(57)【要約】      （修正有）【課題】車速に応じて、トルクリップルや騒音を防止し、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】電流フィードバック制御部には、車速判定部３８を設け、車速Ｖが高速か、低速かを判定することによって、ローパスフィルタ３２の有効、無効を切り替える切替部３１を構成した。そして、車速判定部３８から判定した車速Ｖが、低車速の場合には、切替部３１により、ローパスフィルタ３２を有効とし、車速判定部３８から判定した車速Ｖが、高車速の場合には、切替部３１により、ローパスフィルタ３２を無効とする構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するアシスト力を付与すべく設けられた操舵力補助装置と、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段から検出した車速に基づいて、前記車速の高低速を判定する車速判定手段と、
前記モータの電流を検出する電流検出手段と、
前記操舵トルク検出手段から検出した操舵トルクと、前記車速検出手段から検出した車速からモータ電流指令値を生成する電流指令値演算手段と、
前記電流指令値演算手段から生成されたモータ電流指令値と、前記電流検出手段から検出された前記モータの電流との偏差に応じて、前記モータをフィードバック系で駆動する少なくとも比例・積分補償器を有する電流フィードバック手段と、
前記偏差に含まれるノイズを除去するローパスフィルタと、
前記モータに対する駆動電力の供給を通じて、前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記電流フィードバック手段は、前記車速判定手段によって前記ローパスフィルタの有効、無効を切り替える切替手段とを備え、
前記制御手段は、前記車速判定手段から判定した車速が低車速の場合には、前記切替手段により、前記ローパスフィルタを有効とし、前記車速判定手段から判定した車速が高車速の場合には、前記切替手段により、前記ローパスフィルタを無効とすること、
を特徴とした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、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング装置は、操舵トルク、及び車速からモータ電流指令値を生成し、このモータ電流指令値とアシスト用モータに流れるモータ実電流値との電流偏差値をＰＩＤ制御（比例・積分・微分補償）する電流フィードバック制御系を構成することにより、アシスト力を発生させている。
【０００３】
しかし、従来の電流フィードバック制御系では、電流偏差値をＰＩＤ制御（比例・積分・微分補償）する電流フィードバック制御系の各ゲイン値が固定値であるため、例えば、高速操舵時のように速い応答性が必要な場合でも、位相遅れが大きく、操舵フィーリングの低下を招く場合があった。これに対して、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、車速に応じて比例、積分ゲインを変更している。例えば、低速時には、積分ゲインを大きくして、大きなアシスト力を発生させるとともに、一方、高速時には、積分ゲインを小さくして、位相の遅れを改善し、比例ゲインを大きくすることによって応答性を高め、操舵フィーリングの向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１９６０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述したような方法では、モータ電流指令値とアシスト用モータに流れるモータ実電流値との電流偏差値に、比例、積分ゲインをかけているため、アシスト用モータに流れるモータ実電流値に重畳する電流変動の影響を受けやすく、トルクリップルや騒音が生じ易く、操舵フィーリングの向上が十分に図れないという場合があった。
【０００６】
本発明の目的は、車速に応じて、トルクリップルや騒音を防止し、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するアシスト力を付与すべく設けられた操舵力補助装置と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段から検出した車速に基づいて、前記車速の高低速を判定する車速判定手段と、前記モータの電流を検出する電流検出手段と、前記操舵トルク検出手段から検出した操舵トルクと、前記車速検出手段から検出した車速からモータ電流指令値を生成する電流指令値演算手段と、前記電流指令値演算手段から生成されたモータ電流指令値と、前記電流検出手段から検出された前記モータの電流との偏差に応じて、前記モータをフィードバック系で駆動する少なくとも比例・積分補償器を有する電流フィードバック手段と、前記偏差に含まれるノイズを除去するローパスフィルタと、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて、前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記電流フィードバック手段は、前記車速判定手段によって前記ローパスフィルタの有効、無効を切り替える切替手段とを備え、前記制御手段は、前記車速判定手段から判定した車速が低車速の場合には、前記切替手段により、前記ローパスフィルタを有効とし、前記車速判定手段から判定した車速が高車速の場合には、前記切替手段により、前記ローパスフィルタを無効とすること、を要旨とする。
【０００８】
本請求項の電動パワーステアリング装置では、電流フィードバック手段には、車速判定手段によってローパスフィルタの有効、無効を切り替える切替手段を構成した。そして、車速判定手段から判定した車速が低車速の場合には、切替手段により、ローパスフィルタを有効とし、車速判定手段から判定した車速が高車速の場合には、切替手段により、ローパスフィルタを無効とする構成とした。
【０００９】
その結果、車速判定手段から判定した車速が低車速の場合には、切替手段により、ローパスフィルタを有効としたので、アシスト用モータに流れるモータ実電流値に重畳する電流変動の影響を除去できることにより、トルクリップルや騒音を低減することができ、操舵フィーリングの向上を図ることができる。一方、車速判定手段から判定した車速が高車速の場合には、切替手段により、ローパスフィルタを無効としたので、ローパスフィルタによる位相の遅れをなくすことができることにより、高速操舵時の応答性をあげることができ、操舵フィーリングの向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車速に応じて、トルクリップルや騒音を防止し、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの制御ブロック図。
【図３】車速判定部の処理手順を示すフローチャート。
【図４】切替部の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角が変更されるようになっている。
【００１３】
また、ＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ２４と、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動を制御するＥＣＵ２７とを備えている。
【００１４】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２４は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ２１は、減速機構２３を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。そして、同モータ２１の回転を減速機構２３により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
【００１５】
一方、ＥＣＵ２７には、車速センサ２５、及びトルクセンサ２６が接続されており、ＥＣＵ２７は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、及び操舵トルクτを検出する。
【００１６】
尚、トルクセンサ２６はツインレゾルバ型のトルクセンサである。ＥＣＵ２７は、図示しないトーションバーの両端に設けられた一対のレゾルバの各出力信号に基づいて操舵トルクτを演算する。また、ＥＣＵ２７は、これら検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、その駆動源であるモータ２１への駆動電力の供給を通じて、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する。
【００１７】
次に、本実施形態のＥＰＳ１における電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳ１の制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＣＵ２７は、モータ制御信号を出力するマイコン２９と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ２４の駆動源であるモータ２１に駆動電力を供給するモータ駆動回路４０、及びモータ２１に通電されるモータ実電流値Ｉmを検出するためのモータ電流検出部４１とを備えている。
【００１８】
モータ駆動回路４０は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として２つのアームを並列接続してなる公知のＨブリッジ回路（図示せず）である。また、マイコン２９の出力するモータ制御信号は、モータ駆動回路４０を構成する各スイッチング素子のオンデューティ比を規定するものとなっている。モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、モータ制御信号に応答して、各スイッチング素子がオン／オフすることにより、バッテリ２８の電源電圧に基づくモータ駆動電力を生成して、モータ２１へと出力する構成になっている。
【００１９】
ＥＣＵ２７には、モータ２１に通電されるモータ実電流値Ｉmを検出するためのモータ電流検出部４１が接続されている。そして、マイコン２９は、これら各センサの出力信号に基づき検出されたモータ２１に通電されるモータ実電流値Ｉm、並びに上記操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、モータ駆動回路４０にモータ制御信号を出力する。
【００２０】
以下に示す各制御ブロックは、マイコン２９が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。マイコン２９は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
【００２１】
図２に示すように、マイコン２９は、モータ２１を制御するモータ電流指令値Ｉ*を演算する電流指令値演算部３０と、上記モータ駆動回路４０を制御するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部４４と、を備えている。
【００２２】
トルクセンサ２６により検出された操舵トルクτ、及び車速センサ２５により検出された車速Ｖは、電流指令値演算部３０に入力される。電流指令値演算部３０は、横軸に操舵トルクτ、縦軸にモータ電流指令値Ｉ*で構成されたマップ（図示せず）である。また、上記マップは、車速Ｖをパラメータとして、同じ操舵トルクτの場合、車速Ｖが小さいほど、モータ電流指令値Ｉ*は大きくなっている。
【００２３】
モータ制御信号生成部４４は、電流指令値演算部３０で演算されたモータ電流指令値Ｉ*と、モータ電流検出部４１から検出されたモータ実電流値Ｉmと、車速センサ２５から検出された車速Ｖを入力する。そして、モータ制御信号生成部４４は、上記入力した各状態量（Ｉ*、Ｉm、Ｖ）と、減算器３５、切替部３１、ローパスフィルタ３２、加算器３６、ＰＩＤ制御部（比例・積分・微分補償）３３、ＰＷＭ出力部３７、及び車速判定部３８と、を備え電流フィードバック制御部を構成する。
【００２４】
車速判定部３８は、車速Ｖを入力信号とする。そして、車速判定部３８で判定した車速状態により、車速切替フラグＦＬＧをセット、又はリセットし、ローパスフィルタ３２を有効、無効にする切替部３１の接続を切り替えることによって、電流フィードバック制御を構成する。
【００２５】
ＰＩＤ制御部（比例・積分・微分補償）３３は、モータ電流指令値Ｉ*と、モータ実電流値Ｉmとを、減算器３５で減算して得られる電流偏差値ΔＩを、切替部３１を通過させて入力する。即ち、車速判定部３８が低車速と判定した場合は、切替部３１は接点３１c-３１aを接続する。そして、ローパスフィルタ３２に電流偏差値ΔＩを通過させ、高周波ノイズを除去した信号をＰＩＤ制御部（比例・積分・微分補償）３３に入力する。一方、車速判定部３８が高車速と判定した場合は、切替部３１が接点３１c-３１bを接続し、電流偏差値ΔＩをＰＩＤ制御部（比例・積分・微分補償）３３に入力する。
【００２６】
次に、本実施形態のマイコン２９による、車速判定部３８の処理手順について、図３に基づいて説明する。
最初に、マイコン２９は、ＩＧ（イグニションスイッチ）がオンか否かを判定する
（ステップＳ１０１）。そして、ＩＧがオフの場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）には、ステップＳ１０１に戻る。一方、マイコン２９は、ＩＧがオンの場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）には、車速切替フラグＦＬＧをリセット（ＦＬＧ=「０」、ステップＳ１０２）する。
【００２７】
そして、マイコン２９は、車速Ｖを読込む（ステップＳ１０３）。次に、マイコン２９は、車速Ｖが車速所定値Ｖ0以下か否かを判定する（ステップＳ１０４）。そして、マイコン２９は、車速Ｖが車速所定値Ｖ0以下の場合（Ｖ≦Ｖ0、ステップＳ１０４：ＹＥＳ）には、車速Ｖが低速であると判定し、車速切替フラグＦＬＧをセット（ＦＬＧ=「１」、ステップＳ１０５）する。そして、マイコン２９は、切替部処理（ステップＳ１０６）を実行する。
【００２８】
次に、マイコン２９は、ＩＧがオンか否かを判定する（ステップＳ１０７）。そして、ＩＧがオフの場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）には、処理を終わる。一方、マイコン２９は、ＩＧがオンの場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０２に戻る。一方、マイコン２９は、車速Ｖが車速所定値Ｖ0より大きい場合（Ｖ>Ｖ0、ステップＳ１０４：ＮＯ）には、車速Ｖが高速であると判定し、切替部処理（ステップＳ１０６）を実行する。
【００２９】
次に、本実施形態のマイコン２９による、切替部３１の処理手順について、図４に基づいて説明する。
まず、マイコン２９は、車速切替フラグＦＬＧが「１」か否かを判定する（ステップＳ２０１）。そして、マイコン２９は、車速切替フラグＦＬＧが「１」の場合（ＦＬＧ=「１」、ステップＳ２０１：ＹＥＳ）には、車速状態が低速であると判定し、切替部３１の接点３１c-３１aを接続（ステップＳ２０２）し、処理を終わる。
【００３０】
一方、マイコン２９は、車速切替フラグＦＬＧが「１」でない場合（ＦＬＧ=「０」、ステップＳ２０１：ＮＯ）には、車速状態が高速であると判定し、切替部３１の接点３１c-３１bを接続（ステップＳ２０３）し、処理を終わる。
【００３１】
次に、上記のように構成された本実施形態のＥＰＳ１の作用及び効果について説明する。
本実施形態のＥＰＳ１では、電流フィードバック制御部には、車速判定部を設け、車速が高速か、低速かを判定することによって、ローパスフィルタの有効、無効を切り替える切替部を構成した。そして、車速判定部から判定した車速が、低車速の場合には、切替部により、ローパスフィルタを有効とし、車速判定部から判定した車速が、高車速の場合には、切替部により、ローパスフィルタを無効とする構成とした。
【００３２】
その結果、車速判定部から判定した車速が、低車速の場合には、切替部により、ローパスフィルタを有効としたので、アシスト用モータに流れるモータ実電流値に重畳する電流変動の影響を除去できることにより、トルクリップルや騒音を低減することができ、操舵フィーリングの向上を図ることができる。一方、車速判定部から判定した車速が、高車速の場合には、切替部により、ローパスフィルタを無効としたので、ローパスフィルタによる位相の遅れをなくすことができることにより、高速操舵時の応答性をあげることができ、操舵フィーリングの向上を図ることができる。
【００３３】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、車速が高速か、低速かを判定することによって、ローパスフィルタの有効、無効を切り替えたが、車速が高速か、低速かを判定することによって、ローパスフィルタのゲイン、及び位相を切り替えても良い。
【００３４】
・本実施形態では、車速が高速か、低速かを判定することによって、ローパスフィルタの有効、無効を切り替えたが、車速と、ローパスフィルタのゲイン、及び位相のマップを有し、車速に応じてローパスフィルタのゲイン、及び位相を連続的に切り替えていっても良い。
【００３５】
・本実施形態では、モータをＤＣモータについて記載したが、モータはブラシレスＤＣモータでもよい。
【００３６】
・本実施形態では、本発明をコラムアシストＥＰＳに具体化したが、本発明をラックアシストＥＰＳやピニオンアシストＥＰＳに適用してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２：ステアリング、
３：ステアリングシャフト、４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、
８：コラムシャフト、９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、１１：タイロッド、１２：転舵輪、２１：モータ、
２３：減速機構、２４：ＥＰＳアクチュエータ（操舵力補助装置）、
２５：車速センサ（車速検出手段）、２６：トルクセンサ（操舵トルク検出手段）、
２７：ＥＣＵ、２８：バッテリ、２９：マイコン（制御手段）、
３０：電流指令値演算部、３１: 切替部、３２：ローパスフィルタ、
３３：ＰＩＤ制御部（比例・積分・微分補償）、３５：減算器、３６：加算器、
３７：ＰＷＭ出力部、３８：車速判定部、４０：モータ駆動回路、
４１：モータ電流検出部（電流検出手段）、４４：モータ制御信号生成部、
Ｖ：車速、τ：操舵トルク、
Ｉ*：モータ電流指令値、Ｉm：モータ実電流値、ΔＩ：電流偏差値、
Ｖ0：車速所定値、ＦＬＧ：車速切替フラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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