JP4468415B2

JP4468415B2 - 電動パワーステアリング制御装置

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Publication number: JP4468415B2
Application number: JP2007172005A
Authority: JP
Inventors: 昭暢杉山; 隆徳松永; 英之田中; 宏之上月
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: DE102008027053A1; US8267220B2; KR20090004504A; DE102008027053B4; US20090000857A1; JP2009006939A; KR100961606B1

Description

この発明は、電動モータ（以下、単に「モータ」ともいう）により操舵力を補助する電動パワーステアリング制御装置に関するものである。

一般に、電動パワーステアリング装置は、車両の運転者がハンドルを回転させることによって生じる操舵トルクを検出し、ステアリング装置の機構に噛み合って配置された電動モータに対し、操舵トルクに応じた電流を印加して電動モータを回転駆動することにより、運転者の操舵トルクに対する補助トルクを発生させて、転舵を行うように構成されている。

ところで、ステアリング装置においては、車両構造によって発生するシミーと呼ばれるタイヤ振動（ホイールバランスのずれにともない車両走行時にステアリング回転方向に発生する）や、ブレーキジャダーと呼ばれるタイヤ振動（ブレーキロータの偏心にともないブレーキ操作時に発生する）がハンドルに伝わって、大きなステアリング振動が発生することが知られている。
図７はステアリング振動の一例を示す説明図であり、シミー振動（操舵トルク）と車速との関係を示している。

そこで、このようなステアリング振動を抑制するために、従来から、電動モータ（ブラシレスモータ）の慣性と減速機部の減速ギヤ比とにより決定されるハンドル軸換算慣性を、４×１０^−２［ｋｇ・ｍ^２］以上かつ１０×１０^−２［ｋｇ・ｍ^２］以下の範囲内の値に設定する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
この場合、路面からのキックバックなどのロードノイズを抑えるために、４×１０^−２［ｋｇ・ｍ^２］以上という比較的大きな慣性を許容し、大きな慣性による慣性感に起因する操舵フィーリングの悪化を慣性補償制御によって補っている。

また、従来から、周波数に対する相補感度関数を、抑圧したい外乱が存在する帯域では「１」に近づくように設定し、伝えたい外乱が存在する帯域では「０」に近づくように設定する技術も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
この場合も、比較的大きなモータ慣性を許容することにより、外乱が抑圧される。すなわち、不要外乱に対してはモータの慣性を積極的に利用し、操舵したときに感じるモータの慣性は、トルク制御系で補償されるようになっている。

特開２００３−４０１２０号公報特開２００１−３３４９４８号公報

従来の電動パワーステアリング制御装置では、上記特許文献１、２の技術によれば、大きなモータ慣性で振動を抑制しているが、慣性が大きくなると操舵機構の共振周波数が低くなることから、伝えたい外乱であるロードインフォメーションの周波数帯域までも減衰させる必要があるので、路面状況を把握することが困難になるという課題があった。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、車両の構造によって発生するステアリング振動（シミー振動など）の周波数帯域のみに対して、モータ角速度に基づく振動抑制制御を行うことにより、操舵フィーリングに影響を与えることなく、また新たな機械部品を追加せずに、ステアリング振動を抑制することのできる電動パワーステアリング制御装置を得ることを目的とする。

この発明による電動パワーステアリング制御装置は、車両の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、操舵トルクに応じた補助トルクを発生するモータと、モータのモータ角速度を検出するモータ角速度検出手段と、車両の構造によって発生するステアリング振動の周波数帯域を検出する特定周波数検出手段と、モータ角速度の検出値に基づいてモータ角速度の位相を変換する位相補償手段と、特定周波数検出手段および位相補償手段の各出力信号に基づいて、ステアリング振動を抑制するためのステアリング振動抑制電流を演算する振動抑制電流演算手段とを備え、振動抑制電流演算手段は、特定周波数検出手段の出力信号に基づいて設定されたゲインを、位相補償手段の出力信号に乗算することにより、ステアリング振動抑制電流を演算する電動パワーステアリング制御装置であって、位相補償手段は、モータ角速度に対してバンドパスフィルタ処理を施して、バンドパスフィルタ後の信号を増減幅するバンドパスフィルタゲイン演算手段と、モータ角速度に対してハイパスフィルタ処理を施して、ハイパスフィルタ後の信号を増減幅するハイパスフィルタゲイン演算手段と、モータ角速度に対してローパスフィルタ処理を施して、ローパスフィルタ後の信号を増減幅するローパスフィルタゲイン演算手段とのうちの少なくとも１つの演算手段を含むものである。

この発明によれば、特定周波数検出手段に基づき、車両の構造に起因して発生するステアリング振動（シミー振動など）を抑制するので、操舵フィーリングに影響することなく、また、新たな機構部品を追加することなく、不快なステアリング振動を低減することができる。

実施の形態１．
以下、添付図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。なお、この発明はマイコンのソフトウェアにより実現可能があり、ハードウェア構成については、公知の電動パワーステアリング装置を適用可能なので、詳述を省略する。

図１はこの発明の実施の形態１に係る電動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１において、この発明の実施の形態１の主要部を構成する目標電流演算手段２には、センサ手段として、車両の運転者による操舵トルクを検出するトルクセンサ１と、車輪速センサに基づいて車速を検出する車速検出器８と、モータ６の回転角度（モータ角度）を検出する角度検出器９とが接続されている。

また、目標電流演算手段２には、電流制御器５を介して、補助トルクを発生するためのモータ６が接続されている。
目標電流演算手段２は、トルク制御器３と、加算器４と、特定周波数検出器１０と、振動抑制電流演算器１１と、角速度演算器１２と、位相補償器１３と、上下限値制限器１４と、角速度（回転速度）ＬＰＦ１５と、粘性補償器１６とを備えている。

、
トルク制御器３は、トルクセンサ１の出力信号（操舵トルク検出値）に基づいて、操舵トルクを補助する補助トルク電流を演算する。
特定周波数検出器１０は、車速検出器８で検出された車速に基づいて特定の周波数（後述するステアリング振動が発生する周波数帯域の周波数）を検出する。

振動抑制電流演算器１１は、位相補償器１３および特定周波数検出器１０の出力信号に基づいて、車両構造によって発生するステアリング振動（シミー振動など）を抑制するためのステアリング振動抑制電流（以下、単に「振動抑制電流」という）を演算する。
角速度演算器１２は、角度検出器９で検出されたモータ角度に基づいてモータ角速度を演算する。

位相補償器１３は、モータ角速度演算器１２で演算されたモータ角速度の位相を補償後の位相に変換する。
上下限値制限器１４は、振動抑制電流の上限値および下限値を設定して、振動抑制電流を所定範囲内に制限する。

角速度ＬＰＦ１５は、モータ角速度演算器１２で演算されたモータ角速度から操舵周波数以上の高周波成分を除去して、低周波成分のみを通過させる。
粘性補償器１６は、角速度ＬＰＦ１５から出力されるモータ角速度のＬＰＦ信号に基づいて粘性補償電流を演算する。

加算器４は、トルク制御器３で演算された補助トルク電流と、上下限値制限器１４で制限された振動抑制電流と、粘性補償器１６で演算された粘性補償電流とを加算し、目標電流を算出して電流制御器５に入力する。
なお、図１においては、補助トルク電流に対して、振動抑制電流および粘性補償電流を減算補正する場合を示している。

電流制御器５は、電流検出器７で検出されたモータ電流（モータ６に通電される駆動電流検出値）が目標電流と一致するように、モータ６の端子に印加する駆動電圧指令値を設定し、たとえばＰＷＭ信号として出力することにより、モータ６を駆動して補助トルクを発生させる。

ここで、目標電流演算手段２内の特定周波数検出器１０および振動抑制電流演算器１１の具体的な処理について説明する。
一般に、車両のステアリング装置において、タイヤのアンバランスによって発生するシミー振動の周波数帯域は、１０〜２０［Ｈｚ］であり、ブレーキロータの偏心によって発生するブレーキジャダーの周波数帯域も、同様に１０〜２０［Ｈｚ］である。

また、図７に示すように、シミー振動やブレーキジャダーによって発生するステアリング振動の振幅および周波数は、走行中の車両の車速に依存している。図７において、横軸（車速）は、タイヤの回転速度（周波数）に対応しており、車速＝１１５［ｋｍ／ｈ］付近が最もステアリング系と共振しやすい周波数帯域（１０〜２０［Ｈｚ］）に相当する。
したがって、特定周波数検出器１０は、１０〜２０［Ｈｚ］の振動が発生する周波数帯域を車速から求めることができる。

続いて、振動抑制電流演算器１１は、特定周波数検出器１０から出力される特定周波数に基づいてゲイン設定を行い、位相補償器１３の出力信号（後述する）にゲインを乗算して振動抑制電流を演算し、ステアリング振動を抑制するようなモータ補助トルクを発生させる。これにより、不快な振動を運転者に伝えないようにする。

なお、振動抑制電流演算器１１においては、モータ角速度に基づく電流を発生させることから、モータ角速度が大きくなる操舵パターン（急操舵など）では、操舵フィーリングへの影響が懸念される。しかしながら、一般に、運転者が操舵可能な周波数は５［Ｈｚ］以下であり、特定周波数検出器１０により１０〜２０［Ｈｚ］の周波数帯域のみに基づいて振動抑制電流を演算しているので、操舵フィーリングへの影響を回避することができる。

次に、位相補償器１３および上下限値制限器１４の具体例な処理について説明する。
一般に、モータ慣性とシミー振動周波数との組み合わせによっては、モータ角速度と同位相のダンピングで振動を抑制するよりも、位相を進めた微分項と、位相を遅らせた積分項とを組み合わせた振動抑制の方が、振動抑制効果が高くなることがある。

そこで、位相補償器１３は、モータ角速度の比例ゲイン演算と、モータ角速度の時間微分信号の演算および微分信号の微分ゲイン演算と、モータ角速度の時間積分信号の演算および積分信号の積分ゲイン演算とを行い、比例項、微分項および積分項を組み合わせた位相補償値を振動抑制電流演算器１１に入力する。
これにより、振動抑制電流演算器１１における振動抑制効果を高めることができる。

また、上下限値制限器１４は、振動抑制電流を上下限値で制限することにより、シミー振動や、ブレーキジャダーをある程度運転者に伝えるようにする。これにより、運転者に対して車両の異常を知らせることができる。

なお、上下限値制限器１４を用いずに、振動抑制電流によって完全に振動を抑制すると、モータ６とタイヤとの間の機構に過大な負荷がかかる場合がある。したがって、上下限値制限器１４により、振動抑制電流に上下限値を設定し、機構負荷を考慮した設計にすることが望ましい。

次に、粘性補償器１６の具体例な処理について説明する。
粘性補償器１６は、公知技術（たとえば、特開平８−１７５４０４号公報参照）に基づき、操舵周波数帯域にある車両の固有振動周波数の付近での収斂性を高める制御により、ハンドル保舵時から手放しするような場合でのハンドルのふらつきを抑制する。

このような粘性補償は、操舵周波数帯域のみで用いられるように、角速度ＬＰＦ１５を介して操舵周波数帯域に限定した後に行われる。
ただし、粘性補償器１６は、操舵周波数帯域において、操舵フィーリングに影響がないように粘性補償を設定しなければならず、また、粘性補償用の制御量は、シミー振動などを抑制するための振動抑制電流の制御量とは異なるので、図１に示すように、振動抑制制御とは別系統で設計しなければならない。

次に、角速度演算器１２の具体例な処理について説明する。
角速度演算器１２は、角度検出器９からのモータ角度検出値を微分することによりモータ角速度を演算するが、単純な微分演算のみでは演算値に高周波ノイズが重畳しやすいので、微分演算値に対して、高周波帯域を遮断する移動平均処理や、ローパスフィルタ処理を施すことにより、高周波ノイズを低減したモータ角速度を演算する。

ここで、移動平均は、微分演算値の前回値と今回値との平均値を演算してもよく、微分演算値の２回〜数１０回前の値から今回値までの平均値を演算してもよく、また、加重平均で演算してもよい。また、移動平均処理とローパスフィルタ処理とを組み合わせて高周波帯域を遮断してもよい。

次に、図２のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の動作について説明する。
なお、従来装置（モータ６の慣性を大きく設定して機構的にシミー振動を抑制する）と異なる点は、振動抑制電流演算器１１で演算した振動抑制電流によって振動を抑制するアルゴリズムにある。

したがって、モータ６に通電する駆動電流の制御に関しては、一般的な制御（ＰＩＤ式の電流フィードバック制御、または、目標電流およびモータ回転信号に基づくオープンループ制御など）を、デジタル方式またはアナログ方式で適用することができる。

以下、モータ６に対する目標電流を算出するまでの目標電流演算手段２によるアルゴリズムに注目して説明する。
図２において、まず、目標電流演算手段２は、トルクセンサ１からの操舵トルク検出値をマイコンに読み込み、メモリに記憶させる（ステップＳ１０１）。

続いて、トルク制御器３は、メモリに記憶された操舵トルク検出値を読み込み、操舵トルク検出値に基づいて、補助トルク電流をマップ演算してメモリに記憶させる（ステップＳ１０２）。
また、目標電流演算手段２は、車速検出器８からの車速検出値をマイコンに読み込み、メモリに記憶させる（ステップＳ１０３）。

続いて、特定周波数検出器１０は、メモリに記憶された車速検出値を読み込み、車速検出値に基づいて特定周波数を検出する（ステップＳ１０４）。
また、目標電流演算手段２は、角度検出器９からのモータ角度検出値を読み込み、メモリに記憶させる（ステップＳ１０５）。

続いて、モータ角速度演算器１２は、モータ角度検出値を読み込み、モータ角度検出値に基づいて、モータ角速度を演算してメモリに記憶させる（ステップＳ１０６）。
また、位相補償器１３は、モータ角速度の演算値を読み込み、モータ角速度の位相を変換して、位相補償値としてメモリに記憶させる（ステップＳ１０７）。

続いて、振動抑制電流演算器１１は、特定周波数検出値に基づいてゲインを設定し、位相補償値にゲインを乗算して、振動抑制電流としてメモリに記憶させる（ステップＳ１０８）。
また、上下限値制限器１４は、振動抑制電流を読み込み、上下限値で制限した後の振動抑制電流を、最終的な振動抑制電流としてメモリに記憶させる（ステップＳ１０９）。

一方、角速度ＬＰＦ１５は、モータ角速度の演算値を読み込み、モータ角速度に対してローパスフィルタ処理を施し、操舵周波数以上の高周波成分を除去した後、モータ角速度のＬＰＦ出力としてメモリに記憶させる（ステップＳ１１０）。
また、粘性補償器１６は、モータ角速度のＬＰＦ出力を読み込み、モータ角速度に対してあらかじめ設定したゲインを乗算し、粘性補償電流としてメモリに記憶させる（ステップＳ１１１）。

最後に、加算器４は、メモリに記憶された補助トルク電流、振動抑制電流および粘性補償電流を加算し、モータ６に対する目標電流を算出してメモリに記憶させる（ステップＳ１１２）。
以下、ステップＳ１０１〜Ｓ１１２の処理動作を制御サンプリング周期ごとに繰り返し実行して、モータ６の目標電流を算出する。

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、振動抑制電流および粘性補償電流をゲイン乗算で求めたが、補助トルク電流、振動抑制電流および粘性補償電流のそれぞれを、マップ演算またはゲイン乗算のいずれかを用いて求めてもよい。

また、操舵トルク検出値に基づくマップ演算によって補助トルク電流を求めたが、操舵トルク検出値をデジタルまたはアナログの位相補償器に入力し、操舵トルクの位相補償値に基づくマップ演算によって補助トルク電流を求めてもよい。
また、補助トルク電流のマップ演算を車速に応じて可変としてもよい。
また、角度検出器９は、磁気式または光学式など、角度検出が可能なセンサであれば、どのような構成のものを用いてもよい。

また、位相補償器１３において、モータ角速度の比例ゲイン演算と、モータ角速度の時間微分信号の演算および微分信号の微分ゲイン演算と、モータ角速度の時間積分信号の演算および積分信号の積分ゲイン演算とを行い、比例項、微分項および積分項を組み合わせて位相補償を行う構成としたが、比例ゲイン演算と、微分器および微分ゲイン演算と、積分器および積分ゲイン演算と、の少なくとも１つの演算を行う構成としてもよい。

また、位相補償器１３において、モータ角速度に対してバンドパスフィルタ処理を施して、バンドパスフィルタ後の信号をバンドパスフィルタゲイン演算するか、モータ角速度に対してハイパスフィルタ処理を施して、ハイパスフィルタ後の信号をハイパスフィルタゲイン演算するか、または、モータ角速度に対してローパスフィルタ処理を施して、ローパスフィルタ後の信号をローパスフィルタゲイン演算することにより、ハイパスフィルタゲイン演算と、ローパスフィルタゲイン演算と、バンドパスフィルタゲイン演算とのうちの、少なくとも１つのゲイン演算に基づくフィルタ処理を行う構成としてもよい。

さらに、加算器４において、トルク制御器３から出力される補助トルク電流と、上下限値制限器１４から出力される振動抑制電流と、粘性補償器１６から出力される粘性補償電流とを加算して目標電流を求めたが、従来装置と同様に、摩擦補償制御器および慣性補償制御器などを備えた補償電流制御器（図示せず）を付加して、補償電流制御器の出力値をさらに加算して目標電流を求めてもよい。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置は、車両の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（トルクセンサ１）と、操舵トルクに応じた補助トルクを発生するモータ６と、モータ６のモータ角速度を検出するモータ角速度検出手段（角度検出器９、角速度演算器１２）と、車両の構造によって発生するステアリング振動（シミー振動など）の周波数帯域を検出する特定周波数検出手段（特定周波数検出器１０）と、モータ角速度の検出値（演算値）に基づいてモータ角速度の位相を変換する位相補償手段（位相補償器１３）と、特定周波数検出器１０および位相補償器１３の各出力信号（特定周波数、位相補償値）に基づいて、ステアリング振動を抑制するための振動抑制電流を演算する振動抑制電流演算手段（振動抑制電流演算器１１）と、を備えている。
振動抑制電流演算手段（振動抑制電流演算器１１）は、特定周波数検出手段（特定周波数検出器１０）の出力信号に基づいて設定されたゲインを、位相補償手段（位相補償器１３）の出力信号に乗算することにより、ステアリング振動抑制電流を演算する。

これにより、特定周波数検出器１０に基づく振動抑制電流演算器１１は、車両の構造によって発生するステアリング振動（シミー振動など）を抑制するように振動抑制電流を演算するので、操舵フィーリングに影響することなく、また、新たな機構部品を追加せずに不快なステアリング振動を低減することができる。

また、位相補償器１３は、モータ角速度の大きさを増減幅する比例ゲイン演算手段と、モータ角速度の時間微分信号を演算する微分器および微分信号を増減幅する微分ゲイン演算手段と、モータ角速度の時間積分信号を演算する積分器および積分信号を増減幅する積分ゲイン演算手段とのうちの、少なくとも１つの演算手段を含むように構成され得る。
このように、位相補償器１３を、比例ゲインと、微分器および微分ゲインと、積分器および積分ゲインとの少なくとも１つのゲインを含む構成とすることにより、モータ角速度のみでなく、モータ６の慣性項または角度項を含むトータルでの振動抑制電流を演算することができるので、振動抑制効果をさらに向上させることができる。

また、位相補償器１３は、モータ角速度に対してバンドパスフィルタ処理を施して、バンドパスフィルタ後の信号を増減幅するバンドパスフィルタゲイン演算手段と、モータ角速度に対してハイパスフィルタ処理を施して、ハイパスフィルタ後の信号を増減幅するハイパスフィルタゲイン演算手段と、モータ角速度に対してローパスフィルタ処理を施して、ローパスフィルタ後の信号を増減幅するローパスフィルタゲイン演算手段とのうちの少なくとも１つの演算手段を含むように構成され得る。
このように、位相補償器１３を、バンドパスフィルタおよびゲインと、ハイパスフィルタおよびゲインと、ローパスフィルタおよびゲインと、の少なくとも１つのゲインを含む構成とすることにより、高周波ノイズに対して影響を受けにくい振動抑制制御を実現することができる。

また、車両の車速を検出する車速検出手段（車速検出器８）を備え、特定周波数検出器１０は、車速に応じてステアリング振動が発生する周波数を検出する。
このように、車速に基づいてステアリング振動（シミー振動など）が発生する特定周波数を検出することにより、ステアリング振動が車速と比例関係にあることから、格別な周波数解析を行うことなく、容易に特定周波数を検出することができる。

また、振動抑制電流演算器１１は、振動抑制電流の演算値に上限値および下限値を設定する上下限値制限手段（上下限値制限器１４）を含む。
このように、上下限値制限器１４を設けて、振動抑制電流を上下限値で制限することにより、ある程度の振動発生によって運転者に振動情報（車両の異常状態）を伝えることができるうえ、振動抑制制御にともなう機構的負荷が過大となるのを回避することができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、車速に基づく特定周波数検出器１０を用いるとともに、モータ角速度検出手段として角度検出器９および角速度演算器１２を用いたが、図３に示すように、モータ角速度に基づく特定周波数検出器１０Ａを用いるとともに、モータ角速度検出手段として角速度検出器１７を用いてもよい。

図３はこの発明の実施の形態２に係る電動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３において、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
この場合、角速度検出器１７からのモータ角速度検出値は、特定周波数検出器１０Ａ、位相補償器１３および角速度ＬＰＦ１５に入力される。

なお、角速度検出器１７としては、角速度センサを用いても、モータ６の端子間電圧およびモータ電流からモータ角速度を演算する手段を用いてもよく、モータ角速度が検出可能なセンサであれば任意の構成を適用することができる。

特定周波数検出器１０Ａは、モータ角速度検出値に基づき、たとえばリアルタイムＦＦＴなどの周波数分析を用いて、振動周波数（シミー振動が発生する１０〜２０［Ｈｚ］の周波数帯域）を特定周波数として演算し、振動抑制電流演算器１１に入力する。これにより、振動抑制電流演算器１１は、特定周波数に基づいて、振動抑制電流演算用のゲインを設定する。

次に、図４のフローチャートを参照しながら、図３に示したこの発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の動作について説明する。
図４において、前述（図２参照）と同様の処理については、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。なお、この場合も、前述と同様に、モータ６に対する目標電流を算出するまでの目標電流演算手段２Ａによるアルゴリズムに注目して説明する。

まず、目標電流演算手段２Ａは、操舵トルク検出値を読み込み（ステップＳ１０１）、トルク制御器３により、操舵トルク検出値に基づいて補助トルク電流を求めた後（ステップＳ１０２）、角速度検出器１７からのモータ角速度検出値をマイコンに読み込み、メモリに記憶させる（ステップＳ２０３）。

続いて、特定周波数検出器１０Ａは、メモリに記憶されたモータ角速度検出値を読み込み、モータ角速度検出値から特定周波数を検出する（ステップＳ２０４）。
また、位相補償器１３は、メモリに記憶されたモータ角速度検出値を読み込み、モータ角速度検出値の位相を変換し、位相補償値としてメモリに記憶させる（ステップＳ１０７Ａ）。

続いて、振動抑制電流演算器１１は、特定周波数検出値および位相補償値に基づいて振動抑制電流を演算し（ステップＳ１０８）、上下限値制限器１４は、上下限値で制限した最終的な振動抑制電流をメモリに記憶させる（ステップＳ１０９）。
また、角速度ＬＰＦ１５は、モータ角速度検出値に対してローパスフィルタ処理を施し、操舵周波数以上の周波数成分を除去した後、モータ角速度のＬＰＦ出力としてメモリに記憶させる（ステップＳ１１０Ａ）。

最後に、粘性補償器１６は、ＬＰＦ出力から粘性補償電流を演算し（ステップＳ１１１）、加算器４は、補助トルク電流、振動抑制電流および粘性補償電流を加算して、目標電流を算出する（ステップＳ１１２）。
以下、上記処理動作を制御サンプリング周期ごとに繰り返し実行して、モータ６の目標電流を算出する。

なお、前述と同様に、位相補償器１３は、モータ角速度の比例ゲイン演算と、モータ角速度の時間微分信号の演算および微分信号の微分ゲイン演算と、モータ角速度の時間積分信号の演算および積分信号の積分ゲイン演算とを行い、比例項、微分項および積分項を組み合わせて位相補償を行う構成としたが、比例ゲイン演算と、微分器および微分ゲイン演算と、積分器および積分ゲイン演算と、の少なくとも１つのゲイン演算を含む構成としてもよい。

また、位相補償器１３を、モータ角速度に対してバンドパスフィルタ処理を施し、バンドパスフィルタ後の信号をバンドパスフィルタゲイン演算し、モータ角速度に対してハイパスフィルタ処理を施し、ハイパスフィルタ後の信号をハイパスフィルタゲイン演算し、モータ角速度に対してローパスフィルタ処理を施し、ローパスフィルタ後の信号をローパスフィルタゲイン演算し、ハイパスフィルタゲイン演算と、ローパスフィルタゲイン演算と、バンドパスフィルタゲイン演算と、の少なくとも１つゲイン演算を含むフィルタで構成してもよい。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、特定周波数検出器１０Ａは、角速度検出器１７からのモータ角速度検出値に応じて、ステアリング振動が発生する周波数を検出するので、前述の作用効果に加えて、角度検出器９（図１参照）が不要となり、モータ角速度検出値のみに基づいて振動抑制制御を行うことができる。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図３）では、モータ角速度検出値に基づく特定周波数検出器１０Ａおよび位相補償器１３を用いたが、図５に示すように、トルクセンサ１からの操舵トルク検出値に基づく特定周波数検出器１０Ｂと、電流検出器７からのモータ電流検出値に基づく位相補償器１３Ｂとを用いてもよい。

図５はこの発明の実施の形態３に係る電動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５において、前述（図１、図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。

この場合、目標電流演算手段２Ｂは、角速度オブザーバ１８を備えており、角速度オブザーバ１８は、トルクセンサ１からの操舵トルク検出値と、電流検出器７からのモータ電流検出値とに基づいて、モータ角速度を推定演算する。

また、特定周波数検出器１０Ｂは、トルクセンサ１からの操舵トルク検出値に基づいて特定周波数を検出する。
さらに、位相補償器１３Ｂは、特定周波数検出器１０Ｂの出力信号に基づいてゲインを設定し、角速度オブザーバ１８から入力されるモータ角速度の推定値に対して位相補償を施す。

図５において、目標電流演算手段２Ｂ内の角速度オブザーバ１８は、公知技術（たとえば、特開２０００−１６８６００号公報参照）に基づき、高周波帯域において、モータ６を、ばね特性を有するトルクセンサ１に支えられた振動系と見なして、モータ角速度を推定演算する。

また、位相補償器１３Ｂのゲインは、振動抑制効果を高めるために、以下のことに注目して設定される。
一般に、車速の変化にともなってシミー振動周波数が変化した場合には、モータ角速度と同位相のダンピングで振動を抑制した場合よりも、位相を進めた微分項と、位相を遅らせた積分項とを組み合わせて振動を抑制した場合の方が、振動抑制効果が高くなることがある。

そこで、位相補償器１３Ｂは、特定周波数検出器１０Ｂからの特定周波数に応じて、比例ゲイン、微分ゲインおよび積分ゲインを設定する。これにより、車速に応じてシミー振動周波数が変化しても、最適な振動抑制効果を得ることができる。

また、特定周波数検出器１０Ｂは、操舵トルク検出値に基づいて、１０〜２０［Ｈｚ］の振動が発生する周波数帯域を演算する。たとえば、特定周波数検出器１０Ｂは、リアルタイムＦＦＴなどの周波数分析から振動周波数を演算し、位相補償器１３Ｂおよび振動抑制電流演算器１１のゲイン設定に寄与する。

次に、図６のフローチャートを参照しながら、図５に示したこの発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング制御装置の動作について説明する。
図６において、前述（図２、図４参照）と同様の処理については、前述と同一符号を付して詳述を省略する。なお、前述と同様に、目標電流を算出するまでの目標電流演算手段２Ｂによるアルゴリズムに注目して説明を行う。

まず、目標電流演算手段２Ｂは、操舵トルク検出値を読み込み（ステップＳ１０１）、トルク制御器３により、操舵トルク検出値に基づいて補助トルク電流を求めた後（ステップＳ１０２）、電流検出器７からのモータ電流検出値をマイコンに読み込み、メモリに記憶させる（ステップＳ３０３）。

続いて、角速度オブザーバ１８は、モータ電流検出値および操舵トルク検出値に基づいてモータ角速度を推定演算する（ステップＳ３０４）。
また、特定周波数検出器１０Ｂは、メモリに記憶された操舵トルク検出値を読み込み、操舵トルク検出値から特定周波数を検出する（ステップＳ３０５）。

次に、位相補償器１３Ｂは、特定周波数検出器１０Ｂからの特定周波数検出値に基づいて、比例ゲイン、微分ゲインおよび積分ゲインを設定するとともに、角速度オブザーバ１８からのモータ角速度推定値を読み込み、モータ角速度推定値に対して、各ゲインによる位相補償を行い、位相補償値としてメモリに記憶させる（ステップＳ３０６）。

以下、前述と同様に、振動抑制電流演算器１１は、特定周波数検出値および位相補償値に基づいて振動抑制電流を演算し（ステップＳ１０８）、上下限値制限器１４は、振動抑制電流を上下限値で制限する（ステップＳ１０９）。
また、目標電流演算手段２Ｂは、角速度検出器１７からのモータ角速度検出値を読み込み（ステップＳ２０３）、角速度ＬＰＦ１５は、モータ角速度検出値にローパスフィルタ処理を施し（ステップＳ１１０Ａ）、粘性補償器１６は、ＬＰＦ出力に基づいて粘性補償電流を演算する（ステップＳ１１１）。

最後に、加算器４は、補助トルク電流、振動抑制電流および粘性補償電流を加算し、目標電流を算出する（ステップＳ１１２）。
以下、上記処理動作を制御サンプリング周期ごとに繰り返し実行して、モータ６の目標電流を算出する。

なお、前述と同様に、位相補償器１３Ｂは、モータ角速度の比例ゲイン演算と、モータ角速度の時間微分信号の演算および微分信号の微分ゲイン演算と、モータ角速度の時間積分信号の演算および積分信号の積分ゲイン演算とを行い、比例項、微分項および積分項を組み合わせて位相補償を行う構成としたが、比例ゲイン演算、微分ゲイン演算および積分ゲイン演算のうちの少なくとも１つのゲインを含む構成としてもよい。

また、位相補償器１３Ｂは、モータ角速度に対してバンドパスフィルタ処理を施して、バンドパスフィルタ後の信号をバンドパスフィルタゲイン演算するか、モータ角速度に対してハイパスフィルタ処理を施して、ハイパスフィルタ後の信号をハイパスフィルタゲイン演算するか、または、モータ角速度に対してローパスフィルタ処理を施して、ローパスフィルタ後の信号をローパスフィルタゲイン演算することにより、ハイパスフィルタゲイン演算と、ローパスフィルタゲイン演算と、バンドパスフィルタゲイン演算とのうちの、少なくとも１つのゲイン演算を含むフィルタで構成してもよい。

また、特定周波数検出器１０Ｂからの特定周波数検出に基づき、位相補償器１３Ｂにおいて、比例ゲイン、微分ゲインおよび積分ゲインを設定したが、位相補償器１３Ｂのハイパスフィルタ時定数およびハイパスフィルタゲインと、ローパスフィルタ時定数およびローパスフィルタゲインと、バンドパスフィルタ時定数およびローパスフィルタゲインとを設定してもよい。

以上のように、この発明の実施の形態３によれば、特定周波数検出器１０Ｂは、実際のステアリング振動が重畳される操舵トルク検出値に応じてステアリング振動（シミー振動など）が発生する周波数を検出するので、高精度に振動周波数を検出することができる。

また、角速度オブザーバ１８は、操舵トルク検出値およびモータ電流検出器に基づいてモータ角速度を推定するので、角速度検出器１７や角度検出器９（図１参照）などを備えていない電動パワーステアリング装置においても、角速度を求めることができる。

また、位相補償器１３Ｂは、特定周波数検出器１０Ｂからの特定周波数検出値に基づいて、比例ゲイン演算手段、微分ゲイン演算手段および積分ゲイン演算手段のうち、少なくとも１つの演算手段を可変にする。
また、位相補償手段１３Ｂは、特定周波数検出手段１０Ｂからの特定周波数検出値に応じて、バンドパスフィルタゲイン演算手段のバンドパスフィルタ時定数またはバンドパスフィルタゲインと、ハイパスフィルタゲイン演算手段のハイパスフィルタ時定数またはハイパスフィルタゲインと、ローパスフィルタゲイン演算手段のローパスフィルタ時定数またはローパスフィルタゲインとのうち少なくとも１つのゲインを可変にする。

このように、特定周波数検出値に基づいて、位相補償器１３Ｂの比例ゲイン、微分ゲインおよび積分ゲインを設定するとともに、位相補償器１３Ｂのバンドパスフィルタ時定数およびバンドパスフィルタゲインと、ハイパスフィルタ時定数およびハイパスフィルタゲインと、ローパスフィルタ時定数およびローパスフィルタゲインと、を設定することにより、振動周波数（シミー振動周波数）が変化しても、最適な振動抑制制御を行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る電動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。この発明の実施の形態１による演算アルゴリズムを示すフローチャートである。この発明の実施の形態２に係る電動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。この発明の実施の形態２による演算アルゴリズムを示すフローチャートである。この発明の実施の形態３に係る電動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。この発明の実施の形態３による演算アルゴリズムを示すフローチャートである。一般的なシミー振動（操舵トルク）と車速との関係を示す説明図である。

符号の説明

１トルクセンサ、２目標電流演算手段、３トルク制御器、４加算器、５電流制御器、６モータ、７電流検出器、８角速度ＬＰＦ、９粘性補償器、１０車速検出器、１１特定周波数検出器、１２振動抑制電流演算器、１３角度検出器、１４上下限値制限器、１５角速度演算器、１６位相補償器、１７角速度検出器、１８角速度オブザーバ。

Claims

車両の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、
前記操舵トルクに応じた補助トルクを発生するモータと、
前記モータのモータ角速度を検出するモータ角速度検出手段と、
前記車両の構造によって発生するステアリング振動の周波数帯域を検出する特定周波数検出手段と、
前記モータ角速度の検出値に基づいて前記モータ角速度の位相を変換する位相補償手段と、
前記特定周波数検出手段および前記位相補償手段の各出力信号に基づいて、前記ステアリング振動を抑制するためのステアリング振動抑制電流を演算する振動抑制電流演算手段とを備え、
前記振動抑制電流演算手段は、前記特定周波数検出手段の出力信号に基づいて設定されたゲインを、前記位相補償手段の出力信号に乗算することにより、前記ステアリング振動抑制電流を演算する電動パワーステアリング制御装置であって、
前記位相補償手段は、
前記モータ角速度に対してバンドパスフィルタ処理を施して、バンドパスフィルタ後の信号を増減幅するバンドパスフィルタゲイン演算手段と、
前記モータ角速度に対してハイパスフィルタ処理を施して、ハイパスフィルタ後の信号を増減幅するハイパスフィルタゲイン演算手段と、
前記モータ角速度に対してローパスフィルタ処理を施して、ローパスフィルタ後の信号を増減幅するローパスフィルタゲイン演算手段と
のうちの少なくとも１つの演算手段を含むことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
前記位相補償手段は、
前記特定周波数検出手段の出力信号に応じて、
前記バンドパスフィルタゲイン演算手段のバンドパスフィルタ時定数またはバンドパスフィルタゲインと、
前記ハイパスフィルタゲイン演算手段のハイパスフィルタ時定数またはハイパスフィルタゲインと、
前記ローパスフィルタゲイン演算手段のローパスフィルタ時定数またはローパスフィルタゲインと
のうち少なくとも１つのゲインを可変にすることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置。
前記車両の車速を検出する車速検出手段を備え、
前記特定周波数検出手段は、前記車速に応じて前記ステアリング振動が発生する周波数帯域を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置。
前記特定周波数検出手段は、前記モータ角速度の検出値に応じて前記ステアリング振動が発生する周波数帯域を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置。
前記特定周波数検出手段は、前記操舵トルクの検出値に応じて前記ステアリング振動が発生する周波数帯域を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置。