JP2004299519A

JP2004299519A - 自動車の電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP2004299519A
Application number: JP2003094357A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Terada; 哲也寺田; Tsutomu Iname; 力稲目
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】良好な操舵フィールと高い車両安定性の両立を図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。
【解決手段】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、実操舵力が小さくなるように電動モータ１４の制御量を設定する第１制御部１８と、予め設定した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制御部は、操舵角を入力とした操舵力特性モデルから目標操舵力を設定する目標操舵力演算手段３６と、車両の挙動を検出する車両挙動検出手段４０を有し、車両の挙動が操舵フィールが重視される状態であるときのみ、操舵力特性モデルの操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）を減少補正する。
【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】
上述した操舵力特性モデルは、後述するように、操舵角依存成分であるばね成分の特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ）、操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）及び摩擦成分の特性パラメータ（Ｋｆ，Ｔｆ）を含んでいる。
一般に、操舵速度が変わっても操舵フィールが同じであることが望ましく、このような良好な操舵フィールを得るためには、上述した操舵力特性モデル（操舵力特性）の操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）は小さいほうが良い。粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）を小さくすると、車両安定性が悪化する。換言すれば、操舵力特性の操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）は、車両を安定させるためには大きい方が良いが、良好な操舵フィールとするためには小さい方が良いという、両方の性能を満たすように成分を設定できないという問題がある。
【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、さらに、良好な操舵フィールと高い車両安定性の両立を図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の第１の発明は、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、予め設定した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制御部は、操舵角を入力とした操舵力特性モデルから目標操舵力を設定する目標操舵力演算手段と、車両の挙動を検出する車両挙動検出手段を有し、この操舵力特性モデルは特性パラメータをを含み、車両の挙動が操舵力フィールが重視される状態であるときのみ、操舵力特性モデルの操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）を減少補正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の第１発明においては、第２制御部において、目標操舵力演算手段が操舵角を入力とした操舵力特性モデルから目標操舵力を設定し、車両挙動検出手段が車両の挙動を検出し、車両の挙動が操舵力フィールが重視される状態であるときのみ、操舵力特性モデルの操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）を減少補正するようにしているので、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、さらに、良好な操舵フィールと高い車両安定性の両立を図ることが出来る。
【０００９】
本発明の第１発明において、好ましくは、操舵力フィールが重視される状態は、ドライバがハンドルを直進保舵した状態から操舵した操舵過渡初期である。
【００１０】
本発明の第２の発明は、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、ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、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、予め設定した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制御部は、操舵角を入力とした操舵力特性モデルから目標操舵力を設定する目標操舵力演算手段と、車両の挙動を検出する車両挙動検出手段を有し、この操舵力特性モデルは特性パラメータをを含み、車両の挙動がハンドル安定性が重視される状態であるときのみ、操舵力特性モデルの操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）及び摩擦成分の特性パラメータ（Ｋｆ）を増加補正することを特徴としている。
【００１１】
このように構成された本発明の第２発明においては、第２制御部においては、目標操舵力演算手段が操舵角を入力とした操舵力特性モデルから目標操舵力を設定し、車両挙動検出手段が車両の挙動を検出し、車両の挙動がハンドル安定性が重視される状態であるときのみ、操舵力特性モデルの操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）及び摩擦成分の特性パラメータ（Ｋｆ）を増加補正するようにしているので、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、良好な操舵フィールと高い車両安定性の両立を図ることが出来る。
ステアリング装置。
【００１２】
本発明の第２発明において、好ましくは、ハンドル安定性が重視される状態は、ヨーレートが操舵角に対して位相進みしている路面外乱入力時である。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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】

【００１９】
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、粘性成分の特性パラメータである。
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】

【００２０】
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】

【００２１】
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】

【００２２】
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第１の実施形態を説明する。図４は第１実施形態の制御ユニットを示すブロック図であり、図５は操舵に対する操舵過渡初期判定値δの変化を示す線図であり、図６は第１実施形態（及び第２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は第１実施形態による制御内容を示すフローチャートである。
【００２３】
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。
【００２４】
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、操舵反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Ｉ_０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５参照）。
【００２５】
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。
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のトルクセンサ値のみを入手できるようになっている。
【００２６】
第２制御部２０は、さらに、車両挙動検出部４０を備えている。この車両挙動検出部４０は、以下のような操舵過渡初期を検出する機能及び粘性成分の特性パラメータを補正する機能を有する。
図５に示すように、ドライバがハンドルを操舵する場合、直進保舵から操舵した状態（直進保舵→操舵）である操舵過渡初期、その後ハンドル操舵し続ける操舵状態（連続操舵））、旋回中に保舵する状態（旋回保舵）する状態が存在する。この操舵過渡初期は、操舵力フィールが重視される状態である。この操舵過渡初期を判定するために、操舵過渡初期判定値δを使用し、この操舵過渡初期判定値δは、操舵角情報（操舵角θ、操舵角速度θ’、操舵角加速度θ”）を入力とした関数ｆ（θ，θ’，θ”）から算出される。このように、車両挙動検出部４０は、操舵過渡初期判定値δを判定し、操舵過渡初期を検出するようになっている。
【００２７】
次に、車両挙動検出部４０は、操舵過渡初期を検出した場合、目標操舵力演算部３６で用いる操舵力特性モデルの操舵角依存成分である粘性成分の特性パラメータＫｄを減少補正する。
即ち、図５に示すように、操舵過渡初期（δ＞０）の場合には、粘性成分の特性パラメータＫｄの値が小さくなるように減少補正し、連続操舵（δ＜０）及び旋回保舵（δ＝０）の場合には、粘性成分の特性パラメータＫｄは補正しない。
【００２８】
この第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とフィルタ３８から出力されたトルクセンサ値（実操舵力）との偏差が求められ、この偏差から、制御ゲインＫ３により補償電流Ｉ_ｆが演算されるようになっている。ここで、この制御ゲイン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５参照）。
【００２９】
次に、第１制御部２０から出力された基準目標電流Ｉ_０と補償電流Ｉ_ｆ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Ｉ_０に対して補償目標電流Ｉ_ｆを減算する演算が行なわれる。
【００３０】
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）により表現された操舵力特性モデル出力、（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。
【００３１】
次に図６により、第１制御部及び第２制御部の比例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Ｉ_ｆ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。
【００３２】
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Ｉ_０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。
【００３３】
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Ｉ_０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Ｉ_ｆ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。
【００３４】
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、図５に示された操舵過渡初期判定値に基づき、操舵過渡初期判定値δを算出する。
【００３５】
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。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Ｉ_ｆ＝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、操舵過渡初期判定値δがδ＞０か否かを判定する。δ＞０でなければ、操舵過渡初期時ではないため、この場合には、Ｓ７に進む。
δ＞０の場合は、操舵過渡初期であり操舵フィールが重視される状態であるため、Ｓ６に進み、操舵過渡初期判定値δの値に応じて粘性成分の特性パラメータＫｄの値を減少補正する。
次に、Ｓ７に進み、目標操舵力演算部３６において、目標操舵力Ｆ（θ）を算出する。次に、Ｓ８に進み、第２制御部における補償電流Ｉｆ（＝（（ｆ（θ）−Ｔｓ２）＊Ｋ３）を設定する。
ここで、ｆ（θ）は式（数４）により表現された操舵力特性モデル出力、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。
【００３６】
次に、Ｓ９に進み、第１制御部の制御ゲインＫ１を図６の補正マップ（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。さらに、Ｓ１０に進み、第１制御部における基準目標電流がＩ_０＝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、Ｓ１１に進み、目標電流をＩ＝Ｉ_０ −Ｉ_ｆと設定する。さらに、Ｓ１２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。
【００３７】
以上説明したように、第１実施形態によれば、操舵過渡初期時（直進保舵→操舵）に粘性成分の特性パラメータＫｄを減少補正し、それ以外は、この特性パラメータＫｄを補正しないようにしているため、本来的に良好な操舵フィールが重視される操舵過渡初期に良好な操舵フィールを得ることができ、それ以外はハンドル安定性が高いので、良好な操舵フィールと高いハンドル安定性の両立を図ることができる。
【００３８】
次に、図８及び図９により、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置の第２の実施形態を説明する。図８は本発明の第２の実施形態による制御ユニットを示すブロックであり、図９は操舵角とヨーレートを示した線図である。
この第２の実施形態の制御ユニットの第２制御部２０は、図４に示す第１実施形態の第２制御部と以下の構成が異なっている。
即ち、第２の実施形態の第２制御部２０は、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ２９を備えており、このヨーレートセンサ２９により検出されたヨーレート（実ヨーレート）が車両挙動検出部４０に入力される。
【００３９】
車両挙動検出部４０は、ヨーレート値により、路面外乱判定値λを算出する。ここで、車両挙動検出部４０における路面外乱判定値λの算出方法を図９により説明する。図９に示すように、通常、操舵角に対するヨーレートの位相は、位相遅れとなるため、路面外乱判定値λは、操舵角に対するヨーレートの位相が進む場合を＋（プラス）とする。
車両挙動検出部４０が外乱判定値λがプラスである（λ＞０）ことを検出した場合は、ハンドル安定性が重要視される状態であるため、車両安定性を高めるために、粘性成分の特性パラメータＫｄ及び摩擦成分の特性パラメータＫｆの値が大きくなるように増加補正する。なお、この場合、特性パラメータＫｄのみを増加補正しても良い。
また、第２実施形態では、路面外乱入力時以外は、粘性成分の特性パラメータＫｄ及び摩擦成分の特性パラメータＫｆの値が大きくなるように補正しない。
【００４０】
この第２の実施形態による制御フローは、図７に示す第１実施形態の制御フローと基本的には同じであるが、以下のステップが異なっている。
即ち、図７において、第２の実施形態では、Ｓ５で、路面外乱判定値λがλ＞０か否かを判定し、λ＞０でなければ、路面外乱入力時ではないため、Ｓ７に進む。λ＞０の場合には、Ｓ６に進み、路面外乱入力判定値λの値に応じて粘性成分の特性パラメータＫｄ及び摩擦成分の特性パラメータＫｆの値を増加補正する。他のステップは、第１実施形態と同様である。
【００４１】
第２の実施形態では、路面外乱判定値λにより路面外乱入力時を判定しているが、変形例として、トルクセンサ２４のトルクの値の向き（増加しているか、又は、減少しているか）と操舵速度の向き（増加しているか、又は、減少しているか）から、路面からの外乱入力により中間シャフト６及びステアリングシャフト４を回転させる力が加わることによる操舵角変化が生じているか否か、即ち、路面外乱入力時か否かを判定するようにしても良い。
【００４２】
以上説明したように、第２実施形態では、ハンドル安定性が重視される状態は、ヨーレートが操舵角に対して位相進みしている路面外乱入力時には、粘性成分の特性パラメータＫｄ及び摩擦成分の特性パラメータｋｆを増加補正し、路面外乱入力時以外は、粘性成分の特性パラメータＫｄ及び摩擦成分の特性パラメータＫｆの値が大きくなるように補正しないようにしているので、本来的にハンドル安定性が重視される路面外乱入力時に車両安定性が高まり、それ以外は良好な操舵フィールを得ることができるので、良好な操舵フィールと高いハンドル安定性の両立を図ることができる。
【００４３】
【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、さらに、良好な操舵フィールと高い車両安定性の両立を図ることが出来る。
【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】本発明の第１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】操舵に対する操舵過渡初期判定値の変化を示す線図である。
【図６】第１及び第２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】第１実施形態による制御内容を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２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９】操舵角とヨーレートを示した線図である。
【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
２９ヨーレートセンサ
３０操舵角センサ
３４，３８フィルタ
４０車両挙動検出部
４２ＰＩ制御部
４４モータ特性補償部

Claims

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、
予め設定した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制御部は、操舵角を入力とした操舵力特性モデルから上記目標操舵力を設定する目標操舵力演算手段と、車両の挙動を検出する車両挙動検出手段を有し、この操舵力特性モデルは特性パラメータをを含み、車両の挙動が操舵フィールが重視される状態であるときのみ、上記操舵力特性モデルの操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）を減少補正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。
上記操舵力フィールが重視される状態は、ドライバがハンドルを直進保舵した状態から操舵した操舵過渡初期である請求項１記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
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、
ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
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、
予め設定した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制御部は、操舵角を入力とした操舵力特性モデルから上記目標操舵力を設定する目標操舵力演算手段と、車両の挙動を検出する車両挙動検出手段を有し、この操舵力特性モデルは特性パラメータをを含み、車両の挙動がハンドル安定性が重視される状態であるときのみ、上記操舵力特性モデルの操舵角速度依存成分である粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）及び摩擦成分の特性パラメータ（Ｋｆ）を増加補正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。
上記ハンドル安定性が重視される状態は、ヨーレートが操舵角に対して位相進みしている路面外乱入力時である請求項３記載の自動車の電動パワーステアリング装置。