JP2003011834A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置の制御装置Info
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- JP2003011834A JP2003011834A JP2001201554A JP2001201554A JP2003011834A JP 2003011834 A JP2003011834 A JP 2003011834A JP 2001201554 A JP2001201554 A JP 2001201554A JP 2001201554 A JP2001201554 A JP 2001201554A JP 2003011834 A JP2003011834 A JP 2003011834A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電動パワーステアリング装置のモータをＰＷＭ
駆動する駆動回路に対して、デューティ比が小さいとき
の不感帯による操舵の違和感をなくした電動パワーステ
アリング装置の制御装置を提供する。 【解決手段】ステアリングシャフトに発生する操舵トル
クに基いて演算手段で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値と
から演算した電流制御値に基いて前記モータをＰＷＭ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ＰＷＭ制御のデューティ比が所
定値以下となったときに、前記モータを駆動するＨブリ
ッジ回路に対して電圧ディザ信号を発生して制御する電
圧ディザ信号発生／制御手段を設ける。
駆動する駆動回路に対して、デューティ比が小さいとき
の不感帯による操舵の違和感をなくした電動パワーステ
アリング装置の制御装置を提供する。 【解決手段】ステアリングシャフトに発生する操舵トル
クに基いて演算手段で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値と
から演算した電流制御値に基いて前記モータをＰＷＭ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ＰＷＭ制御のデューティ比が所
定値以下となったときに、前記モータを駆動するＨブリ
ッジ回路に対して電圧ディザ信号を発生して制御する電
圧ディザ信号発生／制御手段を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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、特にモー
タを駆動するデューティ比がゼロ付近での不連続性を除
去するための電圧ディザ信号を発生して制御し、ハンド
ル中立点付近の操舵性を改善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する。
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、特にモー
タを駆動するデューティ比がゼロ付近での不連続性を除
去するための電圧ディザ信号を発生して制御し、ハンド
ル中立点付近の操舵性を改善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する。
【０００２】
【従来の技術】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、電流制御値とモータ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ＰＷＭ（パルス幅変調）
制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
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、電流制御値とモータ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ＰＷＭ（パルス幅変調）
制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】ここで、電動パワーステアリング装置の一
般的な構成を図１３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４ａ及
び４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロ
ッド６に結合されている。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１０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２０がク
ラッチ２１、減速ギア３を介して軸２に結合されてい
る。パワーステアリング装置を制御するコントロールユ
ニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１
１を経て電力が供給され、コントロールユニット３０
は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速
センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令
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に基いてモータ２０に供給する電流を制御す
る。クラッチ２１はコントロールユニット３０でＯＮ／
ＯＦＦ制御され、通常の動作状態ではＯＮ（結合）され
ている。そして、コントロールユニット３０によりパワ
ーステアリング装置が故障と判断された時、及びイグニ
ションキー１１によりバッテリ１４の電源（電圧Ｖｂ）
がＯＦＦとなっている時に、クラッチ２１はＯＦＦ（切
離）される。
般的な構成を図１３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４ａ及
び４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロ
ッド６に結合されている。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１０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２０がク
ラッチ２１、減速ギア３を介して軸２に結合されてい
る。パワーステアリング装置を制御するコントロールユ
ニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１
１を経て電力が供給され、コントロールユニット３０
は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速
センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令
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に基いてモータ２０に供給する電流を制御す
る。クラッチ２１はコントロールユニット３０でＯＮ／
ＯＦＦ制御され、通常の動作状態ではＯＮ（結合）され
ている。そして、コントロールユニット３０によりパワ
ーステアリング装置が故障と判断された時、及びイグニ
ションキー１１によりバッテリ１４の電源（電圧Ｖｂ）
がＯＦＦとなっている時に、クラッチ２１はＯＦＦ（切
離）される。
【０００４】コントロールユニット３０は主としてＣＰ
Ｕで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラム
で実行される一般的な機能を示すと図１４のようにな
る。
Ｕで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラム
で実行される一般的な機能を示すと図１４のようにな
る。
【０００５】コントロールユニット３０の機能及び動作
を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力され
る操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相
補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルク
ＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。また、
車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演
算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、
入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２
０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉ
を決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力さ
れると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワー
ド系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差
（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力されると共に、フィ
ードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に
入力される。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力
も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算
結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモー
タ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流
値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流
値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされ
る。
を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力され
る操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相
補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルク
ＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。また、
車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演
算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、
入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２
０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉ
を決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力さ
れると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワー
ド系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差
（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力されると共に、フィ
ードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に
入力される。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力
も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算
結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモー
タ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流
値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流
値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされ
る。
【０００６】モータ駆動回路３７の構成例を図１５に示
して説明すると、モータ駆動回路３７は加算器３０Ｂか
らの電流制御値Ｅに基いて電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲ
ート駆動回路３７１、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４で成るＨブリ
ッジ回路、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のハイサイド側を駆動
する昇圧電源３７２等で構成されている。ＦＥＴ１及び
ＦＥＴ２は、電流制御値Ｅに基いて決定されるデューテ
ィ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／
ＯＦＦされ、実際にモータ２０に流れる電流Ｉｒの大き
さが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ
比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ，ｂを定数
としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比
Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ２も１０
０％に達した以降、ＰＷＭ信号の符号により決定される
モータ２０の回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。
して説明すると、モータ駆動回路３７は加算器３０Ｂか
らの電流制御値Ｅに基いて電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲ
ート駆動回路３７１、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４で成るＨブリ
ッジ回路、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のハイサイド側を駆動
する昇圧電源３７２等で構成されている。ＦＥＴ１及び
ＦＥＴ２は、電流制御値Ｅに基いて決定されるデューテ
ィ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／
ＯＦＦされ、実際にモータ２０に流れる電流Ｉｒの大き
さが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ
比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ，ｂを定数
としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比
Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ２も１０
０％に達した以降、ＰＷＭ信号の符号により決定される
モータ２０の回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。
【０００７】ここにおいて、デューティ比とモータ電流
Ｉとの関係は図１６に示すようになっており、デューテ
ィ比がゼロ近辺には、操舵の走行感を実感させるための
不感帯ＵＢが設けられている。
Ｉとの関係は図１６に示すようになっており、デューテ
ィ比がゼロ近辺には、操舵の走行感を実感させるための
不感帯ＵＢが設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図１６に示すようにデ
ューティ比がゼロ付近に不感帯が設けられているため、
モータ角速度ωがゼロ付近で摩擦特性が不連続となり、
何かのタイミングで舵角が完全に静止すると、ハンドル
がその位置にはりついてしまう感じを受ける不具合があ
る。即ち、電動パワーステアリング装置では操舵性能を
向上するためにモータ慣性の補償や摩擦の影響を除去す
るための種々の補償を行っており、そのような補償制御
をモータ角速度に基づいて行っているため、モータが完
全に静止した状態での影響、つまり電動パワーステアリ
ング装置が持っている静摩擦の影響を補償することがで
きない。殆どの場合、自動車は直進している場合が多
く、ハンドル中立付近での微妙なハンドル操作によっ
て、自動車を制御している。従って、制御では、中立付
近の微妙な操舵における摩擦感や慣性感を補償すること
が特に重要である。
ューティ比がゼロ付近に不感帯が設けられているため、
モータ角速度ωがゼロ付近で摩擦特性が不連続となり、
何かのタイミングで舵角が完全に静止すると、ハンドル
がその位置にはりついてしまう感じを受ける不具合があ
る。即ち、電動パワーステアリング装置では操舵性能を
向上するためにモータ慣性の補償や摩擦の影響を除去す
るための種々の補償を行っており、そのような補償制御
をモータ角速度に基づいて行っているため、モータが完
全に静止した状態での影響、つまり電動パワーステアリ
ング装置が持っている静摩擦の影響を補償することがで
きない。殆どの場合、自動車は直進している場合が多
く、ハンドル中立付近での微妙なハンドル操作によっ
て、自動車を制御している。従って、制御では、中立付
近の微妙な操舵における摩擦感や慣性感を補償すること
が特に重要である。
【０００９】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、電動パワーステアリング装
置のハンドル中立点付近においても連続的で安定した操
舵感を得るようにした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。
のであり、本発明の目的は、電動パワーステアリング装
置のハンドル中立点付近においても連続的で安定した操
舵感を得るようにした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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、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
モータの電流値とから演算した電流制御値に基いて前記
モータをＰＷＭ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関するもので、本発明の上
記目的は、前記ＰＷＭ制御のデューティ比が所定値以下
となったときに、前記モータを駆動するＨブリッジ回路
に対して電圧ディザ信号を発生して制御する電圧ディザ
信号発生／制御手段を設けることによって達成される。
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
モータの電流値とから演算した電流制御値に基いて前記
モータをＰＷＭ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関するもので、本発明の上
記目的は、前記ＰＷＭ制御のデューティ比が所定値以下
となったときに、前記モータを駆動するＨブリッジ回路
に対して電圧ディザ信号を発生して制御する電圧ディザ
信号発生／制御手段を設けることによって達成される。
【００１１】また、前記所定値が、デューティ比対モー
タ端子電圧特性の不感帯領域に対応するデューティ比で
あることにより、或は前記電圧ディザ信号を、Ｋを定
数、ω ０をディザ周波数としてＫ・ｓｉｎω０ｔとする
ことによって、本発明の上記目的はより効果的に達成さ
れる。
タ端子電圧特性の不感帯領域に対応するデューティ比で
あることにより、或は前記電圧ディザ信号を、Ｋを定
数、ω ０をディザ周波数としてＫ・ｓｉｎω０ｔとする
ことによって、本発明の上記目的はより効果的に達成さ
れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明では、デューティ比の小さ
い領域において、微細な電圧ディザ信号をＨブリッジ回
路のデューティ信号に印加して制御することによって、
デューティ比対モータ電流特性を見かけ上連続特性と
し、モータ角速度ゼロ付近での静摩擦特性の影響を除去
するようにしている。つまり、本発明では、微小に繰り
返し変化する電圧ディザ信号を、Ｈブリッジ回路のＯＮ
しているＦＥＴのゲートを駆動するデューティ比信号に
加えることにより、ドライバがモータの振動を感じない
程度にモータを微小振動させ、図１に示すようにデュー
ティ比対モータ電流特性を連続的なものとしている。こ
れにより、舵角が完全に静止した中立点においても、従
来のようにハンドルがその位置にはりつくようなことも
ない。
い領域において、微細な電圧ディザ信号をＨブリッジ回
路のデューティ信号に印加して制御することによって、
デューティ比対モータ電流特性を見かけ上連続特性と
し、モータ角速度ゼロ付近での静摩擦特性の影響を除去
するようにしている。つまり、本発明では、微小に繰り
返し変化する電圧ディザ信号を、Ｈブリッジ回路のＯＮ
しているＦＥＴのゲートを駆動するデューティ比信号に
加えることにより、ドライバがモータの振動を感じない
程度にモータを微小振動させ、図１に示すようにデュー
ティ比対モータ電流特性を連続的なものとしている。こ
れにより、舵角が完全に静止した中立点においても、従
来のようにハンドルがその位置にはりつくようなことも
ない。
【００１３】モータ電流が小さい領域ではデューティ比
対モータ電流特性に不感帯があり、これにより制御の応
答性が遅くなり、摩擦や慣性の推奨が十分になされない
という問題がある。デューティ比対モータ電流特性の不
感帯をなくすことはハンドル操作性の面からできないた
め、本発明では、できるだけ不感帯の影響による小電流
域での制御の遅れをなくすため、電圧ディザ信号を用い
て不感帯をできるだけ線形化する。電圧ディザ信号を用
いてある程度線形化できる理由は、電流制御の応答性で
決まる電流の応答性より高い周波数でディザを行うと、
デューティ比対モータ電流特性は実質的にディザに対応
した電流振幅の実効値になるからである。
対モータ電流特性に不感帯があり、これにより制御の応
答性が遅くなり、摩擦や慣性の推奨が十分になされない
という問題がある。デューティ比対モータ電流特性の不
感帯をなくすことはハンドル操作性の面からできないた
め、本発明では、できるだけ不感帯の影響による小電流
域での制御の遅れをなくすため、電圧ディザ信号を用い
て不感帯をできるだけ線形化する。電圧ディザ信号を用
いてある程度線形化できる理由は、電流制御の応答性で
決まる電流の応答性より高い周波数でディザを行うと、
デューティ比対モータ電流特性は実質的にディザに対応
した電流振幅の実効値になるからである。
【００１４】以下、本発明の実施例を、図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１５】図２は本発明による制御機能の全体ブロッ
ク図である。操舵トルクＴは操舵補助指令値演算部１０
０及びセンタ応答性改善部１０１に入力され、各出力が
加算器１０２に入力され、その加算結果がトルク制御演
算部１０３に入力されている。トルク制御演算部１０３
の出力信号はモータロス電流補償部１０４に入力され、
その出力が加算器１０５を経て最大電流制限部１０６に
入力され、最大電流値が制限されて電流制御部１１０に
入力される。電流制御部１１０の出力は、Ｈブリッジ特
性補償部１１１を経てＨブリッジ回路で成る電流ドライ
ブ回路１１２に入力され、これによりモータ１１３を駆
動する。
ク図である。操舵トルクＴは操舵補助指令値演算部１０
０及びセンタ応答性改善部１０１に入力され、各出力が
加算器１０２に入力され、その加算結果がトルク制御演
算部１０３に入力されている。トルク制御演算部１０３
の出力信号はモータロス電流補償部１０４に入力され、
その出力が加算器１０５を経て最大電流制限部１０６に
入力され、最大電流値が制限されて電流制御部１１０に
入力される。電流制御部１１０の出力は、Ｈブリッジ特
性補償部１１１を経てＨブリッジ回路で成る電流ドライ
ブ回路１１２に入力され、これによりモータ１１３を駆
動する。
【００１６】モータ１１３のモータ電流ｉは、モータ電
流オフセット補正部１２０を経てモータ角速度推定部１
２１、電流ドライブ切換部１２２及び電流制御部１１０
に入力され、モータ端子電圧Ｖｍはモータ角速度推定部
１２１に入力される。モータ角速度推定部１２１で推定
された角速度ωはモータ角加速度推定部・慣性補償部１
２３、モータロストルク補償部１２４及びヨーレート推
定部１２５に入力され、ヨーレート推定部１２５の出力
は収れん制御部１２６に入力され、収れん制御部１２６
及びモータロストルク補償部１２４の各出力は加算器１
２７で加算され、その加算結果が加算器１０２に入力さ
れる。モータロストルク補償部１２４はモータ１１３の
ロストルクの発生する方向、つまりモータ１１３の回転
方向に対してロストルク相当のアシストを行ない、収れ
ん制御器１２６は、車両のヨー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
ようになっている。モータ角加速度推定部・慣性補償部
１２３の出力は加算器１０５に入力される。
流オフセット補正部１２０を経てモータ角速度推定部１
２１、電流ドライブ切換部１２２及び電流制御部１１０
に入力され、モータ端子電圧Ｖｍはモータ角速度推定部
１２１に入力される。モータ角速度推定部１２１で推定
された角速度ωはモータ角加速度推定部・慣性補償部１
２３、モータロストルク補償部１２４及びヨーレート推
定部１２５に入力され、ヨーレート推定部１２５の出力
は収れん制御部１２６に入力され、収れん制御部１２６
及びモータロストルク補償部１２４の各出力は加算器１
２７で加算され、その加算結果が加算器１０２に入力さ
れる。モータロストルク補償部１２４はモータ１１３の
ロストルクの発生する方向、つまりモータ１１３の回転
方向に対してロストルク相当のアシストを行ない、収れ
ん制御器１２６は、車両のヨー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
ようになっている。モータ角加速度推定部・慣性補償部
１２３の出力は加算器１０５に入力される。
【００１７】また、ドライバが感じない程度にモータ１
１３を微小振動させるためのディザ信号ＤＳを発生して
制御する電圧ディザ信号発生／制御部１３０が設けられ
ており、電圧ディザ信号発生部１３０からのディザ信号
ＤＳはＨブリッジ特性補償部１１１に印加されている。
電圧ディザ信号発生部１３０にはＨブリッジ特性補償部
１１１からデューティ比Ｄｕｔｙが入力されており、デ
ューティ比Ｄｕｔｙが所定値よりも小さい範囲において
ディザ信号ＤＳを発生するようになっている。電圧ディ
ザ信号発生部１３０はモータ角速度ωがゼロ近辺におい
て、波高値Δω、周波数５００Ｈｚの正弦波のディザ信
号ＤＳを発生するようになっている。なお、ディザ信号
ＤＳの周波数は５００Ｈｚに限定されるものではなく、
デューティ比Ｄｕｔｙの変化に対して大きな値であり、
ドライバが感じない程度であれば良い。
１３を微小振動させるためのディザ信号ＤＳを発生して
制御する電圧ディザ信号発生／制御部１３０が設けられ
ており、電圧ディザ信号発生部１３０からのディザ信号
ＤＳはＨブリッジ特性補償部１１１に印加されている。
電圧ディザ信号発生部１３０にはＨブリッジ特性補償部
１１１からデューティ比Ｄｕｔｙが入力されており、デ
ューティ比Ｄｕｔｙが所定値よりも小さい範囲において
ディザ信号ＤＳを発生するようになっている。電圧ディ
ザ信号発生部１３０はモータ角速度ωがゼロ近辺におい
て、波高値Δω、周波数５００Ｈｚの正弦波のディザ信
号ＤＳを発生するようになっている。なお、ディザ信号
ＤＳの周波数は５００Ｈｚに限定されるものではなく、
デューティ比Ｄｕｔｙの変化に対して大きな値であり、
ドライバが感じない程度であれば良い。
【００１８】このような構成において、本発明ではセン
タ応答性改善部１０１を図３に示すように、位相進み補
償部１０１Ａ、近似微分部１０１Ｂ及びゲイン設定部１
０１Ｃで構成し、位相進み補償部１０１Ａを図４に示す
周波数特性とし、近似微分部１０１Ｂを図５に示す周波
数特性とする。これにより、位相進み補償と近似微分と
の合成特性は図６に示すようになり、位相遅れのない位
相特性を得ることができる。
タ応答性改善部１０１を図３に示すように、位相進み補
償部１０１Ａ、近似微分部１０１Ｂ及びゲイン設定部１
０１Ｃで構成し、位相進み補償部１０１Ａを図４に示す
周波数特性とし、近似微分部１０１Ｂを図５に示す周波
数特性とする。これにより、位相進み補償と近似微分と
の合成特性は図６に示すようになり、位相遅れのない位
相特性を得ることができる。
【００１９】また、本発明では操舵補助指令値演算部１
００におけるアシスト量の計算において、３つの代表車
速（０、３０、２５４Ｋｍ／ｈ）によるアシスト特性を
基本特性として設定し、その他の車速では車速補間ゲイ
ンに応じて各基本特性間を車速２Ｋｍ／ｈ毎の補間を行
う。そして、アシスト特性の車速設定範囲０〜２５４Ｋ
ｍ／ｈ、分解能２Ｋｍ／ｈとする。基本アシスト特性
（トルク対電流）は図７に示すものであり、０Ｋｍ／ｈ
＝ｌｏ特性、３０Ｋｍ／ｈ＝ｌａ特性、２５４Ｋｍ／ｈ
＝ｌｂ特性で＋表わされている。そして、その他の車速
についての車速補間演算は、図８で示す車速（Ｋｍ／
ｈ）対車速補間係数γで２Ｋｍ／ｈ毎に行う。車速０〜
３０Ｋｍ／ｈのとき、アシスト電流ＩはＩ＝ｌａ（Ｔ）
＋γ（Ｖ）（ｌｏ（Ｔ）−ｌａ（Ｔ））であり、車速３
２〜２５４Ｋｍ／ｈのとき、アシスト電流ＩはＩ＝ｌｂ
（Ｔ）＋γ（Ｖ）（ｌａ（Ｔ）−ｌｂ（Ｔ））である。
００におけるアシスト量の計算において、３つの代表車
速（０、３０、２５４Ｋｍ／ｈ）によるアシスト特性を
基本特性として設定し、その他の車速では車速補間ゲイ
ンに応じて各基本特性間を車速２Ｋｍ／ｈ毎の補間を行
う。そして、アシスト特性の車速設定範囲０〜２５４Ｋ
ｍ／ｈ、分解能２Ｋｍ／ｈとする。基本アシスト特性
（トルク対電流）は図７に示すものであり、０Ｋｍ／ｈ
＝ｌｏ特性、３０Ｋｍ／ｈ＝ｌａ特性、２５４Ｋｍ／ｈ
＝ｌｂ特性で＋表わされている。そして、その他の車速
についての車速補間演算は、図８で示す車速（Ｋｍ／
ｈ）対車速補間係数γで２Ｋｍ／ｈ毎に行う。車速０〜
３０Ｋｍ／ｈのとき、アシスト電流ＩはＩ＝ｌａ（Ｔ）
＋γ（Ｖ）（ｌｏ（Ｔ）−ｌａ（Ｔ））であり、車速３
２〜２５４Ｋｍ／ｈのとき、アシスト電流ＩはＩ＝ｌｂ
（Ｔ）＋γ（Ｖ）（ｌａ（Ｔ）−ｌｂ（Ｔ））である。
【００２０】ここにおいて、本発明では、ハンドル中立
点付近の微妙な操舵における摩擦感及び慣性感を補償す
るための電圧ディザ信号発生／制御部１３０を設けてお
り、デューティ比Ｄｕｔｙがゼロ近辺の±ｄ１の範囲内
となったときに、図９及び図１０に示すような角周波数
ω０に相当する波高値Δω、周波数５００Ｈｚで定数Ｋ
の正弦波Ｋ・ｓｉｎω０ｔであるディザ信号ＤＳを発生
し、Ｈブリッジ回路のＦＥＴのゲート駆動信号Ｖｇに印
加している。
点付近の微妙な操舵における摩擦感及び慣性感を補償す
るための電圧ディザ信号発生／制御部１３０を設けてお
り、デューティ比Ｄｕｔｙがゼロ近辺の±ｄ１の範囲内
となったときに、図９及び図１０に示すような角周波数
ω０に相当する波高値Δω、周波数５００Ｈｚで定数Ｋ
の正弦波Ｋ・ｓｉｎω０ｔであるディザ信号ＤＳを発生
し、Ｈブリッジ回路のＦＥＴのゲート駆動信号Ｖｇに印
加している。
【００２１】図１１はその詳細を示しており、デューテ
ィ比Ｄｕｔｙは所定値ｄ１に対する大小を判別する判別
回路１３１に入力されると共に、Ｈブリッジ回路（電流
ドライブ回路）１１２のＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲート
を制御するゲート制御回路１３３に入力され、デューテ
ィ比Ｄｕｔｙが所定値ｄ１より小さくなったときに発振
信号ＯＣを発振回路１３２に入力する。発振回路１３２
は発振信号ＯＣが入力されると正弦波Ｋ・ｓｉｎω０ｔ
を発振し、ゲート駆動信号Ｖｇに加算器１３４１〜１３
４４を介して印加している。これにより、ゲート駆動信
号Ｖｇにディザ信号ＤＳである正弦波Ｋ・ｓｉｎω０ｔ
を加算された信号が、ゲート制御回路１３３を経てＦＥ
Ｔ１〜ＦＥＴ４に供給される。ゲート制御回路１３３は
デューティ比Ｄｕｔｙに同期しており、ＦＥＴ１〜ＦＥ
Ｔ４のＯＮ／ＯＦＦを制御している。従って、デューテ
ィ比Ｄｕｔｙが所定値ｄ１より小さい領域では、ＯＮし
ているＦＥＴが角周波数ω０の周期に従って微小駆動さ
れる。このため、図１６に示すようなデューティ比対モ
ータ電流の特性が連続的になり、操舵の違和感もなくな
る。角周波数ω０は４５０〜５５０Ｈｚで、５００Ｈｚ
が望ましく、この範囲においてドライバがモータの振動
を感じることはない。
ィ比Ｄｕｔｙは所定値ｄ１に対する大小を判別する判別
回路１３１に入力されると共に、Ｈブリッジ回路（電流
ドライブ回路）１１２のＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲート
を制御するゲート制御回路１３３に入力され、デューテ
ィ比Ｄｕｔｙが所定値ｄ１より小さくなったときに発振
信号ＯＣを発振回路１３２に入力する。発振回路１３２
は発振信号ＯＣが入力されると正弦波Ｋ・ｓｉｎω０ｔ
を発振し、ゲート駆動信号Ｖｇに加算器１３４１〜１３
４４を介して印加している。これにより、ゲート駆動信
号Ｖｇにディザ信号ＤＳである正弦波Ｋ・ｓｉｎω０ｔ
を加算された信号が、ゲート制御回路１３３を経てＦＥ
Ｔ１〜ＦＥＴ４に供給される。ゲート制御回路１３３は
デューティ比Ｄｕｔｙに同期しており、ＦＥＴ１〜ＦＥ
Ｔ４のＯＮ／ＯＦＦを制御している。従って、デューテ
ィ比Ｄｕｔｙが所定値ｄ１より小さい領域では、ＯＮし
ているＦＥＴが角周波数ω０の周期に従って微小駆動さ
れる。このため、図１６に示すようなデューティ比対モ
ータ電流の特性が連続的になり、操舵の違和感もなくな
る。角周波数ω０は４５０〜５５０Ｈｚで、５００Ｈｚ
が望ましく、この範囲においてドライバがモータの振動
を感じることはない。
【００２２】なお、図１１では、デューティ比Ｄｕｔｙ
が所定値ｄ１より小さくなったときに発振回路１３２を
発振させ、ディザ信号ＤＳを生成して印加するようにし
ているが、常時発振させておき、デューティ比Ｄｕｔｙ
が所定値ｄ１より小さくなったときに各ゲート駆動信号
Ｖｇに印加するスイッチング回路を設けても良い。
が所定値ｄ１より小さくなったときに発振回路１３２を
発振させ、ディザ信号ＤＳを生成して印加するようにし
ているが、常時発振させておき、デューティ比Ｄｕｔｙ
が所定値ｄ１より小さくなったときに各ゲート駆動信号
Ｖｇに印加するスイッチング回路を設けても良い。
【００２３】図１２は電圧ディザ信号発生／制御部１３
０の実際の動作例を示しており、デューティ比Ｄｕｔｙ
が所定値±ｄ１の範囲内に入っているか否かを判定し
（ステップＳ１）、デューティ比Ｄｕｔｙが±ｄ１の範
囲内に入った場合には、更にトルクＴの大きさ（絶対
値）が所定値αよりも小さいか否かを判定する（ステッ
プＳ２）。所定値±ｄ１はデューティ比Ｄｕｔｙのゼロ
近辺であれば良く、±ｄ１に限定されるものではない。
そして、トルクＴが所定値αより小さい場合に、Ｋを定
数として正弦波のＫ・ｓｉｎω０ｔなるディザ信号ＤＳ
を発生し、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のゲート駆動信号Ｖｇに
印加する。これによって、デューティ比Ｄｕｔｙのゼロ
付近で、モータをドライバが感じない程度に微小振動す
ることができる。
０の実際の動作例を示しており、デューティ比Ｄｕｔｙ
が所定値±ｄ１の範囲内に入っているか否かを判定し
（ステップＳ１）、デューティ比Ｄｕｔｙが±ｄ１の範
囲内に入った場合には、更にトルクＴの大きさ（絶対
値）が所定値αよりも小さいか否かを判定する（ステッ
プＳ２）。所定値±ｄ１はデューティ比Ｄｕｔｙのゼロ
近辺であれば良く、±ｄ１に限定されるものではない。
そして、トルクＴが所定値αより小さい場合に、Ｋを定
数として正弦波のＫ・ｓｉｎω０ｔなるディザ信号ＤＳ
を発生し、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のゲート駆動信号Ｖｇに
印加する。これによって、デューティ比Ｄｕｔｙのゼロ
付近で、モータをドライバが感じない程度に微小振動す
ることができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明では、デューティ比のゼロ近辺で
モータを微小振動させるためのディザ信号を発生させ、
ＦＥＴのゲート駆動信号に対して印加し制御するように
している。ディザ信号によるモータの振動はドライバが
感じない周波数及び大きさになっており、デューティ比
のゼロ近辺での静摩擦の影響をなくすることができる。
また、デューティ比のゼロ近辺でデューティ比対モータ
電流特性が連続化されるので、不自然な操舵感を防ぐこ
とができ、快適な操舵フィーリングを得ることができ
る。
モータを微小振動させるためのディザ信号を発生させ、
ＦＥＴのゲート駆動信号に対して印加し制御するように
している。ディザ信号によるモータの振動はドライバが
感じない周波数及び大きさになっており、デューティ比
のゼロ近辺での静摩擦の影響をなくすることができる。
また、デューティ比のゼロ近辺でデューティ比対モータ
電流特性が連続化されるので、不自然な操舵感を防ぐこ
とができ、快適な操舵フィーリングを得ることができ
る。
【図１】本発明の基本概念を説明するための図である。
【図２】本発明の構成例を示すブロック図である。
【図３】センタ応答性改善部のブロック構成図である。
【図４】位相進み補償部の特性例を示す図である。
【図５】近似微分部の特性例を示す図である。
【図６】位相進み補償部及び近似微分部の合成特性を示
す図である。
す図である。
【図７】基本アシスト特性を示す図である。
【図８】車速補間演算の一例を示す図である。
【図９】本発明による電圧ディザ信号を説明するための
図である。
図である。
【図１０】本発明の動作を説明するための図である。
【図１１】モータ角速度がゼロのときの摩擦特性を示す
図である。
図である。
【図１２】本発明の動作例を示すフローチャートであ
る。
る。
【図１３】電動パワーステアリング装置の一例を示すブ
ロック構成図である
ロック構成図である
【図１４】コントロールユニットの一般的な内部構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１５】モータ駆動回路の一例を示す結線図である。
【図１６】電動パワーステアリング装置のデューティ比
対モータ電流特性を示す図である。
対モータ電流特性を示す図である。
１００ 操舵補助指令値演算部
１０１ センタ応答性改善部
１０１Ａ 位相進み補償部
１０１Ｂ 近似微分部
１０１Ｃ ゲイン設定部
１０３ トルク制御演算部
１０４ モータロス電流補償部
１１０ 電流制御部
１１３ モータ
１２１ モータ角速度推定部
１２５ ヨーレート推定部
１３０ 電圧ディザ信号発生／制御部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｂ６２Ｄ 119:00
Ｆターム(参考） 3D032 CC08 DA15 DA23 DA64 DC01
DC02 DC03 DC17 DD02 DD10
DD17 EB06 EC23 EC24 GG01
3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21
5H571 AA03 BB06 BB10 CC04 DD01
EE02 FF01 GG04 HA09 HC01
HD02 JJ03 JJ22 JJ23 JJ24
JJ25 KK05 LL22 LL29
Claims (4)
- 【請求項１】ステアリングシャフトに発生する操舵トル
クに基いて演算手段で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値と
から演算した電流制御値に基いて前記モータをＰＷＭ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ＰＷＭ制御のデューティ比が所
定値以下となったときに、前記モータを駆動するＨブリ
ッジ回路に対して電圧ディザ信号を発生して制御する電
圧ディザ信号発生／制御手段を具備したことを特徴とす
る電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 【請求項２】前記所定値が、デューティ比対モータ端子
電圧特性の不感帯領域に対応するデューティ比である請
求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装
置。 - 【請求項３】前記電圧ディザ信号が、Ｋを定数、ω０を
ディザ角周波数としてＫ・ｓｉｎω０ｔで表わされる請
求項２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装
置。 - 【請求項４】前記ディザ角周波数ω０が５００Ｈｚであ
る請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001201554A JP4660988B2 (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001201554A JP4660988B2 (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003011834A true JP2003011834A (ja) | 2003-01-15 |
| JP4660988B2 JP4660988B2 (ja) | 2011-03-30 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001201554A Expired - Fee Related JP4660988B2 (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
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| JP (1) | JP4660988B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1586493A1 (en) * | 2004-04-15 | 2005-10-19 | Favess Co. Ltd. | Electric power steering apparatus |
| EP1712448A1 (en) * | 2003-12-16 | 2006-10-18 | NSK Ltd., | Electric power steering device |
| WO2010007784A1 (ja) | 2008-07-15 | 2010-01-21 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵装置 |
| WO2010150746A1 (ja) * | 2009-06-25 | 2010-12-29 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
| CN113039717A (zh) * | 2018-11-20 | 2021-06-25 | 三菱电机株式会社 | 交流旋转电机控制装置 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101896694B1 (ko) * | 2011-11-15 | 2018-09-11 | 현대모비스 주식회사 | 펄스 토크를 이용하여 정지 마찰 구간을 개선한 차량의 전동식 조향 장치 및 그 조향각 제어 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS58148673A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-09-03 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 三相ブリッジインバ−タのｐｗｍ制御方法 |
| JPH1149013A (ja) * | 1997-08-07 | 1999-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | 電動式パワーステアリング装置 |
-
2001
- 2001-07-03 JP JP2001201554A patent/JP4660988B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58148673A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-09-03 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 三相ブリッジインバ−タのｐｗｍ制御方法 |
| JPH1149013A (ja) * | 1997-08-07 | 1999-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | 電動式パワーステアリング装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1712448A4 (en) * | 2003-12-16 | 2007-09-12 | Nsk Ltd | ELECTRIC POWER STEERING DEVICE |
| US7586277B2 (en) | 2003-12-16 | 2009-09-08 | Nsk Ltd. | Electric power steering device |
| EP1586493A1 (en) * | 2004-04-15 | 2005-10-19 | Favess Co. Ltd. | Electric power steering apparatus |
| WO2010007784A1 (ja) | 2008-07-15 | 2010-01-21 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵装置 |
| US8708089B2 (en) | 2008-07-15 | 2014-04-29 | Jtekt Corporation | Vehicle steering apparatus |
| WO2010150746A1 (ja) * | 2009-06-25 | 2010-12-29 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2011025913A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-02-10 | Jtekt Corp | 電動パワーステアリング装置 |
| CN102803047A (zh) * | 2009-06-25 | 2012-11-28 | 株式会社捷太格特 | 电动动力转向装置 |
| US8684129B2 (en) | 2009-06-25 | 2014-04-01 | Jtekt Corporation | Electric power steering system |
| CN113039717A (zh) * | 2018-11-20 | 2021-06-25 | 三菱电机株式会社 | 交流旋转电机控制装置 |
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