JP2003226252A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
- B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
- B60T8/1755—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
- B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高価なトルクセンサを用いることなく電動モ
ータに流すべき電流の目標値を設定する電動パワーステ
アリング装置を提供する。 【解決手段】 乗算器１２１により減速ギヤにおける減
速比ｎを操舵角速度ω１に乗算し、その値からモータ回
転速度ω２を減算して得られた偏差ｅを目標値算出部１
２３により積分した後積分ゲインＫｉを乗算することで
電流目標値を得る。この電流目標値に対して、位相補償
部１２４により偏差ｅに比例ゲインＫｐを乗算した値を
加算して位相補償し、慣性補償部１２６によりモータ回
転速度ω２を微分して制御ゲインＧｊを乗算した値を加
算して慣性補償し、ダンピング制御部１２７によりモー
タ回転速度ω２に制御ゲインＧｄを乗算した値を減算し
てダンピング制御を行い、加算器１２９から最終的な電
流目標値Ｉｔを得る。
ータに流すべき電流の目標値を設定する電動パワーステ
アリング装置を提供する。 【解決手段】 乗算器１２１により減速ギヤにおける減
速比ｎを操舵角速度ω１に乗算し、その値からモータ回
転速度ω２を減算して得られた偏差ｅを目標値算出部１
２３により積分した後積分ゲインＫｉを乗算することで
電流目標値を得る。この電流目標値に対して、位相補償
部１２４により偏差ｅに比例ゲインＫｐを乗算した値を
加算して位相補償し、慣性補償部１２６によりモータ回
転速度ω２を微分して制御ゲインＧｊを乗算した値を加
算して慣性補償し、ダンピング制御部１２７によりモー
タ回転速度ω２に制御ゲインＧｄを乗算した値を減算し
てダンピング制御を行い、加算器１２９から最終的な電
流目標値Ｉｔを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータによっ
て車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パ
ワーステアリング装置に関する。
て車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パ
ワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、運転者がハンドル（ステアリ
ングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータ
を駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を
与える電動パワーステアリング装置が用いられている。
この電動パワーステアリング装置では、操舵のための操
作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出す
るトルクセンサが設けられており、そのトルクセンサで
検出される操舵トルクに基づき電動モータに流すべき電
流の目標値が設定される。そして、この目標値と電動モ
ータに実際に流れる電流の検出値との偏差に基づき、電
動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。
電動モータの駆動手段は、その指令値に応じたデューテ
ィ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷ
Ｍ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応
じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成さ
れるモータ駆動回路とから成り、そのデューティ比に応
じた電圧すなわち指令値に応じた電圧を電動モータに印
加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流
は電流検出回路によって検出され、この検出値と上記目
標値との差が上記指令値を生成するための偏差として使
用される。電動パワーステアリング装置では、このよう
にして、操舵トルクに基づき設定される目標値の電流が
電動モータに流れるようにフィードバック制御が行われ
る。
ングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータ
を駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を
与える電動パワーステアリング装置が用いられている。
この電動パワーステアリング装置では、操舵のための操
作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出す
るトルクセンサが設けられており、そのトルクセンサで
検出される操舵トルクに基づき電動モータに流すべき電
流の目標値が設定される。そして、この目標値と電動モ
ータに実際に流れる電流の検出値との偏差に基づき、電
動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。
電動モータの駆動手段は、その指令値に応じたデューテ
ィ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷ
Ｍ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応
じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成さ
れるモータ駆動回路とから成り、そのデューティ比に応
じた電圧すなわち指令値に応じた電圧を電動モータに印
加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流
は電流検出回路によって検出され、この検出値と上記目
標値との差が上記指令値を生成するための偏差として使
用される。電動パワーステアリング装置では、このよう
にして、操舵トルクに基づき設定される目標値の電流が
電動モータに流れるようにフィードバック制御が行われ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の電動
パワーステアリング装置においては、上記電流目標値の
設定のためにトルクセンサが必須の構成要素となってい
る。しかし、トルクセンサは高価であるため、従来の電
動パワーステアリング装置全体のコストを増大させる問
題があった。
パワーステアリング装置においては、上記電流目標値の
設定のためにトルクセンサが必須の構成要素となってい
る。しかし、トルクセンサは高価であるため、従来の電
動パワーステアリング装置全体のコストを増大させる問
題があった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、高価なトルクセ
ンサを用いることなく電動モータに流すべき電流の目標
値を設定する電動パワーステアリング装置を提供するこ
とである。
ンサを用いることなく電動モータに流すべき電流の目標
値を設定する電動パワーステアリング装置を提供するこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、車両操舵のための操作手段によって加えられる
操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当
該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パ
ワーステアリング装置であって、前記操作手段の操作に
よる操舵角変化の速度である操舵角速度を検出する操舵
角速度検出手段と、前記電動モータの回転角変化の速度
である回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記電
動モータに供給すべき電流の目標値を設定する目標値設
定手段と、前記電動モータに流れる電流を検出して当該
電流の検出値を出力する電流検出手段と、前記電流目標
値と前記電流検出値との電流偏差に基づき、前記電動モ
ータの駆動に対するフィードバック制御のための指令値
を生成する制御手段と、前記指令値に応じて前記電動モ
ータを駆動する駆動手段とを備え、前記目標値設定手段
は、前記操舵角速度から前記回転速度を減算することに
より得られる角速度偏差を算出する偏差算出手段と、前
記角速度偏差を積分することにより得られる前記操舵ト
ルクに対応する積分値に対して所定の積分ゲインを乗算
することにより前記電流目標値を算出する目標値算出手
段とを含むことを特徴とする。
発明は、車両操舵のための操作手段によって加えられる
操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当
該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パ
ワーステアリング装置であって、前記操作手段の操作に
よる操舵角変化の速度である操舵角速度を検出する操舵
角速度検出手段と、前記電動モータの回転角変化の速度
である回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記電
動モータに供給すべき電流の目標値を設定する目標値設
定手段と、前記電動モータに流れる電流を検出して当該
電流の検出値を出力する電流検出手段と、前記電流目標
値と前記電流検出値との電流偏差に基づき、前記電動モ
ータの駆動に対するフィードバック制御のための指令値
を生成する制御手段と、前記指令値に応じて前記電動モ
ータを駆動する駆動手段とを備え、前記目標値設定手段
は、前記操舵角速度から前記回転速度を減算することに
より得られる角速度偏差を算出する偏差算出手段と、前
記角速度偏差を積分することにより得られる前記操舵ト
ルクに対応する積分値に対して所定の積分ゲインを乗算
することにより前記電流目標値を算出する目標値算出手
段とを含むことを特徴とする。
【０００６】このような第１の発明によれば、目標値設
定手段により、操舵角速度およびモータ回転速度に基づ
き、操舵トルクに対応する値が算出される。この構成に
より、高価なトルクセンサを備えていない場合であって
も、これを備える場合と同様に操舵トルクに応じた電流
目標値を設定することができるので、電動パワーステア
リング装置全体におけるコストの増大を抑えることがで
きる。
定手段により、操舵角速度およびモータ回転速度に基づ
き、操舵トルクに対応する値が算出される。この構成に
より、高価なトルクセンサを備えていない場合であって
も、これを備える場合と同様に操舵トルクに応じた電流
目標値を設定することができるので、電動パワーステア
リング装置全体におけるコストの増大を抑えることがで
きる。
【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記
目標値設定手段は、前記角速度偏差に対して所定の比例
ゲインを乗算することにより前記フィードバック制御に
対する位相補償のための補償値を算出する補償値算出手
段をさらに含み、前記目標値算出手段は、前記操舵トル
クに対応する積分値と前記積分ゲインとの乗算値に対し
て前記補償値を加算することにより前記目標電流値を算
出することを特徴とする。
目標値設定手段は、前記角速度偏差に対して所定の比例
ゲインを乗算することにより前記フィードバック制御に
対する位相補償のための補償値を算出する補償値算出手
段をさらに含み、前記目標値算出手段は、前記操舵トル
クに対応する積分値と前記積分ゲインとの乗算値に対し
て前記補償値を加算することにより前記目標電流値を算
出することを特徴とする。
【０００８】このような第２の発明によれば、操舵角速
度とモータ回転速度との偏差に比例ゲインを乗算し、そ
の乗算結果を電流目標値に加算することにより、フィー
ドバック制御に対する位相補償を行う。この構成によ
り、高価なトルクセンサを用いることなく位相補償を行
うことができるため、電動パワーステアリング装置全体
におけるコストの増大を抑えることができるとともに、
操舵トルクに対する微分値を算出して位相補償を行う必
要がないため、簡易に位相補償を実現することができ
る。
度とモータ回転速度との偏差に比例ゲインを乗算し、そ
の乗算結果を電流目標値に加算することにより、フィー
ドバック制御に対する位相補償を行う。この構成によ
り、高価なトルクセンサを用いることなく位相補償を行
うことができるため、電動パワーステアリング装置全体
におけるコストの増大を抑えることができるとともに、
操舵トルクに対する微分値を算出して位相補償を行う必
要がないため、簡易に位相補償を実現することができ
る。
【０００９】第３の発明は、第１の発明において、前記
車両の速度である車速を検出する車速検出手段をさらに
備え、前記目標値算出手段は、前記車速に基づいて前記
積分ゲインを算出することを特徴とする。
車両の速度である車速を検出する車速検出手段をさらに
備え、前記目標値算出手段は、前記車速に基づいて前記
積分ゲインを算出することを特徴とする。
【００１０】このような第３の発明によれば、車速に応
じて変化するパラメータ（例えば、タイヤ反力や、操舵
周波数範囲など）を考慮した好適な操舵補助を行うこと
ができる。
じて変化するパラメータ（例えば、タイヤ反力や、操舵
周波数範囲など）を考慮した好適な操舵補助を行うこと
ができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明する。 ＜１．全体構成＞図１は、本発明の一実施形態に係る電
動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車
両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステア
リング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル
（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるス
テアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフ
ト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４
と、ハンドル１００の回転角速度である操舵角速度を検
出する操舵角速度センサ１と、ステアリングシャフト１
０２の途中に含まれておりハンドル１００の操作によっ
て加えられる操舵トルクをねじれトルクとして伝達する
トーションバー３と、ハンドル操作（操舵操作）による
運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる
電動モータ６と、その回転速度を検出するタコメータ等
の回転速度センサ２と、電動モータ６からの操舵補助力
をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７
と、車載バッテリ８からイグニションスイッチ９を介し
て電源の供給を受け、操舵角速度センサ１、回転速度セ
ンサ２、および車速センサ４からの各センサ信号に基づ
きモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）５とを備えている。
の一実施形態について説明する。 ＜１．全体構成＞図１は、本発明の一実施形態に係る電
動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車
両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステア
リング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル
（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるス
テアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフ
ト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４
と、ハンドル１００の回転角速度である操舵角速度を検
出する操舵角速度センサ１と、ステアリングシャフト１
０２の途中に含まれておりハンドル１００の操作によっ
て加えられる操舵トルクをねじれトルクとして伝達する
トーションバー３と、ハンドル操作（操舵操作）による
運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる
電動モータ６と、その回転速度を検出するタコメータ等
の回転速度センサ２と、電動モータ６からの操舵補助力
をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７
と、車載バッテリ８からイグニションスイッチ９を介し
て電源の供給を受け、操舵角速度センサ１、回転速度セ
ンサ２、および車速センサ４からの各センサ信号に基づ
きモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）５とを備えている。
【００１２】このような電動パワーステアリング装置を
搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作す
ると、その操作による操舵角変化の速度である操舵角速
度が操舵角速度センサ１によって検出される。その検出
された操舵角速度と、モータ６の回転角変化の速度であ
る回転速度と、車速センサ４によって検出された車速と
に基づいてＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これ
によりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力
が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加
えられることにより、操舵操作による運転者の負荷が軽
減される。すなわち、ハンドル操作によりトーションバ
ー３を介して加えられる操舵トルクとモータ６の発生す
る操舵補助力によるトルクとの和が、出力トルクとし
て、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオ
ン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回
転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によっ
てラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端は
タイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０
６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往
復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。
搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作す
ると、その操作による操舵角変化の速度である操舵角速
度が操舵角速度センサ１によって検出される。その検出
された操舵角速度と、モータ６の回転角変化の速度であ
る回転速度と、車速センサ４によって検出された車速と
に基づいてＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これ
によりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力
が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加
えられることにより、操舵操作による運転者の負荷が軽
減される。すなわち、ハンドル操作によりトーションバ
ー３を介して加えられる操舵トルクとモータ６の発生す
る操舵補助力によるトルクとの和が、出力トルクとし
て、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオ
ン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回
転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によっ
てラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端は
タイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０
６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往
復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。
【００１３】＜２．制御装置の構成および動作＞図２
は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置
であるＥＣＵ５の機能的構成を示すブロック図である。
このＥＣＵ５は、モータ制御部として機能するマイクロ
コンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、
そのマイコン１０から出力される指令値Ｄに応じたデュ
ーティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成する
ＰＷＭ信号生成回路１８と、そのＰＷＭ信号のデューテ
ィ比に応じた電圧をモータ６に印加するモータ駆動回路
２０と、モータ６に流れる電流を検出する電流検出器１
９とから構成される。
は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置
であるＥＣＵ５の機能的構成を示すブロック図である。
このＥＣＵ５は、モータ制御部として機能するマイクロ
コンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、
そのマイコン１０から出力される指令値Ｄに応じたデュ
ーティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成する
ＰＷＭ信号生成回路１８と、そのＰＷＭ信号のデューテ
ィ比に応じた電圧をモータ６に印加するモータ駆動回路
２０と、モータ６に流れる電流を検出する電流検出器１
９とから構成される。
【００１４】マイコン１０は、その内部のメモリに格納
された所定のプログラムを実行することにより、目標電
流設定部１２と減算器１４とフィードバック制御演算部
（以下「ＦＢ制御演算部」と略記する）１６とからなる
モータ制御部として機能する。このモータ制御部におい
て、目標電流設定部１２は、操舵角速度センサ１から出
力される操舵角速度の検出値ω１（以下、単に「操舵角
速度ω１」という）と、回転速度センサ２から出力され
るモータ６の回転速度の検出値ω２（以下、単に「回転
速度ω２」という）と、車速センサ４から出力される車
速の検出値Ｖ（以下、単に「車速Ｖ」という）とに基づ
き、モータ６に流すべき電流の目標値Ｉｔを決定する。
この目標電流設定部１２の詳細な構成および動作につい
ては後述する。減算器１４は、この目標電流設定部１２
から出力される電流目標値Ｉｔと電流検出器１９から出
力されるモータ電流の検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓを
算出する。ＦＢ制御演算部１６は、この偏差Ｉｔ−Ｉｓ
に基づく比例積分制御演算によって、ＰＷＭ信号生成回
路１８に与えるべきフィードバック制御のための上記指
令値Ｄを生成する。
された所定のプログラムを実行することにより、目標電
流設定部１２と減算器１４とフィードバック制御演算部
（以下「ＦＢ制御演算部」と略記する）１６とからなる
モータ制御部として機能する。このモータ制御部におい
て、目標電流設定部１２は、操舵角速度センサ１から出
力される操舵角速度の検出値ω１（以下、単に「操舵角
速度ω１」という）と、回転速度センサ２から出力され
るモータ６の回転速度の検出値ω２（以下、単に「回転
速度ω２」という）と、車速センサ４から出力される車
速の検出値Ｖ（以下、単に「車速Ｖ」という）とに基づ
き、モータ６に流すべき電流の目標値Ｉｔを決定する。
この目標電流設定部１２の詳細な構成および動作につい
ては後述する。減算器１４は、この目標電流設定部１２
から出力される電流目標値Ｉｔと電流検出器１９から出
力されるモータ電流の検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓを
算出する。ＦＢ制御演算部１６は、この偏差Ｉｔ−Ｉｓ
に基づく比例積分制御演算によって、ＰＷＭ信号生成回
路１８に与えるべきフィードバック制御のための上記指
令値Ｄを生成する。
【００１５】ＰＷＭ信号生成回路１８は、この指令値Ｄ
に応じたデューティ比のパルス信号、すなわち指令値Ｄ
に応じてパルス幅の変化するＰＷＭ信号を生成する。モ
ータ駆動回路２０は、このＰＷＭ信号のパルス幅（デュ
ーティ比）に応じた電圧をモータ６に印加する。モータ
６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさ
および方向のトルクを発生する。
に応じたデューティ比のパルス信号、すなわち指令値Ｄ
に応じてパルス幅の変化するＰＷＭ信号を生成する。モ
ータ駆動回路２０は、このＰＷＭ信号のパルス幅（デュ
ーティ比）に応じた電圧をモータ６に印加する。モータ
６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさ
および方向のトルクを発生する。
【００１６】図３は、上記モータ駆動回路２０の一構成
例を示す回路図である。この例では、４個の電力用の電
界効果型トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）２１〜
２４によってブリッジ回路が構成されており、このブリ
ッジ回路はバッテリ８の電源ラインと接地ラインとの間
に接続されている。そして、右方向操舵を補助すべき場
合は、ＰＷＭ信号生成回路１８からＦＥＴ２１，２４の
ゲートに上記ＰＷＭ信号が入力され、ＦＥＴ２２，２３
のゲートにはそれらをオフさせる信号が入力される。こ
れにより、モータ６は、モータ駆動回路２０によってそ
のＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧を印加され、
右方向操舵を補助するトルクを発生させる。一方、左方
向操舵を補助すべき場合は、ＰＷＭ信号生成回路１８か
らＦＥＴ２２，２３のゲートに上記ＰＷＭ信号が入力さ
れ、ＦＥＴ２１，２４のゲートにはそれらをオフさせる
信号が入力される。これにより、モータ６は、モータ駆
動回路２０によってそのＰＷＭ信号のデューティ比に応
じた電圧を上記と逆方向に印加され、左方向操舵を補助
するトルクを発生させる。
例を示す回路図である。この例では、４個の電力用の電
界効果型トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）２１〜
２４によってブリッジ回路が構成されており、このブリ
ッジ回路はバッテリ８の電源ラインと接地ラインとの間
に接続されている。そして、右方向操舵を補助すべき場
合は、ＰＷＭ信号生成回路１８からＦＥＴ２１，２４の
ゲートに上記ＰＷＭ信号が入力され、ＦＥＴ２２，２３
のゲートにはそれらをオフさせる信号が入力される。こ
れにより、モータ６は、モータ駆動回路２０によってそ
のＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧を印加され、
右方向操舵を補助するトルクを発生させる。一方、左方
向操舵を補助すべき場合は、ＰＷＭ信号生成回路１８か
らＦＥＴ２２，２３のゲートに上記ＰＷＭ信号が入力さ
れ、ＦＥＴ２１，２４のゲートにはそれらをオフさせる
信号が入力される。これにより、モータ６は、モータ駆
動回路２０によってそのＰＷＭ信号のデューティ比に応
じた電圧を上記と逆方向に印加され、左方向操舵を補助
するトルクを発生させる。
【００１７】＜３．目標電流設定部の詳細な構成および
動作＞図４は、本実施形態における目標電流設定部１２
の構成を示すブロック線図である。この目標電流設定部
１２は、減速ギヤ７における減速比ｎを操舵角速度ω１
に乗算して出力する乗算器１２１と、その出力値から回
転速度ω２を減算し偏差ｅとして出力する減算器１２２
と、当該偏差ｅが入力されて上記電流目標値を出力する
目標値算出部１２３と、当該偏差ｅが入力されて上記フ
ィードバック制御に対する位相補償電流値を出力する位
相補償部１２４と、目標値算出部１２３から出力された
電流目標値に対して位相補償電流値を加算する加算器１
２５と、モータ６の回転速度ω２が入力されてモータ６
の慣性モーメントの影響を抑制するための慣性補償電流
値を出力する慣性補償部１２６と、モータ６の回転速度
ω２が入力されてモータ６の回転変動を抑制するための
ダンピング電流値を出力するダンピング制御部１２７
と、慣性補償電流値からダンピング電流値を減算して出
力する減算器１２８と、その出力値と加算器１２５の出
力値とを加算して最終的な電流目標値を出力する加算器
１２９とを含む。なお、減速比ｎとは、ステアリングシ
ャフト１０２が１回転するために必要なモータ６の回転
数をいう。
動作＞図４は、本実施形態における目標電流設定部１２
の構成を示すブロック線図である。この目標電流設定部
１２は、減速ギヤ７における減速比ｎを操舵角速度ω１
に乗算して出力する乗算器１２１と、その出力値から回
転速度ω２を減算し偏差ｅとして出力する減算器１２２
と、当該偏差ｅが入力されて上記電流目標値を出力する
目標値算出部１２３と、当該偏差ｅが入力されて上記フ
ィードバック制御に対する位相補償電流値を出力する位
相補償部１２４と、目標値算出部１２３から出力された
電流目標値に対して位相補償電流値を加算する加算器１
２５と、モータ６の回転速度ω２が入力されてモータ６
の慣性モーメントの影響を抑制するための慣性補償電流
値を出力する慣性補償部１２６と、モータ６の回転速度
ω２が入力されてモータ６の回転変動を抑制するための
ダンピング電流値を出力するダンピング制御部１２７
と、慣性補償電流値からダンピング電流値を減算して出
力する減算器１２８と、その出力値と加算器１２５の出
力値とを加算して最終的な電流目標値を出力する加算器
１２９とを含む。なお、減速比ｎとは、ステアリングシ
ャフト１０２が１回転するために必要なモータ６の回転
数をいう。
【００１８】以下、これらの構成要素の動作について詳
細に説明する。上記目標値算出部１２３は、減速ギヤ７
における減速比ｎを乗算した操舵角速度ω１と回転速度
ω２との偏差ｅを積分する演算を行う。これにより減速
比ｎを乗算したハンドル１００の操舵角とモータ６の回
転角との偏差を得ることができる。ここで、トーション
バー３のばね定数をｋとし、その両端部におけるねじれ
に対応する角度差を（θ１−θ２）とするとき、上記操
舵トルク値Ｔｓは次式（１）のように表すことができ
る。 Ｔｓ ＝ ｋ（θ１−θ２） …（１） したがって、上式（１）よりトーションバー３の両端部
におけるねじれに対応する偏差、すなわちハンドル１０
０の操舵角とモータ６の回転角との偏差から操舵トルク
値Ｔｓに対応する値を算出することができる。
細に説明する。上記目標値算出部１２３は、減速ギヤ７
における減速比ｎを乗算した操舵角速度ω１と回転速度
ω２との偏差ｅを積分する演算を行う。これにより減速
比ｎを乗算したハンドル１００の操舵角とモータ６の回
転角との偏差を得ることができる。ここで、トーション
バー３のばね定数をｋとし、その両端部におけるねじれ
に対応する角度差を（θ１−θ２）とするとき、上記操
舵トルク値Ｔｓは次式（１）のように表すことができ
る。 Ｔｓ ＝ ｋ（θ１−θ２） …（１） したがって、上式（１）よりトーションバー３の両端部
におけるねじれに対応する偏差、すなわちハンドル１０
０の操舵角とモータ６の回転角との偏差から操舵トルク
値Ｔｓに対応する値を算出することができる。
【００１９】さらに、上記目標値算出部１２３は、算出
された操舵トルク値Ｔｓに対応する値に対して積分ゲイ
ンＫｉを乗算することにより電流目標値を算出する。目
標値算出部１２３は、積分ゲインＫｉとして固定的な定
数を保持していてもよいが、好ましくは車速センサから
入力される車速Ｖに対応して積分ゲインＫｉを算出す
る。例えば、積分ゲインＫｉと車速Ｖとの関係を示すテ
ーブルや所定の数式などを参照して、車速Ｖに応じた積
分ゲインＫｉを算出してもよい。しかし、ここでは、適
切な操舵補助力を発生させるためにモータ６に供給すべ
き電流目標値Ｉｔと操舵トルク値Ｔｓに対応する値との
関係を車速Ｖをパラメータとして示すテーブル、すなわ
ち図５に示すようなテーブル（「アシストテーブル」と
呼ばれる）が目標値算出部１２３に予め保持されてお
り、目標値算出部１２３は、このアシストテーブルを参
照して電流目標値Ｉｔを設定する。このアシストテーブ
ルは、車速に基づいて積分ゲインＫｉを算出した結果を
含んで構成される。このように、車速Ｖが小さいほど、
また操舵トルク値Ｔｓが大きいほど電流目標値Ｉｔを大
きくするように設定すれば、ハンドルが重いときほど操
舵補助力が大きくなり、操舵操作が容易になる。
された操舵トルク値Ｔｓに対応する値に対して積分ゲイ
ンＫｉを乗算することにより電流目標値を算出する。目
標値算出部１２３は、積分ゲインＫｉとして固定的な定
数を保持していてもよいが、好ましくは車速センサから
入力される車速Ｖに対応して積分ゲインＫｉを算出す
る。例えば、積分ゲインＫｉと車速Ｖとの関係を示すテ
ーブルや所定の数式などを参照して、車速Ｖに応じた積
分ゲインＫｉを算出してもよい。しかし、ここでは、適
切な操舵補助力を発生させるためにモータ６に供給すべ
き電流目標値Ｉｔと操舵トルク値Ｔｓに対応する値との
関係を車速Ｖをパラメータとして示すテーブル、すなわ
ち図５に示すようなテーブル（「アシストテーブル」と
呼ばれる）が目標値算出部１２３に予め保持されてお
り、目標値算出部１２３は、このアシストテーブルを参
照して電流目標値Ｉｔを設定する。このアシストテーブ
ルは、車速に基づいて積分ゲインＫｉを算出した結果を
含んで構成される。このように、車速Ｖが小さいほど、
また操舵トルク値Ｔｓが大きいほど電流目標値Ｉｔを大
きくするように設定すれば、ハンドルが重いときほど操
舵補助力が大きくなり、操舵操作が容易になる。
【００２０】位相補償部１２４は、上記偏差ｅに対して
比例ゲインＫｐを乗算する演算を行う。これにより、上
記フィードバック制御に対する位相補償電流値を得るこ
とができる。ここで、一般に位相補償は、制御系におけ
る伝達特性の遅れを補償し、制御系の安定を図るために
行われる。例えば具体的には、操舵トルクの周波数が高
くなるに従って位相進みが大きくなるように、操舵トル
クに対してその微分値に対応した値を加算することによ
り位相補償を行う。したがって、上述のように偏差ｅを
積分した値が操舵トルク値Ｔｓに対応することから、位
相補償部１２４により操舵トルク値Ｔｓの微分値に対応
する偏差ｅに対して比例ゲインＫｐを乗算し、加算器１
２５によりその乗算値と電流目標値とを加算すれば、容
易に操舵トルクに対する位相補償を実現することができ
る。なお、位相補償部１２４は、比例ゲインＫｐとして
固定的な定数を保持していてもよいが、好ましくは車速
センサ４から入力される車速Ｖに対応して比例ゲインＫ
ｐを算出する。具体的には、比例ゲインＫｐと車速Ｖと
の関係を示すテーブルや所定の数式などを参照して、車
速Ｖに応じた比例ゲインＫｐを算出する。
比例ゲインＫｐを乗算する演算を行う。これにより、上
記フィードバック制御に対する位相補償電流値を得るこ
とができる。ここで、一般に位相補償は、制御系におけ
る伝達特性の遅れを補償し、制御系の安定を図るために
行われる。例えば具体的には、操舵トルクの周波数が高
くなるに従って位相進みが大きくなるように、操舵トル
クに対してその微分値に対応した値を加算することによ
り位相補償を行う。したがって、上述のように偏差ｅを
積分した値が操舵トルク値Ｔｓに対応することから、位
相補償部１２４により操舵トルク値Ｔｓの微分値に対応
する偏差ｅに対して比例ゲインＫｐを乗算し、加算器１
２５によりその乗算値と電流目標値とを加算すれば、容
易に操舵トルクに対する位相補償を実現することができ
る。なお、位相補償部１２４は、比例ゲインＫｐとして
固定的な定数を保持していてもよいが、好ましくは車速
センサ４から入力される車速Ｖに対応して比例ゲインＫ
ｐを算出する。具体的には、比例ゲインＫｐと車速Ｖと
の関係を示すテーブルや所定の数式などを参照して、車
速Ｖに応じた比例ゲインＫｐを算出する。
【００２１】慣性補償部１２６は、モータ６の回転速度
ω２を微分した値に制御ゲインＧｊを乗算する演算を行
い、慣性補償電流値を出力する。また、ダンピング制御
部１２７は、モータ６の回転速度ω２に制御ゲインＧｄ
を乗算する演算を行い、ダンピング電流値を出力する。
そして、減算器１２８により慣性補償電流値からダンピ
ング電流値を減算し、加算器１２９によりその出力値を
加算器１２５から出力される電流目標値に加算して最終
的な電流目標値Ｉｔを得る。これらの構成により、モー
タ６の慣性モーメントの影響を抑制する慣性制御と、モ
ータ６の回転変動を抑制するダンピング制御を実現す
る。なお、制御ゲインＧｊまたはＧｄは固定的な定数で
あってもよいが、好ましくは車速センサ４から入力され
る車速Ｖに対応して算出される。具体的には、比例ゲイ
ンＫｐと同様に、所定のテーブルや所定の数式などを参
照して、車速Ｖに応じた制御ゲインＧｊまたはＧｄを算
出する。
ω２を微分した値に制御ゲインＧｊを乗算する演算を行
い、慣性補償電流値を出力する。また、ダンピング制御
部１２７は、モータ６の回転速度ω２に制御ゲインＧｄ
を乗算する演算を行い、ダンピング電流値を出力する。
そして、減算器１２８により慣性補償電流値からダンピ
ング電流値を減算し、加算器１２９によりその出力値を
加算器１２５から出力される電流目標値に加算して最終
的な電流目標値Ｉｔを得る。これらの構成により、モー
タ６の慣性モーメントの影響を抑制する慣性制御と、モ
ータ６の回転変動を抑制するダンピング制御を実現す
る。なお、制御ゲインＧｊまたはＧｄは固定的な定数で
あってもよいが、好ましくは車速センサ４から入力され
る車速Ｖに対応して算出される。具体的には、比例ゲイ
ンＫｐと同様に、所定のテーブルや所定の数式などを参
照して、車速Ｖに応じた制御ゲインＧｊまたはＧｄを算
出する。
【００２２】＜４．効果＞上記実施形態によれば、目標
電流設定部１２により、操舵角速度センサ１から出力さ
れる操舵角速度ω１および回転速度センサ２から出力さ
れるモータ６の回転速度ω２に基づき、操舵トルクに対
応する値が算出される。この構成により、高価なトルク
センサを備えていない場合であっても、これを備えてい
る場合と同様に操舵トルクに応じた電流目標値を設定す
ることができるので、電動パワーステアリング装置全体
におけるコストの増大を抑えることができる。
電流設定部１２により、操舵角速度センサ１から出力さ
れる操舵角速度ω１および回転速度センサ２から出力さ
れるモータ６の回転速度ω２に基づき、操舵トルクに対
応する値が算出される。この構成により、高価なトルク
センサを備えていない場合であっても、これを備えてい
る場合と同様に操舵トルクに応じた電流目標値を設定す
ることができるので、電動パワーステアリング装置全体
におけるコストの増大を抑えることができる。
【００２３】また、上記実施形態によれば、上記操舵角
速度ω１および上記回転速度ω２の偏差に比例ゲインＫ
ｐを乗算し、電流目標値に加算することにより、フィー
ドバック制御に対する位相補償を行う。この構成によ
り、高価なトルクセンサを用いることなく位相補償を行
うことができるため、電動パワーステアリング装置全体
におけるコストの増大を抑えることができるとともに、
操舵トルクに対する微分値を算出して位相補償を行う必
要がないため、簡易に位相補償を実現することができ
る。
速度ω１および上記回転速度ω２の偏差に比例ゲインＫ
ｐを乗算し、電流目標値に加算することにより、フィー
ドバック制御に対する位相補償を行う。この構成によ
り、高価なトルクセンサを用いることなく位相補償を行
うことができるため、電動パワーステアリング装置全体
におけるコストの増大を抑えることができるとともに、
操舵トルクに対する微分値を算出して位相補償を行う必
要がないため、簡易に位相補償を実現することができ
る。
【００２４】さらに、上記実施形態によれば、車速セン
サ４から出力される車速Ｖに基づき、上記制御に用いら
れる比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、および制御ゲイ
ンＧｊ，Ｇｄが設定される。これにより、車速に応じて
変化するパラメータ（例えば、タイヤ反力や、操舵周波
数範囲など）を考慮した好適な操舵補助を行うことがで
きる。
サ４から出力される車速Ｖに基づき、上記制御に用いら
れる比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、および制御ゲイ
ンＧｊ，Ｇｄが設定される。これにより、車速に応じて
変化するパラメータ（例えば、タイヤ反力や、操舵周波
数範囲など）を考慮した好適な操舵補助を行うことがで
きる。
【００２５】＜５．変形例＞上記実施形態では、操舵ト
ルクの伝達手段としてトーションバー３を用い、その両
端部におけるねじれに対応する偏差、すなわちハンドル
１００の操舵角とモータ６の回転角との偏差から操舵ト
ルク値Ｔｓに対応する値を算出するように構成した。し
かし、ハンドル１００の操舵角とモータ６の回転角との
偏差が生じるようなトルク伝達手段であれば、特にトー
ションバーには限定されず、コイルスプリングなど、ど
のようなものであってもよい。
ルクの伝達手段としてトーションバー３を用い、その両
端部におけるねじれに対応する偏差、すなわちハンドル
１００の操舵角とモータ６の回転角との偏差から操舵ト
ルク値Ｔｓに対応する値を算出するように構成した。し
かし、ハンドル１００の操舵角とモータ６の回転角との
偏差が生じるようなトルク伝達手段であれば、特にトー
ションバーには限定されず、コイルスプリングなど、ど
のようなものであってもよい。
【００２６】また、上記実施形態では、操舵角速度セン
サ１から出力される操舵角速度ω１および回転速度セン
サ２から出力されるモータ６の回転速度ω２が目標電流
設定部１２に入力されるように構成した。しかし、操舵
角速度センサ１に代えて角度センサを新たに備え、角度
センサから得られるハンドル１００の操舵角を時間微分
することにより、操舵角速度ω１を検出してもよい。同
様に、回転速度センサ２に代えて角度センサを新たに備
え、角度センサから得られるモータ６の回転角を時間微
分することにより、回転速度ω２を検出してもよい。
サ１から出力される操舵角速度ω１および回転速度セン
サ２から出力されるモータ６の回転速度ω２が目標電流
設定部１２に入力されるように構成した。しかし、操舵
角速度センサ１に代えて角度センサを新たに備え、角度
センサから得られるハンドル１００の操舵角を時間微分
することにより、操舵角速度ω１を検出してもよい。同
様に、回転速度センサ２に代えて角度センサを新たに備
え、角度センサから得られるモータ６の回転角を時間微
分することにより、回転速度ω２を検出してもよい。
【００２７】さらに、上記実施形態では、マイコン１０
が所定のプログラムを実行することにより、目標電流設
定部１２における各種構成要素の機能をソフトウェア的
に実現するように構成したが、これらの構成要素の一部
または全部の機能は、専用の電子回路等によりハードウ
ェア的に実現されてもよい。また、上記実施形態では、
好ましくは車速センサ４から出力される車速Ｖに基づ
き、上記制御に用いられる比例ゲインＫｐ、積分ゲイン
Ｋｉ、および制御ゲインＧｊ，Ｇｄが設定される。しか
し、これらは、車速に限らず、車両の他の走行状況に基
づいて設定されてもよい。
が所定のプログラムを実行することにより、目標電流設
定部１２における各種構成要素の機能をソフトウェア的
に実現するように構成したが、これらの構成要素の一部
または全部の機能は、専用の電子回路等によりハードウ
ェア的に実現されてもよい。また、上記実施形態では、
好ましくは車速センサ４から出力される車速Ｖに基づ
き、上記制御に用いられる比例ゲインＫｐ、積分ゲイン
Ｋｉ、および制御ゲインＧｊ，Ｇｄが設定される。しか
し、これらは、車速に限らず、車両の他の走行状況に基
づいて設定されてもよい。
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリ
ング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概
略図である。
ング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概
略図である。
【図２】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装
置における制御装置であるＥＣＵの機能的構成を示すブ
ロック図である。
置における制御装置であるＥＣＵの機能的構成を示すブ
ロック図である。
【図３】上記実施形態におけるモータ駆動回路の一構成
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【図４】上記実施形態における目標電流設定部の構成を
示すブロック線図である。
示すブロック線図である。
【図５】上記実施形態においてモータに供給すべき電流
の目標値を設定するためのアシストテーブルを示す図で
ある。
の目標値を設定するためのアシストテーブルを示す図で
ある。
１ …操舵角速度センサ
２ …回転速度センサ
３ …トーションバー
４ …車速センサ
５ …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６ …モータ
７ …減速ギヤ
８ …バッテリ
１０ …マイクロコンピュータ（モータ制御部）
１２ …目標電流設定部
１４ …減算器
１６ …フィードバック制御演算部（ＦＢ制御演算部）
１８ …ＰＷＭ信号生成回路
１９ …電流検出器
２０ …モータ駆動回路
１２３…目標値算出部
１２４…位相補償部
１２６…慣性補償部
１２７…ダンピング制御部
Ｉｔ …電流目標値
Ｉｓ …電流検出値
Ｖ …車速
Ｄ …指令値
ω１ …操舵角速度
ω２ …モータ回転速度
─────────────────────────────────────────────────────
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 137:00 Ｂ６２Ｄ 137:00
Claims (3)
- 【請求項１】 車両操舵のための操作手段によって加え
られる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することに
より当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える
電動パワーステアリング装置であって、 前記操作手段の操作による操舵角変化の速度である操舵
角速度を検出する操舵角速度検出手段と、 前記電動モータの回転角変化の速度である回転速度を検
出する回転速度検出手段と、 前記電動モータに供給すべき電流の目標値を設定する目
標値設定手段と、 前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出
値を出力する電流検出手段と、 前記電流目標値と前記電流検出値との電流偏差に基づ
き、前記電動モータの駆動に対するフィードバック制御
のための指令値を生成する制御手段と、 前記指令値に応じて前記電動モータを駆動する駆動手段
とを備え、 前記目標値設定手段は、 前記操舵角速度から前記回転速度を減算することにより
角速度偏差を算出する偏差算出手段と、 前記角速度偏差を積分することにより得られる前記操舵
トルクに対応する積分値に対して所定の積分ゲインを乗
算することにより前記電流目標値を算出する目標値算出
手段とを含むことを特徴とする、電動パワーステアリン
グ装置。 - 【請求項２】 前記目標値設定手段は、前記角速度偏差
に対して所定の比例ゲインを乗算することにより前記フ
ィードバック制御に対する位相補償のための補償値を算
出する補償値算出手段をさらに含み、 前記目標値算出手段は、前記操舵トルクに対応する積分
値と前記積分ゲインとの乗算値に対して前記補償値を加
算することにより前記目標電流値を算出することを特徴
とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装
置。 - 【請求項３】 前記車両の速度である車速を検出する車
速検出手段をさらに備え、 前記目標値算出手段は、前記車速に基づいて前記積分ゲ
インを算出することを特徴とする、請求項１に記載の電
動パワーステアリング装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002026872A JP3850735B2 (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | 電動パワーステアリング装置 |
| US10/356,516 US6687589B2 (en) | 2002-02-04 | 2003-02-03 | Electric power steering device |
| EP03002514A EP1332944B1 (en) | 2002-02-04 | 2003-02-04 | Torque detection in an electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002026872A JP3850735B2 (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | 電動パワーステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003226252A true JP2003226252A (ja) | 2003-08-12 |
| JP3850735B2 JP3850735B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=19192377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002026872A Expired - Fee Related JP3850735B2 (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6687589B2 (ja) |
| EP (1) | EP1332944B1 (ja) |
| JP (1) | JP3850735B2 (ja) |
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| JP2009255678A (ja) * | 2008-04-15 | 2009-11-05 | Jtekt Corp | 電動パワーステアリング装置 |
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| US7108096B1 (en) * | 2002-02-25 | 2006-09-19 | Lonmore, Lc | Vehicle control system with slow-in-turn capabilities and related method |
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