(57)【要約】【課題】  中心位置に戻る感触（on-center feel）を妥協することなく、システム安定性を更に強化し、特に位置微分器のノイズを減少させる。【解決手段】  電動ステアリングモーターに印加されるべき補償されたトルク指令信号を発生させる方法が開示される。一例としての実施形態では、本方法は、測定された車両速度４２及び入力されたステアリングトルク信号５０に応答してアシストトルク指令信号６４を発生する工程を含む。アシストトルク指令信号６４、測定された車両速度４２、及び、電動ステアリングモーターの補償されたモーター速度出力値に応答して、アシスト従属減衰トルク信号が発生される（７４）。該アシスト従属減衰トルク信号は、アシストトルク指令信号６４から差し引かれる（６８）。【選択図】      図３
2005335709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動ステアリングモーターに印加されるべき補償されたトルク指令信号を発生させる方法であって、
測定された車両速度及び入力されたステアリングトルク信号に応答してアシストトルク指令信号を発生し、
前記アシストトルク指令信号、前記測定された車両速度、及び、前記電動ステアリングモーターの補償されたモーター速度出力値に応答して、アシスト従属減衰トルク信号を発生し、
前記アシスト従属減衰トルク信号を、前記アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を含む、方法。
【請求項２】
前記測定された車両速度及び前記補償されたモーター速度出力に応じて、能動減衰トルク信号を発生し、
前記能動減衰トルク信号及び前記アシスト従属減衰トルク信号の総和である、合計の減衰トルク信号を発生し、
前記合計の減衰トルク信号を、前記アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定された車両速度及びステアリング角度信号に応答して、中心位置への戻りトルク信号を発生し、
前記合計の減衰トルク信号及び前記中心位置への戻りトルク信号の両方を、前記アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記補償されたモーター速度出力値は、
モーター位置信号又はピニオンギア角度信号を微分することにより第１のモーター速度値を決定し、
モーター位置信号又はピニオンギア角度信号を微分することにより第２のモーター速度値を決定し、
測定された車両速度を、決定された車両速度範囲と比較し、
前記測定された車両速度が前記決定された車両速度範囲を超える場合、前記補償されたモーター速度出力値が、前記第１のモーター速度値に設定され、
前記測定された車両速度が前記決定された車両速度範囲より低い場合、前記補償されたモーター速度出力値が、前記第２のモーター速度値に設定され、
前記測定された車両速度が前記決定された車両速度範囲以内である場合、前記補償されたモーター速度出力値が、前記第１のモーター速度値及び前記第２のモーター速度値が線形的に混合された値に設定される、各工程によって発生される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記決定された車両速度の範囲が第１のブレークポイント（ブレークポイント１）と第２のブレークポイント（ブレークポイント２）との間にあり、該第１及び第２のブレークポイントは選択された車両速度である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記測定された車両速度が前記車両速度範囲以内にある場合、前記補償されたモーター速度出力値は、次式に従って発生され、
補償モーター速度＝（丸められた高速度）（１−α）＋（丸められた低速度）（α）
上式において、該補償モーター速度は、前記補償されたモーター速度出力値を表し、該丸められた高速度は前記第１のモーター速度値を表し、該丸められた低速度は前記第２のモーター速度値を表し、αは混合因子を表している、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記測定された車両速度が前記第１のブレークポイント以下であるとき、αは１に等しく、
前記測定された車両速度が前記第２のブレークポイント以上であるとき、αは０に等しく、
前記測定された車両速度が前記第１及び第２のブレークポイントの間にあるときは、αは１から０にまで線形的に減少する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のモーター速度値が、モーター位置信号と連関して第１の数のモーター位置を使用することにより決定され、
前記第２のモーター速度値が、前記モーター位置信号と連関して第２の数のモーター位置を使用することにより決定される、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記モーター位置の前記第１の数は、該モーター位置の前記第２の数より小さい、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
現在のモーター位置及び過去の複数のモーター位置を記憶装置から取得する工程を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アシスト従属減衰トルク信号を発生する工程は、
アシストトルク指令信号を第１のアシスト従属減衰テーブルに入力し、
前記アシストトルク指令信号を第２のアシスト従属減衰テーブルに入力し、
測定された車両速度に応じて、前記第１及び第２のアシスト従属減衰テーブルからの出力を混合し、これによりアシスト減衰値を生成し、前記減衰トルク信号を発生するため、該アシスト減衰値がモーター速度値と共に使用される、各工程を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のアシスト従属減衰テーブルは、静的なアシスト従属減衰テーブルを含み、
前記第２のアシスト従属テーブルは、揺動的なアシスト従属減衰テーブルを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
電動ステアリングモーターに印加されるべき補償されたトルク指令信号を発生させるための機械読み取り可能なコンピュータプログラムコードと、
コンピュータに所定の方法を実行させるための指令と、
を含む記憶媒体であって、
前記方法は、
測定された車両速度及び入力されたステアリングトルク信号に応答してアシストトルク指令信号を発生し、
前記アシストトルク指令信号、前記測定された車両速度、及び、前記電動ステアリングモーターの補償されたモーター速度出力値に応答して、アシスト従属減衰トルク信号を発生し、
前記アシスト従属減衰トルク信号を、前記アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を含む、前記記憶媒体。
【請求項１４】
前記方法は、
前記測定された車両速度及び前記補償されたモーター速度出力に応じて、能動減衰トルク信号を発生し、
前記能動減衰トルク信号及び前記アシスト従属減衰トルク信号の総和である、合計の減衰トルク信号を発生し、
前記合計の減衰トルク信号を、前記アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を更に含む、請求項１３に記載の記憶媒体。
【請求項１５】
前記方法は、
前記測定された車両速度及びステアリング角度信号に応答して、中心位置への戻りトルク信号を発生し、
前記合計の減衰トルク信号及び前記中心位置への戻りトルク信号の両方を、前記アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を更に含む、請求項１４に記載の記憶媒体。
【請求項１６】
前記補償されたモーター速度出力値は、
モーター位置信号又はピニオンギア角度信号を微分することにより第１のモーター速度値を決定し、
モーター位置信号又はピニオンギア角度信号を微分することにより第２のモーター速度値を決定し、
測定された車両速度を、決定された車両速度範囲と比較し、
前記測定された車両速度が前記決定された車両速度範囲を超える場合、前記補償されたモーター速度出力値が、前記第１のモーター速度値に設定され、
前記測定された車両速度が前記決定された車両速度範囲より低い場合、前記補償されたモーター速度出力値が、前記第２のモーター速度値に設定され、
前記測定された車両速度が前記決定された車両速度範囲以内である場合、前記補償されたモーター速度出力値が、前記第１のモーター速度値及び前記第２のモーター速度値が線形的に混合された値に設定される、各工程によって発生される、請求項１５に記載の記憶媒体。
【請求項１７】
前記決定された車両速度の範囲が第１のブレークポイント（ブレークポイント１）と第２のブレークポイント（ブレークポイント２）との間にあり、該第１及び第２のブレークポイントは選択された車両速度である、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項１８】
前記測定された車両速度が前記車両速度範囲以内にある場合、前記補償されたモーター速度出力値は、次式に従って発生され、
補償モーター速度＝（丸められた高速度）（１−α）＋（丸められた低速度）（α）
上式において、該補償モーター速度は、前記補償されたモーター速度出力値を表し、該丸められた高速度は前記第１のモーター速度値を表し、該丸められた低速度は前記第２のモーター速度値を表し、αは混合因子を表している、請求項１７に記載の記憶方法。
【請求項１９】
前記測定された車両速度が前記第１のブレークポイント以下であるとき、αは１に等しく、
前記測定された車両速度が前記第２のブレークポイント以上であるとき、αは０に等しく、
前記測定された車両速度が前記第１及び第２のブレークポイントの間にあるときは、αは１から０にまで線形的に減少する、請求項１８に記載の記憶媒体。
【請求項２０】
前記第１のモーター速度値が、モーター位置信号と連関して第１の数のモーター位置を使用することにより決定され、
前記第２のモーター速度値が、前記モーター位置信号と連関して第２の数のモーター位置を使用することにより決定される、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２１】
前記モーター位置の前記第１の数は、該モーター位置の前記第２の数より小さい、請求項２０に記載の記憶媒体。
【請求項２２】
現在のモーター位置及び過去の複数のモーター位置は、記憶装置から取得される、請求項２１に記載の記憶媒体。
【請求項２３】
前記アシスト従属減衰トルク信号を発生する工程は、
アシストトルク指令信号を第１のアシスト従属減衰テーブルに入力し、
前記アシストトルク指令信号を第２のアシスト従属減衰テーブルに入力し、
測定された車両速度に応じて、前記第１及び第２のアシスト従属減衰テーブルからの出力を混合し、これによりアシスト減衰値を生成し、前記減衰トルク信号を発生するため、該アシスト減衰値がモーター速度値と共に使用される、各工程を更に含む、請求項１５に記載の記憶媒体。
【請求項２４】
前記第１のアシスト従属減衰テーブルは、静的なアシスト従属減衰テーブルを含み、
前記第２のアシスト従属テーブルは、揺動的なアシスト従属減衰テーブルを含む、請求項２３に記載の記憶媒体。
【請求項２５】
電動ステアリングモーターに印加されるべき補償されたトルク指令信号を発生させるための方法をプロセッサに実行させるように構成されたコードを含む、コンピュータデータ信号であって、
前記方法は、
測定された車両速度及び入力されたステアリングトルク信号に応答してアシストトルク指令信号を発生し、
前記アシストトルク指令信号、前記測定された車両速度、及び、前記電動ステアリングモーターの補償されたモーター速度出力値に応答して、アシスト従属減衰トルク信号を発生し、
前記アシスト従属減衰トルク信号を、前記アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を含む、前記コンピュータデータ信号。
【請求項２６】
前記方法は、
前記測定された車両速度及び前記補償されたモーター速度出力に応じて、能動減衰トルク信号を発生し、
前記能動減衰トルク信号及び前記アシスト従属減衰トルク信号の総和である、合計の減衰トルク信号を発生し、
前記合計の減衰トルク信号を、前記アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を更に含む、請求項２５に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項２７】
前記方法は、
前記測定された車両速度及びステアリング角度信号に応答して、中心位置への戻りトルク信号を発生し、
前記合計の減衰トルク信号及び前記中心位置への戻りトルク信号の両方を、前記アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を更に含む、請求項２６に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項２８】
前記補償されたモーター速度出力値は、
モーター位置信号又はピニオンギア角度信号を微分することにより第１のモーター速度値を決定し、
モーター位置信号又はピニオンギア角度信号を微分することにより第２のモーター速度値を決定し、
測定された車両速度を、決定された車両速度範囲と比較し、
前記測定された車両速度が前記決定された車両速度範囲を超える場合、前記補償されたモーター速度出力値が、前記第１のモーター速度値に設定され、
前記測定された車両速度が前記決定された車両速度範囲より低い場合、前記補償されたモーター速度出力値が、前記第２のモーター速度値に設定され、
前記測定された車両速度が前記決定された車両速度範囲以内である場合、前記補償されたモーター速度出力値が、前記第１のモーター速度値及び前記第２のモーター速度値が線形的に混合される、各工程によって発生される、請求項２７に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項２９】
前記決定された車両速度の範囲が第１のブレークポイント（ブレークポイント１）と第２のブレークポイント（ブレークポイント２）との間にあり、該第１及び第２のブレークポイントは選択された車両速度である、請求項２８に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項３０】
前記測定された車両速度が前記車両速度範囲以内にある場合、前記補償されたモーター速度出力値は、次式に従って発生され、
補償モーター速度＝（丸められた高速度）（１−α）＋（丸められた低速度）（α）
上式において、該補償モーター速度は、前記補償されたモーター速度出力値を表し、該丸められた高速度は前記第１のモーター速度値を表し、該丸められた低速度は前記第２のモーター速度値を表し、αは混合因子を表している、請求項２９に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項３１】
前記測定された車両速度が前記第１のブレークポイント以下であるとき、αは１に等しく、
前記測定された車両速度が前記第２のブレークポイント以上であるとき、αは０に等しく、
前記測定された車両速度が前記第１及び第２のブレークポイントの間にあるときは、αは１から０にまで線形的に減少する、請求項３０に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項３２】
前記第１のモーター速度値が、モーター位置信号と連関して第１の数のモーター位置を使用することにより決定され、
前記第２のモーター速度値が、前記モーター位置信号と連関して第２の数のモーター位置を使用することにより決定される、請求項２８に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項３３】
前記モーター位置の前記第１の数は、該モーター位置の前記第２の数より小さい、請求項３２に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項３４】
現在のモーター位置及び過去の複数のモーター位置は、記憶装置から取得される、請求項３３に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項３５】
前記アシスト従属減衰トルク信号を発生する工程は、
アシストトルク指令信号を第１のアシスト従属減衰テーブルに入力し、
前記アシストトルク指令信号を第２のアシスト従属減衰テーブルに入力し、
測定された車両速度に応じて、前記第１及び第２のアシスト従属減衰テーブルからの出力を混合し、これによりアシスト減衰値を生成し、前記減衰トルク信号を発生するため、該アシスト減衰値がモーター速度値と共に使用される、各工程を更に含む、請求項２７に記載のコンピュータデータ信号。
【請求項３６】
前記第１のアシスト従属減衰テーブルは、静的なアシスト従属減衰テーブルを含み、
前記第２のアシスト従属テーブルは、揺動的なアシスト従属減衰テーブルを含む、請求項３５に記載のコンピュータデータ信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して自動車のステアリングシステムに係り、より詳しくは、電動アシスト式ステアリングシステムの減衰時におけるモーター速度測定補償のための方法及び装置に関する。
【０００２】
本発明は、２００１年１０月１１日に出願された米国特許仮出願番号６０／３２８，６６２号の利益を請求し、その内容は、該出願を参照することにより、本出願中に全体が組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
電動ステアリング（ＥＰＳ）を備えた車両では、ステアリングアシストトルクは、ステアリングコラム又はシャフトに連結された電動モーターにより提供することができる。一般的に、そのようなシステムでは、コントローラーは、「中心（即ち、ニュートラル位置）に戻る」トルク信号と共に、アシストトルク指令信号を駆動し、その後、これらのトルク信号を総和してモーター指令信号を生成する。これらのトルク信号のうち前者は、パワーステアリングブーストトルクを提供し、後者は、中心位置への戻りバイアストルクを提供する。しかし、ＥＰＳシステムは、これに伴われた自由な回転振動共鳴を有しており、それが減衰されずに残された場合、操舵に対する歯切れの良い制御されたフィーリングを生じさせることができない。
【０００４】
従って、入力従属の能動減衰特徴部が、車両の自由な制御応答を援助するため、ＥＰＳシステムに設けられてきた。そのような能動減衰システムの一例が、本発明の譲受人に譲渡された、米国特許番号５，９１９，２４１（‘２４１特許）に開示されており、その内容は、その参照により本出願に組み込まれる。’２４１号特許では、能動減衰特徴部が、能動減衰トルク信号を提供し、この信号は、アシストトルク指令信号と、中心位置への戻りトルク信号と共に更に加算されてモーター指令信号を生成する。次に、能動減衰トルク信号は、フィルター処理されたステアリングシャフト位置及び検出された車両速度の関数として、導出される。フィルター処理されたステアリングシャフト位置を発生させるためのフィルター手段は、０Ｈｚから自由な回転信号の共鳴周波数に亘って、微分器の振幅及び位相特性を備えている。自由回転振動の共鳴周波数より大きい回転振動周波数では、振幅及び位相のリード特性は、微分器のものと比べて、減少する。
【０００５】
中心位置に戻る感触（on-center feel）を妥協することなく、システム安定性を更に強化するため、能動減衰システムに対して引き続く改善が開発されてきたが、一つの特別の欠点が、モーター速度測定がモーター位置を微分することにより得られるところの当該システムで発見された。位置を微分するアプローチは、本質的に、数値的ノイズを発生させるアプローチであるので、速度測定時の外乱は、可聴外乱に加えて、ハンドルに触感上のトルク外乱を生じさせる。
【特許文献１】米国特許番号５，９１９，２４１号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来技術の上述された並びに他の弱点及び欠陥は、電動ステアリングモーターのための補償されたモーター速度出力値を発生させる方法により克服され或いは軽減される。
本発明の一態様では、電動ステアリングモーターに印加されるべき補償されたトルク指令信号を発生させる方法は、測定された車両速度及び入力されたステアリングトルク信号に応答してアシストトルク指令信号を発生し、アシストトルク指令信号、測定された車両速度、及び、電動ステアリングモーターの補償されたモーター速度出力値に応答して、アシスト従属減衰トルク信号を発生し、アシスト従属減衰トルク信号を、アシストトルク指令信号から差し引く、各工程を含む。好ましくは、本方法は、第１のモーター速度値及び第２のモーター速度値を決定する工程を含んでいてもよい。次に、測定された車両速度は、決定された車両速度範囲と比較される。測定された車両速度が決定された車両速度範囲を超える場合、補償されたモーター速度出力値が、第１のモーター速度値に設定され、測定された車両速度が決定された車両速度範囲より低い場合、補償されたモーター速度出力値が、第２のモーター速度値に設定される。しかし、測定された車両速度が決定された車両速度範囲以内である場合、補償されたモーター速度出力値は、第１のモーター速度値及び第２のモーター速度値が線形的に混合された値に設定される。
【０００７】
好ましい実施形態では、第１のモーター速度値は、モーター位置信号と関連して、第１の数のモーター位置を使用することにより決定され、第２のモーター速度値は、モーター位置信号と関連して、第２の数のモーター位置を使用することにより決定される。好ましくは、モーター位置の第１の数は、モーター位置の第２の数よりも小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
最初に図１を参照すると、一例としての電動ステアリング（ＥＰＳ）システム１２が設けられた自動車１０の概略図が示されている。ＥＰＳシステム１２は、ギアハウジング１８の下で、歯付きラック１６及びピニオンギア（図示せず）を備える、従来のラック及びピニオン型のステアリング機構１４を備えてもよい。ステアリング入力部材（例えば、ハンドル）２０が回動されるとき、操舵される部材即ち上側操舵シャフト２２は、ユニバーサルジョイント２６を介して下側ステアリングシャフト２４を回動させる。次に、下側ステアリングシャフト２４がピニオンギアを回動させる。ピニオンギアの回転は、ラック１６を移動させ、一対の道路車輪３２（１つだけが図示されている）を回動させるため、一対のステアリングナックル３０（１つだけが図示されている）に連結された一対のタイロッド２８（１つだけが図示されている）を移動させる。
【０００９】
電動アシストは、例えば電動モーター等のパワーアシストアクチュエータと連係されたコントローラー３４により提供される。コントローラー３４は、ライン４０を介して、車両電源３８から電力を受け取る。コントローラー３４への入力は、車両速度の表す信号４２、並びに、コラムからのステアリングピニオンギア角度を表す、即ちシャフト回転位置センサー４６からの信号４４を含んでいる。ハンドル２０が回動されるとき、トルクセンサー４８は、車両オペレータによりハンドル２０に印加されるトルクを検出し、コントローラー３４への入力ステアリングトルク信号５０を提供する。加えて、モーター３６のローターが回転するとき、各フェイズに対するモーター位置信号５２は、モーター３６内で発生され、コントローラー３４に提供される。
【００１０】
夫々受信された、車両速度、オペレータトルク、ステアリングピニオンギア角度及びローター位置の信号に応答して、コントローラー３４は、所望のモーター電圧を導出し、モーター指令信号５４を介してモーター３６に該電圧を提供する。これによって、モーター３６は、ウォーム５６及びこれに連係されたウォームギア５８を通して、上側及び下側のステアリングシャフト２２、２４にトルクアシストを供給する。トルクセンサー４８が、上側ステアリングシャフト２２が上側区分及び下側区分（ある範囲の回転独立性を可能とする）の間のセンサーのところで分離されることを必要とするタイプの場合、回転位置センサー４４及びウォームギア５８の両方は、図示されたトルクセンサー４８の下方でステアリングシャフトの下側区分と連係される。
【００１１】
ここで、図２を参照すると、図１に示されたＥＰＳコントローラー３４と連係された、現存する能動減衰システムのブロック図が示されている。前述したように、所望のアシストトルクが、ブロック６０で導出される。次に、所望のアシストトルクブロックは、特に入力ステアリングトルク信号５０及び車両速度信号４２の入力信号に応答して指令されるべきモーター電流量を表す、所望のアシストトルク電流を決定する。所望のアシストトルク電流は、指令信号６４を通してブロック６０により出力される。
【００１２】
前述したように、中心位置への所望の戻りトルクは、ブロック６２で導出される。かくして、中心位置への所望の戻りトルクは、中心位置への戻りトルク電流の大きさを決定し、車両速度信号４２及びピニオンギア角度信号４４に応答する。中心位置への所望の戻りトルク電流は、指令信号６６を介してブロック６２により出力される。信号６４及び６６は、総和ブロック６８に入力され、中心位置への戻りトルク電流の指令信号６６の大きさは、アシストトルク電流指令信号６４の大きさから差し引かれる。
【００１３】
能動減衰ブロック７０は、能動減衰トルク電流指令信号７２を決定するため、コントローラー３４内に備えられている。好ましくは、能動減衰トルク電流指令信号７２は、モーター位置信号５２及び車両速度信号７２から導出され、総和ブロック６８に出力される。能動減衰トルク電流指令信号７２の大きさは、アシストトルク電流指令信号６４及び中心位置への戻りトルク電流指令信号６６の間の差異から差し引かれる。しかし、その代わりに、能動減衰ブロック７０が、モーター位置信号５２ではなくピニオンギア角度信号４４を受け取ってもよい。更に別の代替実施形態では、中心位置への戻りトルクブロック６２は、完全に省略してもよい。車両のシャシ特性それ自体が、中心位置への戻りトルクを提供するからである。
【００１４】
ここで、図３を参照すると、図２の現存する能動減衰システムの改善されたバージョンが示されている。本実施形態では、トルク指令即ちアシストの従属減衰が、モーター速度周波数従属減衰と同様に、合計の減衰トルクを決定する際に更に提供される。改善された減衰システムでは、アシスト従属減衰ブロック７４が、中心位置に戻る感触を妥協すること無しに、システムの安定性を援助するため加えられる。アシストレベルの関数としての減衰量を変えることによって、減衰のより大きな値が、より高いアシストトルクで提供され、それと共に、低いアシストトルク（例えば、中心位置付近で遭遇する）における過剰減衰を、より少なくさせるか或いは無くすことができる。これによって、システムの戻り能力及び中心位置に戻る感触が、悪影響を及ぼされることを防止される。アシスト従属減衰に関する追加の詳細事項は、２００１年４月９日に出願され、本出願の譲受人に譲渡された、米国特許出願シリアル番号０９／８２９，３１１号で見出すことができる。その内容は、その参照により本出願中に組み込まれる。
【００１５】
更に加えて、速度補償フィルター７６が、モーター速度経路に加えられ、アナログ速度センサーを備えたシステムを安定化することを援助するため、アシスト従属減衰ブロック７４と連係して使用される。速度補償フィルター７６は、システムの安定性、外乱抑制、及び、中心位置に戻る感触に関する特性を更に改善した。フィルター７６は、任意の一般的な１次、２次フィルター、或いは、適切な特性を備えたより高次のフィルターを備えていてもよい。単一ゲイン周波数従属減衰フィルター７６に関する追加の詳細事項は、２００１年６月８日に出願され、本出願の譲受人に譲渡された、米国特許仮出願シリアル番号６０／２９７，０６６号で見出すことができる。その内容は、その参照により本出願中に組み込まれる。
【００１６】
しかし、位置を微分することによりモーター速度の測定結果が得られるところのシステムに対しては、速度外乱抑制及び中心位置に戻る感触の間のトレードオフが受容できないという限界が発見された。モーター速度の測定結果を得るため位置を微分するアプローチは、本質的に、数値上ノイズがかかるアプローチであるので、この速度測定外乱は、ハンドル触感におけるトルク外乱、並びに、可聴騒音を生じさせた。周波数従属減衰手段は、この外乱抑制を援助するものではあるが、これもまた、アシスト従属減衰をてこ入れするときでさえ、追加された減衰に起因して、中心位置に戻る感触を鈍くさせる。速度外乱は静的条件（即ち、車両速度ゼロ）で最も顕著であり、中心位置の感触は、非静的条件で最も顕著であるので、車両速度への従属という特徴は、減衰関数及び位置微分関数の両方に加えられる。
【００１７】
従って、本発明の実施形態によれば、電動アシストステアリングシステムの減衰におけるモーター速度測定結果の補償のための方法及び装置が開示される。簡単に説明すると、本方法及び装置は、車両速度が変化するときにモーター速度の測度を計算するための位置微分器の特性を変化させるための能力を備える。概して、モーター速度の計算時により長い時間期間に亘って位置情報を含ませることは、測度測定の外乱を減少させる。これに関連して、周波数従属減衰（ブロック７６）のゲイン特性も車両速度に関して変化する。このことは、外乱抑制対中心位置に戻る感触のトレードオフを、車両速度が変化するとき適切に調整することを可能にする。
【００１８】
新規な方法及び装置を組み込んだ減衰システム１００の一例としての実施形態は、図４に示されている。前述した構成要素に加えて、本システム１００は、モーター位置（モーター位置信号１０５の入力による）及び車両速度（信号４２）の関数として、補償されたモーター速度出力値１０４を発生させる、ブロック１０２を更に備えている。後述されるように、ブロック１０２は、２つの別々のモーター速度値を同時に計算する可動平均フィルターを備えている。所定の車両速度に依存して、その結果生じた補償モーター速度出力値１０４は、２つの別々のモーター速度値の間の線形的に混合された値である。
【００１９】
補償モーター速度出力値１０４は、速度補償フィルター７６（前述した）、並びに、能動減衰ブロック７０の出力値との乗算のための乗算器１０６に入力される。詳細を後述するように、現存するアシスト減衰ブロック７４（図３）は、ブロック１０８における同様の車両速度従属混合関数を用いて更に強化される。ブロック１０８の出力は、乗算器１１０で速度補償フィルター７６の出力と乗算される。次いで、乗算器１１０の出力は、総和ブロック１１２で乗算器１０６の出力に加算され、合計の減衰トルク信号１１４を生成する。総和ブロック６８では、アシストトルク６４から、合計の減衰トルク信号１１４及び中心位置への戻りトルク６６が一緒に差し引かれ、補償モーター指令トルク信号１１６を生成する。
【００２０】
ここで、図５を参照すると、モーター速度を決定するための位置微分器２００の可動平均フィルターの実行内容が示されている。位置微分器２００は、図４のブロック１０２内に備えられている。例えば、タコメーター又は（直接モーター速度を測定する）リゾルバー等の測定装置とは対照的に、位置微分器は、モーター速度を計算するため時間に対するモーター位置変化を測定する。拡大された時間インターバルに亘ってモーター位置を平均化することにより、位置微分器により生成されたノイズが減少される。他方では、平均速度を計算するとき使用される時間インターバルの数が大きくなればなるほど、速度信号を生成するときの遅延時間が長くなる。
【００２１】
従って、可動平均位置微分器２００は、２つの個々のモーター速度値の計算をなす。これらのモーター速度値は、以下では、各々、丸められた（polled）高速モーター速度値２０２及び丸められた低速モーター速度値２０４と称される。丸められた高速モーター速度値２０２は、モーター位置の第１の数（ｎＨＳ）から発生され、これに対し、丸められた低速モーター速度値２０４は、モーター位置の第２の数（ｎＬＳ）を使用して発生される。両方の計算で使用されるモーター位置の数は、一定ゲイン対位置の数を維持するため、出力スケーリング因子（図示せず）と関連して調整可能となる。好ましくは、より多くの位置が回転条件におけるよりも静的条件において使用される。かくして、好ましい実施形態では、ｎＬＳがｎＨＳより大きくなる。
【００２２】
丸められた高速モーター速度値２０２及び丸められた低速モーター速度値２０４の計算は、図５を参照して理解される。与えられたサンプルｋでｐ（ｋ）と示された値を有するモーター位置信号１０５が、測定され、メモリ記憶装置に記憶される。現在のモーター位置ｐ（ｋ）は、過去のインターバルｐ（ｋ−１）、ｐ（ｋ−２）、．．．等において以前に測定された位置と共に記憶される。一例では、ＥＰＳアシストモーターは、該モーターに連係された１４４個の可能なモーター位置を有しており、これらの位置は、約５００ヘルツの周波数、即ち２ミリ秒に一度、サンプリングされたものである。記憶装置２０６は、所定数の以前のモーター位置（例えば、現在の位置ｐ（ｋ）及び１５サンプル前のモーター位置ｐ（ｋ−１５））を記憶することができる。しかし、異なる数の以前の位置を記憶してもよいことが理解されよう。
【００２３】
図示の例では、丸められた高速モーター速度値２０２は、最近の８つのモーター位置（即ち、現在のモーター位置ｐ（ｋ）プラス過去７つのモーター位置ｐ（ｋ−１）乃至ｐ（ｋ−７））を使用して計算される。かくして、総和ブロック２０８は、丸められた高速モーター速度値２０２を生成するため、ｐ（ｋ）及びｐ（ｋ−７）の間の差を取る。これとは対照的に、丸められた低速モーター速度２０４は、より大きな数のモーター位置、例えば、現在のモーター位置ｐ（ｋ）プラス過去９つのモーター位置ｐ（ｋ−１）乃至ｐ（ｋ−９））を使用する。かくして、総和ブロック２０９は、丸められた低速モーター速度値２０４を生成するため、ｐ（ｋ）及びｐ（ｋ−９）の間の差を取る。上記計算で使用された所定数のモーター位置をシステムの選択事項に従って再度調整してもよい。
【００２４】
図６は、２つの別々に計算されたモーター速度値（即ち、丸められた高速モーター速度値２０２及び丸められた低速モーター速度値２０４）が、ブロック２１０で車両速度従属混合関数で混合されることを示しているブロック図である。例えば、１バイトのデジタル情報を超えるビット数を有するデジタル信号により表された、ある一定の高速車両値を切り詰めるため、オプションで制限ブロック２１２を車両速度経路で使用してもよい。この実施形態では、２つのブレークポイントの車両速度計算が使用される。（信号４２からの）車両速度がブレークポイント１より低い場合、丸められた低速モーター速度値２０４のみが、補償されたモーター速度出力１０４として使用される。車両速度がブレークポイント２より高い場合、高速モーター速度変数のみが、補償されたモーター速度出力１０４として使用される。しかし、ブレークポイント１及び２の間に落ちる車両速度に対しては、２つのモーター速度変数が、線形に補間された車両速度混合因子（α）を使用して一緒に混合される。ここで、車両速度混合因子（α）は、車両速度に応じて１から０までの範囲にある係数である。
【００２５】
換言すれば、本方法においては、車両速度範囲（即ち、ブレークポイント１及びブレークポイント２の間の速度範囲）が決定される。車両速度が、決定された車両速度範囲を超える場合、補償されたモーター速度出力値１０４は、第１のモーター速度値（即ち、丸められた高速モーター速度値２０２）に設定される。車両速度が、決定された車両速度範囲より低い場合、補償されたモーター速度出力値１０４は、第２のモーター速度値（即ち、丸められた低速モーター速度値２０４）に設定される。車両速度が決定された車両速度範囲（即ち、ブレークポイント１より大きく且つブレークポイント２より小さい）にある場合、補償されたモーター速度出力値は、第１のモーター速度値及び第２のモーター速度値の線形的に混合された値となる。
【００２６】
混合関数が、図７のグラフに示されている。図示されたように、混合因子αは、ブレークポイント１まで、車両速度に関して１であり、ブレークポイント２以上では、車両速度に関して０である。ブレークポイント１及び２の間では、αは、１から０まで線形に減少する。ブロック２１０における丸められた速度混合関数は、従って、次式により表される。
【００２７】
補償モーター速度＝（丸められた高速度）（１−α）＋（丸められた低速度）（α）
最後に、図８は、アシストトルク減衰ブロック１０８を強化するため同様の混合関数を使用することを示している。混合に関するアシスト従属減衰では、実施される一対のトルク指令従属減衰テーブルが存在する。静的なアシスト従属減衰テーブル２１４及び揺動的なアシスト従属減衰テーブル２１６は、両方とも、該テーブルへの入力としてアシストトルク指令信号６４を有する。静的アシスト従属減衰テーブル２１４は、低車両速度でアシスト従属減衰を提供し、これと共に、揺動的アシスト従属減衰テーブル２１６は、より高い車両速度でアシスト減衰を提供する。２つの減衰テーブルの出力は、図６で示されたものと同様に、ブロック２１８でアシスト従属減衰関数を用いて混合される。アシスト従属減衰関数２１８は、車両速度入力信号４２にも依存し、該信号は、この経路において、リミッター２２０及び混合参照テーブル２２２を介して送られてもよい。
【００２８】
前述のことから、可動平均位置微分器２００及び混合関数（ブロック２１０及び２１８）を実行することにより、モーター速度を計算するため位置微分器を使用する能動減衰システム（アシスト減衰特徴を含む）を、位置微分器の特性を車両速度の関数として変化させることにより改善することができることが理解されよう。より低い車両速度では、ノイズの多い位置微分器の外乱抑制がより望ましく、従って、より大きな数の位置平均を、ハンドルの触感トルク外乱、並びに、可聴騒音を減少させるため使用してもよい。より高い車両速度では、中心位置に戻る感触が、外乱抑制より更に望まれており、従って、より小さい数の位置平均を、出力モーター速度信号を生成する際の遅延を減少するため使用される。
【００２９】
更に加えて、開示された発明は、コンピュータで実施されるプロセス及び該プロセスを実施するための装置の形態で具体化することができる。本発明は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク装置、又は、他の任意のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等の有形媒体内に具象化された指令を含む、コンピュータプログラムコードの形態で具体化されることができる。ここで、コンピュータプログラムコードがコンピュータ内にロードされ、実行されるとき、当該コンピュータが本発明を実施する装置となる。本発明は、例えば、記憶媒体に記憶され、コンピュータによりロードされ及び／又は実行されるものにしろ、又は、例えば電気ワイヤ又はケーブル、光ファイバー等の伝播媒体に亘って伝播され、若しくは電磁波放射を介して伝播される、変調搬送波か否かを問わないデータ信号としてのいずれかにしろ、コンピュータプログラムコードの形態で、実施することができる。ここで、コンピュータプログラムコードがコンピュータ内にロードされ、実行されるとき、当該コンピュータが本発明を実施する装置となる。一般的な目的のマイクロプロセッサで実施されるとき、コンピュータプログラムコード区分は、特定の論理回路を形成するようにマイクロプロセッサを構成する。
【００３０】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されたが、様々な変更をなすことができ、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の構成要素に代えて均等物を置換することができる。更に加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状態又は材料を本発明の教えに適合させるように、多数の変形をなすことができる。従って、本発明は、本発明を実行するためのベストモードと考えられて開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、一例としての電動ステアリングシステムが設けられた車両の概略図である。
【図２】図２は、図１に示されたＥＰＳコントローラーと連係される現存する能動減衰システムのブロック図である。
【図３】図３は、トルクアシスト従属の減衰及び周波数従属の減衰システムを更に設けている、修正された能動減衰システムのブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る、モーター速度値を混合させることによるモーター速度測定補償のための方法及び装置を更に含んでいる、図３の減衰システムのブロック図である。
【図５】図５は、図４で実施される移動平均フィルターの一時を示す、ブロック図である。
【図６】図６は、図４及び図５に従って補償されたモーター速度値の発生を示す、ブロック図である。
【図７】図７は、車両速度の関数としての混合因子（α）を示すグラフであり、該混合因子は、補償されるモーター速度値の発生時に適用される。
【図８】図８は、アシスト従属の減衰テーブルに関連する混合関数の使用を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  自動車
１２  電動ステアリング（ＥＰＳ）システム
１４  ラック及びピニオン型のステアリング機構
１６  ラック
１８  ギアハウジング
２０  ステアリング入力部材（ハンドル）
２２  上側操舵シャフト
２４  下側ステアリングシャフト
２６  ユニバーサルジョイント
２８  タイロッド
３０  ステアリングナックル
３２  道路車輪
３４  コントローラー
３６  モーター
３８  車両電源
４０  ライン
４２  車両速度信号
４４  回転位置信号
４６  シャフト回転位置センサー
４８  トルクセンサー
５０  入力ステアリング信号
５２  モーター位置信号
５４  モーター指令信号
５６  ウォーム
５８  ウォームギア
６０  アシストトルクブロック
６２  中心位置への戻りトルクブロック
６４  アシストトルク指令信号
６６  中心位置への所望の戻りトルクの指令信号
６８  総和ブロック
７０  能動減衰ブロック
７２  能動減衰トルク電流指令信号
７４  アシスト従属減衰ブロック
７６  速度補償フィルター
１００  減衰システム
１０２  可動平均フィルター
１０４  補償されたモーター速度出力値
１０５  モーター位置信号
１０６  乗算器
１０８  混合機能を備えたアシスト従属減衰ブロック
１１０  乗算器
１１２  総和ブロック
１１４  合計の減衰トルク信号
１１６  補償モーター指令トルク信号
２００  可動平均位置微分器
２０２  丸められた高速モーター速度値
２０４  丸められた低速モーター速度値
２０６  記憶装置
２０８  総和ブロック
２０９  総和ブロック
２１０  丸められた車両速度従属混合関数
２１２  制限ブロック
２１４  静的アシスト従属減衰テーブル
２１６  揺動的アシスト従属減衰テーブル
２１８  アシスト従属減衰混合関数
２２０  リミッター
２２２  混合参照テーブル
【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】
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