JPH08142886A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータ駆動電流の飽和に起因する違和感や振
動が発生し難い的確な制御をなしうる電動パワーステア
リング装置の制御装置を提供する。 【構成】 操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検
出手段と、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モ
ータと、トルク検出値Ｔ等に基づいてモータ電流指令値
Ｓ_I を算出し、この値Ｓ_I から積分演算を含むフィード
バック制御の演算によってモータ駆動信号Ｓ_M を算出
し、この信号Ｓ_M を出力する制御手段と、該制御手段の
出力に応じた駆動電流を電動モータに供給する駆動手段
とを備えた装置において、信号Ｓ_M を電動モータの駆動
電流の上下限値等に対応した所定の範囲±Ｓ_MAX に制限
して信号Ｓ_M'としこれを駆動手段に出力する制限手段
と、信号Ｓ_M'と信号Ｓ_M との差に基づく補正値で積分演
算における積分量を補正する補正手段とを備えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の操舵系に電動モ
ータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワー
ステアリング装置の制御装置に関し、特に、急激な操舵
操作等に対しても的確な制御をなしうる制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動パワーステアリング装置の制
御装置は、トルクセンサで検出したトルク検出信号と、
車速センサで検出した車両の車速とをもとにアシスト電
流（モータ駆動電流）を制御し、このアシスト電流を電
動モータに供給することによって、ステアリングホイー
ルの操舵力を補助するようになされている。図８に、そ
の概要ブロック図を示す。この装置は、トルク検出値Ｔ
と車速Ｖとに基づく所定の演算によりアシスト電流の目
標値となるモータ電流指令値Ｓ_I を生成する電流指令演
算処理１８と、モータ電流指令値Ｓ_I を制御目標として
ＰＩＤ制御（比例・積分・微分）によりモータ駆動信号
Ｓ_M を算出するＰＩＤ制御処理１９と、モータ駆動信号
Ｓ_M に対応したデューティ比のパルス信号等ＰＷＭ_* ，
Ｄ_* を生成するＰＷＭ回路２９と、パルス信号等ＰＷＭ
_* ，Ｄ_* に応じた駆動電流を電動モータ１２に供給する
モータ駆動回路３０と、モータ駆動回路３０による駆動
電流の電流値を検出しこの検出した電流値ｉ_M をＰＩＤ
制御演算１９にフィードバックする電流検出回路６１と
を備えるものである。

【０００３】このようにトルク検出値Ｔと車速Ｖとに基
づいてモータ電流指令値Ｓ_I を生成しこれを制御目標と
することによって、ステアリングシャフトに入力された
操舵トルク及び車速に対応する操舵補助力をモータ１２
に発生させている。また、モータ駆動電流の値ｉ_M をフ
ィードバック信号とするＰＩＤ制御演算１９によってモ
ータ電流指令値Ｓ_I に対しフィードバック制御の演算を
行ってモータ駆動信号Ｓ_M を算出することにより、モー
タ電流指令値Ｓ_I の変化に対してのより良い追従性を得
ている。すなわち、比例演算による比例制御に加えて、
主として素早い応答性を発揮するための微分演算による
微分制御と、主に定常偏差を解消するための積分演算に
よる積分制御とが行われる。

【０００４】そして、このようなフィードバック制御の
演算によって算出されたモータ駆動信号Ｓ_M に対応した
駆動電流を電動モータ１２に供給することにより、車両
の運転者によるステアリングホイールの操作に対して追
従する操舵補助力が発生するので、運転者はステアリン
グホイールを軽快に操作することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の電動
パワーステアリング装置の制御装置においては、ＰＩＤ
制御等のフィードバック制御を行っており、通常の操舵
操作であればこれに操舵補助力が追従し軽快な操作をす
ることができる。ＰＩＤ制御等は線形モデルに基づく制
御であるところ、通常の操舵操作の範囲内であれば、制
御対象の電動モータ等を線形モデルで近似することが可
能だからである。

【０００６】しかし、ステアリングホイールの急激な操
作を行ったような場合など通常の操作範囲を超える場合
には問題となることがある。例えば、ステアリングホイ
ールを急に勢いよく回転された後直ちにこの回転を止め
たような場合である。このような場合には、ステアリン
グホイールの急激な操作に対し操舵補助力の発生を追従
させるためにモータ電流指令値Ｓ_I さらにはモータ駆動
信号Ｓ_M の値が大きくなるが、その一方で実際にモータ
に供給できる駆動電流には限界があり、例えばＰＷＭ制
御においてはデューティ比１００％でモータの駆動電流
が飽和してしまいこれを超える駆動電流は供給すること
ができない。このため、フィードバック制御の演算によ
って算出されたモータ駆動信号Ｓ_M がモータ駆動電流の
限界を超えてしまい、このことによってモータ駆動信号
Ｓ_M と実際のモータ駆動電流とが対応しなくなると制御
対象が線形モデルからかけ離れたものとなり、その結果
ＰＩＤ制御だけでは適切な制御が困難になる。

【０００７】特に、フィードバック制御の中に積分演算
を含んでいる場合には、モータ電流指令値Ｓ_I 等に対応
した制御量が積分演算によって蓄積されるが、実際のモ
ータ駆動電流が飽和してしまったときでもこのことに係
わりなく積分演算による制御量の蓄積が行われることか
ら、モータ駆動信号Ｓ_M がモータ駆動電流の限界を超え
た場合にはモータ駆動信号Ｓ_M がモータ駆動電流の限界
を超えた分に対応して余分な制御量が蓄積されてしまう
ことになる。そして、その後に遅れてこの蓄積された制
御量がモータ駆動信号Ｓ_M に含まれて出力されると、過
剰な制御が行われる。すなわち、ステアリングホイール
の急な回転操作の後に直ちに停止しようとした場合、急
な回転操作に対し過剰な制御によって操舵補助力の発生
が余分に継続し、回転操作後にステアリングホイールを
とめようとしても、しばらくは先の回転操作をアシスト
する方向の操舵補助力が発生する。このため、ステアリ
ングホイールを止めようとしているにも拘わらず、これ
に反してモータは逆にステアリングホイールを回してし
まうこととなる。その結果、運転者に対し、大きな引っ
掛かり感等の操舵操作上の違和感を与えてしまったり、
場合によっては不快な振動を感じさせることにもなると
いう未解決の課題がある。

【０００８】殊に、このような現象は、ＰＩＤ制御に対
し慣性補償制御を組み合わせたような場合に多発し易
い。ステアリングホイールの操作がより軽快に行えるよ
うにするために慣性補償制御を付加するのであるが、こ
のような電動パワーステアリング装置の制御装置として
例えば特開平２−２９０７７３号公報に記載のものが知
られている。その概要を図１０に示すが、この装置は、
図９に示した装置に対し、モータ駆動信号Ｓ_M とモータ
駆動電流値ｉ_M とからモータの回転における角加速度を
間接的に検出し（７１）、この検出値に所定のゲインＫ
ａを乗じた値（７２）をモータ電流指令値Ｓ_I に加算す
る（７３）回路等を、付加したものである。この慣性補
償制御により、モータ慣性による応答の遅れを少なくし
て、モータ制御における追従性の向上を達成している。
しかしながら、モータ回転の角加速度に基づいてモータ
電流指令値Ｓ_I に対する加算等を行っていることから、
ＰＩＤ制御だけのときよりもモータ電流指令値Ｓ_I が大
きくなる機会が多くなる。このため、モータ制御の追従
性向上によって通常の運転状態では軽快な操舵操作が可
能となる一方で、急激な操作を行ったような場合には却
ってモータ駆動電流の飽和に起因する操舵操作上の違和
感や不快な振動を招き易くなってしまうことになる。

【０００９】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、急激な操舵操作が
行われたときであってもモータ駆動電流の飽和に起因す
る違和感や振動が発生し難い的確な制御をなしうる電動
パワーステアリング装置の制御装置を提供することを目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る電動パワーステアリング装置の制御
装置は、操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出
手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を発生する電動
モータと、少なくとも前記操舵トルク検出手段のトルク
検出値に基づいて操舵補助力目標値を算出し、該操舵補
助力目標値から積分演算を含むフィードバック制御の演
算によって操舵補助力指令値を算出し、該操舵補助力指
令値を出力する制御手段と、該制御手段の出力に応じた
駆動電流を前記電動モータに供給する駆動手段とを備え
た電動パワーステアリング装置の制御装置において、前
記制御手段の操舵補助力指令値を前記電動モータの駆動
電流の上下限値等に対応した所定の範囲に制限して前記
駆動手段に出力する制限手段と、該制限手段の出力値と
前記操舵補助力指令値との差に基づく補正値で前記積分
演算における積分量を補正する補正手段とを備えたもの
である。

【００１１】

【作用】請求項１に係る本発明のパワーステアリング装
置の制御装置は、制御手段の操舵補助力指令値に対して
電動モータの駆動電流の上下限値等に対応した所定の範
囲にその値を制限する処理を行う制限手段を備える。こ
の制限手段による制限処理は、モータ駆動電流がその上
下限値等で飽和する状態を模擬するものであるから、制
限処理後の操舵補助力指令値は、モータ駆動電流が実際
に採りうる値に対応した限界値を超えるということがな
い。また、制限処理前の操舵補助力指令値ではなくて制
限処理後の操舵補助力指令値が駆動手段に出力され、こ
れを受けた駆動手段によって制限処理後の操舵補助力指
令値に応じた駆動電流が電動モータに供給される。これ
により、制限処理前の操舵補助力指令値に対してはモー
タ駆動電流が飽和して正確に追従しえないような場合で
あっても、制限処理後の操舵補助力指令値に対してはモ
ータ駆動電流が正確に追従し得る。そこで、制限処理後
の操舵補助力指令値とモータ駆動電流とは常に一定の対
応が採れたものとなる。

【００１２】さらに、本発明の装置は、制限手段の出力
値と制御手段の操舵補助力指令値との差に基づく補正値
で積分演算における積分量を補正する補正手段を備え
る。すなわち、制限処理後の操舵補助力指令値と制限処
理前の操舵補助力指令値との差に基づいて積分量の補正
を行う。ここで、モータ駆動電流が飽和していないとき
と飽和しているときに分けて説明すると、先ずモータ駆
動電流が飽和しないとき、つまり制限処理前の操舵補助
力指令値が所定の範囲内のときは、制限処理後の操舵補
助力指令値と制限処理前の操舵補助力指令値とが一致す
ることから、このときの補正値は“０”となり、補正手
段による積分演算における積分量の補正は何ら行われな
いのと等価である。そこで、モータ駆動電流が飽和しな
いときには通常のフィードバック制御が適正に行われ、
これによってステアリングホイールの操作に対して的確
に追従する操舵補助力が発生する。

【００１３】一方、モータ駆動電流が飽和したとき、つ
まり制限処理前の操舵補助力指令値が所定の範囲を超え
るときは、制限処理後の操舵補助力指令値と制限処理前
の操舵補助力指令値とが一致しなくなることから、この
ときの補正値は“０”でなくなり、補正手段による積分
演算における積分量の補正が実効を発揮することとな
る。具体的には、制限処理後の操舵補助力指令値が上述
のように実際のモータ駆動電流に対応していることか
ら、制限処理後の操舵補助力指令値と制限処理前の操舵
補助力指令値との差に基づく補正値は制限処理前の操舵
補助力指令値が実際のモータ駆動電流を超えた分に対応
する。そして、この補正値で補正された積分演算におけ
る積分量は、操舵補助力目標値に対し積分演算を含むフ
ィードバック制御を通常通り行ったのに比べて、制限処
理前の操舵補助力指令値が実際のモータ駆動電流を超え
た分だけ、積分演算において蓄積される制御量が少なく
なる。これにより、従来のような余分な制御量の蓄積
は、行われなくなる。すなわち、従来は、モータ駆動電
流が飽和したときでも操舵補助力目標値（モータ電流指
令値Ｓ_I ）に対し積分演算を含むフィードバック制御を
通常通り行っていたことから、課題の項で説明した如く
制限処理前の操舵補助力指令値（モータ駆動信号Ｓ_M ）
が実際のモータ駆動電流を超えた分だけ余分な制御量が
積分演算によって蓄積されることとなってしまっていた
が、この発明では、補正手段による積分演算の積分量の
補正により、従来は余分に蓄積されれていた制御量が補
正値で相殺されるのである。そこで、モータ駆動電流が
飽和したときであっても、余分な制御量が蓄積されない
ので、過剰な制御が行われることはない。

【００１４】したがって、本発明に係る電動パワーステ
アリング装置の制御装置は、急激な操舵操作が行われた
ときであってもモータ駆動電流の飽和に起因する違和感
や振動が発生し難い的確な制御をなしうるものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の電動パワーステアリング装置
の制御装置についての第１の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、その概略構成図である。図中、１はス
テアリングホイールであり、このステアリングホイール
１に作用された操舵力は、入力軸２ａと出力軸２ｂとか
ら構成されたステアリングシャフト２に伝達される。こ
の入力軸２ａの一端はステアリングホイール１に連結さ
れ、他端は操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ３
を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。そして、
出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイ
ント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユ
ニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に
伝達される。操舵力は、さらにステアリングギヤ８を介
してタイロッド９に伝達されて転舵輪を転舵させる。ス
テアリングギヤ８は、ピニオン８ａとラック８ｂとを有
するラックアンドピニオン形に構成され、ピニオン８ａ
に伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換し
ている。

【００１６】ステアリングシャフト２の出力軸２ｂに
は、操舵補助力（アシスト力）を出力軸２ｂに伝達する
減速ギヤ１０が連結されている。また、減速ギヤ１０に
は、操舵補助力の伝達・遮断を行う電磁クラッチ装置１
１（以後、クラッチという。）を介して、操舵補助力を
発生する電動モータとしてのモータ１２の出力軸が連結
されている。このクラッチ１１は例えば電磁式で構成さ
れ、モータ１２は例えば直流サーボ電動機で構成され
る。さらに、クラッチ１１はソレノイドを有し、このソ
レノイドに後述する制御手段としてのコントローラ１３
によって励磁電流が供給されることによって、減速ギヤ
１０とモータ１２とが機械的に連結され、励磁電流の停
止により離脱される。

【００１７】トルクセンサ３は、ステアリングホイール
１に配設されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検
出するものであり、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及
び出力軸２ｂ間に介挿したトーションバーの捩じれ角変
位に変換し、この捩じれ角変位をポテンショメータで検
出するように構成される。そして、運転者がステアリン
グホイール１を操舵操作することによって、ステアリン
グシャフト２に生じる捩じれの大きさと方向とに応じた
アナログ電圧からなるトルク検出信号を出力する。すな
わち、このトルク検出信号は操舵トルクの検出値Ｔ_V を
値とする信号である。トルクセンサ３は、例えば、図９
に示すように、ステアリングホイール１が中立状態にあ
る場合には、トルク検出値Ｔ_V として所定の中立電圧Ｖ
₀ を出力し、これよりステアリングホイール１を右切り
するとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧Ｖ₀ より
増加する電圧を、左切りするとそのときの操舵トルクに
応じて中立電圧Ｖ₀ より減少する電圧を出力するように
なされている。

【００１８】１３は、モータ１２を駆動制御して操舵系
への操舵補助力の制御を行うコントローラであって、車
載のバッテリ１６から電源供給されることによって作動
するようになされている。そして、バッテリ１６の負極
は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッシ
ョンスイッチ１４及びヒューズ１５ａを介してコントロ
ーラ１３に接続されると共に、ヒューズ１５ｂを介して
コントローラ１３に直接接続されている。このヒューズ
１５ｂを介して供給される電源は例えば、メモリバック
アップ用に使用される。そして、コントローラ１３はト
ルクセンサ３からのトルク検出信号（Ｔ_V ）と車速セン
サ１７からの車速検出信号Ｖ_P とに基づきモータ１２を
駆動制御すると共に、クラッチ１１をオン／オフ制御し
モータ１２の出力軸と減速ギヤ１０とを結合／離脱状態
に制御する。

【００１９】図２は、コントローラ１３の回路構成を示
すブロック図である。このコントローラ１３は、例え
ば、制御回路２０、モータ駆動回路３０、電流検出回路
６１、クラッチ制御回路６２、リレー駆動回路６３、フ
ェールリレー６４から構成されている。そして、制御回
路２０は、マイクロコンピュータ２１（ＭＰＵ）と、こ
れの周辺回路をなすＡ／Ｄ変換器２２，２３，２４、位
相補償器２５、カウンタ２６とから構成されている。

【００２０】このマイクロコンピュータ２１は、少なく
とも、外部接続機器との入出力処理を行うインタフェー
ス部とＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部とを備えて構成されて
いる。マイクロコンピュータ２１は、位相補償器２５で
例えば位相を進める等の制御系を安定化させるための位
相補償を行ったトルクセンサ３からのトルク検出信号
（Ｔ_V ）がＡ／Ｄ変換器２２を介してデジタル値に変換
されたトルク検出値Ｔを入力する。同様に、電流検出回
路６１からの右方向モータ電流検出信号Ｉ_R をＡ／Ｄ変
換器２４を介して右方向モータ電流検出値ｉ_R として入
力し、また、左方向モータ電流検出信号Ｉ_L をＡ／Ｄ変
換器２３を介して左方向モータ電流検出値ｉ_L として入
力する。さらに、カウンタ２６からの車速検出値Ｖを入
力する。

【００２１】ここで、このカウンタ２６は、例えば図示
しない変速機の出力軸に配設され、出力軸の回転に応じ
てパルス信号を発生する回転数センサ等の車速センサ１
７からのパルス信号でなる車速検出信号Ｖ_P を入力し、
単位時間当たりのパルス数を積算し、マイクロコンピュ
ータ２１に積算値が車速検出値Ｖとして読み込まれたと
き、マイクロコンピュータ２１からのリセット信号Ｒ_C
によってカウント値がリセットされるようになされてい
る。

【００２２】マイクロコンピュータ２１では、これら入
力信号に基づいて、モータ１２に供給する駆動電流を定
めるための信号を算出する。すなわち、これら入力信号
に基づいて操舵補助力目標値としてのモータ電流指令値
Ｓ_I を算出した後、例えばＰＩＤ制御（比例・積分・微
分）により制限処理前の操舵補助力指令値としてのモー
タ駆動信号Ｓ_M を算出し、さらにモータの駆動電流の飽
和を模擬して信号値を所定の範囲に制限することにより
制限処理後の操舵補助力指令値としてのモータ駆動信号
Ｓ_M'を算出する。そして、このモータ駆動信号Ｓ_M'に基
づいてＰＷＭ（Pulse Width Modulation) 信号を生成
し、このＰＷＭ信号に基づいて左パルス幅変調信号ＰＷ
Ｍ_L ，右パルス幅変調信号ＰＷＭ_R ，右方向信号Ｄ_R ，
左方向信号Ｄ_L を生成する。そして、これをモータ駆動
回路３０に出力する。

【００２３】また、マイクロコンピュータ２１では、起
動時には、所定の故障検出処理を実行し、正常であると
きリレー駆動回路６３に対するリレー制御信号Ｓ_R を
“ＨＩＧＨ”として出力すると共に、クラッチ制御回路
６２に漸増するクラッチ制御信号Ｓ_C を出力する。ま
た、モータ１２の駆動制御時には、電流検出回路６１か
らのモータ電流検出値ｉ_R 及びｉ_L に基づいて異常監視
処理を行い、異常検出時にはモータ駆動回路３０への各
指令信号ＰＷＭ_L ，ＰＷＭ_R ，Ｄ_R ，Ｄ_L 及びリレー制
御信号Ｓ_R を“ＬＯＷ”として出力すると共に、クラッ
チ制御信号Ｓ_C の出力を停止し、異常ランプを点灯させ
る等の異常発生時の所定の処理を行う。

【００２４】モータ駆動回路３０は、少なくとも、４つ
のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路４０と、こ
れらスイッチング素子を駆動するゲート駆動回路５１〜
５４とから構成されている。そして、Ｈブリッジ回路４
０は、例えば、エンハンスメント型のＮチャネルＭＯＳ
型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の４つのＦＥＴ４
１〜４４を有し、そのＦＥＴ４１及び４３が直列に接続
されていると共に、ＦＥＴ４２及び４４が直列に接続さ
れ、これらの直列回路が並列に接続されてバッテリ１６
にフェールリレー６４を介して接続される。そして、Ｆ
ＥＴ４１と４３との接続点とＦＥＴ４２と４４との接続
点との間にモータ１２が接続されている。また、ＦＥＴ
４３のソース側は右方向電流検出抵抗Ｒ_R を介して接地
され、同様に、ＦＥＴ４４のソース側は左方向電流検出
抵抗Ｒ_L を介して接地されている。

【００２５】そして、これらＦＥＴ４１〜４４の各ゲー
ト端子Ｇ₁ 〜Ｇ₄ は、それぞれ対応するゲート駆動回路
５１〜５４と接続され、ゲート駆動回路５１〜５４から
所定の電圧供給が行われたとき、ＦＥＴ４１〜４４がオ
ン状態となるようになされており、ＦＥＴ４２及び４３
のみがオン状態となったとき、ＦＥＴ４２、モータ１
２、ＦＥＴ４３、右方向電流検出抵抗Ｒ_R の方向に通電
されて、モータ１２が正回転し、ＦＥＴ４１及び４４の
みがオン状態となったとき、ＦＥＴ４１、モータ１２、
ＦＥＴ４４、左方向電流検出抵抗Ｒ_L の方向に通電され
てモータ１２が逆回転するようになされている。

【００２６】一方、電流検出回路６１は、例えば、右方
向電流検出抵抗Ｒ_R 及び左方向電流検出抵抗Ｒ_L の両端
に発生した電圧を増幅及びノイズ除去し、右方向モータ
電流検出信号Ｉ_R 及び左方向モータ電流検出信号Ｉ_L と
して制御回路２０に出力する。また、クラッチ制御回路
６２は、制御回路２０からのクラッチ制御信号Ｓ_C に応
じて励磁電流ｉ_C を生成してクラッチ１１のソレノイド
に出力しモータ１２の出力軸と減速ギヤ１０とを機械的
結合状態／離脱状態に制御する。

【００２７】そして、リレー駆動回路６３は、マイクロ
コンピュータ２１の出力信号Ｓ_R に基づいてフェールリ
レー６４のオン／オフ制御を行っている。このフェール
リレー６４は、常開接点を有するリレースイッチであっ
て、Ｈブリッジ回路４０へのバッテリ１６の供給電源を
ＯＮ／ＯＦＦ制御するものである。次に、マイクロコン
ピュータ２１でのモータ１２の駆動制御処理の処理手順
を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。この
モータ駆動制御処理は、予め設定された所定時間毎のタ
イマ割り込みによって行われ、例えば、数ｍｓｅｃ毎に
実行される。

【００２８】なお、マイクロコンピュータ２１では、イ
グニッションスイッチ１４がオン状態となったとき、所
定の故障検出処理を実行し、異常が検出されないときに
は、リレー制御信号Ｓ_R を“ＨＩＧＨ”として出力す
る。これに応じて、リレー駆動回路６３がフェールリレ
ー６４のコイルへの通電を行うことによってフェールリ
レー６４が閉状態となり、Ｈブリッジ回路４０への通電
が行われる。また、漸増するクラッチ制御信号Ｓ_C をク
ラッチ制御回路６２に出力する。これによりクラッチ１
１が作動して、モータ１２の回転軸と減速ギヤ１０とを
徐々に機械的結合状態にさせる。さらに、各ゲート駆動
回路５１〜５４への各指令信号を起動時には“ＬＯＷ”
として出力する。

【００２９】また、例えば、イグニッションスイッチ１
４がオフ状態となった場合には、予め設定された終了時
の所定の処理を実行し、例えば、ステアリング系に蓄え
られた弾性エネルギを吸収すべく、モータ角速度に比例
したクラッチ制御信号Ｓ_C をクラッチ制御回路６２に出
力し、所定時間、粘性負荷を与えるように制御を行うよ
うなされている。

【００３０】そして、イグニッションスイッチ１４がオ
ン状態となり所定の故障検出処理が終了すると、マイク
ロコンピュータ２１では、以下のモータ駆動制御処理を
実行する。この処理では、まず、ステップＳ１で、Ａ／
Ｄ変換器２２を介して、位相補償器２５で位相補償を行
ったトルクセンサ３からのトルク検出値Ｔを読み込む。
さらに、ステップＳ２に移行して、Ｔ＝Ｔ−Ｖ₀ なる演
算を行い、中立時のトルク検出値Ｔが零となるようオフ
セット処理を行う。

【００３１】次いで、ステップＳ３に移行し、カウンタ
２６のカウント値、すなわち、車速検出値Ｖを読み込
み、カウンタ２６にリセット信号Ｒ_C を出力してカウン
ト値をリセットする。そして、ステップＳ４に移行し、
図６に示す、操舵トルクと車速とモータ電流との対応を
表す特性線図を参照し、例えば、トルク検出値Ｔと車速
検出値Ｖとに対応するモータ電流を検索し、これをモー
タ電流指令値Ｓ_I として設定する。

【００３２】この特性線図は、ステアリングシャフト２
に入力された操舵トルクに対応する補助操舵力をモータ
１２に発生させるためにモータ１２を駆動するのに必要
とするモータ電流と、操舵トルクと、車速との対応を表
したものであり、車速が小さくなるほどモータ電流指令
値は大きくなり、また操舵トルクが大きくなるほどモー
タ電流指令値は大きくなり、ある値を越えるとそれ以上
は大きくならないように設定されている。

【００３３】そして、ステップＳ５に移行し、モータ電
流指令値Ｓ_I に対して微分処理を行い所定の比例ゲイン
を乗算してこれを微分処理値ｆ_D とする。次いで、ステ
ップＳ６で右方向のモータ電流検出値ｉ_R 及び左方向の
モータ電流検出値ｉ_L を読み込み、右方向のモータ電流
検出値ｉ_R を正の値、左方向のモータ電流検出値ｉ_Lを
負の値として設定し、これら検出信号の和からモータ電
流検出値ｉ_M を算出する。すなわち、ｉ_M ＝ｉ_R −ｉ_L
により算出する。

【００３４】ここで、電流検出回路６１では、左右方向
のモータ電流検出信号Ｉ_R 及びＩ_Lの実効値が得られる
よう、それぞれの信号に対し充分なフィルタ処理を行っ
ているものとする。また、これに続くステップＳ７で
は、例えば、図４のフローチャートに示すような異常監
視処理を行う。なお、異常監視処理の詳細については後
述する。

【００３５】次いで、ステップＳ８に移行し、ステップ
Ｓ４で設定したモータ電流指令値Ｓ_I とステップＳ６で
算出したモータ電流検出値ｉ_M との差、すなわち、ｅ_M
＝Ｓ_I −ｉ_M により、電流偏差ｅ_M を算出する。続くス
テップＳ９で、電流偏差ｅ_Mに所定の比例ゲインを乗算
してこれを比例処理値ｆ_P とする。次のステップＳ１０
では、直前の処理サイクルで算出され保存されていたモ
ータ駆動信号Ｓ_M と、やはり直前の処理サイクルで算出
され保存されていたモータ駆動信号Ｓ_M'とから、これら
の差ｄＳを式ｄＳ＝Ｓ_M'−Ｓ_M により算出する。そし
て、続くステップＳ１１で、これに所定値のゲインＫ_C
を乗じて補正値Ｋ_C ×ｄＳを算出する。これにより、モ
ータ駆動信号Ｓ_M'とモータ駆動信号Ｓ_M との差に基づく
補正値が求められる。なお、ゲインＫ_C の値は、単にモ
ータ駆動信号Ｓ_M'が所定の範囲を超えた分だけ補正する
という観点からは“１”でよいが、実際には系の応答性
と動作安定との調和等の観点から制御系の動特性や非線
形等をも考慮して解析的・実験的に調整して求められた
“１”以下の値に設定される。

【００３６】さらに、次のステップＳ１２では、積分演
算の入力値ｆ_P'を比例処理値ｆ_P と補正値Ｋ_C ×ｄＳと
から式ｆ_P'＝ｆ_P ＋Ｋ_C ×ｄＳにより算出する。そし
て、続くステップＳ１３で、値ｆ_P'に対して積分処理を
行い所定の比例ゲインを乗算してこれを積分処理値ｆ_I
とする。そして、ステップＳ１４で、微分処理値ｆ
_D と、比例処理値ｆ_P と、積分処理値ｆ_I とを加算し、
これをモータ駆動信号Ｓ_M とする。このモータ駆動信号
Ｓ_Mは、この処理サイクルによる新たな値のものであ
る。

【００３７】次に、ステップＳ１５に移行し、ここで
は、新たなモータ駆動信号Ｓ_M の値が上限値Ｓ_MAX より
大きいときにはモータ駆動信号Ｓ_M'の値として上限値Ｓ
_MAX を採用し、モータ駆動信号Ｓ_M の値が下限値−Ｓ
_MAX 以上で且つ上限値Ｓ_MAX 以下のときにはモータ駆動
信号Ｓ_M'の値としてモータ駆動信号Ｓ_M の値を採用し、
モータ駆動信号Ｓ_M の値が下限値−Ｓ_MAX より小さいと
きにはモータ駆動信号Ｓ_M'の値として下限値−Ｓ_MAX を
採用する。ここで、上限値Ｓ_MAX は、右パルス幅変調信
号ＰＷＭ_R がデューティ比１００％となるときのモータ
駆動信号Ｓ_M の値であり、下限値−Ｓ_MAX は、左パルス
幅変調信号ＰＷＭ_L がデューティ比１００％となるとき
のモータ駆動信号Ｓ_M の値である。すなわち、上限値Ｓ
_MAX と下限値−Ｓ_MAX は、電動モータ１２の駆動電流の
上下限値に対応した値である。そこで、このステップに
おける演算は、電動モータ１２の駆動電流の上下限値に
対応した所定の範囲に値を制限する処理となり、これに
よってモータ駆動信号Ｓ_M からモータ駆動信号Ｓ_M'が算
出される。このモータ駆動信号Ｓ_M'は、ＰＷＭ信号がデ
ューティ比１００％となってモータ駆動電流が飽和した
ときであっても、モータ駆動電流との対応が採れてい
る。

【００３８】そして、この後のステップＳ１６では、モ
ータ駆動信号Ｓ_M'がＳ_M'≧０であるか否かを判定し、Ｓ
_M'≧０である場合には、ステアリングホイール１が右操
舵されたものとしてステップＳ１７に移行する。そし
て、ステップＳ１７では、モータ１２の回転方向を正回
転方向に設定する右方向信号Ｄ_R を“ＨＩＧＨ”とし、
また、モータ駆動信号Ｓ_M'に応じた駆動電流をモータ１
２に供給するためのデューティ比を設定しこれを右パル
ス幅変調信号ＰＷＭ_R としてそれぞれ対応するゲート駆
動回路５２，５３に出力し、ゲート駆動回路５１，５４
には左パルス幅変調信号ＰＷＭ_L 及び左方向信号Ｄ_L を
“ＬＯＷ”として出力する。そして、この処理サイクル
を終了して呼出し側のプログラムに戻る。

【００３９】一方、ステップＳ１６で、Ｓ_M'≧０でない
場合には、ステアリングホイール１を左操舵した状態で
あるものと判定してステップＳ１８に移行する。そし
て、ステップ１８では、モータ１２の回転方向を逆回転
方向に設定する左方向信号Ｄ_Lを“ＨＩＧＨ”とし、ま
た、モータ駆動信号Ｓ_M'に応じた駆動電流をモータ１２
に供給するためのデューティ比を設定しこれを左パルス
幅変調信号ＰＷＭ_L として、それぞれ対応するゲート駆
動回路５１，５４に出力する。また、右方向信号Ｄ_R 及
び右パルス幅変調信号ＰＷＭ_R は“ＬＯＷ”としてそれ
ぞれゲート駆動回路５１，５４に出力する。そして、処
理を終了して呼出し側のプログラムに戻る。このよう
に、ステップＳ１７，Ｓ１８で、モータ駆動信号Ｓ_M'に
基づいてＰＷＭ信号が生成される。すなわち、ステップ
Ｓ１７，Ｓ１８における処理は、駆動手段の一部を構成
し、これによってモータ駆動信号Ｓ_M ではなくモータ駆
動信号Ｓ_M'に応じた駆動電流が電動モータ１２に供給さ
れる。なお、これらのモータ駆動信号Ｓ_M とモータ駆動
信号Ｓ_M'は、次の処理サイクルでの補正値算出のために
値が保存される。そして、モータ駆動制御処理の１つの
処理サイクルが終了する。

【００４０】ステップＳ７での異常監視処理について説
明する。この処理は、図４に示すように、まず、ステッ
プＳ２１で、モータ電流検出値ｉ_M の絶対値が最大電流
値Ｉ_MAX よりも小さいか否かを判定する。ここで最大電
流値Ｉ_MAX は、モータ駆動回路３０が正常に作動してい
るとみなす値として予め設定されたものである。そし
て、モータ電流検出値ｉ_M の絶対値が最大電流値Ｉ_MAX
よりも小さいときは、正常であるものと判定して、ここ
での処理を終了して呼出し側のプログラムに戻る。

【００４１】一方、ステップＳ２１で、モータ電流検出
値ｉ_M の絶対値が最大電流値Ｉ_MAXよりも小さくないと
きには、Ｈブリッジ回路４０に過大電流が流れており、
異常が発生したものと判定してステップＳ２２に移行す
る。ステップＳ２２では、ゲート駆動回路５１〜５４へ
の各指令信号ＰＷＭ_L ，ＰＷＭ_R ，Ｄ_R ，Ｄ_L を“ＬＯ
Ｗ”として出力し、これによってＨブリッジ回路４０の
通電路を遮断する。そして、ステップＳ２３に移行し、
クラッチ制御回路６２へのクラッチ制御信号Ｓ_C の出力
を停止することによって、クラッチ１１を作動させてモ
ータ１２の出力軸と減速ギヤ１０とを離脱状態にする。
さらに、ステップＳ２４に移行して、リレー駆動回路６
３へのリレー制御信号Ｓ_R を“ＬＯＷ”として出力する
ことによって、フェールリレー６４を作動させて、バッ
テリ１６からのＨブリッジ回路４０への通電を遮断す
る。そして、ステップＳ２５では、例えば、メイン処理
プログラム等の上位プログラムに異常通知を行い、処理
を終了する。以後、異常通知を受けた上位プログラムで
は、モータ駆動制御処理を実行しない。

【００４２】かかる構成からなる第１の実施例の電動パ
ワーステアリング装置の制御装置について、その動作を
説明する。具体的には、車両を始動後に直進走行してい
たときに運転者がステアリングホイールを急に右切り
し、その後直ぐにステアリングホイールを元に戻すとい
う操舵操作を行ったときの動作を説明する。なお、この
ような操作を行ったときの状態変化の様子を時間軸ｔを
横軸に採って図７に示す。図中、（ａ）におけるθはス
テアリングホイールの操舵角を示し、（ｂ）において実
線で示すＳ_I はモータ電流指令値Ｓ_I であり、（ｃ）に
おいて実線で示すｉ_M'は従来装置におけるモータ電流検
出値であり、（ｄ）において実線で示すｉ_M は本発明の
実施例におけるモータ電流検出値ｉ_M である。さらに、
（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）において破線で示すｉ_M*は、
モータ駆動電流が±ｉ_MAX で飽和することなく幾らでも
供給しうると仮定したときに検出される仮想のモータ電
流検出値である。

【００４３】今、車両が停車している状態であるものと
し、この状態からイグニッションスイッチ１４をオン状
態にしたものとすると、マイクロコンピュータ２１で
は、所定の故障監視処理を行い、異常がなければ、リレ
ー制御信号Ｓ_R を“ＨＩＧＨ”としてリレー駆動回路６
３に出力し、また、クラッチ制御回路６２へのクラッチ
制御信号Ｓ_C を漸増して出力する。これによってリレー
駆動回路６３が、フェールリレー６４のコイルへの通電
を行うことによって、フェールリレー６４が閉状態とな
り、バッテリ１６の供給電源がＨブリッジ回路４０に供
給可能となる。また、クラッチ１１が徐々に作動し、モ
ータ１２の回転軸と減速ギヤ１０とが機械的結合状態と
なり、モータ１２の回転駆動力がステアリングシャフト
２に伝達可能となる。

【００４４】そして、マイクロコンピュータ２１では、
変数やデータ領域等の初期化を行った後、所定の割り込
み周期でモータ駆動制御処理を実行する。このとき、乗
員が操舵操作を行っていないものとすると、トルクセン
サ３からのトルク検出信号Ｔ_V が中立電圧Ｖ₀ となり、
このとき、車両は停車中であるので、車速検出値Ｖは零
となることから、図３のモータ駆動制御処理において
は、図６の特性線図からモータ電流指令値Ｓ_I は略零と
なり、そしてモータ駆動信号Ｓ_M 、モータ駆動信号Ｓ_M'
も略零となって、さらにモータ電流検出値ｉ_M も略零と
なるので、モータ１２は駆動されない。そして、停車し
ている状態から走行状態に移るが、車両が直進走行状態
すなわちステアリングホイールの操舵角θが“０”の間
は、通常トルクセンサ３からのトルク検出値Ｔが中立位
置Ｖ₀ 近傍にあるので、上述と同様に、モータ電流指令
値Ｓ_I 、モータ駆動信号Ｓ_M 、モータ駆動信号Ｓ_M'、モ
ータ電流検出値ｉ_M が略零となり、やはりモータ１２は
駆動されない（図７における時刻ｔ０部分参照）。

【００４５】この走行中に、例えば乗員が急に右操舵を
行った場合には（図７における時刻ｔ１部分参照）、操
舵角θが正方向に増加するに伴い、トルクセンサ３から
のトルク検出信号Ｔ_V は中立電圧Ｖ₀ よりも大きい電圧
値となる。このときのモータ駆動制御処理の処理サイク
ルについて詳述すると、マイクロコンピュータ２１で
は、Ａ／Ｄ変換器２２を介して入力したトルク検出値Ｔ
をもとにＴ＝Ｔ−Ｖ₀ によりオフセット処理し、中立点
を零とするトルク検出値Ｔを算出する。さらに、このト
ルク検出値Ｔと車速検出値Ｖとをもとに図６の特性線図
から対応するモータ電流指令値Ｓ_I を設定する。このと
き、右操舵を行ったので、オフセット処理したトルク検
出値Ｔは、正の値となり、よって、モータ電流指令値Ｓ
_I も正の値となる。

【００４６】このとき、例えば、車両が低速走行してい
る状態で操舵トルクが大きい場合には、大きな操舵補助
力を必要とするのでモータ電流指令値Ｓ_I は大きく設定
され、高速走行している場合には、ステアリングホイー
ル１の手応え感があるように小さな操舵補助力を発生さ
せるためにモータ電流指令値Ｓ_I は小さな値に設定され
る。また、操舵トルクが小さい場合にも同様に、車速が
小さいほど大きなモータ電流指令値Ｓ_I を設定し、車速
が大きくなるにつれてステアリングホイール１の手応え
感があるように小さなモータ電流指令値Ｓ_I に設定され
る。何れにしても、急な操舵操作を行った場合には、操
舵トルクの急増に伴って、速やかにモータ電流指令値Ｓ
_I は正の値となる。もっとも、この時点では未だモータ
駆動電流を飽和させるまでには至らないものとする。す
なわち、モータ駆動信号Ｓ_M の値が下限値−Ｓ_MAX と上
限値Ｓ_MAX との間にある。

【００４７】そして、設定したモータ電流指令値Ｓ_I に
対して微分処理等の所定の処理を行い、微分ゲインＫ_D
を乗算して微分処理値ｆ_D を算出する。また、左右方向
のモータ電流検出値ｉ_R 及びｉ_L をもとに、ｉ_M ＝ｉ_R
−ｉ_L により、モータ１２に流れる電流値としてモータ
電流検出値ｉ_M を算出する。そして、異常監視処理を実
行し正常と判定した場合には、モータ電流指令値Ｓ_I と
このモータ電流検出値ｉ_M とから電流偏差ｅ_M を算出す
る。そして、この電流偏差ｅ_M と読み出した比例ゲイン
Ｋ_P とを乗算して比例処理値ｆ_P を算出する。

【００４８】さらに、直前の処理サイクルで算出されて
いたモータ駆動信号Ｓ_M とモータ駆動信号Ｓ_M'とから式
ｄＳ＝Ｓ_M'−Ｓ_M により差ｄＳを算出し、これに所定の
ゲインＫ_C を乗じて補正値Ｋ_C ×ｄＳを算出する。もっ
とも、このときは未だモータ駆動電流が飽和していない
ので、モータ駆動信号Ｓ_M とモータ駆動信号Ｓ_M'とは値
が一致しており、差ｄＳ及び補正値Ｋ_C ×ｄＳは“０”
である。

【００４９】次に、比例処理値ｆ_P と補正値Ｋ_C ×ｄＳ
とから式ｆ_P'＝ｆ_P ＋Ｋ_C ×ｄＳにより積分演算の入力
値ｆ_P'を算出し、さらに値ｆ_P'に対して積分処理を行い
所定の比例ゲインを乗算してこれを積分処理値ｆ_I とす
る。この処理サイクルの時点では、補正値Ｋ_C ×ｄＳが
“０”であるから、積分演算の入力値ｆ_P'は比例処理値
ｆ_P と一致する。

【００５０】そして、入力値ｆ_P'に対して積分処理した
値に積分ゲインＫ_I を乗算して積分処理値ｆ_I を算出
し、これら微分処理値ｆ_D と比例処理値ｆ_P と積分処理
値ｆ_Iとを加算してモータ駆動信号Ｓ_M を算出する。こ
のとき、入力値ｆ_P'が比例処理値ｆ_P に一致しているこ
とから、モータ駆動信号Ｓ_M は補正のないときの値に一
致する。

【００５１】次に、値を下限値−Ｓ_MAX と上限値Ｓ_MAX
との間に制限する処理によってモータ駆動信号Ｓ_M から
モータ駆動信号Ｓ_M'が算出されるが、今はモータ駆動信
号Ｓ_M の値が下限値−Ｓ_MAX と上限値Ｓ_MAX との間にあ
ることから、モータ駆動信号Ｓ_M'はモータ駆動信号Ｓ_M
に一致する。そこで、モータ駆動信号Ｓ_M'は、モータ駆
動電流が飽和しないときのモータ駆動信号Ｓ_M であって
何ら補正のないものに一致する。

【００５２】そして、モータ駆動信号Ｓ_M'の符号に基づ
き電流方向を判断し、この場合、モータ駆動信号Ｓ_M'≧
０となることから、指令信号ＰＷＭ_L 及びＤ_L は“ＬＯ
Ｗ”として出力し、指令信号Ｄ_R は“ＨＩＧＨ”、指令
信号ＰＷＭ_R はモータ駆動信号Ｓ_M'に応じたデューティ
比Ｄのパルス信号として出力する。これに応じて、ゲー
ト駆動回路５３が所定の電圧供給を行ってＦＥＴ４３を
オン状態とし、また、指令信号ＰＷＭ_R が“ＨＩＧＨ”
である間、ゲート駆動回路５２が所定の電圧供給を行う
ことによってＦＥＴ４２がオンオフ制御される。

【００５３】このとき、指令信号ＰＷＭ_L 及びＤ_L が
“ＬＯＷ”であることから、ゲート駆動回路５１、５４
はＦＥＴ４１及び４４に所定の電圧供給を行わないの
で、ＦＥＴ４１及び４４はオフ状態のままである。そこ
で、ＦＥＴ４２がオン状態となるとき、バッテリ１６か
らの電源供給により、ＦＥＴ４２、モータ１２、ＦＥＴ
４３、右方向電流検出抵抗Ｒ_R の方向に通電されてモー
タ１２が正回転し、ＦＥＴ４２がオンオフ制御されるこ
とによってモータ駆動信号Ｓ_M'に応じた駆動電流が供給
されてモータ１２の駆動制御が行われる。

【００５４】このようにこの処理サイクルでは、ステア
リングホイールの操舵角θが正方向に変化したこと等に
応じて、モータ電流指令値Ｓ_I が正の値となり、さらに
モータ駆動信号Ｓ_M'も正の値を採る。そして、これに応
じて、駆動電流の検出値すなわちモータ電流検出値ｉ_M
もモータ電流指令値Ｓ_I に僅かに遅れて正方向に増加す
る。すなわち、モータ１２の電気的応答性に応じた遅れ
をもってモータ電流検出値ｉ_M がモータ電流指令値Ｓ_I
に追従する（図７（ｂ）参照）。このとき、上述したよ
うにモータ駆動電流が飽和しないときのモータ駆動信号
Ｓ_M であって何ら補正のないものに対してモータ駆動信
号Ｓ_M'が一致することから、モータ電流検出値ｉ_M およ
びモータ電流検出値ｉ_M'は共に、モータ駆動電流が飽和
しないと仮定したときのモータ電流検出値ｉ_M*に一致す
る。

【００５５】したがって、このときのモータ制御状態
は、線形モデルで近似可能な動作状態に対する制御と同
様であり、適正な状態である。そして、このような制御
状態での処理サイクルが何回か繰り返された後に、操舵
角θの急激な増加に伴ってトルク検出値Ｖさらにモータ
電流指令値Ｓ_I が大きくなると、モータ駆動信号Ｓ_M の
値が上限値Ｓ_MAX を超えるに至ることとなる（図７にお
ける時刻ｔ２部分参照）。こうしてモータ駆動信号Ｓ_M
の値が上限値Ｓ_MAX を超えた後（図７における時刻ｔ２
から時刻ｔ３までの部分参照）の処理サイクルでは、ト
ルク検出値Ｔの読み込みからモータ電流指令値Ｓ_I の設
定、モータ電流検出値ｉ_M と電流偏差ｅ_M の算出、さら
に比例処理値ｆ_P の算出までは上述したのと同様である
が、その他の処理については補正が実効を発揮する点で
相違する。

【００５６】すなわち、式ｄＳ＝Ｓ_M'−Ｓ_M により差を
算出し、さらに補正値Ｋ_C ×ｄＳを算出するが、このと
きは、モータ駆動信号Ｓ_M の値が上限値Ｓ_MAX を超えて
いることからＳ_M'＞Ｓ_M なので、差ｄＳ及び補正値Ｋ_C
×ｄＳは負の値となる。そして、式ｆ_P'＝ｆ_P ＋Ｋ_C ×
ｄＳにより算出された積分演算の入力値ｆ_P'は、従来の
積分演算の入力値ｆ_P よりも小さい値となる。そこで、
このときの処理サイクルにおいて積分演算によって積算
される積分量は（図３のステップＳ１３参照）、従来に
比べて（Ｓ_M −Ｓ_M'）だけ少ない。すなわちモータ駆動
信号Ｓ_M が上限値Ｓ_MAX を超えた分だけ従来のものより
少ないものとなる。これにより、積分演算における積分
量は、モータ駆動電流の飽和状態を反映したものとな
る。

【００５７】そして、積分処理値ｆ_I 、新たなモータ駆
動信号Ｓ_M 、モータ駆動信号Ｓ_M'を算出する。このと
き、モータ駆動信号Ｓ_M の値が上限値Ｓ_MAX を超えてい
ることから、モータ駆動信号Ｓ_M'は上限値Ｓ_MAX に制限
される。つまり、ＰＷＭ信号はデューティ比が１００％
となり、モータの駆動電流は飽和状態となる。そこで、
このときのモータ電流検出値ｉ_M は、モータ電流検出値
ｉ_M*と異なるものとなり、上限値ｉ_MAX でほぼ一定のも
のとなる。なお、従来の装置の場合もモータ電流検出値
ｉ_M'が上限値ｉ_MAX でほぼ一定となるのは同様である。

【００５８】したがって、このときのモータ制御状態
は、モータ駆動電流が供給可能な最大限になるように制
御しているという点で、適正な出力状態である。また、
モータ駆動電流の飽和に対応した非線形モデル的な修正
を加味して積分演算をすることからモータ駆動電流の飽
和状態が積分量に反映されている。この点は、あくまで
も線形モデルとして制御するためモータ駆動電流の飽和
状態が積分量に反映されない従来の制御と異なる。

【００５９】このような制御状態での処理サイクルが何
回か繰り返された後に、今度は運転者がステアリングホ
イールを元に戻そうとして左切りを行うと、この操作に
よって操舵角θが減少することとなる。そして、操舵角
θの減少に伴ってトルク検出値Ｖさらにモータ電流指令
値Ｓ_I も減少してくると、やがてモータ駆動信号Ｓ_Mの
値が上限値Ｓ_MAX にまで減少することとなる（図７にお
ける時刻ｔ３部分参照）。この時点までは、まだ、上述
した如くモータ電流検出値ｉ_M がモータ電流検出値ｉ_M'
と同じく上限値ｉ_MAX でほぼ一定のものとなっており、
モータの制御状態も外面的には従来と一致する。ただ
し、積分演算における積分量について比較すると、従来
は仮想のモータ電流検出値ｉ_M*に対応した量が積分され
て実際のモータ電流検出値ｉ_M'に対応した量よりも余分
な量までも積分されていたのに対し（図７（ｃ）におけ
ル領域Ｙ参照）、この発明の装置では実際のモータ電流
検出値ｉ_M に対応した量しか積分されていない。

【００６０】こうしてモータ駆動信号Ｓ_M の値が上限値
Ｓ_MAX よりも小さくなった後（図７における時刻ｔ３以
後の部分参照）の処理サイクルでは、操舵角θの急激な
減少に伴ってトルク検出値Ｖも速やかに減少し、これに
基づいて算出したモータ電流指令値Ｓ_I も速やかに減少
してくる。そして、既述の手順に従ってモータ電流検出
値ｉ_M 、電流偏差ｅ_M の算出、比例処理値ｆ_P 等、さら
にモータ駆動信号Ｓ_Mとモータ駆動信号Ｓ_M'の算出をも
行うが、この場合には、モータ駆動信号Ｓ_M の値が下限
値−Ｓ_MAX と上限値Ｓ_MAX との間にあることから、モー
タ駆動信号Ｓ_M'はモータ駆動信号Ｓ_M に一致する。すな
わち、モータ駆動信号Ｓ_M'は、モータ駆動電流が飽和し
ないときのモータ駆動信号Ｓ_M に一致する。そして、フ
ィードバック制御における積分演算の入力値ｆ_P'に関す
る補正は実質的に停止する。しかも、以前の補正によっ
てこのときまでになされた積分演算における積分量が上
述したように実際のモータ駆動電流に対応したものとな
っていることから、このときにおける積分量は、線形モ
デルに基づくフィードバック制御においてモータ駆動電
流が飽和しないときの積分量にほぼ一致する。つまり、
モータ駆動電流が飽和したことの影響は、もはやフィー
ドバック制御における制御状態には残存しない。

【００６１】そこで、モータ駆動信号Ｓ_M'は、モータ駆
動電流が飽和しないと仮定したときのモータ駆動信号で
あって何ら補正のないものに一致する。そして、このモ
ータ駆動信号Ｓ_M'によって制御された結果のモータ電流
検出値ｉ_M は、モータ駆動電流が飽和しないと仮定した
ときのモータ電流検出値ｉ_M*に、ほぼ一致することとな
る（図７（ｄ）参照）。したがって、このときのモータ
制御状態は、線形モデルで近似可能な動作状態に対する
制御と同様であり、適正な状態である。

【００６２】なお、この点を従来例と比較すると、従来
の場合は、モータ電流指令値Ｓ_I が減少してこれに基づ
く比例処理値ｆ_P 等が小さくなっても、フィードバック
制御での積分演算における積分量に余分な量が残存して
いるため積分処理値ｆ_I が依然として大きな値を維持す
ることから、モータ駆動信号Ｓ_M も値の大きな状態を保
つ。そして、ある程度の時間をかけて余分な積分量の放
出が終わるに至ってから初めて（図７（ｃ）における時
刻ｔ４部分参照）、モータ駆動信号Ｓ_M が値Ｓ_MAX 以下
となる。このため、モータ電流検出値ｉ_M'は、モータ駆
動電流が飽和しないと仮定したときのモータ電流検出値
ｉ_M*に対し、遅れて減少することとなる。さらには、こ
のような遅れによって反対向きの過剰な制御を招くとき
もある（図７（ｃ）における時刻ｔ５部分参照）。これ
に対し、この発明の装置には、従来例におけるこのよう
な遅れはない。

【００６３】そして、この実施例の装置では、さらに何
回かのモータ駆動制御処理の処理サイクルが繰り返さ
れ、運転者がステアリングホイールを元に戻して操作を
止めると、速やかにモータ駆動信号Ｓ_M'が略零となり、
その結果、モータ電流検出値ｉ_M も速やかに略零となる
（図７における時刻ｔ６部分参照）。しかも、このこと
が、モータ駆動信号Ｓ_M の変化に遅れを有する従来装置
が同様の状態に達する時点よりも（図７における時刻ｔ
７部分参照）、早い時点で達成される。

【００６４】したがって、この実施例の装置は、直進走
行中に運転者がステアリングホイールを急に右切りしそ
の後直ぐにステアリングホイールを元に戻すという操舵
操作を行ったときでも、ステアリングホイールの操作に
対して的確に追従する操舵補助力を発生させる制御を行
うことができる。本発明の電動パワーステアリング装置
の制御装置についての第２の実施例を説明する。これ
は、ＰＩＤ制御に対しさらにモータ慣性補償制御を組み
合わせたものであり、その概要構成図を図８に示す。こ
の装置は、トルク検出値Ｔと車速検出値Ｖとに基づいて
モータ駆動信号Ｓ_M'を算出する演算制御回路２１００
と、モータ駆動信号Ｓ_M'に対応したデューティ比のパル
ス信号等ＰＷＭ_* ，Ｄ_* を生成するＰＷＭ回路２９と、
パルス信号等ＰＷＭ_* ，Ｄ_* に応じた駆動電流を電動モ
ータ１２に供給するモータ駆動回路３０と、モータ駆動
回路３０による駆動電流の電流値を検出しこの検出した
電流値ｉ_M をＰＩＤ制御回路にフィードバックする電流
検出回路６１とを備えるものである。

【００６５】ここで、演算制御回路２１００は、トルク
検出値Ｔと車速検出値Ｖとに基づいてモータの駆動電流
値設定等のための指令値としてのモータ電流指令値Ｓ_I
を生成する電流指令演算器１８と、モータ電流指令値Ｓ
_I'を制御目標としてＰＩＤ制御によってモータ駆動信号
Ｓ_M を生成するＰＩＤ制御回路を構成する加算器１９ａ
と微分演算器１９ｂと比例演算器１９ｃと積分演算器１
９ｄと加算器１９ｅと、モータ駆動信号Ｓ_M の信号値を
±Ｓ_MAX の範囲に制限してモータ駆動信号Ｓ_M'を出力す
るリミッタ２１１０と、加算器２１２１と比例演算器２
１２２と加算器２１２３とで構成される補正回路２１２
０とを具備する。この部分は、第１の実施例におけるマ
イクロンピュータ２１にほぼ相当する電子回路である。

【００６６】さらに、演算制御回路２１００は、モータ
駆動信号Ｓ_M'とモータ駆動電流値ｉ_M とからモータの回
転における角加速度を間接的に検出する角加速度検出器
７１と、この検出値に所定の慣性補償係数Ｋ_G を乗じて
補償値を算出する慣性補償係数回路７２と、この補償値
をモータ電流指令値Ｓ_I に加算してモータ電流指令値Ｓ
_I'とする加算器７３とを具備する。これにより、モータ
慣性による応答の遅れを補償する慣性補償制御も行われ
る。

【００６７】この慣性補償制御について詳述すると、角
加速度検出器７１でのモータ角加速度ω₁ の算出は次の
ように行われる。モータ駆動信号Ｓ_M'に対応したパルス
幅変調信号ＰＷＭのデューティ比Ｄ、電源電圧Ｖ
_BAT （＝バッテリ電圧Ｂ）とすると、モータ１２に供給
される平均電圧Ｖは、次のように表される。 Ｖ_AV＝Ｄ・Ｖ_BAT …（１） 一方、モータ１２が回転するとこの回転によってモータ
１２では逆起電力が発生するが、このときのモータ回転
における角速度をω₀ とし、さらに逆起電力定数をｋ_T
とすると、モータ１２に発生する逆起電圧はｋ_T ・ω₀
となる。このことから、コイル抵抗Ｒを有するモータ１
２に供給された平均電圧Ｖ_AVは次のようにも表される。

【００６８】Ｖ_AV＝ｋ_T ・ω₀ ＋Ｒ・ｉ …（２） そこで、式（１）及び（２）よりＶ_AVを消去して、モー
タ角速度ω₀ は次のように求められる。 ω₀ ＝（Ｄ・Ｖ_BAT −Ｒ・ｉ）／ｋ_T …（３） さらに、この式（３）の両辺を時間ｔで微分することに
より、モータ回転における角加速度ω₁ が算出される。

【００６９】こうして間接的に検出された角加速度ω₁
が慣性補償係数回路７２で所定の慣性補償係数Ｋ_G と乗
算されて、モータ電流指令値Ｓ_I に対する補償値が求め
られる。そして、この補償値がモータ電流指令値Ｓ_I に
加算器７３で加算され、モータ電流指令値Ｓ_I'が求めら
れる。これにより、慣性補償制御が行われて、モータ慣
性に起因するモータの応答性の遅れが補償される。

【００７０】なお、角加速度ω₁ はセンサで直接検出し
てもよく、また、例えば、モータ軸に取り付けた角度セ
ンサにより検出された角度値を、時間ｔで微分して先ず
角速度ω₀ を求め、更にもう一度微分して角加速度ω₁
を求めるようにしてもよい。あるいは、例えばステアリ
ングシャフト２に取り付けた角度センサによりステアリ
ングホイールの舵角を検出し、これをモータ軸の角度の
近似値とすることで、角加速度ω₁ を求めるようにして
もよい。また、慣性補償制御に加えて、図示しないが、
操舵系に電気的粘性抵抗を与えて車両の安定性向上を図
るために、角速度ω₀ に所定のダンパ係数Ｋ_V を乗算し
この乗算値をモータ電流指令値Ｓ_I から減算するダンパ
制御が行われてもよい。

【００７１】このような構成の電動パワーステアリング
装置の制御装置の動作は、モータ電流指令値Ｓ_I に慣性
補償制御による補償を施してモータ電流指令値Ｓ_I'を求
めるという処理が付加された以外は、第１の実施例のも
のとほぼ同様となる。そこで、重複する説明は割愛する
が、この第２の実施例にあっては、モータ電流指令値Ｓ
_I に対して補償値の加算等を行っていることから、同じ
操舵操作についての動作であっても第１の実施例におけ
るモータ電流指令値Ｓ_I よりもモータ電流指令値Ｓ_I'が
大きくなる傾向がある。このため、直進走行中に運転者
がステアリングホイールを急に右切りしその後直ぐにス
テアリングホイールを元に戻すという操舵操作を行った
とき等には、モータ電流指令値Ｓ_I'が図７（ｂ）におけ
るＳ_I よりも急峻でピーク値の高いものとなり、このた
めモータ電流検出値ｉ_M*が上限値ｉ_MAX を超える領域が
図７（ｃ）における領域Ｙよりも広くなる。あるいは、
慣性補償制御を行わなければモータ電流検出値ｉ_M*が上
限値ｉ_MAX を超えないような操舵操作に対してもモータ
電流検出値ｉ_M*が上限値ｉ_MAX を超えることが起こりう
る。しかし、この装置では、補正回路２１２０による補
正が行われることから、このようなときでも、フィード
バック制御の積分演算器１９ｄにおける積分量が実際の
モータ駆動電流に対応したものとなる。そして、仮想の
モータ電流検出値ｉ_M*が上限値ｉ_MAX 以下に納まるべき
タイミングで素早く実際のモータ電流検出値ｉ_M も上限
値ｉ_MAX 以下に納まる。そこで、操舵操作上の違和感や
不快な振動を招くことなく、ステアリングホイールの操
作に対して的確に追従する操舵補助力を発生させること
ができる。

【００７２】したがって、この装置は、ＰＩＤ制御に加
えて慣性補償制御を行うものでありながら、急激な操舵
操作が行われたときであってもモータ駆動電流の飽和に
起因する違和感や振動が発生し難い的確な制御を行うこ
とができるものである。なお、上記の各実施例では、右
操舵を行った場合について説明したが、左操舵を行った
場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。

【００７３】また、上記実施例では、ＰＩＤ制御によっ
てモータの駆動制御を行う場合について説明したが、こ
れに限らず、例えばＰＩ制御等により制御を行うことも
可能である。また、上記実施例では、操舵トルクと車速
とをもとにモータ電流指令値を設定するようにした場合
について説明したが、例えば、操舵トルクのみに基づい
てモータ電流指令値を設定することも可能である。

【００７４】さらに、上記実施例では、ＦＥＴ（電界効
果トランジスタ）によりモータドライブ回路を構成した
場合について説明したが、これに限らず、バイポーラト
ランジスタ等、その他のスイッチング素子等を適用する
ことも可能である。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る本
発明のパワーステアリング装置の制御装置にあっては、
制限手段を備えて、モータ駆動電流がその上下限値等で
飽和する状態を模擬する。また、補正手段を備えて、積
分演算における積分量を補正する。これにより、モータ
駆動電流が飽和したときでも、従来のような余分な制御
量の蓄積が行われなくなり、過剰な制御は行われない。

【００７６】したがって、急激な操舵操作が行われたと
きであってもモータ駆動電流の飽和に起因する違和感や
振動が発生し難い的確な制御をなしうる電動パワーステ
アリング装置の制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】コントローラを中心とした回路構成のブロック
図である。

【図３】マイクロコンピュータによるモータの駆動制御
処理について、その処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図４】マイクロコンピュータによるモータの駆動制御
処理について、異常監視処理における処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図５】操舵トルクとトルクセンサの出力電圧との関係
を示す特性線図である。

【図６】車速をパラメータとして操舵トルクとモータ電
流値との関係を示す特性線図である。

【図７】本発明の装置の動作を説明するための信号波形
図である。

【図８】本発明の他の実施例を示すブロック図である。

【図９】従来装置のブロック図である。

【図１０】他の従来装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３ トルクセンサ ４ ユニバーサルジョイント ５ ロアシャフト ７ ピニオンシャフト ８ ステアリングギヤ ９ タイロッド １０ 減速ギヤ １１ クラッチ １２ モータ １３ コントローラ １４ イグニッションスイッチ １５ａ，１５ｂ ヒューズ １６ バッテリ １７ 車速センサ １８ 電流指令演算器 １９ ＰＩＤ制御回路 １９ａ 加算器 １９ｂ 微分演算器 １９ｃ 比例演算器 １９ｄ 積分演算器 １９ｅ 加算器 ２０ 制御回路 ２１ マイクロコンピュータ（ＭＰＵ） ２２，２３，２４ Ａ／Ｄ変換器 ２５ 位相補償器 ２６ カウンタ ２９ ＰＷＭ回路 ３０ モータ駆動回路 ４０ Ｈブリッジ回路 ４１〜４４ ＦＥＴ（電界効果トランジスタ） ５１〜５４ ゲート駆動回路 ６１ 電流検出回路 ６２ クラッチ制御回路 ６３ リレー駆動回路 ６４ フェールリレー ７１ 角加速度検出器 ７２ 慣性補償係数回路 ７３ 加算器 ２１００ 演算制御回路 ２１１０ リミッタ ２１２０ 補正回路 ２１２１ 加算器 ２１２２ 比例演算器 ２１２３ 加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 善則 群馬県前橋市鳥羽町78番地 日本精工株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵系の操舵トルクを検出する操舵トル
   ク検出手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を発生す
   る電動モータと、少なくとも前記操舵トルク検出手段の
   トルク検出値に基づいて操舵補助力目標値を算出し、該
   操舵補助力目標値から積分演算を含むフィードバック制
   御の演算によって操舵補助力指令値を算出し、該操舵補
   助力指令値を出力する制御手段と、該制御手段の出力に
   応じた駆動電流を前記電動モータに供給する駆動手段と
   を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置におい
   て、前記制御手段の操舵補助力指令値を前記電動モータ
   の駆動電流の上下限値等に対応した所定の範囲に制限し
   て前記駆動手段に出力する制限手段と、該制限手段の出
   力値と前記操舵補助力指令値との差に基づく補正値で前
   記積分演算における積分量を補正する補正手段とを備え
   たことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御
   装置。