JP4807422B2 - 電動パワーステアリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリングシステムに関し、特に、電動パワーステアリングシステムの適合工数を低減させる技術に関する。

電動パワーステアリングシステムは、トルクセンサ、アシストトルクを発生させるモータ、モータに発生させるアシストトルクの指令値を決定する制御器、その制御器で決定したアシストトルクの指令値を電流指令値に変換する電流指令値変換器、モータ電流値がその電流指令値となるように制御する電流制御部などを備えている。

アシストトルクの指令値を決定するためには多くの制御定数を調整する必要がある。たとえば、特許文献１では、トルクセンサによって検出されたトルクに対して位相補償を行い、この位相補償を行ったトルク値と車速とから基本アシストトルクを決定する。そして、この基本アシストトルクに対して慣性補償、ダンピング制御、戻し制御を行って最終的なアシストトルクの指令値を決定する。このように多数の制御・補償（以下、これらをまとめて補正制御という）があることに加え、それらの補正制御が互いに干渉している。そのため、制御定数の調整に多くの工数を要する。

しかも、制御定数は、電流制御部における制御パラメータの変更や、機械機構の変更（モータの変更、ギヤの変更、グリースの変更など）に応じて調整する必要がある。そのため、車両のモデルチェンジや、別車種への展開の都度、多くの工数を要して適合作業（チューニング）を行なっている。

このチューニングに要する工数を効率化する適合装置が提案されている（特許文献２）。特許文献２の適合装置は、使用者によって入力される制御定数の変更が有効か無効かを判定し、無効であると判定した場合には、使用者に向けて警告を発する。

特開２００２−２４９０６３号公報 特開２００６−１７５９３９号公報

特許文献２の適合装置を用いたとしても、入力した制御定数の変更が有効か無効かを知ることができるにすぎず、有効である制御定数を調整して適切なフィーリングが得られるようにする適合作業については依然として行なわなければならない。そのため、十分に適合工数を低減することはできなかった。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、適合工数を低減することができる電動パワーステアリングシステムを提供することにある。

前述の特許文献２のものは、相互に干渉する複雑な補正制御における制御定数の適合作業を補助するものであり、相互に干渉する複雑な補正制御を前提としている。一方、本発明は、制御そのものを単純化し、且つ、電流制御部における制御パラメータの変更や、機械構成の変更による影響を受け難いようにした。

その請求項１記載の発明は、ステアリング側入力軸とタイヤ側出力軸とを連結しているトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出するトルクセンサと、アシストトルクを発生させるモータと、そのモータに発生させるアシストトルクの指令値を出力するアシスト制御器と、入力された指令値を電流指令値に変換する電流指令値変換器と、その電流指令値となるように前記モータに流れる電流を制御する電流制御部とを備えた電動パワーステアリングシステムであって、
前記電流指令値変換器よりも下流側の機械機構を含んだシステム特性に応じて設計され、前記電流指令値変換器よりも下流側の機械機構を含んだシステム特性を一定の特性範囲にする内部隠蔽制御器を、前記アシスト制御器と電流指令値変換器との間に備え、前記アシスト制御器は、前記内部隠蔽制御器によって一定の特性範囲に設定されたシステム特性を前提として設計されてなり、自身が決定したアシストトルクの指令値を、前記内部隠蔽制御器に出力することを特徴とする。

このように、本発明では、アシスト制御器と電流指令値変換器との間に、電流指令値変換器よりも下流側の機械機構を含んだシステム特性を一定の特性範囲にする内部隠蔽制御器を備えている。そのため、アシスト制御器は、内部隠蔽制御器によって一定の特性範囲に収められたシステム特性を前提として設計すればよい。従って、電流制御部における制御パラメータの変更や、機械機構の変更（モータの変更、ギヤの変更、グリースの変更など）などに応じてアシスト制御器を再設計する必要が無くなる。そのため制御定数を調整する適合作業の工数を低減することができる。

請求項２は、前記内部隠蔽制御器は、前記アシスト制御器からのアシストトルクの指令値と前記トルクセンサの検出値の両方を少なくとも用いて、前記電流指令値変換器に入力する指令値を決定することを特徴とする。

このように、アシスト制御器からのアシストトルクの指令値とトルクセンサの検出値の両方を少なくとも用いることで、電流指令値変換器に入力する指令値を適切な値に決定することができる。

請求項３は、前記内部隠蔽制御器によって設定された電動パワーステアリングシステムのシステム特性が、その特性を示すボード線図の１０Ｈｚ付近において、単調減少で且つ０ｄＢ以下であることを特徴とする。

一般的に電動パワーステアリングシステムの機械機構に由来する共振周波数は１０Ｈｚ付近であるので、このように内部隠蔽制御器によって設定された電動パワーステアリングシステムのシステム特性を、その特性を示すボード線図の１０Ｈｚ付近において、単調減少で且つ０ｄＢ以下とすることで共振を抑制することができる。

請求項４は、前記内部隠蔽制御器は、予め設定された基準値以上のゲイン余裕および位相余裕の開ループ特性を有することで、前記電流指令値変換器よりも下流側の機械機構を含んだシステム特性を一定の特性範囲にすることを特徴とする。

このようにすると、内部隠蔽制御器によって設定されるシステム特性を、その特性を示すボード線図の１０Ｈｚ付近において、単調減少で且つ０ｄＢ以下にすることができる。

本実施の実施形態となる電動パワーステアリングシステムの全体構成を示す模式図である。 図１の制御装置１の構成および機能を示すブロック図である。 図２の内部隠蔽制御器３００の構成をより具体的に示す図である。 実システムにおいて、ハンドルトルクを入力としトルクセンサ４の検出値を出力とした特性を示すボード線図である。 図４に特性を示した実システムに対して内部隠蔽制御器３００に設けたシステムにおいて、ハンドルトルクを入力としトーショントルクＴｓを出力とした特性を示すボード線図である。 図３に示すコントローラ３０２の開ループ特性を示すボード線図である。 図２のアシスト制御器１００の詳細構成を示す図である。 図１に示したＥＰＳに基づいて作成したモデルを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用された電動パワーステアリングシステム（以下、ＥＰＳシステムという）の全体構成を示す模式図である。

図１に示されるように、ステアリングホイール（以下、ハンドルという）２にはステアリング軸３が接続されており、ステアリング軸３はハンドル２と一体回転する。このステアリンク軸３には減速機構５が取り付けられており、減速機構５はモータ６の回転を減速してステアリング軸３に伝達する。従って、本実施形態のＥＰＳシステムは、コラムアシスト方式である。

モータ６は、ドライバの操舵力を補助するアシストトルクを発生するものであり、減速機構５を介してステアリング軸３に接続されている。

トルクセンサ４は、図示しないトーションバーを備えており、そのトーションバーによってステアリング軸３とインターミディエイトシャフト７とが連結されている。ステアリング軸３がインターミディエイトシャフト７に対して回転すると、その回転に応じてトーションバーにねじれが生じる。トルクセンサ４には、このねじれを検出するセンサが備えられており、検出したねじれを制御装置１へ逐次供給する。

インターミディエイトシャフト７のステアリング軸３とは反対側の端は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置８のピニオン軸９に連結されている。このピニオン軸９とラック軸１０とによってギヤ装置８は構成される。そして、ラック軸１０の両端には、図示しないタイロッド及びナックルアームを介して左右操舵輪としての一対のタイヤ１１がそれぞれ連結されている。従って、ピニオン軸９の回転運動がラック軸１０の直線運動に変換されると、そのラック軸１０の直線運動変位に応じた角度だけ、左右のタイヤ１１が転舵される。

回転角センサ１３、モータ電流検出回路１４は、それぞれ、モータ６の回転角θｃ、モータ６を流れる電流を逐次検出し、検出した回転角θｃ、モータ電流値を示す信号を制御装置１に逐次供給する。また、トルクセンサ４によって検出されたトルク（以下、トーショントルクという）Ｔｓを示す信号も制御装置１に入力される。制御装置１は、入力される上記信号に基づいてモータ６の駆動を制御する。

次に、図２を参照して、制御装置１の構成や機能等について説明する。この制御装置１は、マイクロコンピュータを備えており、一部または全部の機能がそのマイクロコンピュータによって実現される。

制御装置１は、アシスト制御器１００、電流指令値変換器３１０、電流制御器３２０を備えており、また、アシスト制御器１００と電流指令値変換器３１０との間に内部隠蔽制御器３００を備えている。

アシスト制御器１００は、アシストトルクの指令値であるアシスト指令値Ｔａ^＊を決定する。本実施形態のアシスト制御器１００は、図２に示すようにモータ６の回転角θｃとトーショントルクＴｓとからアシスト指令値Ｔａ^＊を決定する。このアシスト制御器１００の詳細構成は後述する。

内部隠蔽制御器３００は、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステム特性を一定の特性範囲にするものであり、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステム特性に応じて設計される。ここで、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステムには、モータ６などの機械機構、この機械機構に付随するセンサ類（モータ電流検出回路１４、トルクセンサなど）、電流制御部３２０が含まれる。

この内部隠蔽制御器３００には、アシスト指令値Ｔａ^＊とトーショントルクＴｓとが入力される。上述のように、内部隠蔽制御器３００は、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステム特性を一定の特性範囲にするものである。そのため、アシスト指令値Ｔａ^＊は、内部隠蔽制御器３００によって設定されたシステム特性に対するアシストトルクの指令値として決定されている。従って、内部隠蔽制御器３００は、このアシスト指令値Ｔａ^＊を、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステム特性に応じて補正した補正アシスト指令値を決定し、この補正アシスト指令値を電流指令値変換器３１０に入力する。

電流指令値変換器３１０は、予め記憶されているマップあるいは関係式に基づいて、補正アシスト指令値を電流指令値に変換する。電流制御部３２０は、たとえば、４つのＭＯＳＦＥＴからなるブリッジ回路等の周知のモータ駆動回路を備えており、モータ電流検出回路１４によって検出されるモータ電流値が、電流指令値変換器３１０から供給される電流指令値となるようにモータ駆動回路のフィードバック制御を行なう。なお、前述のモータ電流検出回路１４は、モータ駆動回路と接地ラインとの間に設けられた電流検出抵抗の両端間の電圧を検出することによって、モータ６に流れる電流を検出している。

次に、内部隠蔽制御器３００について、より詳しく説明する。図３は、内部隠蔽制御器３００の構成をより具体的に示す図であり、図３に示すように、内部隠蔽制御器３００は、コントローラ３０２と加算器３０４とを備えている。

コントローラ３０２にはトーショントルクＴｓが入力され、コントローラ３０２は、トーショントルクＴｓに基づいてアシスト指令値Ｔａ^＊に対する補正量を算出する。そして、加算器３０４にて、この補正量がアシスト指令値Ｔａ^＊に加算されることで補正アシスト指令値が算出される。

前述のように、内部隠蔽制御器３００は、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステム特性を一定の特性範囲にするものである。そこで、まず、内部隠蔽制御器３００よりも下流側のシステム（以下、実システムともいう）の特性と、内部隠蔽制御器３００によって設定されたシステム特性とについて説明する。

図４は、実システムにおいて、ハンドルトルクを入力とし、トルクセンサ４の検出値（トーショントルクＴｓ）を出力とした特性を示すボード線図である。また、図４において、実線はコラム式の実システムを示し、破線はラック式の実システムを示す。この図４に示すように、コラム式とラック式とでは特性が比較的大きく異なる。また、ともに、ゲイン曲線には、１０Ｈｚ付近において０ｄＢよりも大きな凸部が存在する。

図５は、図４に特性を示した実システムに対して内部隠蔽制御器３００に設けたシステムにおいて、ハンドルトルクを入力としトーショントルクＴｓを出力とした特性を示すボード線図である。なお、図５の実線、破線は、図４に示す実線、破線と対応する。

この図５に示すように、内部隠蔽制御器３００を設けることで、コラム式の特性曲線とラック式の特性曲線とが類似した曲線となり、しかも、両方の特性曲線は、ともに、１０Ｈｚ付近において単調減少で且つ、１０Ｈｚのときのゲインが０ｄＢ以下となっている。

図３のコントローラ３０２は、内部隠蔽制御器３００によって設定されたシステム特性が、図５に示すような特性、すなわち、１０Ｈｚ付近において単調減少で且つ、１０Ｈｚのときのゲインが０ｄＢ以下となるよう設定する。

そのために、コントローラ３０２は、開ループ特性の要求仕様を、ゲイン余裕１５ｄＢ以上、位相余裕５０ｄｅｇ以上に設定する。なお、この要求仕様が請求項の予め設定された基準値に相当する。これらの要求仕様と、補正アシスト指令値からモータ電流値までの実システムをモデル化した動的システムとに基づいて、コントローラ３０２を設計することになる。

図６は、このようにして設定したコントローラ３０２の開ループ特性を示すボード線図である。なお、図６において、実線は、図４に特性を示したコラム式の実システムに対するコントローラ３０２を表し、破線は、図４に特性を示したラック式の実システムに対するコントローラ３０２を表す。

図６の開ループ特性に示されるように、コラム式（実線）は、ゲイン余裕が１７ｄＢ、位相余裕が９０ｄｅｇであり、ラック式（破線）は、ゲイン余裕が３２ｄＢ、位相余裕が９０ｄｅｇである。従って、いずれも要求仕様を満たしている。図６に示すこの開ループ特性を有するコントローラ３０２を用いることで、内部隠蔽制御器３００によって設定されたシステム特性が図５に示す特性となる。

なお、図５に示す２本の特性曲線は、形状については互いに似ているものの、周波数軸方向に互いにずれており、高周波帯において互いのずれが比較的大きい。しかし、内部隠蔽制御器３００によって設定されたシステム特性として、この周波数軸方向のずれは許容する。

許容する理由は、内部隠蔽制御器３００は、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステム、すなわち、アシスト制御器１００を含まないシステムの特性を一定の特性範囲にするものであるので、アシストがない状態を前提として設計する。一方、高周波帯は高アシスト時を意味している。そのため、高周波帯の特性まで内部隠蔽制御器３００によって一定にすることは比較的困難である。これに対して、アシスト制御器１００はアシスト時のアシストトルクを設定するものであるので、高周波帯のずれに対応して設計することは比較的容易である。従って、内部隠蔽制御器３００によって設定されたシステム特性として、周波数軸方向のずれは許容する。こうすることで、内部隠蔽制御器３００の設計を容易に行うことが可能となる。

次に、アシスト制御器１００の詳細構成を説明する。アシスト制御器１００は、図５に例示したような、内部隠蔽制御器３００によって設定されたシステム特性に対するアシスト指令値Ｔａ^＊を決定する。そのため、従来は共振を抑えることを考慮してアシスト制御器を設計する必要があったが、本実施形態のアシスト制御器１００は、共振を抑えることについてはあまり考慮する必要がなく設計することができる。

図７は、アシスト制御器１００の詳細構成を示す図である。図７に示すように、アシスト制御器１００は、セルフアライニングトルク推定器１１０、指令トルク生成器１２０、安定化制御器１３０を備えている。

セルフアライニングトルク推定器１１０は外乱オブザーバ構成によりセルフアライニングトルクＴｘを推定しており、トーショントルクＴｓと、モータ６の回転角θｃと、アシスト指令値Ｔａ^＊とが入力され、これらに基づいて下記式１からセルフアライニングトルクＴｘを推定する。

ここで、セルフアライニングトルクＴｘには、たとえば、ドライバがハンドル２を切った時に生じる路面反力に起因するものや、道路に存在するギャップ（凹凸）を車両が通過する際に、そのギャップによってタイヤ１１が回転させられることに起因するものなどがある。

ただし、式１において、カットオフ周波数τは、ドライバがハンドル２を操舵する際に生じる路面反力に起因するセルフアライニングトルクＴｘの周波数帯と、路面状況がタイヤ１１に伝達されることに起因するセルフアライニングトルクＴｘの周波数帯とを分ける周波数に設定されている。具体的には、本実施形態では、カットオフ周波数τは５Ｈｚに設定されている。そのため、このセルフアライニングトルク推定器１１０によって推定されるセルフアライニングトルクＴｘは、主として、ドライバがハンドル２を切った時に生じる路面反力に起因するトルクとなる。

上記式１は、図１に示したＥＰＳをモデル化した図８に示すモデルを用いて導出したものである。そこで、この図８のモデルを説明する。図８に示すモデルは、ハンドル部２００とモータ部２１０とラック部２２０とを有しており、ハンドル部２００とモータ部２１０とはトーションバーを表すバネ２３０によって連結されている。また、モータ部２１０とラック部２２０とはインターミディエイトシャフト７を表すバネ２４０によって連結されている。また、２５０は回転の際の摩擦抵抗を意味している。

この図８において、Ｔはトルク、Ｋはねじりばね定数、Ｉはイナーシャ、Ｃは回転摩擦係数、θは回転角、ｈはハンドル部２００、ｃはモータ部２１０、Ｌはラック部２２０、ｉはインターミディエイトシャフト７を示している。また、Ｔａはアシストトルクを示し、Ｔｓは前述のようにトーショントルクを示している。この図８のモデルから、下記式２〜４に示す等式が成り立つ。

また、図８のモデルにおいて、タイヤ側からトーションバーに伝達されるトルク、すなわち、セルフアライニングトルクＴｘは、インターミディエイトシャフト７を表すバネ２４０に加えられるトルク（すなわちインターミディエイトトルク）に、モータ部２１０の粘性摩擦トルクを加えることによって求められる。従って、セルフアライニングトルクＴｘは下記式５によって表すことができる。

さらに、式３を用いると、式５は次の式６に変形することができる。

この式６において、右辺第２項はトーショントルクＴｓである。従って、セルフアライニングトルクＴｘは、アシストトルクＴａと、トーショントルクＴｓとモータ６の回転速度θｃとによって推定可能であるといえる。

そして、ノイズ除去を目的に１／（τｓ＋１）のローパスフィルターを作用させると、下記式７が得られ、さらに、式７を変形すると、前述の式１が得られるのである。

図７に戻って、セルフアライニングトルク推定器１１０で推定されたセルフアライニングトルクＴｘは指令トルク生成器１２０へ入力される。この指令トルク生成器１２０は、アシスト比率決定部１２１と乗算器１２２とを備えている。

アシスト比率決定部１２１は、セルフアライニングトルクＴｘに対してモータ６が負担する（すなわちアシストする）比率を０〜１の範囲で決定する部分であり、セルフアライニングトルクＴｘからアシスト比率Ｒを決定するアシスト比率決定マップを有している。

このアシスト比率決定マップは、セルフアライニングトルクＴｘが小さいうちはアシスト比率Ｒが小さく、セルフアライニングトルクＴｘが大きくなるとアシスト比率Ｒも大きくなるように設定される。たとえば、セルフアライニングトルクＴｘが所定の範囲内では、セルフアライニングトルクＴｘとアシスト比率Ｒとが比例し、セルフアライニングトルクＴｘがその所定の範囲を超えるとアシスト比率Ｒが一定となるように設定される。

このようにアシスト比率決定マップを設定すると、セルフアライニングトルクＴｘが小さい高速走行時にはアシスト比率Ｒが小さくなることから、ハンドル２のふらつきを抑制できるとともに、操舵の際に適度な反力をドライバに与えることができる。一方、セルフアライニングトルクＴｘが大きい低速走行時（たとえば駐車操作時）にはアシスト比率Ｒが大きくなることから、ハンドル２を軽く切ることができる。

乗算器１２２では、セルフアライニングトルク推定器１１０で推定されたセルフアライニングトルクＴｘにアシスト比率決定部１２１で決定されたアシスト比率Ｒを乗じる。この乗算によって得られた値が基本アシスト要求値Ｔｂであり、この基本アシスト要求値Ｔｂを加算器１４０に出力する。

加算器１４０は、上記基本アシスト要求値Ｔｂに補償量δＴを加算することによってアシスト指令値Ｔａ^＊を算出する。上記補償量δＴは安定化制御器１３０によって求められる。

次に、この安定化制御器１３０を説明する。安定化制御器１３０は、アシスト比率Ｒに応じて特性が変化するように設計されており、アシスト比率Ｒによって定まった特性において、トーショントルクＴｓを入力として補償量δＴを決定する。

安定化制御器１３０がアシスト比率Ｒの値に応じて特性が変化するように設計されているのは、アシスト比率Ｒが変化することによって、ドライバがハンドル２に入力するトルクを入力としトーショントルクＴｓを出力とする制御系の共振特性が変化するからである。

安定化制御器１３０は、具体的には、第１補償部１３２と、第２補償部１３４と、線形補間部１３６とを備えている。第１補償部１３２は、アシスト比率Ｒがゼロ（すなわちアシスト比率が最小）であるとしたときに、系を安定化させるように伝達関数（以下、Ｇｍｉｎ（ｚ）とする）が設定されている。この第１補償部１３２にはトーショントルクＴｓが入力され、次式８から補償量δＴｍｉｎを逐次算出する。

一方、第２補償部１３４は、アシスト比率Ｒが最大値Ｒｍａｘであるとしたときに、系を安定化させるように伝達関数（以下、Ｇｍａｘ（ｚ）とする）が設定されている。なお、アシスト比率Ｒの最大値Ｒｍａｘは、実験に基づいて設定した値を用いる。この第２補償部１３４にもトーショントルクＴｓが入力され、次式９から、補償量δＴｍａｘを逐次算出する。

線形補間部１３６には、アシスト比率決定部１２１で決定されたアシスト比率Ｒが供給され、このアシスト比率Ｒに基づき上記２つの補償量δＴｍｉｎ、δＴｍａｘを線形補間することによってアシスト比率Ｒに応じた補償量δＴを決定する。すなわち、下記式１０から補償量δＴを決定する。

この補償量δＴが加算器１４０にて基本アシスト要求値Ｔｂに加算された値がアシスト指令値Ｔａ^＊として内部隠蔽制御器３００に入力される。そして、前述のように、内部隠蔽制御器３００において、アシスト指令値Ｔａ^＊とトーショントルクＴｓとから補正アシスト指令値が決定され、この補正アシスト指令値が電流指令値変換器３１０にて電流指令値に変換されて電流制御部３２０に入力され、電流制御部３２０において、モータ駆動回路の電流が電流指令値になるように制御されることでアシストトルクが発生する。

以上、説明した本実施形態では、アシスト制御器１００と電流指令値変換器３１０との間に、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステム特性を一定の特性範囲にする内部隠蔽制御器３００を備えている。そのため、アシスト制御器１００は、内部隠蔽制御器３００によって一定の特性範囲に収められたシステム特性を前提として設計している。従って、アシスト制御器１００を容易に設計することができる。また、内部隠蔽制御器３００は、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステム特性のみを考慮して設計されるので、内部隠蔽制御器３００の設計も容易となる。従って、システム全体として、電流制御部３２０における制御パラメータの変更や、機械機構の変更（モータ６の変更、ギヤの変更、グリースの変更など）など、電流指令値変換器３１０よりも下流側のシステムの違いに応じて制御定数を調整する適合作業の工数を低減することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の実施形態では、アシスト制御器１００は、セルフアライニングトルクＴｘに基づいてアシスト指令値Ｔａ^＊を決定していたが、これに限られず、前述の特許文献１のように、基本アシストトルクに対して、慣性補償、ダンピング制御、戻し制御等を行ってアシスト指令値Ｔａ^＊を決定してもよい。

また、前述の実施形態では、内部隠蔽制御器３００は、アシスト指令値Ｔａ^＊とトーショントルクＴｓの２つの値から補正アシスト指令値を決定していたが、アシスト指令値Ｔａ^＊とトーショントルクＴｓに加え、モータ電流値やモータ速度を用いて補正アシスト指令値を決定してもよい。

また、前述の実施形態のＥＰＳはコラム式のＥＰＳであったが、ラックアシスト式など、他の形式のＥＰＳに本発明を適用してもよい。

１：制御装置、 ２：ステアリングホイール（ハンドル）、 ３：ステアリング軸（ステアリング側入力軸）、 ４：トルクセンサ、 ５：減速機構、 ６：モータ、 ７：インターミディエイトシャフト（タイヤ側出力軸）、 ８：ギヤ装置、 ９：ピニオン軸、 １０：ラック軸、 １１：タイヤ、 １３：回転角センサ、 １４：モータ電流検出回路、 １００：アシスト制御器、 １１０：セルフアライニングトルク推定器、 １２０：指令トルク生成器、 １２１：アシスト比率決定部、 １２２：乗算器、 １３０：安定化制御器、 １３１：第１補償部、 １３２：第２補償部、 １３３：線形補間部、 １４０：加算器、 ２００：ハンドル部、 ２１０：モータ部、 ２２０：ラック部、 ２３０：バネ、 ２４０：バネ、 ２５０：摩擦抵抗、 ３００：内部隠蔽制御器、 ３０２：コントローラ、 ３０４：加算器、 ３１０：電流指令値変換器、 ３２０：電流制御部、 Ｔａ^＊：アシスト指令値、 Ｔｂ：基本アシスト要求値、 Ｔｓ：トーショントルク、 Ｔｘ：セルフアライニングトルク、 θｃ：モータ６の回転角、 δＴ：補償量、 Ｒ：アシスト比率

Claims (4)

1. ステアリング側入力軸とタイヤ側出力軸とを連結しているトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出するトルクセンサと、アシストトルクを発生させるモータと、そのモータに発生させるアシストトルクの指令値を出力するアシスト制御器と、入力された指令値を電流指令値に変換する電流指令値変換器と、その電流指令値となるように前記モータに流れる電流を制御する電流制御部とを備えた電動パワーステアリングシステムであって、
   前記電流指令値変換器よりも下流側の機械機構を含んだシステム特性に応じて設計され、前記電流指令値変換器よりも下流側の機械機構を含んだシステム特性を一定の特性範囲にする内部隠蔽制御器を、前記アシスト制御器と電流指令値変換器との間に備え、
   前記アシスト制御器は、前記内部隠蔽制御器によって一定の特性範囲に設定されたシステム特性を前提として設計されてなり、自身が決定したアシストトルクの指令値を、前記内部隠蔽制御器に出力することを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
2. 請求項１において、
   前記内部隠蔽制御器は、前記アシスト制御器からのアシストトルクの指令値と前記トルクセンサの検出値の両方を少なくとも用いて、前記電流指令値変換器に入力する指令値を決定することを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
3. 請求項１または２において、
   前記内部隠蔽制御器によって設定された電動パワーステアリングシステムのシステム特性が、その特性を示すボード線図の１０Ｈｚ付近において、単調減少で且つ０ｄＢ以下であることを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
4. 請求項３において、
   前記内部隠蔽制御器は、予め設定された基準値以上のゲイン余裕および位相余裕の開ループ特性を有することで、前記電流指令値変換器よりも下流側の機械機構を含んだシステム特性を一定の特性範囲にすることを特徴とする電動パワーステアリングシステム。

Images