JP2014213780A - 電動ステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵をモータにてアシストする電動ステアリング制御装置において、ハンドルの切り戻しの際に、適切なアシスト操舵力を出力できるようにする。【解決手段】電動パワーステアリングシステム１において、ベースアシスト部２０および補正部３０は、車両のハンドルの切り込み、切り戻し、或いは保舵の状態を認識しうる物理量を表すドライバ仕事率Ｗ、および操舵トルクのうちのアシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量に応じてアシストトルク指令Ｔａを生成する。そして、電流ＦＢ部４２は、アシストトルク指令Ｔａに基づいてモータを駆動させる。この構成により、操作の状態に応じて出力すべきアシストトルク指令Ｔａを求めることができ、ハンドルの切り戻しの際に、適切なアシスト操舵力を出力することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、ハンドル軸に加わる操舵トルクに応じたアシスト操舵力をモータによって出力することで操舵特性を制御する電動ステアリング制御装置に関する。

上記の電動ステアリング制御装置として、ドライバのハンドル操作に応じて適切なアシスト操舵力をモータに発生させるべく、ドライバのハンドル操作等によってハンドルの軸に加えられる操舵トルク等の各種入力信号に基づいてアシスト操舵力を演算し、その演算結果に基づいてモータを駆動させるものが知られている。

このような電動ステアリング制御装置には、操舵トルクが大きくなるにつれて、アシスト操舵力を大きくするものがある（例えば特許文献１参照）。

特許第４１０３７４７号公報

しかしながら、上記の電動ステアリング制御装置では、操舵トルクに応じてアシストトルクを発揮するだけなので、ドライバは状況によって過度なアシストがされていると感じることがあり、操作感（操作フィール）が不十分となる虞があった。

そこで、このような問題点を鑑み、操舵をモータにてアシストする電動ステアリング制御装置において、適切なアシスト操舵力を出力できるようにすることを本発明の目的とする。

かかる目的を達成するために成された本発明の電動ステアリング制御装置において、アシスト量生成手段は、車両のハンドルの切り込み、切り戻し、或いは保舵の状態を認識しうる物理量を表す操舵状態量、および操舵トルクのうちのアシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量に応じてアシスト量を生成する。そして、モータ駆動手段は、アシスト量に基づいてモータを駆動させる。

このような電動ステアリング制御装置によれば、操舵状態量からドライバによる操作の状態を認識することができ、操舵トルクのうちのアシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量から、操作の状態に応じて出力すべきアシスト量を求めることができる。よって、適切なアシスト操舵力を出力することができる。

なお、上記目的を達成するためには、コンピュータを、電動ステアリング制御装置する各手段として実現するための電動ステアリング制御プログラムとしてもよい。
また、各請求項の記載は、可能な限りにおいて任意に組み合わせることができる。この際、発明の目的を達成できる範囲内において一部構成を除外してもよい。

実施形態の電動パワーステアリングシステムの概略構成を表す構成図である。 ＥＣＵの制御機構の概略構成を表すブロック図である。 負荷推定器の概略構成を表すブロック図である。 ベースアシスト部２０をより簡素なモデルで表したブロック図（ａ）およびアシスト特性を示すグラフ（ｂ）である。 操舵トルクに対するアシストトルク指令Ｔａ^*の特性を示すグラフ（ａ）、およびハンドルから入力したトルク（ハンドルトルクＴｈ）に対するハンドル角度の応答特性（機械インピーダンス特性）を示すグラフ（ｂ）である。 実施形態におけるトルク補正部３０の概略構成を表すブロック図である。 バンドパスフィルタ３４の特性を示すグラフ（ａ）、およびトルク補正部３０が加わったことで変化する機械インピーダンス特性を示したグラフ（ｂ）である。 補正ゲイン演算部３３の概略構成を示す構成図である。 その他の実施形態におけるトルク補正部３０の概略構成を表すブロック図である。 その他の実施形態において、ハンドルから入力したトルク（ハンドルトルクＴｈ）に対するハンドル角度の応答特性（機械インピーダンス特性）を示すグラフである。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
本実施形態の電動パワーステアリングシステム１は、図１に示すように、ドライバによるハンドル２の操作をモータ６によってアシストするものである。ハンドル２は、ステアリングシャフト３の一端に固定され、ステアリングシャフト３の他端にはトルクセンサ４が接続されており、このトルクセンサ４の他端には、インターミディエイトシャフト５が接続されている。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト３からトルクセンサ４を経てインターミディエイトシャフト５に至る軸体全体を、まとめてハンドル軸ともいう。

トルクセンサ４は、操舵トルクＴｓを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。

モータ６は、ハンドル２の操舵力をアシスト（補助）するものであり、減速機構６ａを介してその回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。すなわち、減速機構６ａは、モータ６の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト５に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されており、これにより、モータ６の回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。逆に、ハンドル２の操作や路面からの反力（路面反力）によってインターミディエイトシャフト５が回転されると、その回転が減速機構６ａを介してモータ６に伝達され、モータ６も回転されることになる。

また、モータ６は、本実施形態ではブラシレスモータであり、内部にレゾルバ等の回転センサを備え、モータ６の回転状態を出力可能に構成されている。本実施形態のモータ６は、回転センサからの回転状態として、少なくともモータ速度ω（回転角速度を示す情報で、ハンドル軸に換算したものとして扱い、以下操舵速度ωと等価とする）を出力可能に構成されている。

インターミディエイトシャフト５における、トルクセンサ４が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス７に接続されている。ステアリングギアボックス７は、ラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト５の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル２を回すと、インターミディエイトシャフト５が回転（すなわちピニオンギアが回転）し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド８が取り付けられており、ラックとともにタイロッド８が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド８がその先のナックルアーム９を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪である各タイヤ１０の向きが変わる。

また、車両における所定の部位には、車両速度Ｖを検出するための車速センサ１１が設けられている。
このような構成により、ドライバがハンドル２を回転（操舵）させると、その回転がステアリングシャフト３、トルクセンサ４、およびインターミディエイトシャフト５を介してステアリングギアボックス７に伝達される。そして、ステアリングギアボックス７内で、インターミディエイトシャフト５の回転がタイロッド８の左右移動に変換され、タイロッド８が動くことによって、左右の両タイヤ１０が操舵される。

ＥＣＵ１５は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクＴｓ、モータ６のモータ速度ω、および車速センサ１１にて検出された車両速度Ｖに基づいて、アシストトルク指令Ｔａを演算する。そして、その演算結果に応じた駆動電圧Ｖｄをモータ６へ印加することにより、ドライバがハンドル２を回す力（延いては両タイヤ１０を操舵する力）のアシスト量を制御するものである。

本実施形態ではモータ６がブラシレスモータであるため、ＥＣＵ１５からモータ６へ出力（印加）される駆動電圧Ｖｄは、詳しくは、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電圧Ｖｄｕ，Ｖｄｖ，Ｖｄｗである。ＥＣＵ１５からモータ６へこれら各相の駆動電圧Ｖｄｕ，Ｖｄｖ，Ｖｄｗを印加（各相の駆動電流を通電）することで、モータ６の回転トルクが制御される。ブラシレスモータを３相の駆動電圧で駆動（例えばＰＷＭ駆動）する方法やその３相の駆動電圧を生成する駆動回路（例えば３相インバータ）についてはよく知られているため、ここではその詳細説明は省略する。

ＥＣＵ１５は、直接的にはモータ６へ印加する駆動電圧Ｖｄを制御することによりモータ６を制御するものであるが、モータ６を制御することで結果としてそのモータ６により駆動される操舵系メカ１００を制御するものであるといえ、よってＥＣＵ１５の制御対象はこの操舵系メカ１００であるといえる。なお、操舵系メカ１００は、図１に示したシステム構成図のうちＥＣＵ１５を除く機構全体、すなわちハンドル２から各タイヤ１０に至る、ハンドル２の操舵力が伝達される機構全体を示す。

次に、ＥＣＵ１５の概略構成（制御機構）を図２のブロック図に示す。なお、図２に示したＥＣＵ１５の制御機構のうち、電流フィードバック（ＦＢ）部４２を除く各部、および電流ＦＢ部４２の機能の一部は、実際には、ＥＣＵ１５が備える図示しないＣＰＵが所定の制御プログラムを実行することによって実現されるものである。つまり、ＣＰＵによって実現される各種機能を機能ブロック毎に分けて図示したものが図２である。ただし、これら各図に示した制御機構がソフトウェアにて実現されることはあくまでも一例であり、図２等に示した制御機構全体または一部を例えばロジック回路等のハードウェアにて実現するようにしてもよいことはいうまでもない。

ＥＣＵ１５は、図２に示すように、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を生成するベースアシスト部２０と、補正トルク指令Ｔｒを生成する補正部３０と、ベースアシスト指令Ｔｂ^*と補正トルク指令Ｔｒを加算することによりアシストトルク指令Ｔａを生成する加算器４１と、アシストトルク指令Ｔａに基づいてモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加することによりモータ６を通電駆動する電流フィードバック（ＦＢ）部４２と、を備えている。

ベースアシスト部２０は、路面反力（路面負荷）に応じた操舵反力（操舵トルク）の特性の実現、すなわち路面負荷に対応した反応（反力）が準定常的にドライバへ伝達されるようにすることで車両の状態や路面の状態をドライバが把握しやすくなるようにすることを実現するためのブロックであり、負荷推定器２１と、目標生成部２２と、偏差演算器２３と、コントローラ部２４とを備えている。すなわち、このベースアシスト部２０は、操舵トルクＴｓに基づき、その操舵トルクＴｓが路面から各車輪１０に加えられる路面負荷に応じて変化するようにハンドル２の操作をアシストするための、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を生成するものである。

負荷推定器２１は、ベースアシスト指令Ｔｂ^*と操舵トルクＴｓとに基づいて路面負荷を推定する。目標生成部２２は、負荷推定器２１にて推定された路面負荷（推定負荷Ｔｘ）と自車両の走行速度（車速Ｖ）とに基づいて、操舵トルクの目標値である目標操舵トルクＴｓ^*を生成する。

次に、目標生成部２２は、路面反力に応じてドライバがハンドル操作を重いまたは軽いと感じることができるようにするための、或いは路面反力の上昇に対するドライバの操舵反力（或いは操舵トルク）の上昇度合い（勾配）を実現するための、目標操舵トルクＴｓ^*を生成するものである。

本実施形態の目標生成部２２は、実際には、推定負荷Ｔｘおよび車速Ｖに対応する目標操舵トルクＴｓ^*がマップ化されており、そのマップをもとに目標操舵トルクＴｓ^*を生成する。

偏差演算器２３は、操舵トルクＴｓと目標操舵トルクＴｓ^*との差であるトルク偏差を演算する。また、コントローラ部２４は、微分器や積分器等を備えた周知のＰＩＤ制御器として構成されている。そして、コントローラ部２４は、ハンドル操作時の伝達感ないし手感（ハンドルからタイヤまでの感覚的硬さ）を調整するための出力を生成する。

すなわち、コントローラ部２４は、トルク偏差（操舵トルクＴｓと目標操舵トルクＴｓ^*との差）に基づき、トルク偏差が０になるよう、すなわち路面負荷に応じたアシスト操舵力（アシストトルクまたはアシスト量ともいう）を発生させるための、そのアシスト操舵力を示すベースアシスト指令Ｔｂ^*を生成する。

このようにして生成されたベースアシスト指令Ｔｂ^*は、路面負荷に応じたアシスト操舵力を発生させるためのトルク指令であるため、このベースアシスト指令Ｔｂ^*を電流ＦＢ部４２に入力するだけでも、少なくとも路面負荷に応じた操舵反力の特性を実現することは可能である。

一方、補正部３０は、ドライバのハンドル操作に対する車両運動特性や操舵メカ系の伝達を、ドライバの意図に沿うように（具体的には車両が適切に収斂するとか、スムーズな車両旋回を発生させるなど）するためのブロックであり、トルク補正部３１を備えている。このトルク補正部３１は、操舵トルクＴｓとモータ速度ωに基づき、上述した不安定な挙動を抑制（収斂）するための補正トルク指令Ｔｒを生成する。

そして、ベースアシスト部２０で生成されたベースアシスト指令Ｔｂ^*と補正部３０で生成された補正トルク指令Ｔｒとが加算器４１で加算されることにより、アシストトルク指令Ｔａが生成される。

そして、電流ＦＢ部４２が、アシストトルク指令Ｔａに基づき、そのアシストトルク指令Ｔａに対応したトルク（アシスト操舵力）がハンドル軸（特にトルクセンサ４よりもタイヤ１０側）に付与されるようにモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加する。具体的には、アシストトルク指令Ｔａに基づいて、モータ６の各相へ通電すべき目標電流（相毎の目標電流）を設定する。そして、各相の通電電流値Ｉｍを検出・フィードバックして、その検出値（各相の通電電流Ｉｍ）がそれぞれ目標電流と一致するように駆動電圧Ｖｄを制御（通電電流を制御）することで、ハンドル軸に対して所望のアシスト操舵力を発生させる。

負荷推定器２１は、図３に示すように、ベースアシスト指令Ｔｂ^*と操舵トルクＴｓとを加算する加算器２１ａと、その加算結果から所定の周波数以下の帯域の成分を抽出するローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１ｂとを備え、このＬＰＦ２１ｂにより抽出された周波数成分が推定負荷Ｔｘとして出力される。

通常、ドライバは、主に１０Ｈｚ以下の操舵反力情報を頼りに運転をしており、それより高い周波数成分、例えばバネ下（ホイールやサスペンション周り）の十数Ｈｚ〜２０Ｈｚの帯域の振動は、ドライバにとっては不快に感じることが知られている。そのため、本実施形態では、そういった不快な振動がドライバに伝達されないよう、ＬＰＦ２１ｂの遮断周波数を１０Ｈｚに設定し、概ね１０Ｈｚ以下の周波数成分を通過（抽出）させ、１０Ｈｚより高い周波数成分は遮断するようにしている。

ここで、ベースアシスト部２０は、図４（ａ）に示す近似モデルで表現できる。この近似モデルでは、負荷推定器２１においてフィルタ機能（ＬＰＦ２１ｂ）を省略し、コントローラ部２４における微分器や比例器等を省略し、積分器を残している。なお、積分ゲインＫｉは上記では負の値で成立するが、計算の都合上で正の値に改めることで下図には積分器に「−」を付与している。

図４（ａ）に示す近似モデルから下記の関係式が得られる。

上記式（３）より、０＜Ｋ＜１のとき、アシスト指令特性は１次のローパスフィルタを成し、ＤＣゲインは１／Ｋ−１、カットオフ周波数ｆｃは、

となる。つまり、ゲインを０＜Ｋ＜１の範囲で変えていくと図４（ｂ）に示すようにアシストが増えるに連れてＤＣゲインは増大し、帯域（カットオフ周波数）は低下することがわかる。

ここで、実際に車両において使用した図２に示すベースアシスト部２０の構成において、負荷推定器２１にて定数が２０ＨｚのＬＰＦ２１ｂを２段直列にしたローパスフィルタ（ＬＰＦ）および所定のＰＩＤゲイン（比例ゲインＫｐ＝−２、積分ゲインＫｉ＝−３００ｓｅｃ^-1、微分ゲインＫｄ＝−０．０４２ｓｅｃ、微分は擬似微分として３００ＨｚのＬＰＦ２段）を使って示したものを図５（ａ）に示す。

図５（ａ）によると、概ね１０Ｈｚから下の帯域がゲインＫによって変化し、アシスト量が変化することがわかる。またゲインＫが小さくアシストが増えるときカットオフ周波数は低下することも確認できる。

次に、アシスト特性を分析するにあたって、ドライバがハンドル操作をするときの機械インピーダンスに着目する。機械インピーダンス特性はハンドルに回転トルクが加えられたときのハンドル角の応答特性である。

本実施形態のベースアシスト部２０の構成を模擬したシステムモデルにおいて、ゲインＫを変化させて機械インピーダンス特性を計算すると図５（ｂ）のようになる。ここで、ドライバのハンドル操作は概ね１０Ｈｚまでの成分があることが知られている。

ベースアシスト部２０による制御ではアシスト増大とともにカットオフ周波数が下がってくる特徴を持っていることから機械インピーダンス特性は実用域（Ｋは概ね０．０５〜１．００）において図５（ｂ）に示すように１〜１０Ｈｚの帯域で右下がりの低下傾向を示している。この傾向が意味するところは、その帯域での減衰が大きく、加えた操舵力に対してハンドルが回りにくい傾向にあることである。操舵を妨げるわけではないが、実車官能評価の結果はシットリする（旋回初期や直進復帰を意図した操作に対して急でなく寧ろゆっくりさせる手応えがある）傾向に振られた印象である。

したがってスッキリした（操舵応答の良く軽快に操舵できる）操舵フィールにするにはこの１〜１０Ｈｚの帯域でのインピーダンス特性のゲインを上げるとよいといえる。ただし、ハンドルの切り込みと切り戻しでの操舵力と車両挙動の適正な関係ないしはバランスを取るという課題をクリアするため、操舵状態に応じて切り込みでは上げるが戻し状態にあるときは上げない、または下げるといった補正が連続的にできるよう考慮するとよい。

つまり、切り込むときのスッキリしたハンドルの動き、戻すときのシットリしたハンドルの動きのバランスが取れることが操舵に対する車両との一体感を増す上で重要であるということがわかった。

そこで補正部３０（図２参照）においては以下のように構成する。補正部３０内のトルク補正部３１は、車両全体としての適切な操作安定性（適切な車両運動特性）を実現する手段であり、図６に示すように、ドライバ仕事率演算部３２と、補正ゲイン演算部３３と、バンドパスフィルタ３４と、積算器３５とを備えている。

ドライバ仕事率演算部３２は、モータ速度ω（例えば左方向が正）と操舵トルクＴｓ（例えば左方向が正）との積を演算し、演算結果を仕事率Ｗとして出力する。本実施形態では、この仕事率Ｗを、ドライバの操舵状態が切り込んでいるか戻しているかを連続的な物理量で表現するために利用している。

ドライバ仕事率Ｗは、操舵トルクＴｓと操舵速度ωとの積で表されているので、切り込み操作が強いほど正の大きな値をとり、戻される強さが高いほど負の大きな値をとるものである。このドライバ仕事率Ｗに応じて補正トルク指令Ｔｒの強弱や符号を変えるためのゲインＫｗ（ドライバ仕事率感応ゲイン）を求める。

バンドパスフィルタ３４は、操舵トルクＴｒに対して微分要素を持つフィルタを作用させた出力を行う。この出力はハンドルが切り込み状態にあるときと戻し状態にあるときで異なる値とする。具体的にはフィルタとして２次のバンドパスフィルタを用いる。その中心周波数を１〜１０Ｈｚの間に取ることで、その帯域でのインピーダンス特性を変化させる（図７（ａ）参照）。

なお、一般的に、操舵メカ系（ハンドル２〜タイヤ１０までの力が伝達される経路）においては、モータの装着位置（ハンドルに近い場所かピニオンの位置かラックの位置）によって共振周波数が異なるが概ね８〜１４Ｈｚ付近に設定されている。本実施形態では、バンドパスフィルタ３４の中心周波数（図７（ａ）に示すゲインが最大となる周波数）が共振周波数と同程度かそれより低い値（例えば８Ｈｚ）になるよう設定されている。

バンドパスフィルタ３４の特性の詳細（一例）を次式に示す。

上記の例において、ωｎ＝２×π×８、ζ＝0.3に設定し、ゲインＫ＝０．２５において上記補正量のゲインＫｃｍｐを０、４、８と変えたときの機械インピーダンス特性は図７（ｂ）に示す通りである。Ｋｃｍｐが大きくなるほど１〜１０Ｈｚの帯域の出力がアップし、ハンドルがよく動くようになることを示している。

補正ゲイン演算部３３は、操舵トルクＴｒの微分値を操舵状態量に応じて補正する機能を有する。詳細には、図８（ａ）に示すように、ドライバ仕事率Ｗ（操舵状態量）とドライバ仕事率感応ゲインＫｗとが対応付けられたドライバ仕事率感応マップと、車速と車速感応ゲインＫｖとが対応付けられた車速感応マップとを用いてゲインＫｃｍｐを出力する。詳細には、ドライバ仕事率感応ゲインＫｗと車速感応ゲインＫｖとを乗算することで、ゲインＫｃｍｐを得る。

ここで、ドライバ仕事率感応マップは、図８（ａ）に示すように、補正ゲイン演算部３３は、ハンドルの切り込み操作でドライバ仕事率Ｗが正のときに正のゲインが出力され、ハンドルの戻し操作になってドライバ仕事率Ｗが負になるときは切り込み操作時より低く設定される。また、車速感応マップは、車速に応じた最適な操作感を得られるようにするために利用される。

積算器３５は、補正制御トルクＴｄにドライバ仕事率Ｗに応じたゲインを乗じることで補正トルク指令Ｔｒを生成し、出力する。
［本実施形態による効果］
以上のように詳述した電動パワーステアリングシステム１において、ベースアシスト部２０および補正部３０は、車両のハンドルの切り込み、切り戻し、或いは保舵の状態を認識しうる物理量を表すドライバ仕事率Ｗ、および操舵トルクのうちのアシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量に応じてアシストトルク指令Ｔａを生成する。そして、電流ＦＢ部４２は、アシストトルク指令Ｔａに基づいてモータを駆動させる。

このような電動パワーステアリングシステム１によれば、ドライバ仕事率Ｗからドライバによる操作の状態を認識することができ、操舵トルクのうちのアシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量から、操作の状態に応じて出力すべきアシストトルク指令Ｔａを求めることができる。よって、ハンドルの切り戻しの際に、適切なアシスト操舵力を出力することができる。

また、ステアリング装置における固有の共振周波数を避けてアシストトルク指令Ｔａを求めることで、ステアリング装置が共振することで操舵感に悪影響を与えることを抑制することができる。

また、上記の電動パワーステアリングシステム１において、ベースアシスト部２２は操舵トルクに基づいてハンドル操作をアシストするためのベースアシスト指令Ｔｂ^*を生成し、補正部３０は、アシストトルク指令Ｔａとしてベースアシスト指令Ｔｂ^*を増加させる補正をするための補正トルク指令Ｔｒを生成する。そして、加算器４１は、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を補正トルク指令Ｔｒで補正することにより、アシストトルク指令Ｔａを生成する。

このような電動パワーステアリングシステム１によれば、ドライバ仕事率Ｗや操舵トルクの微分量に応じて別途求めたベースアシスト指令Ｔｂ^*を補正するので、従来構成で備えられていたベースアシスト指令Ｔｂ^*を求める構成に本発明の構成を付加するだけで本構成を実現することができる。つまり、従来構成からの変更点を少なくすることができる。

さらに、上記の電動パワーステアリングシステム１においては、通過可能な周波数成分のピークが操舵メカの共振周波数と同等かそれより低い周波数帯に設定されたバンドパスフィルタ３４を備え、補正部３０は、微分量として、操舵トルクがバンドパスフィルタ３４を通過した後の値を利用する。

このような電動パワーステアリングシステム１によれば、微分量を求める構成を簡素化することができる。
また、上記の電動パワーステアリングシステム１において、バンドパスフィルタ３４は、操舵メカの共振周波数と同程度かそれより低い周波数に通過可能な周波数成分のピークを有する。

このような電動パワーステアリングシステム１によれば、ドライバの操作が１０Ｈｚ以下であることを想定し、この帯域においてドライバ操作を良好にアシストできるように、この帯域の微分値が良好にバンドパスフィルタ３４で生成できるよう設定している。よって、ドライバの操作に応じたアシスト値を良好に生成することができる。

［第２実施形態］
次に、別形態の電動パワーステアリングシステムについて説明する。本実施形態（第２実施形態）では、第１実施形態の電動パワーステアリングシステム１と異なる箇所のみを詳述し、第１実施形態の電動パワーステアリングシステム１と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。

前述した構成では、切り込み操作をしているとき（操舵トルクが増加時）には補正トルクＫｃｍｐは、微分作用によってアシストをする側に働いていた。しかし、図８（ｂ）に示すように、演算形態はそのままにドライバ仕事率感応ゲインを切り込み状態にあるドライバ仕事率のときに負の値にし、戻し状態にあるドライバ仕事率のときは切り込み時より高い値に設定したものを、目標操舵トルクの補正に用いてもよい。

このようにしてもバンドパスフィルタ３４の機能は同様であるため、概ね同様の効果を享受できる。
［その他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、上記の実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。また、上記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。

例えば、上記実施形態において、ハンドル軸に加わる操舵トルクに応じたアシスト操舵力をモータ６によって出力することでドライバによるハンドル操作をアシストする電動ステアリング制御装置として構成したが、この構成に限らず、ステアリングのフィーリング（特性）を調整する電動ステアリング装置に採用することができる。

また、上記実施形態において、バンドパスフィルタ３４は、前述した２次のものでなくとも、１次のハイパスフィルタ（ｓ／（τｓ＋１））と１次のローパスフィルタ（１／（τｓ＋１））の組合せでもよい。また、バンドパスフィルタ３４に換えてハイパスフィルタを採用してもよい。ただし、ハイパスフィルタを採用する場合、高周波成分によってシステムの安定性を損ねやすいため、ゲインを控えめに設定するとよい。

また、本実施形態においては、ドライバ仕事率演算部３２においてドライバ仕事率Ｗを演算するが、車両のハンドルの切り増し（車両の進行方向に対する操舵輪の角度を大きくすること）、切り戻し（車両の進行方向に対する操舵輪の角度を小さくすること）、保舵（操舵輪の角度を維持すること）の状態を認識し得る物理量を表す操舵状態量を演算してもよい。より詳細には、操舵状態量は下記のような値であってもよい。

・ハンドル軸に作用している軸トルク（例えばアシストトルク）と、ハンドル軸の回転速度の積。
・ハンドル軸ないしタイヤ操舵の回転量に応じて増減する物理量と、回転速度に応じて増減する物理量の積。

操舵状態量の具体例としては、前述のドライバ仕事率Ｗのほかに、例えば、ヨーレートと操舵速度の積、横加速度と操舵速度の積、操舵角と操舵速度の積等の値を採用することができる。

なお、操舵角と操舵速度の積を利用する場合において、車両のスピン状態においてカウンターステアを当てて車両が安定に旋回させている場合は、カウンタ状態からハンドル０位置に向けて操舵するときに、車両運動としては切り込み動作にも関わらず戻しと判断される。この際には、シットリした操舵感になるといった若干の違いが生じる。

さらに、前述した補正トルクＴｒを一般的なＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）のアシスト指令に加算しても、切り込みでスッキリし、戻しでシットリする操作感を得ることができる。また、１〜１０Ｈｚの帯域のインピーダンス特性を変えるにあたっては、例えば図９に示すように、バンドパスフィルタ３４に操舵速度ωを入力することも可能である。

上記の例において、ωｎ＝２×π×１０、ζ＝０．３に設定し、ゲインＫ＝０．２５において上記補正量のゲインＫｃｍｐを０、０．０５、０．１と変えたときの機械インピーダンス特性は図１０に示す通りである。Ｋｃｍｐが大きくなるほど１〜１０Ｈｚの帯域の出力がアップし、ハンドルがよく動くようになることを示している。

また、上記の電動パワーステアリングシステム１において補正部３０は、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を別途求め、このベースアシスト指令Ｔｂ^*を補正するよう構成したが、図２の破線矢印に示すように、目標生成部２２（ベースアシスト部２０）が、操舵トルクに基づいて求められるハンドル操作をアシストするためのベースアシスト指令Ｔｂ^*と補正トルク指令Ｔｒとから、補正トルク指令Ｔｒを加味したアシストトルク指令Ｔａ（ベースアシスト指令Ｔｂ^*）を生成してもよい。

このような電動パワーステアリングシステム１によれば、目標生成部２２において補正トルク指令Ｔｒとベースアシスト指令Ｔｂ^*とを加味したアシストトルク指令Ｔａを生成することができる。なお、この構成の場合、ベースアシスト指令Ｔｂ^*がそのまま電流ＦＢ部４２に入力されることになる。

さらに、上記実施形態においては、補正トルク指令Ｔｒとベースアシスト指令Ｔｂ^*とからアシストトルク指令Ｔａを生成したが、補正トルク指令Ｔｒをそのままアシストトルク指令Ｔａとしてもよい。また、補正トルク指令Ｔｒとベースアシスト指令Ｔｂ^*とからアシストトルク指令Ｔａを生成する場合においては、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を操舵トルクＴｒに基づいて求めたが、この構成に限らず、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を任意の情報から生成してもよい。

［実施形態の構成と本発明の手段との対応関係］
上記実施形態における電動パワーステアリングシステム１は、本発明でいう電動ステアリング制御装置に相当し、上記実施形態におけるベースアシスト部２０、補正部３０は、本発明でいうアシスト量生成手段に相当する。また、上記実施形態における電流ＦＢ部４２は、本発明でいうモータ駆動手段に相当し、上記実施形態におけるベースアシスト部２０は、本発明でいう基本アシスト量生成手段に相当する。

さらに、上記実施形態における積算器３５は、本発明でいうアシスト量補正手段に相当する。

１…電動パワーステアリングシステム、２…ハンドル、３…ステアリングシャフト、４…トルクセンサ、５…インターミディエイトシャフト、６…モータ、６ａ…減速機構、７…ステアリングギアボックス、８…タイロッド、９…ナックルアーム、１０…タイヤ、１１…車速センサ、２０…ベースアシスト部、２１…負荷推定器、２２…目標生成部、２３…偏差演算器、２４…コントローラ部、３０…補正部、３１…トルク補正部、３４…ローパスフィルタ、３５…積算器、４１…加算器、４２…電流ＦＢ部、１００…操舵系メカ。

Claims (5)

1. ハンドル軸に加わる操舵トルクに応じたアシスト操舵力をモータによって出力することで操舵特性を制御する電動ステアリング制御装置（１）であって、
   車両のハンドルの切り込み、切り戻し、或いは保舵の状態を認識しうる物理量を表す操舵状態量、および前記操舵トルクのうちの前記アシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量、に応じてアシスト量を生成するアシスト量生成手段（２０、３０）と、
   前記アシスト量に基づいて前記モータを駆動させるモータ駆動手段（４２）と、
   を備えたことを特徴とする電動ステアリング制御装置。
2. 請求項１に記載の電動ステアリング制御装置において、
   前記アシスト量生成手段は、
   前記操舵トルクに基づいて前記ハンドル操作をアシストするための基本アシスト量を生成する基本アシスト量生成手段（２０）と、
   前記基本アシスト量を補正するためのアシスト補償量を、前記操舵状態量および前記微分量に応じて生成するアシスト補償量生成手段（３０）と、
   前記基本アシスト量を前記アシスト補償量で補正することにより、前記アシスト量を生成するアシスト量補正手段（４１）と、
   を備えたことを特徴とする電動ステアリング制御装置。
3. 請求項１に記載の電動ステアリング制御装置において、
   前記アシスト量生成手段は、前記操舵トルクに基づいて求められる前記ハンドル操作をアシストするための基本アシスト量を求める際に前記操舵状態量および前記微分量を加味することで前記アシスト量を生成すること
   を特徴とする電動ステアリング制御装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動ステアリング制御装置において、
   通過可能な周波数成分のピークが前記共振周波数よりも低い周波数帯に設定されたバンドパスフィルタ（３４）を備え、
   前記アシスト量生成手段は、前記微分量として、前記操舵トルクが前記バンドパスフィルタを通過した後の値を利用すること
   を特徴とする電動ステアリング制御装置。
5. 請求項４に記載の電動ステアリング制御装置において、
   前記バンドパスフィルタは、１０Ｈｚ以下の周波数に通過可能な周波数成分のピークを有すること
   を特徴とする電動ステアリング制御装置。