(57)【要約】      （修正有）【課題】運転者による操舵トルクをアシストするアシストトルクを発生する電気モータに対する駆動量を演算し、この駆動量に基づき前記電気モータを制御する制御演算回路を備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、演算出力の切り替えおよびオン、オフに基づく不要な振動を除去する。【解決手段】制御演算回路が、それぞれ駆動量を演算するための少なくとも２つの演算手段４２，４３と、これらの各演算手段の演算出力を切り替え選択した演算出力を出力する選択手段４５と、この選択手段からの演算出力を平滑化する平滑化処理手段４６とを有し、選択手段によって各演算手段の演算出力が切り替えられたときに発生する高周波成分を、平滑化処理手段により除去する。また、制御演算回路が演算出力をオン、オフするものでは、そのオン、オフ出力を平滑化する平滑化処理手段により、高周波成分を除去する。【選択図】        図４
2004352164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者による操舵トルクをアシストするアシストトルクを発生する電気モータに対する駆動量を演算し、この駆動量に基づき前記電気モータを制御する制御演算回路を備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、
前記制御演算回路が、それぞれ前記駆動量を演算するための少なくとも２つの演算手段と、これらの各演算手段の演算出力を切り替え選択した演算出力を出力する選択手段と、この選択手段からの演算出力を平滑化する平滑化処理手段とを有し、
前記選択手段によって前記各演算手段の演算出力が切り替えられたときに発生する高周波成分が、前記平滑化処理手段により除去されることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動式パワーステアリング制御装置であって、前記平滑化処理手段が、所定周波数以上の高周波成分を除去するローパスフィルタ処理を行なうことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の電動式パワーステアリング制御装置であって、前記所定周波数が、前記電気モータの共振周波数以下に設定されることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の電動式パワーステアリング制御装置であって、前記所定周波数が、前記電気モータの共振周波数以下であって、しかも５Ｈｚ以上に設定されることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の電動式パワーステアリング制御装置であって、前記制御演算回路が、ステアリングホイールの切り込み状態のおけるダンピング補償出力を演算する第１の演算手段と、前記ステアリングホイールの戻し状態におけるダンピング補償出力を演算する第２の演算手段と、これらの各演算手段の演算出力を切り替え選択した演算出力を出力する選択手段と、この選択手段からの演算出力を平滑化する平滑化処理手段とを有し、
前記選択手段によって前記各演算手段の演算出力が切り替えられたときに発生する高周波成分が、前記平滑化処理手段により除去されることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【請求項６】
運転者による操舵トルクをアシストするアシストトルクを発生する電気モータに対する駆動量を演算し、この駆動量に基づき前記電気モータを制御する制御演算回路を備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、
前記制御演算回路が、前記駆動量を演算するための演算手段と、この演算手段の演算出力をオン、オフした演算出力を出力するスイッチ手段と、このスイッチ手段からの演算出力を平滑化する平滑化処理手段とを有し、
前記スイッチ手段によって前記演算手段の演算出力がオンまたはオフされたときに発生する高周波成分が、前記平滑化処理手段により除去されることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の電動式パワーステアリング制御装置であって、前記平滑化処理手段が、前記演算手段の演算出力をオンにした後、その演算出力に対するリミッタ値をある期間において徐々に増加させることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【請求項８】
請求項６記載の電動式パワーステアリング制御装置であって、前記平滑化処理回路が、前記演算手段の演算出力をオンにした後、その演算出力に対するリミッタ値をある期間において徐々に増加させ、また前記演算手段の演算出力をオフにした後、その演算出力に対するリミッタ値をある期間において徐々に低下させることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【請求項９】
請求項６記載の電動式パワーステアリング制御装置であって、前記演算手段がステアリングホイールの戻し補償出力を演算するステアリングホイール戻し補償演算手段として構成され、また前記平滑化処理手段が前記戻し補償出力に対するタイマ動作の可変リミッタ手段として構成されることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電動式パワーステアリング制御装置であって、前記タイマ動作の可変リミッタ手段が、前記操舵トルクに換算して、０．１から０．３（ニュートンメートル／秒）の変化率で、前記戻し補償出力に対するリミッタ値を変化させることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、自動車などの車両において、運転者による操舵トルクをアシストするアシストトルクを発生する電気モータを制御する電動式パワーステアリング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の技術として、例えば特開平７−１５６８１７号公報の図５には、操舵トルクセンサにより検出した操舵トルクと、操舵回転速度センサにより検出した操舵回転速度とに基づいて、ステアリング状態検出手段によってステアリング状態信号を発生し、このステアリング状態信号により切替部をスイッチさせて、戻り時制御量演算部の演算出力と、往き時制御量演算部の演算出力とを選択するものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７―１５６８１７号公報、とくに図５とその説明
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術では、例えばステアリング状態信号により、戻り時制御量演算部の演算出力と、往き時制御量演算部の２つの演算出力とを切り替えて選択できるが、運転状態によっては、２つの演算出力の切り替えが頻繁に行なわれることがあり、この切り替えによって演算出力が振動し、アシストトルクが振動する不都合があり、このため運転者に違和感を与え、運転者の操舵フィーリングが低下する。また、アシストトルクが振動すれば、アシストトルクを発生する電気モータの負荷も増大し、電気モータの故障などの原因ともなる。
【０００５】
また、アシストトルクを与える電気モータに対する駆動量を演算するための演算手段の演算出力をオン、オフするものでは、その演算出力のオン、オフに伴ない、同様に演算出力が変動し、アシストトルクが振動する不都合がある。
【０００６】
理想的には、アシストトルクを発生する電気モータに対する駆動量を演算し、この駆動量に基づき電気モータを制御する演算制御回路は、駆動量の切り替えをスムーズに行ない、また駆動量を切り替えたときにも、電気モータに対する駆動量が滑らかに変化して、運転者に違和感を与えないものが望ましい。
【０００７】
この発明は、このような要望に応じて改良された電動式パワーステアリング制御装置を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明による電動式パワーステアリング制御装置は、運転者による操舵トルクをアシストするアシストトルクを発生する電気モータに対する駆動量を演算し、この駆動量に基づき前記電気モータを制御する制御演算回路を備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、
前記制御演算回路が、前記駆動量を演算するための少なくとも２つの演算手段と、これらの各演算手段の演算出力を切り替え選択した演算出力を出力する選択手段と、この選択手段からの演算出力を平滑化する平滑化処理手段とを有し、
前記選択手段によって前記各演算手段の演算出力が切り替えられたときに発生する高周波成分が、前記平滑化処理手段により除去されることを特徴とする。
【０００９】
この発明による電動式パワーステアリング制御装置では、制御演算回路に含まれる少なくとも２つの演算手段の演算出力を切り替えたときに発生する高周波成分が、平滑化処理手段により除去されるので、電気モータによるアシストトルクがこの高周波成分によって振動するのを効果的に防止することができ、運転者による操舵トルクを安定化してアシストすることができる。
【００１０】
また、この発明による電動式パワーステアリング制御装置は、運転者による操舵トルクをアシストするアシストトルクを発生する電気モータに対する駆動量を演算し、この駆動量に基づき前記電気モータを制御する制御演算回路を備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、
前記制御演算回路が、前記駆動量を演算するための演算手段と、この演算手段の演算出力をオン、オフした演算出力を出力するスイッチ手段と、このスイッチ手段からの演算出力を平滑化する平滑化処理手段とを有し、
前記スイッチ手段によって前記演算手段の演算出力がオンまたはオフされたときに発生する高周波成分が、前記平滑化処理手段により除去されることを特徴とする。
【００１１】
この発明による電動式パワーステアリング制御装置では、制御演算回路に含まれる演算手段の演算出力をオンまたはオフするときに発生する高周波成分が平滑化処理手段により除去されるので、電気モータによるアシストトルクがこの高周波成分によって振動するのを効果的に防止することができ、運転者による操舵トルクを安定化してアシストすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、この発明による電動式パワーステアリング制御装置の最良の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明による電動式パワーステアリング制御装置の実施の形態１の全体構成を示す斜視図であり、図２は実施の形態１の全体の電気制御回路を示すブロック図であり、図３は実施の形態１の電気制御回路における制御演算回路を示すブロック図であり、図４は実施の形態１の制御演算回路におけるダンピング補償出力を演算するダンピング補償演算回路の詳細を示すブロック図である。
【００１３】
まず、図１に示す電動式パワーステアリング制御装置は、自動車に搭載されるものであって、自動車のステアリングホイール１、ステアリング軸２、ステアリングギアボックス３、ラック及びピニオン機構４、および車輪５に組み合わされる。ステアリングホイール１は運転者によって操作され、ステアリング軸２に操舵トルクＴｈｄを与える。ステアリングギアボックス３は、ステアリング軸２の駆動トルクを数倍にし、ラック及びピニオン機構４を介して車輪５を駆動する。
【００１４】
電動式パワーステアリング制御装置は、電気モータ１０と、操舵トルク検出器１１と、制御ユニット２０とを有する。電気モータ１０は、運転者による操舵トルクＴｈｄをアシストするアシストトルクＴａｓを発生するものであって、その出力軸１０ａはステアリング軸２にギヤを介して機械的に結合されている。この電気モータ１０は駆動電圧Ｖｍと駆動電流Ｉｍで駆動され、これらの駆動電圧Ｖｍを表わす駆動電圧信号Ｖｍｓと、駆動電流Ｉｍを表わす駆動電流信号Ｉｍｓが検出信号として出力される。操舵トルク検出器１１はステアリング軸２のステアリングホイール１の近くに配置され、運転者による操舵トルクＴｈｄを検出し、操舵トルクＴｈｄを表す操舵トルク信号Ｔｈｓを発生する。
【００１５】
制御ユニット２０は自動車の電気制御ユニットＥＣＵ内に組み込まれ、マイクロプロセッサを主体にして構成される。この制御ユニット２０は、電気モータ１０からの駆動電圧信号Ｖｍｓと、駆動電流信号Ｉｍｓを受け、またトルクセンサ１１からの操舵トルク信号Ｔｈｓとを受ける。制御ユニット２０は、これに加えて自動車の車速を表す車速信号Ｖｓｓと、電気モータ１０の回転速度を表すモータ速度信号Ｍｓｓを受け、操舵トルク信号Ｔｈｓと車速信号Ｖｓｓとモータ速度信号Ｍｓｓとに基づいて駆動電流目標信号Ｉｍｔを演算する。この駆動電流目標信号Ｉｍｔは電気モータ１０に対する駆動量となり、この駆動電流目標信号Ｉｍｔに基づいて、電気モータ１０が駆動電流Ｉｍで駆動され、結果として、電気モータ１０はアシストトルクＴａｓをステアリング軸２に与え、運転者による操舵トルクＴｈｄをアシストする。
【００１６】
力学的には、操舵トルクＴｈｄとアシストトルクＴａｓの和が、路面から車輪５に与えられる路面反力トルクＴａｌに基づいてステアリング軸２に与えられるステアリング軸反力Ｔｔｒに抗して、ステアリング軸２を回転させる。このステアリング軸２の回転には、電気モータ１０の慣性トルクＪ・ｄｗ／ｄｔも作用する。ステアリング軸反力Ｔｔｒは次の（式１）で表わされる。
Ｔｔｒ＝Ｔｈｄ＋Ｔａｓ−Ｊ・ｄｗ／ｄｔ（式１）
【００１７】
また、電気モータ１０によるアシストトルクＴａｓは次の（式２）で表わされる。
Ｔａｓ＝Ｇｇｅ・Ｋｔ・Ｉｍｏ（式２）
だだし、電気モータ１０とステアリング軸２との間のギヤ比をＧｇｅ、そのトルク定数をＫｔとする。
【００１８】
また、ステアリング軸反力Ｔｔｒは、路面から車輪５に与えられる路面反力トルクＴａｌとステアリング機構内の摩擦トルクＴｆｒとの和であり、次の（式３）により表わされる。
Ｔｔｒ＝Ｔａｌ＋Ｔｆｒ（式３）
【００１９】
制御ユニット２０は、操舵トルク信号Ｔｈｓと車速信号Ｖｓｓとモータ速度信号Ｍｓｓとに基づいて駆動電流目標信号Ｉｍｔを演算し、この駆動電流目標信号Ｉｍｔに駆動電流信号Ｉｍが一致するように、電流制御を行なう。
【００２０】
この制御ユニット２０は、図２に示すように、制御演算回路３０と、減算器２１と、モータ駆動機２２を含んでいる。制御演算回路３０と減算器２１は、マイクロプロセッサで構成される。制御演算回路３０は、操舵トルク検出器１１からの操舵トルク信号Ｔｈｓと、車速検出器１２からの車速信号Ｖｓｓと、モータ速度検出器１３からのモータ速度信号Ｍｓｓとを受けて、電気モータ１０に対する駆動電流目標信号Ｉｍｔを発生する。車速検出器１２は自動車の車速Ｖｓを表わす車速信号Ｖｓｓを発生し、モータ速度検出器１３は電気モータ１０の回転速度Ｍｓを表わすモータ速度信号Ｍｓｓを発生する。減算器２１は、制御演算回路３０からの駆動電流目標信号Ｉｍｔと、モータ電流検出器１４からのモータ駆動電流信号Ｉｍｓとを受けて、それらの差を０とするように、モータ駆動機２２を制御する。モータ電流検出器１４は電気モータ１０の駆動電流Ｉｍを表わすモータ駆動電流信号Ｉｍｓを発生する。
【００２１】
図２に示した制御演算回路３０の詳細を図３に示す。この制御演算回路３０は、図３に示すように、アシスト電流演算回路３１と、ダンピング補償演算回路４０と、加速度変換器３２と、慣性補償演算回路３３と、加算器３４とを有する。この図３に示すアシスト電流演算回路３１、ダンピング補償演算回路４０、加速度変換器３２、慣性補償演算回路３３および加算器３４は、マイクロプロセッサで構成される。具体的には、マイクロプロセッサのＣＰＵが、時分割動作により、アシスト電流演算回路３１、ダンピング補償演算回路４０、加速度変換器３２、慣性補償演算回路３３および加算器３４として順次動作するように構成される。したがって、特別な個々の回路は固定化されていないが、それぞれの回路の機能がマイクロプロセッサのＣＰＵによって順次実行される。
【００２２】
アシスト電流演算回路３１は、操舵トルクＴｈｄを表わす操舵トルク信号Ｔｈｓと、自動車の車速Ｖｓを表わす車速信号Ｖｓｓを受けて、電気モータ１０に対する駆動電流目標信号Ｉｍｔのベースとなるアシスト電流Ｉａを演算し、このアシスト電流Ｉａを出力する。このアシスト電流演算回路３１は、図３の上部に示すように、操舵トルクＴｈｄとアシスト電流Ｉａとの関係をマップ化して記憶したメモリを用いて、操舵トルク信号Ｔｈｓに対応するアシスト電流Ｉａを出力する。操舵トルクＴｈｄとアシスト電流Ｉａとの関係は、車速Ｖｓをパラメータとして特性Ｃ１、Ｃ２のように変化するので、車速信号Ｖｓｓを受けて、この車速信号Ｖｓｓに応じた特性を選びながら、操舵トルクＴｈｄに対応するアシスト電流Ｉａを出力する。
【００２３】
ダンピング補償演算回路４０は、運転者がステアリングホイール１から手を放した状態、すなわち手放し状態におけるアシストトルクＴａｓの安定化を目的として、ダンピング補償出力Ｉｄを演算して出力する演算回路である。このダンピング補償演算回路４０は、車速信号Ｖｓｓとモータ速度信号Ｍｓｓを受けて、ダンピング補償出力Ｉｄを演算し、出力する。
【００２４】
加速度変換器３２は車速信号Ｖｓｓとモータ速度信号Ｍｓｓを受けて電気モータ１０の加速度信号Ｍａｓ（減速度を含む、減速度はマイナスの加速度とする）を出力する。慣性補償演算回路３３は、車速信号Ｖｓｓと、加速度信号Ｍａｓとを受けて、慣性補償出力Ｉｅを演算して出力する。この慣性補償演算回路３３は急な操舵時において、慣性の影響でステアリングホイール１の操舵が重くなるのを防止し、ステアリングホイール１の操舵を軽くするための慣性補償出力Ｉｅを演算して出力する。
【００２５】
この慣性補償出力Ｉｅは［車の加速度（減速度を含む、減速度はマイナスの加速度とする）］×［ゲインＧ１］で与えられる。このゲインＧ１は車速Ｖｓに対応したテーブルによって与えられ、車速Ｖｓに対応して図５（ａ）のように変化する値である。慣性補償演算回路３３は、車速信号Ｖｓｓによってそれに応じたゲインＧ１を出力し、このゲインＧ１に加速度信号Ｖａｓを乗算して、慣性補償出力Ｉｄを演算する。
【００２６】
加算器３４は、アシスト電流演算回路３１からのアシスト電流Ｉａと、ダンピング補償演算回路４０からのダンピング補償出力Ｉｄと、慣性補償演算回路３２からの慣性補償出力Ｉｅとを加算して、電気モータ１０に対する駆動電流目標信号Ｉｍｔを出力する。
【００２７】
図３に示したダンピング補償演算回路４０の詳細を図４に示す。このダンピング補償演算回路４０は、図４に示すように、演算回路４１と、操舵状態判定手段４４と、切り替えスイッチ手段４５と、平滑化処理手段４６とを有する。演算回路４１は第１、第２の演算手段４２、４３を有する。具体的には、第１の演算手段４２は切り込み状態ダンピング補償演算手段であり、また第２の演算手段４３は具体的には戻し状態ダンピング補償演算手段４３である。このダンピング補償演算回路４０の中、演算手段４２、４３と、操舵状態判定手段４４と、平滑化処理回路４６は、マイクロプロセッサによって構成され、そのＣＰＵの時分割動作により、それぞれの回路機能が実行される。切り替えスイッチ手段４５もマイクロプロセッサによって構成され、第１、第２の演算手段４２、４３の出力を選択して出力する。
【００２８】
第１の演算手段４２は、車速信号Ｖｓｓとモータ速度信号Ｍｓｓを受け、ステアリングホイール１が切り込まれていて、しかもステアリングホイール１が手放し状態となったときにステアリングホイール１の安定化を図るための第１のダンピング補償出力Ｉｄ１を演算して出力する。この第１のダンピング補償出力Ｉｄ１は、［電気モータ速度Ｍｓ］×［ゲインＧ２１］で与えられる。電気モータ速度はモータ速度信号Ｍｓｓで与えられる。ゲインＧ２１は車速Ｖｓに対応したテーブルから出力され、例えば図５（ｂ）のように車速Ｖｓに対応して変化する値である。第１の演算手段４２は、車速信号Ｖｓｓに基づいてそれに対応したゲインＧ２１を出力し、これにモータ速度信号Ｍｓｓを乗算して、第１のダンピング補償出力Ｉｄ１を演算する。
【００２９】
第２の演算手段４３は、同じく車速信号Ｖｓｓとモータ速度信号Ｍｓｓを受け、ステアリングホイール１が戻し位置にあって、ステアリングホイール１が手放し状態となったときにステアリングホイール１の安定化を図るための第２のダンピング補償出力Ｉｄ２を演算して出力する。この第２のダンピング補償出力Ｉｄ２は、［電気モータ速度Ｍｓ］×［ゲインＧ２２］で与えられる。電気モータ速度Ｍｓはモータ速度信号Ｍｓｓで与えられる。ゲインＧ２２は車速Ｖｓに対応したテーブルから出力される。このゲインＧ２２は、車速Ｖｓに対応して、図５（ｂ）に示すゲインＧ２１よりも大きな値となるように設定される。第２の演算手段４３は、車速信号Ｖｓｓに基づいてそれに対応したゲインＧ２２を出力し、これにモータ速度信号Ｍｓｓを乗算して、第２のダンピング補償出力Ｉｄ２を演算する。
【００３０】
操舵状態判定手段４４は操舵トルク信号と、車速信号Ｖｓｓと、モータ速度信号Ｍｓｓとを受けて、運転者による操舵状態判定出力Ｊｓを出力する。この操舵状態判定出力Ｊｓは、ステアリングホイール１が切り込まれていて、しかも手放しとなった状態に対応する出力Ｊｓ１と、ステアリングホイール１が戻し位置にあって、しかも手放しとなった状態に対応する出力Ｊｓ２を含んでいる。切り替えスイッチ手段４５は、操舵状態判定出力Ｊｓを受けて、第１、第２の演算手段４２、４３からの第１、第２のダンピング補償出力Ｉｄ１、Ｉｄ２を切り替え、そのいずれかを選択して出力する。操舵状態判定出力Ｊｓが出力Ｊｓ１であれば、第１の演算回路４２からの第１のダンピング補償出力Ｉｄ１を選択し、またそれが出力Ｊｓ２であれば第２の演算回路４３からの第２のダンピング補償出力Ｉｄ２を選択し、選択されたダンピング補償出力Ｉｄ１、Ｉｄ２を出力する。
【００３１】
平滑化処理手段４６は、例えば所定のカットオフ周波数ｆｃ以上の高周波信号をカットオフするローパスフィルタ回路で構成される。この実施の形態１において、平滑化処理手段４６は、マイクロプロセッサにより構成され、マイクロプロセッサによってローパスフィルタ出力を演算して出力する。しかし平滑化処理手段４６はマイクロプロセッサによらず、ハードウエアとして構成されたローパスフィルタ回路を用いて構成することもできる。マイクロプロセッサによるローパスフィルタ出力は、［前回の演算出力値］×［１−係数１］＋［入力値］×［係数２］で演算される。または［過去１０回の入力値の総和］÷１０で演算することもできる。
【００３２】
平滑化処理手段４６のカットオフ周波数ｆｃは、例えば１０Ｈｚと設定される。ドライバによる操舵トルクの変化周波数は５Ｈｚが限度であるので、カットオフ周波数ｆｃは５Ｈｚ以上とすることが望ましい。また、電気モータ１０の共振周波数は１５から２０Ｈｚ程度であるので、カットオフ周波数ｆｃは、この共振周波数以下、具体的には１５Ｈｚ以下に設定することが望ましい。
【００３３】
この平滑化処理手段４６を用いれば、切り替えスイッチ手段４５の切り替え時に、カットオフ周波数ｆｃ以上の高周波成分が発生しても、この高周波成分は平滑化処理手段４６によりカットオフされるので、電気モータ１０に対する駆動電流目標信号Ｉｍｔがこのカットオフ周波数ｆｃ以上の高周波成分に応じて振動する事態を回避できる。この平滑化処理手段４６による振動の防止は、簡便に行なうことができ、ステアリングホイール１に対する不安定な振動を抑制し、運転者による操舵フィーリングを効果的に安定させることができる。
【００３４】
図６は図４に示すダンピング補償演算回路４０の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、スタートステップＳＳとエンドステップＥＳとの間に、８つのステップＳ１０１からＳ１０８を含んでいる。ステップＳ１０１では、操舵トルク信号Ｔｈｓがマイクロプロセッサのメモリに読み込まれる。次のステップＳ１０２では、モータ速度信号Ｍｓｓが同じくマイクロプロセッサのメモリに読み込まれる。次のステップＳ１０３では、車速信号Ｖｓｓが同じくマイクロプロセッサのメモリに読み込まれる。
【００３５】
ステップＳ１０４では、メモリに記憶された操舵トルク信号Ｔｈｓ、モータ速度信号Ｍｓｓ、車速信号Ｖｓｓを用いて、操舵状態判定手段４４において出力Ｊｓが演算される。次のステップＳ１０５では、切り込み状態ダンピング補償演算手段４２において、モータ速度信号Ｍｓｓと車速信号Ｖｓｓに基づき、ステアリングホイール１の切り込み時のダンピング補償出力Ｉｄ１が演算される。次のステップＳ１０６では、戻し状態ダンピング補償演算手段４３において、モータ速度信号Ｍｓｓと車速信号Ｖｓｓに基づき、ステアリングホイール１の戻し時のダンピング補償出力Ｉｄ２が演算される。
【００３６】
次のステップＳ１０７では、ステップＳ１０４で演算した操舵状態判定出力Ｊｓに基づき、切り替えスイッチ手段４５の切り替えが行なわれる。次のステップＳ１０８では、切り替えスイッチ手段４５の出力を、平滑化処理回路４６を通して、ダンピング補償出力Ｉｄとして出力する。
【００３７】
図７は、ダンピング補償出力Ｉｄの切り替え時の変化を示す線図である。図７の縦軸はダンピング補償出力Ｉｄの補償量を示し、またその横軸は時間（秒）を示す。図７は、演算手段４３による補償出力Ｉｄ２の補償量を１とし、この補償量１が０．５秒の時点で、演算手段４２からの補償出力Ｉｄ１の補償量０に変化する場合を例示している。平滑化処理手段４６を用いない従来装置では、細い点線Ｄ０で示すように、切り替えの時点で補償出力が１と０の間で振動するが、平滑化処理手段４６を用いれば、太い点線Ｄ１で示すように、補償出力が１から０に向かって滑らかに低下する。
【００３８】
また、図７はダンピング補償出力Ｉｄ２からダンピング補償出力Ｉｄ１への切り替え時に振動の抑制を示したが、ダンピング補償出力Ｉｄ１からＩｄ２への切り替え時においても、同様に振動を解消することができる。
【００３９】
以上のように実施の形態１によれば、切り替えスイッチ手段４５の切り替え時に、カットオフ周波数ｆｃ以上の高周波成分が発生しても、この高周波成分は平滑化処理手段４６によりカットオフされるので、電気モータ１０の駆動電流がこのカットオフ周波数ｆｃ以上の高周波信号に応じて振動する事態を回避できる。したがって、ステアリングホイール１に対する不安定なアシストトルクの振動を抑制し、運転者による操舵フィーリングを効果的に安定させることができる。
【００４０】
また、平滑化処理手段４６によらずに、例えば演算手段４２、４３の演算出力自体を徐々に増加、または減少させるとすれば、演算手段４２、４３の演算プログラムに特別な処理プログラムが必要になり、またこの特別な処理プログラムは対象とする演算手段に対応してそれぞれ準備する必要もあって、演算プログラムが複雑化する。これに比べて、実施の形態１では、切り替えスイッチ手段４５から出力される演算出力を平滑化処理手段によって平滑化するので、演算プログラムを複雑化することなく、簡便にアシストトルクの振動を抑制できる。
【００４１】
また実施の形態１では、ダンピング補償出力Ｉｄの切り替え出力を平滑化する平滑化処理手段４６を有するものであり、この平滑化処理手段４６はダンピング補償出力Ｉｄに対応して、その切り替え時における振動を抑制するものであり、他のアシスト電流演算回路３１、慣性補償演算回路３３とは関係なく、ダンピング補償出力Ｉｄの切り替え時における振動の抑制に好適な仕様とすることができ、ダンピング補償出力の切り替え時の振動を効果的に抑制できる。
【００４２】
実施の形態２．
図８はこの発明による電動式パワーステアリング制御装置の実施の形態２を模式的に示すブロック図である。この実施の形態２は、実施の形態１をより一般化したものである。実施の形態１では、ダンピング補償演算回路４０が、第１、第２の演算手段４２、４３を含み、それらの出力を切り替えスイッチ手段４５により切り替え、平滑化処理手段４６でそのカットオフ周波数ｆｃ以上の高周波成分をカットオフしているが、実施の形態２ではその構成が一般化されている。
【００４３】
この実施の形態２は、モータ駆動制御ユニット２０に対し、操舵トルク信号Ｔｈｓと、車両状態量信号Ｖｃｓと、モータ状態量信号Ｍｃｓが与えられる。車両状態量信号Ｖｃｓは、例えば車速信号Ｖｓｓである。モータ状態量信号Ｍｃｓは、電気モータ１０の状態量を示す信号であり、例えばモータ速度信号Ｍｓｓ、モータ駆動電流信号Ｉｍｓ、モータ駆動電圧信号Ｖｍｓである。
【００４４】
制御ユニット２０は、その下部に示すように、演算手段Ａ５２と、演算手段Ｂ５３と、制御切り替え判定手段５４と、制御切り替え手段５５と、平滑化処理手段５６とを含んでいる。演算手段５２、５３は、それぞれが操舵トルク信号Ｔｈｓ、車両状態量信号Ｖｃｓに基づいて、電気モータ１０に対する駆動電流目標信号Ｉｍｔの１つの要素となる演算出力Ｉｍａ、Ｉｍｂを出力する。この演算手段５２、５３は、ダンピング補償演算回路４０の演算手段４２、４３以外に、モータ１０に対する駆動電流目標信号Ｉｍｔを決める各種の演算手段とすることができる。
【００４５】
制御切り替え手段５５は、制御切り替え判定手段５４からの出力Ｊｓに応じて、演算出力Ｉｍａ、Ｉｍｂを切り替える。平滑化処理手段５６は、切り替え手段５５からの切り替え選択出力に含まれるカットオフ周波数ｆｃ以上の高周波成分をカットオフするようにして、切り替え手段５５からの切り替え選択出力を平滑化処理し、平滑化された演算出力Ｉｍｆを出力する。この平滑化された演算出力Ｉｍｆは、モータ１０に対する駆動電流目標信号Ｉｍｔを決める１つの要素となるもので、切り替え手段５５の切り替えに基づく高周波成分を除去した出力であって、この平滑化された演算出力Ｉｍｆに基づき、不要な振動を除去して、安定したアシストトルクＴａｓを与えることができる。
【００４６】
また、平滑化処理手段４６によらずに、例えば演算手段４２、４３の演算出力自体を徐々に増加、または減少させるものに比べて、この実施の形態２では、切り替えスイッチ手段４５から出力される演算出力を平滑化処理手段によって平滑化するので、演算プログラムを複雑化することなく、簡便にアシストトルクの振動を抑制できる。
【００４７】
また実施の形態２では、平滑化処理手段５６はその対象とする演算手段５２、５３からの演算出力の切り替えに伴なう振動を抑制するのに好適な仕様とすることができ、対象とする演算手段５２、５３からの演算出力の切り替え時の振動を効果的に抑制できる。
【００４８】
また、実施の形態２における平滑化処理手段５６のカットオフ周波数ｆｃを、電気モータ１０の共振周波数以下とすることにより、電気モータ１０の共振も防止することができ、併せてこのカットオフ周波数ｆｃを５Ｈｚ以上に設定すりことにより、運転者による制御限界を超えるアシストトルク制御をカットして、運転者に合わせた効果的なアシストトルク制御を行なうことができる。
【００４９】
なお、演算出力の切り替えにおいて、一方の演算出力と他方の演算出力との間に不感帯を設けて、振動を抑制する方法もあるが、この不感帯を設けても切り替え出力は急変するので、運転者の操舵フィーリングを損なう。
【００５０】
実施の形態３．
図９はこの発明による電動式パワーステアリング制御装置の実施の形態３における制御演算回路３０を示し、また図１０はこの図９に示す制御演算回路３０における付加補償演算回路６０の詳細を示す。この実施の形態３の制御演算回路３０は、図３に示す制御演算回路３０に対して、さらに付加補償演算回路６０を追加したものである。その他の構成は実施の形態１と同じであり、図１の全体構成、図２の全体の電気制御回路も同じとされるので、同じ部分を同じ符号で示し、説明を省略する。
【００５１】
付加補償演算回路６０は、操舵トルク信号Ｔｈｓ、車速信号Ｖｓｓ、モータ速度信号Ｍｓｓに応じて、補償出力Ｉｒをオン、オフして出力する形式の補償演算回路である。この補償出力Ｉｒも、加算器３４に供給され、アシスト電流Ｉａ、ダンピング補償出力Ｉｄ、および慣性補償出力Ｉｅと加算される。
【００５２】
付加補償演算回路６０は、図１０に詳細を示すように、演算手段６１と、演算制御手段６４と、スイッチ手段６５と、平滑化処理手段６６と、タイマ手段６７とを有する。演算制御手段６４は、具体的にはステアリング角学習手段であって、操舵トルク信号Ｔｈｓと、車速信号Ｖｓｓと、モータ速度信号Ｍｓｓとを受けて、ステアリング角信号Ａｓｓとステアリング角学習完了信号Ａｓｃを出力する。演算手段６１は、具体的にはステアリング戻し補償演算手段であって、車速信号Ｖｓｓと、ステアリング角信号Ａｓｓとを受けて、ステアリング戻し補償出力を補償出力Ｉｒｓとして出力する。
【００５３】
このステアリング戻し補償出力Ｉｒｓは、ステアリングホイールを戻すときの戻しトルクを付加する補償出力であって、このステアリング戻し補償出力Ｉｒｓは、［電流係数Ｋｉ］×［車速係数Ｋｖ］で与えられる。電流係数Ｋｉはステアリング角Ａｓに対応したテーブルで与えられ、例えばステアリング角Ａｓに対応して図１１（ａ）にように変化する値である。また車速係数Ｋｖは車速Ｖｓに対応したテーブルで与えられ、例えば車速Ｖｓに対応して図１１（ｂ）に示すように変化する値である。演算手段６１は、ステアリング角信号Ａｓｓによりそれに対応する電流係数Ｋｉを求め、また車速信号Ｖｓｓによりそれに対応する車速係数Ｋｖを求めて、それらを乗算することによってステアリング戻し補償出力Ｉｒｓを演算する。
【００５４】
ステアリング角学習手段６４は、ステアリング角センサに代わって設けられる。ステアリング角センサを持った制御装置であれば、このステアリング角センサによりステアリング角信号Ａｓｓを得ることができるが、ステアリング角センサを持たない制御装置では、ステアリング角学習手段６４を設け、これにより、操舵トルク信号Ｔｈｓと、モータ速度信号Ｍｓｓと、車速信号Ｖｓｓとを用い、ステアリングホイール１の中立点を学習し、電気モータ１０の回転変位に応じてステアリング角Ａｓを演算し、ステアリング角信号Ａｓｓを出力する。
【００５５】
スイッチ手段６５は、演算手段６１からの補償出力Ｉｒｓと、制御演算手段６４からのステアリング角学習完了信号Ａｓｃを受け、ステアリング角学習完了信号Ａｓｃを受けたときに、補償出力Ｉｒｓをオンにして平滑化処理手段６６へ出力する。ステアリング角学習完了信号Ａｓｃが出力されていないときには、補償出力Ｉｒｓはオフされ、スイッチ手段６５から出力されない。
【００５６】
平滑化処理手段６６は、具体的にはタイマ動作を行なう可変リミッタ手段であり、この可変リミッタ手段６６もマイクロプロセッサによる演算によって実行される処理手段である。タイマ手段６７からのタイマ出力を受けて、このタイマ出力が出力されている期間ｔにおいて、可変リミッタ値に基づく出力を出す。タイマ手段６７は、スイッチ手段６５がオンされた時点ｔ０からの所定のタイマ期間ｔにおいて、タイマ出力を可変リミッタ手段６６に与え、可変リミッタ動作を与える。この可変リミッタ６６手段は、タイマ期間ｔにおいて、そのリミット値が時間に比例して直線的に正または負の方向に増大するように、そのリミット値を変化させる。すなわち、可変リミッタ手段６６のリミッタ値の変化率は一定とされる。演算手段６１からの補償出力Ｉｒｓが正であれば、タイマ期間ｔでは、可変リミッタ手段６６のリミット値の増大に伴ってその出力が増大される結果となり、この可変リミッタ手段６６からの補償出力Ｉｒが加算器３４に供給される。
【００５７】
可変リミッタ手段６６は、補償出力Ｉｒｓを平滑化した補償出力Ｉｒを出力する。すなわち、補償出力Ｉｒは、スイッチ手段６５がオンされた時点ｔ０から始まるタイマ期間ｔにおいて、可変リミッタ手段６６のリミット値が正または負の方向に増大するに伴って、直線的に増大する結果となるので、タイマ期間ｔでは、補償出力Ｉｒがスイッチ手段６５のオンに伴って急激に増大することはない。結果として、補償出力Ｉｒはスイッチ手段６５のオンに伴って滑らかに増大し、モータ１０に対する駆動電流目標信号Ｉｍｔに不要な振動を与えることはない。
【００５８】
可変リミッタ手段６６の期間ｔにおけるリミッタ値の変化率は、運転者に対する違和感を少なくするために、操舵トルクＴｈｄに換算して、０．３ニュートンメートル／秒（Ｎｍ／ｓｅｃ）の値に設定される。このリミッタ値の変化率は、好ましくは０．１（Ｎｍ／ｓｅｃ）とされ、この設定値であれば、運転者に対する違和感を全く与えずに、補償出力Ｉｒを付加することができる。
【００５９】
図１２は実施の形態３における付加補償演算回路６０の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、スタートステップＳＳとエンドステップＥＳの間に、７つのステップＳ２０１からＳ２０７を含んでいる。最初のステップＳ２０１では操舵トルク信号Ｔｈｓが、次のステップＳ２０２ではモータ速度信号Ｍｓｓが、また次のステップＳ２０３では車速信号Ｖｓｓがそれぞれマイクロプロセッサのメモリに読み込まれる。次のステップＳ２０４では、演算制御手段６４において、操舵トルク信号Ｔｈｓとモータ速度信号Ｍｓｓと車速信号Ｖｓｓに基づきステアリング角Ａｓが学習され、ステアリング角信号Ａｓｓが発生する。
【００６０】
次のステップＳ２０５では、演算手段６１において、ステアリング角信号Ａｓｓと車速信号Ｖｓｓとによりステアリングホイール１に対する戻し補償出力Ｉｒｓが演算される。次のステップＳ２０６では、制御演算手段６４からのステアリング角学習完了信号Ａｓｃにより、スイッチ手段６５がオンされる。次のステップＳ２０７では、スイッチ手段６５の出力とタイマ手段６７のタイマ出力に基づき、平滑化処理手段６６がタイマ期間ｔ中にリミット値を直線的に増大させる処理を行なう。
【００６１】
図１３は実施の形態３における補償出力Ｉｒの変化を示す線図である。図１３の縦軸は補償出力Ｉｒの補償値を示し、その横軸は時間を示す。この図１３は、時点ｔ０でスイッチ手段６５がオンとなった後の補償出力Ｉｒの補償量が０から１へ変化する場合を例示している。平滑化処理手段６６を持たないものでは、細い点線Ｅ０のように、時点ｔ０から不要な振動が現れるが、平滑化処理手段６６を持った実施の形態３では、太い点線Ｅ１に示すように、不要な振動は除去され、補償出力Ｉｒが滑らかに増大するので、アシストトルクＴａｓが不要に変動するのを防止できる。
【００６２】
スイッチ手段６５がオンからオフになり、付加されていた補償出力Ｉｒの補償量が０に変化する場合にも、可変リミッタ手段６６は同様に、スイッチ手段６５のオフから開始されるタイマ期間ｔにおいて、可変リミッタ手段６６のリミット値を直線的に減少させる。この動作は、スイッチ手段６５のオフに伴なう補償出力Ｉｒの補償量の振動を抑制し、運転者に対する違和感を改善する。
【００６３】
スイッチ手段６５のオンにより、補償出力Ｉｒが負の方向に増大する場合にも、可変リミッタ手段６６は同様に、タイマ期間ｔにおいて、補償出力Ｉｒを直線的に、一定の変化率で負の方向に増大させる。また負の方向に与えられていた補償出力Ｉｒの補償量がスイッチ手段６５のオフにより、０に変化する場合にも、タイマ期間ｔにおいて、一定の変化率で補償量を低減させる。
【００６４】
実施の形態３に示したスイッチ手段６５と平滑化処理手段６６は、ステアリング戻し補償演算出力Ｉｒ以外にも、演算出力をオンオフする形式の演算回路に同様に適用することができ、この場合にも、実施の形態３と同様に運転者に対する違和感を緩和する効果を得ることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の電動式パワーステアリング制御装置では、電気モータの駆動電流目標信号を演算する制御演算回路が、複数の演算手段の切り替えにより演算出力を選択するように構成されたものにおいて、演算手段の切り替えに基づく不要なアシストトルクの振動を効果的に防止することができ、運転者に対し安定した操舵フィーリングを与えることができる。
【００６６】
また電気モータの制御演算回路が、演算手段の出力をオンオフするように構成されたものにおいても、そのオンオフに基づく不要なアシストトルクの振動を効果的に防止することができ、運転者に対し安定した操舵フィーリングを与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による電動式パワーステアリング制御装置の実施の形態１の全体構成を示す斜視図。
【図２】実施の形態１の全体の制御回路を示すブロック図。
【図３】実施の形態１における制御演算回路を示すブロック図。
【図４】実施の形態１におけるダンピング補償演算回路の詳細を示すブロック図。
【図５】実施の形態１において演算に用いられるゲインの変化を示す線図。
【図６】実施の形態１におけるダンピング補償演算回路の動作を示すフローチャート。
【図７】実施の形態１におけるダンピング補償演算回路の動作説明線図。
【図８】この発明による電動式パワーステアリング制御装置の実施の形態２における全体の制御回路を模式的に示すブロック図。
【図９】この発明による電動式パワーステアリング制御装置の実施の形態３における制御演算回路を示すブロック図。
【図１０】実施の形態３における付加演算回路の詳細を示すブロック図。
【図１１】実施の形態３において演算に用いられる係数の変化を示す線図。
【図１２】実施の形態３における付加演算回路の動作を示すフローチャート。
【図１３】実施の形態３における付加演算回路の動作説明線図。
【符号の説明】
１：ステアリングホイール、２：ステアリング軸、
３：ステアリングギアボックス、４：ラック及びピニオン機構
５：車輪、１０：電気モータ、１１：操舵トルク検出器、
１２：車速検出器、１３：モータ速度検出器、１４：モータ電流検出器、
２０：制御回路、２１：減算器、２２：モータ駆動機、
３０：制御演算回路、３１：アシスト電流演算回路、
３２：加速度変換器、３３：慣性補償演算回路、３４：加算器、
４０：ダンピング補償演算回路、４１：演算回路、４２、４３：演算手段、
４４：操舵状態判定手段、４５：切り替えスイッチ手段、
４６：平滑化処理手段、５２、５３：演算手段、５４制御切り替え判定手段、
５５：制御切り替え手段、５６：平滑化処理手段、
６０：付加演算回路、６１：演算手段、６４：制御演算手段、
６５：スイッチ手段、６６：平滑化処理手段、６７：タイマ手段、
Ｔｈｓ：操舵トルク信号、Ｖｓｓ：車速信号、Ｍｓｓ：モータ速度信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004352164.tif 000010
【図９】
2004352164.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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