JP2007302017A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面状態や直進走行等の運転状態に関わらず常にオフセットトルクの補正を正確に行い、運転者の疲労の軽減を図り快適な操舵性能が得られる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。
【解決手段】操舵トルクと車速に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算し、フィードバック制御で前記モータを駆動制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、モータの角速度及び角加速度、操舵トルク、電流指令値を入力して車両のＳＡＴの推定を行うＳＡＴ推定部と、ＳＡＴ推定部で推定されたＳＡＴ推定値、車速、舵角に基づいて車両の走行状態を判定すると共に、走行状態に従って、ＳＡＴ推定値に基づいてモータ電流補正値を算出して電流指令値を補正するモータ電流補正値算出部とを設ける。
【選択図】図１０

Description

本発明は、車両の操舵系にモータの駆動によって操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にオフセットトルクの補正機能を有する高性能な電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢（アシスト）する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助力）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。

ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１２に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１からイグニションキー信号が入力され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいて、アシストマップ等を用いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図１３のようになっている。

図１３を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴ及び車速センサ１２からの車速Ｖは、操舵補助指令値演算部３１に入力されて基本操舵補助指令値Ｉｒｅｆ１が演算される。操舵補助指令値演算部３１で演算された基本操舵補助指令値Ｉｒｅｆ１は操舵系の安定性を高めるための位相補償部３２で位相補償され、位相補償された操舵補助指令値Ｉｒｅｆ２が加算部３３に入力される。また、操舵トルクＴは応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部３５に入力され、微分補償された操舵トルクＴＡは加算部３３に入力される。加算部３３は操舵補助指令値Ｉｒｅｆ２と操舵トルクＴＡとを加算し、その加算結果である電流指令値Ｉｒｅｆ３（＝Ｉｒｅｆ２＋ＴＡ）をフィードバック用の減算部３４に加算入力する。
減算部３４では、電流指令値Ｉｒｅｆ３とフィードバックされているモータ電流ｉとの偏差（Ｉｒｅｆ３−ｉ）を電流指令値Ｉｒｅｆ４として求める。電流指令値Ｉｒｅｆ４はＰＩ制御部３６でＰＩ制御され、更にＰＷＭ制御部３７に入力されてデューティを演算され、インバータ３８を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流ｉはモータ電流検出部（図示せず）で検出され、減算部３４に減算入力されてフィードバックされる。

このような電動パワーステアリング装置において、例えば車体側から受ける振動又はエンジンから生ずる振動その他の振動をトルクセンサが検出した場合、操舵が不安定となることを防止する必要がある。このため、例えば特開２００１−３９３２４号公報（特許文献１）では、トルクセンサの出力電圧値が閾値よりも小さい場合に、操舵トルクを微分補償する微分手段のゲインを０とする処理を実行するゲイン制限手段を設けている。
特開２００１−３９３２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、道路幅方向で傾斜している傾斜路面、左右輪で異なる摩擦係数の路面、いわゆるスプリットμ路等の走行時に路面から入力される転舵トルクや左右輪でタイヤ空気圧差が生じていることによる入力トルクが操舵系に作用し、この入力トルクをトルクセンサが検出した場合に微分ゲインを０とすることにより、アシスト力が振動的に変化することを防止することができるが、操舵系に路面や車体側から継続的に伝達される一定のトルク入力を打ち消すことができない。

本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、路面状態や直進走行等の運転状態に関わらず常にオフセットトルクの補正を正確に行い、運転者の疲労の軽減を図り快適な操舵性能が得られる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。

本発明は、操舵トルクと車速に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算し、フィードバック制御で前記モータを駆動制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータの角速度及び角加速度、前記操舵トルク、前記電流指令値を入力して車両のＳＡＴの推定を行うＳＡＴ推定部と、前記ＳＡＴ推定部で推定されたＳＡＴ推定値、前記車速、舵角に基づいて車両の走行状態を判定すると共に、前記走行状態に従って、前記ＳＡＴ推定値に基づいてモータ電流補正値を算出して前記電流指令値を補正するモータ電流補正値算出部とを設けることにより、或いは車両のＳＡＴを計測するＳＡＴセンサと、前記ＳＡＴセンサで計測されたＳＡＴ値、前記車速、舵角に基づいて車両の走行状態を判定すると共に、前記走行状態に従って、前記ＳＡＴ値に基づいてモータ電流補正値を算出して前記電流指令値を補正するモータ電流補正値算出部とを設けることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記走行状態の判定が直進判定であり、前記舵角が所定値１以下、かつ前記ＳＡＴ推定値の絶対値が所定値２以下、かつ前記車速が所定値３以上で所定時間経過したときに前記モータ電流補正値を算出することにより、或いは前記走行状態の判定を、前記ＳＡＴ推定値に代えて前記操舵トルクを用いて前記走行状態を判定することにより、より効果的に達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、車両要因などにより発生する路面状態や直進走行等の運転状態に関係なく、常にパワーステアリング装置のオフセットトルクを正確に補正することができるので、ハンドル操舵に影響することなく操舵フィーリングを改善することができ、快適で高性能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。

本発明では、直進走行時にステアリングシャフト（コラム軸）にかかるトルクをオフセットトルクとみなしているが、ハンドルからの入力とステアリング機構の摩擦と釣合った状態においてはオフセットトルクとみなさないようにしているので、常に正確な補正トルクを算出することができる。

道路幅方向で傾斜している傾斜路面やスプリットμ路等の走行時に路面から入力される転舵トルク、左右輪でタイヤ空気圧差が生じていることによる入力トルクが、操舵系に作用する。従来かかる入力トルクをトルクセンサが検出した場合、フィードフォワード系の微分ゲインを０とし、アシスト力が振動的に変化することを防止している(特許文献１参照)。しかし、これでは、操舵系に路面や車体側から継続的に伝達される一定のトルク入力を打ち消すことができない問題がある。

このような問題を解決するため、本出願人に係る特願２００５−２６２０５０（以下、「先行出願」とする）の発明では、車両直進時にコラム軸にかかるトルクをオフセットとみなし、そのオフセットトルクに基づいて補正トルクを算出し、電流指令値に変換して徐々に補正を行っている。そして、補正トルクの算出には直進走行時に発生するオフセットトルクを推定し、オフセットトルクが０となるまで電流指令値に直接補正を行うようにしている。本発明は先行出願に係る発明を前提にしており、先ず先行出願の発明について説明する。

図１はその構成例を示しており、トルクセンサ４０からの操舵トルクＴは操舵補助指令値演算部４２、微分補償部４３、ＳＡＴ推定フィードバック部５０、収れん性制御部５１、センター位置検出部６５及びモータ電流補正値算出部７０に入力され、車速センサ４１からの車速Ｖは操舵補助指令値演算部４２、ＳＡＴ推定フィードバック部５０、収れん性制御部５１、センター位置検出部６５及びモータ電流補正値算出部７０に入力される。操舵補助指令値演算部４２で演算された操舵補助指令値Ｉｒｅｆ１は加算部４４で微分補償部４３からの微分補償値Ｔａと加算され、その加算値である操舵補助指令値Ｉｒｅｆ２はＳＡＴ推定フィードバック部５０に入力されると共に加算部４５に入力され、加算部４５の加算結果である操舵補助指令値Ｉｒｅｆ３はロバスト安定化補償部５２に入力される。ロバスト安定化補償部５２からの操舵補助指令値Ｉｒｅｆ４は加算部５３に入力され、その加算結果である電流指令値Ｉｒｅｆ５が加算部５４を経て補償部５５に入力され、補償部５５で補償された電流指令値Ｉｒｅｆ７が加算部５６を経てモータ駆動部６１に入力され、モータ６０はモータ駆動部６１で駆動される。

モータ６０の角速度ωはモータ角速度推定部６２で推定され、推定された角速度ωはモータ角加速度推定部６３及びＳＡＴ推定フィードバック部５０に入力され、モータ角加速度推定部６３で推定された角加速度ωａはモータ特性補償部６４及びＳＡＴ推定フィードバック部５０に入力される。ＳＡＴ推定フィードバック部５０で推定されたＳＡＴ推定値＊ＳＡＴはセンター位置検出部６５及び加算部５３に入力される。センター位置検出部６５の出力は舵角検出部６６に入力され、検出された舵角θはモータ電流補正値算出部７０に入力される。また、モータ特性補償部６４からの補償値Ｉｃは加算部５４に入力され、モータ電流補正値算出部７０からの補正トルクＴｂは加算部５６に入力される。

操舵補助指令値演算部４２に入力される車速Ｖは車速センサ若しくはＣＡＮ(Controller Area Network)より得られ、舵角θはモータに取り付けられた舵角センサ若しくは舵角推定より得ても良く、モータ角速度ωはモータ６０の逆起電力より得ても良い。

収れん性制御部５１は操舵トルクＴ及びモータ加速度ωに基づいて、車両のヨーの収れん性を改善するために、ハンドルが振れ回る動作に対してブレーキをかけるものであり、本例では車速感応型となっている。微分補償部４３はステアリングの中立点付近における制御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現するようになっており、ＳＡＴ推定フィードバック部５０は推定したＳＡＴ推定値＊ＳＡＴをフィードバックフィルタを用いて信号処理し、ハンドルに適切な路面情報を反力として与える。即ち、ＳＡＴ推定フィードバック部５０は周波数領域で路面情報及び外乱等に対する信号処理を行うものであり、その構成は例えば図２に示す構成であり、操舵トルクＴは加減算部５１０Ａに加算入力され、操舵補助指令値Ｉｒｅｆ２は加減算部５１０Ａに加算入力される。また、モータ角速度ωは不感帯幅±ＤＢの不感帯部５０３を経て摩擦推定部５０４及び粘性ゲイン５０５に入力され、摩擦推定部５０４からの摩擦Ｆｒｃは加算部５１０Ｂに、粘性ゲイン５０５からの角速度ω２は加算部５１０Ｃにそれぞれ入力される。モータ角加速度ωａは慣性ゲイン５０６を経て加算部５１０Ｃに入力され、加算部５１０Ｃの加算結果は加算部５１０Ｂで摩擦Ｆｒｃと加算され、その加算結果が加減算部５１０Ａに減算入力される。加減算部５１０Ａの加減算結果であるトルク指令値Ｔｒが車速感応ゲイン５０８及びリミッタ５０９を経てＳＡＴ推定値＊ＳＡＴとなる。

路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子は、ドライバがハンドルを操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従ってモータ６０がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪が転舵され、反力としてＳＡＴが発生する。また、その際、モータ６０の慣性Ｊ、粘性ｋ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記数１のような運動方程式が得られる。
（数１）
Ｊ・ωａ + ｋ・ω ＋ Ｆｒ・sign(ω) + ＳＡＴ ＝ Ｔｍ + Ｔ

ここで、上記数１を初期値ゼロとしてラプラス変換し、ＳＡＴについて解くと下記数２が得られる。
（数２）
ＳＡＴ(s) ＝ Ｔｍ(s) + Ｔ(s) − (Ｊ・ωａ(s) + Ｆｒ・sign(ω(s)) +
ｋ・ω)

上記数２から分かるように、モータ６０の慣性Ｊ、粘性ｋ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ回転角速度ω、モータ回転角加速度ωａ、操舵補助指令値Ｉｒｅｆ２及び操舵トルクＴよりＳＡＴを推定することができる。

不感帯部５０３はモータ角速度ωの０付近での特性を抑制し、不感帯部５０３の出力であるモータ角速度ωｄは摩擦推定部５０４、粘性ゲイン５０５でゲイン調整される。不感帯部５０３は保舵時のモータ角速度ωの微小変動による影響を取り除くために設けられており、摩擦推定部５０４の特性は図３に示すように、モータ角速度ωｄの小さい領域で徐々に大きくなり、所定値以上で一定値となる。ここでは粘性摩擦を考慮せずにクーロン摩擦のみを考慮しており、クーロン摩擦はゼロ点で不連続が発生するため、図３に示すようにモータ角速度ωｄによって徐々に変化させ、不連続性を減少するようにしている。なお、速度によって発生する反力である粘性の粘性ゲイン５０５は一定値ω２となっている。

また、モータ角加速度ωａは一定値の慣性ゲイン５０６でゲイン調整され、加算部５１０Ｃに入力される。加減算部５１０Ａの出力は図４に示すような車速感応特性の車速感応ゲイン５０８でゲイン調整され、最大値を制限するリミッタ５０９を経てＳＡＴ推定値＊ＳＡＴが出力される。ＳＡＴ推定フィードバック部５０で推定したＳＡＴ推定値＊ＳＡＴはセンター位置検出部６５に入力されると共に、加算部５３で電流指令値Ｉｒｅｆ４と加算される。

ロバスト安定化補償部５２は特開平８−２９０７７８号公報に示されている補償部であり、検出トルクに含まれる慣性要素とばね要素で成る共振系の共振周波数におけるピーク値を除去し、制御系の応答性と安定性を阻害する共振周波数の位相のズレを補償する。

センター位置検出部６５は、車両直進状態での操向ハンドルの操舵センター位置を検出するものであり、ステアリング系の摩擦がない場合、ステアリングを切った後、操舵力を与えなくてもＳＡＴの作用により操向ハンドルがセンター位置に戻る。つまり、ターン状態から直進状態に戻り、ＳＡＴが“０”になる。摩擦を考慮した場合、操舵力を与えないと摩擦とＳＡＴのバランスで、ＳＡＴは“０”にならなくても操向ハンドルが止まってしまう。つまり、ターン状態から完全な直進状態に戻らない。前記数２より、下記数３となる。（数３） ＳＡＴ(s) ＝ − Ｆｒ・sign(ω(s)) 車速変化によるＳＡＴと舵角θの関係は図５に示すようになっており、同じ車速Ｖ２に対して操向ハンドルがセンターよりずれる角度θ２は摩擦Ｆｒ（＝ＳＡＴ）の大きさに依存し、摩擦が大きければずれ角度が大きくなる。しかし、同じ角度θ２に対して、車速（Ｖ２→Ｖ１）が大きくなるほどＳＡＴ（Ｐ２→Ｐ１）が大きくなる。図５のＰ２→Ｐ３から分かるように、同じ摩擦Ｆｒに対して車速（Ｖ１＞Ｖ２）が大きくなれば、操向ハンドルがセンターよりずれる角度（θ１＜θ２）が小さくなる。よって、センター位置検出部６５は、車速Ｖが所定車速Ｖ_０以上の時に、操舵トルクＴが所定値Ｔ_０以下であり、直進状態（｜ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴ｜≦ＳＡＴ_０）が所定時間Ｔ_０を続けて検出された時の操向ハンドルの角度θをステアリングセンター位置（θ＝０）として検出する。

センター位置検出部６５によるステアリングセンター位置（θ＝０）の具体的な検出動作例を、図６のフローチャートを参照して説明する。

先ずセンター条件としての車速Ｖ≧Ｖ_０、操舵トルク｜Ｔ｜≦Ｔ_０、ＳＡＴによる直進状態｜ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴ｜≦ＳＡＴ_０（センター条件判定用のスレッショルド）を判定し（ステップＳ１）、上記条件の全てが成立したときにセンター検出用の計時カウンタｃｎｔを「＋１」計数し（ステップＳ２）、計時カウンタｃｎｔの計数値がセンター検出用スレッショルドＴ_０以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、計時カウンタｃｎｔの計数値がセンター検出用スレッショルドＴ_０以上であればセンター検出フラグｃｅｎ_ｆｌｇを立て（ステップＳ４）、計時カウンタｃｎｔをリセットして終了し（ステップＳ５）、計時カウンタｃｎｔの計数値がセンター検出用スレッショルドＴ_０より小さければセンター検出フラグｃｅｎ_ｆｌｇをリセットして終了する（ステップＳ７）。また、上記ステップＳ１で全ての条件が成立しない場合には、センター検出フラグｃｅｎ_ｆｌｇをリセットし（ステップＳ６）、計時カウンタｃｎｔをリセットして終了する（ステップＳ５）。センター検出フラグｃｅｎ_ｆｌｇが立てられた場合、センター位置検出部６５からセンター検出信号ＣＳが出力されて舵角検出部６６に入力される。

舵角検出部６６はモータ６０に取り付けられたセンサからのモータ回転角度信号ＲＳにより舵角（絶対ステアリング角度）θを検出するが、モータ回転角度信号ＲＳよりモータ回転角度変化量Δθｍが得られる。また、モータ軸とコラム軸との間の減速ギア比Ｇｒ（一定）によって、下記数４に従って舵角変化量Δθがモータ回転角度変化量Δθｍの関数として求められる。
（数４）
Δθ＝（１／Ｇｒ）×Δθｍ＝ｆ（Δθｍ）

しかし、モータ軸とコラム軸との間にメカ機構があるので、ダンパ、バックラッシュ、バネ特性等を考慮する必要がある。また、舵角θは下記数５に従ってステアリングセンター角度θ＝０より舵角変化量Δθを累積して計算する。
（数５）
θ（ｔ）＝θ（ｔ−Ｔ）＋Δθ（ｔ）

θ（ｔ−Ｔ）は１サンプリング時間前の舵角検出値であり、ステアリングの回転数Ｎは下記数６のようにθ（ｔ）の３６０度の倍数（ｆｌｏｏｒで切捨て）で示される関数となる。
（数６）
Ｎ＝ｆｌｏｏｒ（θ（ｔ）／３６０）

ここで、舵角検出部６６の具体的な動作例を、図７のフローチャートを参照して説明する。

先ず全てのパラメータを初期化し、モータ回転角度変化量Δθｍを読み取り（ステップＳ２０）、ステアリング角度変化量Δθ（ｔ）＝ｆ（Δθｍ）を計算する（ステップＳ２１）。そして、ステアリングセンター位置検出部６６でステアリングセンターを検出し（ステップＳ２２）、センター検出フラグｃｅｎ_ｆｌｇが立っているか否か、つまりセンター検出信号ＣＳが入力されているかを判定し（ステップＳ２３）、センター検出信号ＣＳが入力されていない場合には、絶対ステアリング角度有数フラグａｂｓ_ａｎｇｌｅが立っているか否かを判定する（ステップＳ２４）。絶対ステアリング角度有数フラグａｂｓ_ａｎｇｌｅが立っている場合には、上記数５及び数６を演算すると共に、θ（ｔ−Ｔ）＝θ（ｔ）を演算して終了する（ステップＳ２５）。また、上記ステップＳ２３でセンター検出信号ＣＳが入力されている場合には、絶対ステアリング角度有数フラグａｂｓ_ａｎｇｌｅを立て（ステップＳ２６）、θ（ｔ）＝０、Ｎ＝０、θ（ｔ−Ｔ）＝０として終了する（ステップＳ２７）。上記ステップＳ２４で絶対ステアリング角度有数フラグａｂｓ_ａｎｇｌｅが立っていない場合にも、同様にθ（ｔ）＝０、Ｎ＝０、θ（ｔ−Ｔ）＝０として終了する（ステップＳ２７）。

次に、モータ電流補正値算出部７０の動作例を図８のフローチャートを参照して説明する。

モータ電流補正値算出は所定メインプログラムに対する所定時間毎のタイマ割り込み処理として実行され、先ずイグニションキーがオフからオンに変化した電源投入時であるか否かを判定し（ステップＳ３１）、電源投入時であるときはメモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）に記憶されている操舵補助トルク補正値積分成分Ｔａｉ（ｎ−１）及び操舵補助トルク補正値Ｔａを読み込み、ＲＡＭ等のメモリに形成した積分成分記憶領域及びトルク補正値記憶領域に記憶し（ステップＳ３２）、自己保持回路のスイッチング素子ＳＷをオンする制御信号ＣＳを出力し（ステップＳ３３）、舵角θ、操舵トルクＴ及び車速Ｖを読み込む（ステップＳ３４）。上記ステップＳ３１で電源投入時でない場合には直接舵角θ、操舵トルクＴ及び車速Ｖを読み込む。

そして、舵角θの絶対値｜θ｜が予め設定した車両直進状態を判定する所定値θｓ以下であるか否かを判定し（ステップＳ３５）、絶対値｜θ｜が所定値θｓ以下である場合には直進走行状態の可能性が高いと判断し、次に操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜が予め設定した車両直進状態を判定する所定値Ｔｓ以下であるか否かを判定し（ステップＳ３６）、絶対値｜Ｔ｜が所定値Ｔｓ以下である場合には直進走行状態の可能性が高いと判断し、更に車速Ｖが予め設定した車両直進状態を判定する所定値Ｖｓ以上であるか否かを判定し（ステップＳ３７）、車速Ｖが所定値Ｖｓ以上である場合には直進走行状態の可能性が高いと判断して次の処理を実行する。

直進走行状態の継続時間を計測する計数値Ｎをインクリメント「＋１」し（ステップＳ３８）、計数値Ｎが予め設定した設定値Ｎｓ以上であるか否かを判定し（ステップＳ３９）、計数値Ｎが設定値Ｎｓよりも大きい場合には現在の操舵トルクＴに基づいて下記数７の演算を行って操舵補助トルク補正値比例成分Ｔａｐを算出する（ステップＳ４０）。
（数７）
Ｔａｐ＝Ｋｐ’×Ｔ

そして、現在の操舵トルクＴに基づいて下記数８の積分演算を行って操舵補助トルク補正値積分成分Ｔａｉを算出する（ステップＳ４１）。
（数８）
Ｔａｉ（ｎ）＝Ｋｉ’∫Ｔｄｔ＋Ｔａｉ（ｎ−１）
ここで、Ｔａｉ（ｎ−１）は１つ前の演算時における操舵補助トルク補正値積分成分
であって積分初期値である。

次に、算出した操舵補助トルク補正値積分成分Ｔａｉ（ｎ）を１つ前の演算時における操舵補助トルク補正値積分成分Ｔａｉ（ｎ−１）、つまり積分初期値としてメモリに形成した積分成分前回値記憶領域に記憶する（ステップＳ４２）。そして、下記数９に従って操舵補助トルク補正値Ｔａを算出し、メモリのトルク補正値記憶領域に記憶する（ステップＳ４３）。
（数９）
Ｔａ＝Ｔａｐ＋Ｔａｉ

そして、車速Ｖに基づいて図９に示すゲイン算出マップを参照してゲインＫｖを算出する（ステップＳ４４）。ここで、ゲイン算出マップは図９に示すように、車速Ｖが０から第1設定値Ｖ１１に達するまでの間はゲインＫｖが０に設定され、車速Ｖが第1の設定値Ｖ１１から第２の設定値Ｖ１２に達するまでの間で、車速Ｖの増加に応じてゲインＫｖが０から１まで連続的に増加し、車速Ｖが第２の設定値Ｖ１２以上ではゲインＫｖが１を維持するように設定されている。

次に、操舵補助トルク補正値ＴａにゲインＫｖを乗算して操舵補助トルク補正値ＴａにゲインＫｖを乗算して操舵補助トルク補正値Ｔａ’（＝Ｋｖ×Ｔａ）を算出し（ステップＳ４５）、算出した操舵補助トルク補正値Ｔａ’をモータ電流指令値に相当する電流値に換算してモータ電流補正値Ｉ_ＭＡを算出し、メモリのモータ電補正値記憶領域に記憶する（ステップＳ４６）。そして、イグニションキーがオフであるか否かを判定し（ステップＳ４７）、イグニションキーがオンの場合にはメインプログラムにリターンとなり、イグニションキーがオフであればその時点のメモリに記憶されている操舵補助トルク補正値積分成分Ｔａｉ（ｎ−１）及び操舵補助トルク補正値Ｔａをメモリの積分成分記憶領域及びトルク補正値記憶領域に記憶し（ステップＳ４８）、自己保持回路のスイッチング素子ＳＷに対する制御信号ＣＳをオフ状態として自己保持を解除してからタイマ割り込み処理を終了する（ステップＳ４９）。

一方、上記ステップＳ３５において｜θ｜＞θｓと判定された場合、上記ステップＳ３６において｜Ｔ｜＞Ｔｓと判定された場合、上記ステップＳ３７においてＶ＜Ｖｓと判定された場合はいずれも計数値Ｎを０にリセットし（ステップＳ５０）、メモリから操舵補助トルクを読み込んで上記ステップＳ４４に移行する（ステップＳ５１）。また、上記ステップＳ３９でＮ＜Ｎｓと判定された場合にも、メモリから操舵補助トルクを読み込んで上記ステップＳ４４に移行する（ステップＳ５１）。

上述のように車両が直進走行状態であることを検出したときに、オフセットトルク検出部で、操舵系に車体側や路面側から入力されるオフセットトルクを検出し、検出したオフセットトルクに基づいて指令値補正部でモータ電流指令値を補正するモータ電流値Ｉ_ＭＡを算出し、このモータ電流補正値Ｉ_ＭＡによって駆動制御部で算出するモータ電流指令値を補正するようにしたので、直進走行状態で、タイヤ空気圧の左右輪差や道幅方向に傾斜している路面や左右輪で異なる摩擦係数となるスプリットμ路を走行することにより、路面や車体側から操舵系に入力されるオフセットトルクを打ち消す操舵補助力を発生させ、車両の直進走行安定性を確保している。しかも、操舵補助トルク補正値を不揮発性記憶部に記憶しておくことにより、車両の走行開始直後からモータ電流指令値を補正することが可能となり、安定走行を確保することができる。

しかしながら、ステアリングシステム以外の要因で発生する直進時のトルクオフセットを考慮しておらず、また、直進走行時にコラム軸にかかるトルクをオフセットトルクとみなすと、ハンドルからの入力とステアリング機構の摩擦と釣合った状態においてもオフセットトルクとみなしことがあり、誤ったトルクを補正トルクとして算出してしまう可能性がある。

このため、本発明ではＳＡＴ推定値＊ＳＡＴ若しくはＳＡＴ検出値を用いて、つまりＳＡＴをオフセットトルクとみなしてモータ電流補正値Ｉ_ＭＡを算出することにより、より正確な補正電流指令値を算出してステアリング機能を一層向上させる。

図１０は本発明の構成例を図１に対応させて示しており、本発明ではＳＡＴフィードバック推定部５０から出力されるＳＡＴ推定値＊ＳＡＴをモータ電流補正値算出部７０Ａに入力し、操舵トルクＴはモータ電流補正値算出部７０Ａに入力しないようにしている。他の構成や動作は図１の場合と同様である。

モータ電流補正値算出部７０Ａの動作例を図１１のフローチャートを参照して説明する。

先ずイグニションキーが電源投入時であるか否かを判定し（ステップＳ６０）、電源投入時であるときはメモリに記憶されている操舵補助トルク補正値積分成分Ｔａｉ（ｎ−１）及び操舵補助トルク補正値Ｔａを読み込んでメモリに記憶し（ステップＳ６１）、自己保持回路のスイッチング素子ＳＷをオンする制御信号ＣＳを出力し（ステップＳ６２）、舵角θ、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴ及び車速Ｖを読み込む（ステップＳ６３）。上記ステップＳ６０で電源投入時でない場合には直接舵角θ、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴ及び車速Ｖを読み込む。

そして、舵角θの絶対値｜θ｜が予め設定した車両直進状態を判定する所定値θｓ以下であるか否かを判定し（ステップＳ６４）、絶対値｜θ｜が所定値θｓ以下である場合には直進走行状態の可能性が高いと判断し、次にＳＡＴ推定値＊ＳＡＴの絶対値｜＊ＳＡＴ｜が予め設定した車両直進状態を判定する所定値ＳＡＴｓ以下であるか否かを判定し（ステップＳ６５）、絶対値｜＊ＳＡＴ｜が所定値ＳＡＴｓ以下である場合には直進走行状態の可能性が高いと判断し、更に車速Ｖが予め設定した車両直進状態を判定する所定値Ｖｓ以上であるか否かを判定し（ステップＳ６６）、車速Ｖが所定値Ｖｓ以上である場合には直進走行状態の可能性が高いと判断して次の処理を実行する。

直進走行状態の継続時間を計測する計数値Ｎをインクリメント「＋１」し（ステップＳ６７）、計数値Ｎが設定値Ｎｓ以上であるか否かを判定し（ステップＳ６８）、計数値Ｎが設定値Ｎｓよりも小さい場合には現在のＳＡＴ推定値＊ＳＡＴに基づいて下記数１０の演算を行って操舵補助トルク補正値比例成分Ｔａｐを算出する（ステップＳ７０）。
（数１０）
Ｔａｐ＝Ｋｐ’×＊ＳＡＴ

そして、現在のＳＡＴ推定値＊ＳＡＴに基づいて下記数１１の積分演算を行って操舵補助トルク補正値積分成分Ｔａｉを算出する（ステップＳ７１）。
（数１１）
Ｔａｉ（ｎ）＝Ｋｉ’∫＊ＳＡＴｄｔ＋Ｔａｉ（ｎ−１）

次に、算出した操舵補助トルク補正値積分成分Ｔａｉ（ｎ）を積分初期値としてメモリに記憶する（ステップＳ７２）。そして、前記数９に従って操舵補助トルク補正値Ｔａを算出してメモリに記憶し（ステップＳ７３）、更に車速Ｖに基づいて前述と同様にしてゲインＫｖを算出する（ステップＳ７４）。

次に、操舵補助トルク補正値ＴａにゲインＫｖを乗算して操舵補助トルク補正値ＴａにゲインＫｖを乗算して操舵補助トルク補正値Ｔａ’を算出し（ステップＳ７５）、算出した操舵補助トルク補正値Ｔａ’を電流値に換算してモータ電流補正値Ｉ_ＭＡを算出し、メモリに記憶し（ステップＳ７６）、イグニションキーがオフであるか否かを判定し（ステップＳ７７）、イグニションキーがオンの場合にはリターンとなり、イグニションキーがオフであればその時点の操舵補助トルク補正値積分成分Ｔａｉ（ｎ−１）及び操舵補助トルク補正値Ｔａをメモリに記憶し（ステップＳ７８）、自己保持回路のスイッチング素子ＳＷに対する制御信号ＣＳをオフ状態として自己保持を解除してからタイマ割り込み処理を終了する（ステップＳ７９）。

一方、上記ステップＳ６４において｜θ｜＞θｓと判定された場合、上記ステップＳ６５において｜＊ＳＡＴ｜＞ＳＡＴｓと判定された場合、上記ステップＳ６６においてＶ＜Ｖｓと判定された場合はいずれも計数値Ｎを“０”にリセットし（ステップＳ８０）、メモリから操舵補助トルクを読み込んで上記ステップＳ７４に移行する（ステップＳ８１）。また、上記ステップＳ６８でＮ＜Ｎｓと判定された場合にも、メモリから操舵補助トルクを読み込んで上記ステップＳ７４に移行する。

以上のように本発明によれば、車両要因などにより発生するオフセットトルクをＳＡＴより推定することにより、ハンドル入力とオフセット入力を切り分けることができるため、外力より発生するオフセットトルクのみを補正することが可能となる。

なお、上述ではＳＡＴ推定値＊ＳＡＴを車両の直進判定（舵角θ、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴ及び車速Ｖ）に利用しているが、操舵トルクＴで車両の直進判定（舵角θ、操舵トルクＴ及び車速Ｖ）を行うようにしても良い。また、上述ではＳＡＴをＳＡＴ推定フィードバック部で推定しているが、ＳＡＴセンサで検出したＳＡＴ検出値を用いることも可能である。

本発明の前提となる制御装置の構成例を示すブロック図である。 ＳＡＴ推定フィードバック部の構成例を示すブロック図である。 摩擦推定部の特性例を示す図である。 車速感応ゲインの特性例を示す図である。 車速変化に基づくＳＡＴと舵角の関係を示す特性線図である。 ステアリングセンターの検出の動作例を示すフローチャートである。 舵角検出の動作例を示すフローチャートである。 モータ電流補正値算出部の動作例を示すフローチャートである。 ゲイン算出マップの一例を示す特性線図である。 本発明に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 電動パワーステアリング装置の一般的な構成例を示す図である。 コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 操向ハンドル
２ コラム軸
３ 減速ギア
１０、４０ トルクセンサ
１２、４１ 車速センサ
１４ バッテリ
２０、６０ モータ
３０ コントロールユニット
３１、４２ 操舵補助指令値演算部
３２ 位相補償部
３５、４３ 微分補償部
３６ ＰＩ制御部
３７ ＰＷＭ制御部
３８ インバータ
５０ ＳＡＴ推定フィードバック部
５１ 収れん性制御部
５２ ロバスト安定化補償部
６１ モータ駆動部
６２ モータ角速度推定部
６３ モータ角加速度推定部
６４ モータ特性補償部
７０、７０Ａ モータ電流補正値算出部

Claims (6)

1. 操舵トルクと車速に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算し、フィードバック制御で前記モータを駆動制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記モータの角速度及び角加速度、前記操舵トルク、前記電流指令値を入力して車両のＳＡＴの推定を行うＳＡＴ推定部と、前記ＳＡＴ推定部で推定されたＳＡＴ推定値、前記車速、舵角に基づいて車両の走行状態を判定すると共に、前記走行状態に従って、前記ＳＡＴ推定値に基づいてモータ電流補正値を算出して前記電流指令値を補正するモータ電流補正値算出部とを具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 前記走行状態の判定が直進判定であり、前記舵角が所定値１以下、かつ前記ＳＡＴ推定値の絶対値が所定値２以下、かつ前記車速が所定値３以上で所定時間経過したときに前記モータ電流補正値を算出するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. 前記走行状態の判定を、前記ＳＡＴ推定値に代えて前記操舵トルクを用いて前記走行状態を判定するようになっている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 操舵トルクと車速に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算し、フィードバック制御で前記モータを駆動制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、車両のＳＡＴを計測するＳＡＴセンサと、前記ＳＡＴセンサで計測されたＳＡＴ値、前記車速、舵角に基づいて車両の走行状態を判定すると共に、前記走行状態に従って、前記ＳＡＴ値に基づいてモータ電流補正値を算出して前記電流指令値を補正するモータ電流補正値算出部とを具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
5. 前記走行状態の判定が直進判定であり、前記舵角が所定値１以下、かつ前記ＳＡＴ推定値の絶対値が所定値２以下、かつ前記車速が所定値３以上で所定時間経過したときに前記モータ電流補正値を算出するようになっている請求項４に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
6. 前記走行状態の判定を、前記ＳＡＴ値に代えて前記操舵トルクを用いて前記走行状態を判定するようになっている請求項４又は５に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

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