JP2005225401A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵補助力発生用モータの制御系に大きな記憶容量を要することなく低コストで制御の最適化を図ることができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵により変化する変量と最大補正率との関係、その変量と最小補正率との関係、補正率の補間係数と車速との関係、および車速と標準補正量との関係を記憶する。最大補正率と最小補正率の中の一方をα、他方をβ、補間係数をＲ、標準補正量をＩ、基本補正量をｉ_c として、求めた変量、求めた車速、記憶した関係、およびｉ_c ＝Ｉ・｛α・（１−Ｒ）＋β・Ｒ｝の関係から基本補正量を求める。操舵補助力発生用モータの設定された基本出力量を求めた基本補正量に対応して補正した値に応じて操舵補助力が発生するように、そのモータを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、操舵補助力をモータによって付与する電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置においては、操舵トルクや車速に応じて操舵補助力発生用モータの基本出力量を設定し、その基本出力量をモータやステアリングホイールの回転角速度や回転角加速度、操舵トルクの変化速度、車輪の舵角変化速度等に応じて補正し、その補正した値に応じた操舵補助力を付与するようにモータを制御することで、操舵に対する応答性を向上してモータの慣性の影響を補償したり、操舵系に粘性を付与することで外乱の影響を低減することが図られている。

例えば、ステアリングホイールの回転角速度に応じて操舵補助力発生用モータの出力を制御する場合、ステアリングホイールの回転角速度と補正電流との関係をマップとして制御装置に記憶し、センサにより求めたステアリングホイールの回転角速度に対応する補正電流をそのマップに基づき求め、操舵トルクに基づき求めた基本アシスト電流を求めた補正電流だけ補正し、その補正した電流値に応じた操舵補助力が発生するようにモータを制御している。さらに、車速に応じて操舵補助力を変化させる場合は、その補正電流および基本アシスト電流を求めた車速に応じて変化させている（特許文献１参照）。
特許第２７８２２５４号公報

ステアリングホイールの回転角速度と補正電流との関係は、制御の最適化を図る上では車速に応じて変化させる必要がある。そのため、補正電流を車速とは無関係に単一のマップに基づき求め、しかる後に求めた補正電流を車速に応じて変化させた場合、車速の相違に応じた最適制御を行うことができない。そこで、ステアリングホイールの回転角速度と補正電流との関係を表すマップを車速の相違に応じた数だけ作成し、制御装置に記憶させ、求めた車速に応じたマップを用いて補正電流を求めることが考えられる。しかし、多数のマップを記憶しなければならないために制御系の記憶容量が大きくなりコストが増大する。

本発明は上記課題を解決することのできる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明は、操舵補助力発生用モータと、前記モータの基本出力量を設定する手段と、操舵により変化する変量を求める手段と、前記変量と最大補正率との関係を最大補正率特性として記憶する手段と、前記変量と最小補正率との関係を最小補正率特性として記憶する手段と、補正率の補間係数と車速との関係を補間特性として記憶する手段と、車速と標準補正量との関係を標準補正量特性として記憶する手段と、前記最大補正率と前記最小補正率の中の一方をα、他方をβ、前記補間係数をＲ、前記標準補正量をＩ、基本補正量をｉ_c として、求めた変量および車速、記憶した最大補正率特性、最小補正率特性、補間特性および標準補正量特性、およびｉ_c ＝Ｉ・｛α・（１−Ｒ）＋β・Ｒ｝の関係から基本補正量を求める手段と、設定された前記基本出力量を求めた基本補正量に対応して補正した値に応じて操舵補助力が発生するように、前記モータを制御する手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、最大補正率特性、最小補正率特性、補間特性、および標準補正量特性を定めて記憶するだけで、操舵補助力発生用モータの基本出力量の補正量として車速の相違に応じた最適な基本補正量を求めることができる。

前記変量が複数求められ、前記最大補正率特性、前記最小補正率特性、前記補間特性、および前記標準補正量特性がそれぞれ複数記憶され、前記基本補正量が複数求められ、求めた複数の基本補正量の和に対応して前記基本出力量が補正されるのが好ましい。これにより多様な制御に対応できる。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、操舵補助力発生用モータの制御系に大きな記憶容量を要することなく低コストで制御の最適化を図ることができる。

図１に示す本発明の実施形態の車両用電動パワーステアリング装置１は、操舵によるステアリングホイール２の回転を舵角が変化するように車輪３に伝達する機構を備える。本実施形態では、ステアリングホイール２の回転がステアリングシャフト４を介してピニオン５に伝達されることで、ピニオン５に噛み合うラック６が移動し、そのラック６の動きがタイロッド７やナックルアーム８を介して車輪３に伝達されることで舵角が変化する。

ステアリングホイール２の回転を車輪３に伝達する経路に作用する操舵補助力の発生用モータ１０が設けられている。本実施形態においては、モータ１０の出力シャフトの回転を減速ギヤ機構１１を介してステアリングシャフト４に伝達することで操舵補助力を付与する。

モータ１０は駆動回路２１を介してコンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。制御装置２０に、ステアリングホイール２の操舵トルクＴを求めるトルクセンサ２２、ステアリングホイール２の回転角度に対応する操舵角度θ_h を求める舵角センサ２３、車速Ｖを求める車速センサ２４、モータ１０の駆動電流ｉを求める電流センサ２６、モータ１０の回転角度θ_m を検出する角度センサ２７が接続される。なお、本実施形態のステアリングシャフト４は、ステアリングホイール２側とピニオン５側とに分割されると共にトーションバー２９により連結され、操舵角度θ_h とピニオン５の回転角度θ_p の差であるトーションバー２９の捩れ角（θ_h −θ_p ）に、トーションバー２９のバネ定数Ｋｓを乗じて得られた操舵トルクＴがトルクセンサ２２により検出される。

制御装置２０は、求めた操舵トルクＴに応じた操舵補助力を発生するようにモータ１０を制御し、また、その操舵補助力を求めた車速Ｖに応じて変化させ、さらに、ステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔとモータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔとに応じて補正する。

図２〜図４は制御装置２０によるモータ１０の制御ブロック線図を示す。図２に示すように、制御装置２０は、モータ１０の目標駆動電流値ｉ^* を、基本アシスト電流ｉｏと第１補正電流ｉ１と第２補正電流ｉ２との和に基本車速ゲインＧｖを乗じることで設定する。本実施形態においては基本アシスト電流ｉｏがモータ１０の基本出力量とされる。

図３に示すように、舵角センサ２３により求めた操舵角度θ_h の微分によりステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔが求められる。本実施形態ではステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔが第１の変量とされる。

ステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔと第１の最大補正率α_h との間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式の形式で第１の最大補正率特性として制御装置２０に記憶される。求めた回転角速度ｄθ_h ／ｄｔに対応する第１の最大補正率α_h が記憶された対応関係に基づき演算部３１において演算される。第１の最大補正率α_h は、基本アシスト電流ｉｏの最大補正率であり、ステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔに応じて変化し、例えば実験的に予め求められる。ステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔと第１の最大補正率α_h との対応関係は、例えば図３の演算部３１に示すように、回転角速度ｄθ_h ／ｄｔに第１の最大補正率α_h が相関するものとされる。回転角速度ｄθ_h ／ｄｔと第１の最大補正率α_h の正負の符号は、右操舵時と左操舵時とで逆とされる。

ステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔと第１の最小補正率β_h との間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式の形式で第１の最小補正率特性として制御装置２０に記憶される。求めた回転角速度ｄθ_h ／ｄｔに対応する第１の最小補正率β_h が記憶された対応関係に基づき演算部３２において演算される。第１の最小補正率β_h は、基本アシスト電流ｉｏの最小補正率であり、ステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔに応じて変化し、例えば実験的に予め求められる。ステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔと第１の最小補正率β_h との対応関係は、例えば図３の演算部３２に示すように、回転角速度ｄθ_h ／ｄｔに第１の最小補正率β_h が相関するものとされる。回転角速度ｄθ_h ／ｄｔと第１の最小補正率β_h の正負の符号は、右操舵時と左操舵時とで逆とされる。

第１の補間係数Ｒ_h と車速Ｖとの間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式の形式で第１の補間特性として制御装置２０に記憶される。求めた車速Ｖに対応する第１の補間係数Ｒ_h が記憶された対応関係に基づき演算部３３において演算される。第１の補間係数Ｒ_h は、第１の最大補正率α_h と第１の最小補正率β_h の間の補正率を求めるための係数であり、求める第１の補正率Ｃ_h はＣ_h ＝α_h ・（１−Ｒ_h ）＋β_h ・Ｒ_h で表される。第１の補間係数Ｒ_h は車速Ｖに応じて変化し、例えば実験的に予め求められる。なお、Ｃ_h ＝α_h ・Ｒ_h ＋β_h ・（１−Ｒ_h ）としてもよい。第１の補間係数Ｒ_h と車速Ｖとの対応関係は、例えば図３の演算部３３に示すように、車速Ｖに第１の補間係数Ｒ_h が相関するものとされる。

車速Ｖと第１の標準補正電流Ｉ_h （標準補正量）との間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式の形式で第１の標準補正量特性として制御装置２０に記憶される。求めた車速Ｖに対応する第１の標準補正電流Ｉ_h が記憶された対応関係に基づき演算部３４において演算される。第１の標準補正電流Ｉ_h は、補正率Ｃ_h が１の時の第１の基本補正電流（基本補正量）であり、車速Ｖに応じて変化し、例えば実験的に予め求められる。第１の標準補正電流Ｉ_h と車速Ｖとの対応関係は、例えば図３の演算部３４に示すように、車速Ｖに第１の標準補正電流Ｉ_h が相関するものとされる。

偏差演算部３５において１から第１の補間係数Ｒ_h を差し引いた値（１−Ｒ_h ）が求められ、これに第１の最大補正率α_h を乗じた値α_h ・（１−Ｒ_h ）が乗算部３６において求められ、第１の補間係数Ｒ_h に第１の最小補正率β_h を乗じた値β_h ・Ｒ_h が乗算部３７において求められ、加算部３８において第１の補正率Ｃ_h ＝α_h ・（１−Ｒ_h ）＋β_h ・Ｒ_h が求められ、乗算部３９において第１の補正率Ｃ_h に第１の標準補正電流Ｉ_h を乗じることで第１の基本補正電流ｉ_c1（基本補正量）＝Ｉ_h ・｛α_h ・（１−Ｒ_h ）＋β_h ・Ｒ_h ｝が求められる。

操舵トルクＴの大きさと第１トルクゲインＧｔａとの間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式として記憶され、求めた操舵トルクＴに対応する第１トルクゲインＧｔａが演算部４０において演算される。操舵トルクＴの大きさと第１トルクゲインＧｔａとの対応関係は、例えば図３の演算部４０に示すように、操舵トルクＴの大きさが大きくなる程に第１トルクゲインＧｔａが大きくなるものとされる。乗算部４１において第１の基本補正電流ｉ_c1に第１トルクゲインＧｔａを乗じることで第１補正電流ｉ１が求められる。

図４に示すように、角度センサ２７により求めた回転角度θ_m の微分によりモータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔが求められる。本実施形態ではモータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔが第２の変量とされる。なお、モータ１０の回転角度θ_m に代えて、モータ１０の端子間電圧とモータ電流の検出センサを設け、その検出値と公知の演算式からモータ１０の単位時間当たりの回転角度を求めてもよいし、ピニオン５の回転角度を検出するセンサを設けて、モータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔでなくピニオン５の回転角速度を第２の変量としてもよい。

モータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔと第２の最大補正率α_m との間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式の形式で第２の最大補正率特性として制御装置２０に記憶される。求めた回転角速度ｄθ_m ／ｄｔに対応する第２の最大補正率α_m が記憶された対応関係に基づき演算部５１において演算される。第２の最大補正率α_m は、基本アシスト電流ｉｏの最大補正率であり、モータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔに応じて変化し、例えば実験的に予め求められる。モータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔと第２の最大補正率α_m との対応関係は、例えば図４の演算部５１に示すように、回転角速度ｄθ_m ／ｄｔに第２の最大補正率α_m が逆相関するものとされる。回転角速度ｄθ_m ／ｄｔと第２の最大補正率α_m の正負の符号は、右操舵時と左操舵時とで逆とされる。

モータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔと第２の最小補正率β_m との間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式の形式で第２の最小補正率特性として制御装置２０に記憶される。求めた回転角速度ｄθ_m ／ｄｔに対応する第２の最小補正率β_m が記憶された対応関係に基づき演算部５２において演算される。第２の最小補正率β_m は、基本アシスト電流ｉｏの最小補正率であり、モータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔに応じて変化し、例えば実験的に予め求められる。モータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔと第２の最小補正率β_m との対応関係は、例えば図４の演算部５２に示すように、回転角速度ｄθ_m ／ｄｔに第２の最小補正率β_m が逆相関するものとされる。回転角速度ｄθ_m ／ｄｔと第２の最小補正率β_m の正負の符号は、右操舵時と左操舵時とで逆とされる。

第２の補間係数Ｒ_m と車速Ｖとの間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式の形式で第２の補間特性として制御装置２０に記憶される。求めた車速Ｖに対応する第２の補間係数Ｒ_m が記憶された対応関係に基づき演算部５３において演算される。第２の補間係数Ｒ_m は、第２の最大補正率α_m と第２の最小補正率β_m の間の補正率を求めるための係数であり、求める第２の補正率Ｃ_m はＣ_m ＝α_m ・（１−Ｒ_m ）＋β_m ・Ｒ_m で表される。第２の補間係数Ｒ_m は車速Ｖに応じて変化し、例えば実験的に予め求められる。なお、Ｃ_m ＝α_m ・Ｒ_m ＋β_m ・（１−Ｒ_m ）としてもよい。第２の補間係数Ｒ_m と車速Ｖとの対応関係は、例えば図４の演算部５３に示すように、車速Ｖに第２の補間係数Ｒ_m が相関するものとされる。

車速Ｖと第２の標準補正電流Ｉ_m （標準補正量）との間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式の形式で第２の標準補正量特性として制御装置２０に記憶される。求めた車速Ｖに対応する第２の標準補正電流Ｉ_m が記憶された対応関係に基づき演算部５４において演算される。第２の標準補正電流Ｉ_m は、補正率Ｃ_m が１である時の第２の基本補正電流（基本補正量）であり、車速Ｖに応じて変化し、例えば実験的に予め求められる。第２の標準補正電流Ｉ_m と車速Ｖとの対応関係は、例えば図４の演算部５４に示すように、車速Ｖに第２の標準補正電流Ｉ_m が相関するものとされる。

偏差演算部５５において１から第２の補間係数Ｒ_m を差し引いた値（１−Ｒ_m ）が求められ、これに第２の最大補正率α_m を乗じた値α_m ・（１−Ｒ_m ）が乗算部５６において求められ、第２の補間係数Ｒ_m に第２の最小補正率β_m を乗じた値β_m ・Ｒ_m が乗算部５７において求められ、加算部５８において第２の補正率Ｃ_m ＝α_m ・（１−Ｒ_m ）＋β_m ・Ｒ_m が求められ、乗算部５９において第２の補正率Ｃ_m に第２の標準補正電流Ｉ_m を乗じることで第２の基本補正電流ｉ_c2（基本補正量）＝Ｉ_m ・｛α_m ・（１−Ｒ_m ）＋β_m ・Ｒ_m ｝が求められる。

操舵トルクＴの大きさと第２トルクゲインＧｔｂとの間の設定された対応関係が例えばテーブルや演算式として記憶され、求めた操舵トルクＴに対応する第２トルクゲインＧｔｂが演算部６０において演算される。操舵トルクＴの大きさと第２トルクゲインＧｔｂとの対応関係は、例えば図４の演算部６０に示すように、操舵トルクＴの大きさが大きくなる程に第２トルクゲインＧｔｂが大きくなるものとされる。乗算部６１において第２の基本補正電流ｉ_c2に第２トルクゲインＧｔｂを乗じることで第２補正電流ｉ２が求められる。

図２に示すように、操舵トルクＴと基本アシスト電流ｉｏとの対応関係が例えばテーブルや演算式として記憶され、求めた操舵トルクＴに対応する基本アシスト電流ｉｏが演算部７１において演算される。操舵トルクＴと基本アシスト電流ｉｏとの対応関係は、例えば図２の演算部７１に示すように、操舵トルクＴの大きさが大きくなる程に基本アシスト電流ｉｏの大きさが大きくなるものとされる。操舵トルクＴと基本アシスト電流ｉｏの正負の符号は、右操舵時と左操舵時とで逆とされる。

車速Ｖと基本車速ゲインＧｖとの対応関係が例えばテーブルや演算式として記憶され、求めた車速Ｖに対応する基本車速ゲインＧｖが演算部７２において演算される。車速Ｖと基本車速ゲインＧｖとの対応関係は、例えば図２の演算部７２に示すように、車速Ｖが小さい時は大きい時よりも基本車速ゲインＧｖが大きくなるものとされる。

第１補正電流ｉ１と第２補正電流ｉ２と基本アシスト電流ｉｏの和が加算部７３において演算され、その和に基本車速ゲインＧｖを乗算部７４において乗じることで目標駆動電流値ｉ^* が求められる。目標駆動電流値ｉ^* と求めた駆動電流ｉとの偏差を低減するようにモータ１０をフィードバック制御することで、ピニオン５の回転角度θ_p を変化させ、これにより操舵補助力を付与する。これにより、設定された基本アシスト電流ｉｏを、第１の基本補正電流ｉ_c1に対応する第１補正電流ｉ１と第２の基本補正電流ｉ_c2に対応する第２補正電流ｉ２に応じて補正した目標駆動電流値ｉ^* に応じて操舵補助力が発生するように、モータ１０が制御装置２０により制御される。

図５のフローチャートは制御装置２０によるモータ１０の制御手順を示す。まず、各センサによる検出値Ｖ、θ_h 、θ_m 、Ｔ、ｉを読み込み（ステップＳ１）、次に、時系列に求めた操舵角度θ_h を時間微分することでステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔを求め、また、時系列に求めた回転角度θ_m を時間微分することでモータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔを求める（ステップＳ２）。なお、制御開始当初においてはステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔとモータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔとして予め定めた初期値を用いればよい。次に、ステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔに応じた第１補正電流ｉ１＝Ｇｔａ・Ｉ_h ・｛α_h ・（１−Ｒ_h ）＋β_h ・Ｒ_h ｝と、モータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔに応じた第２補正電流ｉ２＝Ｇｔｂ・Ｉ_m ・｛α_m ・（１−Ｒ_m ）＋β_m ・Ｒ_m ｝とを求め（ステップＳ３）、目標駆動電流値ｉ^* ＝Ｇｖ・（ｉｏ＋ｉ１＋ｉ２）を求め（ステップＳ４）、その目標駆動電流値ｉ^* と検出駆動電流値ｉとの偏差を低減するようにモータ１０をフィードバック制御する（ステップＳ５）。しかる後に制御を終了するか否かを例えばイグニッションスイッチがオンかオフかにより判断し（ステップＳ６）、制御を終了しない場合はステップＳ１に戻る。

上記実施形態によれば、図６、図７に示す周波数応答特性を表すボード線図が得られる。図６は、横軸がステアリングホイール２の単位時間当たりの往復操作数に対応する操舵周波数（Ｈｚ）、縦軸がステアリングホイール２の操舵角度θ_h に対する操舵トルクＴの振幅比（ｄＢ）を表す。図７は、横軸が車輪３を介して接地面から操舵系に入力される外乱トルクの入力周波数（Ｈｚ）、縦軸が外乱トルクに対する操舵トルクＴの振幅比（ｄＢ）を表す。モータ１０の出力を補正することで、図６に示される操舵周波数と、操舵角度θ_h に対する操舵トルクＴの振幅比とにより表される周波数応答特性において、少なくとも人間がステアリングホイールを操舵する際の操舵周波数範囲（例えば２Ｈｚ以下の範囲）で、その振幅比が大きくならないように、また、モータ１０の出力を補正することで、図７に示される外乱トルクの周波数と、外乱トルクに対する操舵トルクＴの振幅比とにより表される周波数応答特性において、その振幅比が共振周波数で小さくなるように、上記演算部３１、３２、３３、３４、４０、５１、５２、５３、５４、６０における対応関係が設定されている。

例えば、モータ１０による操舵系への投入トルクＴｉを以下の式により求めるものとする。
Ｔｉ＝Ｔｏ＋Ｔａ＋Ｔｂ
Ｔｏ＝Ｋａ・Ｋｓ（θ_h −θ_p ）
Ｔａ＝−Ｋｄｉ・ｄθ_h ／ｄｔ
Ｔｂ＝−Ｋｄｏ・ｄθ_m ／ｄｔ
Ｋａは基本アシスト制御ゲイン、Ｋｄｉは操舵角速度（操舵角微分）制御ゲイン、Ｋｄｏはモータ回転角速度（モータ回転角微分）制御ゲインである。

図６に示す操舵周波数と、操舵角度θ_h に対する操舵トルクＴの振幅比とにより表される周波数応答特性において、周波数ω₁ と減衰比ζ₁ は以下の式により求められる。
ω₁ ＝（Ｋ／Ｊｐ）^1/2 …（１）
ζ₁ ＝（Ｃｐ＋Ｋｄｉ＋Ｋｄｏ）／｛２・（Ｊｐ・α１／α２）^1/2 ｝…（２）
図７に示す外乱トルクの入力周波数（Ｈｚ）と、外乱トルクに対する操舵トルクＴの振幅比とにより表される周波数応答特性において、周波数ω₂ 、減衰比ζ₂ は以下の式により求められる。
ω₂ ＝［｛Ｋｓ・（１＋Ｋａ）＋Ｋ｝／Ｊｐ］^1/2 …（３）
ζ₂ ＝（Ｃｐ＋Ｋｄｏ）／｛２・（Ｊｐ・Ｋｓ／α１）^1/2 ｝…（４）
α１は周波数が零の時の操舵の重さのパラメータであり、α２は周波数が零の時の外乱の伝達割合であり、以下の式により表される。
α１＝Ｋｓ・Ｋ／｛Ｋｓ・（１＋Ｋａ）＋Ｋ｝
α２＝１／｛（１＋Ｋａ）＋Ｋ／Ｋｓ｝
Ｋは操舵系が有する弾性係数、Ｊｐは操舵系におけるピニオン軸換算の慣性、Ｃｐはトーションバー２９よりも下方の操舵系におけるピニオン軸換算粘性係数である。

図６において、モータ１０の出力を補正する前の状態を実線で示し、補正した後の状態を破線で示す。第１補正電流ｉ１はステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔに正相関し、その回転角速度ｄθ_h ／ｄｔのゲインはＫｄｉであるから、モータ出力を補正すると、ゲインＫｄｉのみに着目すれば上記式（２）より減衰比ζ₁ が小さくなる。また、上記式（２）はモータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔに逆相関するゲインＫｄｏを含み、ゲインＫｄｏのみに着目すればモータ出力を補正すると減衰比ζ₁ が大きくなる。しかし、ゲインＫｄｉは式（４）より減衰比ζ₂ に影響しない。よって、ゲインＫｄｉを適当な値に設定することで、図６における補正前の実線に対し補正後の破線で示すように、人間がステアリングホイール２を操舵する際の操舵周波数範囲（例えば周波数２Ｈｚ以下の範囲）で、その補正によりその振幅比を適正値にできる。これにより、その振幅比が大きくなり過ぎたり小さくなり過ぎることはないので、操舵フィーリングが悪化することはない。なお、第１補正電流ｉ１はステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔに逆相関するものであってもよく、要は人間がステアリングホイール２を操舵する際の操舵周波数範囲で、その振幅比を操舵フィーリングが悪化することがないように、ゲインＫｄｉを設定できればよい。

図７において、モータ１０の出力を補正する前の状態を実線で示し、補正した後の状態を破線で示す。第２補正電流ｉ２はモータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔに逆相関し、その回転角速度ｄθ_m ／ｄｔのゲインはＫｄｏであるから、モータ出力を補正すると上記式（４）より減衰比ζ₂ が大きくなる。すなわち、図７における補正前の実線に対し補正後の破線は共振周波数で振幅比のピーク値が小さくなる方向にシフトする（図７において振幅比のピーク点Ｐの振幅比は補正により小さくなっている）。よって、操舵に対する外乱の影響を抑制できる。

上記実施形態によれば、第１、第２の最大補正率特性、第１、第２の最小補正率特性、第１、第２の補間特性、および標準補正量特性を定めて記憶するだけで、操舵補助力発生用モータ１０の基本アシスト電流ｉｏの補正量として車速Ｖの相違に応じた最適な基本補正電流ｉ_c1、ｉ_c2を求めることができる。よって、モータ１０の制御系に大きな記憶容量を要することなく低コストで制御の最適化を図ることができる。

本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態ではステアリングホイール２の回転角速度ｄθ_h ／ｄｔとモータ１０の回転角速度ｄθ_m ／ｄｔを変量としたが、変量を３以上求め、最大補正率特性、最小補正率特性、補間特性、および標準補正量特性を３以上記憶し、基本補正量を３以上求め、求めた３以上の基本補正量の和に対応する値に応じてモータ１０の基本アシスト電流ｉｏを補正してもよい。あるいは、その求める変量、記憶する最大補正率特性、最小補正率特性、補間特性、標準補正量特性、求める基本補正量を単一とし、その基本補正量に対応する値に応じてモータ１０の基本アシスト電流ｉｏを補正してもよい。また、変量も上記実施形態に限定されず、例えばステアリングホイール２の回転角加速度ｄ² θ_h ／ｄｔ² 、モータ１０の回転角加速度ｄ² θ_m ／ｄｔ² 、操舵トルクの変化速度ｄＴ／ｄｔ等を変量とし、それに応じた最大補正率特性、最小補正率特性、補間特性、標準補正量特性を設定してもよい。モータ１０の基本出力量や補正量は電流に限定されず、出力に対応していれば電流に限定されず、例えば電力量であってもよい。ステアリングホイールの回転を舵角が変化するように車輪に伝達する機構は実施形態に限定されず、例えばステアリングホイールの回転をステアリングシャフトからラックピニオン以外のリンク機構を介して車輪に伝達するものでもよい。さらに、操舵補助力発生用モータの出力の操舵系への伝達機構は操舵補助力を付与することができれば実施形態に限定されず、例えばラックと一体のボールスクリューにねじ合わされるボールナットをモータの出力により駆動することで操舵補助力を付与してもよい。

本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の構成説明図 本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の制御ブロック線図 本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における第１補正電流を求めるための制御ブロック線図 本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における第２補正電流を求めるための制御ブロック線図 本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における制御手順を示すフローチャート 本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における操舵特性を示す周波数応答特性を表すボード線図 本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における外乱の影響を示す周波数応答特性を表すボード線図

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
１０ 操舵補助力発生用モータ
２０ 制御装置
２２ トルクセンサ
２３ 舵角センサ
２４ 車速センサ
２７ 角度センサ

Claims (2)

1. 操舵補助力発生用モータと、
   前記モータの基本出力量を設定する手段と、
   操舵により変化する変量を求める手段と、
   前記変量と最大補正率との関係を最大補正率特性として記憶する手段と、
   前記変量と最小補正率との関係を最小補正率特性として記憶する手段と、
   補正率の補間係数と車速との関係を補間特性として記憶する手段と、
   車速と標準補正量との関係を標準補正量特性として記憶する手段と、
   前記最大補正率と前記最小補正率の中の一方をα、他方をβ、前記補間係数をＲ、前記標準補正量をＩ、基本補正量をｉ_c として、求めた変量および車速、記憶した最大補正率特性、最小補正率特性、補間特性および標準補正量特性、およびｉ_c ＝Ｉ・｛α・（１−Ｒ）＋β・Ｒ｝の関係から基本補正量を求める手段と、
   設定された前記基本出力量を求めた基本補正量に対応して補正した値に応じて操舵補助力が発生するように、前記モータを制御する手段とを備える電動パワーステアリング装置。
2. 前記変量が複数求められ、前記最大補正率特性、前記最小補正率特性、前記補間特性、および前記標準補正量特性がそれぞれ複数記憶され、前記基本補正量が複数求められ、求めた複数の基本補正量の和に対応して前記基本出力量が補正される請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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