JP2004299491A - 自動車の電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置であり、操舵トルクを検出して実操舵力を得るトルクセンサ２４と、操舵角を検出する操舵角センサ３０と、実操舵力が小さくなるように電動モータの制御量を設定する第１制御部１８と、操舵角から目標操舵力（ｆ（θ））を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータの制御量を設定する第２制御部２０と、これらの第１制御部及び第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部２２と、を有し、第２制御部が、ドライバのハンドルに対する力の付与状態を判定する力付与状態判定手段４０と、このドライバの力の付与状態に応じて第２制御部の制御ゲインＫ３を変更する制御ゲイン変更手段と、を有する。
【選択図】 図４
【解決手段】本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置であり、操舵トルクを検出して実操舵力を得るトルクセンサ２４と、操舵角を検出する操舵角センサ３０と、実操舵力が小さくなるように電動モータの制御量を設定する第１制御部１８と、操舵角から目標操舵力（ｆ（θ））を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータの制御量を設定する第２制御部２０と、これらの第１制御部及び第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部２２と、を有し、第２制御部が、ドライバのハンドルに対する力の付与状態を判定する力付与状態判定手段４０と、このドライバの力の付与状態に応じて第２制御部の制御ゲインＫ３を変更する制御ゲイン変更手段と、を有する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置に係わり、特に、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、例えば、特開平８−３３２９６４号公報等に示されているような、電動機の動力をステアリング系に作用させて操作力の低減を図るようにした電動パワーステアリング装置が使用されるようになってきている。この電動パワーステアリング装置は、操舵力検出手段を備え、この操舵力検出手段により運転者の操舵力（操舵トルク）を検出すると共に、同時に車速に基づき所定補正トルクを発生させるように電動機への駆動電流を制御し、運転者の操舵力の軽減を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動パワーステアリング装置を設計する場合、良好な操舵フィーリングと高い操安性能を得るためには、操舵角に対する操舵力の特性（以下「操舵力特性」という）を所望の操舵力特性（目標操舵力特性）となるように設定する必要がある。
従来は、電動パワーステアリングを構成するトーションバーやパワーアシストなどの構成部品の特性をチューニング（作り込み）することにより、所望の操舵力特性（目標操舵力特性）となるように設定していた。しかし、これら特性のチューニング（作り込み）には、高価なシステムや多くの工数が必要であった。
また、構成部品の特性ばらつきが原因で精度良く目標操舵力特性を設定することも難しいという状況がある。
【０００４】
そこで、本出願人は、この課題を解決するために、特願２００２‐９５９７０号（２００２年３月２９日出願）を出願し、操舵力を操舵角の関数モデルとして表現した操舵力特性モデルを設定し制御することにより、簡便かつ精度良く目標操舵力特性を設定可能とし、操舵フィールと操安性能を向上させた自動車の電動パワーステアリング装置を提案した。
【０００５】
一方、この電動パワーステアリング装置において、操舵力特性モデルから目標操舵力特性（目標操舵力）を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように制御（フィードバック制御）するとき、ドライバがハンドルをしっかりと保舵しているときは問題とならないが、ドライバがハンドルを軽く保舵しているときや手放し状態のときは、その状態にとっては実操舵力を目標操舵力と一致させるための制御量が大きくなりすぎるため、制御精度が悪化する。さらに、極端な例であるが、手離し時には、制御が発振する場合もある。
したがって、目標操舵力と実操舵力とが一致するように制御する場合には、このような制御精度の悪化及び制御の発振を防止しなければならない。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、目標操舵力と実操舵力とが一致するように制御する場合でも、制御精度を向上させると共に制御の発振を防止することが出来る自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、操舵トルクを検出して実操舵力を得るトルクセンサと、操舵角を検出する操舵角センサと、実操舵力が小さくなるように電動モータの制御量を設定する第１制御部と、操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータの制御量を設定する第２制御部と、これらの第１制御部及び第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部と、を有し、第２制御部が、ドライバのハンドルに対する力の付与状態を判定する力付与状態判定手段と、このドライバの力の付与状態に応じて第２制御部の制御量の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明においては、第２制御部が、操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータを制御しているので、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる。
【０００９】
さらに、本発明においては、第２制御部が、操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータを制御するとき、力付与状態判定手段が、ドライバのハンドルに対する力の付与状態を判定し、制御ゲイン変更手段が、ドライバの力の付与状態に応じて第２制御部の制御量の制御ゲインを変更するようにしている。これにより、例えば、ドライバがハンドルに軽く手を触れている状態や、ハンドルから手を離した状態（手離し状態）の時は、第２制御部の制御量の制御ゲインを小さくできるので、実操舵力を目標操舵力と一致させるための制御量が大きくなりすぎることを防止でき、その結果、制御制度の悪化を防止すると共に制御の発振を防止することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、力付与状態判定手段が、ハンドルの操舵状態からドライバの等価ばねを推定し、このドライバの等価ばねの推定値からドライバの力の付与状態を判定している。
このように構成された本発明においては、ハンドルの操舵状態からドライバの等価ばねを推定し、このドライバの等価ばねからドライバの力の付与状態を判定するようにしているので、ドライバの力の付与状態を判定する際、既存のトルクセンサや操舵角センサを用いることができるので、新たなセンサ等を設ける必要がなく、さらに、精度良く力の付与状態を判定することが出来る。
【００１１】
本発明において、好ましくは、力付与状態判定手段が、ドライバがハンドルから手を放しているか否かを推定し、この推定結果からドライバの力の付与状態を判定している。
このように構成された本発明においては、ドライバがハンドルから手を離しているか否かを推定し、ドライバの力の付与状態を判定するようにしているので、簡易に力の付与状態を判定することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用される自動車の電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。この図１に示すように、自動車の電動パワーステアリング装置１は、ハンドル（ステアリングホィール）２を備え、このハンドル２は、ステアリングシャフト４の上端に連結されており、ハンドル２を操作する操舵力がスタアリングシャフト４に伝達されるようになっている。このステアリングシャフト４の下端部には自在継手を介して中間シャフト６の上端が連結され、この中間シャフト６の下端には、ステアリングギヤボックス８が設けられている。このステアリングギヤボックス８の両側にはタイロッド１０が連結されており、これらの各タイロッド１０にはタイヤ（車輪）１２が取り付けられている。
【００１３】
ここで、ステアリングギヤボックス８の内部には、ラック・ピニオン機構（図示せず）が設けられており、このピニオンには、中間シャフト６の下端が連結されている。一方、ラックの両端部には上述したようにタイロッド１０を介してタイヤ１２が連結されている。
ステアリングギヤボックス８には、減速ギヤ（図示せず）を介してピニオン側に力を付与する電動モータ１４が設けられ、さらに、減速ギヤと中間シャフト６の間にはトルクセンサ（図示せず）が配置されている。このトルクセンサは、中間シャフト６に作用している操舵トルク（実操舵力）を検出するためのものである。
これらの電動モータ１４及びトルクセンサは、それぞれ制御ユニット１６に接続されている。
この制御ユニット１６は、後述する第１制御部（通常のアシスト制御部）、第２制御部（センターフィール補償制御部）、及び、モータ電流制御部から構成されており、トルクセンサの検出値（実操舵力）及び車速等に基づき、トルクセンサの検出値が小さくなるようにすると共に目標操舵力特性を実現するように、電動モータ１４が制御されるようになっている。
【００１４】
次に、図２及び図３を参照して、本発明の電動パワーステアリング装置に適用される操舵力特性モデルを説明する。
先ず、操舵力特性モデルは、高車速且つほぼ直進状態の走行時に適用可能である。ここで、高車速とは、約８０ｋｍ／ｈ〜約１３０ｋｍ／ｈ程度の速度であり、ほぼ直進状態とは、ハンドルをゆっくりと操作する状態、具体的には、０．２Ｈｚの正弦波でハンドルを操作し横向加速度（横Ｇ）が０．２Ｇ以下となるような操舵状態を想定している。
【００１５】
このような高速直進時の操舵力特性を、ばね成分（操舵角を含む非線形の関数で表される）、粘性成分（操舵角速度に比例する）、摩擦成分（操舵角速度を含む非線形関数で表される）とに分解することにより、実際の操舵力特性を精度良く表現できる操舵力特性モデル（操舵力を操舵角の関数モデルとして表現したもの）を設定した。
【００１６】
次に、図２及び図３により、操舵力特性モデルの内容を詳細に説明する。図２は、操舵力特性モデルを示す図であり、図３は、この操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
操舵力特性モデルは、図２に示すように、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分からなるモデルである。なお、本発明は、高速直進走行時の操舵力特性を対象したものであるため、ハンドルは、上述したようにゆっくりと操舵される（０．２Ｈｚの正弦波）ため、慣性成分は含まないモデルとなっている。
【００１７】
ばね成分は、以下の式（数１）に示す指数関数として設定する。この式（数１）において、θは操舵角であり、Ｋｐ及びＴｐは、ばね成分の特性パラメータである。ばね成分は、基本的には、操舵角にほぼ比例するが、所定の操舵角以上となると飽和状態となるため、特性パラメータＫｐはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｐは、指数関数の時定数を示している。このように、ばね成分を示す式（数１）は、非線形関数となっている。
このように、ばね成分は、操舵角を含む非線形の関数で表されるものと定義される。
【数１】
【００１８】
粘性成分は、操舵角速度に比例した力であり、以下の式（数２）により示されている。この式（数２）において、Ｋｄは、粘性成分の特性パタメータである。このように粘性成分は、操舵角速度に比例するものとして定義される。
【数２】
【００１９】
摩擦成分は、操舵角速度が小さいときは操舵角速度にほぼ比例した力であり、操舵角速度が大きくなると一定の大きさの摩擦力（飽和状態）となる。この摩擦成分は、以下の式（数３）に示す指数関数として設定する。この式（数３）において、Ｋｆ及びＴｆが摩擦成分の特性パラメータである。特性パラメータＫｆはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｆは、指数関数の時定数を示している。このように、摩擦成分を示す式（数３）は、非線形関数となっている。
このように、摩擦成分は、操舵角速度を含む非線形関数として定義される。
【数３】
【００２０】
このようにして、操舵力特性モデルにおいて、ばね成分、粘性成分、摩擦成分が設定され、操舵力（操舵トルク）はこれらの各成分の合計値として設定される。即ち、操舵力特性モデルは、以下の式となる。
【数４】
【００２１】
次に、図４乃至図７を参照して、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置の実施形態を説明する。図４は本実施形態の制御ユニットを示すブロック図であり、図５は 本実施形態によるドライバの等価ばね推定値（Ｋｄｒ）による補正ゲインＫ３の補正マップであり、図６は本実施形態の制御ユニットの第１制御部及び第２制御部の制御ゲインＫ１，Ｋ３の補正マップであり、図７は本実施形態による制御内容を示すフローチャートである。
【００２２】
先ず、図４により、制御ユニットの構成を説明する。制御ユニット１６は、第１制御部１８、第２制御部２０、及び、モータ電流制御部２２から構成されている。
また、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト又は中間シャフトに作用している実操舵力（操舵トルク）を検出するためのトルクセンサ２４、横方向加速度（横Ｇ）を検出する横Ｇセンサ２６、車速を検出する車速センサ２８、操舵角を検出する操舵角センサ３０を備えており、これらの各センサの出力値が制御ユニット１６に入力されるようになっている。
【００２３】
第１制御部１８は、通常のアシスト制御を行なう制御部であり、トルクセンサ２４の出力値を小さくするように、即ち、操舵力を減らす方向のアシスト力を発生させるように、電動モータ１４を制御するための制御部である。この第１制御部１８には、トルクセンサ２４からのトルクセンサ値が入力され、フィルタ３４によりノイズがカットされて（Ｔｓ１）となり、制御ゲインＫ１により基準目標電流Ｉ０ が演算されるようになっている。ここで、この制御ゲインＫ１は、後述するように、横Ｇセンサ２６及び車速センサ２８の値に基づいて設定される（図６参照）。
【００２４】
第２制御部２０は、センターフィール補償制御部であり、高車速（８０ｋｍ／ｈ以上）且つほぼ直進状態（例えば、０．２Ｈｚの正弦波で横Ｇが０．２Ｇ以下）の走行時（以下、「センターフィール感応域」と呼ぶ）に、予め設定した目標操舵力となるように電動モータ１４を制御するための制御部である。
第２制御部２０は、目標操舵力演算部３６を有し、この目標操舵力演算部３６には、操舵角センサ３０から操舵角の値が入力される。目標操舵力演算部３６は、この操舵角の値及び上述した式（数４）により表現された操舵力特性モデルを用いて、目標操舵力（ｆ（θ））を算出するようになっている。
第２制御部２０は、ローパスフィルタであるフィルタ３８を有し、このフィルタ３８により、センターフィール感応域に対応した帯域（例えば、０．２Ｈｚを含む帯域）のトルクセンサ２４のトルクセンサ値（Ｔｓ２）のみを入手できるようになっている。
【００２５】
第２制御部２０は、さらに、ドライバの等価ばね推定部４０を備えており、このドライバの等価ばね推定部４０に、トルクセンサ２４及び操舵角センサ３０から実操舵力及び操舵角が入力されるようになっている。このドライバの等価ばね推定部４０は、ドライバがハンドルを保舵しているときの力の付与状態として、ドライバの等価ばねとして推定している。
このドライバの等価ばね推定値（Ｋｄｒ）は、θを操舵角、θ’を操舵速度、Ｔをトルクセンサ値（実操舵力）とした場合、操舵角θが所定範囲内（ハンドルセンター近傍の狭い範囲）において、例えば、Ｋｄｒ＝Ｔ／θ’として定義される。
ラック方向からの入力に対する操舵速度（θ’）とトルクセンサ値（Ｔ）の変化を同符号とした場合、ドライバがハンドルをしっかりと保舵している場合は、操舵速度（θ’）に対してトルクセンサ値（Ｔ）は大きくなる（Ｋｄｒは大きくなる）。逆に、ドライバがハンドルを軽く保舵している又は手放ししている時は、操舵速度（θ’）に対してトルクセンサ値（Ｔ）は小さくなる（Ｋｄｒは小さくなる）。なお、ドライバの操作力による操舵速度（θ’）については、ドライバの等価ばね推定値（Ｋｄｒ）の値は（‐）となる。
【００２６】
次に、第２制御部２０では、目標操舵力演算部３６から出力された目標操舵力（ｆ（θ））とフィルタ３８によりフィルタ処理された実操舵力であるトルクセンサ値（Ｔｓ２）との偏差（＝目標操舵力−実操舵力）を求め、この偏差が、制御ゲインＫ３により、変換補正され、補償電流Ｉｆ が演算されるようになっている。
【００２７】
ここで、図５に示すように、本実施形態では、ドライバの等価ばねの推定値Ｋｄｒが、所定値（Ｋｄｒ０）よりも小さく且つ（＋）の場合には、制御ゲインＫ３の補正値（γ）を「１．０」よりも小さな値とし、それにより、上述した制御ゲインＫ３の値が小さくなるように、「Ｋ３＝Ｋ３＊γ」と補正している。ここで、所定値（Ｋｄｒ０）は、ドライバが、ハンドルをしっかり保舵した状態から軽く保舵した状態に変化したときの等価ばねの推定値である。この制御ゲインＫ３の減少補正により、第２制御部の制御量が減少する。
なお、制御ゲインＫ３は、後述するように、横Ｇセンサ２６及び車速センサ２８の値に基づいて設定される（図６参照）。
【００２８】
次に、第１制御部２０から出力された基準目標電流Ｉ０ と補償目標電流Ｉｆ とが加算され、目標電流Ｉが算出される。具体的には、符号を、操舵力を減少させるためにアシスト力を増大する場合には（＋）、操舵力を増大させるためにアシスト力を減少させる場合には（−）としているため、基準目標電流Ｉ０ に対して補償目標電流Ｉｆ を減算する演算が行なわれる。
【００２９】
モータ電流制御部２２は、電動モータ１４に供給される電流が目標電流Ｉとなるようにするためのフィードバック制御を行なうための制御部である。このため、モータ電流制御部２２は、制御ゲインＫ２、比例積分制御を行なうＰＩ制御部４２、モータ特性補償部４４を有している。
このようにして演算されて電動モータ１４に供給される目標電流Ｉは、以下の式（数５）により表される。
【数５】
ここで、式（数５）において、（Ｉ）は目標電流、（Ｔｓ１）はフィルタ３４によりフィルタ処理された実操舵力であるトルクセンサ値、（Ｋ１）は第１制御部の制御ゲイン、（ｆ（θ））は式（数４）により演算された目標操舵力の値、（Ｔｓ２）はフィルタ３８によりフィルタ処理された実操舵力であるトルクセンサ値、（Ｋ３）は第２制御部の制御ゲインである。
【００３０】
次に図６は、第１制御部及び第２制御部の制御ゲインの補正マップである。図６に示された補正マップは、センターフィール感応域、遷移領域Ｉ、遷移領域ＩＩ、非センターフィール感応域の４つの領域を有し、それぞれの領域において、制御ゲインＫ１（Ｋ１＝Ｋ１＊β），Ｋ３（Ｋ３＝Ｋ３＊α）の値が補正されるようになっている。ここで、α及びβは補正係数であり、０〜１の範囲で変化する。
先ず、センタフィール感応域においては、補正係数は、α＝１、β＝０と設定される。このため、第１制御部の制御ゲインＫ１は０となり、第１制御部による電動モータの電流制御は禁止される。一方、第２制御部の制御ゲインＫ３はそのまま使用されるので、第２制御部２０により、上述した操舵力特性モデルに基づいて予め設定された目標操舵力が発生するように、補償電流Ｉｆ が設定される。この結果、センターフィール感応域においては、所望の操舵力特性が得られ、操安性能が向上する。また、第１制御部１８と第２制御部２０が同時に作動することにより発生する制御ハンチング（制御干渉）も防止できる。
【００３１】
次に、非センターフィール感応域においては、補正係数は、α＝０、β＝１と設定される。このため、第２制御部の制御ゲインＫ３は０となり、第２制御部による電動モータの電流制御は禁止される。一方、第１制御部の制御ゲインＫ１はそのまま使用されるので、第１制御部１８により、トルクセンサ値が小さくなるように基準目標電流Ｉ０ が設定される。この結果、非センターフィール感応域においては、通常のアシスト制御が行なわれ、ステアリングの取り回し性能が向上する。また、第１制御部１８と第２制御部２０が同時に作動することにより発生する制御ハンチング（制御干渉）も防止できる。
【００３２】
次に、遷移領域Ｉは、自動車の走行状態が非センターフィール領域からセンターフィール感応域に変化する際に適用される領域である。この遷移領域Ｉにおいて、補正係数αは、０→１に変化し、補正係数βは、１→０に変化する。
また、遷移領域ＩＩは、自動車の走行状態がセンターフィール領域から非センターフィール感応域に変化する際に適用される領域である。この遷移領域ＩＩにおいて、補正係数αは、１→０に変化し、補正係数βは、０→１に変化する。
これらの遷移領域Ｉ，ＩＩ においては、第１制御部において補正された制御ゲインＫ１に基づき基準目標電流Ｉ０ が設定され、第２制御部において補正された制御ゲインＫ３に基づき補償電流Ｉｆ が設定され、これらの電流が加算され、目標電流Ｉが算出される。この結果、これらの遷移領域Ｉ，ＩＩ においては、通常のアシスト制御を行なうと共に併せて目標操舵力を得ることができ、これにより、操安性能が向上する。また、自動車の走行状態が、非センターフィール領域とセンターフィール感応域との間を移行する場合には、その移行方向により、異なる遷移領域を適用するようにしているので、第１制御部１８と第２制御部２０が同時に作動することにより発生する制御ハンチング（制御干渉）も防止できる。
【００３３】
次に、図７により、本実施形態による制御フローを説明する。ここで、図７においては、センターフィール感応域は、図６に示された「センターフィール感応域」、「遷移領域Ｉ」及び「遷移領域ＩＩ」の３つの領域を含む広義の意味で用いられている。なお、図７における「Ｓ」は、各ステップを示している。
この制御フローにおいては、先ず、Ｓ１において、各センサ値を入力する。具体的には、トルクセンサ２４、横Ｇセンサ２６、車速センサ２８、操舵角センサ３０からの各出力値である。次に、Ｓ２において、ドライバの等価ばね推定値Ｋｄｒを算出する。次に、Ｓ３において、自動車の走行状態が、図６に示された車速及び横Ｇの値に基づき、センターフィール感応域か否かを判定する。
【００３４】
センターフィール感応域でなければ、図６に示す非センターフィール感応域であるため、この場合には、Ｓ４に進み、補償電流をＩｆ ＝０と設定し、これにより第２制御部による電動モータの電流制御を禁止する。
センターフィール感応域の場合には、Ｓ５に進み、ドライバの等価ばね推定値Ｋｄｒが所定値ｋｄｒ０より小さく且つ（＋）であるか否かを判定し、小さい且つ（＋）の場合には、Ｓ６に進み、Ｋ３＝Ｋ３＊γとして、Ｋ３を減少補正する。
次に、Ｓ５でＮＯの場合、及び、Ｓ６でＫ３を減少補正した後、Ｓ７に進み、第２制御部における補償電流ＩｆをＩｆ ＝（ｆ（θ）−Ｔｓ２）＊Ｋ３と設定する。
ここで、（ｆ（θ））は式（数４）により演算された目標操舵力の値、（Ｔｓ２）はフィルタ処理された実操舵力であるトルクセンサ値、（Ｋ３）は第２制御部の制御ゲインである。
【００３５】
次に、Ｓ８に進み、第１制御部の制御ゲインＫ１を図６（図６の遷移領域Ｉ、遷移領域ＩＩ、センターフィール感応域の３つの領域が適用される）に基づいて減少補正する。
次に、Ｓ９に進み、第１制御部における基準目標電流がＩ０ ＝Ｔｓ１＊Ｋ１と設定する。ここで、（Ｔｓ１）はフィルタ３４によりフィルタ処理された実操舵力であるトルクセンサ値、（Ｋ１）は第１制御部の制御ゲインである。
次に、Ｓ１０に進み、目標電流をＩ＝Ｉ０ −Ｉｆ と設定する。さらに、Ｓ１１に進み、この目標電流Ｉを電動モータに提供し、電動モータの電流制御を実行する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、第２制御部２０において、目標操舵力演算部３６が操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータが制御されるので、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる。
【００３７】
さらに、本実施形態においては、第２制御部２０において、目標操舵力演算部３６が操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータが制御されるとき、ドライバの等価ばね推定部４０が、トルクセンサ２４及び操舵角センサ３０からのセンサ入力値（操舵角、操舵速度、トルクセンサ値）からドライバの等価ばね推定値を求め、このドライバの等価ばね推定値により、ドライバのハンドルに対する力の付与状態を判定し、補正値（γ）により、制御ゲインＫ３を減少補正し、それにより、第２制御部の制御量が減少する。この結果、ドライバがハンドルに軽く保舵しているとき、又は、ハンドルを手放ししているときであっても、実操舵力を目標操舵力と一致させるための制御量が大きくなりすぎることを防止でき、その結果、制御制度の悪化の防止すると共に制御の発振を防止することができる。
【００３８】
上述した実施形態では、ドライバのハンドルに対する力の付与状態をドライバのハンドルの操舵状態から判定するようにしているが、本発明は、これに限らず、例えば、ドライバがハンドルから手を放しているか否かを、ハンドル等に設けたセンサ（図示せず）により検出し、ドライバがハンドルから手を放しているときは、図５に示す補正値（γ＜１）により、制御ゲインＫ３をＫ３＝Ｋ３＊γと設定して減少補正し、第２制御部の制御量を減少させるようにしても良い。
この実施形態では、ドライバがハンドルから手を放しているか否かを直接検出できるので、上述した実施形態よりも精度良くドライバの力の付与状態を判定することが出来る。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の自動車の電動パワーステアリング装置によれば、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる。さらに、本発明によれば、目標操舵力と実操舵力とが一致するように制御する場合でも、制御精度を向上させると共に制御の発振を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。
【図２】操舵力特性モデルを示す図である。
【図３】操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による制御ユニットを示すブロック図である。
【図５】本実施形態によるドライバの等価ばね推定値（Ｋｄｒ）による補正ゲインＫ３の補正マップである。
【図６】本実施形態の制御ユニットにおける第１制御部及び第２制御部の制御ゲインの補正マップである。
【図７】本実施形態による制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 電動パワーステアリング装置
２ ハンドル
４ ステアリングシャフト
６ 中間シャフト
１２ タイヤ
１４ 電動モータ
１６ 制御ユニット
１８ 第１制御部
２０ 第２制御部
２２ モータ電流制御部
２４ トルクセンサ
２６ 横Ｇセンサ
２８ 車速センサ
３０ 操舵角センサ
３４，３８ フィルタ
４０ ドライバ等価ばね推定部
４２ ＰＩ制御部
４４ モータ特性補償部
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置に係わり、特に、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、例えば、特開平８−３３２９６４号公報等に示されているような、電動機の動力をステアリング系に作用させて操作力の低減を図るようにした電動パワーステアリング装置が使用されるようになってきている。この電動パワーステアリング装置は、操舵力検出手段を備え、この操舵力検出手段により運転者の操舵力（操舵トルク）を検出すると共に、同時に車速に基づき所定補正トルクを発生させるように電動機への駆動電流を制御し、運転者の操舵力の軽減を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動パワーステアリング装置を設計する場合、良好な操舵フィーリングと高い操安性能を得るためには、操舵角に対する操舵力の特性（以下「操舵力特性」という）を所望の操舵力特性（目標操舵力特性）となるように設定する必要がある。
従来は、電動パワーステアリングを構成するトーションバーやパワーアシストなどの構成部品の特性をチューニング（作り込み）することにより、所望の操舵力特性（目標操舵力特性）となるように設定していた。しかし、これら特性のチューニング（作り込み）には、高価なシステムや多くの工数が必要であった。
また、構成部品の特性ばらつきが原因で精度良く目標操舵力特性を設定することも難しいという状況がある。
【０００４】
そこで、本出願人は、この課題を解決するために、特願２００２‐９５９７０号（２００２年３月２９日出願）を出願し、操舵力を操舵角の関数モデルとして表現した操舵力特性モデルを設定し制御することにより、簡便かつ精度良く目標操舵力特性を設定可能とし、操舵フィールと操安性能を向上させた自動車の電動パワーステアリング装置を提案した。
【０００５】
一方、この電動パワーステアリング装置において、操舵力特性モデルから目標操舵力特性（目標操舵力）を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように制御（フィードバック制御）するとき、ドライバがハンドルをしっかりと保舵しているときは問題とならないが、ドライバがハンドルを軽く保舵しているときや手放し状態のときは、その状態にとっては実操舵力を目標操舵力と一致させるための制御量が大きくなりすぎるため、制御精度が悪化する。さらに、極端な例であるが、手離し時には、制御が発振する場合もある。
したがって、目標操舵力と実操舵力とが一致するように制御する場合には、このような制御精度の悪化及び制御の発振を防止しなければならない。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、目標操舵力と実操舵力とが一致するように制御する場合でも、制御精度を向上させると共に制御の発振を防止することが出来る自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、操舵トルクを検出して実操舵力を得るトルクセンサと、操舵角を検出する操舵角センサと、実操舵力が小さくなるように電動モータの制御量を設定する第１制御部と、操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータの制御量を設定する第２制御部と、これらの第１制御部及び第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部と、を有し、第２制御部が、ドライバのハンドルに対する力の付与状態を判定する力付与状態判定手段と、このドライバの力の付与状態に応じて第２制御部の制御量の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明においては、第２制御部が、操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータを制御しているので、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる。
【０００９】
さらに、本発明においては、第２制御部が、操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータを制御するとき、力付与状態判定手段が、ドライバのハンドルに対する力の付与状態を判定し、制御ゲイン変更手段が、ドライバの力の付与状態に応じて第２制御部の制御量の制御ゲインを変更するようにしている。これにより、例えば、ドライバがハンドルに軽く手を触れている状態や、ハンドルから手を離した状態（手離し状態）の時は、第２制御部の制御量の制御ゲインを小さくできるので、実操舵力を目標操舵力と一致させるための制御量が大きくなりすぎることを防止でき、その結果、制御制度の悪化を防止すると共に制御の発振を防止することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、力付与状態判定手段が、ハンドルの操舵状態からドライバの等価ばねを推定し、このドライバの等価ばねの推定値からドライバの力の付与状態を判定している。
このように構成された本発明においては、ハンドルの操舵状態からドライバの等価ばねを推定し、このドライバの等価ばねからドライバの力の付与状態を判定するようにしているので、ドライバの力の付与状態を判定する際、既存のトルクセンサや操舵角センサを用いることができるので、新たなセンサ等を設ける必要がなく、さらに、精度良く力の付与状態を判定することが出来る。
【００１１】
本発明において、好ましくは、力付与状態判定手段が、ドライバがハンドルから手を放しているか否かを推定し、この推定結果からドライバの力の付与状態を判定している。
このように構成された本発明においては、ドライバがハンドルから手を離しているか否かを推定し、ドライバの力の付与状態を判定するようにしているので、簡易に力の付与状態を判定することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用される自動車の電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。この図１に示すように、自動車の電動パワーステアリング装置１は、ハンドル（ステアリングホィール）２を備え、このハンドル２は、ステアリングシャフト４の上端に連結されており、ハンドル２を操作する操舵力がスタアリングシャフト４に伝達されるようになっている。このステアリングシャフト４の下端部には自在継手を介して中間シャフト６の上端が連結され、この中間シャフト６の下端には、ステアリングギヤボックス８が設けられている。このステアリングギヤボックス８の両側にはタイロッド１０が連結されており、これらの各タイロッド１０にはタイヤ（車輪）１２が取り付けられている。
【００１３】
ここで、ステアリングギヤボックス８の内部には、ラック・ピニオン機構（図示せず）が設けられており、このピニオンには、中間シャフト６の下端が連結されている。一方、ラックの両端部には上述したようにタイロッド１０を介してタイヤ１２が連結されている。
ステアリングギヤボックス８には、減速ギヤ（図示せず）を介してピニオン側に力を付与する電動モータ１４が設けられ、さらに、減速ギヤと中間シャフト６の間にはトルクセンサ（図示せず）が配置されている。このトルクセンサは、中間シャフト６に作用している操舵トルク（実操舵力）を検出するためのものである。
これらの電動モータ１４及びトルクセンサは、それぞれ制御ユニット１６に接続されている。
この制御ユニット１６は、後述する第１制御部（通常のアシスト制御部）、第２制御部（センターフィール補償制御部）、及び、モータ電流制御部から構成されており、トルクセンサの検出値（実操舵力）及び車速等に基づき、トルクセンサの検出値が小さくなるようにすると共に目標操舵力特性を実現するように、電動モータ１４が制御されるようになっている。
【００１４】
次に、図２及び図３を参照して、本発明の電動パワーステアリング装置に適用される操舵力特性モデルを説明する。
先ず、操舵力特性モデルは、高車速且つほぼ直進状態の走行時に適用可能である。ここで、高車速とは、約８０ｋｍ／ｈ〜約１３０ｋｍ／ｈ程度の速度であり、ほぼ直進状態とは、ハンドルをゆっくりと操作する状態、具体的には、０．２Ｈｚの正弦波でハンドルを操作し横向加速度（横Ｇ）が０．２Ｇ以下となるような操舵状態を想定している。
【００１５】
このような高速直進時の操舵力特性を、ばね成分（操舵角を含む非線形の関数で表される）、粘性成分（操舵角速度に比例する）、摩擦成分（操舵角速度を含む非線形関数で表される）とに分解することにより、実際の操舵力特性を精度良く表現できる操舵力特性モデル（操舵力を操舵角の関数モデルとして表現したもの）を設定した。
【００１６】
次に、図２及び図３により、操舵力特性モデルの内容を詳細に説明する。図２は、操舵力特性モデルを示す図であり、図３は、この操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
操舵力特性モデルは、図２に示すように、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分からなるモデルである。なお、本発明は、高速直進走行時の操舵力特性を対象したものであるため、ハンドルは、上述したようにゆっくりと操舵される（０．２Ｈｚの正弦波）ため、慣性成分は含まないモデルとなっている。
【００１７】
ばね成分は、以下の式（数１）に示す指数関数として設定する。この式（数１）において、θは操舵角であり、Ｋｐ及びＴｐは、ばね成分の特性パラメータである。ばね成分は、基本的には、操舵角にほぼ比例するが、所定の操舵角以上となると飽和状態となるため、特性パラメータＫｐはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｐは、指数関数の時定数を示している。このように、ばね成分を示す式（数１）は、非線形関数となっている。
このように、ばね成分は、操舵角を含む非線形の関数で表されるものと定義される。
【数１】
粘性成分は、操舵角速度に比例した力であり、以下の式（数２）により示されている。この式（数２）において、Ｋｄは、粘性成分の特性パタメータである。このように粘性成分は、操舵角速度に比例するものとして定義される。
【数２】
摩擦成分は、操舵角速度が小さいときは操舵角速度にほぼ比例した力であり、操舵角速度が大きくなると一定の大きさの摩擦力（飽和状態）となる。この摩擦成分は、以下の式（数３）に示す指数関数として設定する。この式（数３）において、Ｋｆ及びＴｆが摩擦成分の特性パラメータである。特性パラメータＫｆはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｆは、指数関数の時定数を示している。このように、摩擦成分を示す式（数３）は、非線形関数となっている。
このように、摩擦成分は、操舵角速度を含む非線形関数として定義される。
【数３】
このようにして、操舵力特性モデルにおいて、ばね成分、粘性成分、摩擦成分が設定され、操舵力（操舵トルク）はこれらの各成分の合計値として設定される。即ち、操舵力特性モデルは、以下の式となる。
【数４】
次に、図４乃至図７を参照して、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置の実施形態を説明する。図４は本実施形態の制御ユニットを示すブロック図であり、図５は 本実施形態によるドライバの等価ばね推定値（Ｋｄｒ）による補正ゲインＫ３の補正マップであり、図６は本実施形態の制御ユニットの第１制御部及び第２制御部の制御ゲインＫ１，Ｋ３の補正マップであり、図７は本実施形態による制御内容を示すフローチャートである。
【００２２】
先ず、図４により、制御ユニットの構成を説明する。制御ユニット１６は、第１制御部１８、第２制御部２０、及び、モータ電流制御部２２から構成されている。
また、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト又は中間シャフトに作用している実操舵力（操舵トルク）を検出するためのトルクセンサ２４、横方向加速度（横Ｇ）を検出する横Ｇセンサ２６、車速を検出する車速センサ２８、操舵角を検出する操舵角センサ３０を備えており、これらの各センサの出力値が制御ユニット１６に入力されるようになっている。
【００２３】
第１制御部１８は、通常のアシスト制御を行なう制御部であり、トルクセンサ２４の出力値を小さくするように、即ち、操舵力を減らす方向のアシスト力を発生させるように、電動モータ１４を制御するための制御部である。この第１制御部１８には、トルクセンサ２４からのトルクセンサ値が入力され、フィルタ３４によりノイズがカットされて（Ｔｓ１）となり、制御ゲインＫ１により基準目標電流Ｉ０ が演算されるようになっている。ここで、この制御ゲインＫ１は、後述するように、横Ｇセンサ２６及び車速センサ２８の値に基づいて設定される（図６参照）。
【００２４】
第２制御部２０は、センターフィール補償制御部であり、高車速（８０ｋｍ／ｈ以上）且つほぼ直進状態（例えば、０．２Ｈｚの正弦波で横Ｇが０．２Ｇ以下）の走行時（以下、「センターフィール感応域」と呼ぶ）に、予め設定した目標操舵力となるように電動モータ１４を制御するための制御部である。
第２制御部２０は、目標操舵力演算部３６を有し、この目標操舵力演算部３６には、操舵角センサ３０から操舵角の値が入力される。目標操舵力演算部３６は、この操舵角の値及び上述した式（数４）により表現された操舵力特性モデルを用いて、目標操舵力（ｆ（θ））を算出するようになっている。
第２制御部２０は、ローパスフィルタであるフィルタ３８を有し、このフィルタ３８により、センターフィール感応域に対応した帯域（例えば、０．２Ｈｚを含む帯域）のトルクセンサ２４のトルクセンサ値（Ｔｓ２）のみを入手できるようになっている。
【００２５】
第２制御部２０は、さらに、ドライバの等価ばね推定部４０を備えており、このドライバの等価ばね推定部４０に、トルクセンサ２４及び操舵角センサ３０から実操舵力及び操舵角が入力されるようになっている。このドライバの等価ばね推定部４０は、ドライバがハンドルを保舵しているときの力の付与状態として、ドライバの等価ばねとして推定している。
このドライバの等価ばね推定値（Ｋｄｒ）は、θを操舵角、θ’を操舵速度、Ｔをトルクセンサ値（実操舵力）とした場合、操舵角θが所定範囲内（ハンドルセンター近傍の狭い範囲）において、例えば、Ｋｄｒ＝Ｔ／θ’として定義される。
ラック方向からの入力に対する操舵速度（θ’）とトルクセンサ値（Ｔ）の変化を同符号とした場合、ドライバがハンドルをしっかりと保舵している場合は、操舵速度（θ’）に対してトルクセンサ値（Ｔ）は大きくなる（Ｋｄｒは大きくなる）。逆に、ドライバがハンドルを軽く保舵している又は手放ししている時は、操舵速度（θ’）に対してトルクセンサ値（Ｔ）は小さくなる（Ｋｄｒは小さくなる）。なお、ドライバの操作力による操舵速度（θ’）については、ドライバの等価ばね推定値（Ｋｄｒ）の値は（‐）となる。
【００２６】
次に、第２制御部２０では、目標操舵力演算部３６から出力された目標操舵力（ｆ（θ））とフィルタ３８によりフィルタ処理された実操舵力であるトルクセンサ値（Ｔｓ２）との偏差（＝目標操舵力−実操舵力）を求め、この偏差が、制御ゲインＫ３により、変換補正され、補償電流Ｉｆ が演算されるようになっている。
【００２７】
ここで、図５に示すように、本実施形態では、ドライバの等価ばねの推定値Ｋｄｒが、所定値（Ｋｄｒ０）よりも小さく且つ（＋）の場合には、制御ゲインＫ３の補正値（γ）を「１．０」よりも小さな値とし、それにより、上述した制御ゲインＫ３の値が小さくなるように、「Ｋ３＝Ｋ３＊γ」と補正している。ここで、所定値（Ｋｄｒ０）は、ドライバが、ハンドルをしっかり保舵した状態から軽く保舵した状態に変化したときの等価ばねの推定値である。この制御ゲインＫ３の減少補正により、第２制御部の制御量が減少する。
なお、制御ゲインＫ３は、後述するように、横Ｇセンサ２６及び車速センサ２８の値に基づいて設定される（図６参照）。
【００２８】
次に、第１制御部２０から出力された基準目標電流Ｉ０ と補償目標電流Ｉｆ とが加算され、目標電流Ｉが算出される。具体的には、符号を、操舵力を減少させるためにアシスト力を増大する場合には（＋）、操舵力を増大させるためにアシスト力を減少させる場合には（−）としているため、基準目標電流Ｉ０ に対して補償目標電流Ｉｆ を減算する演算が行なわれる。
【００２９】
モータ電流制御部２２は、電動モータ１４に供給される電流が目標電流Ｉとなるようにするためのフィードバック制御を行なうための制御部である。このため、モータ電流制御部２２は、制御ゲインＫ２、比例積分制御を行なうＰＩ制御部４２、モータ特性補償部４４を有している。
このようにして演算されて電動モータ１４に供給される目標電流Ｉは、以下の式（数５）により表される。
【数５】
【００３０】
次に図６は、第１制御部及び第２制御部の制御ゲインの補正マップである。図６に示された補正マップは、センターフィール感応域、遷移領域Ｉ、遷移領域ＩＩ、非センターフィール感応域の４つの領域を有し、それぞれの領域において、制御ゲインＫ１（Ｋ１＝Ｋ１＊β），Ｋ３（Ｋ３＝Ｋ３＊α）の値が補正されるようになっている。ここで、α及びβは補正係数であり、０〜１の範囲で変化する。
先ず、センタフィール感応域においては、補正係数は、α＝１、β＝０と設定される。このため、第１制御部の制御ゲインＫ１は０となり、第１制御部による電動モータの電流制御は禁止される。一方、第２制御部の制御ゲインＫ３はそのまま使用されるので、第２制御部２０により、上述した操舵力特性モデルに基づいて予め設定された目標操舵力が発生するように、補償電流Ｉｆ が設定される。この結果、センターフィール感応域においては、所望の操舵力特性が得られ、操安性能が向上する。また、第１制御部１８と第２制御部２０が同時に作動することにより発生する制御ハンチング（制御干渉）も防止できる。
【００３１】
次に、非センターフィール感応域においては、補正係数は、α＝０、β＝１と設定される。このため、第２制御部の制御ゲインＫ３は０となり、第２制御部による電動モータの電流制御は禁止される。一方、第１制御部の制御ゲインＫ１はそのまま使用されるので、第１制御部１８により、トルクセンサ値が小さくなるように基準目標電流Ｉ０ が設定される。この結果、非センターフィール感応域においては、通常のアシスト制御が行なわれ、ステアリングの取り回し性能が向上する。また、第１制御部１８と第２制御部２０が同時に作動することにより発生する制御ハンチング（制御干渉）も防止できる。
【００３２】
次に、遷移領域Ｉは、自動車の走行状態が非センターフィール領域からセンターフィール感応域に変化する際に適用される領域である。この遷移領域Ｉにおいて、補正係数αは、０→１に変化し、補正係数βは、１→０に変化する。
また、遷移領域ＩＩは、自動車の走行状態がセンターフィール領域から非センターフィール感応域に変化する際に適用される領域である。この遷移領域ＩＩにおいて、補正係数αは、１→０に変化し、補正係数βは、０→１に変化する。
これらの遷移領域Ｉ，ＩＩ においては、第１制御部において補正された制御ゲインＫ１に基づき基準目標電流Ｉ０ が設定され、第２制御部において補正された制御ゲインＫ３に基づき補償電流Ｉｆ が設定され、これらの電流が加算され、目標電流Ｉが算出される。この結果、これらの遷移領域Ｉ，ＩＩ においては、通常のアシスト制御を行なうと共に併せて目標操舵力を得ることができ、これにより、操安性能が向上する。また、自動車の走行状態が、非センターフィール領域とセンターフィール感応域との間を移行する場合には、その移行方向により、異なる遷移領域を適用するようにしているので、第１制御部１８と第２制御部２０が同時に作動することにより発生する制御ハンチング（制御干渉）も防止できる。
【００３３】
次に、図７により、本実施形態による制御フローを説明する。ここで、図７においては、センターフィール感応域は、図６に示された「センターフィール感応域」、「遷移領域Ｉ」及び「遷移領域ＩＩ」の３つの領域を含む広義の意味で用いられている。なお、図７における「Ｓ」は、各ステップを示している。
この制御フローにおいては、先ず、Ｓ１において、各センサ値を入力する。具体的には、トルクセンサ２４、横Ｇセンサ２６、車速センサ２８、操舵角センサ３０からの各出力値である。次に、Ｓ２において、ドライバの等価ばね推定値Ｋｄｒを算出する。次に、Ｓ３において、自動車の走行状態が、図６に示された車速及び横Ｇの値に基づき、センターフィール感応域か否かを判定する。
【００３４】
センターフィール感応域でなければ、図６に示す非センターフィール感応域であるため、この場合には、Ｓ４に進み、補償電流をＩｆ ＝０と設定し、これにより第２制御部による電動モータの電流制御を禁止する。
センターフィール感応域の場合には、Ｓ５に進み、ドライバの等価ばね推定値Ｋｄｒが所定値ｋｄｒ０より小さく且つ（＋）であるか否かを判定し、小さい且つ（＋）の場合には、Ｓ６に進み、Ｋ３＝Ｋ３＊γとして、Ｋ３を減少補正する。
次に、Ｓ５でＮＯの場合、及び、Ｓ６でＫ３を減少補正した後、Ｓ７に進み、第２制御部における補償電流ＩｆをＩｆ ＝（ｆ（θ）−Ｔｓ２）＊Ｋ３と設定する。
ここで、（ｆ（θ））は式（数４）により演算された目標操舵力の値、（Ｔｓ２）はフィルタ処理された実操舵力であるトルクセンサ値、（Ｋ３）は第２制御部の制御ゲインである。
【００３５】
次に、Ｓ８に進み、第１制御部の制御ゲインＫ１を図６（図６の遷移領域Ｉ、遷移領域ＩＩ、センターフィール感応域の３つの領域が適用される）に基づいて減少補正する。
次に、Ｓ９に進み、第１制御部における基準目標電流がＩ０ ＝Ｔｓ１＊Ｋ１と設定する。ここで、（Ｔｓ１）はフィルタ３４によりフィルタ処理された実操舵力であるトルクセンサ値、（Ｋ１）は第１制御部の制御ゲインである。
次に、Ｓ１０に進み、目標電流をＩ＝Ｉ０ −Ｉｆ と設定する。さらに、Ｓ１１に進み、この目標電流Ｉを電動モータに提供し、電動モータの電流制御を実行する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、第２制御部２０において、目標操舵力演算部３６が操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータが制御されるので、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる。
【００３７】
さらに、本実施形態においては、第２制御部２０において、目標操舵力演算部３６が操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように電動モータが制御されるとき、ドライバの等価ばね推定部４０が、トルクセンサ２４及び操舵角センサ３０からのセンサ入力値（操舵角、操舵速度、トルクセンサ値）からドライバの等価ばね推定値を求め、このドライバの等価ばね推定値により、ドライバのハンドルに対する力の付与状態を判定し、補正値（γ）により、制御ゲインＫ３を減少補正し、それにより、第２制御部の制御量が減少する。この結果、ドライバがハンドルに軽く保舵しているとき、又は、ハンドルを手放ししているときであっても、実操舵力を目標操舵力と一致させるための制御量が大きくなりすぎることを防止でき、その結果、制御制度の悪化の防止すると共に制御の発振を防止することができる。
【００３８】
上述した実施形態では、ドライバのハンドルに対する力の付与状態をドライバのハンドルの操舵状態から判定するようにしているが、本発明は、これに限らず、例えば、ドライバがハンドルから手を放しているか否かを、ハンドル等に設けたセンサ（図示せず）により検出し、ドライバがハンドルから手を放しているときは、図５に示す補正値（γ＜１）により、制御ゲインＫ３をＫ３＝Ｋ３＊γと設定して減少補正し、第２制御部の制御量を減少させるようにしても良い。
この実施形態では、ドライバがハンドルから手を放しているか否かを直接検出できるので、上述した実施形態よりも精度良くドライバの力の付与状態を判定することが出来る。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の自動車の電動パワーステアリング装置によれば、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる。さらに、本発明によれば、目標操舵力と実操舵力とが一致するように制御する場合でも、制御精度を向上させると共に制御の発振を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。
【図２】操舵力特性モデルを示す図である。
【図３】操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による制御ユニットを示すブロック図である。
【図５】本実施形態によるドライバの等価ばね推定値（Ｋｄｒ）による補正ゲインＫ３の補正マップである。
【図６】本実施形態の制御ユニットにおける第１制御部及び第２制御部の制御ゲインの補正マップである。
【図７】本実施形態による制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 電動パワーステアリング装置
２ ハンドル
４ ステアリングシャフト
６ 中間シャフト
１２ タイヤ
１４ 電動モータ
１６ 制御ユニット
１８ 第１制御部
２０ 第２制御部
２２ モータ電流制御部
２４ トルクセンサ
２６ 横Ｇセンサ
２８ 車速センサ
３０ 操舵角センサ
３４，３８ フィルタ
４０ ドライバ等価ばね推定部
４２ ＰＩ制御部
４４ モータ特性補償部
Claims (3)
- 電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、
操舵トルクを検出して実操舵力を得るトルクセンサと、
操舵角を検出する操舵角センサと、
実操舵力が小さくなるように上記電動モータの制御量を設定する第１制御部と、
操舵角から目標操舵力を設定し、実操舵力がこの目標操舵力となるように上記電動モータの制御量を設定する第２制御部と、
これらの第１制御部及び第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により上記電動モータを制御する電動モータ制御部と、を有し、
上記第２制御部が、ドライバのハンドルに対する力の付与状態を判定する力付与状態判定手段と、このドライバの力の付与状態に応じて第２制御部の上記制御量の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段と、を有することを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 上記力付与状態判定手段は、ハンドルの操舵状態からドライバの等価ばねを推定し、このドライバの等価ばねの推定値からドライバの力の付与状態を判定する請求項１記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
- 上記力付与状態判定手段は、ドライバがハンドルから手を放しているか否かを推定し、この推定結果からドライバの力の付与状態を判定する請求項１記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
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| JP (1) | JP2004299491A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017114324A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 株式会社ジェイテクト | ハンドル操作状態判定装置 |
| US20210001922A1 (en) * | 2019-07-05 | 2021-01-07 | Subaru Corporation | Vehicle steering assist device |
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2003
- 2003-03-31 JP JP2003093415A patent/JP2004299491A/ja not_active Abandoned
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017114324A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 株式会社ジェイテクト | ハンドル操作状態判定装置 |
| US10668948B2 (en) | 2015-12-24 | 2020-06-02 | Jtekt Corporation | Vehicle steering device |
| US20210001922A1 (en) * | 2019-07-05 | 2021-01-07 | Subaru Corporation | Vehicle steering assist device |
| US11498618B2 (en) * | 2019-07-05 | 2022-11-15 | Subaru Corporation | Vehicle steering assist device |
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