JP2015077841A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中立位置からの切り込み時に操舵方向による操舵力差が発生するのを抑制でき、操舵感を向上させ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】基本アシストトルク指令値設定部４１は、トルクセンサ１１によって検出された検出操舵トルクＴに基づいて、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ＊を設定する。オフセット量設定部４２は、モータ角速度演算部５２によって演算されたロータ角速度ωＭと検出操舵トルクＴとに基づいて、操舵方向によるフリクション差を補償するためのオフセット量を設定する。オフセット量加算部４３は、基本アシストトルク指令値設定部４１によって設定された基本アシストトルク指令値Ｔａｏ＊に、オフセット量設定部４２によって設定されたオフセット量αを加算することにより、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ＊を補正する。【選択図】図１

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

電動モータが発生する駆動力を車両の転舵機構に伝達し、これ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。電動モータは、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクなどに基づいて、電子制御ユニットにより制御される。具体的には、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサからの検出信号が電子制御ユニットに入力される。電子制御ユニットは、操舵トルクセンサからの入力信号に基づいてアシストトルク指令値を設定し、アシストトルク指令値に基づいて電動モータを制御する。

特開２０１３−６３７５２号公報

電動パワーステアリング装置内に発生するフリクション（摩擦）の大きさは、操舵方向によって異なっている。このため、ステアリングホイール（操舵部材）を中立位置から左方向に切り込んだ際の操舵力と、中立位置から右方向に切り込んだ際の操舵力とに差が生じるため、運転者に違和感を与えてしまうという問題がある。
この発明の目的は、中立位置からの切り込み時に操舵方向による操舵力差が発生するのを抑制でき、操舵感を向上させ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ことである。

請求項１記載の発明は、車両の転舵機構（４）に電動モータ（１８）から操舵補助力を与える電動パワーステアング装置（１）であって、車両の操向のために操作される操舵部材（２）に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（１１）と、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクを用いて、基本アシストトルク指令値を設定する指令値設定手段（４１，４１Ａ）と、前記操舵部材の操舵方向を検出する操舵方向検出手段（５２，７１）と、前記操舵方向検出手段によって検出された操舵方向に基づいて、操舵方向によるフリクション差を補償するためのオフセット量を設定するオフセット量設定手段（４２，４２Ａ）と、前記オフセット量設定手段によって設定されたオフセット量を用いて、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値を補正する補正手段（４３）と、前記補正手段による補正後の基本アシストトルク指令値に基づいて、前記電動モータを制御する手段（４４，４５，４６，４７；４５，４６，４７）とを含む、電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この発明によれば、操舵方向によるフリクション差を補償するためのオフセット量を用いて、基本アシストトルク指令値が補正されるので、中立位置からの切り込み時に操舵方向による操舵力差が発生するのを抑制でき、操舵感を向上させることができる。
請求項２記載の発明は、前記オフセット量設定手段は、前記操舵方向検出手段によって検出された操舵方向と、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクとに基づいて、操舵方向によるフリクション差を補償するためのオフセット量を設定するように構成されている、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置である。

請求項３記載の発明は、前記操舵方向検出手段は、前記電動モータまたは前記操舵部材の角速度を検出する角速度検出手段（５２，７１）を含んでおり、前記オフセット量設定手段は、前記角速度検出手段によって検出された角速度に基づいて、操舵方向によるフリクション差を補償するためのオフセット量を設定するように構成されている、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置である。

請求項４記載の発明は、前記操舵方向検出手段は、前記電動モータまたは前記操舵部材の角速度を検出する角速度検出手段を含んでおり、前記オフセット量設定手段は、前記角速度検出手段によって検出された角速度に基づいて、操舵方向によるフリクション差を補償するための基本オフセット量を設定する基本オフセット量設定手段（６１，６１Ａ）と、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに基づいて、前記操舵トルクが零付近であるときに零の値をとるトルクゲインを設定するゲイン設定手段（６２）と、前記基本オフセット量設定手段によって設定された基本オフセット量に、前記ゲイン設定手段によって設定されたトルクゲインを乗算することにより、オフセット量を演算するオフセット演算手段（６３）とを含む、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置である。

この構成によれば、操舵トルクが零付近であるときにオフセット量を零にすることができる。これにより、操舵トルクが零付近であるときに、補正手段による補正後の基本アシストトルク指令値を零に設定することが可能となる。
請求項５記載の発明は、前記ゲイン設定手段は、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクの絶対値が第１所定値以下ではトルクゲインを０に設定し、前記操舵トルクの絶対値が前記第１所定値より大きな第２所定値以上ではトルクゲインを１に設定し、前記操舵トルクの絶対値が前記第１所定値と前記第２所定値の間では、前記操舵トルクの絶対値が大きくなるにしたがって、トルクゲインを０から１まで徐々に大きくなるように設定するように構成されている、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置である。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。 図３は、電動モータの構成を図解的に示す模式図である。 図４は、検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜に対する基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊の設定例を示すグラフである。 図５は、ロータ角速度ω_Ｍに対する基本オフセット量αｏの設定例を示すグラフである。 図６は、検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜に対するゲインの設定例を示すグラフである。 図７は、ＥＣＵの変形例を示すブロック図である。 図８は、検出操舵トルクＴに対する基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊の設定例を示すグラフである。 図９は、ロータ角速度ω_Ｍに対する基本オフセット量αｏの設定例を示すグラフである。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
ステアリングシャフト６の周囲には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクＴを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。電動モータ１８は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。電動モータ１８の近傍には、電動モータ１８のロータの回転角を検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ２３が配置されている。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。

ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。

電動モータ１８は、モータ制御装置としてのＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２によって制御される。ＥＣＵ１２には、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルク、回転角センサ２３の出力信号等が入力されている。
図２は、ＥＣＵ１２の電気的構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータ３１と、マイクロコンピュータ３１によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２と、電動モータ１８に流れるモータ電流を検出する電流検出部３３とを備えている。

電動モータ１８は、例えば三相ブラシレスモータであり、図３に図解的に示すように、界磁としてのロータ１００と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線１０１，１０２，１０３を含むステータ１０５とを備えている。電動モータ１８は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。

各相のステータ巻線１０１，１０２，１０３の方向にＵ軸、Ｖ軸およびＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ１００の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ１００の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとった二相回転座標系（ｄｑ座標系。実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系は、ロータ１００とともに回転する回転座標系である。ｄｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ１００のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を零とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ１００の回転角（電気角）θ_Ｓは、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄｑ座標系は、ロータ回転角θ_Ｓに従う実回転座標系である。このロータ回転角θ_Ｓを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。

図２に戻り、マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、基本アシストトルク指令値設定部４１と、オフセット量設定部４２と、オフセット量加算部４３と、アシストトルク指令値演算部４４と、電流指令値設定部４５と、電流偏差演算部４６と、ＰＩ（比例積分）制御部４７と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部４８と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部４９と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部５０と、回転角演算部５１と、ロータ角速度演算部５２とを含む。

回転角演算部５１は、回転角センサ２３の出力信号に基づいて、電動モータ１８のロータの回転角θ_Ｓ，θ_Ｍを演算する。θ_Ｓは電気角であり、θ_Ｍは機械角である。回転角演算部５１によって演算されるロータ回転角θ_Ｓ（電気角）は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部４８およびＵＶＷ／ｄｑ変換部５０に与えられる。回転角演算部５１によって演算されるロータ回転角θ_Ｍ（機械角）は、ロータ角速度演算部５２に与えられる。

ロータ角速度演算部５２は、回転角演算部５１によって演算されたロータ回転角θ_Ｍを時間微分することにより、電動モータ１８のロータの角速度（以下、「ロータ角速度ω_Ｍ」という。）を演算する。このため、モータ角速度演算部５２によって演算されるロータ角速度ω_Ｍの符号は、電動モータ１８の回転方向によって異なる。したがって、ロータ角速度ω_Ｍに基づいて、電動モータ１８の回転方向、つまり、操舵方向を判別することができる。なお、この実施形態では、電動モータ１８が右操舵方向に対応した回転方向に回転しているときには、ロータ角速度ω_Ｍは正の値となり、電動モータ１８が左操舵方向に対応した回転方向に回転しているときには、ロータ角速度ω_Ｍは負の値となるものとする。

基本アシストトルク指令値設定部４１は、トルクセンサ１１によって検出された検出操舵トルクＴに基づいて、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊を設定する。検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜に対する基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊の設定例は、図４に示されている。検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜が所定値Ｔ１（Ｔ１＞０）未満である領域には不感帯が設定されている。つまり、検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜が所定値Ｔ１未満であるときには、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜が前記所定値Ｔ１以上である場合には、その絶対値｜Ｔ｜大きくなるほど、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊が大きくなるように、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊が設定されている。不感帯が設定されている理由は、ステアリングホイール２が運転者によって操作されていないときには、電動モータ１８への通電を停止させることにより、不必要な電力消費を抑制するためである。

オフセット量設定部４２は、基本アシストトルク指令値設定部４１によって設定された基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊に加算されるオフセット量を演算する。電動パワーステアリング装置１においては、電動モータ１８、減速機構１９、転舵機構４等において摩擦が発生する。電動パワーステアリング装置１内に発生するフリクション（摩擦）の大きさは、操舵方向によって異なっている。この実施形態では、オフセット量設定部４２は、モータ角速度演算部５２によって演算されたロータ角速度ω_Ｍと検出操舵トルクＴとに基づいて、操舵方向によるフリクション差（摩擦力差）を補償するためのオフセット量を設定する。

オフセット量設定部４２は、基本オフセット量設定部６１と、ゲイン設定部６２と、ゲイン乗算部６３とを含んでいる。基本オフセット量設定部６１は、予め設定された右切り補正オフセット量α_Ｒおよび左切補正オフセット量α_Ｌと、モータ角速度演算部５２によって演算されたロータ角速度ω_Ｍに基づいて、基本オフセット量αｏを設定する。
右切り補正オフセット量α_Ｒおよび左切補正オフセット量α_Ｌは、例えば、次のようにして予め求められている。つまり、車両がジャッキアップされた状態（無負荷状態）において、電動モータ１８に電流が供給されない状態にする。この状態において、ステアリングホイール２を手動または自動で右操舵方向および左操舵方向に操作させながら、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクをモニタリングする。右操舵方向にステアリングホイール２が操作されているときの操舵トルクは、そのときにステアリング装置１内に発生している摩擦力に対応した値となる。そこで、当該操舵トルクを右切リトルクＴ_Ｒとして求める。一方、左操舵方向にステアリングホイール２が操作されているときの操舵トルクは、そのときにステアリング装置１内に発生している摩擦力に対応した値となる。そこで、当該操舵トルクを左切リトルクＴ_Ｌとして求める。

このようにして求められた右切リトルクＴ_Ｒおよび左切リトルクＴ_Ｌと、電動パワーステアリング装置１の設計段階で決定されている基準操舵トルクＴｏとに基づいて、右切り補正オフセット量α_Ｒおよび左切補正オフセット量α_Ｌを求める。具体的には、右切り補正オフセット量α_Ｒおよび左切補正オフセット量α_Ｌは、次式(1)，(2)に基づいて求められる。

α_Ｒ＝Ｔｏ−Ｔ_Ｒ …(1)
α_Ｌ＝Ｔｏ−Ｔ_Ｌ …(2)
例えば、基準操舵トルクＴｏが１．５Ｎｍであり、右切リトルクＴ_Ｒが１．１Ｎｍであり、左切リトルクＴ_Ｌが１．３Ｎｍである場合には、右切り補正オフセット量α_Ｒは０．４Ｎｍとなり、左切補正オフセット量α_Ｌは０．２Ｎｍとなる。

右切り補正オフセット量α_Ｒが０．４Ｎｍであり、左切補正オフセット量α_Ｌが０．１Ｎｍである場合の、ロータ角速度ω_Ｍに対する基本オフセット量αｏの設定例は、図５に示されている。前述したように、ロータ角速度ω_Ｍは、たとえば、ロータが右操舵方向に対応する回転方向に回転している場合には正の値となり、ロータが左操舵方向に対応する回転方向に回転している場合には負の値となる。ロータ角速度ω_Ｍが所定値ω_Ｍ１（ω_Ｍ１＞０）以上である場合には、基本オフセット量αｏは０．４Ｎｍ（右切り補正オフセット量α_Ｒ）に設定される。ロータ角速度ω_Ｍが所定値−ω_Ｍ１以下である場合には、基本オフセット量αｏは０．２Ｎｍ（左切補正オフセット量α_Ｌ）に設定される。ロータ角速度ω_Ｍが−ω_Ｍ１以上ω_Ｍ１以下の範囲では、基本オフセット量αｏは、ロータ角速度ω_Ｍが大きくなるに従って０．２Ｎｍから０．４Ｎｍまで徐々に大きくなるように設定される。

ゲイン設定部６２は、トルクセンサ１１によって検出される検出操舵トルクＴに基づいて、基本オフセット量αｏに乗じられるトルクゲインＧを設定する。ゲイン設定部６２は、検出操舵トルクＴが零付近であるときに、オフセット量加算後の基本アシストトルク指令値を零にするために設けられている。
検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜に対するゲインの設定例は、図６に示されている。検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜が第１所定値Ｔ１（Ｔ１＞０）未満であるときには、トルクゲインＧは０とされる。検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜が前記第１所定値Ｔ１より大きな第２所定値Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）以上である場合には、トルクゲインＧは１とされる。検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜がＴ１以上Ｔ２以下である場合には、トルクゲインＧは、検出操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜が大きくなるに従って０から１まで徐々に大きくなるように設定される。

ゲイン乗算部６３は、基本オフセット量設定部６１によって設定された基本オフセット量αｏに、ゲイン設定部６２によって設定されたトルクゲインＧを乗算することにより、オフセット量α（α＝αｏ・Ｇ）を演算する。
オフセット量加算部４３は、基本アシストトルク指令値設定部４１によって設定された基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊に、ゲイン乗算部６３によって得られたオフセット量αを加算することにより、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊を補正する。オフセット量加算部４３の加算結果（Ｔａｏ^＊＋α）は、アシストトルク指令値演算部４４に与えられる。

アシストトルク指令値演算部４４は、オフセット量加算部４３の加算結果（Ｔａｏ^＊＋α）と、トルクセンサ１１によって検出される検出操舵トルクＴとに基づいて、アシストトルク指令値Ｔａ^＊を演算する。アシストトルク指令値Ｔａ^＊は、電動モータ１８によって右方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには正の値とされ、電動モータ１８によって左方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには負の値とされる。

アシストトルク指令値演算部４４は、検出操舵トルクＴが零以上（Ｔ≧０）であれば、オフセット量加算部４３の加算結果（Ｔａｏ^＊＋α）をそのままアシストトルク指令値Ｔａ^＊として出力する。一方、検出操舵トルクＴが零未満（Ｔ＜０）であれば、アシストトルク指令値演算部４４は、オフセット量加算部４３の加算結果（Ｔａｏ^＊＋α）に負の符号を付した値｛−（Ｔａｏ^＊＋α）｝を、アシストトルク指令値Ｔａ^＊として出力する。

電流指令値設定部４５は、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流値を電流指令値として設定する。具体的には、電流指令値設定部４５は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊およびｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊（以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Ｉ_ｄｑ ^＊」という。）を設定する。さらに具体的には、電流指令値設定部４５は、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を有意値とする一方で、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を零とする。より具体的には、電流指令値設定部４５は、アシストトルク指令値演算部４４によって演算されたアシストトルク指令値Ｔａ^＊を、電動モータ１８のトルク定数Ｋ_Ｔで除算することにより、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を設定する。

電流指令値設定部４５によって設定された二相電流指令値Ｉ_ｄｑ ^＊は、電流偏差演算部４６に与えられる。
電流検出部３３は、電動モータ１８のＵ相電流Ｉ_Ｕ、Ｖ相電流Ｉ_ＶおよびＷ相電流Ｉ_Ｗ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流Ｉ_ＵＶＷ」という。）を検出する。電流検出部３３によって検出された三相検出電流Ｉ_ＵＶＷは、ＵＶＷ／ｄｑ変換部５０に与えられる。

ＵＶＷ／ｄｑ変換部５０は、電流検出部３３によって検出されるＵＶＷ座標系の三相検出電流Ｉ_ＵＶＷ（Ｕ相電流Ｉ_Ｕ、Ｖ相電流Ｉ_ＶおよびＷ相電流Ｉ_Ｗ）を、ｄｑ座標系の二相検出電流Ｉ_ｄおよびＩ_ｑ（以下総称するときには「二相検出電流Ｉ_ｄｑ」という。）に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部５１によって演算されたロータ回転角θ_Ｓが用いられる。

電流偏差演算部４６は、電流指令値設定部４５によって設定される二相電流指令値Ｉ_ｄｑ ^＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部５０から与えられる二相検出電流Ｉ_ｄｑとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部４６は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊に対するｄ軸検出電流Ｉ_ｄの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊に対するｑ軸検出電流Ｉ_ｑの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部４７に与えられる。

ＰＩ制御部４７は、電流偏差演算部４６によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、電動モータ１８に印加すべき二相電圧指令値Ｖ_ｄｑ ^＊（ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊）を生成する。この二相電圧指令値Ｖ_ｄｑ ^＊は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部４８に与えられる。
ｄｑ／ＵＶＷ変換部４８は、二相電圧指令値Ｖ_ｄｑ ^＊を三相電圧指令値Ｖ_ＵＶＷ ^＊に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部５１によって演算されたロータ回転角θ_Ｓが用いられる。三相電圧指令値Ｖ_ＵＶＷ ^＊は、Ｕ相電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_Ｖ ^＊およびＷ相電圧指令値Ｖ_Ｗ ^＊からなる。この三相電圧指令値Ｖ_ＵＶＷ ^＊は、ＰＷＭ制御部４９に与えられる。

ＰＷＭ制御部４９は、Ｕ相電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_Ｖ ^＊およびＷ相電圧指令値Ｖ_Ｗ ^＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路３２に供給する。
駆動回路３２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部４９から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値Ｖ_ＵＶＷ ^＊に相当する電圧が電動モータ１８の各相のステータ巻線１０１，１０２，１０３に印加されることになる。

電流偏差演算部４６およびＰＩ制御部４７は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ１８に流れるモータ電流が、電流指令値設定部４５によって設定された二相電流指令値Ｉ_ｄｑ ^＊に近づくように制御される。
この実施形態では、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊に、操舵方向によるフリクション差を補償するためのオフセット量αを加算した値に基づいて、アシストトルク指令値Ｔａ^＊を演算している。これにより、中立位置からの切り込み時に操舵方向による操舵力差が発生するのを抑制でき、操舵感を向上させることができる。

図７は、ＥＣＵの変形例を示すブロック図である。図７において、前述の図２の各部に対応する部分には図２と同じ符号を付して示す。
このＥＣＵ１２Ａでは、基本アシストトルク指令値設定部４１Ａおよびオフセット量設定部４２Ａ内の基本オフセット量設定部６１Ａが、図２の基本アシストトルク指令値設定部４１およびオフセット量設定部４２内の基本オフセット量設定部６１と異なっている。また、このＥＣＵ１２Ａは、図２のアシストトルク指令値設定部４４を含んでいない。

基本アシストトルク指令値設定部４１Ａは、トルクセンサ１１によって検出された検出操舵トルクＴに基づいて、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊を設定する。検出操舵トルクＴに対する基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊の設定例は、図８に示されている。
検出操舵トルクＴは、例えば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊は、電動モータ１８によって右方向操舵のためのアシストトルクを発生させるときには正の値とされ、電動モータ１８によって左方向操舵のためのアシストトルクを発生させるときには負の値とされる。基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊は、検出操舵トルクＴの正の値に対しては正の値をとり、検出操舵トルクＴの負の値に対しては負の値をとる。検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲内の値のときには、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲以外の領域においては、基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊は、検出操舵トルクＴの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。

基本オフセット量設定部６１Ａは、予め設定された右切り補正オフセット量α_Ｒおよび左切補正オフセット量α_Ｌと、モータ角速度演算部５２によって演算されたロータ角速度ω_Ｍに基づいて、基本オフセット量αｏを設定する。右切り補正オフセット量α_Ｒおよび左切補正オフセット量α_Ｌの求め方については、既に説明したので、その説明を省略する。右切り補正オフセット量α_Ｒが０．４Ｎｍであり、左切補正オフセット量α_Ｌが０．２Ｎｍである場合の、ロータ角速度ω_Ｍに対する基本オフセット量αｏの設定例は、図９に示されている。

前述したように、ロータ角速度ω_Ｍは、たとえば、ロータが右操舵方向に対応する回転方向に回転している場合には正の値となり、ロータが左操舵方向に対応する回転方向に回転している場合には負の値となる。ロータ角速度ω_Ｍが所定値ω_Ｍ１（ω_Ｍ１＞０）以上である場合には、基本オフセット量αｏは０．４Ｎｍ（右切り補正オフセット量α_Ｒ）に設定される。ロータ角速度ω_Ｍが所定値−ω_Ｍ１以下である場合には、基本オフセット量αｏは−０．２Ｎｍ（左切補正オフセット量α_Ｌに負の符号を付した値（−α_Ｌ））に設定される。ロータ角速度ω_Ｍが−ω_Ｍ１以上ω_Ｍ１以下の範囲では、基本オフセット量αｏは、ロータ角速度ω_Ｍが大きくなるに従って−０．２Ｎｍから０．４Ｎｍまで徐々に大きくなるように設定される。

ゲイン設定部６２は、図２のＥＣＵ１２内のゲイン設定部６２と同様な動作により、トルクゲインＧを設定する。ゲイン乗算部６３は、図２のＥＣＵ１２内のゲイン乗算部６３と同様な動作により、基本オフセット量設定部６１Ａによって設定された基本オフセット量αｏに、ゲイン設定部６２によって設定されたトルクゲインＧを乗算することにより、オフセット量α（α＝αｏ・Ｇ）を演算する。

オフセット量加算部４３は、基本アシストトルク指令値設定部４１Ａによって設定された基本アシストトルク指令値Ｔａｏ^＊に、ゲイン乗算部６３によって得られたオフセット量αを加算することにより、アシストトルク指令値Ｔａ^＊（Ｔａ^＊＝Ｔａｏ^＊＋α）を演算する。このアシストトルク指令値Ｔａ^＊が、電流指令値設定部４５に与えられる。
この変形例においても、中立位置からの切り込み時に操舵方向による操舵力差が発生するのを抑制でき、操舵感を向上させることができる。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の実施形態では、操舵方向（電動モータ１８の回転方向）は、ロータ角速度ω_Ｍに基づいて判別されているが、操舵角速度に基づいて電動モータ１８の回転方向を検出してもよい。この場合には、図１に破線２４で示すように、ステアリングシャフト６の周囲に、ステアリングシャフト６の回転角である操舵角を検出するための舵角センサ２４が配置するとともに、図２および図７に示すように、ＥＣＵ１２，１２Ａ内に操舵角速度演算部７１を設ける。舵角センサ２４は、ステアリングホイール２の中立位置（基準位置）からのステアリングホイール２の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を負の値として出力する。操舵角速度演算部７１は、舵角センサ２４の出力信号を時間微分することにより、操舵角速度を演算する。操舵角速度の値が正であれば、操舵方向が右操舵方向であると判定し、操舵角速度の値が負であれば、操舵方向が左操舵方向であると判定する。操舵方向を操舵角速度演算部７１によって演算される操舵角速度に基づいて判定する場合には、基本オフセット量設定部６１，６１Ａは、操舵角速度に基づいて基本オフセット量αｏを設定する。

また、前述の実施形態では、オフセット量設定部４２，４２Ａは、基本オフセット量設定部６１，６１Ａによって設定された基本オフセット量αｏにゲイン設定部６２によって設定されたトルクゲインＧを乗算することによってオフセット量αを演算しているが、基本オフセット量設定部６１，６１Ａによって設定された基本オフセット量αｏをそのままオフセット量αとして用いてもよい。この場合には、ゲイン設定部６２およびゲイン乗算部６３は不要である。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

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、４…転舵機構、１１…トルクセンサ、１２，１２Ａ…ＥＣＵ、１８…電動モータ、２４…舵角センサ、４１，４１Ａ…基本アシトストルク指令値設定部、４２，４２Ａ…オフセット量設定部、４３…オフセット量加算部、５２…ロータ角速度演算部、６１，６１Ａ…基本オフセット量設定部、６２…ゲイン設定部、６３…ゲイン乗算部、７１…操舵角速度演算部

Claims (5)

1. 車両の転舵機構に電動モータから操舵補助力を与える電動パワーステアング装置であって、
   車両の操向のために操作される操舵部材に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクを用いて、基本アシストトルク指令値を設定する指令値設定手段と、
   前記操舵部材の操舵方向を検出する操舵方向検出手段と、
   前記操舵方向検出手段によって検出された操舵方向に基づいて、操舵方向によるフリクション差を補償するためのオフセット量を設定するオフセット量設定手段と、
   前記オフセット量設定手段によって設定されたオフセット量を用いて、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値を補正する補正手段と、
   前記補正手段による補正後の基本アシストトルク指令値に基づいて、前記電動モータを制御する手段とを含む、電動パワーステアリング装置。
2. 前記オフセット量設定手段は、前記操舵方向検出手段によって検出された操舵方向と、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクとに基づいて、操舵方向によるフリクション差を補償するためのオフセット量を設定するように構成されている、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記操舵方向検出手段は、前記電動モータまたは前記操舵部材の角速度を検出する角速度検出手段を含んでおり、
   前記オフセット量設定手段は、前記角速度検出手段によって検出された角速度に基づいて、操舵方向によるフリクション差を補償するためのオフセット量を設定するように構成されている、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記操舵方向検出手段は、前記電動モータまたは前記操舵部材の角速度を検出する角速度検出手段を含んでおり、
   前記オフセット量設定手段は、
   前記角速度検出手段によって検出された角速度に基づいて、操舵方向によるフリクション差を補償するための基本オフセット量を設定する基本オフセット量設定手段と、
   前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに基づいて、前記操舵トルクが零付近であるときに零の値をとるトルクゲインを設定するゲイン設定手段と、
   前記基本オフセット量設定手段によって設定された基本オフセット量に、前記ゲイン設定手段によって設定されたトルクゲインを乗算することにより、オフセット量を演算するオフセット演算手段とを含む、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記ゲイン設定手段は、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクの絶対値が第１所定値以下ではトルクゲインを０に設定し、前記操舵トルクの絶対値が前記第１所定値より大きな第２所定値以上ではトルクゲインを１に設定し、前記操舵トルクの絶対値が前記第１所定値と前記第２所定値の間では、前記操舵トルクの絶対値が大きくなるにしたがって、トルクゲインを０から１まで徐々に大きくなるように設定するように構成されている、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

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