電動パワーステアリング装置
【課題】パワーステアリング構成物、若しくは車両前部構成物等の機械系の共振周波数成分に基づく振動、若しくは騒音の発生をも抑制し得る電動パワーステアリング制御装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵トルクを補助するアシストトルク１０を発生させる制御装置と、トルクセンサ２３に内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段４０を備えている。
【解決手段】電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵トルクを補助するアシストトルク１０を発生させる制御装置と、トルクセンサ２３に内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段４０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動式パワーステアリング制御装置に関し、特に、自動車等の車両に搭載される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】
電動パワーステアリング装置は、自動車等の車両の運転者がハンドル即ちステアリングホイールに加える操舵トルクに応じてモータを駆動し、そのモータの駆動トルクをアシストトルクとしてステアリング機構に付加して操舵輪を駆動するようにしたものである。
【０００３】
周知のように、電動パワーステアリング装置には、運転者による操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられるが、トルクセンサにはバネ要素とハンドル慣性による共振系が含まれる。従って、トルクセンサの出力に基づいてモータを制御するモータ制御系の制御ゲインを高くすると、トルクセンサの共振系による振動、若しくは騒音が発生する。一方、モータ制御系の制御ゲインを低くすると、必要なアシストトルクが得られなくなる恐れがある。電動パワーステアリング装置に於いて、振動若しくは騒音が発生することは電動パワーステアリング装置の商品価値を著しく低下させることになる。
【０００４】
従来、トルクセンサに含まれるバネ要素とハンドル慣性による共振系の共振周波数成分の信号を除去するためにフィルタを設け、トルクセンサの共振系の共振による振動、若しくは騒音を抑制するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
又、従来、トルクセンサに含まれるバネ要素とハンドル慣性に加えて、モータ慣性を考慮し、これ等から成る共振系の共振周波数成分の信号を除去するフィルタを設けることにより共振周波数成分の信号をより確実に除去し、制御ゲインを高くしてアシストトルクを増加させることができる電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１６４６６５号公報
【特許文献２】特開平６−１８３３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、トルクセンサに含まれるバネ要素にともなう共振系の共振周波数は、１０〜３０［Ｈｚ］であり、特許文献１及び特許文献２に示された従来の電動パワーステアリング装置に設けられる前述のフィルタは、前述の共振周波数成分の信号を除去するように構成されている。しかしながら、例えば、コラム、ラック等のパワーステアリング装置の構成物、更には、車両前部構成物の機械共振周波数成分は、トルクセンサに含まれるバネ要素等から成る共振系の共振周波数成分とは異なり、５０［Ｈｚ］以上の一般には複数の共振周波数成分である。従って、前述の従来の電動パワーステアリング装置に設けられているフィルタによれば、５０［Ｈｚ］以上の特定の共振周波数に対する減衰率が不足しており、パワーステアリング構成物、若しくは車両前部構成物の機械共振による振動、若しくは騒音が発生することがあり、電動パワーステアリング装置の商品性を大きく損なう可能性がある。
【０００８】
一方、従来の電動パワーステアリング装置に於いて、高い周波数のノイズ等を除去するためにローパスフィルタ、若しくはそれに準じる構成で高周波成分を除去するように構成されている。しかしながら、機械共振は周波数帯域は狭いもののゲインが高い。機械共振系の共振による騒音や振動を抑制するために、ローパスフィルタ、若しくはそれに準じる手段の減衰率を上げると、電動パワーステアリング装置全体の安定性が損なわれ、別の振動が発生する恐れがある。
【０００９】
この発明は、従来の電動パワーステアリング装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、パワーステアリング構成物、若しくは車両前部構成物等の機械系の共振周波数成分に基づく振動、若しくは騒音の発生を抑制し得る電動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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段を備えているので、パワーステアリング構成物、若しくは車両前部構成物等の機械系の共振周波数成分に基づく振動、若しくは騒音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の制御系の構成の変形例を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の周波数特性を示す特性図である。
【図５】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段とローパスフィルタとの周波数特性を比較する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段と二次ローパスフィルタとの組合せの周波数特性を示す特性図である。
【００１３】
【図７】この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態７による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る代表的な電動式パワーステアリング制御装置系の全体構成である。以下、電動パワーステアリング装置を図に基づいて説明する。図１に於いて、電動パワーステアリング装置は、ハンドル１からステアリング軸２に伝達される運転者による操舵トルク９と、ステアリング軸２に付加されるモータ５によるアシストトルク１０とを加算し、その加算したトルクを、ステアリングギアボックス３を介してラック・アンド・ピニオン機構６を通してトルクを操舵輪であるタイヤ７に伝達して車両の操舵を行うように構成されている。
【００１５】
ステアリング軸２に設けられたトルクセンサ４は、ハンドル１に加えられた運転者による操舵トルク９を検出し、その検出した操舵トルク９に対応する操舵トルク検出信号１１を出力する。電子制御装置（ＥＣＵ）により構成された制御装置８には、トルクセンサ４からの操舵トルク検出信号１１と、モータ電流検出器により検出されたモータ５の状態量である電流検出信号１３と、電圧検出器により検出されたモータ５の状態量である電圧検出信号１４と、車速検出器により検出された車速に対応する車速検出信号等とが入力される。
【００１６】
制御装置８は、入力された操舵トルク検出信号１１と、車速検出信号等とに基づいて、モータ５がステアリング軸２に付加すべきアシストトルク１０を発生させるためのモータ５を制御する指令値としての電流目標値を演算し、この演算した電流目標値、及び電流検出信号１３等に基づいた印加電圧１２をモータに与えてこれを駆動する。
【００１７】
図２は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。図２に於いて、車速検出器２２は、車速センサが検出した車速に対応する車速検出信号２２１を発生し、この車速検出信号２２１を目標電流演算補償器２５に入力する。操舵トルク検出器２３は、前述のトルクセンサ４が検出した操舵トルク１１に対応する操舵トルク検出信号２３１を発生し、この操舵トルク検出信号２３１を目標電流演算補償器２５に入力する。モータ速度検出器２４は、検出したモータ５の速度に対応するモータ速度信号２４１を発生し、このモータ速度信号２４１を目標電流演算補償器２５に入力する。
【００１８】
目標電流演算補償器２５は、車速検出器２２から入力された車速検出信号２２１と、操舵トルク検出器２３から入力された操舵トルク検出信号２３１と、モータ速度検出器２４から入力されたモータ速度検出信号２４１等とを用いて、モータ５に対する目標電流を演算し、その演算した電流目標値２５１を後述する共振周波数帯除去手段４０に入力する。
【００１９】
減算器２６は、共振周波数帯除去手段４０から入力された共振周波数帯除去後電流目標値４２１から、モータ電流検出器２８から出力された電流検出信号１３を減算し、その偏差をモータ電流指令値偏差２６１としてモータ駆動機２７に入力する。モータ駆動機２７は、演算されたモータ電流指令値４２１にモータ電流が一致するようにモータ２９を駆動する。モータ５は、モータ電流指令値偏差２６１等に基づいてモータ駆動機２７により駆動され、所望のアシストトルク１０を発生してステアリング軸２に付加する。
【００２０】
電流目標値２５１の算出について説明する。目標電演算補償器２５は、アシストマップ３００を備えたアシストマップ補償器３１と、ダンピング補償器３２と、モータ速度信号をモータ加速度信号に変換する加速度変換器３３と、慣性補償器３４と、加算器３５等を備える。アシストマップは、操舵トルクとモータ電流即ちアシスト電流とからなるマップであり、車速によりそのマップ値が変更されるように構成されている。ダンピング補償器は、運転者がハンドルを手放した時の安定性を確保する。慣性補償器は、急操舵時に於いて慣性の影響でハンドルが重くなるのを防止しハンドルの軽さを確保するものである。又
、その他の補償があってもよく、上述の補償制御の一部がなくとも本発明内容は成立する。
【００２１】
目標電流演算補償器２５に於いて、その出力である電流目標値２５１の算出について説明する。目標電流演算補償器２５による代表的な補償制御としては、概要的に述べれば、アシストマップ補償器３１は、トルクセンサ４により検出した操舵トルク検出信号２３１に基づいて、補償トルクを発生するに必要なアシスト電流をアシストマップ３００から抽出し、アシストマップ補償電流値３１１として出力する。
【００２２】
次に、電流目標値２５１の算出について詳細に述べる。先ず、操舵トルク検出信号２３１は、アシストマップ補償器３１に入力される。加算器３５では、アシストマップ補償電流値３１１と、ダンピング補償器３２から出力されたダンピング補償電流値３２１と、慣性補償器３４から出力された慣性補償電流値３４１とを加算し、その加算結果を電流目標値２５１として出力する。尚、ダンピング補償器３２、慣性補償器３４、加速度変換機３３等による補償の詳細については、ここでは説明を省略する。
【００２３】
図２に示す車速検出器２２、操舵トルク検出器２３、モータ速度検出器２４、目標電流演算補償器２５、共振周波数帯除去手段４０、減算器２６、モータ電流検出器２８、モータ駆動機２７は、前述の制御装置８内に設けられている。
【００２４】
前述の共振周波数帯除去手段４０は、図２で示した以外の箇所に挿入しても効果を発揮する。たとえば、図３に共振周波数除去手段の挿入箇所例について示す。図３は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成の変形例を示すブロック図である。図３は、図２に対して、共振周波数除去手段の４箇所の挿入例を図示し、その他の補償器９１を追加して図示している。
【００２５】
尚、以下の説明に於いて、第１の共振周波数帯除去手段４１、第２の共振周波数帯除去手段４２、第３の共振周波数帯除去手段４３、及び第４の共振周波数帯除去手段４４に共通の項目説明する場合は、これらを総称して、単に、共振周波数帯除去手段と称する。共振周波数除去手段は、第１の共振周波数帯除去手段４１、第２の共振周波数帯除去手段４２、第３の共振周波数帯除去手段４３、及び第４の共振周波数帯除去手段４４に代表される操舵トルク入力からアシストトルク出力の間のいずれか１箇所以上に挿入されることで効果を発揮する。
【００２６】
第１の共振周波数帯除去手段４１、第３の共振周波数帯除去手段４３に配置した場合は、入力信号に含まれる機械系共振を誘発する周波数帯を除去することによって、出力に該当周波数成分が含まれないようにすることが出来る。第２の共振周波数帯除去手段４２、及び第４の共振周波数帯除去手段４４に配置した場合は、出力電流、もしくはトルクの指令値の該当周波数帯を除去することで、出力に該当周波数成分が含まれないようにすることが出来る。
【００２７】
また、第１の共振周波数帯除去手段４１もしくは第２の共振周波数帯除去手段４２に配置した場合は、目標電流演算補償器２５に含まれるすべての補償器に影響を及ぼす。第３の共振周波数帯除去手段４３もしくは及び第４の共振周波数帯除去手段４４に配置した場合は、一般的な電動パワーステアリング装置では補償制御のうちでもっとも支配的なアシストマップ補償電流値に影響を及ぼす。
【００２８】
もちろん、アシストマップ補償電流以外の補償電流に個別に選択して共振周波数帯除去手段を適用してもよい。たとえば、すべての補償電流値の共振周波数帯の信号を除去する場合、かつ、出力側に配置する場合は、第４の共振周波数帯除去手段４４に配置すること
になり、図２の構成となる。この実施の形態１に於いては、共振周波数帯除去手段は、双二次フィルタである。
【００２９】
図４は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の周波数特性を示す特性図の例である。次に示す式（１）双二次フィルタの特性を表している。
【数１】
・・・・・式（１）
ここで、
【数２】
且つ、
【数３】
且つ、
ｆ１ｎ＝ｆ２ｎ
である。
【００３０】
尚、
ｆ１ｎ、ｆ２ｎ：中心周波数
【数４】
である。
【００３１】
図４に於いて、細い実線で示す特性は、
【数５】
の場合を示し、太い実線で示す特性は、
【数６】
の場合を示す。
【００３２】
式（１）による双二次フィルタによれば、図４に示すように中心周波数ｆ１ｎ（＝ｆ２ｎ）を中心として対称なゲイン特性のフィルタ特性を得ることができる。
【００３３】
双二次フィルタをｍ段直列に接続することで、ｍ個の共振周波数帯の出力を抑制することができる。例えば、１．６［ｋＨｚ］、１．３［ｋＨｚ］、８００［Ｈｚ］、５００［Ｈｚ］、２００［Ｈｚ］等、複数の機械共振系の共振周波数帯の出力を除去し機械共振を抑制する必要があれば、中心周波数ｆ１ｎ（＝ｆ２ｎ）を前述の各共振周波数帯に設定した５個の双二次フィルタを直列接続することで、これらの各共振周波数帯の出力を除去し機械共振を抑制することができる。
【００３４】
又、前述のように、ｆ１ｎ＝ｆ２ｎである場合は、後述するｆ１２≠ｆ２ｎの場合に比べて、演算負荷を低減することができる。
【００３５】
次に、共振周波数帯除去手段を構成する双二次フィルタの変形例について説明する。前述の式（１）に示す特性式に於いて、ｆ１２≠ｆ２ｎとする。この場合には中心周波数ｆ１ｎに対して高い中心周波数ｆ２ｎ、若しくは中心周波数ｆ１ｎに対して低い中心周波数ｆ２ｎを設定して、ゲインの異なる特性を得ることが出来る。
【００３６】
又、双二次フィルタより高周波側のゲインがもともと十分低い場合は、ｆ１ｎ＜ｆ２ｎとして、高周波側のゲインを上げることで位相の遅れを小さくできる。又、後述するローパスフィルタと組合せる場合には上げたゲインをローパスフィルタで相殺することができる等、設計自由度を大きくすることができる。
【００３７】
又、逆に高周波側のゲインを低減したい場合には、ｆ１ｎ＞ｆ２ｎと設定することで、高周波側のゲインを低減することができる。
【００３８】
更に、前述の式(1)に於いて、特に、ｆ１ｎ＝ｆ２ｎ、且つ
【数７】
とした場合は、以下に示す式（２）となる。
【数８】
・・・・・式（２）
ここで、
【数９】
である。
【００３９】
式（２）の場合に於ける双二次フィルタの特性は、図４に太い実線にて示す特性を備え、図４から明らかなように、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタフィルタとしての特性を備える。この場合は、細い実線で示す前述の式（１）の特性に比べて、中心周波数でのゲインの減衰量を最大にすることが出来る。
【００４０】
通常、ローパスフィルタに比べ、この実施の形態１に用いた周波数帯域除去手段は、バンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタとして動作し、特にゲインの減衰に比べ位相の遅れが小さいため、電動パワーステアリングのシステム安定性への悪影響を少なくすることが出来る。
【００４１】
このように、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、ローパスフィルタよりも位相の遅れ量が小さくなる。
【００４２】
図５は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段とローパスフィルタとの周波数特性を比較する説明図である。図５に示すように、双二次フィルタにより構成された共振周波数帯除去手段は、ローパスフィルタに比べゲイン低下が大きく、低い周波数での位相の遅れが小さい特性を有する。
【００４３】
尚、前述の説明では、１箇所の共振周波数帯除去手段に１つ以上の共振周波数抑制フィルタが組み込まれている場合を説明したが、さらにローパスフィルタなどを組合せてもよい。たとえば、共振周波数帯の中でも比較的高い周波数のものは、ローパスフィルタを適用するなどしてもよい。
【００４４】
また、たとえば、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される２箇所以上の共振周波数帯除去手段を機能を分割して組み込んでも効果を発揮する。又、その２箇所以上の共振周波数帯除去手段内のフィルタは、その除去すべき共振周波数の設定は重複するものであっても良い。
【００４５】
以上述べたこの発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、システムへの機械共振系による振動、若しくは音の発生を抑制することができる。又、車両の運転者が音振動の感じやすい状況か否か、電動パワーステアリング装置の安定性が不足しているか否かにより、除去すべき共振周波数を選択し、その共振周波数を除去する共振周波数除去手段を設けることで、電動パワーステアリング装置の構成を簡単にすることができる。
【００４６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態２は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態２で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。
【００４７】
図６は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去フィルタと二次ローパスフィルタとの組合せの周波数特性を示す特性図である。実施の形態２では、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタフィルタにより構成されている共振周波数帯除去フィルタと、二次ローパスフィルタ若しくは二次以上のローパスフィルタとを組合せるように
したものである。その他の構成は、前述の実施の形態１の場合と同様である。
【００４８】
即ち、図６は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去フィルタと二次ローパスフィルタとの組合せの周波数特性を示す特性図である。図６に示すように、二次ローパスフィルタは減衰係数によってはオーバーシュート特性を有するが、双二次フィルタにより構成した共振周波数帯除去フィルタの中心周波数とローパスフィルタの特性に於ける折れ点部の周波数とを一致させ、若しくは近い周波数に設定し、この双二次フィルタを二次ローパスフィルタに組み合わせることで、二次ローパスフィルタ若しくは二次以上のローパスフィルタのオーバーシュート特性を抑制することが出来る。なお、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００４９】
以上述べたこの発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置によれば、実施の形態１の場合と同様に、システムへの機械共振系による振動、若しくは音の発生を抑制することができる。又、車両の運転者が音振動の感じやすい状況か否か、電動パワーステアリング装置の安定性が不足しているか否かにより、除去すべき共振周波数を選択し、その共振周波数を除去する共振周波数除去手段を設けることで、電動パワーステアリング装置の構成を簡単にすることができる。
【００５０】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態３は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態３で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。実施の形態３では、運転者の操舵状態、若しくは車両の状態に応じ、例えば車両速度、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、共振周波数帯除去手段の数、若しくは効果の度合いを変化させることで、共振周波数帯除去手段を追加したことによる影響を限定するようにしたものである。
【００５１】
図７は、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図７に於いて、共振周波数帯除去手段４５は、共振周波数帯除去フィルタ４５０と、スイッチ手段ＳＷを備える。車速が所定値以下のときには、スイッチ手段ＳＷは図７の下方に接続される。その結果、入力信号４５１は所望の共振周波数が共振周波数帯除去フィルタ４５０により除去された共振周波数帯除去され、出力信号４５２が出力される。
【００５２】
一方、車速検出信号２２１が所定値を越えたときは、スイッチ手段ＳＷは図７の上方に切り替わり、入力信号４５１は共振周波数帯除去フィルタ４５０を介することなく直接、入力信号４５１が出力信号４５２に出力される。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２と同様である。
【００５３】
又、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００５４】
共振周波数帯除去フィルタ４５０は、前述の式（１）又は式（２）による特性を備えた双二次フィルタにより構成することができる。尚、車速検出信号２２１の代わりに、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加
速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、スイッチ手段を切り替えるようにしても良い。
【００５５】
また、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００５６】
この実施の形態３によれば、車両の走行中、加速中等のようにエンジンの回転が高い場合、周囲の騒音が大きくなる場合、運転者が速く操舵している場合、運転者が音振動を感じ取り難い状況である場合等に応じて、共振周波数帯除去フィルタ４５０の動作、非動作を切り換えることで、共振周波数帯除去フィルタの動作により発生する影響を限定することができる。
【００５７】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態４は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態４で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。
【００５８】
図８は、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図８に於いて、共振周波数帯除去手段４６は、共振周波数帯除去フィルタ４６０を備える。この共振周波数帯除去フィルタ４６０は、前述の式（２）により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成され、図８に示すように車速検出信号２２１に応じて減衰係数を変化させ得るように構成されている。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２と同様である。
【００５９】
図８に示すように、共振周波数帯除去フィルタ４６０は、車速検出信号２２１に応じて変化させた減衰係数に基づいて共振周波数帯除去フィルタ４６０の特性を変化させる。入力信号４６１は共振周波数帯除去フィルタ４６０により所望の共振周波数信号が除去され、出力信号４６２として共振周波数帯除去フィルタ４６０から出力される。
【００６０】
尚、車速検出信号２２１の代わりに、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、共振周波数帯除去フィルタ４６０の減衰係数を変化させ得るようにしても良い。
【００６１】
又、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００６２】
この実施の形態４によれば、車両の走行中、加速中等のようにエンジンの回転が高い場合等、周囲の騒音が大きくなる場合、運転者が速く操舵している場合、運転者が音振動を感じ取り難い状況である場合等に応じて、共振周波数帯除去フィルタ４６０の減衰係数を変化させて減衰特性を変更した出力信号４６１を発生させ、共振周波数帯除去フィルタ４６０を追加したことによる影響を限定することができる。
【００６３】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態５は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成につい
て説明する。実施の形態５で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。実施の形態５は、アシストトルク、もしくは入出力ゲインが小さい場合には周波数除去手段の効果を小さくすることにより共振周波数帯除去フィルタの動作により発生する影響を限定することができる。
【００６４】
図９は、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図９に於いて、共振周波数帯除去手段４７は、共振周波数帯除去フィルタ４７０を備える。この共振周波数帯除去フィルタ４７０は、前述の式（２）により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されている。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２と同様である。
【００６５】
図９に示すように、共振周波数帯除去フィルタ４７０は、車速検出信号２２１に応じて変化させた減衰係数と電流目標値２５１に応じて変化させた係数とを乗算器４７３により乗算し、その乗算結果に基づいて共振周波数帯除去フィルタ４７０の特性を変化させる。入力信号４７１は共振周波数帯除去フィルタ４７０により所望の共振周波数信号が除去され、出力信号４７２として共振周波数帯除去フィルタ４７０から出力される。
【００６６】
尚、車速の代わりに、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、双二次フィルタ４７０の減衰係数を変化させ得るようにしても良い。
【００６７】
また、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００６８】
この実施の形態５によれば、電動パワーステアリング装置の出力が小さい場合には、フィルタの効果を小さくして、共振周波数帯除去フィルタ４７０を追加したことによる影響を限定することができる。
【００６９】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態６は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態６で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。
【００７０】
この実施の形態６では、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインが小さい場合は、場合には周波数除去手段の効果を小さくすることにより共振周波数帯除去フィルタの動作により発生する影響を限定し、加えて、安定性が低い状態、例えば、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインが高すぎる場合等に於いて、共振周波数帯除去手段による位相遅れ等の安定性への影響を限定するようにしたものである。
【００７１】
図１０は、この発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図１０に於いて、共振周波数帯除去手段４８は、共振周波数帯除去フィルタ４８０と、入出力ゲイン演算手段４８４を備える。共振周波数帯除去フィルタ４８０は、前述の式（２）により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されている。入出力ゲイン演算手段４８４は、操舵トルク検出信号２３１と、前述のアシストマップ補償器の制御パラメータ４８３等補償制御のパラメータ、車速検出信号２２１と、電流目標値２５１とに基づいて、電動パワーステアリング装置の入
出力ゲイン４８４１を演算し出力する。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２と同様である。尚、一般的な電動パワーステアリングシステムはアシストマップ補償の設定値によるゲインがシステム上支配的だが他の補償器を含めることで精度が向上する。
【００７２】
入出力ゲイン演算手段４８４から出力された入出力ゲイン４８４１が、電動パワーステアリング装置の動作の安定性を考慮しなくても良い領域Ｘにあるときは、共振周波数帯除去フィルタ４８０の減衰係数は、入出力ゲインの値に応じて大きくなるように調整される。一方、入出力ゲイン演算手段４８２から出力された入出力ゲイン４８４１が、電動パワーステアリング装置の動作の安定性の低下を招く恐れのある領域Ｙにあるときは、共振周波数帯除去フィルタ４８０の減衰係数は、入出力ゲインの値に応じて小さくなるように調整される。
【００７３】
もちろん、領域Ｘのみ、もしくは、Ｙのみで適用してもよい。
なお、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００７４】
実施の形態６によれば、電動パワーステアリング装置の安定性が低い状態、例えば、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインが高すぎる場合等に於いて、共振周波数帯除去手段により発生する影響を限定することができる。
【００７５】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態７は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態７で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。この実施の形態７は、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインと位相の関係から、安定性が低下している場合には、フィルタの効果を小さくして、共振周波数帯除去手段による位相遅れ等の安定性への悪影響を少なくするようにしたものである。
【００７６】
図１１は、この発明の実施の形態７による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図１１に於いて、共振周波数帯除去手段４９は、共振周波数帯除去フィルタ４９０と、入出力ゲイン／位相演算手段４９４と、乗算器４９５、４９６とを備える。共振周波数帯除去フィルタ４９０は、前述の式（２）により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されている。
【００７７】
入出力ゲイン／位相演算手段４９４は、操舵トルク検出信号２３１と、前述のアシストマップ補償器の制御パラメータ４９３等補償制御のパラメータ、車速検出信号２２１と、電流目標値２５１とに基づいて、電動パワーステアリング装置の入出力ゲイン４９４１及び入出力位相遅れ量４９４２を演算し出力する。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２の場合と同様である。尚、一般的な電動パワーステアリングシステムはアシストマップ補償の設定値によるゲインがシステム上支配的だが他の補償器を含めることで精度が向上する。
【００７８】
入出力ゲイン演算手段４９４から出力された入出力ゲイン４９４１が、電動パワーステアリング装置の動作の安定性を考慮しなくても良い領域Ｘにあるときは、共振周波数帯除去フィルタ４９０の減衰係数は、入出力ゲインの値に応じて大きくなるように調整される。一方、入出力ゲイン演算手段４９２から出力された入出力ゲイン４９２１が、電動パワーステアリング装置の動作の安定性の低下を招く恐れのある領域Ｙにあるときは、共振周波数帯除去フィルタ４９０の減衰係数は、入出力ゲインの値に応じて小さくなるように調整される。もちろん、領域Ｘのみ、もしくは、Ｙのみで適用してもよい。
【００７９】
又、入出力ゲイン演算手段４９４から出力された入出力位相遅れ量４９４２が大きいときは、電動パワーステアリング装置の動作の安定性が低下していると判断して、共振周波数帯除去フィルタ４９０の減衰係数を小さくしてフィルタの効果を小さくする。一方、入出力ゲイン演算手段４９２から出力された入出力位相遅れ量４９４２が小さいときは、電動パワーステアリング装置の動作が安定していると判断して、共振周波数帯除去フィルタ４９０の減衰係数を大きくしてフィルタの効果を大きくするように調整される。
【００８０】
乗算器４９６は、車速検出信号２２１に応じて変化させた減衰係数と、入出力位相遅れ量４９２２に応じて変化させた係数とを乗算する。乗算器４９５は、乗算器４９６による乗算結果と、入出力ゲイン４９４１に応じて変化された係数とを乗算する。共振周波数帯除去フィルタ４９０は、乗算器４９３による乗算結果に基づいて減衰量が調整される。
なお、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００８１】
この実施の形態７によれば、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインや位相遅れ量が大きい場合は、安定性が低下しているとし、また車速が高いときなど音を聞取りにくい環境の場合、フィルタの効果を小さくする等して、共振周波数帯除去手段により発生する影響を限定することができる。
【００８２】
前述の実施の形態１乃至７は、以下の述べる本願発明を具体化したものである。
（１）運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。（２）前記共振周波数帯除去手段は、前記操舵トルク検出信号もしくはトルク信号成分を含む信号から、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分の少なくとも一部分を除去するフィルタにより構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（３）前記共振周波数帯除去手段は、前記制御装置から出力される前記アシストトルク指令値、若しくはその一部から、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分の少なくとも一部分を除去し得るフィルタにより構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（４）前記共振周波数帯除去手段は、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタフィルタにより構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（５）前記共振周波数帯除去手段は、複数の除去周波数帯を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（６）前記共振周波数帯除去手段は、下記の式
【数１０】
且つ、
【数１１】
且つ、
【数１２】
但し、
【数１３】
により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（７）前記双二次フィルタは、前記式に於いて、下記の条件
ｆ１ｎ＝ｆ２ｎ
を満たすように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（８）前記双二次フィルタは、前記式に於いて、下記の条件
【数１４】
を満たすように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【００８３】
又、前述の実施の形態２は、特に、以下の述べる本願発明を具体化したものである。
（９）前記共振周波数帯除去手段は、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ若しくはノッチフィルタフィルタと、二次以上のローパスフィルタとの組合せにより構成され、前記ローパスフィルタの周波数特性に於ける折れ点部の周波数を、前記バンドカットフィルタ若しくはノッチフィルタフィルタの減衰周波数に合わせるように設定したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【００８４】
更に、前述の実施の形態３乃至７は、特に、以下に述べる本願発明を具体化したものである。
（１０）共振周波数帯除去手段は、車両速度、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、前記共振周波数帯除去手段の動作と非動作との間の切り換え、又は、減衰特性を変化させる機能を含むことを特徴とする。
（１１）共振周波数帯除去手段は、電動パワーステアリング装置の出力の大きさ、ゲイン、位相のうちの少なくとも一つに基づき、前記共振周波数帯除去手段を動作から非動作もしくは非動作から動作へ切り換える機能と、減衰特性を変化させる機能とのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする。
（１２）共振周波数帯除去手段は、
電動パワーステアリング装置のゲイン、若しくは出力が大きいときには、前記共振周波数帯除去手段を非動作から動作へ切り換えること、及び減衰特性を減衰効果が大きい方向に変化させること、のうちの少なくとも一方を行ない、
前記電動パワーステアリング装置の動作の安定性が不足しているときには、前記共振周波数帯除去手段を動作から非動作へ切り換えること、及び前記共振周波数帯除去手段の減衰特性を減衰効果が小さい方向に変化させること、のうちの少なくとも一方を行なうことを特徴とする。
【符号の説明】
【００８５】
１ ハンドル ２ ステアリング軸
３ ステアリングギアボックス ４ トルクセンサ
５、２９ モータ ６ ラック・アンド・ピニオン機構
７ タイヤ ８ 制御装置
９ 操舵トルク １０ アシストトルク
１１、２３１ 操舵トルク検出信号 １２ 印加電圧
１３ 電流検出信号 １４ 電圧検出信号
２２ 車速検出器 ２３ 操舵トルク検出器
２４ モータ速度検出器 ２５ 目標電流演算補償器
２６ 減算器 ２７ モータ駆動機
２８ モータ電流検出器 ３１ アシストマップ補償器
３２ ダンピング補償器 ３３ 加速度変換器
３４ 慣性補償器 ３５ 加算器
４０ 共振周波数帯除去手段
４１ 第１の共振周波数帯除去手段
４２ 第２の共振周波数帯除去手段
４３ 第３の共振周波数帯除去手段
４４ 第４の共振周波数帯除去手段
４５、４６、４７、４８、４９ 共振周波数帯除去手段
４７３、４９５、４９６ 乗算器 ＳＷ スイッチ手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動式パワーステアリング制御装置に関し、特に、自動車等の車両に搭載される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】
電動パワーステアリング装置は、自動車等の車両の運転者がハンドル即ちステアリングホイールに加える操舵トルクに応じてモータを駆動し、そのモータの駆動トルクをアシストトルクとしてステアリング機構に付加して操舵輪を駆動するようにしたものである。
【０００３】
周知のように、電動パワーステアリング装置には、運転者による操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられるが、トルクセンサにはバネ要素とハンドル慣性による共振系が含まれる。従って、トルクセンサの出力に基づいてモータを制御するモータ制御系の制御ゲインを高くすると、トルクセンサの共振系による振動、若しくは騒音が発生する。一方、モータ制御系の制御ゲインを低くすると、必要なアシストトルクが得られなくなる恐れがある。電動パワーステアリング装置に於いて、振動若しくは騒音が発生することは電動パワーステアリング装置の商品価値を著しく低下させることになる。
【０００４】
従来、トルクセンサに含まれるバネ要素とハンドル慣性による共振系の共振周波数成分の信号を除去するためにフィルタを設け、トルクセンサの共振系の共振による振動、若しくは騒音を抑制するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
又、従来、トルクセンサに含まれるバネ要素とハンドル慣性に加えて、モータ慣性を考慮し、これ等から成る共振系の共振周波数成分の信号を除去するフィルタを設けることにより共振周波数成分の信号をより確実に除去し、制御ゲインを高くしてアシストトルクを増加させることができる電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１６４６６５号公報
【特許文献２】特開平６−１８３３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、トルクセンサに含まれるバネ要素にともなう共振系の共振周波数は、１０〜３０［Ｈｚ］であり、特許文献１及び特許文献２に示された従来の電動パワーステアリング装置に設けられる前述のフィルタは、前述の共振周波数成分の信号を除去するように構成されている。しかしながら、例えば、コラム、ラック等のパワーステアリング装置の構成物、更には、車両前部構成物の機械共振周波数成分は、トルクセンサに含まれるバネ要素等から成る共振系の共振周波数成分とは異なり、５０［Ｈｚ］以上の一般には複数の共振周波数成分である。従って、前述の従来の電動パワーステアリング装置に設けられているフィルタによれば、５０［Ｈｚ］以上の特定の共振周波数に対する減衰率が不足しており、パワーステアリング構成物、若しくは車両前部構成物の機械共振による振動、若しくは騒音が発生することがあり、電動パワーステアリング装置の商品性を大きく損なう可能性がある。
【０００８】
一方、従来の電動パワーステアリング装置に於いて、高い周波数のノイズ等を除去するためにローパスフィルタ、若しくはそれに準じる構成で高周波成分を除去するように構成されている。しかしながら、機械共振は周波数帯域は狭いもののゲインが高い。機械共振系の共振による騒音や振動を抑制するために、ローパスフィルタ、若しくはそれに準じる手段の減衰率を上げると、電動パワーステアリング装置全体の安定性が損なわれ、別の振動が発生する恐れがある。
【０００９】
この発明は、従来の電動パワーステアリング装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、パワーステアリング構成物、若しくは車両前部構成物等の機械系の共振周波数成分に基づく振動、若しくは騒音の発生を抑制し得る電動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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段を備えているので、パワーステアリング構成物、若しくは車両前部構成物等の機械系の共振周波数成分に基づく振動、若しくは騒音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の制御系の構成の変形例を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の周波数特性を示す特性図である。
【図５】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段とローパスフィルタとの周波数特性を比較する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段と二次ローパスフィルタとの組合せの周波数特性を示す特性図である。
【００１３】
【図７】この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態７による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る代表的な電動式パワーステアリング制御装置系の全体構成である。以下、電動パワーステアリング装置を図に基づいて説明する。図１に於いて、電動パワーステアリング装置は、ハンドル１からステアリング軸２に伝達される運転者による操舵トルク９と、ステアリング軸２に付加されるモータ５によるアシストトルク１０とを加算し、その加算したトルクを、ステアリングギアボックス３を介してラック・アンド・ピニオン機構６を通してトルクを操舵輪であるタイヤ７に伝達して車両の操舵を行うように構成されている。
【００１５】
ステアリング軸２に設けられたトルクセンサ４は、ハンドル１に加えられた運転者による操舵トルク９を検出し、その検出した操舵トルク９に対応する操舵トルク検出信号１１を出力する。電子制御装置（ＥＣＵ）により構成された制御装置８には、トルクセンサ４からの操舵トルク検出信号１１と、モータ電流検出器により検出されたモータ５の状態量である電流検出信号１３と、電圧検出器により検出されたモータ５の状態量である電圧検出信号１４と、車速検出器により検出された車速に対応する車速検出信号等とが入力される。
【００１６】
制御装置８は、入力された操舵トルク検出信号１１と、車速検出信号等とに基づいて、モータ５がステアリング軸２に付加すべきアシストトルク１０を発生させるためのモータ５を制御する指令値としての電流目標値を演算し、この演算した電流目標値、及び電流検出信号１３等に基づいた印加電圧１２をモータに与えてこれを駆動する。
【００１７】
図２は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。図２に於いて、車速検出器２２は、車速センサが検出した車速に対応する車速検出信号２２１を発生し、この車速検出信号２２１を目標電流演算補償器２５に入力する。操舵トルク検出器２３は、前述のトルクセンサ４が検出した操舵トルク１１に対応する操舵トルク検出信号２３１を発生し、この操舵トルク検出信号２３１を目標電流演算補償器２５に入力する。モータ速度検出器２４は、検出したモータ５の速度に対応するモータ速度信号２４１を発生し、このモータ速度信号２４１を目標電流演算補償器２５に入力する。
【００１８】
目標電流演算補償器２５は、車速検出器２２から入力された車速検出信号２２１と、操舵トルク検出器２３から入力された操舵トルク検出信号２３１と、モータ速度検出器２４から入力されたモータ速度検出信号２４１等とを用いて、モータ５に対する目標電流を演算し、その演算した電流目標値２５１を後述する共振周波数帯除去手段４０に入力する。
【００１９】
減算器２６は、共振周波数帯除去手段４０から入力された共振周波数帯除去後電流目標値４２１から、モータ電流検出器２８から出力された電流検出信号１３を減算し、その偏差をモータ電流指令値偏差２６１としてモータ駆動機２７に入力する。モータ駆動機２７は、演算されたモータ電流指令値４２１にモータ電流が一致するようにモータ２９を駆動する。モータ５は、モータ電流指令値偏差２６１等に基づいてモータ駆動機２７により駆動され、所望のアシストトルク１０を発生してステアリング軸２に付加する。
【００２０】
電流目標値２５１の算出について説明する。目標電演算補償器２５は、アシストマップ３００を備えたアシストマップ補償器３１と、ダンピング補償器３２と、モータ速度信号をモータ加速度信号に変換する加速度変換器３３と、慣性補償器３４と、加算器３５等を備える。アシストマップは、操舵トルクとモータ電流即ちアシスト電流とからなるマップであり、車速によりそのマップ値が変更されるように構成されている。ダンピング補償器は、運転者がハンドルを手放した時の安定性を確保する。慣性補償器は、急操舵時に於いて慣性の影響でハンドルが重くなるのを防止しハンドルの軽さを確保するものである。又
、その他の補償があってもよく、上述の補償制御の一部がなくとも本発明内容は成立する。
【００２１】
目標電流演算補償器２５に於いて、その出力である電流目標値２５１の算出について説明する。目標電流演算補償器２５による代表的な補償制御としては、概要的に述べれば、アシストマップ補償器３１は、トルクセンサ４により検出した操舵トルク検出信号２３１に基づいて、補償トルクを発生するに必要なアシスト電流をアシストマップ３００から抽出し、アシストマップ補償電流値３１１として出力する。
【００２２】
次に、電流目標値２５１の算出について詳細に述べる。先ず、操舵トルク検出信号２３１は、アシストマップ補償器３１に入力される。加算器３５では、アシストマップ補償電流値３１１と、ダンピング補償器３２から出力されたダンピング補償電流値３２１と、慣性補償器３４から出力された慣性補償電流値３４１とを加算し、その加算結果を電流目標値２５１として出力する。尚、ダンピング補償器３２、慣性補償器３４、加速度変換機３３等による補償の詳細については、ここでは説明を省略する。
【００２３】
図２に示す車速検出器２２、操舵トルク検出器２３、モータ速度検出器２４、目標電流演算補償器２５、共振周波数帯除去手段４０、減算器２６、モータ電流検出器２８、モータ駆動機２７は、前述の制御装置８内に設けられている。
【００２４】
前述の共振周波数帯除去手段４０は、図２で示した以外の箇所に挿入しても効果を発揮する。たとえば、図３に共振周波数除去手段の挿入箇所例について示す。図３は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成の変形例を示すブロック図である。図３は、図２に対して、共振周波数除去手段の４箇所の挿入例を図示し、その他の補償器９１を追加して図示している。
【００２５】
尚、以下の説明に於いて、第１の共振周波数帯除去手段４１、第２の共振周波数帯除去手段４２、第３の共振周波数帯除去手段４３、及び第４の共振周波数帯除去手段４４に共通の項目説明する場合は、これらを総称して、単に、共振周波数帯除去手段と称する。共振周波数除去手段は、第１の共振周波数帯除去手段４１、第２の共振周波数帯除去手段４２、第３の共振周波数帯除去手段４３、及び第４の共振周波数帯除去手段４４に代表される操舵トルク入力からアシストトルク出力の間のいずれか１箇所以上に挿入されることで効果を発揮する。
【００２６】
第１の共振周波数帯除去手段４１、第３の共振周波数帯除去手段４３に配置した場合は、入力信号に含まれる機械系共振を誘発する周波数帯を除去することによって、出力に該当周波数成分が含まれないようにすることが出来る。第２の共振周波数帯除去手段４２、及び第４の共振周波数帯除去手段４４に配置した場合は、出力電流、もしくはトルクの指令値の該当周波数帯を除去することで、出力に該当周波数成分が含まれないようにすることが出来る。
【００２７】
また、第１の共振周波数帯除去手段４１もしくは第２の共振周波数帯除去手段４２に配置した場合は、目標電流演算補償器２５に含まれるすべての補償器に影響を及ぼす。第３の共振周波数帯除去手段４３もしくは及び第４の共振周波数帯除去手段４４に配置した場合は、一般的な電動パワーステアリング装置では補償制御のうちでもっとも支配的なアシストマップ補償電流値に影響を及ぼす。
【００２８】
もちろん、アシストマップ補償電流以外の補償電流に個別に選択して共振周波数帯除去手段を適用してもよい。たとえば、すべての補償電流値の共振周波数帯の信号を除去する場合、かつ、出力側に配置する場合は、第４の共振周波数帯除去手段４４に配置すること
になり、図２の構成となる。この実施の形態１に於いては、共振周波数帯除去手段は、双二次フィルタである。
【００２９】
図４は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の周波数特性を示す特性図の例である。次に示す式（１）双二次フィルタの特性を表している。
【数１】
・・・・・式（１）
ここで、
【数２】
且つ、
【数３】
且つ、
ｆ１ｎ＝ｆ２ｎ
である。
【００３０】
尚、
ｆ１ｎ、ｆ２ｎ：中心周波数
【数４】
である。
【００３１】
図４に於いて、細い実線で示す特性は、
【数５】
の場合を示し、太い実線で示す特性は、
【数６】
の場合を示す。
【００３２】
式（１）による双二次フィルタによれば、図４に示すように中心周波数ｆ１ｎ（＝ｆ２ｎ）を中心として対称なゲイン特性のフィルタ特性を得ることができる。
【００３３】
双二次フィルタをｍ段直列に接続することで、ｍ個の共振周波数帯の出力を抑制することができる。例えば、１．６［ｋＨｚ］、１．３［ｋＨｚ］、８００［Ｈｚ］、５００［Ｈｚ］、２００［Ｈｚ］等、複数の機械共振系の共振周波数帯の出力を除去し機械共振を抑制する必要があれば、中心周波数ｆ１ｎ（＝ｆ２ｎ）を前述の各共振周波数帯に設定した５個の双二次フィルタを直列接続することで、これらの各共振周波数帯の出力を除去し機械共振を抑制することができる。
【００３４】
又、前述のように、ｆ１ｎ＝ｆ２ｎである場合は、後述するｆ１２≠ｆ２ｎの場合に比べて、演算負荷を低減することができる。
【００３５】
次に、共振周波数帯除去手段を構成する双二次フィルタの変形例について説明する。前述の式（１）に示す特性式に於いて、ｆ１２≠ｆ２ｎとする。この場合には中心周波数ｆ１ｎに対して高い中心周波数ｆ２ｎ、若しくは中心周波数ｆ１ｎに対して低い中心周波数ｆ２ｎを設定して、ゲインの異なる特性を得ることが出来る。
【００３６】
又、双二次フィルタより高周波側のゲインがもともと十分低い場合は、ｆ１ｎ＜ｆ２ｎとして、高周波側のゲインを上げることで位相の遅れを小さくできる。又、後述するローパスフィルタと組合せる場合には上げたゲインをローパスフィルタで相殺することができる等、設計自由度を大きくすることができる。
【００３７】
又、逆に高周波側のゲインを低減したい場合には、ｆ１ｎ＞ｆ２ｎと設定することで、高周波側のゲインを低減することができる。
【００３８】
更に、前述の式(1)に於いて、特に、ｆ１ｎ＝ｆ２ｎ、且つ
【数７】
とした場合は、以下に示す式（２）となる。
【数８】
・・・・・式（２）
ここで、
【数９】
である。
【００３９】
式（２）の場合に於ける双二次フィルタの特性は、図４に太い実線にて示す特性を備え、図４から明らかなように、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタフィルタとしての特性を備える。この場合は、細い実線で示す前述の式（１）の特性に比べて、中心周波数でのゲインの減衰量を最大にすることが出来る。
【００４０】
通常、ローパスフィルタに比べ、この実施の形態１に用いた周波数帯域除去手段は、バンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタとして動作し、特にゲインの減衰に比べ位相の遅れが小さいため、電動パワーステアリングのシステム安定性への悪影響を少なくすることが出来る。
【００４１】
このように、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、ローパスフィルタよりも位相の遅れ量が小さくなる。
【００４２】
図５は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段とローパスフィルタとの周波数特性を比較する説明図である。図５に示すように、双二次フィルタにより構成された共振周波数帯除去手段は、ローパスフィルタに比べゲイン低下が大きく、低い周波数での位相の遅れが小さい特性を有する。
【００４３】
尚、前述の説明では、１箇所の共振周波数帯除去手段に１つ以上の共振周波数抑制フィルタが組み込まれている場合を説明したが、さらにローパスフィルタなどを組合せてもよい。たとえば、共振周波数帯の中でも比較的高い周波数のものは、ローパスフィルタを適用するなどしてもよい。
【００４４】
また、たとえば、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される２箇所以上の共振周波数帯除去手段を機能を分割して組み込んでも効果を発揮する。又、その２箇所以上の共振周波数帯除去手段内のフィルタは、その除去すべき共振周波数の設定は重複するものであっても良い。
【００４５】
以上述べたこの発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、システムへの機械共振系による振動、若しくは音の発生を抑制することができる。又、車両の運転者が音振動の感じやすい状況か否か、電動パワーステアリング装置の安定性が不足しているか否かにより、除去すべき共振周波数を選択し、その共振周波数を除去する共振周波数除去手段を設けることで、電動パワーステアリング装置の構成を簡単にすることができる。
【００４６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態２は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態２で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。
【００４７】
図６は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去フィルタと二次ローパスフィルタとの組合せの周波数特性を示す特性図である。実施の形態２では、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタフィルタにより構成されている共振周波数帯除去フィルタと、二次ローパスフィルタ若しくは二次以上のローパスフィルタとを組合せるように
したものである。その他の構成は、前述の実施の形態１の場合と同様である。
【００４８】
即ち、図６は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去フィルタと二次ローパスフィルタとの組合せの周波数特性を示す特性図である。図６に示すように、二次ローパスフィルタは減衰係数によってはオーバーシュート特性を有するが、双二次フィルタにより構成した共振周波数帯除去フィルタの中心周波数とローパスフィルタの特性に於ける折れ点部の周波数とを一致させ、若しくは近い周波数に設定し、この双二次フィルタを二次ローパスフィルタに組み合わせることで、二次ローパスフィルタ若しくは二次以上のローパスフィルタのオーバーシュート特性を抑制することが出来る。なお、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００４９】
以上述べたこの発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置によれば、実施の形態１の場合と同様に、システムへの機械共振系による振動、若しくは音の発生を抑制することができる。又、車両の運転者が音振動の感じやすい状況か否か、電動パワーステアリング装置の安定性が不足しているか否かにより、除去すべき共振周波数を選択し、その共振周波数を除去する共振周波数除去手段を設けることで、電動パワーステアリング装置の構成を簡単にすることができる。
【００５０】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態３は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態３で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。実施の形態３では、運転者の操舵状態、若しくは車両の状態に応じ、例えば車両速度、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、共振周波数帯除去手段の数、若しくは効果の度合いを変化させることで、共振周波数帯除去手段を追加したことによる影響を限定するようにしたものである。
【００５１】
図７は、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図７に於いて、共振周波数帯除去手段４５は、共振周波数帯除去フィルタ４５０と、スイッチ手段ＳＷを備える。車速が所定値以下のときには、スイッチ手段ＳＷは図７の下方に接続される。その結果、入力信号４５１は所望の共振周波数が共振周波数帯除去フィルタ４５０により除去された共振周波数帯除去され、出力信号４５２が出力される。
【００５２】
一方、車速検出信号２２１が所定値を越えたときは、スイッチ手段ＳＷは図７の上方に切り替わり、入力信号４５１は共振周波数帯除去フィルタ４５０を介することなく直接、入力信号４５１が出力信号４５２に出力される。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２と同様である。
【００５３】
又、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００５４】
共振周波数帯除去フィルタ４５０は、前述の式（１）又は式（２）による特性を備えた双二次フィルタにより構成することができる。尚、車速検出信号２２１の代わりに、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加
速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、スイッチ手段を切り替えるようにしても良い。
【００５５】
また、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００５６】
この実施の形態３によれば、車両の走行中、加速中等のようにエンジンの回転が高い場合、周囲の騒音が大きくなる場合、運転者が速く操舵している場合、運転者が音振動を感じ取り難い状況である場合等に応じて、共振周波数帯除去フィルタ４５０の動作、非動作を切り換えることで、共振周波数帯除去フィルタの動作により発生する影響を限定することができる。
【００５７】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態４は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態４で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。
【００５８】
図８は、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図８に於いて、共振周波数帯除去手段４６は、共振周波数帯除去フィルタ４６０を備える。この共振周波数帯除去フィルタ４６０は、前述の式（２）により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成され、図８に示すように車速検出信号２２１に応じて減衰係数を変化させ得るように構成されている。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２と同様である。
【００５９】
図８に示すように、共振周波数帯除去フィルタ４６０は、車速検出信号２２１に応じて変化させた減衰係数に基づいて共振周波数帯除去フィルタ４６０の特性を変化させる。入力信号４６１は共振周波数帯除去フィルタ４６０により所望の共振周波数信号が除去され、出力信号４６２として共振周波数帯除去フィルタ４６０から出力される。
【００６０】
尚、車速検出信号２２１の代わりに、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、共振周波数帯除去フィルタ４６０の減衰係数を変化させ得るようにしても良い。
【００６１】
又、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００６２】
この実施の形態４によれば、車両の走行中、加速中等のようにエンジンの回転が高い場合等、周囲の騒音が大きくなる場合、運転者が速く操舵している場合、運転者が音振動を感じ取り難い状況である場合等に応じて、共振周波数帯除去フィルタ４６０の減衰係数を変化させて減衰特性を変更した出力信号４６１を発生させ、共振周波数帯除去フィルタ４６０を追加したことによる影響を限定することができる。
【００６３】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態５は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成につい
て説明する。実施の形態５で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。実施の形態５は、アシストトルク、もしくは入出力ゲインが小さい場合には周波数除去手段の効果を小さくすることにより共振周波数帯除去フィルタの動作により発生する影響を限定することができる。
【００６４】
図９は、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図９に於いて、共振周波数帯除去手段４７は、共振周波数帯除去フィルタ４７０を備える。この共振周波数帯除去フィルタ４７０は、前述の式（２）により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されている。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２と同様である。
【００６５】
図９に示すように、共振周波数帯除去フィルタ４７０は、車速検出信号２２１に応じて変化させた減衰係数と電流目標値２５１に応じて変化させた係数とを乗算器４７３により乗算し、その乗算結果に基づいて共振周波数帯除去フィルタ４７０の特性を変化させる。入力信号４７１は共振周波数帯除去フィルタ４７０により所望の共振周波数信号が除去され、出力信号４７２として共振周波数帯除去フィルタ４７０から出力される。
【００６６】
尚、車速の代わりに、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、双二次フィルタ４７０の減衰係数を変化させ得るようにしても良い。
【００６７】
また、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００６８】
この実施の形態５によれば、電動パワーステアリング装置の出力が小さい場合には、フィルタの効果を小さくして、共振周波数帯除去フィルタ４７０を追加したことによる影響を限定することができる。
【００６９】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態６は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態６で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。
【００７０】
この実施の形態６では、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインが小さい場合は、場合には周波数除去手段の効果を小さくすることにより共振周波数帯除去フィルタの動作により発生する影響を限定し、加えて、安定性が低い状態、例えば、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインが高すぎる場合等に於いて、共振周波数帯除去手段による位相遅れ等の安定性への影響を限定するようにしたものである。
【００７１】
図１０は、この発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図１０に於いて、共振周波数帯除去手段４８は、共振周波数帯除去フィルタ４８０と、入出力ゲイン演算手段４８４を備える。共振周波数帯除去フィルタ４８０は、前述の式（２）により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されている。入出力ゲイン演算手段４８４は、操舵トルク検出信号２３１と、前述のアシストマップ補償器の制御パラメータ４８３等補償制御のパラメータ、車速検出信号２２１と、電流目標値２５１とに基づいて、電動パワーステアリング装置の入
出力ゲイン４８４１を演算し出力する。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２と同様である。尚、一般的な電動パワーステアリングシステムはアシストマップ補償の設定値によるゲインがシステム上支配的だが他の補償器を含めることで精度が向上する。
【００７２】
入出力ゲイン演算手段４８４から出力された入出力ゲイン４８４１が、電動パワーステアリング装置の動作の安定性を考慮しなくても良い領域Ｘにあるときは、共振周波数帯除去フィルタ４８０の減衰係数は、入出力ゲインの値に応じて大きくなるように調整される。一方、入出力ゲイン演算手段４８２から出力された入出力ゲイン４８４１が、電動パワーステアリング装置の動作の安定性の低下を招く恐れのある領域Ｙにあるときは、共振周波数帯除去フィルタ４８０の減衰係数は、入出力ゲインの値に応じて小さくなるように調整される。
【００７３】
もちろん、領域Ｘのみ、もしくは、Ｙのみで適用してもよい。
なお、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００７４】
実施の形態６によれば、電動パワーステアリング装置の安定性が低い状態、例えば、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインが高すぎる場合等に於いて、共振周波数帯除去手段により発生する影響を限定することができる。
【００７５】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態７は、共振周波数帯除去手段の内部の共振周波数除去フィルタ等の構成について説明する。実施の形態７で説明する共振周波数帯除去手段は、図２もしくは、図３に示される、第１〜４の共振周波数帯除去手段４１〜４４に代表される入力から出力の間の少なくとも１箇所以上に実装される。この実施の形態７は、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインと位相の関係から、安定性が低下している場合には、フィルタの効果を小さくして、共振周波数帯除去手段による位相遅れ等の安定性への悪影響を少なくするようにしたものである。
【００７６】
図１１は、この発明の実施の形態７による電動パワーステアリング装置に於ける共振周波数帯除去手段の構成を示すブロック図である。図１１に於いて、共振周波数帯除去手段４９は、共振周波数帯除去フィルタ４９０と、入出力ゲイン／位相演算手段４９４と、乗算器４９５、４９６とを備える。共振周波数帯除去フィルタ４９０は、前述の式（２）により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されている。
【００７７】
入出力ゲイン／位相演算手段４９４は、操舵トルク検出信号２３１と、前述のアシストマップ補償器の制御パラメータ４９３等補償制御のパラメータ、車速検出信号２２１と、電流目標値２５１とに基づいて、電動パワーステアリング装置の入出力ゲイン４９４１及び入出力位相遅れ量４９４２を演算し出力する。その他の構成は、前述の実施の形態１、又は実施の形態２の場合と同様である。尚、一般的な電動パワーステアリングシステムはアシストマップ補償の設定値によるゲインがシステム上支配的だが他の補償器を含めることで精度が向上する。
【００７８】
入出力ゲイン演算手段４９４から出力された入出力ゲイン４９４１が、電動パワーステアリング装置の動作の安定性を考慮しなくても良い領域Ｘにあるときは、共振周波数帯除去フィルタ４９０の減衰係数は、入出力ゲインの値に応じて大きくなるように調整される。一方、入出力ゲイン演算手段４９２から出力された入出力ゲイン４９２１が、電動パワーステアリング装置の動作の安定性の低下を招く恐れのある領域Ｙにあるときは、共振周波数帯除去フィルタ４９０の減衰係数は、入出力ゲインの値に応じて小さくなるように調整される。もちろん、領域Ｘのみ、もしくは、Ｙのみで適用してもよい。
【００７９】
又、入出力ゲイン演算手段４９４から出力された入出力位相遅れ量４９４２が大きいときは、電動パワーステアリング装置の動作の安定性が低下していると判断して、共振周波数帯除去フィルタ４９０の減衰係数を小さくしてフィルタの効果を小さくする。一方、入出力ゲイン演算手段４９２から出力された入出力位相遅れ量４９４２が小さいときは、電動パワーステアリング装置の動作が安定していると判断して、共振周波数帯除去フィルタ４９０の減衰係数を大きくしてフィルタの効果を大きくするように調整される。
【００８０】
乗算器４９６は、車速検出信号２２１に応じて変化させた減衰係数と、入出力位相遅れ量４９２２に応じて変化させた係数とを乗算する。乗算器４９５は、乗算器４９６による乗算結果と、入出力ゲイン４９４１に応じて変化された係数とを乗算する。共振周波数帯除去フィルタ４９０は、乗算器４９３による乗算結果に基づいて減衰量が調整される。
なお、複数のフィルタが組み合わされている場合に、その一部のみの効果を制限することや、複数のフィルタ毎に異なる効果の制限を行なう方法、或いは、複数のフィルタの効果を組合せてもよい。
【００８１】
この実施の形態７によれば、電動パワーステアリング装置の入出力ゲインや位相遅れ量が大きい場合は、安定性が低下しているとし、また車速が高いときなど音を聞取りにくい環境の場合、フィルタの効果を小さくする等して、共振周波数帯除去手段により発生する影響を限定することができる。
【００８２】
前述の実施の形態１乃至７は、以下の述べる本願発明を具体化したものである。
（１）運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。（２）前記共振周波数帯除去手段は、前記操舵トルク検出信号もしくはトルク信号成分を含む信号から、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分の少なくとも一部分を除去するフィルタにより構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（３）前記共振周波数帯除去手段は、前記制御装置から出力される前記アシストトルク指令値、若しくはその一部から、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分の少なくとも一部分を除去し得るフィルタにより構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（４）前記共振周波数帯除去手段は、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタフィルタにより構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（５）前記共振周波数帯除去手段は、複数の除去周波数帯を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（６）前記共振周波数帯除去手段は、下記の式
【数１０】
且つ、
【数１１】
且つ、
【数１２】
但し、
【数１３】
により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（７）前記双二次フィルタは、前記式に於いて、下記の条件
ｆ１ｎ＝ｆ２ｎ
を満たすように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（８）前記双二次フィルタは、前記式に於いて、下記の条件
【数１４】
を満たすように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【００８３】
又、前述の実施の形態２は、特に、以下の述べる本願発明を具体化したものである。
（９）前記共振周波数帯除去手段は、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ若しくはノッチフィルタフィルタと、二次以上のローパスフィルタとの組合せにより構成され、前記ローパスフィルタの周波数特性に於ける折れ点部の周波数を、前記バンドカットフィルタ若しくはノッチフィルタフィルタの減衰周波数に合わせるように設定したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【００８４】
更に、前述の実施の形態３乃至７は、特に、以下に述べる本願発明を具体化したものである。
（１０）共振周波数帯除去手段は、車両速度、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、前記共振周波数帯除去手段の動作と非動作との間の切り換え、又は、減衰特性を変化させる機能を含むことを特徴とする。
（１１）共振周波数帯除去手段は、電動パワーステアリング装置の出力の大きさ、ゲイン、位相のうちの少なくとも一つに基づき、前記共振周波数帯除去手段を動作から非動作もしくは非動作から動作へ切り換える機能と、減衰特性を変化させる機能とのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする。
（１２）共振周波数帯除去手段は、
電動パワーステアリング装置のゲイン、若しくは出力が大きいときには、前記共振周波数帯除去手段を非動作から動作へ切り換えること、及び減衰特性を減衰効果が大きい方向に変化させること、のうちの少なくとも一方を行ない、
前記電動パワーステアリング装置の動作の安定性が不足しているときには、前記共振周波数帯除去手段を動作から非動作へ切り換えること、及び前記共振周波数帯除去手段の減衰特性を減衰効果が小さい方向に変化させること、のうちの少なくとも一方を行なうことを特徴とする。
【符号の説明】
【００８５】
１ ハンドル ２ ステアリング軸
３ ステアリングギアボックス ４ トルクセンサ
５、２９ モータ ６ ラック・アンド・ピニオン機構
７ タイヤ ８ 制御装置
９ 操舵トルク １０ アシストトルク
１１、２３１ 操舵トルク検出信号 １２ 印加電圧
１３ 電流検出信号 １４ 電圧検出信号
２２ 車速検出器 ２３ 操舵トルク検出器
２４ モータ速度検出器 ２５ 目標電流演算補償器
２６ 減算器 ２７ モータ駆動機
２８ モータ電流検出器 ３１ アシストマップ補償器
３２ ダンピング補償器 ３３ 加速度変換器
３４ 慣性補償器 ３５ 加算器
４０ 共振周波数帯除去手段
４１ 第１の共振周波数帯除去手段
４２ 第２の共振周波数帯除去手段
４３ 第３の共振周波数帯除去手段
４４ 第４の共振周波数帯除去手段
４５、４６、４７、４８、４９ 共振周波数帯除去手段
４７３、４９５、４９６ 乗算器 ＳＷ スイッチ手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記共振周波数帯除去手段は、前記操舵トルク検出信号もしくはトルク信号成分を含む信号から、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分の少なくとも一部分を除去するフィルタにより構成されてい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装置。
【請求項３】
前記共振周波数帯除去手段は、制御装置から出力されるアシストトルク指令値若しくはその一部から、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分の少なくとも一部分を除去し得るフィルタにより構成されてい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装置。
【請求項４】
前記共振周波数帯除去手段は、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタフィルタにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記共振周波数帯除去手段は、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ若しくはノッチフィルタフィルタと、二次以上のローパスフィルタとの組合せにより構成され、前記ローパスフィルタの周波数特性に於ける折れ点部の周波数を、前記バンドカットフィルタ若しくはノッチフィルタフィルタの減衰周波数に合わせるように設定したことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記共振周波数帯除去手段は、複数の除去周波数帯を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記共振周波数帯除去手段は、下記の式
【数１５】
且つ、
【数１６】
且つ、
【数１７】
但し、
【数１８】
により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記双二次フィルタは、前記式に於いて、下記の条件
ｆ１ｎ＝ｆ２ｎ
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記双二次フィルタは、前記式に於いて、下記の条件
【数１９】
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記共振周波数帯除去手段は、車両速度、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、前記共振周波数帯除去手段の動作と非動作との間の切り換え、又は、減衰特性を変化させる機能を含むことを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記共振周波数帯除去手段は、電動パワーステアリング装置の出力の大きさ、ゲイン、位相のうちの少なくとも一つに基づき、前記共振周波数帯除去手段を動作から非動作もしくは非動作から動作へ切り換える機能と、減衰特性を変化させる機能とのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記共振周波数帯除去手段は、
電動パワーステアリング装置のゲイン、若しくは出力が大きいときには、前記共振周波数帯除去手段を非動作から動作へ切り換えること、及び減衰特性を減衰効果が大きい方向に変化させること、のうちの少なくとも一方を行ない、
前記電動パワーステアリング装置の動作の安定性が不足しているときには、前記共振周波数帯除去手段を動作から非動作へ切り換えること、及び前記共振周波数帯除去手段の減
衰特性を減衰効果が小さい方向に変化させること、のうちの少なくとも一方を行なう
ことを特徴とする請求項１乃至１１のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置であって、
前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分を除去し得る共振周波数帯除去手段を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記共振周波数帯除去手段は、前記操舵トルク検出信号もしくはトルク信号成分を含む信号から、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分の少なくとも一部分を除去するフィルタにより構成されてい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装置。
【請求項３】
前記共振周波数帯除去手段は、制御装置から出力されるアシストトルク指令値若しくはその一部から、前記トルクセンサに内蔵されるバネ共振系とは異なる構成物の機械共振周波数成分の少なくとも一部分を除去し得るフィルタにより構成されてい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装置。
【請求項４】
前記共振周波数帯除去手段は、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ、若しくはノッチフィルタフィルタにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記共振周波数帯除去手段は、「−２０」［ｄＢ／Ｄｅｃ］より大きな減衰特性を持つバンドカットフィルタ若しくはノッチフィルタフィルタと、二次以上のローパスフィルタとの組合せにより構成され、前記ローパスフィルタの周波数特性に於ける折れ点部の周波数を、前記バンドカットフィルタ若しくはノッチフィルタフィルタの減衰周波数に合わせるように設定したことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記共振周波数帯除去手段は、複数の除去周波数帯を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記共振周波数帯除去手段は、下記の式
【数１５】
且つ、
【数１６】
且つ、
【数１７】
但し、
【数１８】
により表される特性を備えた双二次フィルタにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記双二次フィルタは、前記式に於いて、下記の条件
ｆ１ｎ＝ｆ２ｎ
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記双二次フィルタは、前記式に於いて、下記の条件
【数１９】
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記共振周波数帯除去手段は、車両速度、車両加速度、操舵トルク、ハンドル操舵速度、ハンドル操舵角加速度、モータ速度、モータ加速度、エンジン回転数のうちの少なくとも一つに基づき、前記共振周波数帯除去手段の動作と非動作との間の切り換え、又は、減衰特性を変化させる機能を含むことを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記共振周波数帯除去手段は、電動パワーステアリング装置の出力の大きさ、ゲイン、位相のうちの少なくとも一つに基づき、前記共振周波数帯除去手段を動作から非動作もしくは非動作から動作へ切り換える機能と、減衰特性を変化させる機能とのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記共振周波数帯除去手段は、
電動パワーステアリング装置のゲイン、若しくは出力が大きいときには、前記共振周波数帯除去手段を非動作から動作へ切り換えること、及び減衰特性を減衰効果が大きい方向に変化させること、のうちの少なくとも一方を行ない、
前記電動パワーステアリング装置の動作の安定性が不足しているときには、前記共振周波数帯除去手段を動作から非動作へ切り換えること、及び前記共振周波数帯除去手段の減
衰特性を減衰効果が小さい方向に変化させること、のうちの少なくとも一方を行なう
ことを特徴とする請求項１乃至１１のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２４５８９６（Ｐ２０１１−２４５８９６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８２６５（Ｐ２０１０−１１８２６５）
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]