JP2022034398A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動指令値の設定に、車両毎のチューニング作業が不要とな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１は、電動モータ１８と、入力要素をモータトルク指令値とし、出力要素をトーションバートルクとするＥＰＳモデル６０の伝達関数の逆伝達関数を用いて、トーションバートルクの目標値として表される振動トルク指令値から、振動電流指令値を演算する振動電流指令値演算部４２と、振動電流指令値を含むモータ電流指令値に基づいて電動モータ１８を制御するモータ制御部４４～４６とを含む。
【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。

車線の逸脱を運転者に警報するために、車線逸脱時に、ハンドルを振動させる機能を備えた電動パワーステアリング装置が知られている（例えば下記特許文献１参照）。この種の従来技術では、車線逸脱時に、アシストトルク指令値に振動指令値が加算されることにより、モータトルク指令値が演算され、モータトルク指令値に基づいて電動モータが駆動制御される。

特開２０１７－６５５８７号公報

電動モータからハンドルまでの伝達特性は、車両毎に変わる。このため、従来技術では、ハンドルに適切な大きさの振動が付与されるように、振動指令値を設定するためには、車両毎にチューニング作業を行う必要があった。
この発明は、振動指令値の設定に、車両毎のチューニング作業が不要となる電動パワーステアリング装置を提供することである。

この発明の一実施形態は、電動モータと、入力要素をモータトルク指令値とし、出力要素をトーションバートルクとするＥＰＳモデルの伝達関数の逆伝達関数を用いて、トーションバートルクの目標値として表される振動トルク指令値から、振動電流指令値を演算する振動電流指令値演算部と、前記振動電流指令値を含むモータ電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御部とを含む、電動パワーステアリング装置を提供する。

この構成では、トーションバートルクの目標値として表される振動トルク指令値を振動指令値として設定し、上記逆伝達関数を用いることで、所望のトーションバートルクの目標値を実現し得る振動電流指令値を算出することができるので、振動指令値の設定に車両毎のチューニング作業が不要となる。
この発明の一実施形態では、前記ＥＰＳモデルは、入力要素をモータトルク指令値とし、出力要素をモータトルクとするモータ制御モデルと、入力要素を前記モータトルクに応じた値とし、出力要素をトーションバートルクとする一慣性の物理モデルとを含む。

この発明の一実施形態では、前記一慣性の物理モデルは、前記電動モータの回転速度に応じた摩擦力が考慮されたモデルである。
この発明の一実施形態では、操舵トルクに基づきアシスト電流指令値を演算するアシスト電流指令値演算部をさらに含み、前記モータ電流指令値が、前記振動電流指令値と前記アシスト電流指令値との和である。

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。 モータ制御用ＥＣＵの電気的構成を説明するためのブロック図である。 トーションバートルクＴ_ｃに対するアシスト電流指令値Ｉ_{ａ，ｃｍｄ}の設定例を示すグラフである。 ＥＰＳモデルの構成例を示す模式図である。 モータ制御モデルの構成を示すブロック図である。 振動振幅が０．５Ｎｍである場合と１．０Ｎｍである場合の振動周波数に対する摩擦ダンピング係数σ_２の関係の一例を示すグラフである。 図７Ａは、振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の波形の一例としての振幅変調波を示す波形図であり、図７Ｂは、振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の波形の一例としての減衰波を示す波形図である。 図８Ａおよび図８Ｂは、伝達関数と最終的な逆伝達関数の周波数特性を示すボード線図であり、図８Ａは、ゲイン特性を示すボード線図であり、図８Ｂは、位相特性を示すボード線図である。

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に示すように、電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ:electric power steering）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(ハンドル)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。
トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１２が配置されている。トルクセンサ１２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に与えられたトーションバートルク（操舵トルク）Ｔ_ｃを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｃは、たとえば、左方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、右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トーションバートルクＴ_ｃ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、車両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。

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、操舵補助力（アシストトルク）を発生するための電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを増幅して転舵機構４に伝達するための減速機１９とを含む。減速機１９は、ウォームギヤ２０と、このウォームギヤ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１９は、ギヤハウジング２２内に収容されている。以下において、減速機１９の減速比（ギヤ比）をｉ_ｃで表す。減速比ｉ_ｃは、ウォームホイール２１の回転速度に対するウォームギヤ２０の回転速度の比で表される。

ウォームギヤ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、出力軸９に一体回転可能に連結されている。
電動モータ１８によってウォームギヤ２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１およびステアリングシャフト６にモータトルクが付与され、ステアリングシャフト６(出力軸９)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、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によってウォームギヤ２０を回転駆動することによって、電動モータ１８による操舵補助や転舵輪３の転舵が可能となる。

出力軸９に加えられるトルクとしては、電動モータ１８によるモータトルクと、モータトルク以外の外乱トルクとがある。モータトルク以外の外乱トルクには、トーションバートルクＴ_ｃ、路面反力トルクＴ_ｌ、摩擦トルクＴ_ｆ等が含まれる。
路面反力トルクＴ_ｌは、タイヤに発生するセルフアライニングトルク、サスペンションやタイヤホイールアライメントによって発生する力、ラックアンドピニオン機構の摩擦力等によって、転舵輪３側から出力軸９に加えられるトルクである。

摩擦トルクＴ_ｆは、ウォームホイール２１とウォームギヤ２０のとの間の摩擦によって生じるトルクである。
車両には、上位ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic control Unit）２０１が設けられている。上位ＥＣＵ２０１は、運転者に様々な情報を振動として付与するための振動指令値（振動波形に応じた指令値）を生成する。以下において、トーションバートルクの目標値として表される振動指令値を、「トーションバートルクレベルの振動トルク指令値」という。そして、これに対応する、モータトルクの目標値として表される振動指令値を、「モータトルクレベルの振動トルク指令値」ということにする。また、モータ電流の目標値として表される振動指令値を、「振動電流指令値」ということにする。

上位ＥＣＵ２０１は、トーションバートルクレベルの振動トルク指令値を生成する。上位ＥＣＵ２０１によって生成される振動トルク指令値は、車載ネットワークを介して、モータ制御用ＥＣＵ２０２に与えられる。
上位ＥＣＵ２０１は、例えば、車両前方を撮影するＣＣＤカメラの撮像画像に基づいて、車両が車線を逸脱する可能性が高い状態であるか否かを判定し、車両が車線を逸脱する可能性が高い状態であるときに、その旨を運転者に知らせるための振動トルク指令値を生成してもよい。また、上位ＥＣＵ２０１は、例えば、運転者を撮像するＣＣＤカメラの撮像画像に基づいて運転者の覚醒状態が低いか否かを判定し、運転者の覚醒状態が低いときに、その旨を運転者に知らせるための振動トルク指令値を生成してもよい。

車両には、車速Ｖを検出するための車速センサ１１が設けられている。トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｃ、車速センサ１１によって検出される車速Ｖおよび上位ＥＣＵ２０１によって生成される振動トルク指令値は、モータ制御用ＥＣＵ２０２に入力される。モータ制御用ＥＣＵ２０２は、これらの入力信号および上位ＥＣＵ２０１から与えられ情報に基づいて、電動モータ１８を制御する。

図２に示すように、モータ制御用ＥＣＵ２０２は、電動モータ１８を制御するためのマイクロコンピュータ４０と、マイクロコンピュータ４０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）３１と、電動モータ１８に流れるモータ電流（実モータ電流Ｉ_ｍ）を検出する電流検出回路３２とを含んでいる。
マイクロコンピュータ４０は、ＣＰＵおよびメモリ(ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ３４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り、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、アシスト電流指令値設定部４１と、振動電流指令値演算部４２と、電流指令値加算部４３と、電流偏差演算部４４と、ＰＩ制御部４５と、ＰＷＭ制御部４６とが含まれる。

アシスト電流指令値設定部４１は、トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｃと車速センサ１１によって検出される車速Ｖとに基づいて、アシスト電流指令値Ｉ_{ａ，ｃｍｄ}を設定する。トーションバートルクＴ_ｃに対するアシスト電流指令値Ｉ_{ａ，ｃｍｄ}の設定例は、図３に示されている。
アシスト電流指令値Ｉ_{ａ，ｃｍｄ}は、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正の値とされ、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負の値とされる。アシスト電流指令値Ｉ_{ａ，ｃｍｄ}は、トーションバートルクＴ_ｃの正の値に対しては正をとり、トーションバートルクＴ_ｃの負の値に対しては負をとる。そして、アシスト電流指令値Ｉ_{ａ，ｃｍｄ}は、トーションバートルク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ている。また、トーションバートルクＴは、車速センサ１１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。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。

振動電流指令値演算部４２は、上位ＥＣＵ２０１から与えられるトーションバートルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}に基づいて、振動電流指令値Ｉ_{ｖ，ｃｍｄ}を演算する。振動電流指令値演算部４２は、トルク指令値変換部４２Ａとトルク定数除算部４２Ｂとを含む。トルク指令値変換部４２Ａは、トーションバートルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}を、モータトルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｍ，ｃｍｄ}に変換する。トルク定数除算部４２Ｂは、トルク指令値変換部４２Ａによって得られる振動トルク指令値Ｔ_{ｖｍ，ｃｍｄ}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、振動電流指令値Ｉ_{ｖ，ｃｍｄ}を演算する。トルク指令値変換部４２Ａの動作の詳細については後述する。

電流指令値加算部４３は、アシスト電流指令値設定部４１によって設定されたアシスト電流指令値Ｉ_{ａ，ｃｍｄ}に、振動電流指令値演算部４２によって演算された振動電流指令値Ｉ_{ｖ，ｃｍｄ}を加算することにより、モータ電流指令値Ｉ_{ｍ，ｃｍｄ}を演算する。電流偏差演算部４４は、電流指令値加算部４３によって得られたモータ電流指令値Ｉ_{ｍ，ｃｍｄ}と電流検出回路３２によって検出された実モータ電流Ｉ_ｍとの偏差（電流偏差ｅ＝Ｉ_{ｍ，ｃｍｄ}－Ｉ_ｍ）を演算する。

ＰＩ制御部４５は、電流偏差演算部４４によって演算された電流偏差ｅに対するＰＩ演算を行うことにより、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉ_ｍをモータ電流指令値Ｉ_{ｍ，ｃｍｄ}に導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部４６は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３１に供給する。これにより、前記駆動指令値に対応した電力が電動モータ１８に供給されることになる。電流偏差演算部４４、ＰＩ制御部４５、ＰＷＭ制御部４６および駆動回路３１は、本発明の「モータ制御部」に含まれる。

電流偏差演算部４４およびＰＩ制御部４５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Ｉ_ｍが、モータ電流指令値Ｉ_{ｍ，ｃｍｄ}に近づくように制御される。
以下、トルク指令値変換部４２Ａについて、詳しく説明する。
トルク指令値変換部４２Ａは、図４に示されるＥＰＳモデル６０の伝達関数の逆伝達関数を用いて、トーションバートルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}を、モータトルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｍ，ｃｍｄ}に変換する。以下、ＥＰＳモデル６０の伝達関数およびその逆伝達関数の算出方法について説明する。

ＥＰＳモデル６０は、入力要素をモータトルク指令値Ｔ_{ｍ，ｃｍｄ}とし、出力要素をトーションバートルクＴ_ｃとするモデルである。ＥＰＳモデル６０は、モータ制御モデル６１と、減速比乗算部６２と、物理モデル６３とを含む。
図４において、Ｊ_ｃはコラム慣性であり、θ_ｃはコラム角度であり、ｉ_ｃは減速機の減速比（ウォームギヤとウォームホイールとの間のギヤ比）であり、Ｋ_ｃはトーションバー剛性であり、Ｃ_ｃはトーションバー粘性であり、Ｋ_ｌは路面反力剛性であり、Ｔ_ｃはトーションバートルクであり、Ｔ_ｆは摩擦トルクであり、Ｔ_ｌは路面反力トルクである。

モータ制御モデル６１は、入力要素をモータトルク指令値Ｔ_{ｍ，ｃｏｍ}とし、出力要素をモータトルクＴ_ｍとするモデルである。減速比乗算部６２は、モータ制御モデル６１の出力であるモータトルクＴ_ｍに、減速機の減速比ｉ_ｃを乗算することにより、出力軸換算モータトルクｉ_ｃＴ_ｍを演算する。物理モデル６３は、コラム６４を含み、入力要素を出力軸換算モータトルクｉ_ｃＴ_ｍとし、出力要素をトーションバートルクＴ_ｃとする一慣性の物理モデル（一慣性モデル）である。コラム６４には、出力軸換算モータトルクｉ_ｃ・Ｔ_ｍ、トーションバートルクＴ_ｃ、摩擦トルクＴ_ｆ、路面反力トルクＴ_ｌ（＝Ｋ_ｌθ_ｃ）が入力する。

図５のモータ制御モデル６１では、電動モータは、数学モデルであるモータモデルとして記述されている。モータモデルは、１／（Ｌ_ｍｓ＋Ｒ_ｍ）と表すことができる。Ｒ_ｍはモータ抵抗値、Ｌ_ｍはモータインダクタンスであり、ｓはラプラス演算子（微分演算子）である。
モータトルク指令値Ｔ_{ｍ，ｃｍｄ}に、モータのトルク定数の逆数１／Ｋ_ｔが乗算された値がモータ電流指令値Ｉ_{ｍ，ｃｍｄ}となる。モータ電流指令値Ｉ_{ｍ，ｃｍｄ}から実モータ電流Ｉ_ｍが減算された値が電流偏差ｅとなる。電流偏差ｅに比例ゲインＫ_ｐが乗算された値が比例操作量となる。電流偏差ｅに積分ゲインＫ_ｉが乗算された値に、１／ｓが乗算された値が、積分操作量となる。比例操作量ｅＫ_ｐと積分操作量ｅＫ_ｉ／ｓとが加算された値が、電圧指令値となる。

一方、モータ回転速度ｉ_ｃθ_ｃｓに電動モータの逆起電力定数Ｋ_ｅが乗算された値が、電動モータに発生する逆起電力（誘起電圧）となる。モータモデル｛１／（Ｌ_ｍｓ＋Ｒ_ｍ）｝には、電圧指令値（ｅＫ_ｐ＋ｅＫ_ｉ／ｓ）と逆起電力Ｋ_ｅｉ_ｃθ_ｃｓとの偏差が印加される。これにより、モータにモータ電流Ｉ_ｍ（実モータ電流）が流れる。実モータ電流Ｉ_ｍにトルク定数Ｋ_ｔを乗じた値がモータトルク（実モータトルク）Ｔ_ｍとなる。

図４のＥＰＳモデル６０の伝達関数は、次式（１）で表される。

伝達関数Ｔ_ｃ（ｓ）／Ｔ_{ｍ，ｃｍｄ}（ｓ）を導くために、まず、モータ制御モデル６１から次式（２）が導出される。

図４に戻り、摩擦トルクＴ_ｆは、ウォームギヤとウォームホイールとの間の摩擦トルクであり、次式（３）で表される。

摩擦ダンピング係数σ_２は、例えば、振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の振幅（以下、「振動振幅」という。）毎に、振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の周波数（以下、「振動周波数」という。）に対する摩擦ダンピング係数σ_２を記憶したマップ（以下、「摩擦ダンピング係数マップ」という。）に基づいて演算される。図６に、振動振幅が０．５Ｎｍである場合（破線）と１．０Ｎｍである場合（実線）の振動周波数に対する摩擦ダンピング係数σ_２の関係の一例を示す。

上位ＥＣＵ２０１からモータ制御用ＥＣＵ２０２に与えられる振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の波形は、ｓｉｎ波、矩形波等のように振幅および周波数が一定の波形であってもよい。基本的には、振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の波形としては、ｓｉｎ波が用いられる。振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の周波数は、２０［Ｈｚ］以上であることが好ましい。

上位ＥＣＵ２０１から与えられる振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の波形が、振幅および周波数が一定の波形のみである場合には、当該振幅および周波数を予め設定しておくことにより、トルク指令値変換部４２Ａは、図６のような摩擦ダンピング係数マップから摩擦ダンピング係数σ_２を求めることができる。
振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の波形は、振幅および周波数のいずれか一方または両方が時間的に変化する波形であってもよい。振幅が時間的に変化する波形としては、例えば、図７Ａに示される振幅変調波や、図７Ｂに示される減衰波等を挙げることができる。

また、上位ＥＣＵ２０１は、振幅および周波数のうちの少なくとも一方が異なる複数種類の振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}を生成してもよい。
上位ＥＣＵ２０１から振幅が異なる複数種類の振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}または振幅が時間的に変化する振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}が生成される場合には、上位ＥＣＵ２０１は、振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}と振幅情報とを生成してモータ制御用ＥＣＵ２０２に与える。この場合には、トルク指令値変換部４２Ａは、予め設定される振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の周波数と、上位ＥＣＵ２０１から与えられる振幅情報と、摩擦ダンピング係数マップとに基づいて、摩擦ダンピング係数σ_２を求めることができる。

上位ＥＣＵ２０１から周波数が異なる複数種類の振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}または周波数が時間的に変化する振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}が生成される場合には、上位ＥＣＵ２０１は、振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}と周波数情報とを生成してモータ制御用ＥＣＵ２０２に与える。この場合には、トルク指令値変換部４２Ａは、予め設定される振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}の振幅と、上位ＥＣＵ２０１から与えられる周波数情報と、摩擦ダンピング係数マップとに基づいて、摩擦ダンピング係数σ_２を求めることができる。

上位ＥＣＵ２０１から振幅および周波数が異なる複数種類の振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}または振幅および周波数が時間的に変化する振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}が生成される場合には、上位ＥＣＵ２０１は、振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}と振幅情報と周波数情報とを生成してモータ制御用ＥＣＵ２０２に与える。この場合には、トルク指令値変換部４２Ａは、上位ＥＣＵ２０１から与えられる振幅情報および周波数情報と、摩擦ダンピング係数マップとに基づいて、摩擦ダンピング係数σ_２を求めることができる。

図４に戻り、物理モデル６３の運動方程式は、次式（４），（５）で表される。

式（５）をラプラス変換することにより、次式（６）が得られる。

式（２）のθ_ｃ(ｓ)に式（６）のθ_ｃ(ｓ)を代入した後、式（２）からＴ_ｍ(ｓ）を求めると、次式（７）が得られる。

式（４）および（５）をラプラス変換した後、式（４）および（５）からＴ_ｃ（ｓ）／Ｔ_ｍ（ｓ）を求めると、次式（８）が得られる。

式（７）のＴ_ｍ（ｓ）に式（８）のＴ_ｍ（ｓ）を代入した後、式（７）からＴ_ｃ（ｓ）／Ｔ_{ｍ，ｃｍｄ}（ｓ）を求めると、次式（９）が得られる。

以上により、ＥＰＳ６０の伝達関数Ｔ_ｃ（ｓ）／Ｔ_ｍ（ｓ）が得られる。
伝達関数Ｔ_ｃ（ｓ）／Ｔ_{ｍ，ｃｍｄ}（ｓ）の逆伝達関数Ｔ_{ｍ，ｃｍｄ}（ｓ）／Ｔ_ｃ（ｓ）は、次式（１０）で表される。

しかしながら、式（１０）の逆伝達関数では分母と分子の次数が一致しない。そこで、分母と分子の次数を一致させるために、式（１０）の逆伝達関数に補償フィルタ（β／（ｓ＋α）^２）を乗算した値が、最終的な逆伝達関数として求められる。最終的な逆伝達関数（モータトルク指令値／トーションバートルク）は、次式（１１）で表される。

図８Ａおよび図８Ｂは、伝達関数Ｔ_ｃ（ｓ）／Ｔ_{ｍ，ｃｍｄ}（ｓ）と最終的な逆伝達関数の周波数特性を示すボード線図である。図８Ａは、ゲイン特性を示すボード線図であり、図８Ｂは、位相特性を示すボード線図である。上段の図はゲイン(gain)を表し、下段の図は位相(phase)を表す。図８Ａおよび図８Ｂにおいて、曲線ａは、伝達関数Ｔ_ｃ（ｓ）／Ｔ_{ｍ，ｃｍｄ}（ｓ）の特性を示しており、曲線ｂは、最終的な逆伝達関数の特性を示している。

トルク指令値変換部４２Ａは、上位ＥＣＵ２０１から与えられるトーションバートルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}に、最終的な逆伝達関数（モータトルク指令値／トーションバートルク）を乗算することにより、モータトルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｍ，ｃｍｄ}を演算する。
本実施形態では、入力要素をモータトルク指令値とし出力要素をトーションバートルクとするＥＰＳモデル６０の伝達関数の逆伝達関数を用いて、トーションバートルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}を、モータトルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｍ，ｃｍｄ}に変換している。そして、モータトルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｍ，ｃｍｄ}を、トルク定数Ｋ_ｔで除算することにより、振動電流指令値Ｉ_{ｖ，ｃｍｄ}を演算している。

つまり、ＥＰＳモデル６０の伝達関数の逆伝達関数を用いて、所望のトーションバートルクの目標値を実現し得る、電動モータ１８に対する振動電流指令値Ｉ_{ｖ，ｃｍｄ}を演算しているので、振動指令値の設定に車両毎のチューニング作業が不要となる。
また、本実施形態では、物理モデル６３は、ウォームギヤとウォームホイールとの間の摩擦トルクを考慮したモデルであるので、トーションバートルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｔ，ｃｍｄ}からモータトルクレベルの振動トルク指令値Ｔ_{ｖｍ，ｃｍｄ}（または振動電流指令値Ｉ_{ｖ，ｃｍｄ}）への変換の精度を向上させることができる。

以上、この発明の一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、上位ＥＣＵ２０１は、自動操舵用角度指令値を生成して、モータ制御用ＥＣＵ２０２に供給する機能を有していてもよい。この場合、モータ制御用ＥＣＵ２０２は、上位ＥＣＵ２０１からの自動操舵用角度指令値に基づいて自動操舵用電流指令値を生成して、電流指令値加算部４３に与えるようにしてもよい。この場合には、電流指令値加算部４３は、アシスト電流指令値Ｉ_{ａ，ｃｍｄ}、振動電流指令値Ｉ_{ｖ，ｃｍｄ}および自動操舵用電流指令値を加算することにより、モータ電流指令値Ｉ_{ｍ，ｃｍｄ}を演算する。

前述の実施形態では、この発明をコラム式ＥＰＳに適用した例を示したが、この発明は、コラム式ＥＰＳ以外のＥＰＳにも適用することができる。
また、この発明は、ステアバイワイヤシステムにも適用することができる。その場合には、ステアバイワイヤシステムの反力モータが、本発明の電動モータに相当する。
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、１８…電動モータ、１１…車速センサ、１２…トルクセンサ、４１…アシスト電流指令値設定部、４２…振動電流指令値演算部、４２Ａ…トルク変換部、４２Ｂ…トルク定数除算部、４３…電流指令値加算部、４４…電流偏差演算部、４５…ＰＩ制御部、４６…ＰＷＭ制御部、６０…ＥＰＳモデル、６１…モータ制御モデル、６２…減速比乗算器、６３…物理モデル、６４…コラム、２０１…上位ＥＣＵ、２０２…モータ制御用ＥＣＵ

Claims (4)

1. 電動モータと、
   入力要素をモータトルク指令値とし、出力要素をトーションバートルクとするＥＰＳモデルの伝達関数の逆伝達関数を用いて、トーションバートルクの目標値として表される振動トルク指令値から、振動電流指令値を演算する振動電流指令値演算部と、
   前記振動電流指令値を含むモータ電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御部とを含む、電動パワーステアリング装置。
2. 前記ＥＰＳモデルは、入力要素をモータトルク指令値とし、出力要素をモータトルクとするモータ制御モデルと、入力要素を前記モータトルクに応じた値とし、出力要素をトーションバートルクとする一慣性の物理モデルとを含む、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記一慣性の物理モデルは、前記電動モータの回転速度に応じた摩擦力が考慮されたモデルである、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。
4. 操舵トルクに基づきアシスト電流指令値を演算するアシスト電流指令値演算部をさらに含み、
   前記モータ電流指令値が、前記振動電流指令値と前記アシスト電流指令値との和である、請求項１～３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。

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