JP2019098825A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中に、路面から転舵輪を通じ、ラック軸を移動させようとする外乱が入力した場合に、ステアリングホイールが回転してしまうことを抑制する電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】走行中に、路面からの外乱により転舵輪１８が実転舵角θａｃｔｗ分転舵し、該転舵輪１８に機械的に連結されているステアリング軸２４が回転しようとした場合においても、実転舵角θａｃｔｗが補正後目標転舵角θｔａｒｗ´になるように、アシストモータ４４への指示電流Ｉｃｏｍが設定される。アシストモータ４４により、路面からの外乱入力によるステアリング軸２４を回転させようとする力（トルク）が瞬時に打ち消される。【選択図】図１

Description

この発明は、手動によるステアリング（操舵用操作子）の操作に、モータによるアシストトルクを付与して前記ステアリング操作でのステアリングトルク（ハンドルトルク）を軽減する電動パワーステアリング装置に関する。

例えば、特許文献１に示す電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールからステアリング軸、ピニオン軸、及びラック軸を介して転舵輪に連結された前記ステアリングホイールの手動操作により前記ステアリング軸に発生する操舵トルクをトルクセンサにより検出する。

さらに、検出した操舵トルクが一旦ゼロ値となるようにモータにアシストトルクを発生するように構成されている（特許文献１の請求項１）。

特開２０１２−１６２２１０号公報

特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールを操作するドライバの操舵に応じて車両の転舵輪の転舵角を軽快に変更することができる。

しかしながら、上記特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールが、いわゆるステアリング機構（ステアリングホイール、ステアリング軸、ピニオン軸、及びラック軸）を通じて転舵輪に機械的に連結されているので、走行中に、路面から前記転舵輪を通じ、前記ラック軸を移動させる外乱が入力した場合、該ラック軸の移動を原因としてピニオン軸が回転してしまうことからステアリング軸が回転し、結局、ステアリング軸に連結されたステアリングホイールが回転してしまう。

このように、特許文献１に係る電動パワーステアリング装置では、路面からの外乱が転舵輪に入力された場合、ステアリングホイールが、ドライバによる操作とは無関係に、ラック軸の移動に対応する分、回転するので、該ステアリングホイールを把持しているドライバに違和感を与えてしまう。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであって、走行中に、路面から転舵輪を通じ、ラック軸を移動させようとする外乱が入力した場合であっても、ステアリング軸又はピニオン軸の回転を抑制して、ステアリングホイールが回転してしまうことを抑制する電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電動パワーステアリング装置は、
操舵用操作子を含み該操舵用操作子と転舵輪とを機械的に連結する、ステアリング軸とピニオン軸とラック軸を含むステアリング機構と、
前記転舵輪の実転舵角を検出する転舵角センサと、
前記ステアリング軸に生じる実操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記ステアリング機構に対しアシストトルクを付加するアシストモータと、
前記実転舵角と前記実操舵トルクに基づき、前記転舵輪の目標転舵角を決定し、前記実転舵角が前記目標転舵角となるように前記アシストモータへの指示電流を設定する指示電流設定部と、
を備える。

この発明によれば、実転舵角及び実操舵トルクに基づき、転舵輪の目標転舵角を決定し、前記実転舵角が前記目標転舵角に一致するように前記アシストモータに供給する前記指示電流を設定している。

このため、走行中に、路面からの外乱により転舵輪が転舵する場合においても実転舵角が、目標転舵角に一致するように制御される。これにより、路面からの外乱入力によるステアリング軸を回転させようとする力（トルク）が瞬時に打ち消される。

つまり、路面からの外乱が、ステアリング軸を通じて操舵用操作子まで到達しないように抑制されるので、ドライバにとって、ロバスト性の高い操舵フィーリング（操舵快適性と操縦性）を実現することができる。

この場合、前記転舵輪の実転舵角を検出する転舵角センサは、前記アシストモータの主軸の実回転角を検出する回転角センサとしてもよい。

また、前記指示電流設定部は、
さらに、前記実転舵角及び前記実操舵トルクに基づき算出した実操舵角と、車速とに応じて規範操舵力を決定する規範操舵力決定部を備え、
前記規範操舵力と前記実操舵トルク（又は、前記実操舵トルクに対応する実操舵力）との偏差に応じて前記目標転舵角を補正して補正後目標転舵角を生成すると共に、前記実転舵角が前記補正後目標転舵角となるように前記指示電流を設定するようにしてもよい。

このような構成の電動パワーステアリング装置においては、操舵用操作子を操作する際に、該操舵用操作子の操作に係わる実操舵角及び実操舵トルクと、車速とに応じた、的確な操舵フィーリングを得ることができる。

この場合、前記指示電流設定部は、
前記規範操舵力と前記実操舵トルク（又は、前記実操舵力）の偏差の時間微分成分を前記目標転舵角に反映させて該目標転舵角を補正し、前記補正後目標転舵角を生成するようにしてもよい。

この補正により、例えば、切り始めにおける操舵用操作子の振動を抑制することができ、操舵フィーリングが向上する。

さらに、前記指示電流設定部は、
前記実転舵角がフィードバック制御で前記目標転舵角となるように前記アシストモータへの指示電流を設定する際、前記実操舵トルク（又は、前記実操舵力）と前記規範操舵力との偏差を前記フィードバック制御の比例成分に適用して前記指示電流を設定するようにしてもよい。

この発明によれば、フィードバック制御の収束が迅速に実施され、操舵フィーリングがさらに向上する。

さらにまた、前記指示電流設定部は、
前記実転舵角及び前記実操舵トルクに基づき算出した実操舵角と、車速とに応じて規範操舵力を決定する規範操舵力決定部と、
前記実操舵トルク、前記アシストモータの回転数、及び前記アシストモータの実電流に応じて路面状態を推定し、推定した路面状態に応じて前記規範操舵力を増減し、補正後規範操舵力を生成する規範操舵力増減部と、
をさらに備え、
前記補正後規範操舵力と前記実操舵トルク（又は、前記実操舵力）との偏差に応じて前記目標転舵角を補正して補正後目標転舵角を生成すると共に、前記実転舵角が前記補正後目標転舵角となるように前記指示電流を設定するようにしてもよい。

この発明によれば、路面の状態に応じた操舵フィーリングを得ることができ、操舵フィーリングが向上する。

さらにまた、前記指示電流設定部は、
前記補正後規範操舵力と前記実操舵トルク（又は、前記実操舵力）との偏差の時間微分成分を前記目標転舵角に反映させて該目標転舵角を補正し、補正後目標転舵角を生成するようにしてもよい。

この補正により、例えば、切り始めにおける操舵用操作子の振動を抑制することができ、操舵フィーリングが向上する。

さらにまた、前記指示電流設定部は、
前記実転舵角がフィードバック制御で前記補正後目標転舵角となるように前記アシストモータへの指示電流を設定する際、前記補正後規範操舵力と前記実操舵トルク（又は、前記実操舵力）との偏差を前記フィードバック制御の比例成分に適用して前記指示電流を設定するようにしてもよい。

この発明によれば、フィードバック制御の収束が迅速に実施され、操舵フィーリングがさらに向上する。

この発明によれば、路面から転舵輪に入力した外乱が、ステアリング軸を通じて操舵用操作子まで到達しないように抑制されるので、ドライバにとって、ロバスト性の高い操舵フィーリング（操舵快適性と操縦性）を実現することができる。

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図である。 図１中、指示電流設定部の詳細な構成を含む電動パワーステアリング装置の概略回路ブロック図である。 規範操舵力マップ例の説明図である。 実施例１に係る電動パワーステアリング装置の概略回路ブロック図である。 実施例２に係る電動パワーステアリング装置の概略回路ブロック図である。 実施例３に係る電動パワーステアリング装置の概略回路ブロック図である。

［構成］
図１は、この実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０の概略構成図である。

なお、図１において、右上に矢印を付けた「上下」は、車両上下方向（鉛直上下方向）、矢印を付けた「左右」は、車両車幅方向（左右方向）を示している。

電動パワーステアリング装置１０は、いわゆるデュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置であって、基本的には、左右方向に延びるラック軸１２を有するステアリング機構１４と、ラック軸１２の一端側に配置されるトルクアシスト機構１６と、左右の前輪である転舵輪１８と、モータ制御装置（単に、制御装置ともいう。）２０と、該モータ制御装置２０により駆動制御されるアシスト用のモータ（アシストモータ）４４とを備える。

モータ制御装置２０は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成される。ＥＣＵは、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ、メモリ、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、ＣＰＵがメモリに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部として機能する。

この発明に係る電動パワーステアリング装置の実施形態は、図示するようなデュアルピニオン式に限らず、コラムアシスト式、ベルトドライブ式等、適宜の方式に適用することができる。

ステアリング機構１４は、上記ラック軸１２の他、ドライバが操作（操舵）する操舵用操作子としてのステアリングホイール２２と、ステアリングホイール２２の操作により左右方向に回転するステアリング軸２４と、一対の自在継手２６、及び中間軸２８（ステアリング軸の一部とみなす。）を介してステアリング軸２４の下方に設けられ、ステアリングホイール２２からの操舵力が伝達されるピニオン軸３０と、を含む。

ステアリング機構１４は、さらに、ピニオン軸３０のピニオン３２に噛合するラック１２ａが形成された前記ラック軸１２と、ドライバによりステアリング軸２４に付与されたトルク、すなわち実操舵トルクＴａｃｔを検出するトルクセンサ３８とを備えている。

転舵輪１８は、ラック軸１２の軸方向に沿った両端に自在継手３４及びタイロッド３６を介してそれぞれ連結されている。

ドライバが、ステアリングホイール２２を操作すると、その操舵力がラック軸１２に伝達され、ラック軸１２が車幅方向に沿った左方又は右方に変位して転舵輪１８が転舵される。すなわち、ステアリング機構１４は、該ステアリング機構１４を構成するステアリングホイール２２と転舵輪１８とを機械的に連結している。

一方、トルクアシスト機構１６は、ラック軸１２と、アシストモータ４４と、ウォームギヤ機構４６と、ラック軸１２のラック１２ｂに噛合するピニオン４８が形成されたピニオン軸５０とを備えている。

ウォームギヤ機構４６は、図１では一体的に描いているが、アシストモータ４４の主軸５３に連結されたウォーム５４と、このウォーム５４に互いに噛合するウォームホイール５６とを備える。

ウォームホイール５６は、ピニオン軸５０に軸着されている。このウォームギヤ機構４６は、減速機構として機能するものであり、アシストモータ４４から伝達された回転運動が減速され、減速されたピニオン軸５０の回転運動がラック軸１２及びピニオン軸３０を介してステアリング軸２４に伝達される。

トルクアシスト機構１６では、トルクセンサ３８で検出された実操舵トルクＴａｃｔに応じてモータ制御装置２０の指示電流設定部２１によって指示電流Ｉｃｏｍが設定され、この指示電流Ｉｃｏｍに一致するようにフィードバック制御されるモータ実電流Ｉａｃｔによりアシストモータ４４が駆動制御される。

モータ実電流Ｉａｃｔによりアシストモータ４４で生成されたアシストトルクＴａｓは、ウォームギヤ機構４６及びピニオン軸５０を介し、ラック軸１２に対して、ステアリングホイール２２に付与されたドライバの操舵力（実操舵トルクＴａｃｔから換算できる値）に対するアシストトルクＴａ（アシスト力）として伝達される。

このアシスト力とドライバによるステアリングホイール２２の操舵力とが合成されてラック軸１２を変位させるラック軸力Ｆｒとされ、該ラック軸力Ｆｒが、転舵輪１８を転舵させる。

ステアリング機構１４のピニオン軸３０に設けられるトルクセンサ３８として、この実施形態では、トーションバー式のトルクセンサを使用しているが、磁歪式等、適宜のトルクセンサを使用することができる。

アシストモータ４４には、該アシストモータ４４の主軸５３の回転位置としてのモータ実回転角θａｃｔｍを検出するレゾルバ（回転センサ）６０が設けられている。アシストモータ４４に取り付け可能な回転センサとしては、レゾルバ６０の他、ロータリーエンコーダ等を使用することができる。

［指示電流設定部２１の構成と動作］
図２は、この発明の要部に係る指示電流設定部２１の詳細な構成を含む電動パワーステアリング装置１０の概略回路ブロック図である。

以下、図２をも参照して指示電流設定部２１及びモータ制御装置２０の構成及び動作を説明する。

指示電流設定部２１は、概ね、位置制御セクション７１と、規範操舵力決定セクション７２と、軸力推定セクション７３とから構成される。

位置制御セクション７１は、角度換算部７６、７７と、微分器７８と、比例器７９と、加算器８０と、フィードバック（ＦＢ）制御部８１とから構成される。

規範操舵力決定セクション７２は、実操舵角変換部８５と、規範操舵力決定部８６と、乗算器８７と、減算器８８とから構成される。

軸力推定セクション７３は、モータ回転数算出部９０と、軸力推定部９１と、規範操舵力補正ゲイン生成部９２とから構成される。

上記した位置制御セクション７１、規範操舵力決定セクション７２、及び軸力推定セクション７３は、ステアリングホイール２２の手応えを最適化して操舵快適性と操縦性を向上させる、いわゆるハンドルトルク制御に係わる機能部である。

なお、この発明の要部ではないので、概略的に説明するが、さらに、２点鎖線で囲った車両運動制御セクション７４を設けてもよい。車両運動制御セクション７４は、車両の収れん性を向上させるダンパ制御部（入力信号は、モータ回転数Ｎｍｏｔと実操舵トルクＴａｃｔ）やハンドルの戻り具合を制御するハンドル戻し制御部（入力信号は、実操舵トルクＴａｃｔと実操舵角θａｃｔｓ）から構成され、それぞれの出力信号（ダンパ操舵力とハンドル戻し力）を補正後規範操舵力Ｆａｎｓに加えるように構成すればよい。

上記のように構成される、モータ制御装置２０の指示電流設定部２１に対して、それぞれがセンサであるレゾルバ６０からモータ実回転角θａｃｔｍが入力され、トルクセンサ３８から実操舵トルクＴａｃｔが入力され、さらに、アシストモータ４４の入力端子に挿入された電流センサ６１からモータ実電流Ｉａｃｔが端子９８を通じて入力される。なお、電流センサ６１は、モータ制御装置２０、詳しくは、フィードバック（ＦＢ）制御部８１内に組み込まれている。

位置制御セクション７１では、レゾルバ６０により検出されたアシストモータ４４の主軸５３のモータ実回転角θａｃｔｍが、角度換算部７６において、転舵輪１８の実転舵角θａｃｔｗに換算される。

なお、アシストモータ４４の主軸５３と転舵輪１８とは、ウォームギヤ機構４６、ピニオン軸５０、ピニオン４８、ラック軸１２（ラック１２ｂ）、自在継手３４及びタイロッド３６を介して機械的に連結されていることから、主軸５３のモータ実回転角θａｃｔｍは、転舵輪１８の実転舵角θａｃｔｗに対し概ね予め定められる比例関係にある。この関係により角度換算部７６において、モータ実回転角θａｃｔｍが実転舵角θａｃｔｗに換算される。この関係は、予め、モータ制御装置２０のメモリに記憶されている。

一方の角度換算部７６において換算された実転舵角θａｃｔｗは、該角度換算部７６から位置フィードバック（ＦＢ）制御部８１ａの比較入力端子９５に入力される。

他方の角度換算部７７は、トルクセンサ３８により検出された実操舵トルクＴａｃｔからトルクセンサ３８の捻れ量である捻れ角を予め測定したマップ（実操舵トルクＴａｃｔに対するトルクセンサ３８のステアリング軸回りの捻れ量の値を示す対応表であって、該対応表は、予めメモリ中に記憶されている。）により推定し、推定した捻れ角をモータ実回転角θａｃｔｍに加算して目標転舵角θｔａｒｗを算出し、加算器８０の一方の入力端子を介して位置フィードバック制御部８１ａの基準入力端子９６に入力する。

さらに、実操舵トルクＴａｃｔが、実操舵力Ｆａｓとして、減算器８８の減数入力端子に入力される。

実操舵角変換部８５は、レゾルバ６０によるモータ実回転角θａｃｔｍに、トルクセンサ３８の実操舵トルクＴａｃｔから推定される上述した捻れ角を加算してステアリングホイール２２の実操舵角θａｃｔｓを算出し、規範操舵力決定部８６の一方の入力端子に入力する。規範操舵力決定部８６の他方の入力端子には、車速センサ６２で検出された車速Ｖｖが入力される。

規範操舵力決定部８６は、実操舵角θａｃｔｓに対して、車速Ｖｖをパラメータとして、ハンドル操作の手応えを最適化して操舵快適性と操縦性を向上させるための規範操舵力マップ１００を予めメモリに記憶しており、メモリ中の規範操舵力マップ１００を参照することで、規範操舵力Ｆｎｓ［Ｎｍ］を決定し乗算器８７の一方の入力端子に入力する。

図３は、例としての規範操舵力マップ１００を示しており、車速Ｖｖをパラメータとして、複数本の規範操舵力マップ１０１、１０２、１０３から構成されている。

規範操舵力Ｆｎｓは、ステアリングホイール２２の中立位置（θａｃｔｓ＝０［゜］）では、ゼロ値とされ、実操舵角θａｃｔｓの小さい領域では、角度の増加に対して規範操舵力Ｆｎｓが急激に大きくなるように決定され、一定の実操舵角θａｃｔｓを上回ると、規範操舵力Ｆｎｓは、略一定値を保持するように決定される。なお、概ね、車速Ｖｖが高くなる程、規範操舵力Ｆｎｓが大きくなるように決定されている。つまり、車速Ｖｖが高い場合には、低い場合に比較して、ドライバがステアリングホイール２２を操舵する操舵力（操舵フィーリング）が重くなるように決定されている

再び、図２を参照して、軸力推定セクション７３において、モータ回転数算出部９０は、レゾルバ６０から入力されたモータ実回転角θａｃｔｍに基づきモータ回転数Ｎｍｏｔを算出し、軸力推定部９１の入力端子に入力する。

軸力推定部９１の他の入力端子には、電流センサ６１からモータ実電流Ｉａｃｔが入力され、軸力推定部９１のさらに他の入力端子には、トルクセンサ３８から実操舵トルクＴａｃｔが入力され、さらに車速センサ６２より車速Ｖｖが入力されている。

軸力推定部９１は、入力されたモータ回転数Ｎｍｏｔ、実操舵トルクＴａｃｔ及びモータ実電流Ｉａｃｔ、車速Ｖｖに基づき路面状態を推定し規範操舵力Ｆｎｓを補正するのに必要な軸力Ｆａを推定し、規範操舵力補正ゲイン生成部９２に入力する。

この場合、軸力Ｆａ［Ｎｍ］は、基本的には、ドライバの手によるステアリングホイール２２の操舵力に対応する実操舵トルクＴａｃｔ［Ｎｍ］と、モータ実電流Ｉａｃｔに対応するモータアシスト力［Ｎｍ］との和により算出される。この和が、ステアリングホイール２２の切り返し時における補正及びアシストモータ４４の慣性成分の補正のためにモータ回転数Ｎｍｏｔにより補正されて、軸力Ｆａ［Ｎｍ］が算出され、規範操舵力補正ゲイン生成部９２に入力される。

規範操舵力補正ゲイン生成部９２は、推定された軸力Ｆａに対し、マップを参照して補正ゲイン（補正係数）ｋを生成し、乗算器８７の他方の入力端子に入力する。

この場合、例えば、車速Ｖｖと実操舵角θａｃｔｓをパラメータとして、ドライ路面上での軸力が、基準軸力（ドライ路面と基準軸力との関係）として実験により記憶されていて、その関係に対して路面の摩擦係数μが小さい場合には、軸力Ｆａが基準軸力よりも小さく推定される。その場合には、路面の摩擦係数μに合わせて規範操舵力Ｆｎｓが小さくなるように補正ゲインｋを設定し、路面の摩擦係数μに基づいた補正後規範操舵力Ｆａｎｓとなるように補正する。

つまり、乗算器８７は、規範操舵力Ｆｎｓに対して補正ゲインｋを乗算し、補正後規範操舵力（単に、規範操舵力ともいう。）Ｆａｎｓ（Ｆａｎｓ＝ｋ・Ｆｎｓ）を生成して、減算器８８の被減数入力端子に入力する。

減算器８８は、規範操舵力Ｆａｎｓと実操舵力Ｆａｓとの偏差ΔＦｓ（ΔＦｓ＝Ｆａｎｓ−Ｆａｓ）を生成し、微分器７８及び比例器７９に入力する。

微分器７８は、偏差ΔＦｓの時間微分値を加算器８０の他方の入力端子に補正用目標転舵角（目標転舵角補正量）Δθｔａｒｗと看倣して入力する。これにより、加算器８０の出力には、補正後目標転舵角θｔａｒｗ´（θｔａｒｗ´＝θｔａｒｗ＋Δθｔａｒｗ）が生成され、フィードバック制御部８１（位置フィードバック制御部８１ａ）の基準入力端子９６に入力される。

比例器７９は、減算器８８で生成された偏差ΔＦｓをフィードバック制御の積分項の比例成分で影響させて力を形成し、端子９７を通じて位置フィードバック制御部８１ａに入力する。

位置フィードバック制御部８１ａは、実転舵角θａｃｔｗが補正後目標転舵角θｔａｒｗ´になるように指示電流Ｉｃｏｍを決定し、電流フィードバック制御部８１ｂの入力端子に入力する。

電流フィードバック制御部８１ｂの帰還入力端子にはモータ実電流Ｉａｃｔが入力されており、電流フィードバック制御部８１ｂは、端子９９を通じてアシストモータ４４に入力されるモータ実電流Ｉａｃｔが指示電流Ｉｃｏｍとなるようにフィードバック制御する。

これにより、アシストモータ４４には、指示電流Ｉｃｏｍに一致したモータ実電流Ｉａｃｔが流れる。

この結果、たとえ、路面からの外乱入力によりステアリング軸２４を回転させようとする力（トルク）が発生しようとしてもアシストモータ４４が発生するモータトルクにより瞬時に打ち消され、ドライバにとって、ロバスト性の高い操舵フィーリング（操舵快適性と操縦性）を実現することができる。

また、上記実施形態では、アシストモータ４４の回転制御に必須の構成要素であるレゾルバ６０を利用して転舵輪１８の実転舵角θａｃｔｗを検出（推定）している。転舵輪１８からアシストモータ４４の主軸５３までは機械的に連結されているので、実転舵角θａｃｔｗを、主軸５３のモータ実回転角θａｃｔｍを検出する回転角センサとしてのレゾルバ６０により検出することができる。レゾルバ６０は、アシストモータ４４の制御に必須の構成要素であるので、コストの増加が発生しない。

もちろん、転舵輪１８の実転舵角θａｃｔｗの検出に、ラック軸１２の変位を検出する変位センサあるいは両転舵輪１８のトー角を検出するトー角センサを用いてもこの実施形態を実施できる。

［実施形態の展開］
上記実施形態では、いわゆる最良の形態について説明したが、該実施形態は、以下に説明する実施例１〜３のいずれかの態様で実施することができる。

［実施例１］
図４は、実施例１に係る電動パワーステアリング装置１０Ａの概略回路ブロック図である。

この実施例１に係る電動パワーステアリング装置１０Ａは、指示電流設定部２１Ａを含むモータ制御装置２０Ａを備える。

具体的には、実施例１に係る電動パワーステアリング装置１０Ａは、図２に示した実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０から規範操舵力決定セクション７２、軸力推定セクション７３、及び車両運動制御セクション７４が削除され、位置制御セクション７１のみが作動状態に設定される構成にされている。

図１及び図４に示すように、実施例１に係る電動パワーステアリング装置１０Ａは、ステアリング機構１４（操舵用操作子としてのステアリングホイール２２を含み、該ステアリングホイール２２と、転舵輪１８とを機械的に連結するステアリング軸２４とピニオン軸３０とラック軸１２を含む。）と、転舵輪１８の実転舵角θａｃｔｗを実質的に検出する転舵角センサとしてのレゾルバ６０と、ステアリング軸２４に生じる実操舵トルクＴａｃｔを検出するトルクセンサ３８と、ステアリング機構１４に対しアシストトルクＴａｓに対応するアシストトルクＴａを付加するアシストモータ４４と、実転舵角θａｃｔｗと実操舵トルクＴａｃｔに基づき、転舵輪１８の目標転舵角θｔａｒｗを決定し、実転舵角θａｃｔｗが目標転舵角θｔａｒｗとなるようにフィードバック制御するときの、アシストモータ４４への指示電流Ｉｃｏｍを設定する指示電流設定部２１Ａと、を備える。

この実施例１によれば、実転舵角θａｃｔｗ及び実操舵トルクＴａｃｔに基づき、転舵輪１８の目標転舵角θｔａｒｗを決定し、実転舵角θａｃｔｗを、前記目標転舵角θｔａｒｗにする（一致する）ようにアシストモータ４４に供給される前記指示電流Ｉｃｏｍを設定している。

このため、走行中に、例えば、路面からの外乱により転舵輪１８が実転舵角θａｃｔｗ分転舵し、該転舵輪１８に機械的に連結されているステアリング軸２４が回転しようとした場合において、実際には、ステアリングホイール２２が操作されていなく実操舵トルクＴａｃｔがゼロ値であるとき、このゼロ値を保持するように、アシストモータ４４への指示電流Ｉｃｏｍが設定される。この指示電流Ｉｃｏｍに相当するモータ実電流Ｉａｃｔによって瞬時に発生するモータトルクにより実転舵角θａｃｔｗを打ち消す目標転舵角θｔａｒｗ分アシストモータ４４が回転する。これにより、路面からの外乱入力によるステアリング軸２４を回転させようとする力（トルク）がステアリング軸２４に伝達されることなく瞬時に打ち消される。

つまり、路面から転舵輪１８に入力した外乱が、トルクセンサ３８までは到達しないように制御される。このため、結局、路面からの外乱が、ラック軸１２、ピニオン軸３０及びステアリング軸２４を通じてステアリングホイール２２まで到達しないように抑制され、ドライバにとって、ロバスト性の高い操舵フィーリング（操舵快適性と操縦性）を実現することができる。

［実施例２］
図５は、実施例２に係る電動パワーステアリング装置１０Ｂの概略回路ブロック図である。

この実施例２に係る電動パワーステアリング装置１０Ｂは、指示電流設定部２１Ｂを含むモータ制御装置２０Ｂを備える。具体的には、実施例２に係る電動パワーステアリング装置１０Ｂは、実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０から軸力推定セクション７３、及び車両運動制御セクション７４が削除され、位置制御セクション７１及び規範操舵力決定セクション７２が作動状態に設定される構成にされている。

規範操舵力決定部８６は、図３に示した規範操舵力マップ１００を参照し、実操舵角θａｃｔｓと、車速Ｖｖとに応じて規範操舵力Ｆｎｓを決定する。

この場合、指示電流設定部２１Ｂは、規範操舵力Ｆｎｓと実操舵トルクＴａｃｔに対応する実操舵力Ｆａｓとの偏差ΔＦｓ（ΔＦｓ＝Ｆｎｓ−Ｆａｓ）に応じて目標転舵角θｔａｒｗを補正して補正後目標転舵角θｔａｒｗ´（θｔａｒｗ´←θｔａｒｗ＋Δθｔａｒｗ）を生成すると共に、実転舵角θａｃｔｗが補正後目標転舵角θｔａｒｗ´となるように指示電流Ｉｃｏｍを設定する。

この実施例２によれば、電動パワーステアリング装置１０Ｂにおいて、ステアリングホイール２２の操作に係わる実操舵角θａｃｔｓ及び実操舵トルクＴａｃｔと、車速Ｖｖと、に応じた的確な操舵フィーリングを得ることができる。

ここで、指示電流設定部２１Ｂは、規範操舵力Ｆｎｓと実操舵力Ｆａｓとの偏差ΔＦｓに応じて目標転舵角θｔａｒｗを補正して補正後目標転舵角θｔａｒｗ´を生成する際、実操舵力Ｆａｓと規範操舵力Ｆｎｓとの偏差ΔＦｓ（ΔＦｓ＝Ｆｎｓ−Ｆａｓ）の時間微分成分（補正用目標転舵角Δθｔａｒｗ）を前記目標転舵角θｔａｒｗに反映させて該目標転舵角θｔａｒｗを補正し、補正後目標転舵角θｔａｒｗ´（θｔａｒｗ´＝θｔａｒｗ＋Δθｔａｒｗ）を生成する。

この補正により、例えば、切り始めにおけるステアリングホイール２２の振動を抑制することができる。

また、指示電流設定部２１Ｂは、実転舵角θａｃｔｗが位置フィードバック制御部８１ａで補正後目標転舵角θｔａｒｗ´となるようにアシストモータ４４への指示電流Ｉｃｏｍを設定する際、実操舵力Ｆａｓと規範操舵力Ｆｎｓとの偏差ΔＦｓを比例器７９を介して位置フィードバック制御部８１ａの比例成分に適用して指示電流Ｉｃｏｍを設定するようにしてもよい。

この場合、フィードバック制御の収束が迅速に実施され、操舵フィーリングがさらに向上する。

［実施例３］
図６は、実施例３に係る電動パワーステアリング装置１０Ｃの概略回路ブロック図である。

この実施例３に係る電動パワーステアリング装置１０Ｃは、指示電流設定部２１Ｃを含むモータ制御装置２０Ｃを備える。具体的には、実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０（図２）から車両運動制御セクション７４が削除され、位置制御セクション７１、規範操舵力決定セクション７２及び軸力推定セクション７３が作動状態に設定された構成にされている。

規範操舵力決定セクション７２では、モータ実回転角θａｃｔｍ（又は実転舵角θａｃｔｗ）及び実操舵トルクＴａｃｔに基づき実操舵角変換部８５が算出した実操舵角θａｃｔｓと、車速Ｖｖとに応じて規範操舵力決定部８６が規範操舵力Ｆｎｓを決定する。

規範操舵力増減部としての軸力推定セクション７３では、実操舵トルクＴａｃｔ、アシストモータ４４のモータ回転数Ｎｍｏｔ、及びアシストモータ４４のモータ実電流Ｉａｃｔ、車速Ｖｖに応じて軸力推定部９１が、路面状態に係わる軸力Ｆａを推定し、推定した軸力Ｆａ（路面状態）に応じて規範操舵力増減部（規範操舵力補正ゲイン生成部９２と乗算器８７）が、補正後規範操舵力Ｆａｎｓ（ｋ・Ｆｎｓ）を生成する。

位置制御セクション７１では、補正後規範操舵力Ｆａｎｓ（ｋ・Ｆｎｓ）と実操舵トルクＴａｃｔに対応する実操舵力Ｆａｓとの偏差ΔＦｓに応じて目標転舵角θｔａｒｗを補正して補正後目標転舵角θｔａｒｗ´を生成すると共に、実転舵角θａｃｔｗが補正後目標転舵角θｔａｒｗ´となるように指示電流Ｉｃｏｍを設定する。

この実施例３によれば、路面の状態に応じた操舵フィーリングを得ることができる。

この場合、指示電流設定部２１Ｃは、補正後規範操舵力Ｆａｎｓ＝ｋ・Ｆｎｓと実操舵力Ｆａｓとの偏差ΔＦｓの時間微分成分（目標転舵角補正量Δθｔａｒｗ）を目標転舵角θｔａｒｗに反映させて該目標転舵角θｔａｒｗを補正し、補正後目標転舵角θｔａｒｗ´を生成する。

この補正により、例えば、切り始めにおける操舵用操作子としてのステアリングホイール２２の振動を抑制することができ、操舵フィーリングが向上する。

この場合においても、指示電流設定部２１Ｃは、実転舵角θａｃｔｗがフィードバック制御で補正後目標転舵角θｔａｒｗ´となるようにアシストモータ４４への指示電流Ｉｃｏｍを設定する際、補正後規範操舵力Ｆａｎｓと実操舵力Ｆａｓとの偏差ΔＦｓを比例器７９によりフィードバック制御の比例成分に適用して指示電流Ｉｃｏｍを設定する。

これにより、フィードバック制御の収束が迅速に実施され、操舵フィーリングがさらに向上する。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）…電動パワーステアリング装置
１２…ラック軸 １４…ステアリング機構
１６…トルクアシスト機構 １８…転舵輪
２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）…モータ制御装置
２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）…指示電流設定部
２２…ステアリングホイール
２４…ステアリング軸 ３０、５０…ピニオン軸
３２、４８…ピニオン ３８…トルクセンサ
４４…アシストモータ ４６…ウォームギヤ機構
６０…レゾルバ ７１…位置制御セクション
７２…規範操舵力決定セクション ７３…軸力推定セクション
７４…車両運動制御セクション ７８…微分器
７９…比例器 ８６…規範操舵力決定部
９１…軸力推定部 ９２…規範操舵力補正ゲイン生成部

Claims (8)

1. 操舵用操作子を含み該操舵用操作子と転舵輪とを機械的に連結する、ステアリング軸とピニオン軸とラック軸を含むステアリング機構と、
   前記転舵輪の実転舵角を検出する転舵角センサと、
   前記ステアリング軸に生じる実操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記ステアリング機構に対しアシストトルクを付加するアシストモータと、
   前記実転舵角と前記実操舵トルクに基づき、前記転舵輪の目標転舵角を決定し、前記実転舵角が前記目標転舵角となるように前記アシストモータへの指示電流を設定する指示電流設定部と、
   を備え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、
   前記転舵輪の実転舵角を検出する転舵角センサは、前記アシストモータの主軸の実回転角を検出する回転角センサとされた
   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１又は２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記指示電流設定部は、
   さらに、前記実転舵角及び前記実操舵トルクに基づき算出した実操舵角と、車速とに応じて規範操舵力を決定する規範操舵力決定部を備え、
   前記規範操舵力と前記実操舵トルクとの偏差に応じて前記目標転舵角を補正して補正後目標転舵角を生成すると共に、前記実転舵角が前記補正後目標転舵角となるように前記指示電流を設定する
   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３に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記指示電流設定部は、
   前記規範操舵力と前記実操舵トルクの偏差の時間微分成分を前記目標転舵角に反映させて該目標転舵角を補正し、前記補正後目標転舵角を生成する
   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、
   前記指示電流設定部は、
   前記実転舵角がフィードバック制御で前記目標転舵角となるように前記アシストモータへの指示電流を設定する際、前記実操舵トルクと前記規範操舵力との偏差を前記フィードバック制御の比例成分に適用して前記指示電流を設定する
   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１又は２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記指示電流設定部は、
   前記実転舵角及び前記実操舵トルクに基づき算出した実操舵角と、車速とに応じて規範操舵力を決定する規範操舵力決定部と、
   前記実操舵トルク、前記アシストモータの回転数、及び前記アシストモータの実電流に応じて路面状態を推定し、推定した路面状態に応じて前記規範操舵力を増減し、補正後規範操舵力を生成する規範操舵力増減部と、
   をさらに備え、
   前記補正後規範操舵力と前記実操舵トルクとの偏差に応じて前記目標転舵角を補正して補正後目標転舵角を生成すると共に、前記実転舵角が前記補正後目標転舵角となるように前記指示電流を設定する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
7. 請求項６に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記指示電流設定部は、
   前記補正後規範操舵力と前記実操舵トルクとの偏差の時間微分成分を前記目標転舵角に反映させて該目標転舵角を補正し、補正後目標転舵角を生成する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
8. 請求項６又は７に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記指示電流設定部は、
   前記実転舵角がフィードバック制御で前記補正後目標転舵角となるように前記アシストモータへの指示電流を設定する際、前記補正後規範操舵力と前記実操舵トルクとの偏差を前記フィードバック制御の比例成分に適用して前記指示電流を設定する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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