推定値 ωを入力とし、 車両のョ一の収れん性 を改善するために、 ハンドルが振れ回る動作に対してブレーキをかける ようになつている。 また、 微分制御器 1 1 2はステアリングの中立点付 近の制御の応答性を高め、 滑らかでスムーズな操舵を実現するようにな つており、 セルファライニングトルク推定フィードバック部 1 1 5はト ルク信号 T rと.、 アシス ト量演算部 1 1 1の出力に微分制御器 1 1 2の 出力を加算器 1 1 6 Aで加算した信号と、 モー夕角速度推定部 1 2 3で 推定された角速度推定値 ωと、 モータ角加速度推定部 1 2 4からの角加 速度推定値 * ωとを入力してセルファライニングトルクを推定し、 推定 したセルファライニングトルクをフィードバックフィル夕を用いて信号 処理し、 ハンドルに適切な路面情報を反力として与えるようになつてい る。
また、 アシス ト量演算部 1 1 1の出力に微分制御器 1 1 2の出力を加 算器 1 1 6 Aで加算した信号に、 ョ一.レート収れん性制御部 1 1 3の出 力を加算器 1 1 6 B 7で加算した信号をアシスト量 A Qとしてロバス ト 安定化補償部 1 1 4に入力している。 口バス ト安定化補償部 1 1 4は例 えば特開平 8 - 2 9 0 7 7 8号公報に示されている補償部であり、 検出 トルクに含まれる慣性要素とばね要素で成る共振系の共振周波数におけ るピーク値を除去し、 制御系の応答性と安定性を阻害する共振周波数の 位相のズレを補償するものである。 ロバス ト安定化補償部 1 1 4の出力 からセルファライニングトルク推定フィードバック部 1 1. 5の出力を減 算器 1 1 6 Cで減算することで、 路面情報を反力としてハンドルに伝え ることができるアシス ト量 I aが得られる。
更に、 モー夕角速度推定部 1 2 3はモータ端子間電圧 V m及びモー夕 電流値 i に基づいでモータ角速度 ωを推定するものであり、 モータ角速 度 ωはモータ角加速度推定部 1 2 4、 ョ一レート収れん性制御部 1 1 3 及びセ.ルファライニングトルク推定フィードバック部 1 1 5に入力され る。 モー夕角加速度推定部 1 2 4では、 入力されたモー夕角速度 ωに基 づいてモータ角加速度を推定し、 推定したモータ角加速度 * ωはモー夕 特性補償部 1 2 5に入力される。モー夕特性補償部 1 2 5の出力 I c に、 口バス ト安定化補償部 1 1 4の出力からセルファライニングトルク推定 フィードバック部 1 1 5の出力を減算したアシス ト量 I aが加算器 1 2 6 Aで加算され、 その加算信号が電流指令値 I r として微分補償器等で 成る補償器 1 2 1 に入力される。 補償器 1 2 1で補償された電流指令値 I r aに外乱推定器 1 2 2の出力を加算器 1 2 6 Bで加算した信号がモ —夕駆動部 2 1及び外乱推定器 1 2 2に入力される。 外乱推定器 1 2 2 は特開平 8— 3 1 0 4 1 7号公報で示されるような装置であり、 モー夕 出力の制御目標である補償器 1 2 1で補償された電流指令値 I r aに外 乱推定器 1 2 2の出力を加算した信号と、モータ電流値 i とに基づいて、 制御系の出力基準における希望するモ一夕制御特性を維持することがで き、 制御系の安定性を失うことがないようにしている。
ここで、 路面からステアリングまでの間に発生する トルクの様子を第 3図に示して説明する。 ドライバが操向ハンドル 1を操舵することによ つて操舵トルク T hが発生し、 その操舵トルク T hに従ってモー夕 2 0 がアシス ト トルク Tmを発生する。 その結果、 車輪が転舵され、 反力と してセルファライニングトルクが発生する。 また、 その際、 モー夕 2 0 の慣性 J及び摩擦 （静摩擦） F rによってハンドル操舵の.抵抗となる ト ルクが生じる。 これらの力の釣り合いを考えると、 下記 （ 1 ) 式のよう な運動方程式が得られる。 J · *ω I Fr · sign(co) I SAT = Tm + Th … (1) ここで.、 上記 （ 1 ) 式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、 セルファラ イニングトルク S ATについて解く と下記 （ 2 ) 式が得られる。 SAT(s) = Tm(s)'+ Th(s) - J · *ω (s) + Fr · sign( (s)) … (2) 上記 （ 2 ) 式から分るように、 モータ 2 0の慣性 J及び静摩擦 F rを定 数として予め求めておく ことで、 モータ回転角速度 ω、 回転角加速度 * ω、 操舵補助力及び操舵信号よりセルファライニングトルクを推定する ことができる。 かかる理由より、 セルファライニングトルク推定フィー ドバック部 1 1 5にはトルク信号 T r、 角速度 ω、 角加速度 * ω、 ァシ スト量演算部 1 1 1の出力がそれぞれ入力されている。
また、 セルファライニングトルク推定フィードバック部 1 1 5で推定 したセルファライニングトルク情報をそのままフィードバックした場合、 ステアリングが重くなり過ぎるため、 操舵感覚を向上することはできな い。 そのため第 4図に示すように、 車速感応ゲインと周波数特性を有す るフィードバックフィル夕 1 1 5 Aを用いてセルファライニングトルク の推定値を信号処理し、 操舵感覚を向上するのに必要十分な情報のみを フィードバックする。 ここで用いるフィードバックフィル夕は静特性ゲ インとして、 推定したセルファライニングトルクの大きさを必要十分な 値に減少させるゲインを持つ Qフィル夕 （位相遅れ） 1 1 5 Bと、 第 5 図に示すような車速 V e 1 に感応したゲイン部 1 1 5 Cを持ち、 据え切 りや低速走行といった路面情報の重要性が比較的低い場合には、 フィー ドバックする路面情報を小さく している。
上述の特開 2 0 0 2— 3 6 9 5 6 5号公報に記載の装置では、 セルフ ァライニングトルクは電動パワーステアリングに対して外乱として作用 するため、 外乱オブザーバ構成でセルファライニングトルク推定を行つ ている-。 位相遅れフィルタ （Qフィル夕） をフィードバックに用いてい るのは、 外乱オブザーバでは推定された外乱としてのセルファライニン グトルクを発散しないようにするためである。 しかしながら、 セルファ ライニングトルク推定値は当然ながら Qフィル夕 （位相遅れ） を通過し た値になっており、 ステアリング伝達系に遅れを生じてしまう問題があ る。
上述の特開 2 0 0 2— 3 6 9 5 6 5号公報に記載の装置では、 また抑 制したい外乱が存在する周波数帯域と、 伝えたい外乱が存在する周波数 帯域とを両立するようにセルファライニングトルク推定のフィ一ドバッ クを構成しているが、 抑制したい外乱を積極的に打ち消すという機能は ない。
一方、 車両では、 通常制動時及び定常走行時に、 乗員に不快感を与え るブレーキジャダー（Judder)とシミ一（Sh immy)が発生する。 ブレーキジ ャダ一は車両の制動時に発生するフロア · ペダル振動のことで、 ステア リング回転方向に振動を伴う場合もある。 ブレーキディスクの D TV (Disk Thickness Var i at ion)により発生する制動トルク変動が起振源で、 車輪の回転の 1次成分及び高次成分を有する。 これがサスペンションの 前後の共振などで増幅され、 車体ゃステアリングシステムを伝達して、 フロア · ペダル振動ゃズテアリング振動となる。 また、 シミ一は車両走 行時にステアリング回転方向に発生する振動のことであり、 タイヤ ' ホ ィールなどの回転部分のアンバランスゃノンュニフォミティが起振源と なり、 サスペンション共揮で増幅さ'れ、 ステアリングシステムを介して ステアリング回転方向の振動となる。
このようなブレーキジャダ一ゃシミーについて特開 2 0 0 2— 3 6 9 5 6 5号公報の装置では何ら考慮しておらず、 また、 特開 2 0 0 2— 1 4 5 0 7 5ゃ特開 2 0 0 2 - 1 6 1 9 6 9ではブレーキジャダ一ゃシミ 一の振動を減衰させる装置を開示しているが、 いずれも機械的な対応で あり、 コストアップになると共に、 車速感応といったきめ細かな抑制が できないという問題がある。
更に、 ステアリング系の慣性や摩擦が大きい場合はブレーキジャダ一 による振動はステアリング · ホイールまで伝わらないが、 .良好な操舵フ ィーリングゃ車両安定性のためには、 ステアリング系の慣性や摩擦は極 力小さいことが望ましい。
一方、 コントロールュニッ ト 1 0 0は第 6図のようにも表すことがで き、 第 6図を参照してコントロールユニッ ト 3 0の機能及び動作を説明 する。 トルクセンサ 1 0で検出されて入力される操舵トルク値 T及び車 速センサ 1 2からの車速 Vは、 電流指令値 I r e f を演算する電流指令 値演算部 3 1に入力される。 電流指令値演算部 3 1は、 入力された操舵 トルク値 T及び車速 Vに基いてモー夕 2 0に供給する電流の制御目標値 である電流指令値 I r e f を決定する。 電流指令値 I r e f は減算器 3 2に入力され、 フィードバックされているモータ電流値 I mとの偏差 I ( I r e f - I m ) が演算され、 その偏差が操舵動作の特性改善のため の P I制御部 3 3に入力される。 P I制御部 3 3で特性改善された操舵 補助指令値 V r e f が P W M制御部 3 4に入力され、 更に駆動部として のインバー夕 3 5を介してモー夕 2 0が P W M駆動される。 モ一夕 2 0 の電流値 I mはモー夕電流検出器 3 6で検出され、 減算器 3 2にフィ一 ドバックされる。 インバー夕 3 5は駆動素子として F E T.が用いられ、 F E Tのブリツジ回路で構成されている。
このような電動パワーステアリング装置はセルファライニングトルク 機能を有する。 即ち、 転舵後に直進状態に戻る過程で、 ドライバがハン ドルを回転させる力を緩めるか零 （いわゆる手放し状態） にすれば、 車 輪は自動的に中立位置方向に戻ろうとする。 この中立位置方向に戻ろう とするセルファライニングトルクは、 車速が大きい程大きい。 この時、 電動パワーステアリング装置においては、 先ず車輪が例えば右に転舵し ているものとすれば、 セルファライニングトルク機能により車輪は中立 位置方向 （左方向） に動く。 そして、 ドライバがハンドルを回転させる 力は零なので、 操舵トルクも本来は零のはずである。 従って、 トルクセ ンサにより検出される操舵トルク値も零になり、 モー夕は通電されず、 操舵補助力を発生せず、 ステアリング装置に接続されたまま左方向に回 転する。 勿論、 ハンドルも左へ回転する。
しかしながら、 従来の電動パワーステアリング装置においては、 モー 夕のロータや車両及びステアリング系のフリクションに相当する摩擦力 等により、 低速走行時に転舵後のハンドルの戻りが悪く、 また高速走行 時にハンドルの戻り感ゃフリクション感等のオンセン夕感が悪いという 問題点があった。 即ち、 低速でドライバがハンドルを回転させて転舵し た後に直進状態に戻る過程において、 マニュアルステアリング装置や油 圧パワーステアリング装置に比べ戻りが悪く、 甚だしい場合には、 ドラ ィバがハンドルを直進方向へ回転し直す必要があった。 また、 高速にお いて車線変更や方向修正のために転舵した後に直進に戻る過程 （特に手 放し状態で戻る過程） において、 セルファライニング機能により車輪が 中立位置方向に戻ろうとする時にも、 真ん中 (中立位置） まで戻りきら ず、 甚だしい場合にはドライバがハンドルを直進方向へ回転し直す必要 があった。
このような不具合を解消する方法'として、 フリクションを補正又は打 ち消すハンドル戻り補正部として路面反力トルク検出器を用い、 この路 面反力トルク検出器としてハンドルの回転角度を検出するハンドル角検 出器を有し、 ハンドル角検出器より出力されるハンドル角信号に基づい てハンドル戻し補正量を求め、 且つこの補正量を、 ハンドル及びステア リング系の回転或いは運動の方向によるフリクションのアンバランスを 調整できるようにすることで、 ハンドル戻り特性の左右差を解消するよ うに構成したものが提案されている。
同様に、 フリクションを補正或いは打ち消すハンドル戻り補正部とし ての路面反力トルク検出器を路面反力トルク推定手段により構成し、 こ の路面反力トルク推定手段により、 操舵トルク検出器の出力に、 モータ の電流を検出する電流検出器の出力から演算されるステアリング軸換算 のモー夕 トルクを加算すると共に、 ステアりング軸換算のモータ慣性ト ルクを減算して得られる値に、 ローパスフィルタ或いは遅延フィル夕処 理を施して路面反力トルク推定信号を生成し、 この路面反力トルク推定 信号に基づいてハンドル戻し補正量を求め、 且つこの補正量をハンドル 及びステアリング系の回転或いは運動の方向によるフリクシヨ ンのアン バランスを調整できるようにすることで、 ハンドル戻り特性の左右差を 解消するように構成したものもある。
この従来例は、 低車速においては、 手放し時にハンドルの戻りを改善 する効果は期待できるが、 車両のフリクショ ンが大きな場合には、 ハン ドルの切増し時に操舵力が重くなり過ぎる欠点があった。 一般に、 カー ブでの旋回中のハンドル切増し時におけるパワーアシス ト無し時のマ二 ュアル操舵力は、 路面からの反力に操舵系のフリクシヨ ンを加算した値 となり、 路面反力よりフリクショ ン分だけ更に重くなり、 逆に八ンドル 戻し時には、 路面反力から操舵系のフリクションを減算した値となり、 路面反力よりフリクション分軽くなり、 これがハンドル戻りを悪化させ る主原因となっている。 このため、 特に車両及びステアリング系のフリ クショ ンの値が大きい車では、 フリクショ ンに打ち勝ってハンドルを戻 すためのハンドル戻し補正量が大きくなる傾向があり、 切増し時と切戻 し時に補正を路面反力に基づいて同一係数で実施すると、 特に大舵角か らの良好なハンドル戻りを要求される低速走行時におけるカーブでの旋 回時のハンドル切戻し切増し時に重くなり過ぎ、 大きなアンバランスが 生じる欠点があった。
このような問題を解決するものとして、 特開 2 0 0 2— 2 9 4 4 1号 公報に示される電動式ステアリ ング装置の制御装置がある。 この制御装 置は、 ハンドルから車輪までの操舵トルク伝達機構中に介挿され、 ドラ ィバによる操舵トルクを補助する トルクを発生する電動モータを備えた 電動パワーステアリ ング装置であり、 モー夕のロータのフリクショ ンゃ 車両及びステアリング系のフリクショ ンを補正するハンドル戻り補正部 と、ハンドルの切増しと切戻しを判別する操舵状態判別補償部とを備え、 ハンドル戻り補正部の補正量をハンドルの切増しと切戻し方向によって 異なった値に設定するようにしている。
. しかしながら、 特開 2 0 0 2 _ 2 9 4 4 1号公報に記載のものは、 セ ルファライニングトルクを考慮したものではなく、 ハンドルの低速回転 時の八ンドル戻りの悪さだけを問題にしている。 そのため、 車両の路面 反力が強過ぎて、 ハンドルが急に戻り過ぎる場合があり、 その解決が強 く望まれていた。
また、 近年は電動パワーステアリングを搭載した車両の大型化が進ん できており、 従来の小型車両の制御では良好な操舵フィーリング （特に ハンドル切増しと切戻し、 オンセンタ一時及びオフセンター時、 又は保 舵時の操舵フィ一リング） を実現できないという問題がある。
本発明は上述のような事情よりな'されたものであり、本発明の目的は、 周波数領域で路 情報及び外乱等の信号処理を遅れなく行うことにより、 チューニングし易く、 ブレーキジャダーゃシミーの抑制を図って安全で 快適な操舵性能が得られる電動パワーステアリング装置の制御装置を提 供することにある。
本発明は他の目的は、 セルファライニングトルク （ S A T ) を考慮す ることにより、 ハンドル戻りが悪い場合と戻り過ぎる場合の両方に対応 可能で高性能な電動パワーステアリング装置の制御装置を提供すること にある。
本発明の更に別の目的は、 オンセンター時及びオフセンター時にそれ ぞれの適切なセルファライニングトルク補償値設計を可能とすると共に.、 保舵時のセルファライニングトルク補償値を制御するようにした高性能 な電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。 発明の開示
本発明は、 トルクセンサからのトルク信号に基づいて操舵補助指令値 を算出する操舵補助指令値算出部と、 前記操舵補助指令値に基づいて電 圧指令値を算出する電流制御部と、 前記電圧指令値に基づいてモー夕を 駆動するモー夕駆動部とで成り、 前記モータによるアシス ト力を操舵系 に付与するようになっている電動パワーステアリ ング装置の制御装置に 関するものであり、 本発明の上記目的は、 前記モー夕の角速度及び角加 速度、 前記操舵補助指令値及びトルク信号を入力してセルファライニン グトルクの推定若しくはセンサによる測定を行うセルファライニングト ルク測定部を設け、 前記セルファライニングトルク測定部で求めたセル ファライニングトルクを位相補償部及びゲイン部で成るフ.イードバック 部を通して前記操舵補助指令値にフ ードバックすることによって達成 される。
本発明は、 トルクセンサからのトルク信号に基づいて操舵補助指令値 を算出する操舵補助指令値算出部と、 前記操舵補助指令値に基づいて電 圧指令値を算出する電流制御部と、 前記電圧指令値に基づいてモータを 駆動す.るモ一夕駆動部とで成り、 前記モー夕によるアシス トカを.操舵系 に付与するようになっている電動パワーステアリ ング装置の制御装置に 関するものであり、 本発明の上記目的は、 モー夕回転角速度、 モ一夕回 転角加速度、 操舵補助力及び操舵信号を入力してセルファライニング卜 ルクの推定若しくはセンサによる測定を行うセルファライニングトルク フィードバック部を設け、 前記セルファライニングトルクフィードバッ ク部で求められたセルファライニングトルク値をハイパスフィルタ及び ゲイン部を通して前記操舵補助指令値に加算することによって達成され る。
本発明は、 操舵トルク検出手段からの操舵トルク値及び車速に基づい て電流指令値を演算する電流指令値演算部と、 モー夕の電流値及び前記 電流指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与する前記モ —夕を制御するモー夕駆動制御部とを具備した電動パワーステアリ ング 装置の制御装置に関し、 本発明の目的は、 ラック軸反力を検出する検出 部と、 ハンドルの切増し切戻しを判定する切増し切戻し判定部とを具備 し、 前記ラック軸反力及び前記切増し切戻し判定部の判定結果に基づい て前記電流指令値を補正することにより達成される。
また、 本発明は、 操舵トルク検出手段からの操舵トルク値及び車速に 基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、 モー夕の電流値及 び前記電流指令値に基づいてステアリ ング機構に操舵補助力を付与する 前記モー夕を制御するモータ駆動制御部とを具備した電動パワーステア リング装置の制御装置に関し、 本発明の上記目的は、 セルファライニン グトルクを検出若しくは推定するセルファライニングトルク部と、 J、ン ドルの切増し切戻しを判定する切増し切戻し判定部と、 前記切増し切戻 し判定部の出力に従って前記セルファライニングトルクをゲイン変化さ せるゲイン部とを設け、 前記ゲイン部から出力されるセルファライニン グトル.ク補償値を前記電流指令値から減算することにより達成される。 また、 本発明は、 操舵トルク検出手段からの操舵トルク値及び車速に 基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、 モー夕の電流値及 び前記電流指令値に基づいてステアリ ング機構に操舵補助力を付与する 前記モータを制御するモ一夕駆動制御部とを具備した電動パワーステア リング装置の制御装置に関し、 本発明の上言己目的は、 セルファライニン グトルクを検出若しくは推定するセルファライニングトルク部と、 ノ、ン ドルの切増し切戻しを判定する切増し切戻し判定部と.、 前記切増レ切戻 し判定部の出力に従って前記セルファライニングトルクをゲイン変化さ せるゲイン部と、 角速度を関数変換する関数変換部と、 前記ゲイン部か ら出力されるセルファライニングトルク補償値を前記関数変換部から出 力される角速度関数と乗算する乗算部とを設け、 前記乗算部の乗算結果 を前記電流指令値から減算することにより達成される。 図面の簡単な説明
第 1図は、 一般的なステアリン機構例を示す図である。
第 2図は、 従来の制御装置の構成例を示すプロック図である。
第 3図は、 路面からステアリングハンドルまでの間に発生するトルク の様子を示す模式図である。
第 4図は、 従来のフィードバック部の構成例を示す図である。
第 5図は、 フィードバックフィルタの特性例を示す図である。
第 6図は、コントロールユニッ トめ一例を示すブロック構成図である。 第 7図は、 本発明の第 1実施例を示すブロック構成図である。
第 8図は、 本発明に使用するフィードバック部の構成例を示すブロッ ク構成図である。
第 9図は、 本発明に使用するフィードバック部の他の構成例を示すブ ロック.構成図である。
第 1 0図は、 本発明の第 2実施例を示すブロック構成図である。
第 1 1図は、 本発明 使用するフィードバック部の構成例を示すプロ ック構成図である。
第 1 2図は、 本発明に使用するフィードバック部の他の構成例を示す ブロック構成図である。
第 1 3図は、 本発明の第 3実施例を示すブロック構成図である。
第 1 4図は、 本発明における切増し切戻しの判定例を説明するための 図である。
第 1 5図は、 ゲイン部のゲイン例を示す図である。 第 1 6図は、 本発明の第 4実施例を示すブロック構成図である。 第.1 7図は、 関数変換部の特性例を示す図である。
第 1 8図は、 本発明の第 5実施例を示すブロック構成図である。 第 1 9図は、 本発明における操舵状態感応ゲイン部で設定される操舵 状態感応ゲインの具体例を示す図である。
第 2 0図は、 本発明における操舵状態判定部の動作例を説明するため のフローチャートである。
第 2 1図は、 本 明における ω感応ゲイン部、 操舵トルク感応ゲイン 部、 操舵角感応ゲイン部で設定されるそれぞれのゲインの具体例を示す 図である。
第 2 2図は、 本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の 動作例を説明するためのフローチヤ一トである。 発明を実施するための最良の形態
本発明の種々の実施例を、 以下に図面を参照して説明する。
セルファライニングトルク （S A T ) は電動パワーステアリングへの 外乱のように見えるため、 外乱オブザーバ構成でセルファライニングト ルクの推定若しくは測定を行う。 外乱オブザーバでは、 推定若しくは測 定された外乱をフィードバックしたときに発散しないように Qフィルタ (位相連れ） を有しているが （例えば特開 2 0 0 2— 3 6 9 5 6 5号公 報）、セルファライニングトルクのフィードバックはセルファライニング トルクを外乱として打ち消すことが目的ではないため、 外乱.オブザーバ と全く同一の構成にする必要はない。 セルファライニングトルクフィ一 ドバックは外乱感度の設計である。
本発明ではセルファライニングトルク推定値に位相進み補償を行い、 ステアリング伝達系の遅れを補償するようにしている。 遅れなくセルフ ァライニングトルクフィードバックがなされることにより操舵力に線形 性が生じ、 操舵フィーリング （ダイレク ト感ゃ一体感） が剛性感と共に 向上する。 特に、 低摩擦路での走行性が向上する。 位相進み要素で遅れ を補償する際、 不要な外乱やノイズの影響が無視できない場合は、 ロー パスフィルタを配設して外乱ゃノィズの影響を除去する。また、車速（高 中低） でセルファライニングトルクの特性やドライバに伝えたくない路 面情報の特性が変化するため、 車速に応じてフィードバック特性を変化 させている。
以下に本発明の実施例 （第 1実施例） を、 第 2図に対応させて第 7図 に示して説明する。 第 2図と同一部には同一符号を付して、 説明を省略 する。
本発明では、 セルファライニング'トルク推定部 1 1 7はトルク信号 T r、 角速度 ω、 角加速度 * ω及び加算器 1 1 6 Αの加算結果 （アシス ト 量演算結果） を入力してセルファライニングトルクを推定し、 そのセル ファライニングトルク推定値 * S A Tをフィ一ドバック部 1 1 8を経て 加算器 1 1 6 Cにフイードバックしている。 フィードバック部 1 1 8の 構成は例えば第 8図に示すようになつている。 即ち、 セルファライニン グトルク推定値 * S A Tを入力して位相進み補償する位相進み補償部 1 1 8— 1 と、 外乱やノイズを除去するための口一パスフィル夕 （L P F ) 1 1 8— 2と、 ゲイン Kを乗算するゲイン部 1 1 8— 3とで構成されて いる。
このような構成において、 セルフ.ァライニングトルク推定部 1 1 7は トルク信号 T r、 角速度 、 角加速度 * ω及び加算器 1 1 6 Αの加算結 果を入力してセルファライニングトルクを推定するが、 その推定は前述 した （ 2 ) 式の手法による。 推定されたセルファライニングトルク推定 値 * S A Tはフィードバック部 1 1 8の位相進み補償部 1 1 8— 1に入 力され、 これによりステアリング伝達系の遅れが補償される。 位相進み補償部 1 1 8— 1は、 伝達関数で表記すると、 s をラプラス 演算子として （T 2 · s + 1 ) Z ( T！ - s + 1 ) となる。 このように位 相進み補償部 1 1 8— 1で位相遅れの補償をされたセルファライニング トルク推定値は外乱やノイズを除去するローパスフィルタ 1 1 8— 2に 入力され、 高中周波成分を除去されたセルファライニングトルク推定値 がゲイン部 1 1 8— 3でゲイン K倍され、 セルファライニングトルク推 定値 * S A T c として出力さ.れる。 セルファライニングトルク推定値 * S A T cは加算器 1 1 6 Cで口バス ト安定化補償部 1 1 4の出力と加算 され、 モータ系制御部 1 2 0に入力される。
以上説明したように本発明では、 セルファライニング卜ルク推定値 * S A Tに位相進み補償を行ってステ'ァリ ング伝達系の遅れを補償してお り、 遅れなくセルファライニングトルクフィードバックがなされること により操舵力に線形性が生じ、 操舵フィーリ ング （ダイ レク ト感ゃ一体 感） が向上すると共に、 低摩擦路での走行性が向上する。 また、 口一パ スフィル夕 1 1 8— 2は必ずしも必要ではないが、 位相進み補償部 1 1 8 一 で遅れを補償する際に不要な外乱やノイズの影響が無視できない 場合は、 ローパスフィル夕 1 1 8— 2を配設することで不要な外乱ゃノ ィズを除去することができる。 実際に、 ドライバに感受させたくないシ ミー、 フラッ夕等の路面情報は高周波であるため、 ローパスフィル夕 1 1 8 - 2の配設は有効である。
一方、 車両の低速走行、 中速走行或いは高速走行時ではセルファライ ニングトルクの特性や、 ドライバに感受させたくない路面情報の特性が 変化するため、 車速信号 V e 1 に応じて特性を切替えるようにしても良 い。 つまり、 車速感応型のフィードバック部を構成しても良い。
第 9図はその場合のフィードバック部 1 1 8 Aの構成例を示しており、 位相進み補償部 1 1 8— 1 A、 口一パスフィル夕 1 1 8— 2 A及びゲイ ン部 1 1 8— 3 Aがそれぞれ車速信号 V e 1 を入力し、 各部が車速に応 じて.自動的に特性を変化させる車速感応型となっている。 例えば中速域 ではセルファライニングトルクが大きくなるため、 中速域では位相進み 補償部 1 1 8— 1 Aの位相進みを大きくし、 高速域では不要な外乱ゃノ ィズが大きくなるため、 ローパスフィル夕 1 1 8— 2 Aのカッ トオフ周 波数を下げるようにする。 また、 低速域ではセルファライニングトルク フィードバックが余り必要ではないため、 ゲイン部 1 1 8— 3 Aのゲイ ン Kを下げる。
車速感応型フィードバック部 1 1 8 Aの場合、 位相進み補償部 1 1 8 ― 1 Aを中速用及びその他用の 2種類を用意しておき、 ローパスフィル 夕 1 1 8— 2 Aを低速用及びその他 fflの 2種類を用意しておき、 ゲイン 部 1 1 8— 3 Aを高速用及びその他用の 2種類を用意しておき、 車速信 号 V e 1 の高中低域を検出して各部を切替える構成としても良い。
なお、 上述の実施例ではセルファライニングトルクをセルファライ二 ングトルク推定部 1 1 7で推定するようにしているが、 センサによる測 定でセルファライニングトルクを求めるようにしても良い。 また、 ゲイ ン部 （ 1 1 8— 3、 1 1 8 - 3 A ) のみをトルク感応型としても良い。 これによつても、 快適な操舵感を得ることができる。
本発明によれば、 セルファライニングトルクの推定を行うセルファラ イニングトルク推定部若しくはセンサによる測定を行うセルファライ二 ングトルク測定部を設け、 このセルファライニングトルク推定部で推定 されたセルファライニングトルク推定値若しくはセルファライニングト ルク測定部で測定されたセルファライニングトルク値を、 位相進み補償 部及びゲイン部で成るフィ一ドバック部を通して操舵補助指令値にフィ ードバックするようになっており、 周波数領域で路面情報及び外乱等の 信号処理を遅れなく実行することができるので、 セルファライニング卜 ルクを予測しているのと同等な制御ができ、 チューニングし易く、 安全 で快適な操舵性能を得ることができる。 また、 フィードバック部にロー パスフィル夕を配設した場合には、 不要な外乱ゃノィズの影響をなくす ことができる。、
更に、 フィードバック部の位相進み補償部、 ローパスフィル夕及びゲ ィン部を車速信号に感応して変化させるようにしているので、 より安全 で快適な操舵性能が得られる。 例えば中速域ではセルファライニングト ルクが大きくなるため、 中速域では位相進み補償部の位相進みを大きく し、 高速域では不要な外乱やノイズが大きくなるため、 口一パスフィル 夕のカッ トオフ周波数を下げ、 低速域ではセルファライニングトルクフ ィ一ドバックが余り必要ではないた'め、 ゲイン部のゲインを下げるよう にしているので、 より快適な操舵感を得ることができる。 本発明ではセルファライニングトルク推定値にハイパスフィル夕を介 挿し、 外部から入力されるラック反力を推定 （セルファライニングトル ク推定値） し、 ドライバに伝えたくない反力を打ち消すようにモー夕を 制御し、 ブレーキジャダーゃシミーの抑制を図るようにしている。 セル ファライニングトルク推定値を外乱として積極的に打ち消すために、 操 舵フィーリングが向上する。 また、 遅れを補償するために位相進み要素 を介挿しても良く、 車速 （高中低） でセルファライニング卜ルクの特性 やドライバに伝えたぐない路面情報の特性が変化するため、 車速に応じ てフィードバック特性を変化させても良い。
以下に本発明の実施例 （第 2実施例） を、 第 7図に対応させて第 1 0 図に示して説明する。 第 7図と同一部には同一符号を付して、 説明を省 略する。 本発明では、 セルファライニングトルク推定部 1 1 7からのセルファ ライニングトルク推定値 * S A Tをフィードバック部 1 1 9を経て加算 器 1 1 6 Cに加算している。 フィードバック部 1 1 9の構成は例えば第 1 1図に示すようになつている。 即ち； セルファライニングトルク推定 値 * S A Tを入力して高周波成分を出力する車速感応型のハイパスフィ ル夕 1 1 9 一 1 と、 ゲイン Gを乗算する車速感応型のゲイン部 1 1 9 一 3とで構成されている。 なお、 ハイパスフィルタ 1 1 9 一 1は、 ハイパ スフィルタ特性を含む伝達関数で構成することができる。
このような構成において、 セルファライニングトルク推定部 1 1 7は トルク信号 T r、 角速度 ω、 角加速度 * ω及び加算器 1 1 6 Αの加算結 果を入力してセルファライニングトルクを推定するが、 その推定は前述 した （ 2 ) 式の手法による。 推定されたセルファライニングトルク推定 値 * S A Tはフィードバック部 1 1 9のハイパスフィルタ 1 1 9一 1 に 入力され、 これによりブレーキジャダーゃシミーに関連した高周波成分 のみが通過し、 ブレーキジャダーゃシミーの抑制を行うことができる。 高周波成分のみが通過したハイパスフィル夕 1 1 9 一 1の出力はゲイン 部 1 1 .9— 3に入力されてゲイン G倍され、 セルファライニングトルク 推定値 * S A T c として出力される。 セルファライニングトルク推定値 * S A T cは加算器 1 1 6 Dで口バス ト安定化補償部 1 1 4の出力 （電 流指令値） と加算され、 モー夕系制御部 1 2 0に入力される。
—従.来 （特開 2 0 0 2一 3 6 9 5 6 5 ) は外乱をフィードバックしたと きに発散しないように Qフィルタ （位相遅れ） を介挿し、 路面からの不 快な振動をモー夕が増幅しないようになっているが、 これは不快な振動 (ブレーキジャダーゃシミー）を打ち消すことにはならない。そのため、 本発明では、 反力推定値としてのセルファライニングトルク推定値 * S A Tにハイパスフィルタ 1 1 9一 1を通過させ、 ドライバに伝えたくな い反力成分を抽出して電流指令値 加算して補正する。 これにより、 ド ライバに伝えたくない反力成分を打ち消すことができる。 セルファライ ニングトルク推定値 * S A Tをそのまま加算すると良好に低減できない ため、 ゲイン Gを乗じて加算している。 また、 セルファライニングトル ク推定値 * S A Tに位相補償を行っても良い。 更に、 不要な外乱ゃノィ ズの影響が無視できない場合は、 ローパスフィルタを配設することで不 要な外乱やノイズを除去することができる。
また、 車両の低速走行、 中速走行或いは高速走行時ではセルファライ ニングトルクの特性や不快な振動、 ドライバに感受させたくない路面情 報の特性がタイヤの回転数 （速度） に応じて変化するため、 車速信号 V e 1 に応じてフィル夕特性やゲイン Gを切替えるようにしても良い。 つ まり、 車速感応型のフィードバック部を構成しても良い。 この場合、 高 速時はハイパスフィル夕 1 1 9— 1のカツ トオフ周波数を高くすると共 に、 ゲイン Gも大きく し、 低速時はハイパスフィルタ 1 1 9— 1のカツ トオフ周波数を低くすると共に、 ゲイン Gも小さくする。 このようなァ クティブな振動制御は、 制御系をうまく設計しないと振動を助長してし まう。 -そのため、 外部のコントローラ （例えば A B Sコントローラ） か らの信号を利用して、 高速走行時の制動など振動が発生し易い状況のと きにのみ補正を行うようにしても良い。
以上説明したよ.うに本発明では、 セルファライニングトルク推定値 * S A Tにハイパスフィル夕 1 1 9— 1を介挿し、 更にゲイン部 1 1 9 _ 3でゲイン調整してセルファライニングトルクフィードバックをしてい るので、 ブレーキジャダ一ゃシミーを抑制することができる。
第 1 2図は本発明に係るフイードバック部 1 1 9の他の構成例を示し ており、 従来と同様な Qフィルタ 1 1 9 一 2及びゲイン部（ゲイン G 1 ) . 1 1 9— 4で成る系と、 Qフィル夕 1 1 9— 2の入出力で成るハイパス フィルタ 1 1 9 一 1及びゲイン部 （ゲイン G 2 ) 1 1 9 - 5で成る系と が並列に接続され、 各系の出力を加算器 1 1 9 一 6で加算して電流指令 値に加算する。 本例によれば、 従来の低周波の補正による効果とハイパ スフィルタ 1 1 9 一 1 に基づく効果、 つまり ドライバに伝えたくない路 面情報を抑制し、 ドライバに伝えたい路面情報を確保し、 快適な操舵感 を得ることができる。
本例においても、 Qフィル夕 1 1 9 一 2、 ゲイン部 1 1 9 一 4及び 1 1 9 - 5を車速感応型とすることも可能である。
なお、 上述の各実施例ではセルファライニングトルクをセルファライ ニングトルク推定部 1 1 7で推定するようにしているが、 センサによる 測定でセルファライニングトルクを求めるようにしても良い。
また、 ゲイン部 （ 1 1 9 一 3 、 1 1 9 - 4 , 1 1. 9 — 5 ) のみをトル ク感応型としても良い。 これによつても、 快適な操舵感を得ることがで きる。
本発明によれば、 セルファライニングトルクの推定を行うセルファラ イニングトルク推定部若しくはセンサによる測定を行うセルファライ二 ングドルク測定部を設け、 このセルファライニングトルク推定部で推定 されたセルファライニングトルク推定値若しくはセルファライニングト ルク測定部で測定されたセルファライニングトルク値を、 ハイパスフィ ルタ及びゲイン部で成るフィードバック部を通して操舵補助指令値に加 算するようになっており、 高周波数領域で路面情報及び外乱等の信号処 理を実行することができるので、 ブレーキジャダ一ゃシミーの抑制を図. ることができ、 チュ一ニングし易く、 安全で快適な操舵性能を得ること ができる。
また、 本発明の補正機能を使用するとブレーキジャダ一やシミ一は勿 論、 キックバックのようなハンドルの挙動も低減することができ、 快適 な操舵フィ一リングを提供できる。 第 1 3図は本発明の実施例 （第 3実施例） を第 6図に対応させて示し ており、 トルクセンサからの操舵トルク値 Tは電流指令値演算部 3 1に 入力されると共に、 切増し切戻し判定部 4 0に入力され、 車速センサか らの車速 Vは電流指令値演算部 3 1に入力され、 電流指令値演算部 3 1 で演算された電流指令値 I r e f は減算器 4 3に入力される。 また、 切 増し切戻し判定部 4 0には、 ，測定若しくは推定された角速度 ωが入力さ ：れ、 切増し切戻し判定部 4 0で判定された判定信号 D Sはゲイン部 4 2 に入'力され、 セルファライニングトルク部 4 1で測定若しくは推定され たセルファライニングトルクは、 ゲイン部 4 2でゲイン G.倍 （G · S A T) されて減算器 4 3に入力される 減算器 4 3での減算結果 （ I r e f 一 G' S AT)は電流指令値 I r e f 1 として加算器 44に入力され、 特性を改善するための補償部 5 0からの補償信号 CMも加算器 44に入 力される。
補償部 5 0は慣性 5 1及び収れん性 5 2を加算器 5 3で加算し その 加算秸-果を補償信号 CMとして加算器 4 4に入力する。 加算器 44での 加算結果 （ I r e f 1 + CM) は電流指令値 I r e f 2として減算器 3 2に入力され、 1制御部3 3 P WM制御部 34及びインバー夕 3 5 を経てモー夕 2 0が制御される。
切増し切戻し判定部 4 0は、 第 1 4図に示すように操舵トルク値 Tと 角速度 ωの符号が同一の場合に切増しと判定し、 操舵トルク値 Τと角速 度 ωが異符号の場合に切戻しと判定して 2'値 （切増し、 切戻し） の判定 信号 D Sを出力する。 また、 特開 2 0 0 3— 1 7 0 8 5 6で示されるよ うに操舵トルク値 Τの符号と操舵トルク変化率の符号とが同一で、 かつ 操舵トルク変化率の絶対値が所定値以上のときに切増しと判定し、 操舵 トルク値 Tの符号と操舵トルク変化率の符号とが異符号で、 かつ操舵卜 ルク変化率の絶対値が所定値以上のときに切戻しと判定するようにして も良い。 つまり、 角速度 ωを用いることなく、 操舵トルク値 Τのみで切 増しと切戻しを判定することができる。
また、 セルファライニングトルクの推定は、 例えば特開 2 0 0 2— 2 7 44 0 5で示されるようにモータ回転信号及びモータ電流指令値を用 いて外乱オブザーバ構成によって行っても良い。
このような構成において、 モータ 2 0は電流指令値演算部 3 1で演算 された電流指令値 I r e f で制御されるが、 本発明では電流指令値 I r e f にセルファライニングトルク S ATをゲイン部 4 2でゲイン G倍さ れたセルファライニングトルク G · S ATを減算して電流指令値 I r e f 1 (= I r e f - G · S AT) に'すると共に、 電流指令値 I r e f 1 に補償信号 CMを加算して電流指令値 I r e i 2 (= I r e f l + CM) どしている。 ゲイン部 4 2のゲイン Gは切増し切戻し判定部 4 0の判定 信号 D Sに従って切替えられ、 切戻しの場合に正、 切増しの場合に負の ゲイン Gが 2値で与えられる。 即ち、 第 1 5図に示すように切戻し時の ゲインが "一 1. 0 " であれば切増し時のゲインは " 0 "、 切戻し時のゲ インが "— 0. 8 " であれば切増し時のゲインは " + 0. 2 " というよ うに設定されている。 これにより、 ハンドルが戻り過ぎる場合は戻り時 のみに負のゲインが乗ぜられるので、 路面反力によるハンドル戻りにパ ワーステアリングでブレーキをかけるように作用する。 切増しの場合に は正のゲインを乗ぜられて減算されるので、 操舵力が軽減される。
第 1 6図は、 本発明の他の実施例 （第 4実施例） を第 1 3図に対応さ せて示しており、 強すぎる路面反力によってハンドルが急回転すること が問題であるので、 角速度 ωの関数変換部 4 5を設け、 関数変換された 角速度 f (ω) をセルファライニングトルクの補償値 G · S ATと乗算 部 4 6で乗算して減算器 4 3に入力する。 この場合、 高速回転時にゲイ ンが大きくブレーキになり、 低速回転時はゲインを小さく して余計なァ シスト トルクを発生させないようにするため、 関数変換部 4 5の特性は 第 1 7図に示すような 1次遅れ関数となっている。 低速回転時はドライ バが手で保持しているが、 路面反力が小さいと考えられるからである。
このよ な構成において、 第 1 3図の実施例と同様に、 セルファライ ニングトルクは切増し切戻し判定部 4 0の判定結果に従ってゲイン部 4 2でゲイン G倍され、 そのセルファライニングトルク G * S ATが乗算 部 4 6に入力される。 角速度 ωは関数変換部 4 5で関数変換 f (ω) さ れて乗算部 4 6に入力され、 ゲイン部 4 2からのセルファライニングト ルク G · S ATと乗算されて減算部 4 3に入力される。 減算部 4 3では 電流指令値 I r e f 1から乗算部 4 '6の出力 （= G * S AT - f (ω)) を減算して電流指令値 I r e f 1を生成すると共に、 加算部 44 電流 指令値 I r e f 1に補償部 5 0からの補償信号 CMを加算して電流指令 値 I r e f 2 (= I r e f 1 + C M) としている。
このように、 本実施例によればセルファライニングトルク補償値に操 舵速度 · （ω) 感応のゲイン f (ω) が乗ぜられるので、 高速回転時にゲ ィンが大きくブレーキになり、 低速回転時はゲインが小さくて余計なァ シスト トルクを発生することがない。 また、 低摩擦路などのハンドル戻 りが弱い場合は、 ステアリングトルクも小さいため、 バランスがとれて 良好な操舵フィーリングが得られる。
なお、 上述の実施例では関数変換部の関数を 1次遅れ関数としている が、 1次関数でも良い。
本発明によれば、 セルファライニングトルクをハンドル切増し又は切 戻しの判定結果に従って正負ゲインでゲイン倍し、 その信号を電流指令 値から減算するようにしているので、 路面反力によるハンドル戻りに対 してブレーキをかけるこどができ、 ハンドルが戻り過ぎることがなくな り、 高性能なパワーステアリング装置を実現することができる。
本発明に係る電動パワーステアリ ング装置の制御装置によれば、 ハン ドル戻り時のみに負のゲインを乗じることにより、 路面反力によるハン ドル戻りにパワーステアリングでブレーキをかけるように制御しており、 ハンドルが戻り過ぎることはない。 また、 高速回転時にゲインが大きく ブレーキになり、 低速回転時にゲインを小さく して余計なアシス ト トル クを発生させないようにしているので、 強すぎる路面反力によってハン ドルが急回転することもない。
本発明はセルファライニングトルクを考慮してハンドル戻りを制御し ているので、 小型車のみならず大型車においても良好な操舵フィ一リン グを実現することができる。 本発明の第 5.実施例では、 操舵角感応ゲイン、 操舵トルク感応ゲイン (両方又は 1つ） を設けることにより、 セルファライニングトルクの小 さい （操舵トルク小 操舵角小） オンセンタ一時及び、 セルファライ二 ング卜ルクの大きい （操舵トルク大 Z操舵角大） オフセン夕一時に、 そ れぞれの適切なセルファライニングトルク補償値の設計を可能とする。 また、 本発明では、 操舵状態 （ステアリング切り増し操舵、 ステアリン グ切り戻し操舵、 保舵） を判定することにより、 保舵時のセルファライ ニングトルク補償値の設計を可能とする。 要するに、 本発明の第 5実施 例では、 操舵状態 （ステアリング切り増し操舵、 ステアリング切り.戻し 操舵、 保舵） の判定結果と、 操舵角速度信号と、 操舵トルク信号と、 操 舵角信号とを用いて、 オンセン夕一時、 オフセン夕 時及び保舵時のセ ルファライニングトルク補償値を適切に設定するようにしている。
第 1 8図は本発明の実施例を第 1 3図に対応させて示しており、 卜ル クセンサ （図示せず） からの操舵トルク値 Tは電流指令値演算部 3 1に 入力されると共に、 操舵状態判定部 6 1にも入力される。 そして、 車速 センサ （図示せず） からの車速 Vは電流指令値演算部 3 1に入力される と共に、 車速感応ゲイン部 6 0にも入力される。 電流指令値演算部 3 1 で操舵トルク値 Tと車速 Vとに基づいて演算された電流指令値 I r e f は、 減算器 4 3に入力される。
セルファライニングトルク部 4 1で検出若しくは推定されたセルファ ライニングトルク S A Tは、 乗算部 7 0に入力される。 車速感応ゲイン 部 6 0では、 車速 Vに基づいて率速感応ゲイン G iが設定される。 車速 感応ゲイン部 6 0からの車速感応ゲイン0 も乗算部 7 0に入力される。 乗算部 7 0の出力 S A T · G iが乗算部 7 1に入力される。
一方、 操舵状態判定部 6 1には、 測定若しくは推定された操舵角速度 ω (モー夕速度） が入力.される。 操舵状態判定部 6 1では、 操舵トルク 値 Τと操舵角速度 ωとに基づいて、操舵状態（ステアリング切増し操舵、 ステアリング切戻し操舵、 又は保舵の何れか） を判定し、 判定した結果 として判定信号 （操舵状態を示す信号） を操舵状態感応ゲイン部 6 3に 出力す.る。
操舵状態感応ゲイン部 6 3では、 操舵状態判定部 6 1からの判定信号 に基づいて、 操舵状態感応ゲイン G 2を切替える。 つまり、 操舵状態感 応ゲイン部 6 3から乗算部 7 1に出力される操舵状態感応ゲイン G 2は、 操舵状態判定部 6 1からの判定信.号に従って切替えられる。
第 1 9図に操舵状態感応ゲイン G 2の具体例を示す。 操舵状態感応ゲ イン部 6 3では、 例えば第 1 9図に示されるようなパターン A〜 Cを判 定する。
.( 1 ) ノ\°ターン A ：
ステアリング切戻し操舵と判定された場合の操舵状態感応ゲイン0 2 を負 （例えば操舵状態感応ゲイン〇 2の値を "一 1 " や "一 0. 5 " に する）、ステアリング切増し操舵と判定された場合の操舵状態感応ゲイン G2を " 0 "、 保舵と判定された場合の操舵状態感応ゲイン G2を " 0 " とする 「ステアリ ング切戻し操舵時のみ操舵状態感応ゲイン G2を機能 させる」 場合である。
( 2 ) パターン B ：
ステアリ ング切戻し操舵と判定された場合の操舵状態感応ゲイン G2 を " 0 "、 ステアリング切増し操舵と判定された場合の操舵状態感応ゲイ >G 2を正（例えば操舵状態感応ゲイン02の値を" 1 "や" 2 "にする）、 保舵と判定された場合の操舵状態感応ゲイン G 2を " 0 " とする 「ステ ァリ ング切増し操舵時のみ操舵状態感応ゲイン02を機能させる」 場合 である。
( 3 ) パターン C ：
ステアリ ング切戻し操舵と判定された場合の操舵状態感応ゲイ G2 を " 0 "、 ステアリ ング切増し操舵と判定された場合の操舵状態感応ゲイ G2を " 0 "、 保舵と判定された場合の操舵状態感応ゲイン G2を正と する （例えば操舵状態感応ゲイン G2の値を " 1 " や " 5 " にする） 「保 舵時のみ操舵状態感応ゲイン G2を機能させる」 場合である。 ：
上述のような数パターンの組合せが可能であり、 また、 操舵状態感応 ゲイン G2の値も自由に設定可能とする。
乗算部 7 1の出力 S AT' G^ Gsは乗算部 7 2に入力される。また、 ω感応ゲイ ン部 6 4で設定された ω感応ゲイン G3 (ω) も乗算部 7 2 に入力される。 乗算部 7 2の出力 S AT ' G i ' Gz ' Gg (ω) が乗算 部 7 3に入力される。 操舵トルク感応ゲイン部 6 5で設定された操舵ト ルク感応ゲイン G4 (T) も乗算部 7 3に入力される。 そして、 乗算部 7 3の出力 S AT - G - Gs - Gg (ω) - G4 (T) が乗算部 7 4に入 力される。 操舵角.感応ゲイン部 6 6で設定された操舵角感応ゲイン G 5 ( 0 ) も乗算部 7 4に入力される。乗算部 7 4の出力 S AT ' G ^ G z -
G 3 (ω) · G4 (T) · G 5 ( θ ), つまり本発明で言うセルファライニン グトルク補償値が減算器 4 3に入力される。減算器 4 3での減算結果（ I r e f — S AT補償値）、 つまり （ I r e f — S AT - G ^ G z - G g (ω) · G4 (T) - G 5 ( Θ )) は、 電流指令値 I r e f 1 として加算器
4 4に入力され、 特性を改善するための補償部 5 0からの補償信号 CM も加算器 4 4に入力される。
• 補償部 5 0は慣性 5 1及び収れん性 5 2を加算器 5 3で加算し、 その 加算結果を補償信号 CMとして加算器 4 4に入力する。 '加算器 4 4での 加算結果 （ I r e f 1 + CM) は電流指令値 I r e f 2として減算器 3 2に入力され、 1制御部 3 3、 P VM制御部 3 4及びインバー夕 3 5 を経てモータ 2 0が制御される。
操舵状態判定部 6 1は第 2 0図のフローチャートに示すように、 先ず 操舵角速度 ωがー定時間同じ値 （又はある範囲の値） が継続したかどう かを判断し （ステップ S 3 1 )、 継続したと判断された場合に保舵と判定 される - (ステップ S 3 2 )。 一方、 継続していないと判断された場合に操 舵と判定され （ステップ S 3 3 )、 更に、 操舵トルク値 Τの符号と操舵角 速度 ωの符号が一致するかどうかを判断する （ステップ S 3 4 )。操舵ト ルク値 Τの符号と操舵角速度 ωの符号が一致すると判断された場合に、 ステアリング切増し操舵と判定する （ステップ S 3 5 )。 一方、 操舵トル ク値 Τの符号と操舵角速度 ωの符号が一致.しないと判断された場合に、 ステアリング切戻し操舵と判定する （ステップ S 3 6 )。
要するに、 操舵状態判定部 6.1は第 2 0図のフローチャートに示され る動作に従って、 3値 （ステアリング切増し操舵、 ステアリング切戻し 操舵、 保舵） の判定信号を操舵状態ゲイン部 6 3に出力する。 また、 操舵状態判定部 6 1では保舵を判定せず、 ステアリング切増し 操舵とステアリング切戻し操舵だけを判定するのであれば、 特開 2 0 0 3 - 1 7 0 8 5 6号公報で示されるように、 操舵トルク値 Tの符号と操 舵トルク変化率の符号とが同一で、 かつ操舵トルク変化率の絶対値が所 定値以上の.ときにステアリング切増し操舵と判定し、 操舵トルク値丁の 符号と操舵トルク変化率の符号とが異符号で、 かつ操舵トルク変化率の 絶対値が所定値以上のときにステアリング切戻し操舵と判定するように しても良い。 つまり、 操舵状態判定部 6 1では、 操舵角速度 ωを用いる ことなく、 操舵トルク値 Τのみを用いてステアリング切増し操舵とステ ァリング切戻し操舵を判定することができる。
また、 セルファライニングトルク部 4 1では、 セルファライニングト ルク S ATの推定は、 例えば特開 2' 0 0 2 — 2 7 4 4 0 5号公報で示さ れるように、 モー夕回転信号及びモータ電流指令値を用いて外乱ォブザ ーバ構成によって行っても良い。
更に、 ω感応ゲイン部 6 4では、 操舵角速度信号 ωに基づいて ω感応 ゲイン G3 (ω) を設定するようになっており、 ω感応ゲイン G 3 (ω) の具体例として、 例えば第 2 1図 （Α) に示すような操舵角速度信号 ω の 1次遅れ関数 G 3 (ω) を用いることができる。 操舵トルク感応ゲイ ン部 6 5では、 操舵トルク信号 Τに基づいて操舵トルク感応ゲイン G 4 (Τ) を設定するようになっており、 操舵トルク感応ゲイン G4 (T) の具体例として、 例えば第 2 1図 （B) に示すような操舵トルク信号 T の 1次遅れ関数 G 4 (T) を用いることができる。 また、 操舵角感応ゲ イン部 6 6では、 操舵角信号 0に基づいて操舵角感応ゲイン G 5 ( Θ ) を設定するようになっており、 操舵角感応ゲイン G 5 ( Θ ) の具体例と して、 例えば第 2 1図 （C) に示すような操舵角信号 0の 1次遅れ関数 G 5 ( Θ ) を用いることができる。 なお、 ω感応ゲイン部 6 4、 操舵トルク感応ゲイン部 6 5及び操舵角 感応ゲイン部 6 6で用いられる 1次遅れ関数 G 3 (ω)、 G4 (T)、 G 5 ( Θ ) の代わり として、 1次関数を用いても良い。
上述した制御装置の動作例をフローチヤ一トで示すと、 第 2 2図にな る。 つまり、 第 2 2図に示されるように本発明では、 先ずセルファライ ニングトルク S ATがセルファライニングトルク部 4 1で推定される (ステップ S 1 )。 そして、 車速感応ゲイン部 6 0で車速 Vに基づいて車 速感応ゲイン G iが算出される （ステップ S 2 )。 また、 操舵状態判定部 6 1で操舵状態 （ステアリ ング切増し操舵、 ステアリング切戻し操舵、 保舵） が判定され、 判定信号が出力される （ステップ S 3 )。
次に、 操舵状態感応ゲイン部 6 3で、 判定信号に従って操舵状態感応 ゲイン G2が算出される （ステップ S' 4)。 また、 ω感応ゲイン部 6 4で 操舵角速度信号 ωに基づいて ω感応ゲイン G 3 (ω) が算出される （ス テツプ S 5 )。操舵トルク感応ゲイン部 6 5で操舵トルク信号 Τに基づい て操舵トルク感応ゲイン G4 (T) が算出される （ステップ S 6 )。 操舵 角感応ゲイ ン部 6 6で操舵角信号 0 に基づいて操舵角感応ゲイン G 5 ( Θ ) が算出される （ステップ S 7 )。
このようにセルファライニングトルク S AT、 車速感応ゲイン 操舵状態感応ゲイン G2、 ω感応ゲイン G3 (ω)、 操舵トルク感応ゲイ >G4 (T)、 操舵角感応ゲイン G 5 ( Θ ) が算出されたので、 S AT補 償値を算出することがでぎる。 つまり、 S AT補償値 = S AT · G i · G2 - G3 (ω) - G4 (T) · G 5 ( θ ) が成立する （ステップ S 8 )。 本発明に係る電動パワーステアリ ング装置の制御装置を用いれば、 セ ルファライニングトルク補償値をオンセンター及びオフセンターで制御 するようにしているので、 オンセンター時及びオフセン夕一時にそれぞ れの適切な操舵トルクヒステリシス幅 （S AT補償値） の設計を制御す ることができ、 また、 操舵状態 （ステアリング切増し操舵、 ステアリン グ切戻し操舵又は保舵） を判定する操舵状態判定を行うことにより、 保
'舵時の操舵トルクヒステリシス幅 （S A T補償値） の設計を制御するこ ともできる。
また、 本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置では、 例 えば走行時の操舵角入力後の手放し等の操舵角速度が速い場合に'、 操舵 角速度感応ゲインと、 操舵トルク感応ゲインと、 操舵角感応ゲインとを 同時に用いることにより、 セルファライニングトルク補償値を調整する ようにしているので、 ハンドル戻りを悪化させることなく収斂性のみを 向上させることができる。
ところで、 オンセンターで （つまり操舵トルクが小さい場合又は操舵 角が小さい場合に）、 セルファライ二'ングトルク （操舵トルク） が大きく なるチューニングを施すことにより、 ステアリングを左右小舵角に小刻 みに操舵した時にドライバは、 手応え損失を感じる問題がある。 本発明 では、 操舵角速度が速い時に、 操舵角速度感応ゲインを用いることで、 操舵トルク （手応え感）が大きくなるように、即ち粘性感が増すように、 セルフ-ァライニングトルク補償値を設定しているので、 手応え損失発生 を防ぐことができる。
つまり、 本発明に係る電動パワーステアリ ング装置の制御装置によれ ば、 操舵角速度感応ゲインと、 操舵トルク感応ゲインと、 操舵角感応ゲ インとを用いることにより、 走行時にオンセンターでステアリングを左 右小舵角に小刻みに振ったときのステアリ ング手応え損失を防ぐことが できるという優れた効果を奏する。 本発明は、 油圧パワーステアリング (逆止バルブ） と同等の効果を有する。
また、 本発明では、 操舵状態 （ステアリ ング切増し操舵、 ステアリン グ切戻し操舵又は保舵） と、 操舵角速度 （モータ速度） と、 操舵角と、 操舵トルクとに碁づいて、 セルファライニングトルクを補償しているの で、 小型車のみならず大型車においても、 オンセンター時及びオフセン' 夕一時にも保舵時にも良好な操舵フィ一リングを実現することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . トルクセンサからの トルク信号に基づいて操舵補助指令値を算出す る操舵補助指令値算出部と、 前記操舵補助指令値に基づいて電圧指令値 を算出する電流制御部と、 前記電圧指令値に基づいてモー夕を駆動す'る モータ駆動部とで成り、 前記モ一夕によるアシス ト力を操舵系に付与す るようになっている電動パワーステアリ ング装置の制御装置において、 前記モー夕の角速度及び角加速度、 前記操舵補助指令値及びトルク信号 を入力してセルファライニングトルクの推定若しくはセンサによる測定 を行うセルファライニングトルク測定部を設け、 前記セルファライニン グトルク測定部で求めたセルファライニングトルクを位相補償部及びゲ イン部で成るフィードバック部を通して前記操舵補助指令値にフィ一ド バックするようになっていることを牿徵とする電動パワーステアリ ング 装置の制御装置。
2 . 前記フィードバック部が更にローパスフィル夕を具備している請求 の範囲第 1項に記載の電動パワーステアリ ング装置の制御装置。
3 . 前記位相補償部が位相進み補償部であり、 前記位相進み補償部及び ゲイン部が車速反応型になっている請求の範囲第 1項に記載の電動パヮ 一ステアリ ング装置の制御装置。
4 . 前記位相補償部、 前記ローパスフィル夕及び M記ゲイン部が車速感 応型になっている請求の範囲第 2項に記載の電動パワーステアリング装 置の制御装置。
5 . 低速時に前記口一パスフィル夕のカッ トオフ周波数を下げ、 中速時 に前記位相補償部の位相進みを大きく し、 高速時に前記ゲイン部のゲイ ンを下げるようになっている請求の範囲第 4項に記載の電動パワーステ ァリング装置の制御装置。
6 . 前記ゲイン部がトルク感応型になっている請求の範囲第 2項に記載 の電動パワーステアリング装置の制御装置。
7 . ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操 舵補助指令値と、 ラック軸を有するステアリング機構に操舵補助力を与 えるモータの電流検出値とから演算した電流指令値に基づいて、 前記モ 一夕を制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装 置において、 前記ラック軸に入力さ'れる反力を推定若しくは測定する反 力検出手段と、 前記反力から除去したい外乱の周波数帯を抽出する外乱 帯域抽出丰段とを具備し、 前記外乱帯域抽出手段で抽出された値を前記 操舵補助指令値に加算するようになっていることを特徴とする電動パヮ 一ステアリング装置の制御装置。
8 . 前記反力検出手段がセルファライニングトルク検出手段である請求 の範囲第 7項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
9 . 前記外乱帯域抽出手段がハイパスフィル夕を含む伝達関数で構成さ れ、 除去したい外乱を打ち消すように抽出する請求の範囲第 7項又は第 8項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 1 0 · 'ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された 操舵補助指令値と、 ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電 流検出値とから演算した電流指令値に基づいて、 前記モータを制御する ようになつている電動パワーステアリング装置の制御装置において、 モ 一夕回転角速度、 モータ回転角加速度、 操舵補助力及び操舵信号を入力 してセルファライニングトルクの推定若しくはセンサによる測定を行う セルファライニングトルクフィードバック部を設け、 前記セルファライ ニングトルクフィードバック部で求められたセルファライニングトルク 値をハイパスフィル夕を含む伝達関数部及びゲイン部を通して前記操舵 補助指令値に加算するようになってい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。
1 1 . 前記ハイパスフィル夕及びゲイン部の特性が車速信号に感応して 変化するようになっている請求の範曲第 1 0項に記載の電動パワーステ ァリング装置の制御装置。 1 2 . 前記車速信号が高中低速であり、 高速時に前記ハイパスフィルタ のカッ トオフ周波数を高くすると共に、 前記ゲイン部のゲインを大きく し、 低速時に前記ハイパスフィルタのカツ トオフ周波数を低くすると共 に、 前記ゲイン部のゲインを小さく している請求の範囲第 1 1項に記載 の電動パワーステアリ ング装置の制御装置。
1 3 . 補正開始信号を受信した時に前記加算を実行するようになってい る請求の範囲第 1 0.項乃至第 1 2項のいずれかに記載の電動パワーステ ァリング装置の制御装置。 1 4 . ステアリ ングシャフ トに発生する操舵トルクに基いて演算された 操舵補助指令値と、 ステアリング機構に操舵補助力を与えるモー夕の電 流検出値とから演算した電流指令値に基づいて、 前記モータを制御する ようになつている電動パワーステアリング装置の制御装置において、 モ 一夕回転角速度、 モー夕回転角加速度、 操舵補助力及び操舵信号を入力 してセルファライニングトルクの推定若しくはセンサによる測定を行う セルファライニング小ルクフイードバック部と、 前記セルファライニン グ卜ルクフィ一ドバック部で求められたセルファライニングトルク値を 入力する Qフィルタ及び第 1のゲイン部で成る第 1 の系と、 前記セルフ ァライニングトルク値を入力するハイパスフィル夕を含む伝達関数及び 第 2のゲイン部で成る第 2の系と、 前記第 1 の系及び第 2の系の出力を 加算する加算器とを具備し、 前記加算器の出力を前記操舵補助指令値に 加算するようになってい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。 '
1 5 . 前記ハイパスフィルタが前記 Qフィル夕の入出力で構成されてい る請求の範囲第 1 4項に記載の電動パワーステアリ ング装置の制御装置。
1 6 . 操舵トルク検出手段からの操舵トルク値及び車速に基づいて電流 指令値を演算する電流指令値演算部と、 モー夕の電流値及び前記電流指 令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与する前記モー夕を 制御するモー夕駆動制御部とを具備した電動パワーステァリング装置の 制御装置において、 ラック軸反力を検出する検出部と、 ハンドルの切増 し切戻しを判定する切増し切戻し判定部とを具備し、 前記ラック軸反力 及び前記切増し切戻し判定部の判定結果に基づいて前記電流指令値を補 正するようになってい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。
1 7 . 操舵トルク検出手段からの操舵トルク値及び車速に基づいて電流 指令値を演算する電流指令値演算部と、 モータの電流値及び前記電流指 令値に基 ^5 'いてステアリング機構に操舵補助力を付与する前記モー夕を 制御するモータ駆動制御部とを具備した電動パワーステアリング装置の 制御装置において、 セルファライニングトルクを検出若しくは推定する セルファライニングトルク部と、 ハンドルの切増し切戻しを判定する切 増し切戻し判定部と、 前記切増し切戻し判定部の出力に従って前記セル ファライニングトルクをゲイン変化させるゲイン部とを具備し、 前記ゲ ィン部から出力されるセルファライニング補償値を前記電流指令値から 減算するようになってい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。
1 8 . 前記切増し切戻し判定部が前記切増しを判定したときに前記ゲイ ンを 0若しくは正とし、 前記切戻しを判定したときに前記ゲインを負と するようになつている請求の範囲第 1 7項に記載の電動パワーステアリ ング装置の制御装置。
1 9 . 前記切増し切戻しの判定を前記操舵トルク値及び角速度に基づい て行う請求の範囲第 1 7項又は第 1 8項に記載の電動パワーステアリン グ装置の制御装置。
2 0 . 前記切増し切戻しの判定を前記操舵トルク値に基づいて行う請求 の範囲第 1 7項又は第 1 8項に記載の電動パワーステアリング装置の制 御装置。
2 1 . 操舵ドルク検出手段からの操舵トルク値及び車速に基づいて電流 指令値を演算する電流指令値演算部と、 モ一夕の電流値及び前記電流指 令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与する前記モー夕を 制御するモー夕駆動制御部とを具備した電動パワーステアリング装置の 制御装置において、 セルファライニングトルクを検出若しくは推定する セルファライニングトルク部と、 ハンドルの切増し切戻しを判定する切 増し切戻し判定部と、 前記切増し切戻し判定部の出力に従って前記セル ファライニングトルクをゲイン変化させるゲイン部と、 角速度を関数変 換する関数変換部と、 前記ゲイン部から出力されるセルファライニング 補償値を前記関数変換部から出力される角速度関数と乗算する乗算部と を具備し、 前記乗算部の乗算結果を前記電流指令値から減算するように なってい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 2 . 前記切増し切戻し判定部が前記切増しを判定したときに前記ゲイ ンを 0若しくは正とし、 前記切戻しを判定したときに前記ゲインを負と するようになつている請求の範囲第 2 1項に記載の電動パワーステアリ ング装置の制御装置。
2 3 . 前記切増し切戻しの.判定を前記操舵トルク値及び角速度に基づい て行う請求の範囲第 2 1項又は第 2 2項に記載の電動パワースデァリン グ装置の制御装置。
2 4 . 前記切増し切戻しの判定を前記操舵トルク値に基づいて行う請求 の範囲第 2 1項又は第 2 2項に記載の電動パワーステアリング装置の制 御装置。
2 5 . 前記関数変換部の関数が 1次遅れ関数である請求の範囲第 2 1項 に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置
2 6. 操舵トルク検出手段からの操舵トルク信号 （T) 及び車速に基づ いて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、 モータの電流値及び前 記電流指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与する前記 モータを制御するモータ駆動制御部とを具備した電動パワーステアリン グ装置の制御装置において、 セルファライニングトルクを検出若しくは 推定するセルファライニングトルク部と、 前記車速に基づいて車速感応 ゲイン（G を設定する車速感応ゲイン部と、 前記操舵トルク信号（T) と操舵角速度信号 （ω) とに基づいて操舵状態を判定し、 判定した結果 を判定信号として出力する操舵状態判定部と、 前記判定信号に従って、 異なる操舵状態感応ゲイン （G2) 設定する操舵状態感応ゲイン部と を備え、 前記セルファライニングトルクと前記車速感応ゲイン （G i) とを乗算したもの （S AT * に、 更に前記操舵状態感応ゲイン （G 2) を乗算して得られたもの （S AT * G！ · G 2) を第 1の乗算部の入 力と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 7. 更に、 前記操舵角速度信号 （ω) に基づいて ω感応ゲイン （G3 (ω)) を設定する ω感応ゲイン部とを備え、 前記 ω感応ゲイン （G3 (ω)) を前記第 1の乗算部の入力とし、 前記第 1の乗算部の乗算結果を 第 2の乗算部の入力とする請求の範囲第 2 6項に記載の電動パワーステ ァリング装置の制御装置。
2 8. 更に、 前記操舵トルク信号 （Τ) に基づいて操舵トルク感応ゲイ ン （G4 (T)) を設定する操舵トルク感応ゲイン部とを備え、 前記操舵 トルク感応ゲイン （G4 (T)) を前記第 2の乗算部の入力とし、 前記第 2の乗算部の乗算結果を第 3の乗算部の入力とする請求の範囲第 2 7項 に記載の電動パワーステアリング装置。
2 9. 更に、 操舵角信号 （ Θ ) に基づいて操舵角感応ゲイン （G 5 ( Θ )) を設定する操舵角感応ゲイン部とを備え、 前記操舵角感応ゲイン （G 5
( Θ )) を前記第 3の乗算部の入力とし、 前記第 3の乗算部の乗算結果と なるセルファライニングトルク補償値を前記電流指令値から減算するよ うにする請求の範囲第 2 8項に記載の電動パワーステアリング装置。 3 0. 前記操舵状態感応ゲイン部では、 前記判定信号がステアリング切 り戻し操舵を表す場合に前記操舵状態感応ゲイン （G 2) を負、 前記判 定信号がステアリ ング切り増し操舵を表す場合に前記操舵状態感応ゲイ ン （G 2) を 0、 前記判定信号が保舵を表す場合に前記操舵状態感応ゲ イン （G 2) を 0 とする請求の範囲第 2 9項に記載の電動パワーステア リング装置の制御装置。
3 1. 前記操舵状態感応ゲイン部では、 前記判定信号がステアリング切 り戻し操舵を表す場合に前記操舵状態感応ゲイン （G 2) を 0、 前記判 定信号がステアリング切り増し操舵を表す場合に前記操舵状態感応ゲイ ン （G 2) を正、 前記判定信号が保舵を表す場合に前記操舵状態感応ゲ イン （G 2) を 0 とする請求の範囲第 2 9項に記載の電動パワーステア リ ング装置の制御装置。
3 2. 前記操舵状態感応ゲイン部では、 前記判定信号がステアリング切 り戻し操舵を表す場合に前記操舵状態感応ゲイン （G 2) を 0、 前記判 定信号がステァリング切り増し操舵を表す場合に前記操舵状態感応ゲイ ン （G2) を 0、 前記判定信号が保舵を表す場合に前記操舵状態感応ゲ イン （G2) を正とする請求の範囲第 2 9項に記載の電動パワーステア リング装置の制御装置。 3 3. 前記操舵状態感応ゲイン （G2) の値を自由に設定可能とする 求の範囲第 3 0項乃至第 3 2項のいずれかに記載の電動パワーステア ング装置の制御装置。
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