JP3712876B2 - 電動式パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータにより操舵力を補助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】
図１６は、例えば、三菱電機技報Vol.70 No.9 P43〜P48に記載された従来の電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、１は運転者が操舵した場合の操舵トルクを検出するトルクセンサ、２は上記トルクセンサ１の出力信号の周波数特性を改善する位相補償器、３は位相補償されたトルクセンサ１の出力に基づいて上記操舵トルクを補助するための補助トルク電流を演算するトルク制御器、４は例えば図示しないモータ角速度算出手段手段で算出されたモータ８の回転角速度ω_Mに基づいてダンピング電流を演算するダンピング制御器、５はモータ８の摩擦トルクを補償する摩擦補償電流を演算する摩擦補償器５ａとモータ８の慣性モーメントを補償する慣性補償電流を演算する慣性補償器５ｂより構成され、上記ω_Mに基づいて上記摩擦補償電流を演算するとともに、上記ω_Mを微分した回転角加速度（ｄω_M／ｄｔ）に基づいて上記慣性補償電流を演算する補償制御器、６は上記トルク制御器３で演算された補助トルク電流、ダンピング制御器４で演算されたダンピング電流、補償制御器５で演算された摩擦補償電流及び慣性補償電流とを加算して目標電流を算出する加算器である。また、７は上記加算器６で演算された目標電流と、電流検出器９から出力されるモータ８の駆動電流と比較し、上記駆動電流が上記目標電流に一致するように電流制御を行う電流制御器である。
【０００３】
次に、従来の電動式パワーステアリング制御装置の動作について説明する。
自動車の運転者がハンドルを操舵すると、その時の操舵トルクはトルクセンサ１で測定され、位相補償器２で位相補償され周波数特性を改善された後、トルク制御器３に入力される。トルク制御器３では、周波数特性を改善されたトルクセンサ１の出力信号にほぼ比例する補助トルク電流を演算し、上記補助トルク電流に基づいてモータ８を駆動して運転者の操舵トルクをアシストし、運転者による操舵トルクを軽減する。
このとき、ハンドルの動きを安定化させるために、ダンピング制御器４でモータ回転角速度ω_Mに比例したダンピング電流を演算して上記補助トルク電流に加える。また、モータ８の摩擦の影響を補償するために、摩擦補償制御器５ａでモータ回転角速度ω_Mの符号に応じて変化する摩擦補償電流を加え、更に、モータ８の慣性モーメントの影響を補償するため、慣性補償制御器５ｂでモータ回転角速度ω_Mを微分して得たモータ回転角加速度（ｄω_M／ｄｔ）に比例した慣性補償電流を加えている。これらの補償電流を上記補助トルク電流に加算して目標電流を演算し、電流制御器７により、上記目標電流に基づいてモータ８に通電する駆動電流を制御することにより、上記駆動電流に比例したアシストトルクを発生させ、運転者による操舵トルクを軽減させるとともに、ハンドルの動きを安定化させることができる。なお、上記各制御器３，４，５は、ともに車速に応じて制御パラメータを変更している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トルク制御器３で演算された補助トルク電流は、位相補償器２で周波数特性を改善されたトルクセンサ１の出力信号にぼぼ比例した値となるが、この時、上記トルク制御器３で設定されたトルク比例ゲインが大きいほどアシストトルクが大きくなり運転者の操舵トルクを軽減できる。しかしながら、上記トルク比例ゲインを大きくすると、制御系の発振が生じ運転者が不快なトルク振動を感じてしまうので、上記トルク比例ゲインを単純に大きくすることはできない。上記発振を防止する方法としては、ダンピング電流を大きくする方法が考えられるが、従来の技術では、ダンピング電流を大きくするような補償を行うと、このダンピング補償がハンドルを回す際の抵抗として作用し、操舵トルクが大きくなってしまうので、大きなダンピング電流を加えることができなかった。したがって、トルク比例ゲインを大きくすることができず、特に据え切り等の大きなアシストトルクが必要な場合には、運転者の操舵トルクを十分に軽減することができないという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、運転者に不快なトルク振動を感じさせることなく操舵トルクを軽減することができる電動式パワーステアリング制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に記載の発明は、運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、上記検出された操舵トルク信号に基づいて上記操舵トルクを補助する補助トルク電流を演算するトルク制御器と、上記操舵トルクを補助するトルクを発生するモータと、上記モータの回転速度を推定する回転速度推定手段と、上記推定されたモータ回転速度の推定値を用いて、上記補助トルク電流に加算されるダンピング電流を演算するダンピング制御器とを備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、上記回転速度推定手段が、モータ回転角の検出値から操舵による成分を除去するモータ回転角用操舵成分除去手段と、モータに通電される電流の検出値もしくは指令値から操舵による成分を除去するモータ電流用操舵成分除去手段と、モータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式に対して構成され、上記モータ回転角用操舵成分除去手段及び上記モータ電流用操舵成分除去手段から出力される、操舵成分が除去されたモータ回転角とモータ電流とに基づいてモータ回転速度の推定値を演算する回転速度オブザーバとを備え、上記回転速度オブザーバで演算された操舵による速度成分を除去したモータの回転速度推定値に基づいてダンピング電流を演算するようにしたものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、上記検出された操舵トルク信号に基づいて上記操舵トルクを補助する補助トルク電流を演算するトルク制御器と、上記操舵トルクを補助するトルクを発生するモータと、上記モータの回転速度を推定する回転速度推定手段と、上記推定されたモータ回転速度の推定値を用いて、上記補助トルク電流に加算されるダンピング電流を演算するダンピング制御器とを備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、上記回転速度推定手段が、モータに通電される電流の検出値もしくは指令値から操舵による成分を除去するモータ電流用操舵成分除去手段と、操舵トルク検出手段の出力から操舵による成分を除去する操舵トルク用操舵成分除去手段と、モータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式に対して構成され、上記モータ電流用操舵成分除去手段及び上記操舵トルク用操舵成分除去手段から出力される、操舵成分が除去されたモータ電流と操舵トルクとに基づいてモータ回転速度の推定値を演算する回転速度オブザーバとを備え、上記回転速度オブザーバで演算された操舵による速度成分を除去したモータの回転速度推定値に基づいてダンピング電流を演算するようにしたものである。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電動式パワーステアリング制御装置において、車速検出手段を設け、車速に応じて、上記各操舵成分除去手段のいずれかあるいは全部で除去する周波数帯域を可変としたものである。なお、この時、制御系の各パラメータも同様に車速に応じて可変とすることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、１は運転者が操舵した場合の操舵トルクを検出するトルクセンサ、２は上記トルクセンサ１の出力信号を位相補償してその周波数特性を改善する位相補償器、３は位相補償されたトルクセンサ１の出力に基づいて上記操舵トルクを補助する補助トルク電流を演算するトルク制御器、１１は例えばタコゼネレータ等のモータ回転速度センサ１０から出力されたモータ回転速度信号を周波数分離し、上記モータ回転速度信号から操舵周波数成分を除去する操舵成分除去手段である回転速度ハイパスフィルタ（以下、回転速度ＨＰＦという）、４は上記回転速度ＨＰＦ１１の出力に基づいて操舵の減衰特性を制御するためのダンピング電流を演算するダンピング制御器、６はトルク制御器３で演算された補助トルク電流、ダンピング制御器４で演算されたダンピング電流とを加算し目標電流を演算する加算器である。また、７は電流制御器であり、アシストトルクを発生すべく、電流検出器９で検出したモータ８に通電される駆動電流検出値が上記目標電流に一致するように、モータ８の端子に印加する駆動電圧指令値を設定して、例えばＰＷＭ信号として出力する。
本発明では、図１のブロック図中の一点鎖線で囲まれた位相補償器２や回転速度ＨＰＦ１１等から成る目標電流演算手段２０をマイコンのソフトウエアのみで構成しても従来の技術の課題を解決することが可能である。以下では、上記目標電流演算手段２０をマイコンのソフトウエアのみで構成した場合について説明する。なお、上記目標電流演算手段２０は、各構成要素のそれぞれかあるいは各構成要素に共通した図示しないＲＡＭやＲＯＭ等のメモリを有し、所定の制御サンプリング時間毎にトルクセンサ１の検出値等のデータを取り込んでＡ／Ｄ変換し、ＲＡＭ等のデータ書き込み用メモリに記憶する。
【００１６】
ここで、上記操舵成分除去手段である回転速度ＨＰＦ１１について説明する。一般に運転者が操舵可能な周波数は３Ｈｚ程度以下である。また、例えばレーンチェンジ時の操舵周波数は、０．２Ｈｚ付近であり、通常はこのような低周波の操舵を行うケースが多い。これに対し、ステアリング発振を生じやすい周波数帯域は３０Ｈｚ以上であり、操舵周波数との周波数分離が可能である。したがって、操舵成分除去手段を、推定或いは測定されたモータ回転速度を周波数分離し、モータ回転速度から操舵周波数成分を取り除く周波数分離器で構成することにより、モータの回転速度の操舵成分を除去することができる。
一般に低周波成分を除去したい場合には、周波数分離器としてハイパスフィルタが用いられる。モータ回転速度センサ１０から出力されるモータ８の回転速度をハイパスフィルタに通すことにより、低周波成分である操舵による成分を除去することができる。このとき、ハイパスフィルタの折点周波数を低く設定すれば操舵による成分が残り易くなり、高く設定すれば、ハイパスフィルタを通して得られたモータ回転速度のステアリング発振成分の位相ずれが大きくなるので、通常行われる操舵周波数からステアリング発振を生ずる周波数の範囲内のいずれかの周波数にハイパスフィルタの折点周波数を設定しておけば、モータ回転速度のステアリング発振成分を残して操舵周波数成分を除去することが可能である。そこで、本実施の形態１では、回転速度ＨＰＦ１１として、一般の運転者が操舵可能な最大周波数を狙って、折点周波数が０．２〜３０Ｈｚの範囲に設定したハイパスフィルタを用い、モータの回転速度成分を適正に除去するようにしている。
【００１７】
次に、上記構成の電動式パワーステアリング制御装置の動作について、図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、本発明の従来の技術と異なる点は、電流制御器７に出力される目標電流の演算方法、すなわち、図１の目標電流演算手段２０によって目標電流を演算するまでのアルゴリズムであり、モータ８に通電する駆動電流の制御に関しては、ＰＩＤ式の電流Ｆ／Ｂ制御あるいは目標電流とモータ回転信号とに基づくオープンループ制御等の一般的に行われる制御を、ディジタル制御あるいはアナログ制御のいずれかの方式に基づいて実施しても良い。したがって、以下では、目標電流演算手段２０におけるモータ８の目標電流を演算するまでのアルゴリズムに限定して説明を行う。
まず、ステップＳ１０１で、トルクセンサ１からのトルクセンサ出力をマイコンに読み込みメモリに記憶し、ステップＳ１０２で、モータ回転速度センサ１０からのモータ回転速度信号を読み込みメモリに記憶する。次に、ステップＳ１０３において、位相補償器２により、上記メモリに記憶されたトルクセンサ出力を読み込み位相補償演算を行い、位相補償器出力としてメモリに記憶する。ステップＳ１０４では、トルク制御器３により、上記メモリに記憶された位相補償器出力を読み込み、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。
ステップＳ１０５では、回転速度ＨＰＦ１１において、上記メモリに記憶されたモータ回転速度信号を読み込みハイパスフィルタの演算を行い、回転速度ＨＰＦ出力としてメモリに記憶し、ステップＳ１０６において、ダンピング制御器４により、上記メモリに記憶された回転速度ＨＰＦ出力を読み込み、制御ゲインを乗じてダンピング電流を演算しメモリに記憶する。
ステップＳ１０７では、加算器６において、上記メモリに記憶された補助トルク電流とダンピング電流とを加算し、目標電流としてメモリに記憶する。
上記ステップＳ１０１からＳ１０７までの動作を、制御サンプリング毎に繰り返し、位相補償されたトルクセンサ出力と操舵周波数成分を除去されたモータ回転速度信号とからモータ８の目標電流を演算する。
なお、上記ステップＳ１０４で使用したトルクセンサ出力と補助トルク電流の関係を示すマップや、上記ステップＳ１０６で使用したダンピング電流を演算するための制御ゲインなどの目標電流の演算を行う際に必要なマップや比例係数等の定数は予めＲＯＭに設定しておくものとする。
【００１８】
なお、上記実施の形態１では、補助トルク電流をマップ演算で求め、ダンピング電流をゲインを乗じる演算によっで求める構成としたが、補助トルク電流及びダンピング電流をともに、マップ演算あるいはゲインを乗じる演算の何れかの演算方法によって求めてもよい。
また、上記例では、位相補償器２をディジタルで構成したが、アナログで構成してもよい。あるいは、位相補償器２をアナログとディジタルとを組み合わせた複数段の位相補償器としてもよい。この場合、上記ステップＳ１０１は、トルクセンサ１の出力ではなく、トルクセンサ１の出力を位相補償したアナログの位相補償器の出力を読み込んでメモリに記憶する動作を行うことになるので、位相補償器２をアナログのみで構成する場合には、上記ステップＳ１０３の演算が不要となる。
また、上記例では、例えばタコゼネレータ等のモータ回転速度センサ１０によってモータ回転速度を検出する構成としたが、例えばロータリーエンコーダ等を用いてモータ回転角信号を検出し、このモータ回転角信号を差分処理してモータ回転速度を求めるようにしてもよい。
【００１９】
更に、上記実施の形態１では、トルク制御器３の出力とダンピング制御器４の出力とから目標電流を求める構成としたが、従来例と同様、摩擦補償制御器５ａ及び慣性補償制御器５ｂとを備えた補償制御器５を付加し、摩擦補償制御器出力や慣性補償制御器出力を更に加えて目標電流を求めるような構成としてもよいことはいうまでもない。
【００２０】
このように、本実施の形態１においては、モータ回転速度センサ１０により検出したモータ回転速度信号を回転速度ＨＰＦ１１を用いて操舵周波数成分を除去した後、ダンピング制御器４において、上記操舵周波数成分を除去された回転速度ＨＰＦ出力に基づいてダンピング電流を演算するような構成としたので、トルク比例ゲインを大きくしても制御系の発振を防止することができる。したがって、ダンピング制御器４のダンピング制御ゲインを大きくしてダンピングを強く効かせることができるので、ハンドルの振動を運転者が感じることなく、操舵トルクを低減することができる。
【００２１】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。上記実施の形態１では、回転速度ＨＰＦ１１を設け、モータ回転速度センサ１０からのモータ回転速度信号から操舵周波数成分を除去した回転速度ＨＰＦ出力に基づいてダンピング電流を演算するようにしたが、本実施の形態２は、図３に示すように、モータ回転速度センサ１０を省略するとともに、モータの８端子間電圧を検出する端子間電圧検出器１２と、上記端子間電圧検出器１２で検出された端子間電圧検出値と、電流検出器９で検出された駆動電流検出値とに基づいてモータ８の回転速度を推定する回転速度推定器１３とを設けてモータ回転速度を推定するとともに、上記回転速度推定器１３から出力されるモータ回転速度推定信号を回転速度ＨＰＦ１１に入力して上記モータ回転速度推定信号から操舵周波数成分を除去するように構成し、ダンピング制御器４において、上記操舵周波数成分を除去された回転速度ＨＰＦ出力に基づいてダンピング電流を演算するようにしたものである。
【００２２】
次に、上記構成の電動式パワーステアリング制御装置の動作について、図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、本実施の形態２についても上記実施の形態１と同様に、目標電流演算手段２０により目標電流を演算するまでのアルゴリズムに限定して説明を行う。
まず、ステップＳ２０１で、トルクセンサ１からのトルクセンサ出力を読み込みメモリに記憶し、ステップＳ２０２で、電流検出器９からの駆動電流検出値を読み込み、ステップＳ２０３で端子間電圧検出器１２からの端子間電圧検出値を読み込んで、それぞれメモリに記憶する。ステップＳ２０４では、位相補償器２により、メモリに記憶されたトルクセンサ出力を読み込み位相補償演算を行い、位相補償器出力としてメモリに記憶する。ステップＳ２０５では、トルク制御器３により、メモリに記憶された位相補償器出力を読み込み、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。
ステップＳ２０６では、回転速度推定器１３で、上記メモリに記憶された駆動電流検出値（Ｉ_sns）と端子間電圧検出値（Ｖ_{t_sns}）とを読み込み、以下の（１）式によりモータ回転速度推定信号（ω_{est_bk}）を演算しメモリに記憶する。
ω_{est_bk}＝（Ｖ_{t_sns}− Ｖ_comp−Ｉ_sns×Ｒ_ac）／Ｋ_ec ‥‥（１）
上記式（１）において、Ｖ_compは、モータ８の端子間電圧Ｖ_tに対するコイルへの印加電圧Ｖ_aの電圧降下分Ｖ_dropに相当する補償値で、Ｒ_acはコイル抵抗相当値、Ｋ_ecは逆起電圧定数相当値である。なお、上記モータ回転速度推定信号ω_{est_bk}の算出方法の詳細については、別途説明する。
次に、ステップＳ２０７で、回転速度ＨＰＦ１１により、メモリに記憶された上記モータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を読み込んでハイパスフィルタの演算を行い、回転速度ＨＰＦ出力としてメモリに記憶し、ステップＳ２０８では、ダンピング制御器４により、メモリに記憶された回転速度ＨＰＦ出力を読み込み、制御ゲインを乗じてダンピング電流を演算する。ステップＳ２０９では、加算器６において、上記メモリに記憶された補助トルク電流とダンピング電流とを加算し、目標電流としてメモリに記憶する。
上記ステップＳ２０１からＳ２０９までの動作を、制御サンプリング毎に繰り返し、位相補償されたトルクセンサ出力と操舵周波数成分を除去されたモータ回転速度推定信号とからモータ８の目標電流を演算する。
【００２３】
ここで、モータ回転速度推定信号ω_{est_bk}の算出方法の詳細について説明する。
モータの逆起電圧Ｖ_eは、以下の（２）式のように、既知の逆起電圧定数Ｋ_eとモータ回転速度ωとの積で表される。
Ｖ_e＝Ｋ_e・ω ‥‥（２）
そこで、モータの逆起電圧Ｖ_eを推定することにより、上記（２）式から、ω＝Ｖ_e／Ｋ_eによりモータ回転速度ωを推定したモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を求めることができる。
ところで、逆起電圧Ｖ_eは、以下の（３）式に示すように、コイルへの印加電圧Ｖ_aとコイルでの電圧降下Ｖ_cとから演算が可能である。
Ｖ_e＝Ｖ_a−Ｖ_c ‥‥（３）
また、コイルでの電圧降下Ｖ_cは、既知のコイル抵抗値Ｒ_aとコイルインダクタンス値Ｌ_aとモータ電流Ｉ_aとから以下の（４）式により求められる。
Ｖ_c＝Ｒ_a・Ｉ_a＋Ｌ_a・（ｄＩ_a／ｄｔ） ‥‥（４）
上記（４）式中、右辺第２項は、インダクタンスの影響を表すものであるが、高周波数領域以外では影響が小さいこと、また、電流検出値を微分することにより得られる信号にはノイズが重畳し易いことから、上記コイルでの電圧降下Ｖ_cを、以下の（５）式のように、上記第２項を無視して表す場合も良く見られる。
Ｖ_c≒Ｒ_a・Ｉ_a‥‥（５）
ところで、コイルへの印加電圧Ｖ_aは直接測定できないが、モータ端子間電圧Ｖ_tとコイルへの印加電圧Ｖ_aとの間には、以下の（６）式の関係があるので、予め上記Ｖ_tから上記Ｖ_aまでの電圧降下分Ｖ_dropの特性を把握しておくことにより、コイルへの印加電圧Ｖ_aの値を推定することができる。
Ｖ_a＝Ｖ_t−Ｖ_drop‥‥（６）
したがって、モータの逆起電圧Ｖ_eは、（３），（５），（６）式から、

となるので、モータ回転速度推定信号ω_{est_bk}は、上記モータ端子間電圧Ｖ_tに相当する端子間電圧検出値Ｖ_{t_sns}，モータの端子間電圧Ｖ_tからコイルへの印加電圧Ｖ_aへの電圧降下分Ｖ_dropに相当する補償値Ｖ_comp，上記モータ電流Ｉ_aに相当する駆動電流検出値Ｉ_sns，上記コイル抵抗値Ｒ_aに相当するコイル抵抗相当値Ｒ_ac及び上記逆起電圧定数Ｋ_eに相当する逆起電圧定数相当値Ｋ_ecとを用いて求めることができる。
以下にモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}の演算式（（１）式）を再掲する。
ω_{est_bk}＝（Ｖ_{t_sns}− Ｖ_comp−Ｉ_sns×Ｒ_ac）／Ｋ_ec ‥‥（１）
上記（１）式は、上記（２），（３）式及び（５），（６）式で表される物理式をソフトウエア上に記述したものであり、Ｒ_ac，Ｋ_ecの各パラメータは、予めＲＯＭに記憶しておく。また、上記電圧降下分Ｖ_drop は電流値に依存する性質があるので上記Ｖ_compは、駆動電流検出値Ｉ_snsに対するマップとして予めＲＯＭに記憶させておく。また、上記Ｖ_dropが十分小さい場合は上記補償値Ｖ_compを０として取り扱ってもよい。
【００２４】
このように、本実施の形態２では、端子間電圧検出器１２で検出された端子間電圧検出値Ｖ_{t_sns}と、電流検出器９で検出された駆動電流検出値Ｉ_snsとに基づいてモータ８の回転速度を推定する回転速度推定器１３を設けてモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を演算するとともに、このモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を回転速度ＨＰＦ１１に入力して操舵周波数成分を除去した回転速度ＨＰＦ出力に基づいてダンピング電流を演算するようにしたので、高価なモータ回転速度センサ１０が不要となり、電動式パワーステアリング装置の低コスト化を図ることができる。
【００２５】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。上記実施の形態２では、モータの端子間電圧検出値Ｖ_{t_sns}と駆動電流検出値Ｉ_snsとからモータ回転速度を推定する回転速度推定器１３によりモータ回転速度を推定してモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を求めるようにしたが、本実施の形態３は、図５に示すように、電流制御器７からの目標電流及び端子間電圧指令値に基づいて、モータ８の回転速度を推定する回転速度推定器１３を設けてモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を演算するとともに、このモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を上記回転速度ＨＰＦ１１に入力して操舵周波数成分を除去した回転速度ＨＰＦ出力に基づいてダンピング電流を演算するようにしたものである。なお、上記目標電流及び端子間電圧指令値は、コントローラ（電流制御器７）が設定する設定値である。また、上記電流制御器７からの目標電流はモータ８に通電する電流値を指すものとする。
【００２６】
次に、上記構成の電動式パワーステアリング制御装置の動作について、図６のフローチャートに基づき、目標電流を演算するまでのアルゴリズムに限定して説明する。
まず、ステップＳ３０１で、トルクセンサ出力を読み込みメモリに記憶し、ステップＳ３０２で、位相補償器２により、上記メモリに記憶されたトルクセンサ出力を読み込み位相補償演算を行い、位相補償器出力としてメモリに記憶する。ステップＳ３０３では、トルク制御器３により、メモリに記憶された位相補償器出力を読み込み、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。
ステップＳ３０４は、回転速度推定器１３により、加算器６で演算されメモリに記憶されている駆動電流検出値Ｉ_refと、電流制御器７で演算しメモリに記憶されている駆動電圧指令値Ｖ_{t_ind}とを読み込み、以下の（７）式によりモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を演算しメモリに記憶する。
ω_{est_bk}＝（Ｖ_{t_ind} −Ｖ_comp−Ｖ_comp2−Ｉ_ref×Ｒ_ac）／Ｋ_ec‥‥（７）
なお、上記Ｖ_comp2は、駆動電圧指令値からモータの端子間電圧までの電圧降下（Ｖ_{t_ind}−Ｖ_t）に相当する補償値で、上記電圧降下は、電流値に依存する性質が有るので上記Ｖ_comp2は、駆動電流検出値Ｉ_snsに対するマップとして、予めＲＯＭに記憶させておく。また、駆動電圧指令値から端子間電圧までの電圧降下が十分小さい場合は上記Ｖ_comp2を０として取り扱ってもよい。
【００２７】
次に、ステップＳ３０５で、回転速度ＨＰＦ１１により、メモリに記憶された上記モータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を読み込んでハイパスフィルタの演算を行い、回転速度ＨＰＦ出力としてメモリに記憶する。ステップＳ３０６では、ダンピング制御器４により、メモリに記憶された回転速度ＨＰＦ出力を読み込み、制御ゲインを乗じてダンピング電流を演算する。ステップＳ３０７では、加算器６において、上記メモリに記憶された補助トルク電流とダンピング電流とを加算し、目標電流としてメモリに記憶する。
上記ステップＳ３０１からＳ３０７までの動作を、制御サンプリング毎に繰り返し、位相補償されたトルクセンサ出力と操舵周波数成分を除去されたモータ回転速度信号とからモータ８の目標電流を演算する。
【００２８】
このように、本実施の形態３では、コントローラが設定する設定値である駆動電圧指令値Ｖ_{t_ind}と目標電流Ｉ_refとからモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を推定する回転速度推定器１３を設けるとともに、回転速度ＨＰＦ１１により操舵周波数成分を除去したモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}である回転速度ＨＰＦ出力に基づいてダンピング電流を演算するようにしたので、駆動電流や端子電圧等を検出する際のノイズの影響を受けることがなく、ダンピング電流を精度良く求めることができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態３では、モータに印加する電圧，通電する電流値はともにコントローラ（電流制御器７）が設定する指令値や目標値を用いたが、何れか一方を測定した検出値としてもよい。
【００３０】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施の形態４は、上記実施の形態２における回転速度推定器１３でのモータ回転速度推定信号（ω_{est_bk}）を演算する演算アルゴリズムのみを変更し、コイルのインダクタンス特性を考慮したモータ回転速度推定信号（ω_{est_bk}）を演算し、ステアリング振動が高周波で発生する際にも、正確にモータ８の回転速度の振動周波数成分を推定できるようにしたものである。なお、本実施の形態４の電動式パワーステアリング制御装置の構成は、上記図３に示したブロック図と同一である。
【００３１】
次に、目標電流を演算するまでのアルゴリズムについてのみ、図７のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ４０１でトルクセンサ出力を読み込みメモリに記憶し、ステップＳ４０２で駆動電流検出値を読み込み、ステップＳ４０３で端子間電圧検出値を読み込み、それぞれメモリに記憶する。ステップＳ４０４では、位相補償器２により、メモリに記憶されたトルクセンサ出力を読み込み位相補償演算を行い、位相補償器出力としてメモリに記憶する。ステップＳ４０５では、トルク制御器３により、メモリに記憶された位相補償器出力を読み込み、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。
【００３２】
ステップＳ４０６及びＳ４０７は、回転速度推定器１３における動作を表すもので、ステップＳ４０６では、メモリに記憶された駆動電流検出値Ｉ_snsと端子間電圧検出値Ｖ_{t_sns}とを読み込み、以下の（８）式のように、現サンプリングの駆動電流検出値Ｉ_sns(k)と前サンプリング時の駆動電流検出値Ｉ_sns(k-1)との差分を求め、駆動電流検出値（Ｉ_sns）の微分値（ｄＩ_sns）を演算する。
ｄＩ_sns(k)＝｛Ｉ_sns(k)−Ｉ_sns (k-1)｝／Ｔ_samp‥‥（８）
ｋ：制御サンプリング回数
Ｔ_samp：制御サンプリング時間
次に、ステップＳ４０７で、コイル電流からコイルインピーダンスの逆特性に相当するコイル電圧を得るための逆特性演算手段を用いて、駆動電流検出値Ｉ_sns^{と上記（８）式により求められたｄＩ}sns^{(k) とによりコイルでの電圧降下Ｖ}c^を求めた後、以下の（９）式によりモータ回転速度推定信号（ω_{est_bk}）を演算しメモリに記憶する。

ここで、Ｌ_acはコイルインダクタンス相当値で、−Ｌ_ac×ｄＩ_sns／Ｋ_ecはコイルのインダクタンス特性に関する項である。
【００３３】
次に、ステップＳ４０８で、回転速度ＨＰＦ１１により、メモリに記憶された上記モータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を読み込んでハイパスフィルタの演算を行い、回転速度ＨＰＦ出力としてメモリに記憶し、ステップＳ４０９で、ダンピング制御器４により、メモリに記憶された回転速度ＨＰＦ出力を読み込み、制御ゲインを乗じてダンピング電流を演算する。ステップＳ４１０では、加算器６において、上記メモリに記憶された補助トルク電流とダンピング電流とを加算し、目標電流としてメモリに記憶する。
上記ステップＳ４０１からＳ４１０までの動作を、制御サンプリング毎に繰り返し、位相補償されたトルクセンサ出力と操舵周波数成分を除去されたモータ回転速度推定信号とからモータ８の目標電流を演算する。
なお、モータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を演算する（９）式は、上記（２）〜（４）式及び（６）式の物理式をソフトウエア上に記述したものであり、上記コイルインダクタンス相当値Ｌ_acは、Ｒ_ac，Ｋ_ecと同様に予めＲＯＭに記憶しておく。
【００３４】
このように、本実施の形態４は、モータ回転速度をモータ８の端子間電圧検出値と駆動電流検出値からコイルでの電圧降下相当値を求めてモータ回転速度を推定する際に、コイルのインダクタンス特性を考慮するように構成したので、ステアリング振動が高周波で発生する際にも、モータ８の回転速度の振動周波数成分を正確に推定することができる。
【００３５】
なお、上記実施の形態４では、駆動電流検出値（Ｉ_sns）と端子間電圧検出値（Ｖ_{t_sns}）を用いてモータ回転速度推定信号（ω_{est_bk}）を演算する構成としたが、実施の形態３と同様に、モータ８に印加する電圧値，モータ８に通電する電流値の一方もしくは両方を、駆動電圧指令値，目標電流としてモータ回転速度推定信号（ω_{est_bk}）を演算するようにしてもよい。
【００３６】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
実施の形態５は、実施の形態２における回転速度推定器１３でのモータ回転速度推定信号（ω_{est_bk}）を演算する演算アルゴリズムのみを変更し、モータ回転速度をモータ８の端子間電圧検出値と駆動電流検出値から推定する際に、コイルのインダクタンス特性を考慮するとともに、コイルでの電圧降下相当値を求める逆特性演算手段のゲイン及び位相を、コイルインピーダンスの逆特性と、操舵時にステアリング発振が発生する周波数でのみ一致するような周波数特性を有するようにし、ステアリング振動が発生する周波数でのみ正確にモータの回転速度を推定するようにしたものである。なお、本実施の形態４の電動式パワーステアリング制御装置の構成は、上記図３に示したブロック図と同一である。
【００３７】
以下に、目標電流を演算するまでのアルゴリズムについてのみ、図８のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ５０１で、トルクセンサ出力を読み込みメモリに記憶し、ステップＳ５０２で、駆動電流検出値を読み込み、ステップＳ５０３で端子間電圧検出値を読み込み、それぞれメモリに記憶する。ステップＳ５０４では、位相補償器２により、メモリに記憶されたトルクセンサ出力を読み込み位相補償演算を行い、位相補償器出力としてメモリに記憶する。ステップＳ５０５では、トルク制御器３により、メモリに記憶された位相補償器出力を読み込み、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。
【００３８】
ステップＳ５０６、Ｓ５０７は回転速度推定器１３における動作を表すもので、ステップＳ５０６では、メモリに記憶された駆動電流検出値（Ｉ_sns）と端子間電圧検出値（Ｖ_{t_sns}）を読み込み、以下の（１０）式のように、駆動電流検出値（Ｉ_sns）をフィルタ処理して、コイルでの電圧降下相当値Ｖ_{c_est}の演算を行う。

ここで、Ｇ_comp1，Ｇ_comp2，Ｇ_comp3はフィルタのパラメータで、以下の（１１）式の伝達関数Ｇ(s)に相当するアナログフィルタをディジタル化変換したときのパラメータであり、予めＲＯＭに記憶させておく。また、ｘ(k)は、駆動電流検出値Ｉ_snsからコイルでの電圧降下相当値Ｖ_{c_est}を求める際の中間の状態量であり、ｋ＝０の時は、予めＲＯＭに記憶された初期値を読み込んで演算を行う。
Ｇ_(s)＝Ｇ_comp3・｛（Ｔ_comp1・Ｓ＋１）／（Ｔ_comp2・Ｓ＋１）｝‥‥（１１）
上記（１１）式のフィルタは、図９のボード線図に示されるように、ステアリング振動を生じる周波数で、実際のコイルの逆特性とゲインと位相が一致するように、各パラメータＴ_comp1，Ｔ_comp2，Ｇ_comp3を設定する。
次に、ステップＳ５０７で、上記（１０）式により求められたＶ_{c_est(k)}を用いて、以下の（１２）式によりモータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を演算しメモリに記憶する。
ω_{est_bk}＝（Ｖ_{t_sns}−Ｖ_comp−Ｖ_{c_est}）／Ｋ_ec ‥‥（１２）
【００３９】
次に、ステップＳ５０８で、回転速度ＨＰＦ１１により、メモリに記憶された上記モータ回転速度推定信号ω_{est_bk}を読み込んでハイパスフィルタの演算を行い、回転速度ＨＰＦ出力としてメモリに記憶する。ステップＳ５０９では、ダンピング制御器４により、メモリに記憶された回転速度ＨＰＦ出力を読み込み、制御ゲインを乗じてダンピング電流を演算する。ステップＳ５１０では、加算器６において、上記メモリに記憶された補助トルク電流とダンピング電流とを加算し、目標電流としてメモリに記憶する。
上記ステップＳ５０１からＳ５１０までの動作を、制御サンプリング毎に繰り返し、位相補償されたトルクセンサ出力と操舵周波数成分を除去されたモータ回転速度推定信号とからモータ８の目標電流を演算する。
【００４０】
このように、本実施の形態５では、モータ回転速度をモータ８の端子間電圧検出値と駆動電流検出値から推定する際に、コイルのインダクタンス特性を考慮するとともに、ステアリング振動が発生する周波数でのみ正確にモータの回転速度を推定する構成としたことにより、単にインダクタンス逆特性を演算してモータの回転速度を推定する場合よりも、高周波領域でのゲインを低下させることができるので、高周波数のノイズの影響を小さくすることができる。
また、モータに通電される電流の検出値もしくは指令値を、操舵時にステアリング発振が発生する周波数でのみコイルインピーダンスの逆特性とゲインと位相が一致するようにしたことにより、ステアリング発振が発生する周波数以外は、フィルタのゲイン，位相を自由に変えられるので、ダンピングを効かせたい周波数ではモータ回転速度を正確に推定することができる。
【００４１】
実施の形態６．
図１０は、本発明の実施の形態６に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、１は運転者が操舵した場合の操舵トルクを検出するトルクセンサ、２は上記トルクセンサ１の出力信号を位相補償してその周波数特性を改善する位相補償器、３は位相補償されたトルクセンサ１の出力に基づいて上記操舵トルクを補助するトルクを発生するモータ８に通電する補助トルク電流を演算するトルク制御器である。
また、１５は電流検出器９で検出された駆動電流検出値から操舵周波数成分を除去する駆動電流ＨＰＦ、１６はモータ３の回転角を検出する回転角検出器１４で検出された回転角検出値から操舵周波数成分を除去するモータ角度ＨＰＦ、１７はモータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式に対して構成され、上記駆動電流ＨＰＦ１５から出力とモータ角度ＨＰＦ１６からの出力とに基づいてモータ回転速度を推定しモータ回転速度推信号である回転速度オブザーバ出力を出力する回転速度オブザーバ、４は上記回転速度オブザーバ出力に基づいてダンピング電流を演算するダンピング制御器、６は上記トルク制御器３で演算された補助トルク電流、ダンピング制御器４で演算されたダンピング電流を加算し目標電流を算出する加算器である。また、７は電流制御器であり、アシストトルクを発生すべく、電流検出器９で検出したモータ８に通電される駆動電流検出値が上記目標電流に一致するように、モータ８の端子に印加する駆動電圧指令値を設定して、例えばＰＷＭ信号として出力する。
【００４２】
ここで、上記回転速度オブザーバ１７について説明する。
ステアリングの機構は、運転者がハンドルを動かすことによって入力される操舵トルク，モータが発生するアシストトルク及びタイヤからの反力を中心とする反力トルクの釣り合いで表される。一方、ステアリング振動は一般に３０Ｈｚ以上の速い周波数で発生する。この速い周波数では、ハンドル角の変動や路面反力変動は無視できるほど小さくなるので、モータをバネ特性を有するトルクセンサに支えられた振動系とみなすことができる。したがって、これに相当する運動方程式、例えばモータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式に基づいて回転速度オブザーバを構成すれば、コイル電流からコイルでの電圧降下を求めるときに必要な微分器を用いることなく、操舵周波数を越える周波数帯域でのモータの回転速度を推定することができる。
なお、上記駆動電流ＨＰＦ１５及びモータ角度ＨＰＦ１６の折点周波数は、上述した回転速度ＨＰＦ１１と同様に、一般の運転者が操舵可能な最大周波数を狙って、０．２〜３０Ｈｚの範囲に設定したハイパスフィルタとしたので、モータの回転速度の操舵周波数成分を適正に除去することができる。
【００４３】
次に、上記構成の電動式パワーステアリング制御装置の動作について図１１のフローチャートに基づいて説明する。なお、本実施の形態６においても、上記各実施の形態１〜５と同様に、目標電流演算手段２０における目標電流を演算するまでのアルゴリズムを説明する。
まず、ステップＳ６０１で、トルクセンサ出力を読み込みメモリに記憶し、ステップＳ６０２で、駆動電流検出値を読み込み、ステップＳ６０３で、回転角検出値を読み込みそれぞれメモリに記憶する。ステップＳ６０４では、位相補償器２により、メモリに記憶されたトルクセンサ出力を読み込み位相補償演算を行い、位相補償器出力としてメモリに記憶する。ステップＳ６０５では、トルク制御器３により、メモリに記憶された位相補償器出力を読み込み、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。
ステップＳ６０６は、駆動電流ＨＰＦ１５により、メモリに記憶された駆動電流検出値を読み込み、ハイパスフィルタに通し、上記駆動電流検出値から操舵周波数成分を除去して、駆動電流ＨＰＦ出力（Ｉ_filt）としてメモリに記憶する。ステップＳ６０７では、モータ角度ＨＰＦ１６により、メモリに記憶された回転角検出値を読み込み、ハンドル軸換算の回転角に変換した上でハイパスフィルタに通し、上記変換された回転角検出値から操舵周波数成分を除去して、モータ角度ＨＰＦ出力（θ_filt）としてメモリに記憶する。
【００４４】
ステップＳ６０８では、回転速度オブザーバ１７において、メモリに記憶された駆動電流ＨＰＦ出力Ｉ_filtとモータ角度ＨＰＦ出力θ_filtとをを読み込んだ後、以下の（１３）式によりモータ回転速度推定信号（ω_{est_obs}）を演算しメモリに記憶する。

ここで、上記各パラメータＧ_obs1，Ｇ_obs2，Ｇ_obs3，Ｇ_obs4，Ｇ_obs5，Ｇ_obs6は、以下の（１４）式のモータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサのバネ定数をバネ項とする１自由度振動方程式に対する最小次元オブザーバをディジタル化した時のパラメータであり、予めＲＯＭに記憶させておく。また、上記ｘ(k)は、駆動電流ＨＰＦ出力Ｉ_filtとモータ角度ＨＰＦ出力θ_filtとからモータ回転速度推定信号ω_{est_obs}を求める際の中間の状態量であり、ｋ＝０の時は、予めＲＯＭに記憶された初期値を読み込んで演算を行う。

θ_vib：操舵周波数成分をカットしたモータの回転角（ハンドル軸換算）
Ｉ_vib：操舵周波数成分をカットしたモータの駆動電流
Ｊ：ハンドル軸からみたモータの慣性モーメント
Ｃ：ハンドル軸からみたトルクセンサの減衰定数
Ｋ_TSEN：ハンドル軸からみたトルクセンサのバネ定数
Ｋ_T：ハンドル軸からみたモータのトルク定数
【００４５】
次に、ステップＳ６０９で、ダンピング制御器４により、メモリに記憶されたモータ回転速度推定信号ω_{est_obs}を読み込み、制御ゲインを乗じてダンピング電流を演算する。ステップＳ６１０では、加算器６において、上記メモリに記憶された補助トルク電流とダンピング電流とを加算し、目標電流としてメモリに記憶する。
上記ステップＳ６０１からＳ６１０までの動作を制御サンプリング毎に繰り返し、位相補償されたトルクセンサ出力と操舵周波数成分を除去されたモータ回転速度推定信号とからモータ８の目標電流を演算する。
【００４６】
このように、本実施の形態６では、モータ回転速度をモータの端子間電圧検出値とモータの回転角検出値とから推定する構成としたことにより、例えば、ブラシレスモータ等を搭載したモータの回転角を検出可能な電動式パワーステアリングシステムに関しては、モータの回転速度をモータの回転角とモータ電流の両方から推定できるので、ステアリング振動等、モータの回転角度が微小で精度良く回転角度が検出できない場合でも、モータの回転角度を微分してモータの回転速度を推定した場合に比べて、精度良くモータの回転速度を得ることができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態６では、回転速度オブザーバ１７において回転速度オブザーバ出力を演算する際、上記（１４）式の２次のモデルに対し、１次となる最小次元オブザーバを構築したが、２次となる同一次元オブザーバを構築してもよい。
【００４８】
実施の形態７．
次に、本発明の実施の形態７について説明する。
図１２は、本発明の実施の形態７に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。上記実施の形態６では、操舵周波数成分を除去した駆動電流ＨＰＦ出力及びモータ角度ＨＰＦ出力に基づいてモータの回転速度を推定する回転速度オブザーバ１７を設けて操舵周波数成分を除去したモータ回転速度推定信号を出力するようにしたが、本実施の形態７は、図１２に示すように、トルクセンサ１で検出されたトルクセンサ出力から操舵周波数成分を除去するトルクＨＰＦ１８を設けるとともに、モータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式に対して構成され、上記トルクＨＰＦ１８からのトルクセンサＨＰＦ出力と、電流検出器９で検出された駆動電流検出値を駆動電流ＨＰＦ１５に通して操舵周波数成分を除去した駆動電流ＨＰＦ出力とに基づいて回転速度推定信号である回転速度オブザーバ出力を推定する回転速度オブザーバ１７とを設け、この回転速度オブザーバ出力に基づいてダンピング電流を演算するようにしたものである。
【００４９】
ここで、上記回転速度オブザーバ１７について説明する。
ステアリング発振が発生する高周波帯域では、運転者によるハンドルの保持及びハンドル自身の慣性の影響により、ハンドルはほとんど動かない。したがって、バネ特性を有するトルクセンサのねじれ角をモータ回転角とみなすことができ、トルクセンサ出力をトルクセンサのバネ定数で除し、操舵周波数成分を除去した上で符号を反転させることにより、上記実施の形態６のモータの回転角と等価な信号を得ることができる。上記回転速度オブザーバ１７は、モータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式を用い、上記モータの回転角と等価な信号と電流検出器９で検出された駆動電流検出値とに基づいて回転速度推定するものである。
【００５０】
次に、目標電流を演算するまでのアルゴリズムについてのみ、図１３のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ７０１でトルクセンサ出力を読み込みメモリに記憶し、ステップＳ７０２で駆動電流検出値を読み込みメモリに記憶する。次に、ステップＳ７０３で、位相補償器２により、メモリに記憶されたトルクセンサ出力を読み込み位相補償演算を行い、位相補償器出力としてメモリに記憶する。ステップＳ７０４では、トルク制御器３により、メモリに記憶された位相補償器出力を読み込み、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。ステップＳ７０５では、駆動電流ＨＰＦ１５により、メモリに記憶された駆動電流検出値を読み込み、ハイパスフィルタに通し、操舵周波数成分を除去した後、駆動電流ＨＰＦ出力（Ｉ_filt）としてメモリに記憶する。ステップＳ７０６では、トルクＨＰＦ１８により、メモリに記憶されたトルクセンサ出力を読み込み、ハイパスフィルタに通し、操舵周波数成分を除去した後、トルクセンサＨＰＦ出力（Ｔ_filt）としてメモリに記憶する。
【００５１】
ステップＳ７０７では、回転速度オブザーバ１７において、メモリに記憶された駆動電流ＨＰＦ出力（Ｉ_filt）とトルクセンサＨＰＦ出力（Ｔ_filt）とを読み込んだ後、以下の（１５）式により回転速度オブザーバ出力（ω_{est_obs}）を演算しメモリに記憶する。

この時、上記各パラメータＧ_obs1，Ｇ_obs2，Ｇ_obs3，Ｇ_obs4，Ｇ_obs5，Ｇ_obs6及びｘ(k)は、（１３）式と同一である。
【００５２】
次に、ステップＳ７０８で、ダンピング制御器４により、メモリに記憶されたモータ回転速度推定信号ω_{est_obs}を読み込み、制御ゲインを乗じてダンピング電流を演算する。ステップＳ７０９では、加算器６により、上記メモリに記憶された補助トルク電流とダンピング電流とを加算し、目標電流としてメモリに記憶する。
上記ステップＳ７０１からＳ７０９までの動作を制御サンプリング毎に繰り返し、位相補償されたトルクセンサ出力と操舵周波数成分を除去されたモータ回転速度推定信号とからモータ８の目標電流を演算する。
【００５３】
このように、本実施の形態７では、モータの回転角度をトルクセンサ出力から推定する構成としたので、モータの回転角を検出するセンサが装備されていない電動式パワーステアリングシステムに対してもモータの回転速度を推定することができ、高価なモータの回転角センサが不要となる。
【００５４】
なお、本実施の形態７も、上記実施の形態６と同様に、同一次元オブザーバを構築してもよい。また、本実施の形態７では、操舵トルク信号として、トルクセンサ出力を用いたが、位相補償器２で周波数特性を改善された位相補償器出力を操舵トルク信号として用いてもよい。
【００５５】
実施の形態８．
図１４は、本発明の実施の形態７に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、１は運転者が操舵した場合の操舵トルクを検出するトルクセンサ，２はトルクセンサの出力信号の周波数特性を改善する位相補償器、３は位相補償されたトルクセンサ１の出力に基づいて補助トルク電流を演算するトルク制御器、４はダンピング制御器であり、モータ回転速度センサ１０で検出されたモータ回転速度推定信号を回転速度ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１に入力して操舵周波数成分を除去した回転速度ＨＰＦ出力に基づいてダンピング電流を演算する。６は加算器であり、トルク制御器３で演算された補助トルク電流、ダンピング制御器４で演算されたダンピング電流を加算し、目標電流を構成する。７は電流制御器であり、アシストトルクを発生すべくモータ８に通電される駆動電流を電流検出器９で検出した駆動電流検出値が、目標電流に一致するようにモータの端子に印加する駆動電圧指令値を設定して例えばＰＷＭ信号として出力する。本実施の形態８では、更に、車速検出手段１９を設け、位相補償器２、トルク制御器３、回転速度ＨＰＦ１１、ダンピング制御器４の各パラメータが、上記車速検出手段１９からの車速信号Ｖ_sに応じて変化するように構成したものである。
【００５６】
これは、一般に車速により、運転者により行われる操舵周波数範囲が異なり、また、タイヤ反力も変化するため、これに応じて、トルク制御器３の位相補償されたトルクセンサ１の出力と補助トルク電流の関係を変化させるためである。位相補償されたトルクセンサ１の出力と補助トルク電流の関係が変化すると、ステアリング発振を起こし易い周波数領域や発振し易さの程度も変化してくる。
本実施の形態８では、これらのパラメータを車速に対して可変にしたことにより、一般に車速により異なる運転者により行われる操舵周波数範囲やステアリング発振を起こし易い周波数領域に応じた最適な制御ができるようになる。
【００５７】
次に、実施の形態８の動作について、図１５のフローチャートに基づいて、目標電流を演算するまでのアルゴリズムの説明を行う。
まずステップＳ８０１で、トルクセンサ出力を読み込みメモリに記憶し、ステップＳ８０２で、モータ回転速度推定信号を読み込みメモリに記憶し、ステップＳ８０３で車速信号を読み込みメモリに記憶する。次に、ステップＳ８０４で、位相補償器２の周波数特性を定めるパラメータを車速信号Ｖ_sに対するマップから読み込み、ステップＳ８０５で、メモリに記憶されたトルクセンサ出力を読み込み位相補償演算を行い、位相補償器出力としてメモリに記憶する。ステップＳ８０６では、トルク制御器３により、上記位相補償されたトルクセンサ１の出力と補助トルク電流の関係を、車速信号に対して２次元マップから読み込み、ステップＳ８０７で、メモリに記憶された位相補償器出力を読み込んで、補助トルク電流をマップ演算しメモリに記憶する。ステップＳ８０８では、回転速度ＨＰＦ１１で、回転速度ＨＰＦ１１によって除去する周波数帯域を定めるパラメータを車速信号Ｖ_sに対するマップから読み込んだ後、ステップＳ８０９で、メモリに記憶されたモータ回転速度推定信号を読み込んでハイパスフィルタの演算を行い、回転速度ＨＰＦ出力としてメモリに記憶する。ステップＳ８１０では、ダンピング制御器４により、ダンピング制御器４における制御ゲインを車速信号に対するマップから読み込んだ後、ステップＳ８１１で、メモリに記憶された回転速度ＨＰＦ出力を読み込み、制御ゲインを乗じてダンピング電流を演算する。ステップＳ８１２は、加算器６により、メモリに記憶された補助トルク電流とダンピング電流を加算し、目標電流としてメモリに記憶する。
上記ステップＳ８０１からＳ８１２までの動作を制御サンプリング毎に繰り返し、位相補償されたトルクセンサ出力と操舵周波数成分を除去されたモータ回転速度推定信号とから車速信号Ｖ_sに応じたモータ８の目標電流を演算する。
【００５８】
このように、本実施の形態８では、各操舵成分除去手段で除去する周波数帯域を車速信号Ｖ_sに応じて可変させるとともに、制御系の各パラメータも同様に車速信号Ｖ_sに応じて変化させるようにしたので、車速によって異なる運転者の操舵による操舵周波数範囲やステアリング発振を起こし易い周波数領域に応じた最適な制御を行うことができる。
【００５９】
なお、上記実施の形態８では、上記実施の形態１に対して、車速信号Ｖ_sに応じて制御パラメータを変化させる例について示したが、上記実施の形態２〜７の電動式パワーステアリング制御装置に対しても車速信号Ｖ_sに応じて制御パラメータを変化させるようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、上記検出された操舵トルク信号に基づいて上記操舵トルクを補助する補助トルク電流を演算するトルク制御器と、上記操舵トルクを補助するトルクを発生するモータと、上記モータの回転速度を推定する回転速度推定手段と、上記推定されたモータ回転速度の推定値を用いて、上記補助トルク電流に加算されるダンピング電流を演算するダンピング制御器とを備えた電動式パワーステアリング制御装置において、上記回転速度推定手段を、モータ回転角の検出値から操舵による成分を除去するモータ回転角用操舵成分除去手段と、モータに通電される電流の検出値もしくは指令値から操舵による成分を除去するモータ電流用操舵成分除去手段と、モータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式に対して構成され、上記モータ回転角用操舵成分除去手段及び上記モータ電流用操舵成分除去手段から出力される、操舵成分が除去されたモータ回転角とモータ電流とに基づいてモータ回転速度の推定値を演算する回転速度オブザーバとを備え、上記回転速度オブザーバで演算された操舵による速度成分を除去したモータの回転速度推定値に基づいてダンピング電流を演算するよう構成したので、コイル電流からコイルでの電圧降下を求めるときに必要な微分器を用いることなく、操舵周波数を越える周波数帯域でのモータの回転速度を精度良く求めることができるとともに、トルク比例ゲインを向上させたことに伴ってダンピング電流を大きくしても、運転者がハンドルの振動を感じることなく操舵トルクを低減することができる。
【００６７】
請求項２に記載の発明によれば、運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、上記検出された操舵トルク信号に基づいて上記操舵トルクを補助する補助トルク電流を演算するトルク制御器と、上記操舵トルクを補助するトルクを発生するモータと、上記モータの回転速度を推定する回転速度推定手段と、上記推定されたモータ回転速度の推定値を用いて、上記補助トルク電流に加算されるダンピング電流を演算するダンピング制御器とを備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、上記回転速度推定手段を、モータに通電される電流の検出値もしくは指令値から操舵による成分を除去するモータ電流用操舵成分除去手段と、操舵トルク検出手段の出力から操舵による成分を除去する操舵トルク用操舵成分除去手段と、モータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式に対して構成され、上記モータ電流用操舵成分除去手段及び上記操舵トルク用操舵成分除去手段から出力される、操舵成分が除去されたモータ電流と操舵トルクとに基づいてモータ回転速度の推定値を演算する回転速度オブザーバとを備え、上記回転速度オブザーバで演算された操舵による速度成分を除去したモータの回転速度推定値に基づいてダンピング電流を演算するようにしたので、高価なモーター回転角センサを用いることなく、モータの回転速度を精度良く求めることができるとともに、トルク比例ゲインを向上させたことに伴ってダンピング電流を大きくしても、運転者がハンドルの振動を感じることなく操舵トルクを低減することができる。
【００６８】
請求項３に記載の発明によれば、車速検出手段を有し、車速に応じて、上記各操舵成分除去手段のいずれかあるいは全部で除去する周波数帯域を可変としたので、車速に応じて、操舵周波数範囲やステアリング発振を起こし易い周波数領域に対する最適な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 実施の形態１のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図３】 実施の形態２に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】 実施の形態２のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】 実施の形態３に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】 実施の形態３のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】 実施の形態４のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】 実施の形態５のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】 実施の形態５に用いたコイルの逆特性に相当するフィルタの特性を示す図である。
【図１０】 実施の形態６に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 実施の形態６のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１２】 実施の形態７に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 実施の形態７のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１４】 実施の形態８に係わる電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】 実施の形態８のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１６】 従来の電動式パワーステアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ トルクセンサ、２ 位相補償器、３ トルク制御器、４ ダンピング制御器、５ 補償制御器、５ａ 摩擦補償制御器、５ｂ 慣性補償制御器、
６ 加算器、７ 電流制御器、８ モータ、９ 電流検出器、１０ モータ回転速度センサ、１１ 回転速度ＨＰＦ、１２ 端子間電圧検出器、１３回転速度推定器、１４ 回転角検出器、１５ 駆動電流ＨＰＦ、１６ モータ角度ＨＰＦ、１７ 回転速度オブザーバ、１８ トルクＨＰＦ、１９ 車速検出手段、
２０ 目標電流演算手段。

Claims (3)

1. 運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、上記検出された操舵トルク信号に基づいて上記操舵トルクを補助する補助トルク電流を演算するトルク制御器と、上記操舵トルクを補助するトルクを発生するモータと、上記モータの回転速度を推定する回転速度推定手段と、上記推定されたモータ回転速度の推定値を用いて、上記補助トルク電流に加算されるダンピング電流を演算するダンピング制御器とを備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、上記回転速度推定手段は、モータ回転角の検出値から操舵による成分を除去するモータ回転角用操舵成分除去手段と、モータに通電される電流の検出値もしくは指令値から操舵による成分を除去するモータ電流用操舵成分除去手段と、モータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式に対して構成され、上記モータ回転角用操舵成分除去手段及び上記モータ電流用操舵成分除去手段から出力される、操舵成分が除去されたモータ回転角とモータ電流とに基づいてモータ回転速度の推定値を演算する回転速度オブザーバとを備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
2. 運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、上記検出された操舵トルク信号に基づいて上記操舵トルクを補助する補助トルク電流を演算するトルク制御器と、上記操舵トルクを補助するトルクを発生するモータと、上記モータの回転速度を推定する回転速度推定手段と、上記推定されたモータ回転速度の推定値を用いて、上記補助トルク電流に加算されるダンピング電流を演算するダンピング制御器とを備えた電動式パワーステアリング制御装置であって、上記回転速度推定手段は、モータに通電される電流の検出値もしくは指令値から操舵による成分を除去するモータ電流用操舵成分除去手段と、操舵トルク検出手段の出力から操舵による成分を除去する操舵トルク用操舵成分除去手段と、モータの慣性モーメントを慣性項，トルクセンサの剛性をバネ項とする振動方程式に対して構成され、上記モータ電流用操舵成分除去手段及び上記操舵トルク用操舵成分除去手段から出力される、操舵成分が除去されたモータ電流と操舵トルクとに基づいてモータ回転速度の推定値を演算する回転速度オブザーバとを備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
3. 車速検出手段を有し、車速に応じて、上記各操舵成分除去手段のいずれかあるいは全部で除去する周波数帯域を可変とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動式パワーステアリング制御装置。

Images