JP2016013755A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される操舵速度領域では当該操舵トルク変動を抑制でき、それ以外の操舵速度領域においては中立保舵時等における微小振動の発生を抑制す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】第１補正量設定部６１は、不感帯を有する第１マップ６１ａを用いて第１補正量Ｉｃ１を設定する。第２補正量設定部６２は、第１マップ６１ａに比べて不感帯が縮小された第２マップ６２ａを用いて第２補正量Ｉｃ２を設定する。補正量切替部６３は、ロータ角速度ωｒがコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲内にあるときには第２補正量Ｉｃ２を選択し、ロータ角速度ωｒが前記所定範囲外にあるときには第１補正量Ｉｃ１を選択する。【選択図】図２

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

特許文献１には、不整地路面走行時等において転舵輪に逆入力応力が印加されることにより生じる操舵系の振動を抑制することができる電動パワーステアリング装置が開示されている。特許文献１記載の電動パワーステアリング装置は、特定周波数抽出部（特許文献１の図２参照）と、強化ゲイン演算部（特許文献１の図２参照）と、操舵トルク微分値と基礎補償量とが関連付けられた２種類のマップ（特許文献１の図１２参照）と、各マップによって演算された基礎補償量を切替えるための切替制御部（特許文献１の図１２参照）とを備えている。

特定周波数抽出部は、操舵系の状態を示す信号としてのピニオン角から、転舵輪に対する逆入力応力の印加により生じる操舵系の振動に対応する周波数成分を抽出し、その実効値をパワースペクトルとして出力する。強化ゲイン演算部は、特定周波数抽出部から出力されるパワースペクトルが大きなほど大きな強化ゲインを出力する。２つのマップは、基本的には、操舵トルクの微分値であるトルク微分値の絶対値が大きくなるほど基礎補償量の絶対値が大きくなるように設定されている。ただし、一方のマップには、トルク微分値の絶対値が所定値以下の範囲に基礎補償量が零となる不感帯が設定されている。切替制御部は、強化ゲイン演算部によって演算された強化ゲインが０である場合には、不感帯が設定されている一方のマップに基いて演算された基礎補償を選択して出力し、強化ゲインが０以外である場合には、不感帯が設定されていない他方のマップに基いて演算された基礎補償を選択して出力する。つまり、２種類のマップによって演算された基礎補償量は、転舵輪に対する逆入力応力の印加により生じる操舵系の振動に対応する周波数成分の実効値に基いて切り換えられている。

特開２００９−９０９５３号公報

電動パワーステアリング装置で発生する振動の１つとして、トーションバーと電動モータの慣性モーメントとの共振による自励振動がある。このような自励振動を抑制するための制御として、システム安定化制御が知られている。システム安定化制御では、操舵トルクを微分して位相を進めたトルク微分値に基いて補正量が演算され、得られた補正量が基本アシスト電流値に加算されることにより、電動モータに流すべき電流の目標値である電流指令値が演算される。

システム安定化制御では、トルク微分値の絶対値が大きくなるほど補正量の絶対値が大きくなるトルク微分値／補正量特性に基いて、補正量が演算される。このようなシステム安定化制御では、中立保舵時等において、操舵トルクセンサの出力信号に重畳された高周波ノイズが増幅されることになるため、中立保舵時等において微小振動が発生しやすくなる。そこで、本出願人は、前記トルク微分値／補正量特性に、トルク微分値の絶対値が所定値以下の範囲に補正量が零となる不感帯を設定することにより、中立保舵時等における微小振動の発生を抑制するようにした電動パワーステアリング装置を開発した。

しかしながら、本出願人が開発した前記電動パワーステアリング装置では、操舵速度がある操舵速度範囲内にあるときに、操舵トルクが周期的に変動する現象が生じることが分かった。そこで、本出願人は、操舵トルクが周期的に変動する原因について追究した。その結果、操舵速度がある操舵速度範囲内の速度になると、電動モータのコギングトルクの周波数が、トーションバーの剛性と電動モータの慣性モーメントとに基づく共振周波数と一致し、コギングトルクによる振動が顕著になることが原因であることが判明した。

この発明の目的は、コギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される操舵速度領域では当該操舵トルク変動を抑制でき、それ以外の操舵速度領域においては中立保舵時等における微小振動の発生を抑制す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リング装置であって、前記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取得する操舵トルク取得手段（１２，１２Ａ）と、前記操舵部材の操舵速度を取得する操舵速度取得手段（１２，１２Ａ）と、基本アシスト電流値を設定する基本アシスト電流値設定手段（４１）と、前記操舵トルク取得手段によって取得される操舵トルクの微分値であるトルク微分値と前記操舵速度取得手段によって取得される操舵速度とに基いて、補正量を演算する補正量演算手段（４３，４３Ａ）と、前記補正量演算手段によって演算された補正量に基いて、前記基本アシスト電流値設定手段によって設定された基本アシスト電流値を補正し、補正後の基本アシスト電流値に基いて、前記電動モータを制御する手段（４４〜４７）とを含み、前記補正量演算手段は、予め設定された前記トルク微分値と補正量との関係を表し、かつ補正量が零となる不感帯を有する第１特性に基いて、補正量を設定する第１補正量設定手段（６１）と、予め設定された前記トルク微分値と補正量との関係を表し、かつ前記第１特性に比べて不感帯が縮小された第２特性に基いて、補正量を設定する第２補正量設定手段（６２）と、前記操舵速度が、前記電動モータのコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲内にあるときには、前記第２補正量設定手段によって設定され補正量を選択して出力し、前記操舵速度が前記所定範囲外にあるときには、前記第１補正量設定手段によって設定される補正量を選択して出力する補正量切替手段（６３，６３Ａ）とを含んでいる、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。

この発明では、操舵速度が電動モータのコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲外にあるときには、不感帯を有する第１特性に基いて設定された補正量が選択される。これにより、操舵速度が電動モータのコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲外にあるときには、自励振動を抑制できるとともに、中立保舵時等における微小振動の発生を抑制することができる。一方、操舵速度が電動モータのコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲内にあるときには、第１特性に比べて不感帯が縮小された第２特性に基いて設定された補正量が選択される。これにより、操舵速度が電動モータのコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲内にあるときには、自励振動を抑制できるとともに、電動モータのコギングトルクに基づく操舵トルク変動を抑制することができる。

したがって、この発明によれば、電動モータのコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される操舵速度領域においては、電動モータのコギングトルクに基づく操舵トルク変動を抑制でき、それ以外の操舵速度領域においては、中立保舵時等における微小振動の発生を抑制できるから、滑らかな操舵フィーリングを実現できる。
請求項２記載の発明は、トーションバー（１０）を含むステアリングシャフト（６）を含み、前記所定範囲は、前記電動モータのコギンクトルクの周波数が、前記トーションバーの剛性と前記電動モータの慣性モーメントとに基づく共振周波数に一致するような操舵速度範囲である、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、前記第２の特性は、前記トルク微分値が零であるときを除いて不感帯が存在しない特性を有している、請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置である。

図１は、本発明の第１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に対する基本アシスト電流値Ｉａｏ^＊の設定例を示すグラフである。 図５は、第１マップの具体例を説明するためのグラフである。 図６は、第２マップの具体例を説明するためのグラフである。 図７は、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置に用いられるＥＣＵの構成を示すブロック図である。

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、つまり、トーションバー１０の捩れ角に基づいて、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。
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。

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とは一体的に回転可能に連結されている。
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Ｔ、車速センサ２４によって検出される車速Ｖ、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。

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）θｅ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θｅに従う実回転座標系である。このロータ回転角θｅ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、基本アシスト電流値設定部４１と、トルク微分値演算部４２と、システム安定化補正量演算部４３と、補償量加算部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θｅ，θｍを演算する。θｅは電気角であり、θｍ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θｅ（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回転角θｍ（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によって演算される回転角θｍを時間微分することにより、ロータ角速度ωｒを演算する。電動モータ１８とステアリングホイール２とは、減速機構１９およびステアリングシャフト６を介して連結されているので、ロータ角速度ωｒはステアリングホイール２の操舵速度に比例した速度となる。
基本アシスト電流値設定部４１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と車速センサ２４によって検出される車速Ｖとに基づいて、基本アシスト電流値Ｉａｏ^＊を設定する。検出操舵トルクＴに対する基本アシスト電流値Ｉａｏ^＊の設定例は、図４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、基本アシスト電流値Ｉａｏ^＊は、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。基本アシスト電流値Ｉａｏ^＊は、検出操舵トルクＴの正の値に対しては正をとり、検出操舵トルクＴの負の値に対しては負をとる。

検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１（たとえば、Ｔ１＝０．４Ｎ・ｍ）の範囲（トルク不感帯）の微小な値のときには、基本アシスト電流値Ｉａｏ^＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲外の値である場合には、基本アシスト電流値Ｉａｏ^＊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。また、基本アシスト電流値Ｉａｏ^＊は、車速センサ２４によって検出される車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されるようになっている。これにより、低速走行時には操舵補助力が大きくされ、高速走行時には操舵補助力が小さくされる。

トルク微分値演算部４２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の微分値であるトルク微分値ｄＴを演算する。システム安定化補正量演算部４３は、トルク微分値演算部４２によって演算されるトルク微分値ｄＴと、ロータ角速度演算部５１によって演算されるロータ角速度ωｒとに基いて、システム安定化補正量Ｉｃを演算する。システム安定化補正量演算部４３の詳細については、後述する。

補償量加算部４４は、基本電流指令値設定部４１によって設定された電流指令値Ｉｏ^＊に、システム安定化補正量演算部４３によって演算されたシステム安定化補正量Ｉｃを加算することにより、アシスト電流値Ｉａ^＊（＝Ｉａｏ^＊＋Ｉｃ）を演算する。これにより、基本アシスト電流値Ｉａｏ^＊がシステム安定化補正量Ｉｃによって補正される。
電流指令値設定部４５は、補償量加算部４４によって演算されたアシスト電流値Ｉａ^＊（補正後の基本アシスト電流値）に基いて、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 ^＊を補償量加算部４４によって演算されたアシスト電流値Ｉａ^＊（補正後の基本アシスト電流値）とする一方で、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を零とする。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によって演算されるロータ回転角θｅが用いられる。

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によって演算されるロータ回転角θｅ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。
以下、システム安定化補正量演算部４３について詳しく説明する。システム安定化補正量演算部４３は、第１補正量設定部６１と第２補正量設定部６２と補正量切替部６３とを含んでいる。第１補正量設定部６１および第２補正量設定部６２は、ともに、基本的には、トルク微分値演算部４２によって演算されるトルク微分値ｄＴに基いて、トーションバー１０と電動モータ１８の慣性モーメントとの共振による自励振動を抑制するための補正量を演算するものである。第１補正量設定部６１および第２補正量設定部６２は、補正量が零となる不感帯の範囲が互いに異なっている。

第１補正量設定部６１は、トルク微分値演算部４２によって演算されるトルク微分値ｄＴと、トルク微分値ｄＴと第１補正量Ｉｃ１との関係を記憶した第１マップ６１ａとに基いて、第１補正量Ｉｃ１を設定する。図５は、第１マップ６１ａの具体例を説明するためのグラフである。第１マップ６１ａには、トルク微分値ｄＴが−ｄＴ１〜ｄＴ１の範囲内であるときに第１補正量Ｉｃ１が零となる不感帯が設定されている。第１マップ６１ａでは、トルク微分値ｄＴがｄＴ１より大きいときには、第１補正量Ｉｃ１は、正の値をとり、トルク微分値ｄＴが大きいほどその絶対値が大きくなる。また、第１マップ６１ａでは、トルク微分値ｄＴが−ｄＴ１より小さいときには、第１補正量Ｉｃ１は、負の値をとり、トルク微分値ｄＴが小さいほどその絶対値が大きくなる。

−ｄＴ１〜ｄＴ１の範囲に不感帯が設けられているのは、中立保舵時等において、トルクセンサ１１の出力信号に重畳された高周波ノイズが増幅されて、微小振動が発生するのを抑制するためである。
電動モータ１８が駆動されると、コギングトルクが発生する。コギングトルクは、電動モータ１８の極対数で決まる所定のロータ回転角度毎に表れる。したがって、コギングトルクの周波数は、電動モータ１８の回転速度（ロータ角速度ωｒ）、すなわち、操舵速度によって変化する。このため、ロータ角速度ωｒ（操舵速度）によっては、コギングトルクの周波数が、トーションバー１０の剛性と電動モータ１８の慣性モーメントとに基づく共振周波数に一致する。第１マップ６１ａでは、−ｄＴ１〜ｄＴ１の範囲に不感帯が設定されているため、この不感帯において、コギングトルクの周波数が前記共振周波数に一致したときには、コギングトルクによる振動が顕著となり、周期的な操舵トルク変動が発生してしまう。

第２補正量設定部６２は、トルク微分値演算部４２によって演算されるトルク微分値ｄＴと、トルク微分値ｄＴと第２補正量Ｉｃ２との関係を記憶した第２マップ６２ａとに基いて、第２補正量Ｉｃ２を設定する。図６は、第２マップ６２ａの具体例を説明するためのグラフである。第２マップ６２ａでは、コギングトルクに基づく操舵トルク変動を抑制できるようにするために、第１マップ６１ａに比べて不感帯が縮小されている。具体的には、第２マップ６２ａでは、トルク微分値ｄＴが零であるときには第２補正量Ｉｃ２は零となるが、それ以外に第２補正量Ｉｃ２が零となる不感帯は設定されていない。

第２マップ６２ａでは、トルク微分値ｄＴが零より大きいときには、第２補正量Ｉｃ２は、正の値をとり、トルク微分値ｄＴが大きいほどその絶対値が大きくなる。また、第２マップ６２ａでは、トルク微分値ｄＴが零より小さいときには、第２補正量Ｉｃ２は、負の値をとり、トルク微分値ｄＴが小さいほどその絶対値が大きくなる。
補正量切替部６３には、第１補正量設定部６１によって設定された第１補正量Ｉｃ１と、第２補正量設定部６２によって設定された第２補正量Ｉｃ２とが入力する。補正量切替部６３は、ロータ角速度演算部５２によって演算されるロータ角速度ωｒに基いて、第１補正量Ｉｃ１および第２補正量Ｉｃ２のうちの一方を選択して、システム安定化補正量Ｉｃとして出力する。

トーションバー１０の剛性と電動モータ１８の慣性モーメントとに基づく共振周波数は、予め求めることができる。また、電動モータ１８のコギングトルクの一周期に相当するロータ回転角度も、予め求めることができる。したがって、コギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致するロータ角速度範囲（操舵速度範囲）も予め求めることができる。ロータ角速度ωｒの絶対値が第１閾値ωｒ１（ωｒ１＞０）以上でかつ第２閾値ωｒ２（ωｒ２＞ωｒ１）以下となる範囲が、コギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致するロータ角速度範囲であるとすると、補正量切替部６３には、前記第１閾値ωｒ１および第２閾値ωｒ２が予め設定されている。

補正量切替部６３は、ロータ角速度演算部５１によって演算されたロータ角速度ωｒの絶対値が第１閾値ωｒ１以上でかつ第２閾値ωｒ２以下の所定範囲外にあるとき、すなわち、ロータ角速度ωｒの絶対値が第１閾値ωｒ１未満であるかまたは第２閾値ωｒ２より大きいときには、第１補正量設定部６１によって設定された第１補正量Ｉｃ１を選択して、システム安定化補正量Ｉｃとして出力する。つまり、ロータ角速度ωｒが、コギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致する所定範囲外にあるときには、第１補正量Ｉｃ１が選択される。したがって、この場合には、基本アシスト電流Ｉａｏ^＊に第１補正量Ｉｃ１が加算されることにより、アシスト電流Ｉａ^＊が演算される。

一方、ロータ角速度演算部５１によって演算されたロータ角速度ωｒの絶対値が第１閾値ωｒ１以上でかつ第２閾値ωｒ２以下の所定範囲内にあるときには、補正量切替部６３は、第２補正量設定部６２によって設定された第２補正量Ｉｃ２を選択して、システム安定化補正量Ｉｃとして出力する。つまり、ロータ角速度ωｒが、コギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致する所定範囲内にあるときには、第２補正量Ｉｃ２が選択される。したがって、この場合には、基本アシスト電流Ｉａｏ^＊に第２補正量Ｉｃ２が加算されることにより、アシスト電流Ｉａ^＊が演算される。

前述の第１実施形態では、ロータ角速度ωｒが、電動モータ１８のコギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致する所定範囲外にあるときには、不感帯が設定されている第１マップ６１ａに基いて設定された第１補正量Ｉｃ１が選択される。これにより、ロータ角速度ωｒがコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲外にあるときには、自励振動を抑制できるとともに、中立保舵時等における微小振動の発生を抑制することができる。一方、ロータ角速度ωｒが、コギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致する所定範囲内にあるときには、第１マップ６１ａに比べて不感帯が縮小された第２マップ６２ａに基いて設定された第２補正量Ｉｃ２が選択される。これにより、ロータ角速度ωｒがコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲内にあるときには、自励振動を抑制できるとともに、コギングトルクに基づく操舵トルク変動を抑制することができる。

したがって、前述の第１実施形態によれば、電動モータ１８のコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測されるロータ角速度領域（操舵速度領域）においては、電動モータ１８のコギングトルクに基づく操舵トルク変動を抑制でき、それ以外のロータ角速度領域（操舵速度領域）においては、中立保舵時等における微小振動の発生を抑制することができるから、滑らかな操舵フィーリングを実現できる。

図７は、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置に用いられるＥＣＵの構成を示すブロック図である。図８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。
第２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は、図１に示される第１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とほぼ同じである。第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に加えて、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が追加されている。つまり、第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、図１に破線で示すとともに図７に実線で示すように、例えば、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８１が配置されている。舵角センサ８１は、ステアリングホイール２の中立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。

図７のＥＣＵ１２Ａ内のマイクロコンピュータ３１Ａと、図２のＥＣＵ１２内のマイクロコンピュータ３１とを比較すると、図７のマイクロコンピュータ３１では、図２のロータ角速度回転演算部５２の代わりに操舵速度を演算するための操舵速度演算部５３が設けられている点と、補正量切替部６３Ａが操舵速度演算部５３によって演算される操舵速度に基いて補償量を切替える点とが異なっている。

操舵速度演算部５３は、舵角センサ８１によって検出される操舵角を時間微分することにより、操舵速度ωｈを演算する。
操舵速度ωｈの絶対値が第３閾値ωｈ３（ωｈ３＞０）以上でかつ第４閾値ωｈ４（ωｈ４＞ωｈ３）以下となる範囲が、コギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致する操舵速度範囲であるとすると、補正量切替部６３Ａには、前記第３閾値ωｈ３および第４閾値ωｈ４が予め設定されている。

補正量切替部６３Ａは、操舵速度演算部５３によって演算された操舵速度ωｈの絶対値が第３閾値ωｈ３以上でかつ第４閾値ωｈ４以下の所定範囲外にあるとき、すなわち、操舵速度ωｈの絶対値が第３閾値ωｈ３１未満であるかまたは第４閾値ωｈ４より大きいときには、第１補正量設定部６１によって設定された第１補正量Ｉｃ１を選択して、システム安定化補正量Ｉｃとして出力する。つまり、操舵速度ωｈが、コギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致する所定範囲外であるときには、第１補正量Ｉｃ１が選択される。したがって、この場合には、基本アシスト電流Ｉａｏ^＊に第１補正量Ｉｃ１が加算されることにより、アシスト電流Ｉａ^＊が演算される。

一方、操舵速度演算部５３によって演算された操舵速度ωｈの絶対値が、第３閾値ωｈ３以上でかつ第４閾値ωｈ４以下の所定範囲内にあるときには、補正量切替部６３Ａは、第２補正量設定部６２によって設定された第２補正量Ｉｃ２を選択して、システム安定化補正量Ｉｃとして出力する。つまり、操舵速度ωｈが、コギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致する所定範囲内であるときには、第２補正量Ｉｃ２が選択される。したがって、この場合には、基本アシスト電流Ｉａｏ^＊に第２補正量Ｉｃ２が加算されることにより、アシスト電流Ｉａ^＊が演算される。

前述の第２実施形態では、操舵速度ωｈが、電動モータ１８のコギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致する所定範囲外にあるときには、不感帯が設定されている第１マップ６１ａに基いて設定された第１補正量Ｉｃ１が選択される。これにより、操舵速度ωｈがコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲外にあるときには、自励振動を抑制できるとともに、中立保舵時等における微小振動の発を抑制することができる。一方、操舵速度ωｈが、コギングトルクの周波数が前記共振周波数と一致する所定範囲内にあるときには、第１マップ６１ａに比べて不感帯が縮小された第２マップ６２ａに基いて設定された第２補正量Ｉｃ２が選択される。これにより、操舵速度ωｈがコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲内にあるときには、自励振動を抑制できるとともに、コギングトルクに基づく操舵トルク変動を抑制することができる。

したがって、前述の第２実施形態によれば、電動モータ１８のコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される操舵速度領域においては、電動モータ１８のコギングトルクに基づく操舵トルク変動を抑制でき、それ以外の操舵速度領域においては、中立保舵時等における微小振動の発生を抑制することができるから、滑らかな操舵フィーリングを実現できる。

以上、この発明の第１および第２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。たとえば、前述の第１および第２実施形態では、第２補正量設定部６２は、トルク微分値ｄＴが零以外の範囲において不感帯が設定されていない第２マップ６２ａを用いて、第２補正量Ｉｃ２を設定している。しかし、第２補正量設定部６２は、第１マップ６１ａに比べて不感帯が縮小されておれば、トルク微分値ｄＴが零以外の範囲において不感帯が設定されている第２マップに基いて、第２補正量Ｉｃ２を設定するようにしてもよい。

また、前述の第１および第２実施形態では、第１補正量設定部６１および第２補正量設定部６２は、トルク微分値と補正量との関係を記憶したマップに基いて補正量を設定している。しかし、第１補正量設定部６１および第２補正量設定部６２は、トルク微分値と補正量との関係を表す数式に基いて補正量を設定するものであってもよい。
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…車速センサ、４１…基本アシト電流値設定部、４２…トルク微分値演算部、４３，４３Ａ…システム安定化補償量演算部、５２…ロータ角速度演算部、５３…操舵速度演算部、６１…第１補償量演算部、６２…第２補償量演算部、６３，６３Ａ…補償量切替部、８１…舵角センサ

Claims (3)

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リング装置であって、
   前記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取得する操舵トルク取得手段と、
   前記操舵部材の操舵速度を取得する操舵速度取得手段と、
   基本アシスト電流値を設定する基本アシスト電流値設定手段と、
   前記操舵トルク取得手段によって取得される操舵トルクの微分値であるトルク微分値と前記操舵速度取得手段によって取得される操舵速度とに基いて、補正量を演算する補正量演算手段と、
   前記補正量演算手段によって演算された補正量に基いて、前記基本アシスト電流値設定手段によって設定された基本アシスト電流値を補正し、補正後の基本アシスト電流値に基いて、前記電動モータを制御する手段とを含み、
   前記補正量演算手段は、
   予め設定された前記トルク微分値と補正量との関係を表し、かつ補正量が零となる不感帯を有する第１特性に基いて、補正量を設定する第１補正量設定手段と、
   予め設定された前記トルク微分値と補正量との関係を表し、かつ前記第１特性に比べて不感帯が縮小された第２特性に基いて、補正量を設定する第２補正量設定手段と、
   前記操舵速度の絶対値が、前記電動モータのコギングトルクに基づく操舵トルク変動が顕著になると予測される所定範囲内にあるときには、前記第２補正量設定手段によって設定される補正量を選択して出力し、前記操舵速度の前記所定範囲外にあるときには、前記第１補正量設定手段によって設定される補正量を選択して出力する補正量切替手段とを含んでいる、電動パワーステアリング装置。
2. トーションバーを含むステアリングシャフトを含み、
   前記所定範囲は、前記電動モータのコギンクトルクの周波数が、前記トーションバーの剛性と前記電動モータの慣性モーメントとに基づく共振周波数に一致するような操舵速度範囲である、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記第２の特性は、前記トルク微分値が零であるときを除いて不感帯が存在しない特性を有している、請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。

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