JP2014166805A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵輪のグリップ度を推定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】電動パワーステアリング装置は、操舵機構にアシストトルクを付与するモータの駆動をアシスト指令値Ｔａｓに基づき制御する制御装置を備える。制御装置は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖから第１アシスト成分Ｔａ１を演算する。また操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１から転舵角指令値θｐ＊を演算し、これに転舵角θｐを一致させるフィードバック制御により第２アシスト成分Ｔａ２を演算する。制御装置は第１アシスト成分Ｔａ１に第２アシスト成分Ｔａ２を加算してアシスト指令値Ｔａｓを演算する。この制御装置は、第１アシスト成分Ｔａ１に基づく第１アシストトルク及び操舵トルクＴｈの加算値で、第２アシスト成分Ｔａ２に基づく第２アシストトルクを除算して反力量比率を求め、これに基づきアシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２を調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置に関する。

車両の操舵機構にモータからのアシストトルクを付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。従来、この種の電動パワーステアリング装置としては特許文献１に記載の装置がある。

特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、操舵角に基づき目標操舵トルクを定める第１の規範モデル、及び操舵トルクに基づき操舵機構の目標舵角（目標転舵角）を定める第２の規範モデルを備えている。これら両規範モデル（理想モデル）に基づいてモータの駆動が制御される。すなわちこの電動パワーステアリング装置は、目標操舵トルクに実操舵トルクを一致させるトルクフィードバック制御の実行により第１アシスト成分を求め、目標転舵角に実転舵角を一致させる転舵角フィードバック制御の実行により第２アシスト成分を求める。そして、これら第１アシスト成分及び第２アシスト成分を加算した値に基づいてモータの駆動を制御する。このような構成によれば、第１アシスト成分に基づくアシストトルクにより操舵トルクを常に最適な値に設定できるとともに、第２アシスト成分に基づくアシストトルクにより転舵輪からの逆入力振動を打ち消すことができる。

特許第４４５３０１２号公報

ところで車両が低μ路を走行しているとき、通常路（高μ路）の走行時と比較して転舵輪に作用する路面反力が小さくなる。このため運転者がステアリング操作の際に感じる操舵感は通常よりも軽くなり、この操舵感の変化により運転者は車両が低μ路を走行していると判断することができる。このように運転者にとって操舵感は路面状態を知る上で重要な情報源となる。

しかしながら特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、転舵角フィードバック制御の実行により、走行中の路面状態の如何に関わらず実転舵角が目標転舵角に追従するため、転舵輪は路面状態に関係なく転舵動作を行う。このため、運転者は路面状態に対応した操舵感を得ることが困難となる。このような事情により特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、走行路面の状態を運転者に認知させるためにも、走行路面に対する転舵輪のグリップ状態の程度（グリップ度）を推定できる手段が特に望まれている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、転舵角フィードバック制御を実行しながらも、転舵輪のグリップ度を推定できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置は、車両の操舵機構にモータからのアシストトルクを付与するアシスト機構と、前記モータの駆動をアシスト指令値に基づき制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記操舵機構に伝達される操舵トルクに基づいて第１アシスト成分を演算する第１アシスト成分演算部と、転舵輪の転舵角の目標値となる転舵角指令値を前記操舵トルクに基づき演算する転舵角指令値演算部と、前記転舵輪の転舵角を前記転舵角指令値に一致させる転舵角フィードバック制御の実行により第２アシスト成分を演算する第２アシスト成分演算部と、前記第１アシスト成分に前記第２アシスト成分を加算した値を基礎として前記アシスト指令値を演算するアシスト指令値演算部と、を有し、前記操舵トルク、前記第１アシスト成分に基づく第１アシストトルク、及び前記第２アシスト成分に基づく第２アシストトルクから、走行路面に対する前記転舵輪のグリップ度を推定することを要旨とする。

同構成によれば、転舵角フィードバック制御の実行により、電動パワーステアリング装置側から転舵輪に作用する軸力と、走行路面から転舵輪に作用する路面反力との間には、つり合いの関係が成立する。ここで前者の軸力は、操舵トルクと、第１アシスト成分に基づく第１アシストトルクと、第２アシスト成分に基づく第２アシストトルクとの総和を用いて導くことができる。また後者の路面反力は、走行路面に対する転舵輪のグリップ度と相関関係がある。よって操舵トルク、第１アシストトルク、及び第２アシストトルクから転舵輪のグリップ度を推定できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、前記操舵トルク及び前記第１アシストトルクの加算値で前記第２アシストトルクを除算することにより求められる反力量比率に基づいて前記グリップ度を推定することを要旨とする。

第１アシスト成分に基づく第１アシストトルクは運転者のステアリング操作を補助するように操舵機構に作用するため、その作用方向は基本的には操舵トルクと同一方向となる。一方、第２アシスト成分に基づく第２アシストトルクの作用方向は操舵トルクと同一方向となる場合もあれば、その逆方向となる場合もある。第２アシストトルクの作用方向が操舵トルクと逆方向になる場合、操舵トルク及び第１アシストトルクの加算値の大きさと第２アシストトルクの大きさとが近いほど、それら３つの値の総和が減少することになる。換言すれば、路面反力の大きさが減少していることになるため、グリップ度が低下していることになる。よって上記構成のように操舵トルク及び第１アシストトルクの加算値で第２アシストトルクを除算することにより反力量比率を求めれば、その値が「−１」に近づくことに基づいてグリップ度が低下していると推定できる。また反力量比率が「−１」から離れることに基づいてグリップ度が増加していると推定できる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、前記反力量比率が「−１」になることに基づいて、前記グリップ度が、前記転舵輪にスリップ現象の生じる値に達していると推定することを要旨とする。

同構成によれば、転舵輪のスリップ現象を容易に検出できる。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、前記転舵輪にスリップ現象の生じる値に前記反力量比率が近づくほど前記アシスト指令値に含まれる前記第２アシスト成分の絶対値を小さくする調整部を更に有することを要旨とする。

同構成によれば、転舵輪にスリップ現象の生じる値に反力量比率が近づくほど、すなわちグリップ度が低下するほど、アシスト指令値に含まれる第２アシスト成分の絶対値が小さくなるように調整される。これによりグリップ度が低下する低μ路では、転舵角フィードバック制御に基づくアシストトルクの絶対値が小さくなるため、転舵輪は路面状態に応じた転舵動作を行うことになる。よって、運転者は低μ路に対応した操舵感を得ることができる。

ところで、例えばステアリングホイールが中立位置にあるときには、操舵トルク及び第１アシスト成分が零になる。この場合、第２アシストトルクの作用方向が操舵トルクと逆方向になると、反力量比率の値が「−∞」となり、グリップ度を誤判定するおそれがある。このように誤判定されたグリップ度に基づいて、アシスト指令値に含まれる第２アシスト成分の絶対値を小さくなるように調整すると、アシスト指令値が不適切に調整され、操舵感が損なわれるおそれがある。

そこで、請求項５に記載の電動パワーステアリング装置において、前記操舵トルクが零と検出又は推定される場合、前記調整部は、前記アシスト指令値に含まれる前記第２アシスト成分の絶対値を小さくする調整を行わないことが有効である。

同構成によれば、操舵トルクが零と検出又は推定される場合、すなわちステアリングホイールが中立位置にあると検出又は推定されグリップ度を誤判定する可能性がある場合には、アシスト指令値に含まれる第２アシスト成分の絶対値を小さくする調整が行われない。これによりアシスト指令値の不適切な調整が行われ難くなるため、操舵感をさらに向上させることができる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、前記操舵トルクに基づく前記第１アシスト成分の演算をマップに基づいて行うものであり、前記転舵輪にスリップ現象の生じる値に前記反力量比率が近づくほど、前記マップを、前記操舵トルクの絶対値に対する前記第１アシスト成分の絶対値が大きいマップに切り替えることを要旨とする。

同構成によれば、転舵輪にスリップ現象が生じ易くなるほど、アシストトルクが大きくなり操舵が軽くなるため、運転者はグリップ度の低下を的確に把握することができる。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、転舵角フィードバック制御を実行しながらも、転舵輪のグリップ度を推定できる。

本発明の電動パワーステアリング装置の一実施形態についてその概要を模式的に示すブロック図。 実施形態の電動パワーステアリング装置についてその制御装置の構成を示すブロック図。 実施形態の電動パワーステアリング装置についてその制御装置の構成を示す制御ブロック図。 本実施形態の電動パワーステアリング装置について操舵トルク、車速、及び第１アシスト成分の関係を示すグラフ。 本実施形態の電動パワーステアリング装置について同装置から転舵輪に作用するトルクと路面反力との関係を模式的に示す図。 （ａ），（ｂ）は、本実施形態の電動パワーステアリング装置について操舵トルク、第１アシストトルク、及び第２アシストトルクの関係を模式的にそれぞれ示す図。 実施形態の制御装置についてそのロードインフォメーション補償部の構成を示す制御ブロック図。 本発明の電動パワーステアリング装置の変形例についてそのロードインフォメーション補償部の構成を示す制御ブロック図。 本発明の電動パワーステアリング装置の他の変形例について反力量比率とゲインとの関係を示すグラフ。 本発明の電動パワーステアリング装置の他の変形例について反力量比率とゲインとの関係を示すグラフ。

以下、本発明の電動パワーステアリング装置の一実施形態について図１〜図７を参照して説明する。はじめに本実施形態の電動パワーステアリング装置の概要を説明する。
図１に示すように、この電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づき転舵輪１５を転舵させる操舵機構１、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構２を備えている。

操舵機構１は、ステアリングホイール１０と一体となって回転するステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１の下端部にはラックアンドピニオン機構１２を介してラックシャフト１３が連結されている。これにより運転者のステアリング操作に伴いステアリングシャフト１１が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構１２を介してラックシャフト１３の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト１３の往復直線運動が、その両端に連結されたタイロッド１４を介して転舵輪１５に伝達されることにより転舵輪１５の転舵角θｐが変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構２は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与するモータ２０を備えている。モータ２０は三相交流モータからなる。このモータ２０の回転がギア機構２１を介してステアリングシャフト１１に伝達されることによりステアリングシャフト１１にモータトルクが付与され、ステアリング操作が補助される。

また電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイール１０の操作量や車両の状態量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト１１には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト１１に付与されるトルク（操舵トルク）Ｔｈを検出するトルクセンサ４が設けられている。モータ２０には、その回転角θｍを検出する回転角センサ５が設けられている。車両には、その走行速度Ｖを検出する車速センサ６が設けられている。これらのセンサの出力は制御装置（制御部）３に取り込まれる。制御装置３は各センサの出力に基づいてモータ２０の駆動を制御する。

図２に示すように制御装置３は、車載バッテリ等の電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）から供給される直流電力を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換するインバータ回路３０、及びインバータ回路３０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するマイコン３１を備えている。

インバータ回路３０はマイコン３１からのＰＷＭ駆動信号に基づいて、電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。この三相交流電力は給電線ＷＬを介してモータ２０に供給される。給電線ＷＬには、同給電線ＷＬを流れる各相電流値Ｉを検出する電流センサ３２が設けられている。電流センサ３２の出力はマイコン３１に取り込まれる。なお図２では、説明の便宜上、各相の給電線ＷＬ及び各相の電流センサ３２をそれぞれ一つにまとめて図示する。

マイコン３１にはトルクセンサ４、車速センサ６、及び回転角センサ５のそれぞれの出力も取り込まれる。マイコン３１は、各センサにより検出される操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、各相電流値Ｉ、及びモータ回転角θｍに基づいてＰＷＭ駆動信号を生成する。そしてマイコン３１は、ＰＷＭ駆動信号をインバータ回路３０に出力することでインバータ回路３０をＰＷＭ駆動し、モータ２０の駆動を制御する。

次に図３の制御ブロックを参照してマイコン３１によるモータ２０の駆動制御について詳述する。
図３に示すようにマイコン３１は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、及びモータ回転角θｍに基づいてアシスト指令値Ｔａｓを演算するアシスト指令値演算部４０を備えている。

アシスト指令値演算部４０は、車速Ｖ及び操舵トルクＴｈに基づいてアシスト指令値Ｔａｓの基礎成分となる第１アシスト成分Ｔａ１を演算する基本アシスト成分演算部（第１アシスト成分演算部）４１を備えている。基本アシスト成分演算部４１は、例えば図４に示すように操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほど第１アシスト成分Ｔａ１の絶対値をより大きい値に設定する。基本アシスト成分演算部４１は、図４に示すようなマップを用いて第１アシスト成分Ｔａ１を演算する。

図３に示すようにアシスト指令値演算部４０は、基本アシスト成分演算部４１で演算された第１アシスト成分Ｔａ１から補正値Ｔｒを減算する演算を行い、補正後の第１アシスト成分Ｔａ１’（＝Ｔａ１−Ｔｒ）を転舵角指令値演算部４２に入力する。

転舵角指令値演算部４２には補正後の第１アシスト成分Ｔａ１’の他、操舵トルクＴｈも取り込まれる。転舵角指令値演算部４２は補正後の第１アシスト成分Ｔａ１’及び操舵トルクＴｈを加算して駆動トルクを求め、この駆動トルクから理想モデルに基づいて転舵角指令値θｐ＊を演算する。転舵角指令値θｐ＊は転舵角θｐの目標値である。理想モデルは駆動トルクに応じた理想的な転舵角を予め実験などによりモデル化したものである。転舵角指令値演算部４２は、演算した転舵角指令値θｐ＊を転舵角フィードバック制御部４３に出力する。

一方、図１に示すようにモータ２０はギア機構２１を介してステアリングシャフト１１に連結されているため、モータ回転角θｍとステアリングシャフト１１の回転角との間には相関関係がある。そのためモータ回転角θｍと転舵輪１５の転舵角θｐとの間にも相関関係がある。図３に示すようにアシスト指令値演算部４０は、こうした相関関係を利用してモータ回転角θｍから転舵輪１５の実際の転舵角（実転舵角）θｐを演算する転舵角演算部４４を備えている。転舵角演算部４４は、演算した実転舵角θｐを転舵角フィードバック制御部４３に出力する。

転舵角フィードバック制御部４３は、実転舵角θｐを転舵角指令値θｐ＊に一致させるべく、それらの偏差に基づくフィードバック制御を行い、第２アシスト成分Ｔａ２を演算する。このように本実施形態では転舵角フィードバック制御部４３が第２アシスト成分演算部となっている。

アシスト指令値演算部４０は補正後の第１アシスト成分Ｔａ１’に第２アシスト成分Ｔａ２を加算してアシスト指令値Ｔａｓを求め、このアシスト指令値Ｔａｓを電流指令値演算部５０に出力する。

電流指令値演算部５０はアシスト指令値Ｔａｓに基づいてｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の電流指令値Ｉｑ＊を演算し、この電流指令値Ｉｑ＊をＰＷＭ駆動信号生成部６０に出力する。なお本実施形態においてｄ軸上の電流指令値Ｉｄ＊は「０」とされており、電流指令値演算部５０は、この電流指令値Ｉｄ＊もＰＷＭ駆動信号生成部６０に出力する。

ＰＷＭ駆動信号生成部６０には電流指令値演算部５０からの電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の他、モータ回転角θｍ及び各相電流値Ｉも取り込まれる。ＰＷＭ駆動信号生成部６０はモータ回転角θｍを用いて各相電流値Ｉをｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換する。そしてｄ軸電流値が電流指令値Ｉｄ＊となるように、またｑ軸電流値が電流指令値Ｉｑ＊となるように、それらの偏差に基づくフィードバック制御を行い、ＰＷＭ駆動信号を生成する。これにより上記インバータ回路３０がＰＷＭ駆動し、モータ２０からステアリングシャフト１１にアシストトルクが付与され、ステアリング操作を補助するアシスト制御が実行される。

このような構成によれば、転舵角フィードバック制御により生成される第２アシスト成分Ｔａ２がアシスト指令値Ｔａｓに含まれるため、この第２アシスト成分に基づくアシストトルクがモータ２０からステアリングシャフト１１に付与されることにより、転舵輪１５の転舵角θｐが転舵角指令値θｐ＊に追従するように制御される。この転舵角フィードバック制御により転舵輪１５の転舵角θｐが転舵角指令値θｐ＊に維持されるため、外乱に起因する操舵機構１の振動を的確に抑制できる。また理想モデルを適宜調整することにより、搭載車両の実際の特性によらず任意の特性を制御により形成できる。すなわち所望の操舵感を実現できる。

ところで本実施形態の電動パワーステアリング装置では、転舵角フィードバック制御の実行により、図５に示すように、電動パワーステアリング装置側から転舵輪に作用する軸力Ｆｅｐｓと、走行路面から転舵輪１５に作用する路面反力Ｆｒｄとの間には、つり合いの関係が成立する。ここで前者の軸力Ｆｅｐｓは、操舵トルクＴｈと、第１アシスト成分Ｔａ１に基づく第１アシストトルクＴ１と、第２アシスト成分Ｔａ２に基づく第２アシストトルクＴ２との総和をステアリングシャフト１１の半径Ｒで除算することにより求めることができる。よって以下の式（１）が成立する。

Ｆｒｄ＝（Ｔｈ＋Ｔ１＋Ｔ２）／Ｒ・・・（１）
一方、路面反力Ｆｒｄは走行路面に対する転舵輪１５のグリップ度と相関関係がある。そのため式（１）の右辺の総和に基づいてグリップ度を推定できる。なおグリップ度とは転舵輪１５と走行路面との間のグリップ状態を規定する指標値であり、その値が増加するほどグリップ状態が向上していることを示し、その値が低下するほどグリップ状態が悪化していることを示す。グリップ度は具体的には以下のように推定できる。

アシスト制御に基づく第１アシストトルクＴ１は運転者のステアリング操作を補助するようにステアリングシャフト１１に作用するため、その作用方向は基本的には図６（ａ），（ｂ）に示すように操舵トルクＴｈと同一方向となる。一方、転舵角フィードバック制御に基づく第２アシストトルクＴ２の作用方向は、図６（ａ）に示すように操舵トルクＴｈと同一方向となる場合もあれば、図６（ｂ）に示すようにその逆方向となる場合もある。第２アシストトルクＴ２の作用方向が操舵トルクＴｈと逆方向となる場合、式（１）の右辺の大きさは、操舵トルクＴｈ及び第１アシストトルクＴ１の加算値の大きさと第２アシストトルクＴ２の大きさとが近いほど、減少することになる。換言すれば、路面反力Ｆｒｄの大きさが減少することになるため、グリップ度が低下していることになる。特に式（１）の右辺が「０」となる場合は、路面反力Ｆｒｄが「０」であることを意味しており、転舵輪１５にスリップ現象が発生していると判断できる。したがって、グリップ度が低下すると、第２アシストトルクＴ２の符号が操舵トルクＴｈ及び第１アシストトルクＴ１の符号と逆になるとともに、第２アシストトルクＴ２の絶対値が、操舵トルクＴｈ及び第１アシストトルクの加算値の絶対値に近づくことになる。

そこで本実施形態では、グリップ度が低下しているか否かを判断するために、以下の式（２）により得られる反力量比率Ｒｆを利用している。
Ｒｆ＝Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔｈ）・・・（２）
そして反力量比率Ｒｆが「−１」に近づくことに基づいてグリップ度が低下していると推定する。これに対し反力量比率Ｒｆの値が「−１」から正（プラス）の方向に大きくなるほどグリップ度が増加していると推定する。このように本実施形態では反力量比率Ｒｆに基づいてグリップ度を推定する。そして本実施形態の電動パワーステアリング装置では、アシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２を反力量比率Ｒｆに基づいて調整する。以下その詳細を説明する。

図３に示すように本実施形態のアシスト指令値演算部４０は、操舵トルクＴｈ、第１アシスト成分Ｔａ１、及び第２アシスト成分Ｔａ２に基づいて補正値Ｔｒを演算するロードインフォメーション補償部４５を備えている。

図７に示すようにロードインフォメーション補償部４５は反力量比率演算部４５ａ及びゲイン演算部４５ｂから構成される。
反力量比率演算部４５ａは、第１アシスト成分Ｔａ１及び第２アシスト成分Ｔａ２から第１アシストトルクＴ１及び第２アシストトルクＴ２をそれぞれ演算し、操舵トルクＴｈ、第１アシストトルクＴ１、及び第２アシストトルクＴ２から上記式（２）に基づいて反力量比率Ｒｆを演算する。反力量比率演算部４５ａは、演算した反力量比率Ｒｆをゲイン演算部４５ｂに出力する。

ゲイン演算部４５ｂは、図中のグラフに示すように、また以下の（ａ１）〜（ａ３）に示すようにゲインＧｒを演算する。なお反力量比率Ｒｆに対して設けられる第１の閾値Ｒｆ１は、転舵輪１５にスリップ現象の生じる可能性のある反力量比率Ｒｆの値に設定されている。なお第１の閾値Ｒｆ１は「−１」よりも大きい値である。また第２の閾値Ｒｆ２は第１の閾値Ｒｆ１よりも大きい値に設定されている。各閾値Ｒｆ１，Ｒｆ２は予め実験などにより設定される。

（ａ１）反力量比率Ｒｆが「−１≦Ｒｆ≦Ｒｆ１」の範囲である場合、すなわちグリップ度が低く、スリップ現象の生じる可能性が高い場合、ゲインＧｒを「１」に設定する。
（ａ２）反力量比率Ｒｆが「Ｒｆ１＜Ｒｆ＜Ｒｆ２」の範囲である場合、反力量比率Ｒｆが増加するほど、ゲインＧｒを「１」から「０」に漸減させる。

（ａ３）反力量比率Ｒｆが「Ｒｆ２≦Ｒｆ」の範囲である場合、すなわちグリップ度が高く、スリップ現象の生じる可能性が低い場合、ゲインＧｒを「０」に設定する。
ロードインフォメーション補償部４５は、ゲイン演算部４５ｂで演算されたゲインＧｒを第２アシスト成分Ｔａ２に乗算することにより補正値Ｔｒを演算する。ここでゲインＧｒは「０≦Ｇｒ≦１」の範囲で変化するため、補正値Ｔｒは「０≦Ｔｒ≦Ｔａ２」の範囲で変化する。これにより補正後の第１アシスト成分Ｔａ１’は「Ｔａ１−Ｇｒ・Ｔａ２」となるため、アシスト指令値Ｔａｓは「Ｔａ１＋（１−Ｇｒ）Ｔａ２」となる。このようにロードインフォメーション補償部４５は、アシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２の絶対値を反力量比率Ｒｆに基づいて調整する調整部となっている。

次に本実施形態の電動パワーステアリング装置の作用を説明する。
本実施形態の電動パワーステアリング装置では、反力量比率Ｒｆが第１の閾値Ｒｆ１以下になった場合、すなわちグリップ度が低く、スリップ現象の生じる可能性が高い場合、ロードインフォメーション補償部４５は補正値Ｔｒを第２アシスト成分Ｔａ２と同一の値に設定する。すなわちアシスト指令値Ｔａｓから第２アシスト成分Ｔａ２を全て除去する。これにより転舵角フィードバック制御に基づくアシストトルクがステアリングシャフト１１に付与されなくなるため、転舵輪１５が路面状態に応じた転舵動作を行うことになる。よって運転者は低μ路に対応した操舵感を得ることができる。また運転者は操舵感からスリップし易い状況を認識できるため、運転者に注意を促すことができる。これにより車両走行の安全性を高めることができる。

またロードインフォメーション補償部４５は反力量比率Ｒｆが第２の閾値Ｒｆ２以上になったとき、すなわちグリップ度が高く、スリップ現象の生じる可能性が低いとき、補正値Ｔｒを「０」に設定する。すなわちロードインフォメーション補償部４５は、アシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２の調整を行わない。これにより転舵角フィードバック制御に基づくアシストトルクがステアリングシャフト１１に付与されるため、スリップ現象の生じる可能性の低い通常路では転舵輪１５からの逆入力振動が打ち消され、好適な操舵感を得ることができる。

さらに反力量比率Ｒｆが第１の閾値Ｒｆ１から第２の閾値Ｒｆ２の範囲で変化するとき、ロードインフォメーション補償部４５は、補正値Ｔｒを「Ｔａ２」から「０」の範囲で変化させる。これによりアシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２が徐々に変化するため、アシストトルクの急変を抑制できる。したがって操舵感の急変を抑制できるため、運転者の違和感を低減できる。

以上説明したように本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、以下の効果が得られる。
（１）制御装置３では、操舵トルクＴｈ及び第１アシストトルクＴ１の加算値で第２アシストトルクＴ２を除算することにより求められる反力量比率Ｒｆに基づいてグリップ度を推定することとした。これによりグリップ度を容易に推定できる。また車両がジャッキアップされ転舵輪１５が宙に浮いている場合、転舵輪１５に作用する路面反力Ｆｒｄは「０」となる。そのため反力量比率Ｒｆの値は、転舵輪１５にスリップ現象が生じた場合と同様に「−１」となる。したがって反力量比率Ｒｆに基づいて、車両がジャッキアップされ転舵輪１５が宙に浮いた状態であることを判定することも可能である。

（２）制御装置３には、アシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２を反力量比率Ｒｆに基づいて調整するロードインフォメーション補償部４５を設けた。そしてロードインフォメーション補償部４５では、スリップ現象の生じる可能性のある反力量比率Ｒｆの値を第１の閾値Ｒｆ１として設定し、反力量比率Ｒｆが「−１≦Ｒｆ≦Ｒｆ１」となることを条件にアシスト指令値Ｔａｓから第２アシスト成分Ｔａ２を全て除去することとした。これによりスリップ現象の生じる可能性の高いとき、転舵輪１５が路面状態に応じた転舵動作を行うことになるため、運転者は操舵感から路面状態がスリップし易い状況であることを認識できる。

（３）ロードインフォメーション補償部４５では、第１の閾値Ｒｆ１よりも大きい第２の閾値Ｒｆ２を設定し、反力量比率Ｒｆが第２の閾値Ｒｆ２以上となることを条件にアシスト指令値Ｔａｓの調整を行わないこととした。これによりスリップ現象の生じる可能性の低い状況では転舵輪１５からの逆入力振動が打ち消され、好適な操舵感を得ることができる。

（４）ロードインフォメーション補償部４５では、反力量比率Ｒｆが第１の閾値Ｒｆ１から第２の閾値Ｒｆ２の範囲で変化するとき、アシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２を徐々に変化させることとした。これにより操舵感の急変を抑制できるため、運転者の違和感を低減できる。

なお上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、反力量比率Ｒｆに応じたゲインＧｒを第２アシスト成分Ｔａ２に乗算することにより補正値Ｔｒを演算することとした。しかし、例えばステアリングホイール１０が中立位置付近にあるときには、操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１が「０（零）」になる。この場合、第２アシストトルクＴ２の作用方向が操舵トルクＴｈと逆方向になると、反力量比率Ｒｆが「−∞」になってしまい、グリップ度を誤判定するおそれがある。そこで、このような誤判定を防止すべく、図８に示すように、ロードインフォメーション補償部４５に誤判定防止ゲイン演算部４５ｃを設けてもよい。

図中のグラフに示すように、誤判定防止ゲイン演算部４５ｃは、舵角θｓに応じて誤判定防止ゲインＧｐを演算する。誤判定防止ゲイン演算部４５ｃは、回転角センサ５からモータ回転角θｍを取り込み、モータ回転角θｍに基づいてステアリングホイールの舵角θｓを演算する。そして舵角θｓの絶対値が、ステアリングホイール１０の中立位置付近に設定される所定の閾値θ１よりも小さい場合には、誤判定防止ゲインＧｐが「０」に設定される。また舵角θｓの絶対値が閾値θ１よりも大きい閾値θ２を超える場合には、誤判定防止ゲインＧｐが「１」に設定される。さらに舵角θｓが「θ１≦｜θｓ｜≦θ２」を満たす場合には、アシストトルクの急変を抑制するために、舵角θｓの絶対値が増加するほど誤判定防止ゲインＧｐが「０」から「１」まで漸増される。

ロードインフォメーション補償部４５は、ゲインＧｒ及び誤判定防止ゲインＧｐを第２アシスト成分Ｔａ２に乗算することにより補正値Ｔｒを演算する。ここで、舵角θｓの絶対値が閾値θ１よりも小さい場合、すなわち操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１が「０」になると推定されグリップ度を誤判定する可能性が大きい場合には、誤判定ゲインＧｐが「０」に設定されるため、補正値Ｔｒも「０」に設定される。また舵角θｓの絶対値が閾値θ２よりも大きい場合、すなわち操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１が「０」になると推定されグリップ度を誤判定する可能性が小さい場合には、誤判定防止ゲインＧｐが「１」に設定されるため、補正値Ｔｒは上記実施形態と同じ値になる。したがって、誤判定防止ゲイン演算部４５ｃを設けることにより、グリップ度の推定精度が向上し、アシスト指令値Ｔａｓの不適切な調整が行われ難くなるため、操舵感をさらに向上させることができる。

・誤判定防止ゲイン４５ｃは、舵角θｓに代えて操舵トルクＴｈに応じて誤判定防止ゲインＧｐを設定するように構成してもよい。
・上記実施形態では、アシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２の絶対値を反力量比率Ｒｆに基づいて調整することで、運転者が操舵感から路面状況を判断できるようにしたが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば操舵トルクＴｈに対する第１アシスト成分Ｔａ１の大きさが異なる図４のマップを複数備え、反力量比率Ｒｆに基づいてマップを切り替えることにより、運転者が路面状況を判断できるようにしてもよい。具体的には、グリップ度が低下したと推定される場合に、操舵トルクの絶対値に対する第１アシスト成分Ｔａ１の絶対値が通常よりも大きくなるようにマップを切り替えてもよい。これによりアシストトルクが大きくなり操舵が軽くなるため、運転者がグリップ度の低下を的確に把握することができる。

・上記実施形態では、反力量比率Ｒｆが第１の閾値Ｒｆ１以下であるとき、ゲインＧｒを「１」に設定したが、ゲインＧｒを「１」よりも小さい値に設定してもよい。換言すれば、反力量比率Ｒｆが第１の閾値Ｒｆ１以下であるとき、アシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２を全て除去するのではなく、アシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２の絶対値を小さくするだけでもよい。このような構成であっても、路面状態がスリップ現象の生じ易い低μ路となったとき、転舵角フィードバック制御に基づくアシストトルクがステアリングシャフト１１に作用し難くなるため、運転者は低μ路に対応した操舵感を得ることが可能である。

・上記実施形態では、第１の閾値Ｒｆ１を、スリップ現象の生じる可能性のある値に設定したが、これに代えて、その値よりも大きい値に設定してもよい。これにより、より早い時期にアシスト指令値Ｔａｓから第２アシスト成分Ｔａ２が全て除去される。したがって路面状態が低μ路となる前に運転者の操舵感が変化するため、運転者は操舵感の変化から路面状態が低μ路に近づきつつあることを、より早く認識することができる。よって車両走行の安全性を更に高めることができる。

・図９に示すようにゲイン演算部４５ｂでは、反力量比率Ｒｆが「−１」になった場合にのみゲインＧｒの値を「１」に設定してもよい。このような構成によれば、スリップ現象が生じる直前まで、転舵角フィードバック制御に基づくアシストトルクがステアリングシャフト１１に作用するため、上記実施形態と比較すると操舵機構１の振動抑制効果が向上する。

・上記実施形態では、反力量比率Ｒｆが第１の閾値Ｒｆ１から第２の閾値Ｒｆ２の範囲で変化するとき、アシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２を徐々に変化させることとしたが、この除変区間を省略してもよい。具体的には図１０に示すように、「−１」よりも大きい値を閾値Ｒｆ３（例えば「−０．９」）として設定する。そして反力量比率Ｒｆが閾値Ｒｆ３未満であるとき、ゲインＧｒを「１」に設定し、反力量比率Ｒｆが閾値Ｒｆ３以上であるとき、ゲインＧｒを「０」に設定する。要はアシスト指令値Ｔａｓに含まれる第２アシスト成分Ｔａ２の大きさを反力量比率Ｒｆに基づいて調整するものであればよい。

・上記実施形態では反力量比率Ｒｆを上記式（２）から求めることとしたが、例えば以下の式（３）から求めてもよい。
Ｒｆ＝｜Ｔａ２／（Ｔａ１＋Ｔｈ）｜・・・（３）
この場合、反力量比率Ｒｆが「１」に近づくことに基づいてグリップ度が低下していると判断できる。また反力量比率Ｒｆが「１」になることに基づいてスリップ現象を検知することもできる。

・操舵トルクＴｈ、第１アシストトルクＴ１、及び第２アシストトルクＴ２の総和に基づいてグリップ度を推定してもよい。また、これらの総和が「０」になることに基づいてスリップ現象を検知してもよい。要は操舵トルクＴｈ、第１アシストトルクＴ１、及び第２アシストトルクＴ２に基づいてグリップ度を推定するものであればよい。

・上記実施形態では、転舵角指令値演算部４２の理想モデルとして、第１アシスト成分Ｔａ１及び操舵トルクＴｈの加算値に基づいて転舵角指令値θｐ＊を設定する理想モデルを用いた。これに代えて、例えば操舵トルクＴｈのみに基づいて転舵角指令値θｐ＊を設定する理想モデルなどを用いてもよい。

・転舵角指令値演算部４２は、理想モデルを用いて転舵角指令値θｐ＊を演算するものに限らない。例えば基本アシスト成分演算部４１のように、マップ演算により転舵角指令値θｐ＊を演算するものであってもよい。

・上記実施形態の基本アシスト成分演算部４１では、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいて第１アシスト成分Ｔａ１を設定したが、例えば操舵トルクＴｈのみに基づいて第１アシスト成分Ｔａ１を設定してもよい。また操舵トルクＴｈに対する第１アシスト成分Ｔａ１の変化勾配（アシスト勾配）に基づいてトルクセンサ４の検出操舵トルクＴｈの位相を変化させる、いわゆる位相補償制御を実行してもよい。さらに第１アシスト成分Ｔａ１の時間微分値が大きいほど第１アシスト成分Ｔａ１を大きくする、いわゆるトルク微分制御を実行してもよい。

・上記実施形態では、本発明を、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置に適用したが、ラックシャフト１３にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置に本発明を適用してもよい。

＜付記＞
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）前記調整部は、前記反力量比率の変化に応じて、前記アシスト指令値に含まれる前記第２アシスト成分を徐々に変化させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。同構成によれば、反力量比率の変化に応じて、アシスト指令値に含まれる第２アシスト成分が徐々に変化するため、アシストトルクの急変を抑制できる。これにより操舵感の急変を抑制できるため、運転者の違和感を低減できる。

（ロ）前記調整部は、前記転舵輪にスリップ現象の生じる可能性のある反力量比率の値を第１の閾値として設定し、前記反力量比率が前記第１の閾値以下となることを条件に前記アシスト指令値に含まれる前記第２アシスト成分を全て除去することを特徴とする電動パワーステアリング装置。同構成によれば、反力量比率が第１の閾値以下となったとき、すなわちスリップ現象の生じる可能性が高いとき、アシスト指令値から第２アシスト成分が全て除去されるため、転舵角フィードバック制御に基づくアシストトルクが操舵機構に作用しなくなる。これにより転舵輪が路面状態に応じた転舵動作を行うことになるため、運転者は操舵感からスリップし易い状況を認識できる。よって運転者に注意を促すことができるため、車両走行の安全性を高めることができる。

（ハ）前記調整部は、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を設定し、前記反力量比率が前記第２の閾値以上の場合には、前記アシスト指令値に含まれる前記第２アシスト成分の調整を行わないことを特徴とする電動パワーステアリング装置。同構成によれば、反力量比率が第２の閾値以上になったとき、すなわちスリップ現象の生じる可能性が低いとき、アシスト指令値に第２アシスト成分が含まれるため、操舵機構に第２アシストトルクが作用するようになる。これによりスリップ現象の生じる可能性の低い状況では転舵輪からの逆入力振動が打ち消され、好適な操舵感を得ることができる。

（ニ）前記制御部は、前記操舵トルク、前記第１アシスト成分に基づく第１アシストトルク、及び前記第２アシスト成分に基づくアシストトルクの総和が零になることに基づいて、前記グリップ度が、前記転舵輪にスリップ現象の生じる値に達していると推定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。同構成によれば、転舵輪のスリップ現象を容易に検出できる。

１…操舵機構、２…アシスト機構、３…制御装置（制御部）、１５…転舵輪、２０…モータ、４０…アシスト指令値演算部、４１…基本アシスト成分演算部（第１アシスト成分演算部）、４２…転舵角指令値演算部、４３…転舵角フィードバック制御部（第２アシスト成分演算部）、４５…ロードインフォメーション補償部（調整部）。

Claims (6)

1. 車両の操舵機構にモータからのアシストトルクを付与するアシスト機構と、
   前記モータの駆動をアシスト指令値に基づき制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記操舵機構に伝達される操舵トルクに基づいて第１アシスト成分を演算する第１アシスト成分演算部と、
   転舵輪の転舵角の目標値となる転舵角指令値を前記操舵トルクに基づき演算する転舵角指令値演算部と、
   前記転舵輪の転舵角を前記転舵角指令値に一致させる転舵角フィードバック制御の実行により第２アシスト成分を演算する第２アシスト成分演算部と、
   前記第１アシスト成分に前記第２アシスト成分を加算した値を基礎として前記アシスト指令値を演算するアシスト指令値演算部と、を有し、
   前記操舵トルク、前記第１アシスト成分に基づく第１アシストトルク、及び前記第２アシスト成分に基づく第２アシストトルクから、走行路面に対する前記転舵輪のグリップ度を推定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御部は、前記操舵トルク及び前記第１アシストトルクの加算値で前記第２アシストトルクを除算することにより求められる反力量比率に基づいて前記グリップ度を推定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御部は、前記反力量比率が「−１」になることに基づいて、前記グリップ度が、前記転舵輪にスリップ現象の生じる値に達していると推定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御部は、前記転舵輪にスリップ現象の生じる値に前記反力量比率が近づくほど前記アシスト指令値に含まれる前記第２アシスト成分の絶対値を小さくする調整部を更に有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項４に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記操舵トルクが零と検出又は推定される場合、
   前記調整部は、前記アシスト指令値に含まれる前記第２アシスト成分の絶対値を小さくする調整を行わないことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御部は、
   前記操舵トルクに基づく前記第１アシスト成分の演算をマップに基づいて行うものであり、
   前記転舵輪にスリップ現象の生じる値に前記反力量比率が近づくほど、前記マップを、前記操舵トルクの絶対値に対する前記第１アシスト成分の絶対値が大きいマップに切り替えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。