JP2016172505A - 油圧式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブ開度の絶対値が小さい領域において制御応答性を向上させ、バルブ開度の絶対値が大きい領域において制御を安定化させることができる油圧式パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】角度偏差演算部６５は、バルブ開度指令値設定部６３によって設定されたバルブ開度指令値θｖ＊とバルブ駆動用モータ１５の実回転角θｖとの偏差Δθｖを演算する。ＰＩＤ制御部６６は、角度偏差演算部６５によって演算された角度偏差Δθｖに対してＰＩＤ演算を行って、電流指令値Ｉ＊を演算する。フィードバックゲイン変更部７１は、回転角演算部６４によって演算されるバルブ駆動用モータ１５の実回転角（実バルブ開度）θｖに応じて、ＰＩＤ制御部６６におけるフィードバックゲインＫｐ，Ｋｉ，Ｋｄを変更する。【選択図】図５

Description

この発明は、油圧式パワーステアリング装置に関する。

車両のステアリング機構に結合されたパワーシリンダに、油圧ポンプからの作動油を、油圧制御バルブを介して供給することによって、操舵力を補助する油圧式パワーステアリング装置が従来から知られている。一般的な油圧式パワーステアリング装置では、油圧制御バルブは、ステアリングホイール等の操舵部材にステアリングシャフトを介して機械的に連結されており、操舵部材の操作に応じて油圧制御バルブの開度が調節される。

下記特許文献１には、油圧制御バルブを操舵部材に機械的に連結せずに、電動モータ（バルブ駆動用モータ）によって油圧制御バルブの開度を制御する油圧式パワーステアリング装置が開示されている。特許文献１記載の油圧式パワーステアリング装置は、アシストトルク指令値を設定するアシストトルク指令値設定部と、アシストトルク指令値に応じて油圧制御バルブのバルブ開度の目標値であるバルブ開度指令値を設定するバルブ開度指令値設定部と、油圧制御バルブの実バルブ開度がバルブ開度指令値と等しくなるようにバルブ駆動用モータを制御するフィードバック制御部とを含んでいる。

特開２０１４−８５８８０号公報

特許文献１に記載されているような油圧式パワーステアリング装置においては、油圧制御バルブの開度（バルブ開度）とパワーシリンダに供給される作動油の圧力との関係は、一般的に、図２に示すように非線形となる。つまり、油圧制御バルブは、バルブ開度の絶対値が小さい領域（中立位置付近の領域）ではバルブ開度に対する圧力の平均変化率が小さく、バルブ開度の絶対値が大きい領域（締め切り角付近の領域）ではバルブ開度に対する圧力の平均変化率が大きい特性を有している。このため、バルブ開度の絶対値が小さい領域では制御応答性が低くなりやすく、バルブ開度の絶対値が大きい領域では制御応答性が高くなりすぎて制御が不安定になりやすい。

この発明の目的は、バルブ開度の絶対値が小さい領域において制御応答性を向上させ、バルブ開度の絶対値が大きい領域において制御を安定化させることができる油圧式パワーステアリング装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両のステアリング機構（２）に結合されたパワーシリンダ（１６）と、前記パワーシリンダに作動油を供給するための油圧ポンプ（２３）と、操舵部材（３）に機械的に連結されておらず、前記油圧ポンプから前記パワーシリンダへの作動油の供給を制御するための油圧制御バルブ（１４）とを含み、前記油圧制御バルブは、バルブ開度の絶対値が小さい領域ではバルブ開度に対する前記パワーシリンダに供給される作動油の圧力の平均変化率が小さく、バルブ開度の絶対値が大きい領域では前記平均変化率が大きい特性を有する油圧式パワーステアリング装置（１）であって、前記油圧制御バルブの開度を制御するための電動モータ（１５）と、前記油圧制御バルブの開度の目標値であるバルブ開度指令値を設定するバルブ開度指令値設定手段（６２，６３）と、前記油圧制御バルブの実バルブ開度が、前記バルブ開度指令値設定手段によって設定されるバルブ開度指令値に等しくなるように、前記電動モータをフィードバック制御するモータ制御手段（６５，６６）と、前記モータ制御手段の制御応答性を、前記油圧制御バルブの実バルブ開度に応じて変更する制御応答性変更手段（７１，７２）とを含む、油圧式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。

この構成では、モータ制御手段の制御応答性を、油圧制御バルブの実バルブ開度に応じて変更することができる。したがって、バルブ開度の絶対値が小さい領域での制御応答性を高めることができ、バルブ開度の絶対値が大きい領域での制御応答性を低減させることができる。これにより、バルブ開度の絶対値が小さい領域において制御応答性を向上させることができるとともに、バルブ開度の絶対値が大きい領域において制御を安定化させることができる。

請求項２記載の発明は、前記制御応答性変更手段は、前記モータ制御手段におけるフィードバックゲインを前記油圧制御バルブの実バルブ開度に応じて変更するように構成されている、請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置である。
請求項３記載の発明は、前記制御応答性変更手段は、前記油圧制御バルブの実バルブ開度の絶対値が小さい場合に前記フィードバックゲインを大きくし、前記油圧制御バルブの実バルブ開度の絶対値が大きい場合に前記フィードバックゲインを小さくするように構成されている、請求項２に記載の油圧式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（３２）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対して位相補償処理を施す位相補償処理手段（６１）とをさらに含み、前記バルブ開度指令値設定手段は、前記位相補償処理手段による位相補償処理後の操舵トルクを用いて、前記バルブ開度指令値を設定するように構成されており、前記制御応答性変更手段は、前記位相補償処理手段における位相補償特性を前記油圧制御バルブの実バルブ開度に応じて変更するように構成されている、請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置である。

請求項５記載の発明は、前記制御応答性変更手段は、前記油圧制御バルブの実バルブ開度の絶対値が小さい場合に前記制御手段の制御応答性が高くなり、前記油圧制御バルブの実バルブ開度の絶対値が大きい場合に前記制御手段の制御応答性が低くなるように、前記位相補償処理手段の位相補償特性を変更するように構成されている、請求項４に記載の油圧式パワーステアリング装置である。

図１は、この発明の一実施形態に係る油圧式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、油圧制御バルブの開度とパワーシリンダに供給される作動油の圧力との関係を示すグラフである。 図３は、ポンプ駆動用モータ制御部の構成を示すブロック図である。 図４は、操舵角速度ωｈに対するポンプ回転速度指令値Ｖｐ^＊の設定例を示すグラフである。 図５は、バルブ駆動用モータ制御部の構成を示すブロック図である。 図６は、位相補償後トルクＴｈに対するアシストトルク指令値Ｔａ^＊の設定例を示すグラフである。 図７は、アシストトルク指令値Ｔａ^＊に対するバルブ開度指令値θｖ^＊の設定例を示すグラフである。 図８は、実バルブ開度θｖに対するフィードバックゲイン変更用ゲインＧの設定例を示すグラフである。 図９は、位相補償部のゲイン特性を示すゲイン線図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る油圧式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。
油圧式パワーステアリング装置１は、車両のステアリング機構２に操舵補助力を与えるためのものである。ステアリング機構２は、車両の操向のために運転者によって操作される操舵部材としてのステアリングホイール３と、このステアリングホイール３に連結されたステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４の先端部に連結され、ピニオンギア６を持つピニオンシャフト５と、ピニオンギア６に噛合するラック７ａを有し、車両の左右方向に延びた転舵軸としてのラック軸７とを備えている。

ラック軸７の両端にはタイロッド８がそれぞれ連結されており、このタイロッド８は、それぞれ、左右の転舵輪９，１０を支持するナックルアーム１１に連結されている。ナックルアーム１１は、キングピン１２まわりに回動可能に設けられている。
ステアリングホイール３が操作されてステアリングシャフト４が回転されると、この回転が、ピニオンギア６およびラック７ａによって、ラック軸７の軸方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム１１のキングピン１２まわりの回転運動に変換され、これにより、左右の転舵輪９，１０が転舵される。

ステアリングシャフト４の周囲には、ステアリングシャフト４の回転角である操舵角θｈを検出するための舵角センサ３１が配置されている。この実施形態では、舵角センサ３１は、ステアリングシャフト４の中立位置（操舵中立位置）からのステアリングシャフト４の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、操舵中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、操舵中立位置から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。ピニオンシャフト５には、操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ３２が設けられている。

油圧式パワーステアリング装置１は、油圧制御バルブ１４、パワーシリンダ１６および油圧ポンプ２３を含んでいる。油圧制御バルブ１４は、例えばロータリバルブであり、ロータハウジング（図示略）と作動油の流通方向を切り替えるためのロータ（図示略）とを備えている。油圧制御バルブ１４のロータが電動モータ１５（以下「バルブ駆動用モータ１５」という）によって回転されることにより、油圧制御バルブ１４の開度が制御される。バルブ駆動用モータ１５は、例えば三相ブラシレスモータからなる。バルブ駆動用モータ１５の近傍には、バルブ駆動用モータ１５のロータの回転角（実回転角θｖ）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３３が配置されている。

油圧制御バルブ１４は、ステアリング機構２に操舵補助力を与えるパワーシリンダ１６に接続されている。パワーシリンダ１６は、ステアリング機構２に結合されている。具体的には、パワーシリンダ１６は、ラック軸７に一体に設けられたピストン１７と、このピストン１７によって区画された一対のシリンダ室１８，１９とを有しており、シリンダ室１８，１９は、それぞれ、対応する油路（フィードチューブ）２０，２１を介して、油圧制御バルブ１４に接続されている。

油圧制御バルブ１４は、リザーバタンク２２および油圧ポンプ２３を通る油循環路２４の途中部に介装されている。油圧ポンプ２３は、例えば、ギヤポンプからなり、電動モータ２５（以下、「ポンプ駆動用モータ２５」という）によって駆動され、リザーバタンク２２に貯留されている作動油をくみ出して油圧制御バルブ１４に供給する。余剰分の作動油は、油圧制御バルブ１４から油循環路２４を介してリザーバタンク２２に帰還される。

ポンプ駆動用モータ２５は、一方向に回転駆動されて、油圧ポンプ２３を駆動するものである。具体的には、ポンプ駆動用モータ２５は、その出力軸が油圧ポンプ２３の入力軸に連結されており、ポンプ駆動用モータ２５の出力軸が回転することで、油圧ポンプ２３の入力軸が回転して油圧ポンプ２３の駆動が達成される。ポンプ駆動用モータ２５は、例えば三相ブラシレスモータからなる。ポンプ駆動用モータ２５の近傍には、ポンプ駆動用モータ２５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３４が配置されている。

油圧制御バルブ１４は、バルブ駆動用モータ１５によって油圧制御バルブ１４のロータが基準回転角度位置（バルブ開度中立位置）から一方の方向に回転された場合には、油路２０，２１のうちの一方を介してパワーシリンダ１６のシリンダ室１８，１９のうちの一方に作動油を供給するとともに、他方の作動油をリザーバタンク２２に戻す。また、バルブ駆動用モータ１５によって油圧制御バルブ１４のロータがバルブ開度中立位置から他方の方向に回転された場合には、油路２０，２１のうちの他方を介してシリンダ室１８，１９のうちの他方に作動油を供給するとともに、一方の作動油をリザーバタンク２２に戻す。

油圧制御バルブ１４のロータがバルブ開度中立位置にある場合には、油圧制御バルブ１４は、いわば平衡状態となり、パワーシリンダ１６の両シリンダ室１８，１９は等圧に維持され、作動油は油循環路２４を循環する。バルブ駆動用モータ１５によって油圧制御バルブ１４のロータが回転されると、パワーシリンダ１６のシリンダ室１８，１９のいずれかに作動油が供給され、ピストン１７が車幅方向（車両の左右方向）に沿って移動する。これにより、ラック軸７に操舵補助力が作用することになる。

図２は、油圧制御バルブ１４の開度（バルブ開度）とパワーシリンダ１６に供給される作動油の圧力との関係を示すグラフである。油圧制御バルブ１４は、バルブ開度の絶対値が小さい領域（中立位置付近の領域）ではバルブ開度に対する圧力の平均変化率が小さく、バルブ開度の絶対値が大きい領域（締め切り角付近の領域）ではバルブ開度に対する圧力の平均変化率が大きい特性を有している。

図１に戻り、舵角センサ３１によって検出される操舵角θｈ、トルクセンサ３２によって検出される操舵トルクＴｈ、回転角センサ３３，３４の出力信号、車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐ、バルブ駆動用モータ１５に流れる電流を検出するための電流センサ３６の出力信号は、コンピュータにより構成される制御装置４０にそれぞれ入力される。制御装置４０は、駆動回路４１を介してバルブ駆動用モータ１５を制御するともに、駆動回路４２を介してポンプ駆動用モータ２５を制御する。

制御装置４０は、バルブ駆動用モータ１５の駆動回路４１を制御するためのバルブ駆動用モータ制御部４３と、ポンプ駆動用モータ２５を制御するためのポンプ駆動用モータ制御部４４とを含んでいる。
図３は、ポンプ駆動用モータ制御部４４の構成を示すブロック図である。
ポンプ駆動用モータ制御部４４は、ソフトウエア処理によって実現される機能実現手段として、操舵角速度演算部５１と、ポンプ回転速度指令値設定部５２と、回転角演算部５３と、回転速度演算部５４と、速度偏差演算部５５と、ＰＩ制御部５６と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部５７とを含んでいる。

操舵角速度演算部５１は、舵角センサ３１の出力値を時間微分することによって、操舵角速度ωｈを演算する。ポンプ回転速度指令値設定部５２は、操舵角速度演算部５１によって演算される操舵角速度ωｈと車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐとに基いて、油圧ポンプ２３の回転速度の指令値（ポンプ駆動用モータ２５の回転速度の指令値）であるポンプ回転速度指令値（モータ回転速度指令値）Ｖｐ^＊を設定する。

具体的には、ポンプ回転速度指令値設定部５２は、車速毎に操舵角速度とポンプ回転速度指令値との関係を記憶したマップに基いてポンプ回転速度指令値Ｖｐ^＊を設定する。図４は、操舵角速度ωｈに対するポンプ回転速度指令値Ｖｐ^＊の設定例を示すグラフである。ポンプ回転速度指令値Ｖｐ^＊は、操舵角速度ωｈが０のときに所定の下限値をとり、操舵角速度ωｈの増加に応じて単調に増加するように設定されている。また、ポンプ回転速度指令値Ｖｐ^＊は、車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐが大きいほど、その値が小さくなるように設定されている。

回転角演算部５３は、回転角センサ３４の出力信号に基いて、ポンプ駆動用モータ２５の回転角θｐを演算する。回転速度演算部５４は、回転角演算部５３によって演算されるポンプ駆動用モータ２５の回転角θｐに基いて、ポンプ駆動用モータ２５の回転速度Ｖｐを演算する。速度偏差演算部５５は、ポンプ回転速度指令値設定部５２によって設定されたポンプ回転速度指令値Ｖｐ^＊と回転速度演算部５４によって演算されたポンプ駆動用モータ２５の回転速度Ｖｐとの偏差ΔＶｐ（＝Ｖｐ^＊−Ｖｐ）を演算する。

ＰＩ制御部５６は、速度偏差演算部５５によって演算された速度偏差ΔＶｐに対してＰＩ演算を行なうことで、ポンプ駆動用モータ２５に印加すべき電圧指令値を演算する。すなわち、速度偏差演算部５５およびＰＩ制御部５６によって、ポンプ駆動用モータ２５の回転速度Ｖｐをポンプ回転速度指令値Ｖｐ^＊に導くための速度フィードバック制御手段が構成されている。

ＰＷＭ制御部５７は、ＰＩ制御部５６によって演算された電圧指令値と、回転角演算部５３によって演算されたポンプ駆動用モータ２５の回転角θｐとに基いて、駆動信号を生成して、駆動回路４２に供給する。これにより、駆動回路４２から、ＰＩ制御部５６によって演算された電圧指令値に応じた電圧がポンプ駆動用モータ２５に印加される。
なお、ポンプ駆動用モータ制御部４４は、ポンプ駆動用モータ２５の回転速度が予め定められた所定速度となるように駆動回路４２を制御してもよい。

図５は、バルブ駆動用モータ制御部４３の構成を示すブロック図である。
バルブ駆動用モータ制御部４３は、車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐおよびトルクセンサ３２によって検出される操舵トルクＴｈに基いて、油圧制御バルブ１４の開度（バルブ駆動用モータ１５の回転角）を制御する。つまり、バルブ駆動用モータ制御部４３は、バルブ駆動用モータ１５に対して回転角制御を行う。

バルブ駆動用モータ制御部４３は、ソフトウエア処理によって実現される機能実現手段として、位相補償部６１と、アシストトルク指令値設定部６２と、バルブ開度指令値設定部６３と、回転角演算部６４と、角度偏差演算部６５と、ＰＩＤ（比例積分微分）制御部６６と、モータ電流演算部６７と、電流偏差演算部６８と、ＰＩ（比例積分）制御部６９と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部７０と、フィードバックゲイン変更部７１と、位相補償特性変更部７２とを含んでいる。フィードバックゲイン変更部７１は、制御応答性変更手段の一例である。また、位相補償特性変更部７２は、制御応答性変更手段の一例である。

位相補償部６１は、トルクセンサ３２によって検出される操舵トルク（以下、「検出操舵トルクＴｈ」という場合がある。）の位相を進めて系を安定化させるための位相補償処理を行うものである。この位相補償部６１によって位相補償された操舵トルク（以下、「位相補償後トルクＴｈ」という。）と、車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐとがアシストトルク指令値設定部６２に与えられるようになっている。

アシストトルク指令値設定部６２は、位相補償後トルクＴｈと車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐとに基いて、パワーシリンダ１６によって発生させるべきアシストトルクの指令値であるアシストトルク指令値Ｔａ^＊［Ｎ・ｍ］を設定する。具体的には、アシストトルク指令値設定部６２は、車速毎に位相補償後トルクとアシストトルク指令値との関係を記憶したマップに基いて、アシストトルク指令値Ｔａ^＊を設定する。図６は、位相補償後トルクＴｈに対するアシストトルク指令値Ｔａ^＊の設定例を示すグラフである。

位相補償後トルクＴｈ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、アシストトルク指令値Ｔａ^＊は、パワーシリンダ１６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、パワーシリンダ１６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。

アシストトルク指令値Ｔａ^＊は、位相補償後トルクＴｈの正の値に対しては正の値をとり、位相補償後トルクＴｈの負の値に対しては負の値をとる。位相補償後トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲の微小な値のときには、アシストトルクは零とされる。そして、位相補償後トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲以外の領域においては、アシストトルク指令値Ｔａ^＊は、位相補償後トルクＴｈ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ている。また、アシストトルク指令値Ｔａ^＊は、車速センサ３５によって検出される車速Ｓｐが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されている。

バルブ開度指令値設定部６３は、アシストトルク指令値設定部６２によって設定されたアシストトルク指令値Ｔａ^＊に基いて、油圧制御バルブ１４の開度の目標値（バルブ駆動用モータ１５の回転角の目標値）であるバルブ開度指令値（回転角指令値）θｖ^＊［ｄｅｇ］を設定する。この例では、油圧制御バルブ１４のロータがバルブ開度中立位置にあるときのバルブ駆動用モータ１５の回転角を０°とする。油圧制御バルブ１４のロータの回転角度範囲は、バルブ開度中立位置を中心として、機械角で±３［ｄｅｇ］程度である。

バルブ駆動用モータ１５の回転角（実バルブ開度）が０°より大きくなると、パワーシリンダ１６によって右方向操舵のためのアシストトルクが発生するように、油圧制御バルブ１４の開度が制御されるものとする。一方、バルブ駆動用モータ１５の回転角が０°より小さくなると、パワーシリンダ１６によって左方向操舵のためのアシストトルクが発生するように、油圧制御バルブ１４の開度が制御されるものとする。なお、バルブ駆動用モータ１５の回転角の絶対値が大きくなるほど、パワーシリンダ１６によって発生するアシストトルクの絶対値は大きくなる。

バルブ開度指令値設定部６３は、アシストトルク指令値Ｔａ^＊とバルブ開度指令値θｖ^＊との関係を記憶したマップに基いて、バルブ開度指令値θｖ^＊を設定する。図７は、アシストトルク指令値Ｔａ^＊に対するバルブ開度指令値θｖ^＊の設定例を示すグラフである。バルブ開度指令値θｖ^＊は、アシストトルク指令値Ｔａ^＊の正の値に対しては正の値をとり、アシストトルク指令値Ｔａ^＊の負の値に対しては負の値をとる。バルブ開度指令値θｖ^＊は、アシストトルク指令値Ｔａ^＊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ている。

回転角演算部６４は、回転角センサ３３の出力信号に基いて、バルブ駆動用モータ１５の実回転角（実バルブ開度）θｖを演算する。角度偏差演算部６５は、バルブ開度指令値設定部６３によって設定されたバルブ開度指令値θｖ^＊と回転角演算部６４によって演算されたバルブ駆動用モータ１５の実回転角θｖとの偏差Δθｖ（＝θｖ^＊−θｖ）を演算する。

ＰＩＤ制御部６６は、角度偏差演算部６５によって演算された角度偏差Δθｖに対してＰＩＤ演算（比例積分微分演算）を行って、フィードバック操作量を演算する。具体的には、ＰＩＤ制御部６６は、比例要素８１と、積分要素８２と、微分要素８３と、第１加算器８４と、第２加算器８５とを備えている。ただし、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、１／Ｚは入力信号を１演算周期遅延させて出力するための遅延素子の伝達関数、Ｋｄは微分ゲイン、ＬＰＦはローパスフィルタである。

比例要素８１は、角度偏差演算部６５によって演算された角度偏差Δθｖに対して比例演算を行うことによって、比例動作の操作量（比例項。以下、「比例操作量」という。）を演算する。具体的には、比例要素８１は、角度偏差Δθｖに比例ゲインＫｐを乗ずることによって、比例操作量を演算する。
積分要素８２は、角度偏差Δθｖに対して積分演算を行うことによって、積分動作の操作量（積分項。以下、「積分操作量」という。）を演算する。具体的には、積分要素８２は、角度偏差Δθｖに積分ゲインＫｉを乗じた値に、前回の積分操作量を加算することにより、今回の積分操作量を求める。

比例要素８１によって演算された比例操作量と積分要素８２によって演算された積分操作量とは、第１加算器８４に与えられる。第１加算器８４は、比例操作量と積分操作量とを加算する。第１加算器８４の加算結果は、第２加算器８５に与えられる。
微分要素８３は、角度偏差Δθｖに対して微分演算を行うことによって、微分動作の操作量（微分項。以下、「微分操作量」という。）を演算する。具体的には、微分要素８３は、第１のＬＰＦ８３ａと、減算器８３ｂと、第２のＬＰＦ８３ｃと、乗算器８３ｄとを含む。第１のＬＰＦ８３ａは、角度偏差演算部６５によって演算された角度偏差Δθｖの低周波数成分を抽出する。減算器８３ｂは、角度偏差演算部６５によって演算された角度偏差Δθｖから、第１のＬＰＦ８３ａによって抽出された低周波数成分を除去する。これにより、角度偏差Δθｖの高周波数成分が抽出される。つまり、角度偏差Δθｖの微分値（以下、「角度偏差微分値」という。）が演算される。第２のＬＰＦ８３ｃは、角度偏差微分値の高周波成分を除去する。乗算器８３ｄは、高周波成分が除去された後の角度偏差微分値に微分ゲインＫｄを乗じることにより、微分操作量を演算する。微分要素８３によって演算された微分操作量は、第２加算器８５に与えられる。第２加算器８５は、ＰＩＤ制御部６６内の第１加算器８４の加算結果（比例操作量と積分操作量と和）に、ＰＩＤ制御部６６内の微分要素８３によって演算された微分操作量を加算することにより、電流指令値Ｉ^＊を演算する。比例操作量と積分操作量と微分操作量の総和が、ＰＩＤ制御部６６によって演算されるフィードバック操作量である。

角度偏差演算部６５およびＰＩＤ制御部６６によって、バルブ駆動用モータ１５の実回転角θｖを、バルブ開度指令値θｖ^＊に導くための回転角フィードバック制御手段が構成されている。
モータ電流演算部６７は、電流センサ３６の出力信号に基いて、バルブ駆動用モータ１５に流れるモータ電流を演算する。電流偏差演算部６８は、ＰＩＤ制御部６６によって演算された電流指令値Ｉ^＊と、モータ電流演算部６７によって演算されたモータ電流（実電流）Ｉとの偏差ΔＩ（＝Ｉ^＊−Ｉ）を演算する。ＰＩ制御部６９は、電流偏差演算部６８によって演算された電流偏差ΔＩに対してＰＩ演算を行なう。すなわち、電流偏差演算部６８およびＰＩ制御部６９によって、バルブ駆動用モータ１５に流れるモータ電流Ｉを電流指令値Ｉ^＊に導くための電流フィードバック制御手段が構成されている。ＰＩ制御部６９は、電流偏差に対してＰＩ演算を行なうことで、バルブ駆動用モータ１５に印加すべき電圧指令値を演算する。

ＰＷＭ制御部７０は、ＰＩ制御部６９によって演算された電圧指令値と、回転角演算部６４によって演算されたバルブ駆動用モータ１５の実回転角θｖとに基いて、駆動信号を生成して、駆動回路４１に供給する。これにより、駆動回路４１から、ＰＩ制御部６９によって演算された電圧指令値に応じた電圧がバルブ駆動用モータ１５に印加される。
フィードバックゲイン変更部７１は、回転角演算部６４によって演算されるバルブ駆動用モータ１５の実回転角（実バルブ開度）θｖに応じて、ＰＩＤ制御部６６におけるフィードバックゲインを変更する。この実施形態では、フィードバックゲインは、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを含む。

具体的には、フィードバックゲイン変更部７１は、所定の演算周期毎に、次のような動作を行う。すなわち、フィードバックゲイン変更部７１は、実バルブ開度θｖに基いてフィードバックゲイン変更用のゲインＧを設定する。次に、フィードバックゲイン変更部７１は、設定されたゲインＧを、予め設定された比例ゲイン最大値Ｋｐ_ｍａｘ、積分ゲイン最大値Ｋｉ_ｍａｘおよび微分ゲイン最大値Ｋｄ_ｍａｘに乗算することにより、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを演算する。そして、フィードバックゲイン変更部７１は、演算された比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを、ＰＩＤ制御部６６に設定する。これにより、フィードバックゲインＫｐ，Ｋｉ，Ｋｄが変更される。

実バルブ開度θｖに対するフィードバックゲイン変更用ゲインＧの設定例は、図８に示されている。実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が小さい場合、つまり、実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が第１規定値Ａ（Ａ＞０）未満である範囲内では、ゲインＧは上限値の１に固定される。Ａは、例えば、１．５［ｄｅｇ］に設定される。実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が大きい場合、つまり、実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が第２規定値Ｂ（Ｂ＞Ａ）以上である場合には、ゲインＧは下限値（＞０）に固定される。Ｂは、例えば、２．５［ｄｅｇ］に設定される。実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が第１規定値Ａ以上でかつ第２規定値Ｂ未満である範囲内では、ゲインＧは、絶対値｜θｖ｜の増加に応じて上限値から下限値まで単調に（例えばリニア）に減少する特性に従って設定される。

実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が第１規定値Ａ未満である場合には、フィードバックゲインＫｐ，Ｋｉ，Ｋｄは最大値に設定される。一方、実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が第２規定値Ｂ以上である場合には、フィードバックゲインＫｐ，Ｋｉ，Ｋｄは最小値に設定される。実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が第１規定値Ａ以上で第２規定値Ｂ未満の範囲内である場合には、絶対値｜θｖ｜が大きくなるに従って、フィードバックゲインＫｐ，Ｋｉ，Ｋｄは最大値から最小値に向かって徐々に小さくなる。したがって、この実施形態では、バルブ開度の絶対値｜θｖ｜が小さい領域での制御応答性を高めることができ、バルブ開度の絶対値｜θｖ｜が大きい領域での制御応答性を低減させることができる。これにより、バルブ開度の絶対値｜θｖ｜が小さい領域において制御応答性を向上させることができるとともに、バルブ開度の絶対値｜θｖ｜が大きい領域において制御を安定化させることができる。

位相補償特性変更部７２は、実バルブ開度θｖに応じて、位相補償部６１の位相補償特性を変更する。この実施形態では、位相補償部６１は、トルクセンサ３２によって検出される操舵トルクに対して、例えば次式(1)の伝達関数Ｇ（ｓ）で表される位相進み補償処理を施す。
Ｇ（ｓ）＝（１＋α・ｓω_１）／（１＋ｓω_１）（１＋ｓω_２） …(1)
ただし、ω_１，ω_２-は、定数である。ｓは、ラプラス演算子である。αは、位相補償特性を変更するため補正係数である。

図９は、位相補償部６１のゲイン特性を示すゲイン線図である。補正係数αの値が小さいほど、ゲイン曲線の立ち上がり開始点が高周波数側にシフトする。したがって、補正係数αの値が小さいほどゲインが小さくなるから、補正係数αの値が小さいほどバルブ駆動用モータ制御部４３の制御応答性は低くなる。
位相補償特性変更部７２は、実バルブ開度θｖに応じて補正係数αを設定することにより、位相補償部６１の位相補償特性を変更する。具体的には、位相補償特性変更部７２は、実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が大きくなるほど補正係数αが小さくなるように、補正係数αを設定する。これにより、実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が大きくなるほど、バルブ駆動用モータ制御部４３の制御応答性が低くなる。言い換えれば、実バルブ開度θｖの絶対値｜θｖ｜が小さくなるほど、バルブ駆動用モータ制御部４３の制御応答性が高くなる。したがって、バルブ開度の絶対値｜θｖ｜が小さい領域での制御応答性を高めることができ、バルブ開度の絶対値｜θｖ｜が大きい領域での制御応答性を低減させることができる。これにより、バルブ開度の絶対値｜θｖ｜が小さい領域において制御応答性を向上させることができるとともに、バルブ開度の絶対値｜θｖ｜が大きい領域において制御を安定化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、バルブ駆動用モータ制御部４３はＰＩＤ制御部６６を含んでいるが、ＰＩＤ制御部６６の代わりにＰＩ制御を行うためのＰＩ制御部を用いてもよい。この場合には、フィードバックゲイン変更部７１は、実バルブ開度θｖに応じて、ＰＩ制御部における比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＫｉを変更する。

また、前述の実施形態では、バルブ駆動用モータ制御部４３の制御応答性を実バルブ開度θｖに応じて変更するための制御応答性変更手段として、フィードバックゲイン変更部７１と位相補償特性変更部７２とを備えているが、これらのうちのいずれか一方のみを備えていてもよい。
前述の実施形態では、フィードバックゲイン変更部７１は、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄの全てを変更しているが、任意の１つまたは任意の２つを選択して変更してもよい。

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…油圧式パワーステアリング装置、２…ステアリング機構、３…ステアリングホイール、１４…油圧制御バルブ、１５…バルブ駆動用モータ、１６…パワーシリンダ、２３…油圧ポンプ、２５…ポンプ駆動用モータ、３３…回転角センサ、３６…電流センサ、６１…位相補償部、６２…アシストトルク指令値設定部、６３…バルブ開度指令値設定部、６５…角度偏差演算部、６６…ＰＩＤ（比例積分微分）制御部、６８…電流偏差演算部、６９…ＰＩ（比例積分）制御部、７１…フィードバックゲイン変更部、７２…位相補償特性変更部

Claims (5)

1. 車両のステアリング機構に結合されたパワーシリンダと、前記パワーシリンダに作動油を供給するための油圧ポンプと、操舵部材に機械的に連結されておらず、前記油圧ポンプから前記パワーシリンダへの作動油の供給を制御するための油圧制御バルブとを含み、前記油圧制御バルブは、バルブ開度の絶対値が小さい領域ではバルブ開度に対する前記パワーシリンダに供給される作動油の圧力の平均変化率が小さく、バルブ開度の絶対値が大きい領域では前記平均変化率が大きい特性を有する油圧式パワーステアリング装置であって、
   前記油圧制御バルブの開度を制御するための電動モータと、
   前記油圧制御バルブの開度の目標値であるバルブ開度指令値を設定するバルブ開度指令値設定手段と、
   前記油圧制御バルブの実バルブ開度が、前記バルブ開度指令値設定手段によって設定されるバルブ開度指令値に等しくなるように、前記電動モータをフィードバック制御するモータ制御手段と、
   前記モータ制御手段の制御応答性を、前記油圧制御バルブの実バルブ開度に応じて変更する制御応答性変更手段とを含む、油圧式パワーステアリング装置。
2. 前記制御応答性変更手段は、前記モータ制御手段におけるフィードバックゲインを前記油圧制御バルブの実バルブ開度に応じて変更するように構成されている、請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置。
3. 前記制御応答性変更手段は、前記油圧制御バルブの実バルブ開度の絶対値が小さい場合に前記フィードバックゲインを大きくし、前記油圧制御バルブの実バルブ開度の絶対値が大きい場合に前記フィードバックゲインを小さくするように構成されている、請求項２に記載の油圧式パワーステアリング装置。
4. 前記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に対して位相補償処理を施す位相補償処理手段とをさらに含み、
   前記バルブ開度指令値設定手段は、前記位相補償処理手段による位相補償処理後の操舵トルクを用いて、前記バルブ開度指令値を設定するように構成されており、
   前記制御応答性変更手段は、前記位相補償処理手段における位相補償特性を前記油圧制御バルブの実バルブ開度に応じて変更するように構成されている、請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置。
5. 前記制御応答性変更手段は、前記油圧制御バルブの実バルブ開度の絶対値が小さい場合に前記制御手段の制御応答性が高くなり、前記油圧制御バルブの実バルブ開度の絶対値が大きい場合に前記制御手段の制御応答性が低くなるように、前記位相補償処理手段の位相補償特性を変更するように構成されている、請求項４に記載の油圧式パワーステアリング装置。

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