JP2020104717A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵速度が比較的遅い場合でも操舵軸を駆動するアクチュエータを駆動する電流指令値を補正でき、かつ、操舵状態が切り替わった際の操舵フィーリングの急変を抑制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】電動パワーステアリング装置は、操舵軸を駆動するアクチュエータ２０を駆動する電流指令値を、少なくとも操舵トルクに基づいて演算する電流指令値演算部４０と、操舵機構の操舵状態が切り増し状態であるか切り戻し状態であるかに応じて電流指令値を補正する補正値を演算する補正値演算部４２と、を備える。補正値演算部４２は、操舵状態が切り増し状態と切り戻し状態との間で切り替わった時点の操舵位置を基点とする操舵位置の変化量に基づいて補正値を調整する補正値調整部５２、５３を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

乗員による操舵フィーリングを向上する技術として、下記特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置の制御方法が知られている。この制御装置では、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を検出又は推定し、ステアリングの操舵状態（切り増し状態、切り戻し状態、保舵状態）、車速、操舵角、操舵角速度、及び操舵トルクにそれぞれ感応するゲインを決定する。そして、検出又は推定したセルフアライニングトルクにこれらのゲインをそれぞれ乗じることにより、電動パワーステアリング装置におけるセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を補償するＳＡＴ補償値を決定し、操舵軸を駆動するアクチュエータを駆動する電流指令値をＳＡＴ補償値で補正する。

特許第４７１５４４６号明細書

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、操舵速度が比較的遅い場合（例えば保舵直後等）にＳＡＴ補償値を得ることが難しく、操舵軸を駆動するアクチュエータを駆動する電流指令値を補正できない。また、操舵状態が切り替わると操舵状態感応ゲインが切り替ってＳＡＴ補償値が不連続になる。このため、操舵フィーリングが急変する。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、操舵速度が比較的遅い場合でも操舵軸を駆動するアクチュエータを駆動する電流指令値を補正でき、かつ、操舵状態が切り替わった際の操舵フィーリングの急変を抑制でき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。

上記目的を達成するために、本発明の一態様による電動パワーステアリング装置は、操舵軸を駆動するアクチュエータを有する操舵機構と、操舵機構に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、操舵機構の操舵位置を検出する操舵位置検出部と、アクチュエータを駆動する電流指令値を、少なくとも操舵トルクに基づいて演算する電流指令値演算部と、操舵機構の操舵状態が切り増し状態であるか切り戻し状態であるかに応じて電流指令値を補正する補正値を演算する補正値演算部と、を備える。
補正値演算部は、操舵状態が切り増し状態と切り戻し状態との間で切り替わった時点の操舵位置を基点とする操舵位置の変化量に基づいて補正値を調整する補正値調整部を備える。

本発明によれば、操舵速度が比較的遅い場合でも操舵軸を駆動するアクチュエータを駆動する電流指令値を補正でき、かつ、操舵状態が切り替わった際の操舵フィーリングの急変を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供できる。

実施形態の電動パワーステアリング装置の一例の概要を示す構成図である。 第１実施形態のコントロールユニットの機能構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態の補正値演算部の機能構成の一例を示すブロック図である。 （ａ）は車速操舵角ゲイン演算部による車速ゲインの特性の一例を示す図であり、（ｂ）は操舵角ゲインの特性の一例を示す図である。 操舵状態判定部による操舵状態の判定方法の一例の説明図である。 操舵トルクと操舵角の特性の一例を示す図である。 （ａ）は操舵状態ゲインの特性の一例を示す図であり、（ｂ）は切り戻し時の操舵状態ゲインの決定方法の一例の説明図であり、（ｃ）は切り増し時の操舵状態ゲインの決定方法の一例の説明図である。 操舵状態ゲインの変化例を示す図である。 実施形態の電動パワーステアリング装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態のコントロールユニットの機能構成の一例を示すブロック図である。 基本ダンピング補償値演算部が基本ダンピング補償値を演算するための車速ゲインの特性の一例を示す図である。 第２実施形態の補正値演算部の機能構成の一例を示すブロック図である。 第３実施形態のコントロールユニットの機能構成の一例を示すブロック図である。 調整電流演算部による調整電流の特性の一例を示す図である。 第３実施形態の補正値演算部の機能構成の一例を示すブロック図である。

本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構成、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（電動パワーステアリング装置の構成）
実施形態の電動パワーステアリング装置の構成例を図１に示す。操向ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。

パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、電源であるバッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１からイグニションキー信号が入力される。
コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｈとに基づいて、アシストマップ等を用いてアシスト指令の操舵補助指令値の演算を行い、演算された操舵補助指令値に基づいてモータ２０に供給する電流Ｉを制御する。

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、操向ハンドル１から伝達された運転者のハンドル操作による操舵トルクＴｈをトルクセンサ１０で検出し、検出された操舵トルクＴｈや車速Ｖｈに基づいて算出される操舵補助指令値によってモータ２０は駆動制御され、この駆動が運転者のハンドル操作の補助力（操舵補助力）として操舵系に付与され、運転者は軽い力でハンドル操作を行うことができる。つまり、ハンドル操作によって出力された操舵トルクＴｈと車速Ｖｈから操舵補助指令値を算出し、この操舵補助指令値に基づきモータ２０をどのように制御するかによって、ハンドル操作におけるフィーリングの善し悪しが決まり、電動パワーステアリング装置の性能が大きく左右される。

コントロールユニット３０は、例えば、プロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを含むコンピュータを備えてよい。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であってよい。
記憶装置は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んでよい。
以下に説明するコントロールユニットによる機能は、例えばコントロールユニット３０のプロセッサが、記憶装置に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。

なお、コントロールユニット３０を、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエアにより形成してもよい。
例えば、コントロールユニット３０は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を備えてもよい。例えばコントロールユニット３０はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）等を有していてもよい。

（第１実施形態）
（構成）
図２を参照して、第１実施形態のコントロールユニット３０の機能構成の一例を説明する。コントロールユニット３０は、基本電流指令値演算部４０と、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）検出部４１と、補正値演算部４２と、加算器４３と、減算器４４と、比例積分（ＰＩ：Proportional-Integral）制御部４５と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部４６と、インバータ（ＩＮＶ）４７を備える。

トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｈは、基本電流指令値演算部４０に入力される。基本電流指令値演算部４０は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｈに基づいて、モータ２０を駆動するための電流の制御目標値である基本電流指令値Ｉｒｅｆ１を決定する。基本電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算器４３に入力される。

ＳＡＴ検出部４１は、車両に働くセルフアライニングトルクＳＡＴを検出又は推定する。例えばＳＡＴ検出部４１は、特開２００２−３６９５６５で示されるような方法でセルフアライニングトルクを推定してよい。
すなわち、車両のステアリング系では、運転者がハンドルを操舵することによって操舵トルクＴｈが発生し、その操舵トルクＴｈに従ってモータがアシストトルクＴｍを発生し、その結果、車輪が転舵され、反力としてＳＡＴが発生する。

その際、モータ及び機構部の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じ、これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。
Ｊ・ｄωｍ／ｄｔ＋Ｆｒ・ｓｉｇｎ（ωｍ）＋ＳＡＴ＝Ｔｍ＋Ｔｈ ・・・（１）

ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、ＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
ＳＡＴ（ｓ）＝Ｔｍ（ｓ）＋Ｔｈ（ｓ）−Ｊ・ｓ・ωｍ（ｓ）−Ｆｒ・ｓｉｇｎ（ωｍ（ｓ）） ・・・（２）
上記（２）式から分るように、モータ及び機構部の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータのコラム軸換算回転角速度ωｍ、回転角加速度ｄωｍ／ｄｔ、操舵補助力及び操舵信号よりセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。

補正値演算部４２は、モータ２０に連結されたレゾルバ４８等の回転角センサから操舵角（すなわち操舵位置）θを取得する。または、操向ハンドル１の操舵角θを検出する操舵角センサをコラム軸２に設けてもよい。
補正値演算部４２は、操舵角θ、操舵トルクＴｈ、車速Ｖｈ、及びセルフアライニングトルクＳＡＴに基づいて、電動パワーステアリング装置におけるセルフアライニングトルクを補償するＳＡＴ補償値Ｃｓを演算する。補正値演算部４２は、ＳＡＴ補償値Ｃｓを加算器４３に入力する。

加算器４３は、基本電流指令値Ｉｒｅｆ１にＳＡＴ補償値Ｃｓを加算して電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
電流指令値Ｉｒｅｆは減算器４４に入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差（Ｉｒｅｆ−Ｉｍ）が演算され、その偏差（Ｉｒｅｆ−Ｉｍ）が操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部４５に入力される。

ＰＩ制御部４５で特性改善された操舵補助指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部４６に入力され、更に駆動部としてのインバータ４７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器４９で検出され、減算器４４にフィードバックされる。インバータ４７は、駆動素子としてＦＥＴ（Field Effect Transistor）が用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。

次に、図３を参照して補正値演算部４２を説明する。補正値演算部４２は、モータ２０を駆動する電流指令値を補正する補正値として、上記のＳＡＴ補償値Ｃｓを、操舵機構の操舵状態が切り増し状態であるか切り戻し状態であるかに応じて演算する。
補正値演算部４２は、車速操舵角ゲイン演算部５０と、乗算器５１と、操舵状態ゲイン演算部５２と、乗算器５３を備える。

車速操舵角ゲイン演算部５０は、車速Ｖｈと操舵角θとに感応して変化する車速操舵角ゲインＧｖａを演算する。例えば車速操舵角ゲイン演算部５０は、図４の（ａ）及び図４の（ｂ）にそれぞれ示されるような車速感応ゲインＧｖ及び操舵角感応ゲインＧａの積を車速操舵角ゲインＧｖａ＝Ｇｖ×Ｇａとして演算してよい。乗算器５１は、車速操舵角ゲインＧｖａとセルフアライニングトルクＳＡＴとの積Ｇｖａ×ＳＡＴを算出する。

操舵状態ゲイン演算部５２は、操舵機構の操舵状態に感応して変化する操舵状態ゲインＧｓを算出する。操舵状態ゲイン演算部５２は、操舵状態判定部５４と、操舵角変化量演算部５５と、ゲイン演算部５６を備える。
操舵状態判定部５４は、操舵機構の操舵状態が切り増し状態であるのか切り戻し状態であるのかを判定する。以下、「操舵状態が切り増し状態であるのか切り戻し状態であるのかを判定する」ことを、単に「操舵状態を判定する」と表現することがある。

操舵状態の判定のため、操舵状態判定部５４には、操舵角θと操舵トルクＴｈとが入力される。操舵状態判定部５４は、操舵角θの変化に基づいて操舵方向を判定する。操舵状態判定部５４は、操舵角（操舵位置）θの符号と、操舵方向の符号と、操舵トルクＴｈの符号とに基づいて、操舵状態を判定する。

この例では、操舵機構の中立位置より時計回り方向に変位した操舵角θの符号を「正」と定義し、中立位置より反時計回り方向に変位した操舵角θの符号を「負」と定義し、かつ、時計回り方向の操舵方向の符号と操舵トルクＴｈの符号を「正」と定義し、反時計回り方向の操舵方向の符号と操舵トルクＴｈの符号を「負」と定義する。
操舵状態判定部５４は、例えば図５に示す表に従って操舵機構の操舵状態を判定する。

操舵状態判定部５４は、操舵角θの符号と、操舵方向の符号と、操舵トルクＴｈの符号がいずれも「負」である「状態１」を「反時計回りに切り増し状態」であると判定する。
操舵角θの符号と操舵方向の符号が「負」であり、操舵トルクＴｈの符号が「正」である「状態２」を「反時計回りに切り増し状態」であると判定する。
操舵角θの符号と操舵トルクＴｈの符号が「負」であり、操舵方向の符号が「正」である「状態３」を「時計回りに切り戻し状態」であると判定する。
操舵角θの符号が「負」であり操舵方向の符号と操舵トルクＴｈの符号が「正」である「状態４」を「時計回りに切り増し状態」であると判定する。

また、操舵角θの符号が「正」であり操舵方向の符号と操舵トルクＴｈの符号が「負」である「状態５」を「反時計回りに切り増し状態」であると判定する。
操舵角θの符号と操舵トルクＴｈの符号が「正」であり、操舵方向の符号が「負」である「状態６」を「反時計回りに切り戻し状態」であると判定する。
操舵角θの符号と操舵方向の符号が「正」であり、操舵トルクＴｈの符号が「負」である「状態７」を「時計回りに切り増し状態」であると判定する。
操舵角θの符号と、操舵方向の符号と、操舵トルクＴｈの符号がいずれも「正」である「状態８」を「時計回りに切り増し状態」であると判定する。

このように、操舵状態判定部５４は、操舵角θの符号が操舵方向の符号と等しい場合又は操舵角θの符号と操舵トルクＴｈの符号とが異なる場合に、操舵状態が切り増し状態であると判定する。また、操舵角θの符号と操舵トルクＴｈの符号とが等しく且つ操舵角θの符号と操舵方向の符号とが異なる（すなわち操舵トルクＴｈの符号と操舵方向の符号も異なる）場合に、操舵状態が切り戻し状態であると判定する。

図６を参照して、上記の状態１〜状態８の範囲を、操舵角θと操舵トルクＴｈとの特性図において説明する。
実線６０の範囲で矢印７０の向きに操舵する状態では、操舵角θの符号と、操舵方向の符号と、操舵トルクＴｈの符号がいずれも「負」である。したがって、このような状態は「状態１」（反時計回りに切り増し状態）となる。

次に、破線６１の範囲で矢印７１の向きに操舵する状態では、操舵角θの符号が「負」であり操舵方向の符号が「正」である。また、運転者は、セルフアライニングトルクに逆らいながら操向ハンドル１を中立位置に戻すので、操舵トルクＴｈの符号は「負」となる。したがって、このような状態は「状態３」（時計回りに切り戻し状態）となる。
状態１及び状態３が示すように、切り増し状態の特性線と切り戻し状態の特性線の軌跡は一致せず、操舵角θと操舵トルクＴｈとの特性はヒステリシス特性を有する。

これは、セルフアライニングトルクの向きと反対方向に操舵する切り増し操舵と、セルフアライニングトルクの向きと同じ方向に操舵する切り戻し操舵とでは、操舵に要する操舵トルクに差（ヒステリシス幅Ｗｈ）があるためである。
さらに、一点鎖線６２の範囲で矢印７２の向きに操舵する状態では、操舵角θの符号が「負」であり操舵方向の符号と操舵トルクＴｈの符号が「正」である。したがって、このような状態は「状態４」（時計回りに切り増し状態）となる。

実線６３の範囲で矢印７３の向きに操舵する状態では、操舵角θの符号と、操舵方向の符号と、操舵トルクＴｈの符号がいずれも「正」である。したがって、このような状態は「状態８」（時計回りに切り増し状態）となる。
破線６４の範囲で矢印７４の向きに操舵する状態では、操舵角θの符号と操舵トルクＴｈの符号が「正」であり、操舵方向の符号が「負」である。したがって、このような状態は「状態６」（反時計回りに切り戻し状態）となる。

破線６５の範囲で矢印７５の向きに操舵する状態は、操舵角θの符号が「正」であり操舵方向の符号と操舵トルクＴｈの符号が「負」である。したがって、このような状態は「状態５」（反時計回りに切り増し状態）であると判定する。
また、状態３（時計回りに切り戻し状態）で切り戻す途中の切り増し操舵（矢印７８）も、状態１（反時計回りに切り増し状態）となる。状態６（反時計回りに切り戻し状態）で切り戻す途中の切り増し操舵状態（矢印７９）も、状態８（時計回りに切り増し状態）となる。

さらに、矢印７６に示すような、操舵角θの符号が「負」から「正」へ変化する前に「状態４」の途中で操舵方向が変化する状態では、操舵角θの符号と操舵方向の符号が「負」であり操舵トルクＴｈの符号が「正」である。したがって、このような状態は「状態２」（反時計回りに切り増し状態）となる。
同様に、矢印７７に示すような、操舵角θの符号が「正」から「負」へ変化する前に「状態５」の途中で操舵方向が変化する状態では、操舵角θの符号と操舵方向の符号が「正」であり操舵トルクＴｈの符号が「負」である。したがって、このような状態は「状態７」（時計回りに切り増し状態）となる。
このように状態２や状態７を検出することにより、運転者の切り増し操舵をより早く判定できる。

図３を参照する。操舵状態判定部５４は、操舵状態の判定結果を操舵角変化量演算部５５とゲイン演算部５６へ出力する。
操舵角変化量演算部５５は、操舵状態判定部５４の判定結果に基づいて、操舵機構の操舵状態が、切り増し状態と切り戻し状態との間で切り替わったか否かを判定する。以下、「切り増し状態と切り戻し状態との間の操舵状態の切り替え」を単に「操舵状態の切り替え」と表現することがある。

操舵角変化量演算部５５は、操舵状態が切り替わった時点の操舵角θを基点とする操舵角変化量Δθを演算する。例えば、操舵角変化量演算部５５は、操舵状態が切り替わった時点で操舵角変化量Δθの値を０にリセットし、その後の操舵角θの変化量を積算することにより操舵角変化量Δθを更新してよい。操舵角変化量演算部５５は、操舵角変化量Δθをゲイン演算部５６に出力する。

ゲイン演算部５６は、操舵角変化量Δθに応じた操舵状態ゲインＧｓを演算する。ゲイン演算部５６は、例えば図７の（ａ）に示すような特性図にしたがって、操舵角変化量Δθに応じた操舵状態ゲインＧｓを演算してよい。
図７の（ａ）の実線Ｃ１は、切り戻し操舵により操舵状態ゲインＧｓが下限値Ｇ１から上限値Ｇ２まで変化する操舵角変化量Δθが発生したときの操舵状態ゲインＧｓの特性線であり、一点鎖線Ｃ２は、切り増し操舵により操舵状態ゲインＧｓが上限値Ｇ２から下限値Ｇ１まで変化する操舵角変化量Δθが発生したときの操舵状態ゲインＧｓの特性線である。

図７の（ａ）に示すように、切り戻し操舵時の特性線Ｃ１は操舵角変化量Δθの増加に対して単調増加し、切り増し操舵時の特性線Ｃ２は操舵角変化量Δθの増加に対して単調減少する。これらの特性線Ｃ１、Ｃ２は、操舵角変化量Δθの変化に対して非線形に変化してもよく、線形的に変化してもよい。例えば図７の（ａ）に示すように、操舵角変化量Δθが大きくなるほど操舵角変化量Δθに対する操舵状態ゲインＧｓの変化率を小さくしてもよい。

操舵状態の切り替えが発生した場合、ゲイン演算部５６は、操舵状態の切り替えの前後で操舵状態ゲインＧｓが連続するように操舵状態ゲインＧｓを変更してよい。
図７の（ｂ）及び図７の（ｃ）を参照して、ゲイン演算部５６による操舵状態ゲインＧｓの変更方法の一例を説明する。
操舵状態の切り替えが発生した場合、例えばゲイン演算部５６は、切り替え発生時点の操舵状態ゲインＧｓｓを一時保持する。

切り増し操舵から切り戻し操舵への切り替えが発生した場合には、ゲイン演算部５６は、切り替え発生時点の値（Ｇｓｓ１）を操舵状態ゲインＧｓｓとして一時保持し、図７の（ｂ）に示すように特性線Ｃ１上で操舵状態ゲインＧｓｓ（＝Ｇｓｓ１）に対応する操舵角変化量をオフセットΔθｏｆｆとして記憶する。なお、操舵状態ゲインＧｓｓの値が下限値Ｇ１である場合にはオフセットΔθｏｆｆは０となる。
操舵状態の切り替え後、ゲイン演算部５６は、操舵角変化量演算部５５が演算した操舵角変化量ΔθにオフセットΔθｏｆｆを加えた値（Δθ＋Δθｏｆｆ）を演算し、特性線Ｃ１において値（Δθ＋Δθｏｆｆ）に対応するゲインＧ３を、操舵状態ゲインＧｓとする。

一方で、切り戻し操舵から切り増し操舵への切り替えが発生した場合には、切り替え発生時点の値（Ｇｓｓ２）を操舵状態ゲインＧｓｓとして一時保持し、図７の（ｃ）に示すように特性線Ｃ２上で操舵状態ゲインＧｓｓ（＝Ｇｓｓ２）に対応する操舵角変化量をオフセットΔθｏｆｆとして記憶する。なお、操舵状態ゲインＧｓｓの値が上限値Ｇ２である場合にはオフセットΔθｏｆｆは０となる。
操舵状態の切り替え後、ゲイン演算部５６は、操舵角変化量演算部５５が演算した操舵角変化量ΔθにオフセットΔθｏｆｆを加えた値（Δθ＋Δθｏｆｆ）を演算し、特性線Ｃ２において値（Δθ＋Δθｏｆｆ）に対応するゲインＧ４を、操舵状態ゲインＧｓとする。

このように、操舵状態の切り替えが発生した場合、ゲイン演算部５６は、切り替え発生時点の操舵状態ゲインＧｓｓを、切り替え発生時点からの操舵角変化量Δθに応じた変更量で増減することにより、操舵状態ゲインＧｓを変更する。これにより、ゲイン演算部５６は、操舵状態の切り替えの前後で操舵状態ゲインＧｓが連続するように操舵状態ゲインＧｓを変更できる。

図３を参照する。ゲイン演算部５６は、操舵状態ゲインＧｓを乗算器５３に入力する。
乗算器５３は、乗算器５１が算出した車速操舵角ゲインＧｖａとセルフアライニングトルクＳＡＴとの積Ｇｖａ×ＳＡＴに、操舵状態ゲインＧｓを乗算してＳＡＴ補償値Ｃｓを算出する。
上記のとおり、ＳＡＴ補償値Ｃｓは加算器４３に入力され、加算器４３は、基本電流指令値Ｉｒｅｆ１にＳＡＴ補償値Ｃｓを加算して電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
このように、操舵状態ゲイン演算部５２と乗算器５３は、操舵状態が切り替わった時点の操舵角（操舵位置）を基点とする操舵角変化量（操舵位置変化量）Δθに基づいて、電流指令値を補正する補正値であるＳＡＴ補償値Ｃｓを調整する補正値調整部としての機能を有する。

（作用）
次に、切り戻し操舵及び切り増し操舵による操舵状態ゲインＧｓの変化の一例を説明する。図８を参照する。時刻ｔ１において切り増し操舵を開始すると、操舵状態ゲインＧｓは上限値Ｇ２から減少を開始して時刻ｔ２で下限値Ｇ１に至る。そのまま時刻ｔ３まで切り増し操舵を続けると操舵角θの絶対値が増加するが、操舵状態ゲインＧｓは下限値Ｇ１を維持する。

時刻ｔ３において切り戻し操舵を開始すると、操舵状態ゲインＧｓは下限値Ｇ１から増加を開始して時刻ｔ４で上限値Ｇ２に至る。そのまま時刻ｔ５まで切り戻し操舵を続けると操舵角θの絶対値が減少するが、操舵状態ゲインＧｓは上限値Ｇ２を維持する。
時刻ｔ５において操舵トルクの符号が正から負へと変化すると、操舵状態は切り戻し操舵から切り増し操舵に変化する。切り増し操舵へ状態が変化すると、操舵状態ゲインＧｓは上限値Ｇ２から減少を開始して時刻ｔ６で下限値Ｇ１に至る。そのまま時刻ｔ７まで切り増し操舵を続けると操舵状態ゲインＧｓは下限値Ｇ１を維持する。

時刻ｔ７において切り戻し操舵を開始すると、操舵状態ゲインＧｓは下限値Ｇ１から増加を開始する。時刻ｔ８では、操舵状態ゲインＧｓが上限値Ｇ２に至る前に切り増し操舵が開始する。すなわち、操舵状態が切り戻しから切り増しへ切り替わる。
上述のとおり、ゲイン演算部５６は、操舵状態の切り替えの前後で操舵状態ゲインＧｓが連続するように操舵状態ゲインＧｓを変更するので、操舵状態ゲインＧｓは、時刻ｔ８における値から減少を開始する。

その後に時刻ｔ９で下限値Ｇ１に至る。その後、切り増し操舵を続けて時刻ｔ１０に至ったときに切り戻し操舵を開始し、下限値Ｇ１から増加を開始して時刻ｔ１１で上限値Ｇ２に至る。
このように、本実施形態によれば、操舵操作に対して連続的に変化する操舵状態ゲインＧｓによって、基本電流指令値Ｉｒｅｆ１を補正するＳＡＴ補償値Ｃｓを求めることができる。このため、操舵状態が切り替わった際の操舵フィーリングの急変を抑制できることができる。
なお、上限値Ｇ２及び下限値Ｇ１は、共に正の値であってもよく、共に負の値であってもよい。さらに、上限値Ｇ２及び下限値Ｇ１は、正の値と零（０）の組合せであってもよく、正の値と負の値の組合せであってもよい。
また、図７の（ａ）〜図７の（ｃ）及び図８は、操舵状態ゲインＧｓが、切り戻し操舵の際に操舵角変化量Δθの単調増加関数であり、切り増し操舵の際に単調減数関数である例を示したが、これに限定されることなく、操舵状態ゲインＧｓは、切り戻し操舵の際に操舵角変化量Δθの単調減少関数であり、切り増し操舵の際に単調増加関数であってもよい。すなわち、補正値演算部４２に入力される補正値の性質とアシスト力の補正方向を考えて、適切に設定すればよい。

（動作）
次に、図９を参照して実施形態による電動パワーステアリング装置の制御方法の一例を説明する。
ステップＳ１においてトルクセンサ１０は操舵トルクＴｈを検出する。
ステップＳ２においてレゾルバ４８等の回転角センサ又は舵角センサを用いて、操舵角（操舵位置）θを検出する。

ステップＳ３において基本電流指令値演算部４０は、モータ２０を駆動するための基本電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。
ステップＳ４において操舵状態判定部５４は操舵機構の操舵状態を判断する。
ステップＳ５において操舵角変化量演算部５５とゲイン演算部５６は、操舵状態の切り替えが発生したか否かを判断する。操舵状態の切り替えが発生した場合（ステップＳ５：Ｙ）に処理はステップＳ６へ進む。操舵状態の切り替えが発生しない場合（ステップＳ５：Ｎ）に処理はステップＳ７へ進む。

ステップＳ６において操舵角変化量演算部５５は、操舵状態が切り替わった時点の操舵角θを基点とする操舵角変化量Δθを演算するために、それまで演算していた操舵角変化量Δθを０にリセットする。
また、ゲイン演算部５６は、切り替え発生時点の操舵状態ゲインＧｓｓに対応する操舵角変化量をオフセットΔθｏｆｆとして記憶する。その後に処理はステップＳ８へ進む。

ステップＳ７において操舵角変化量演算部５５は、操舵角変化量Δθを前回更新してから発生した操舵角θの変化量を操舵角変化量Δθに加えて操舵角変化量Δθを更新する。その後に処理はステップＳ８へ進む。
ステップＳ８においてゲイン演算部５６と乗算器５３は、操舵角変化量Δθに基づいて電流指令値を補正するための補正量を調整する。第１実施形態の例では、補正量としてＳＡＴ補償値Ｃｓを調整する。

具体的には、ゲイン演算部５６は、操舵角変化量ΔθとオフセットΔθｏｆｆに基づいて操舵角変化量Δθに応じた操舵状態ゲインＧｓを演算する。乗算器５３は、車速操舵角ゲインＧｖａとセルフアライニングトルクＳＡＴとの積Ｇｖａ×ＳＡＴに操舵状態ゲインＧｓを乗じてＳＡＴ補償値Ｃｓを算出する。

ステップＳ９において加算器４３は、ステップＳ８で調整された補正値に基づいて電流指令値を補正する。第１実施形態の例では、基本電流指令値演算部４０が演算した基本電流指令値Ｉｒｅｆ１にＳＡＴ補償値Ｃｓを加算して、電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
ステップＳ１０において減算器４４と、ＰＩ制御部４５と、ＰＷＭ制御部４６と、インバータ４７は、電流指令値Ｉｒｅｆに基づいてモータ２０を制御する。

（第１実施形態の効果）
（１）トルクセンサ１０は、操舵機構に加わる操舵トルクＴｈを検出する。操舵機構の操舵角θは、レゾルバ４８からのモータ回転角又は操舵角センサからの信号を用いて検出される。基本電流指令値演算部４０は、操舵軸であるコラム軸２を駆動するアクチュエータを駆動するための基本電流指令値Ｉｒｅｆ１を、少なくとも操舵トルクＴｈに基づいて演算する。補正値演算部４２は、操舵機構の操舵状態が切り増し状態であるか切り戻し状態であるかに応じて基本電流指令値Ｉｒｅｆ１を補正する補正値を演算する。操舵状態ゲイン演算部５２と乗算器５３は、操舵状態が切り増し状態と切り戻し状態との間で切り替わった時点の操舵位置を基点とする操舵角変化量Δθに基づいて補正値を調整する。

このように、操舵速度を使わずに操舵状態を判定し、操舵状態の切り替え発生からの操舵角変化量Δθに応じて補正値を調整することで、操舵速度が比較的遅い場合でもモータ２０を駆動する電流指令値を補正できる。
また、操舵状態が切り替わった時点からの操舵角変化量Δθに応じて補正値を調整することで、連続的に電流指令値を補正でき、さらに、操舵状態の切り替え時の操舵トルクＴｈのヒステリシス幅Ｗｈを調整して操舵感を変更することができる。

（２）補正値演算部４２は、操舵位置の符号が操舵方向の符号と等しい場合又は操舵位置の符号と操舵トルクの符号とが異なる場合に、操舵状態が切り増し状態であると判定し、操舵位置の符号と操舵トルクの符号とが等しく且つ操舵位置の符号と操舵方向の符号とが異なる場合に、操舵状態が切り戻し状態であると判定する。ここで、操舵機構の中立位置より時計回り方向に変位した操舵位置の符号と、時計回り方向の操舵トルクの符号と、時計回り方向の操舵方向の符号とが等しいと定義する。また、中立位置より反時計回り方向に変位した操舵位置の符号と、反時計回り方向の操舵トルクの符号と、反時計回り方向の操舵方向の符号とが等しいと定義する。これにより、運転者による操舵状態を正確に判定できる。

（３）ＳＡＴ検出部４１は、セルフアライニングトルクを検出する。補正値演算部４２は、基本電流指令値Ｉｒｅｆ１を補正する補正値として、セルフアライニングトルクＳＡＴに基づくＳＡＴ補償値Ｃｓを演算する。
操舵状態ゲイン演算部５２は、操舵角変化量Δθに応じて異なる操舵状態ゲインＧｓを算出する。乗算器５３は、操舵状態ゲインＧｓによりＳＡＴ補償値Ｃｓを調整する。
これにより、操舵角変化量Δθに対して連続的に変化し、且つ自由度の高いＳＡＴ補償値Ｃｓを設計できる。

（４）操舵状態ゲイン演算部５２は、操舵状態が切り増し状態と切り戻し状態との間で切り替わる前後で連続するように操舵状態ゲインＧｓを変更する。これにより、操舵状態の切り替わりに対して操舵状態ゲインＧｓが連続的に変化するため、電流指令値の急変を軽減して操舵感の急変を抑制できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態のコントロールユニット３０は、モータ２０を駆動する電流指令値を補正する補正値として、操舵速度に応じたダンピング特性を操舵機構に付与するダンピング補償値を用いる。
図１０を参照する。第２実施形態のコントロールユニット３０の機能構成は、図２に示す第１実施形態と同様の機能構成を有しており、同じ参照符号は同様の構成要素を示している。

第２実施形態のコントロールユニット３０は、少なくとも操舵機構の操舵速度に応じた基本ダンピング補償値Ｃｄ１を演算する基本ダンピング補償値演算部８０を備える。角速度変換部８１は、操舵角θを微分処理して得られる操舵角速度を操舵速度ωとして基本ダンピング補償値演算部８０に入力する。
基本ダンピング補償値演算部８０は、車速Ｖｈと操舵速度ωに応じた基本ダンピング補償値Ｃｄ１を演算する。
例えば基本ダンピング補償値演算部８０は、図１１に示すような車速感応ゲインＧｖと操舵速度ωの反転値を乗算して基本ダンピング補償値Ｃｄ１＝Ｇｖ×（−ω）を演算してよい。

図１０を参照する。基本ダンピング補償値演算部８０は、演算した基本ダンピング補償値Ｃｄ１を補正値演算部４２に入力する。補正値演算部４２は、操舵角θ及び操舵トルクＴｈに基づいて基本ダンピング補償値Ｃｄ１を補正することにより、ダンピング補償値Ｃｄを演算する。加算器４３は、基本電流指令値Ｉｒｅｆ１にダンピング補償値Ｃｄを加算して電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。

図１２を参照する。補正値演算部４２は、操舵状態ゲイン演算部５２が算出した操舵状態ゲインＧｓを、乗算器５３で基本ダンピング補償値Ｃｄ１に乗じることによりダンピング補償値Ｃｄを演算する。操舵状態ゲイン演算部５２の構成及び機能は第１実施形態の場合と同様である。
このように、操舵状態ゲインＧｓによって調整されたダンピング補償値Ｃｄで基本電流指令値Ｉｒｅｆ１を補正して電流指令値Ｉｒｅｆを算出しても、第１実施形態と同様の効果を有する。

（第２実施形態の効果）
基本ダンピング補償値演算部８０は、操舵機構の操舵速度ωに応じた基本ダンピング補償値Ｃｄ１を演算する。操舵状態ゲイン演算部５２は、操舵角変化量Δθに応じて異なる操舵状態ゲインＧｓを算出する。乗算器５３は、基本ダンピング補償値Ｃｄ１に操舵状態ゲインＧｓを乗じて得られるダンピング補償値Ｃｄを、モータ２０を駆動する電流指令値を補正する補正値として演算する。
これにより、操舵角変化量Δθに対して連続的に変化し、且つ自由度の高いダンピング補償値Ｃｄを設計できる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態のコントロールユニット３０は、モータ２０を駆動する電流指令値を補正する補正値として、操舵トルクＴｈに応じて電流指令値を調整する調整電流を用いる。
図１３を参照する。第３実施形態のコントロールユニット３０の機能構成は、図２に示す第１実施形態と同様の機能構成を有しており、同じ参照符号は同様の構成要素を示している。

第３実施形態のコントロールユニット３０は、操舵トルクＴｈに応じた基本調整電流Ｉａ１を演算する調整電流演算部８２を備える。
例えば調整電流演算部８２は、図１４に示すように操舵トルクＴｈに感応して変化する基本調整電流Ｉａ１を演算してよい。
図１３を参照する。調整電流演算部８２は、演算した基本調整電流Ｉａ１を補正値演算部４２に入力する。補正値演算部４２は、操舵角θ及び操舵トルクＴｈに基づいて基本調整電流Ｉａ１を補正することにより調整電流Ｉａを演算する。加算器４３は、基本電流指令値Ｉｒｅｆ１に調整電流Ｉａを加算して電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。

図１５を参照する。補正値演算部４２は、操舵状態ゲイン演算部５２が算出した操舵状態ゲインＧｓを、乗算器５３で基本調整電流Ｉａ１に乗じることにより調整電流Ｉａを演算する。操舵状態ゲイン演算部５２の構成及び機能は第１実施形態の場合と同様である。
このように、操舵状態ゲインＧｓによって調整された調整電流Ｉａで基本電流指令値Ｉｒｅｆ１を補正して電流指令値Ｉｒｅｆを算出しても、第１実施形態と同様の効果を有する。
また、補正値演算部４２が、操舵状態ゲインＧｓを調整電流Ｉａとして加算器４３に出力し、操舵状態ゲインＧｓで基本電流指令値Ｉｒｅｆ１を補正して電流指令値Ｉｒｅｆを算出しても、第１実施形態と同様の効果を有する。

（第３実施形態の効果）
（１）調整電流演算部８２は、操舵トルクＴｈに応じて、電流指令値Ｉｒｅｆを調整するための基本調整電流Ｉａ１を演算する。操舵状態ゲイン演算部５２は、操舵角変化量Δθに応じて異なる操舵状態ゲインＧｓを算出する。乗算器５３は、基本調整電流Ｉａ１に操舵状態ゲインＧｓを乗じて得られる調整電流Ｉａを、モータ２０を駆動する電流指令値を補正する補正値として演算する。
または、補正値演算部４２は、電流指令値Ｉｒｅｆを調整する調整電流Ｉａとして、操舵状態ゲインＧｓを算出する。操舵状態ゲイン演算部５２は、操舵角変化量Δθに応じて操舵状態ゲインＧｓを変更する。
これにより、操舵角変化量Δθに対して連続的に変化し、且つ自由度の高い調整電流Ｉａを設計できる。

（変形例）
ここまで、本発明を電動パワーステアリング装置に適用する実施形態について説明した。しかしながら、本発明は電動パワーステアリング装置に限らず、例えば操向ハンドル１と操向車輪とが機械的に分離したステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置にも適用可能である。
操向ハンドル１に操舵反力を付与するアクチュエータを駆動する電流指令値は、反力センサが検知した操舵トルクに基づいて演算される。この場合、例えば補正値演算部４２は、操向ハンドル１に操舵反力を付与するアクチュエータを駆動する電流指令値を補正する補正値を演算してよい。

１…操向ハンドル、２…コラム軸、３…減速ギア、４Ａ、４Ｂ…ユニバーサルジョイント、５…ピニオンラック機構、６…タイロッド、１０…トルクセンサ、１１…イグニションキー、１２…車速センサ、１４…バッテリ、２０…モータ、３０…コントロールユニット、４０…基本電流指令値演算部、４１…セルフアライニングトルク検出部、４２…補正値演算部、４３…加算器、４４…減算器、４５…比例積分制御部、４６…ＰＷＭ制御部、４７…インバータ、４８…レゾルバ、４９…モータ電流検出器、５０…車速操舵角ゲイン演算部、５１、５３…乗算器、５２…操舵状態ゲイン演算部、５４…操舵状態判定部、５５…操舵角変化量演算部、５６…ゲイン演算部、８０…基本ダンピング補償値演算部、８１…角速度変換部、８２…調整電流演算部

Claims (8)

1. 操舵軸を駆動するアクチュエータを有する操舵機構と、
   前記操舵機構に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
   前記操舵機構の操舵位置を検出する操舵位置検出部と、
   前記アクチュエータを駆動する電流指令値を、少なくとも前記操舵トルクに基づいて演算する電流指令値演算部と、
   前記操舵機構の操舵状態が切り増し状態であるか切り戻し状態であるかに応じて前記電流指令値を補正する補正値を演算する補正値演算部と、を備え、
   前記補正値演算部は、前記操舵状態が切り増し状態と切り戻し状態との間で切り替わった時点の前記操舵位置を基点とする前記操舵位置の変化量に基づいて前記補正値を調整する補正値調整部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. 前記補正値演算部は、前記操舵位置の符号が操舵方向の符号と等しい場合又は前記操舵位置の符号と前記操舵トルクの符号とが異なる場合に、前記操舵状態が切り増し状態であると判定し、前記操舵位置の符号と前記操舵トルクの符号とが等しく且つ前記操舵位置の符号と前記操舵方向の符号とが異なる場合に、前記操舵状態が切り戻し状態であると判定し、
   前記操舵機構の中立位置より時計回り方向に変位した前記操舵位置の符号と、時計回り方向の前記操舵トルクの符号と、時計回り方向の操舵方向の符号と、が等しく、前記中立位置より反時計回り方向に変位した前記操舵位置の符号と、反時計回り方向の前記操舵トルクの符号と、反時計回り方向の操舵方向の符号と、が等しい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. セルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出部を備え、
   前記補正値演算部は、前記セルフアライニングトルクに基づくセルフアライニングトルク補償値を前記補正値として演算し、
   前記補正値調整部は、前記操舵位置の前記変化量に応じて異なるゲインを算出し、前記ゲインを乗じて前記セルフアライニングトルク補償値を調整する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記操舵機構の操舵速度に応じた基本ダンピング補償値を演算するダンピング補償値演算部を備え、
   前記補正値調整部は、前記操舵位置の前記変化量に応じて異なるゲインを算出し、
   前記補正値演算部は、前記基本ダンピング補償値に前記ゲインを乗じて前記補正値を演算する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記操舵トルクに応じて、前記電流指令値を調整する調整電流を演算する調整電流演算部を備え、
   前記補正値調整部は、前記操舵位置の前記変化量に応じて異なるゲインを算出し、
   前記補正値演算部は、前記調整電流に前記ゲインを乗じて前記補正値を演算する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記補正値調整部は、前記操舵状態が切り増し状態と切り戻し状態との間で切り替わる前後で連続するように前記ゲインを変更する、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記補正値演算部は、前記電流指令値を調整する調整電流を前記補正値として演算し、
   前記補正値調整部は、前記操舵位置の前記変化量に応じて前記補正値を変更する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記補正値調整部は、前記操舵状態が切り増し状態と切り戻し状態との間で切り替わる前後で連続するように前記補正値を変更する、ことを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。

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