(57)【要約】【課題】  モータの大型化に伴い増大するモータ慣性トルクの影響を大幅に軽減し、高出力で操舵に違和感を与えない電動パワーステアリング装置を供する。【解決手段】  操舵トルクＴに基づきアシストベース電流値Ｉｂを算出する操舵アシスト制御手段41を備え、前記アシストベース電流値Ｉｂに基づく駆動電流によりモータを駆動制御して人力をアシストする電動パワーステアリング装置において、モータ20の慣性トルクを補償するモータ慣性トルク補償制御を行うモータ慣性トルク補償制御手段50を備えた電動パワーステアリング装置。【選択図】  図３
2005225420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクに基づきアシストベース電流値を算出する操舵アシスト制御手段を備え、前記アシストベース電流値に基づく駆動電流によりモータを駆動制御して人力をアシストする電動パワーステアリング装置において、
前記モータの慣性トルクを補償するモータ慣性トルク補償制御を行うモータ慣性トルク補償制御手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記モータ慣性トルク補償制御手段は、
モータの回転角センサにより検出されたモータ回転角を２回微分してモータ角加速度を算出する微分手段と、
前記微分手段により算出したモータ角加速度に所定数を乗算してモータ慣性トルク補償電流値を算出する乗算手段と、
前記乗算手段により算出されたモータ慣性トルク補償電流値を前記アシストベース電流値に加算して前記駆動電流とする加算手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モータ慣性トルク補償制御手段は、
モータの回転角センサにより検出されたモータ回転角を２回微分してモータ角加速度を算出する微分手段と、
前記微分手段により算出したモータ角加速度から予め作成したマップを検索してモータ慣性トルク補償電流値を抽出する検索手段と、
前記検索手段により抽出されたモータ慣性トルク補償電流値を前記アシストベース電流値に加算して前記駆動電流とする加算手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
ステアリング系の慣性トルクを補償するステアリング系慣性トルク補償制御手段が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載される電動パワーステアリング装置に関し、特に同装置のモータの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、ステアリング操作時におおきな抵抗なく人力をアシストすべくモータが操舵トルクに応じて駆動制御される。
さらに、急操舵時において慣性によりステアリング操作が重くなるのを軽減するために慣性トルク補償制御が行われる例がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２９６２６８３号公報
【０００３】
特許文献１に開示された慣性トルク補償制御は、操舵トルクに基づいて演算した慣性トルク補償電流等をモータに供給して制御するものであり、よってステアリング系の慣性トルクを補償する制御であり、アシストモータ自体の慣性トルクを補償するものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、小型車などで使用される小型モータでは、モータの慣性トルクも小さく操舵感に影響を与えないが、中型車や大型車に使用されるような高出力の大型モータとなると、モータ慣性トルクの影響を軽減することができず、操舵に違和感（慣性感）が残ってしまう。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、モータの大型化に伴い増大するモータ慣性トルクの影響を大幅に軽減し、高出力で操舵に違和感を与えない電動パワーステアリング装置を供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、操舵トルクに基づきアシストベース電流値を算出する操舵アシスト制御手段を備え、前記アシストベース電流値に基づく駆動電流によりモータを駆動制御して人力をアシストする電動パワーステアリング装置において、前記モータの慣性トルクを補償するモータ慣性トルク補償制御を行うモータ慣性トルク補償制御手段を備えた電動パワーステアリング装置とした。
【０００７】
モータの慣性トルクを補償するモータ慣性トルク補償制御手段を備えることで、モータの大型化に伴い増大するモータ慣性トルクの影響を大幅に軽減し、高出力で操舵に違和感を与えないようにすることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、前記モータ慣性トルク補償制御手段が、モータの回転角センサにより検出されたモータ回転角を２回微分してモータ角加速度を算出する微分手段と、前記微分手段により算出したモータ角加速度に所定数を乗算してモータ慣性トルク補償電流値を算出する乗算手段と、前記乗算手段により算出されたモータ慣性トルク補償電流値を前記アシストベース電流値に加算して前記駆動電流とする加算手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
モータ慣性トルクは、モータ角加速度に略比例するので、微分手段によりモータ回転角を２回微分して算出されたモータ角加速度に所定数を乗算してモータ慣性トルク補償電流値としてアシストベース電流値に加算してモータ慣性トルク補償制御を行うことができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、前記モータ慣性トルク補償制御手段が、モータの回転角センサにより検出されたモータ回転角を２回微分してモータ角加速度を算出する微分手段と、前記微分手段により算出したモータ角加速度から予め作成したマップを検索してモータ慣性トルク補償電流値を抽出する検索手段と、前記検索手段により抽出されたモータ慣性トルク補償電流値を前記アシストベース電流値に加算して前記駆動電流とする加算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
モータ角加速度とモータ慣性トルクとの関係を予め求めマップ化しておくことにより、微分手段によりモータ回転角を２回微分して算出されたモータ角加速度から予め作成したマップを検索してモータ慣性トルク補償電流値を抽出することができ、抽出されたモータ慣性トルク補償電流値をアシストベース電流値に加算してモータ慣性トルク補償制御を行うことができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか記載の電動パワーステアリング装置において、ステアリング系の慣性トルクを補償するステアリング系慣性トルク補償制御手段が備えられていることを特徴とする。
【００１３】
モータ慣性トルク補償制御手段とともに、ステアリング系慣性トルク補償制御手段を備えることで、モータとステアリング系の双方の慣性トルクを補償することができ、高出力でより高操舵感を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の一実施の形態について図１ないし図４に基づき説明する。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１は、中型以上の車両に搭載される高出力で比較的大型のパワーステアリング用モータに適用されるものである。
該電動パワーステアリング装置１の全体の概略後面図を図１に示す。
【００１５】
電動パワーステアリング装置１は、車両の左右方向（図１における左右方向に一致）に指向した略円筒状のラックハウジング２内にラック軸３が左右軸方向に摺動自在に収容されている。
【００１６】
ラックハウジング２の両端開口から突出したラック軸３の両端部にそれぞれジョイントを介してタイロッドが連結され、ラック軸３の移動によりタイロッドが動かされ、さらに転舵機構を介して車両の転舵輪が転舵される。
【００１７】
ラックハウジング２の右端部にステアリングギアボックス10が設けられている。
ステアリングギアボックス10には、ステアリングホイール（図示せず）が一体に取り付けられたステアリング軸にジョイントを介して連結される入力軸11が軸受を介して回動自在に軸支されており、図２に示すように入力軸11はステアリングギアボックス10内でトーションバー12を介して相対的なねじり可能に操舵ピニオン軸13と連結されている。
【００１８】
この操舵ピニオン軸13のはす歯13ａがラック軸３のラック歯３ａと噛合している。
したがってステアリングホイールの回動操作により入力軸11に伝達された操舵力は、トーションバー12を介して操舵ピニオン軸13を回動して操舵ピニオン軸13のはす歯13ａとラック歯３ａの噛合によりラック軸３を左右軸方向に摺動させる。
【００１９】
ラック軸３は、ラックガイドスプリング14に付勢されたラックガイド15により背後から押圧されている。
【００２０】
ステアリングギアボックス10の上部にはモータ20が取り付けられ、モータ20の駆動力を減速して操舵ピニオン軸13に伝達するウオーム減速機構25がステアリングギアボックス10内に構成されている。
【００２１】
ウオーム減速機構25は、操舵ピニオン軸13の上部に嵌着されたウオームホイール26にモータ20の駆動軸に同軸に連結されたウオーム27が噛合して構成されている。
【００２２】
モータ20の駆動力をこのウオーム減速機構25を介して操舵ピニオン軸13に作用させて操舵を補助する。
なお、モータ20には、その回転駆動軸の回転を直接検出するロータリエンコーダ、レゾルバなどの回転角センサ35が設けられている。
【００２３】
ウオーム減速機構25のさらに上方にトルクセンサ30が設けられている。
トーションバー12の捩れをコア31の軸方向の移動に変換し、コア31の移動をコイル32，33のインダクタンス変化に変えて操舵トルクＴを検出している。
なお、トーションバー12の捩れを光学的に検出するトルクセンサでもよい。
【００２４】
この操舵トルクをもとに制御され操舵を補助するモータ20は、コンピュータにより駆動制御されており、該制御系の概略ブロック図を図３に示す。
【００２５】
コンピュータのＣＰＵ40は、操舵トルクＴに基づきモータを駆動制御して人力をアシストする操舵アシスト制御手段41とステアリング系の慣性トルクを補償するステアリング系慣性トルク補償制御手段42を有するとともに、別にモータ20の回転角センサ35からの検出信号からモータ20の慣性トルクを補償するモータ慣性トルク補償制御手段50を備えている。
【００２６】
操舵アシスト制御手段41は、操舵トルクＴに基づき車速センサ36の検出車速に応じて人力をアシストする基本的なアシストベース電流Ｉｂを演算する。
【００２７】
ステアリング系慣性トルク補償制御手段42は、操舵トルクＴを微分手段43により微分した値に基づきテーブル検索によりステアリング系慣性トルク補償電流Ｉｓを演算する。
このステアリング系慣性トルク補償電流Ｉｓは、加算手段44によりアシストベース電流Ｉｂに加算される。
【００２８】
一方で、回転角センサ35が検出したモータ回転角Ｍωは、微分手段51により微分されてモータ角速度Ｍｓが算出され、算出されたモータ角速度Ｍｓはさらに微分手段52により微分されてモータ角加速度Ｍdsが算出され、この２回微分されて導出されたモータ角加速度Ｍdsがモータ慣性トルク補償制御手段50に入力されて、モータ慣性トルク補償電流Ｉｍが演算される。
【００２９】
モータ角加速度Ｍdsは、モータ慣性トルクに略比例するので、本モータ慣性トルク補償制御手段50は、モータ角加速度Ｍdsに所定数ａを乗算して、モータ慣性トルク補償電流Ｉｍを算出している。
このモータ慣性トルク補償電流Ｉｍは、加算手段53によりアシストベース電流Ｉｂに加算される。
【００３０】
上記モータ慣性トルク補償制御を、フローチャートで示すと図４のようになる。
すなわち、ステップ１でモータ回転角Ｍωを読込み、ステップ２でモータ回転角Ｍωを微分してモータ角速度Ｍｓを算出し、ステップ３でモータ角速度Ｍｓをさらに微分してモータ角加速度Ｍdsを算出し、ステップ４でモータ角加速度Ｍdsに定数ａを乗算してモータ慣性トルク補償電流Ｉｍを算出し、ステップ５でモータ慣性トルク補償電流Ｉｍをアシストベース電流Ｉｂに加算する。
【００３１】
以上の操舵アシスト制御手段41が算出したアシストベース電流Ｉｂに、ステアリング系慣性トルク補償制御手段42が算出したステアリング系慣性トルク補償電流Ｉｓとモータ慣性トルク補償制御手段50が算出したモータ慣性トルク補償電流Ｉｍを加算した合計電流Ｉ（＝Ｉｂ＋Ｉｓ＋Ｉｍ）の指令信号がモータ電流指令手段55によりモータドライバ21に出力され、モータドライバ21は合計電流Ｉを駆動電流としてモータ20を駆動する。
【００３２】
モータの慣性トルクを補償するモータ慣性トルク補償制御手段50を備えることで、モータ20の大型化に伴い増大するモータ慣性トルクの影響を大幅に軽減し、高出力でかつ操舵に違和感を与えない高操舵フィーリングを実現することができる。
【００３３】
次に、モータ慣性トルク補償電流Ｉｍの導出方法が異なる別の実施の形態について図５および図６に基づき説明する。
図５は、本モータ慣性トルク補償制御のフローチャートを示しており、前記図４のフローチャートと対比すると前記ステップ４のみが異なり、他のステップ１，２，３，５は全く同じである。
【００３４】
すなわち、モータ回転角Ｍωを読込み（ステップ11）、モータ回転角Ｍωを微分してモータ角速度Ｍｓを算出し（ステップ12）、モータ角速度Ｍｓをさらに微分してモータ角加速度Ｍdsを算出する（ステップ13）。
【００３５】
そして、次のステップ14では、モータ角加速度Ｍdsをもとにマップを検索してモータ慣性トルク補償電流Ｉｍを抽出する。
図６は、モータ角速度Ｍｓに対するモータ慣性トルク補償電流Ｉｍの関係マップを座標で図示したもので、同マップは予め作成しておく。
【００３６】
図６に示すようにモータ慣性トルク補償電流Ｉｍは、モータ角加速度Ｍdsに概ね比例しているが、よりモータ慣性トルクを補償できる最適な関係を実験により求めており、同座標に示すような曲線を描いている。
かかるマップをもとにモータ角加速度Ｍdsから検索したモータ慣性トルク補償電流Ｉｍを、次のステップ15でアシストベース電流Ｉｂに加算する。
【００３７】
以上のようにモータ慣性トルク補償制御がなされることで、モータ20の大型化に伴い増大するモータ慣性トルクの影響を益々軽減し、高出力でかつ操舵に違和感を与えない高操舵フィーリングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体概略後面図である。
【図２】ギアボックス内の断面図である。
【図３】モータ制御系の概略ブロック図である。
【図４】モータ慣性トルク補償制御の手順を示すフローチャートである。
【図５】別の実施の形態に係るモータ慣性トルク補償制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】同実施の形態におけるモータ角加速度に対するモータ慣性トルク補償電流の関係マップを座標で示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…電動パワーステアリング装置、２…ラックハウジング、３…ラック軸、
10…ステアリングギアボックス、11…入力軸、12…トーションバー、13…操舵ピニオン軸、14…ラックガイドスプリング、15…ラックガイド、
20…モータ、21…モータドライバ、
25…ウオーム減速機構、26…ウオームホイール、27…ウオーム、
30…トルクセンサ、31…コア、32，33…コイル、35…回転角センサ、36…車速センサ、
40…ＣＰＵ、41…操舵アシスト制御手段、42…慣性トルク補償制御手段、43…微分手段、44…加算手段、
50…モータ慣性トルク補償制御手段、51…微分手段、52…微分手段、53…加算手段。
【図１】
2005225420.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005225420.tif 000006
【図５】
2005225420.tif 000007
【図６】
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