JP3866500B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は、従来の自動車等に使用される電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略を示す。
【０００３】
ステアリングホイール４１に連結したステアリングシャフト４２には、トーションバー４３が設けられている。このトーションバー４３には、トルクセンサ４４が装着されている。そして、ステアリングシャフト４２が回転してトーションバー４３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー４３が捩れ、その捩れをトルクセンサ４４が検出している。
【０００４】
又、ステアリングシャフト４２には減速機４５が固着されている。この減速機４５には、モータ４６の回転軸に取着したギア４７が噛合されている。更に、減速機４５にはピニオンシャフト４８が固着されている。ピニオンシャフト４８の先端には、ピニオン４９が固着されるとともに、このピニオン４９はラック５１と噛合している。
【０００５】
ラック５１の両先端には、タイロッド５２が固設されている。このタイロッド５２の両端には、ナックル５３が回動可能に連結されている。このナックル５３には、前輪５４が固着されている。又、ナックル５３は、クロスメンバ５５に回動可能に連結されている。
【０００６】
従って、モータ４６が回転すると、その回転数は減速機４５によって減少されてピニオンシャフト４８に伝達され、ラック＆ピニオン機構５０を介してラック５１に伝達される。そして、ラック５１に固設されたタイロッド５２に連結されたナックル５３は、モータ４６の回転方向に応じて右方向又は左方向に移動する。尚、前輪５４には車速センサ５６が設けられている。
【０００７】
そして、前記モータ４６の回転数及び回転方向は、モータ駆動装置５７から供給される正負のアシスト電流によって決定されている。このモータ駆動装置５７がモータ４６に供給するアシスト電流は、モータ駆動装置５７を制御するアシスト電流決定手段５８によって演算されている。アシスト電流決定手段５８は、ＣＰＵ等から構成され、トルクセンサ４４からの検出信号からその時々のステアリングホイール４１の操舵トルクＴｈを演算するとともに、車速センサ５６からの検出信号からその時々の車速Ｖを演算する。
【０００８】
そして、アシスト電流決定手段５８は、この演算した操舵トルクＴｈと車速Ｖに基づいてアシスト電流（アシスト電流指令値）を算出する。この算出は、アシスト電流決定手段５８内のメモリに予め記憶したアシストマップから求められる。そして、アシスト電流決定手段５８はアシストトルクを発生させるモータ４６の電流を前記アシスト電流（アシスト電流指令値）となるように制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の電動パワーステアリング装置の制御装置は、トルクセンサ４４で検出した操舵トルクＴｈと、車速Ｖに対し、前述のようにメモリ内に記憶したアシストマップ（アシストデータ）に基づき、アシスト電流を決定している。このアシストマップはある特定の路面反力状況（例えば平坦アスファルト路）で設定した値であって、路面反力状況が変わってしまう、すなわち、雪路等の低μ路やタイヤの空気圧低下、タイヤの諸元（摩耗、タイヤ種類等）が変わると、路面反力が変わり、そのため操舵力が変化してしまい、フィーリングの悪化を招いていた。
【００１０】
又、操舵角に対する操舵トルクの立ち上がり（ビルドアップ感）を操舵フィーリングの判定の指標としているが、従来においては、操舵トルクと車速に対しアシスト電流を決定しているため、操舵角に対し所定の操舵トルクを出す（すなわち、ビルドアップ感を出す）ためのマップデータを設定することが非常に難しい問題があった。
【００１１】
又、速い操舵等をしてモータや減速機等による慣性、粘性による外乱トルクが発生すると、アシスト電流決定手段ではこの外乱トルクを打ち消すことができないため、別途慣性、粘性を打ち消す制御が必要であった。
【００１２】
又、左右に操舵した時の操舵トルクのヒステリシスのコントロールが自由に設定できず、理想の操舵フィーリングを実現するための自由度が低い問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、操舵角に対する操舵トルクの傾きを容易に設定することが可能となり、ビルドアップ感の適合を容易に行うことができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【００１４】
又、他の目的は、路面反力が低下したり、モータや減速機等による慣性や粘性により操舵トルクが減少したり、増加しても、操舵トルクが目標操舵トルクとなるようにアシスト電流指令値を調整する作用が働き、安定した操舵フィーリングを得ることができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、アシスト電流指令値に基づいてモータを駆動制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、操舵角及び車速に基づいて各速度毎に右操舵及び左操舵に対応した目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段と、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算するアシスト電流演算手段を備えるとともに、前記操舵角を操舵角速度に基づいて位相補償する位相補償手段を備え、前記目標操舵トルク設定手段は、位相補償された操舵角が入力されるものであり、かつ、ハンドルの戻しの判定を行うハンドル戻し判定手段と、前記ハンドル戻し判定手段がハンドル戻し状態であると判定した際に、前記車速及び操舵角に基づいてハンドル戻し電流を演算するハンドル戻し制御手段とを設け、前記制御手段は、前記ハンドル戻し電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１において、前記ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号のときにハンドル戻しであると判定するものである電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１において、前記ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号であって、かつ、アシスト電流指令値が０のときに、ハンドル戻しであると判定する電導パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
請求項４の発明は、請求項１において、前記ハンドル戻し判定手段は、操舵トルクが０又はその近傍の値のときに、ハンドル戻しであると判定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記車速及び操舵角速度に基づいてダンパ電流を演算するダンパ制御手段を設け、前記制御手段は、ダンパ制御手段が演算したダンパ電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項５において、ハンドルの手放しを判定する手放し判定手段を設け、前記手放し判定手段は、手放しであると判定した際に、前記ダンパ制御の制御を有効化する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、目標操舵トルク設定手段は、操舵角及び車速に基づいて各速度毎に右操舵及び左操舵に対応した目標操舵トルクを設定する。アシスト電流演算手段は、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算する。位相補償手段は、操舵角を操舵角速度に基づいて位相補償し、目標操舵トルク設定手段は、位相補償された操舵角が入力される。ハンドル戻し判定手段がハンドル戻し状態であると判定した際、ハンドル戻し制御手段は、ハンドル戻し電流を車速及び操舵角に基づいてハンドル戻し電流を演算し、制御手段は、前記ハンドル戻し電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御する。
【００２３】
請求項２の発明は、ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号のときにハンドル戻しであると判定することにより、請求項１の作用を実現する。
【００２４】
請求項３の発明は、ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号であって、かつ、アシスト電流指令値が０のときに、ハンドル戻しであると判定することにより、請求項１の作用を実現する。
【００２５】
請求項４の発明によれば、ハンドル戻し判定手段は、操舵トルクが０又はその近傍の値のときに、ハンドル戻しであると判定することにより、請求項１の作用を実現する。
【００２６】
請求項５の発明によれば、ダンパ制御手段は、車速及び操舵角速度に基づいてダンパ電流を演算する。又、制御手段は、ダンパ電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御する。
【００２７】
請求項６の発明によれば、手放し判定手段は手放しであると判定した際に、ダンパ制御の制御を有効化する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を、自動車に搭載したラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置２０に具体化した実施形態を図１〜図７に従って説明する。
【００３１】
図１は、電動パワーステアリング装置及びその制御装置２０の概略を示す。
ハンドルとしてのステアリングホイール１に連結したステアリングシャフト２には、トーションバー３が設けられている。なお、説明の便宜上、ステアリングホイールを以下、ハンドルということがある。このトーションバー３には、トルクセンサ４が装着されている。そして、ステアリングシャフト２が回転してトーションバー３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー３が捩れ、その捩れ、即ちステアリングホイール１にかかる操舵トルクＴｈをトルクセンサ４が検出している。又、ステアリングシャフト２にはステアリングシャフト２の操舵角θを検出する操舵角センサ１７が装着されている。これらのセンサ出力は制御装置２０へ供給される。
【００３２】
又、ステアリングシャフト２にはピニオンシャフト８が固着されている。ピニオンシャフト８の先端には、ピニオン９が固着されるとともに、このピニオン９はラック１０と噛合している。前記ラック１０とピニオン９とによりラック＆ピニオン機構が構成されている。前記ラック１０の両端には、タイロッド１２が固設されており、そのタイロッド１２の先端部にはナックル１３が回動可能に連結されている。このナックル１３には、タイヤとしての前輪１４が固着されている。又、ナックル１３の一端は、クロスメンバ１５に回動可能に連結されている。
【００３３】
又、ラック１０と同軸的に配置された電動モータ（以下、モータという）６は、モータ６が発生した補助操舵力をボールナット機構６ａを介してラック１０に伝達する。
【００３４】
従って、モータ６が回転すると、その回転数はボールナット機構６ａによって減少されてラック１０に伝達される。そして、ラック１０は、タイロッド１２を介してナックル１３に設けられた前輪１４の向きを変更して車両の進行方向を変えることができる。
【００３５】
前輪１４には、車速センサ１６が設けられている。
次に、この電動パワーステアリング装置の制御装置２０の電気的構成を図１に示す。
【００３６】
トルクセンサ４は、ステアリングホイール１の操舵トルクＴｈを示す信号を出力している。操舵角センサ１７はステアリングシャフト２の操舵角θを示す操舵角信号を出力している。車速センサ１６は、その時の車速Ｖを前輪１４の回転数に相対する検出信号を制御装置２０へ出力する。又、制御装置２０には、モータ６に流れる駆動電流（モータ電流Ｉｍ、モータ電流値に相当）を検出するモータ駆動電流センサ１８が電気的に接続されており、モータ駆動電流センサ１８からのモータ電流Ｉｍを示す信号が供給されている。
【００３７】
制御装置２０は、制御手段としての中央処理装置（ＣＰＵ）２１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ）２３を備えている。
【００３８】
このＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１により実行される各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。
【００３９】
前記ＣＰＵ２１は、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段に相当する。前記ＣＰＵ２１には、後述する電流制御部３４を備え、電流制御部３４では、モータ電流がアシスト指令電流値となるようにモータ６をＰＷＭ演算を行い、その演算結果に基づいて駆動するようにされている。
【００４０】
次に、図２〜図７を参照して、アシスト制御を説明する。
なお、以下のＣＰＵ２１内部の機能の説明では、「車速Ｖ」、「操舵トルクＴｈ」、「操舵角θ」等の各種パラメータは、説明の便宜上、それらの対応する信号の意味として使用するものとする。
【００４１】
図２は、ＣＰＵ２１の制御ブロック図である。この実施形態ではＣＰＵ２１内部においてプログラムで実行される機能を示している。例えば、位相補償器３０は独立したハードウエアではなく、ＣＰＵ２１内部で実行される位相補償機能を示している。同じく図６及び図７は、ＣＰＵ２１内部の構成はＣＰＵ２１がプログラムによって実行する処理機能を制御ブロック図で示しており、実際のハード構成を意味するものではない。
【００４２】
以下、ＣＰＵ２１の機能と動作を説明する。
（車速感応アシスト制御）
ＣＰＵ２１は、図２に示すように位相補償器３０、アシスト電流決定手段として電流指令値演算部３１、目標操舵トルク設定手段として目標操舵トルク設定部３２、減算器３３、電流制御部３４等の機能を備えている。
【００４３】
目標操舵トルク設定部３２は、車速センサ１６から車速Ｖ、操舵角センサ１７から操舵角θを入力し、目標操舵トルクＴｈ＊の設定を行う。なお、図４に示すように目標操舵トルク設定部３２は、互いに異なる複数の所定の車速に対応した複数の目標操舵トルク設定マップを備えている。車速Ｖが大きくなるにつれて、車速Ｖが小さい場合に比して目標操舵トルク設定マップは目標操舵トルクＴｈの傾きが急になる設定をしている。
【００４４】
具体的に、目標操舵トルクＴｈ＊の設定の仕方を、ＣＰＵ２１が実行する目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャート（図３参照）に従って説明する。
まず、Ｓ１０において、操舵角θを読込み、Ｓ１１において、現在の操舵状態が右操舵（右方向への操舵）か左操舵（左方向への操舵）であるか、或いは保舵している状態なのかを判定するために、操舵角θを微分して操舵角速度ｄθ／ｄｔを算出する。
【００４５】
次のＳ１２において、操舵角速度がゼロ近傍（｜ｄθ／ｄｔ｜≦ε、εは微少な値である定数）の場合には、保舵しているものと判定し（Ｓ１２において、「ＹＥＳ」と判定し）、Ｓ１７において前回の制御サイクル時に判定した操舵方向を今回の操舵方向とし、Ｓ１４に移行する。
【００４６】
操舵角速度ｄθ／ｄｔがゼロ近傍でない場合（Ｓ１２において、「ＮＯ」と判定した場合）には、Ｓ１３において操舵角速度ｄθ／ｄｔの符号を見て、操舵方向を判定する。
【００４７】
次にＳ１４において、車速Ｖに対し、予めＲＯＭ２２に記憶されている複数の目標操舵トルク設定マップのうち、車速Ｖに近い車速に係る目標操舵トルク設定マップを検策する。この車速Ｖに近い、マップ側の車速をＶ１，Ｖ２とする（Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２）。
【００４８】
なお、目標操舵トルク設定マップは、図４に示すように、各速度毎に、右操舵及び左操舵に対応して、目標操舵トルクが求められるようにされている。
次のＳ１５において、検索した車速Ｖ１，Ｖ２の目標操舵トルク設定マップから、先にＳ１３において判定した、又はＳ１５において読込みした操舵方向に基づいて、操舵角θに応じて仮目標操舵トルクＴｈ１＊、Ｔｈ２＊をそれぞれ求める。続く、Ｓ１６において、車速Ｖに対し線形補間の式にて、車速Ｖ、操舵角θに対する目標操舵トルクＴｈ＊を算出する。
【００４９】
なお、前記線形補間の式は下記の式である。
Ｔｈ＊＝（Ｔｈ２＊−Ｔｈ１＊）／（Ｖ２−Ｖ１）×（Ｖ−Ｖ１）＋Ｔｈ１＊
次に電流指令値演算部３１について説明する。
【００５０】
トルクセンサ４から入力された操舵トルクＴｈは、位相補償器３０で操舵系の安定を高めるために位相補償され、電流指令値演算部３１に入力される。又、車速センサ１６で検出された車速Ｖ、モータ駆動電流センサ１８で検出されたモータ電流Ｉｍ及び目標操舵トルク設定部３２からの目標操舵トルクＴｈ＊はそれぞれ電流指令値演算部３１に入力される。
【００５１】
電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、目標操舵トルクＴｈ＊、モータ電流Ｉｍに基づいて、モータ６に供給する電流の制御目標値である車速感応アシスト指令値（アシスト電流指令値に相当する）Ｉを決定する。
【００５２】
電流指令値演算部３１は、図６に示すように不感帯幅設定部２５、車速感応アシストトルク演算部２６とを備えている。
不感帯幅設定部２５は、車速Ｖに基づき、図７に示すように、ＲＯＭ２２に予め格納された不感帯幅マップＭＰを使用して、通電しない操舵トルクの不感帯幅Ｔ０を求め、車速感応アシストトルク演算部２６に供給する。なお、不感帯幅マップＭＰは、車速Ｖと、不感帯幅Ｔ０からなる二次元マップからなり、車速Ｖから、一義的に不感帯幅Ｔ０が求められる。
【００５３】
車速感応アシストトルク演算部２６は、図５に示すように、目標操舵トルク設定部３２で求められた目標操舵トルクＴｈ＊が前記不感帯幅Ｔ０（すなわち、図５では、不感帯幅Ｔ０は、−Ｔ０〜Ｔ０の間のことである。）の中にある場合には、車速感応アシスト指令値（以下、アシスト電流指令値という。）Ｉを０と決定し、この値を減算器３３に出力する。
【００５４】
目標操舵トルクＴｈ＊が不感帯幅Ｔ０の範囲外の場合には、現時点での操舵トルクＴｈとモータ電流Ｉｍで演算されるラック推力と、目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉでのラック推力が釣り合うようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【００５５】
以下に、ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置２０における、アシスト電流指令値Ｉの決定の仕方について説明する。
ラックアシスト型の場合、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍの時のラック推力Ｆは下記の（Ａ）式で求まる。
【００５６】
Ｆ ＝ Ｆｍ ＋ Ｆｈ ……（Ａ）
ここで、Ｆｍはモータ６がアシストする推力、Ｆｈはハンドル操舵による推力であり、下記の式でそれぞれ求めることができる。
【００５７】
Ｆｍ＝２π・Ｔｍ・ηｂ／Ｌ ……（Ｂ）
Ｆｈ＝２π・Ｔｈ・ηｐ／Ｓｔ ……（Ｃ）
上記（Ｂ）中、Ｔｍはモータトルクを表し、
Ｔｍ＝Ｋｔ×Ｉｍ ……（Ｄ）
で求まる。
【００５８】
なお、Ｔｍはモータトルク、ηｂはボールナット機構６ａのボールねじ効率、Ｌはそのボールねじリードである。Ｔｈは操舵トルク、ηｐは前記ラック＆ピニオン機構のラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはそのストローク比である。又、Ｋｔはトルク定数である。
【００５９】
従って、上記の（Ａ）式を用いて、車速Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【００６０】
Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、上記（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を代入して、Ｉを求めれば、下記の式となる。
Ｉ＝Ｉｍ＋ （Ｔｈ−Ｔｈ＊）Ｌ・ηｐ／（Ｓｔ・Ｋｔ・ηｂ）
このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを減算器３３に出力する。
【００６１】
なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵トルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、減算器３３に出力する。
【００６２】
減算器３３は実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）を電流制御部３４に出力する。
電流制御部３４は本実施形態では、公知のＰＩ制御を行うようにされており、減算器３３の出力と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号に基づいてフィードバック制御を行うべくモータ駆動装置２４に供給する。すなわち、電流制御部３４では、モータ電流がアシスト指令電流値となるようにモータ６をＰＷＭ演算を行い、その演算結果に基づいて駆動する。
【００６３】
この結果、モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御することにより、モータ６による適正なアシスト力が得られる。
上記実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００６４】
（１）本実施形態においては、操舵角θ、車速Ｖに応じて目標操舵トルクＴｈ＊を設定し、操舵トルクＴｈと目標操舵トルクＴｈ＊及びモータ電流Ｉｍによりアシスト電流指令値Ｉを制御（以下、この制御をＭＡ−ＭＴ制御という。）するようにした。
【００６５】
このため、車速Ｖと操舵角θに対する目標操舵トルクＴｈ＊を自由に設定することが可能となる。この結果、操舵角θに対する操舵トルクの傾きを容易に設定することができるようになり、ビルドアップ感の適合が容易になる。
【００６６】
又、路面反力が低下したり、モータ６やモータ６に接続される減速機等による粘性や慣性により（実）操舵トルクが減少したり、増加したりしても、操舵トルクが目標操舵トルクＴｈ＊となるようにアシスト電流指令値Ｉを調整する作用が働き、安定した操作フィーリングの提供が可能となる。
【００６７】
（第２実施形態）
次に第２実施形態を図８及び図９を参照して説明する。
本実施形態のハード構成は第１実施形態の図１と同様に構成されており、ソフトウエアの構成が一部異なっている。従って、前記第１実施形態の構成中、同一構成、又は相当する構成については、同一符号を付してその詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。なお、第２実施形態に限らず、以下の各実施形態、及び他の態様についても同様にして説明することとする。
【００６８】
図８は、前記第１実施形態の図２の相当図である。
前記第１実施形態では、操舵角センサ１７が出力した操舵角信号をそのまま操舵角θとしたが、本実施形態では、操舵角センサ１７が出力した操舵角信号を、位相補償器３５にて位相を進ませる位相補償した後の値を操舵角θとして、目標操舵トルク設定部３２に出力する。前記位相補償器３５は位相補償手段に相当する。
【００６９】
詳しく説明すると、位相補償器３５は図９に示すように微分器３６とゲイン乗算部３７と、加算器３８とから構成されている。
微分器３６では、操舵角センサ１７からの操舵角信号を微分して操舵角速度Ｓを求め、ゲイン乗算部３７では、その操舵角速度Ｓに予め設定したゲインＴを乗算した値ＳＴを加算器３８に出力する。前記ゲインＴは、操舵角信号の位相遅れにより、操舵角信号に対する操舵トルク（実操舵トルク）が狙った目標操舵トルクＴｈ＊に一致しない現象が生じないように予め試験等よって得られた値に基づいて定められている。加算器３８は、操舵角信号に対してＳＴを加算して位相を進ませた値（本実施形態では、これを操舵角θという。）とし、目標操舵トルク設定部３２に出力する。
【００７０】
本実施形態では、ＣＰＵ２１は、制御手段、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段、及び位相補償手段に相当する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００７１】
第１実施形態では、操舵角信号をそのまま操舵角θとして目標操舵トルク設定部３２に出力していた。目標操舵トルク設定部３２の目標操舵トルク設定マップは、車速Ｖが大きくなるにつれて、車速Ｖが小さい場合に比して目標操舵トルクＴｈ＊の傾きが急になる設定としている。このため、操舵速度が遅い操舵の場合には、問題とならないが、操舵速度が速い場合、操舵角センサ１７で検出した操舵角信号をそのまま操舵角θとし、この操舵角θに基づいて目標操舵トルクＴｈ＊を決定してしまうと、操舵角の位相遅れにより、操舵角に対する操舵トルク（実操舵トルク）が狙った目標操舵トルクＴｈ＊に一致しない現象が生ずる。
【００７２】
本実施形態では、位相補償器３５により、操舵角θは、位相が操舵角信号よりも位相が進められていて、位相遅れが生じないため、操舵角θに対する操舵トルク（実操舵トルク）が狙った目標操舵トルクＴｈ＊に一致する。
【００７３】
従って、第２実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態においては、急操舵（操舵速度が速い）した場合であっても操舵角センサ１７で検出した操舵角信号を操舵角速度Ｓに基づき、位相補償するようにしたため、目標操舵トルク設定部３２で設定された目標操舵トルクＴｈ＊になるように制御することができる。
【００７４】
（第３実施形態）
次に第３実施形態を図１０及び図１１を参照して説明する。
本実施形態は、第２実施形態の構成にさらに、ハンドル戻し制御部６０及び戻し判定部７０を設けた構成とされている。本実施形態のＣＰＵ２１は、第２実施形態の各手段の他に、ハンドル戻し制御手段、及びハンドル戻し判定手段に相当する。
【００７５】
ハンドル戻し制御部６０は、車速ゲインマップ６１、ハンドル戻しマップ６２及び乗算器６３を備えている。
ハンドル戻し制御部６０では、車速Ｖに対して予め設定されている車速ゲインマップ６１に基づき車速ゲインＫｈを演算し、乗算器６３に供給する。車速ゲインマップ６１は、図１１に示すように車速Ｖが低速の場合は、車速ゲインＫｈは一定値であり、所定車速を越えると減少して、高速になると０となるようにされている。
【００７６】
又、ハンドル戻し制御部６０は、操舵角θに対して予め設定されたハンドル戻しマップ６２に基づいて、ハンドル戻し電流Ｉｈを演算し、乗算器６３に入力する。なお、ハンドル戻しマップ６２は図１１に示すように、操舵角θの符号によって、右アシスト又は左アシストに係るハンドル戻し電流Ｉｈの演算を行う。又、ハンドル戻しマップ６２は、｜θ｜が大きくなると、ハンドル戻し電流Ｉｈがそれぞれ一定値に設定され、｜θ｜が０を含む所定範囲内では、ハンドル戻し電流Ｉｈは０となるように設定されている。
【００７７】
乗算器６３は、入力された車速ゲインＫｈをハンドル戻し電流Ｉｈに乗算した後、その出力値を乗算器７１に供給する。
ハンドルハンドル戻し制御部６０はハンドル戻し制御手段に相当する。
【００７８】
戻し判定部７０は、操舵角θを入力して微分し、操舵角速度Ｓを算出する。そして、戻し判定部７０は入力した操舵角θと操舵角速度Ｓとの符号が不一致の場合（すなわち、互いに逆符号の場合）には、「１」を、一致している場合には「０」を乗算器７１に出力する。すなわち、「１」の場合には、ハンドル戻しが行われていると判定し、「０」の場合には、ハンドル戻しがされていないとして判定しているのである。
【００７９】
戻し判定部７０は、ハンドル戻し判定手段に相当する。
乗算器７１は、戻し判定部７０が出力した「１」又は「０」の値と、ハンドル戻し電流Ｉｈを乗算して、その結果をハンドル戻し電流Ｉｈとして加算器３９に出力する。
【００８０】
加算器３９は、電流指令値演算部３１から出力されたアシスト電流指令値Ｉにハンドル戻し電流Ｉｈを加算し、その値を減算器３３に出力する。
図１０に示す減算器３３は、アシスト電流指令値Ｉとハンドル戻し電流Ｉｈの合計値と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）を電流制御部３４に出力する。
【００８１】
電流制御部３４では、減算器３３の出力と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号に基づいてフィードバック制御を行うべくモータ駆動装置２４に供給する。
【００８２】
この結果、モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御することにより、モータ６による適正なアシスト力が得られ、或いはハンドル戻し時のハンドル戻し特性を良好にする。
【００８３】
本実施形態では、車速Ｖ及び操舵角θがハンドル操舵環境パラメータに相当する。
第３実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００８４】
（１） 本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と同様にＭＡ−ＭＴ制御を行うようにした。
ここで、低速走行中にある操舵角だけ操舵し、ステアリングホイール１（ハンドル）を手放した場合を想定すると、目標操舵トルク設定部３２でのその時点での操舵角θ、車速Ｖにおける目標操舵トルクＴｈ＊が設定される。しかし、手放ししたことにより、操舵トルクＴｈが０となり、目標操舵トルクＴｈ＊にするために電流指令値演算部３１では、アシストするためのモータ電流Ｉｍを減少させていずれ０となる。ハンドルを手放しした時点で前輪１４（タイヤ）に働くセルフアライニングトルク（以下、ＳＡＴという。）によりハンドルは中立位置（車両が直進するためのハンドル位置）方向へ戻される。
【００８５】
この場合、仮に、前記ハンドル戻し制御部６０、戻し判定部７０が設けられていない第２実施形態のような構成では、低速走行時には、このＳＡＴは小さく、又、前記ＭＡ−ＭＴ制御側でも、ハンドルを中立位置方向へ戻そうとするモータ電流Ｉｍを制御していないため、電動パワーステアリング装置を構成している機構の内部摩擦によりハンドルが途中で止まってしまい、操舵フィーリングが悪化する問題がある。
【００８６】
それに対して、本実施形態では、戻し判定部７０により、ハンドル戻しを判定した場合、ＭＡ−ＭＴ制御によるアシスト電流指令値Ｉが０となっても、ハンドル戻し制御部６０の制御によってハンドル戻し電流Ｉｈが、モータ６に通電されて、ハンドルを中立位置に戻す。この結果、低速走行時のハンドル戻し特性が向上する。
【００８７】
（２）本実施形態においては、戻し判定部７０（ハンドル戻し判定手段）は、操舵角θと操舵角速度Ｓが符号が一致していない互いに逆符号のときにハンドル戻しであると判定するようにした。この結果、手で戻している場合や、ハンドルを手放ししているいずれの状態においても、ハンドル戻しの判定を行うことができる。
【００８８】
（第３実施形態の他の態様）
第３実施形態の構成を下記のように変更してもよい。
Ａ．ハンドル戻しマップ６２の代わりにハンドル戻しマップ６４の構成に代えること。
【００８９】
図１２には、ハンドル戻しマップ６４及びその周辺の構成を示している。ハンドル戻しマップ６４には、微分器６５で操舵角θを微分して得た操舵角速度Ｓが入力される。
【００９０】
ハンドル戻しマップ６４は図１２に示すように、操舵角速度Ｓの符号によって、右アシスト又は左アシストに係るハンドル戻し電流Ｉｈの演算を行う。又、ハンドル戻しマップ６４は、｜Ｓ｜が大きくなると、ハンドル戻し電流Ｉｈがそれぞれ一定値に設定され、｜Ｓ｜が０を含む所定範囲内では、ハンドル戻し電流Ｉｈは０となるように設定されている。
【００９１】
従って、このハンドル戻しマップ６４では、操舵角速度Ｓに対し操舵方向へアシストするようにハンドル戻し電流Ｉｈを設定する。
本態様では、車速Ｖ及び操舵角速度Ｓがハンドル操舵環境パラメータに相当する。
【００９２】
Ｂ．乗算器７１の後段になまし処理部７２を設ける。
図１３は、第３実施形態の構成になまし処理部７２を設けた構成を示し、図１４は、上記Ａの構成になまし処理部７２を設けた構成をそれぞれ示している。
【００９３】
なまし処理部７２では、例えば、ローパスフィルタ処理にてなまし処理を行う。なまし処理により、戻し判定部７０でハンドル戻し制御部６０の制御が有効になったり、無効になったりする瞬間にハンドル戻し電流Ｉｈが不連続になり、違和感が生じることがなくなる。
【００９４】
Ｃ．戻し判定部７０の戻し判定処理を下記のように変更すること。
○ 操舵角θと操舵角速度Ｓが逆符号（不一致）であって、かつ、ＭＡ−ＭＴ制御のアシスト電流指令値Ｉが０のとき、「１」としてハンドル戻しが行われていると判定し、それ以外のときは「０」として、ハンドル戻しがされていないとして判定する。こうすると、ハンドルを手放ししている状態においてのみ、ハンドル戻しの判定を行うことができる。この状態のときのみ、ハンドル戻し制御を実現することができる。
【００９５】
○ 図１５に示すように戻し判定部７０を、マップとして構成する。ＣＰＵ２１は、このマップを使用して、操舵トルクＴｈを入力すると、操舵トルクＴｈが０近傍のときには、「１」を出力し、操舵トルク｜Ｔｈ｜＞Ｘ（Ｘ（＞０）は定数）のように、ある値Ｘ以上になると、「０」を出力するようにする。このようにすると、手で戻している場合や、ハンドルを手放ししているいずれの状態においても、ハンドル戻しの判定を行うことができる。
【００９６】
（第４実施形態）
次に第４実施形態を図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、ダンパ制御部８０の機能ブロック図、図１７は電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図である。
【００９７】
本実施形態は、第３実施形態の構成中、ハンドル戻し制御部６０、戻し判定部７０の代わりに、ダンパ制御部８０が設けられているところが異なっている。
ダンパ制御部８０は、車速ゲインマップ８１、ダンパマップ８２、乗算器８３及び微分器８４を備えている。
【００９８】
本実施形態のＣＰＵ２１は、第２実施形態の各手段の他に、ダンパ制御手段に相当する。
ダンパ制御部８０では、車速Ｖに対して予め設定されている車速ゲインマップ８１に基づき車速ゲインＫｄを演算し、乗算器８３に供給する。車速ゲインマップ８１は、図１６に示すように車速Ｖが低速の場合は、車速ゲインＫｈは０に設定されており、車速Ｖが所定値を越えると、車速ゲインＫｈが増加し、高速となると一定値となるように設定されている。
【００９９】
ダンパマップ８２には、微分器８４で操舵角θを微分して得た操舵角速度Ｓが入力される。
ダンパ制御部８０では、操舵角速度Ｓに対して予め設定されたダンパマップ８２に基づいて、ダンパ電流Ｉｄを演算し、乗算器８３に入力する。なお、ダンパマップ８２は図１６に示すように操舵角速度Ｓの符号によって、右アシスト又は左アシストに係るダンパ電流Ｉｄの演算を行う。又、ダンパマップ８２は、｜Ｓ｜が大きくなると、右アシスト又は左アシストに係るダンパ電流Ｉｄがそれぞれ一定値に設定され、｜Ｓ｜が０を含む所定範囲内では、同ダンパ電流Ｉｄは０となるように設定されている。
【０１００】
乗算器８３は、入力された車速ゲインＫｄをダンパ電流Ｉｄに乗算した後、その出力値を加算器３９に供給する。
加算器３９は、電流指令値演算部３１から出力されたアシスト電流指令値Ｉにダンパ電流Ｉｄを加算し、その値を減算器３３に出力する。
【０１０１】
図１７に示す減算器３３は、アシスト電流指令値Ｉとダンパ電流Ｉｄの合計値と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）を電流制御部３４に出力する。
【０１０２】
電流制御部３４では、減算器３３の出力と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号に基づいてフィードバック制御を行うべくモータ駆動装置２４に供給する。
【０１０３】
この結果、モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御することにより、モータ６による適正なアシスト力が得られ、或いはダンパ制御により、ＭＡ−ＭＴ制御において、高速走行時のハンドルの収斂性を良好にする。
【０１０４】
本実施形態では、ＣＰＵ２１は、第２実施形態の各手段の他にダンパ制御手段も構成している。又、車速Ｖ、操舵角速度Ｓはハンドル操舵環境パラメータに相当する。
【０１０５】
第４実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） 本実施形態では、第１実施形態乃至第３実施形態と同様にＭＡ−ＭＴ制御を行うようにした。
【０１０６】
ここで、高速走行中にある操舵角θだけ操舵し、ハンドルを手放しした場合を想定する。この場合、目標操舵トルク設定部３２でその時点での操舵角θ、車速Ｖにおける目標操舵トルクＴｈ＊が設定される。しかし、手放ししたことにより、操舵トルクＴｈが０となり、目標操舵トルクＴｈ＊にするために電流指令値演算部３１ではアシストするためのモータ電流Ｉｍを減少させていずれ０となる。ハンドルを手放しした時点で前輪１４（タイヤ）に働くセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）によりハンドルは中立位置方向へ戻される。
【０１０７】
この場合、仮に、ダンパ制御部８０が設けられていない第２実施形態のような構成では、高速走行時には、このセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）は大きく、又、ＭＡ−ＭＴ制御側で操舵角速度Ｓを減速するダンピングのためのモータ電流Ｉｍはない。従って、モータ６や、減速機等の回転体の慣性により、電動パワーステアリング装置を構成している機構の内部摩擦があっても、ハンドルの中立位置を越えてハンドルがオーバーシュートしてしまう。この結果、ハンドルが中立位置に収斂するのに時間がかかり、車両がふらつく問題がある。
【０１０８】
又、高速走行時に手放ししていなくてもハンドルの中立位置付近ではＭＡ−ＭＴ制御によるアシスト電流指令値Ｉが０となる領域があり、モータ６や減速機等の回転体の慣性によりハンドルがオーバーシュートしてしまいハンドルの収斂性が悪化する問題がある。
【０１０９】
それに対して、本実施形態では、高速走行時に、ある操舵角θだけ操舵し、ハンドルを手放しした場合や、手放ししない状態のように操舵状態に関わりなく、ダンパ制御部８０により、モータ６や、減速機等の回転体の慣性により、ハンドルの中立位置を越えてハンドルがオーバーシュートすることがなく、ハンドルが中立位置に収斂するのに時間がかかることがなくなる。
【０１１０】
（第４実施形態の他の態様）
第４実施形態を図１８に示すように変更してもよい。
図１８に示すように、この態様では、手放し判定部９０を設けている。
【０１１１】
手放し判定部９０は、操舵トルクゲインマップを備えている。手放し判定部９０は、このマップを使用して、操舵トルクＴｈを入力すると、操舵トルクＴｈが０及び０近傍のときには、手放ししていると判定して「１」を出力し、操舵トルク｜Ｔｈ｜＞Ｘ１（Ｘ１（＞０）は定数）のように、ある値Ｘ１以上になると、手放ししていないと判定して「０」を出力するようにする。
【０１１２】
このようにすると、ハンドルを手放ししている状態や、ハンドルが中立位置に近傍にある場合において、ダンパ制御を有効化することができる。
この場合、本実施形態では、ＣＰＵ２１は、手放し判定部９０を設けているため、さらに手放し判定手段も構成している。
【０１１３】
尚、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○第１実施形態においては、目標操舵トルクを左右のそれぞれの操舵に応じて設定しなかったが、目標操舵トルクを左右のそれぞれの操舵に応じて独立に設定してもよい。こうすると、左右に操舵した場合のヒステリシスの制御が可能となる。
【０１１４】
○前記各実施形態では、ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置において、ＭＡ−ＭＴ制御を行うように構成したが、図１９に示すようにコラム及びピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置に具体化してもよい。
【０１１５】
なお、図において、ステアリングシャフト２には減速機５が固着されている。この減速機５にはモータ６の回転軸に取着したギア７が噛合されている。更に、減速機５にはピニオンシャフト８が固着されている。他の構成は、第１実施形態と同様の構成を備えているため詳細な説明は省略する。
【０１１６】
又、この態様においては、第１実施形態の電気的構成と同様の構成を採用し、アシスト電流指令値Ｉの決定の仕方についてのみ、第１実施形態と異なるため、このアシスト電流指令値Ｉの決定の仕方について以下説明する。
【０１１７】
コラム及びピニオンアシスト型の場合、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍの時のラック推力Ｆは次式（Ｅ）で求まる。
Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）＝２π（Ｔｈ＋Ｋｔ・Ｉｍ・Ｇ・ηｇ）・ηｐ／Ｓｔ…（Ｅ）
なお、Ｔｈは操舵トルク、ηｐはラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはそのストローク比である。又、Ｋｔはトルク定数、Ｇは減速機５の減速比、ηｇは減速機５の減速機効率である。
【０１１８】
従って、上記（Ｅ）を用いて、車速Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【０１１９】
Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、上記（Ｅ）式を代入して、Ｉを求めれば、下記の式となる。
Ｉ＝Ｉｍ＋（Ｔｈ−Ｔｈ＊）／（Ｋｔ・Ｇ・ηｇ）
このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを減算器３３に出力する。
【０１２０】
なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵トルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、減算器３３に出力する。
【０１２１】
なお、他の処理は第１実施形態と同様に処理する。
○なお、各実施形態及び各実施形態の態様を互いに組み合わせても良い。
例えば、第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせたり、第３実施形態の他の態様と第４実施形態とを組み合わせたりしてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項６の発明によれば、操舵角に対する操舵トルクの傾きを容易に設定することが可能となり、ビルドアップ感の適合が容易に行うことができる。
【０１２３】
又、路面反力が低下したり、モータや減速機等による慣性や粘性により操舵トルクが減少したり、増加しても、操舵トルクが目標操舵トルクとなるようにアシスト電流指令値を調整する作用が働き、安定した操舵フィーリングを得ることができる。
【０１２４】
さらに、急操舵した場合であっても操舵角センサで検出した操舵角信号を操舵角速度に基づき、位相補償するようにしたため、操舵角は、位相が操舵角信号よりも位相が進められていて、位相遅れが生じず、目標操舵トルク設定手段で設定された目標操舵トルクになるように制御することができる。
【０１２５】
加えて、ハンドル戻し判定手段により、ハンドル戻しを判定した場合、ＭＡ−ＭＴ制御によるアシスト電流指令値が０となっても、ハンドル戻し制御手段の制御によってハンドル戻し電流が、モータに通電されて、ハンドルを中立位置に戻すため、低速走行時のハンドル戻し特性を向上できる。
【０１２６】
請求項２及び請求項４の発明によれば、手で戻している場合や、ハンドルを手放ししているいずれの状態においても、ハンドル戻しの判定を行うことができる。
【０１２７】
請求項３の発明によれば、ハンドルを手放ししている状態においてのみ、ハンドル戻しの判定が行われて、ハンドル戻し制御を実現することができる。
請求項５の発明によれば、高速走行時に、ある操舵角だけ操舵し、ハンドルを手放しした場合や、手放ししない状態のように操舵状態に関わりなく、モータや、減速機等の回転体の慣性により、ハンドルの中立位置を越えてハンドルがオーバーシュートすることがなく、ハンドルが中立位置に収斂するのに時間がかかることがなくなる。
【０１２８】
請求項６の発明によれば、ハンドルを手放ししている状態や、ハンドルが中立位置に近傍にある場合において、ダンパ制御を有効化することができ、請求項５の効果を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態における電動パワーステアリング装置の制御装置の概略図。
【図２】 同じく制御装置のブロック図。
【図３】 同じく目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャート。
【図４】 同じく目標操舵トルク設定マップの説明図。
【図５】 同じく不感帯の説明図。
【図６】 同じく電流指令値演算部のブロック図。
【図７】 同じく不感帯幅の算出の説明図。
【図８】 第２実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図。
【図９】 同じく位相補償器３５の機能ブロック図。
【図１０】第３実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図。
【図１１】同じくハンドル戻し制御部及び戻し判定部の機能ブロック図。
【図１２】他の形態のハンドル戻し制御部及び戻し判定部の機能ブロック図。
【図１３】他の形態のハンドル戻し制御部及び戻し判定部の機能ブロック図。
【図１４】他の形態のハンドル戻し制御部及び戻し判定部の機能ブロック図。
【図１５】他の形態の戻し判定部の機能ブロック図。
【図１６】第４実施形態のダンパ制御部の機能ブロック図。
【図１７】同じく電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図。
【図１８】同じくダンパ制御部及び操舵トルクゲインマップの機能ブロック図。
【図１９】他の実施形態の電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略図。
【図２０】従来の電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略図。
【符号の説明】
１…ステアリングホイール（ハンドル）、４…トルクセンサ、６…モータ、
２０…制御装置（制御手段）、
２１…ＣＰＵ（制御手段、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段、位相補償手段、ハンドル戻し制御手段、戻し判定手段、ダンパ制御手段、手放し判定手段）、
６０…ハンドル戻し制御部、７０…戻し判定部、
８０…ダンパ制御部、９０…手放し判定部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は、従来の自動車等に使用される電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略を示す。
【０００３】
ステアリングホイール４１に連結したステアリングシャフト４２には、トーションバー４３が設けられている。このトーションバー４３には、トルクセンサ４４が装着されている。そして、ステアリングシャフト４２が回転してトーションバー４３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー４３が捩れ、その捩れをトルクセンサ４４が検出している。
【０００４】
又、ステアリングシャフト４２には減速機４５が固着されている。この減速機４５には、モータ４６の回転軸に取着したギア４７が噛合されている。更に、減速機４５にはピニオンシャフト４８が固着されている。ピニオンシャフト４８の先端には、ピニオン４９が固着されるとともに、このピニオン４９はラック５１と噛合している。
【０００５】
ラック５１の両先端には、タイロッド５２が固設されている。このタイロッド５２の両端には、ナックル５３が回動可能に連結されている。このナックル５３には、前輪５４が固着されている。又、ナックル５３は、クロスメンバ５５に回動可能に連結されている。
【０００６】
従って、モータ４６が回転すると、その回転数は減速機４５によって減少されてピニオンシャフト４８に伝達され、ラック＆ピニオン機構５０を介してラック５１に伝達される。そして、ラック５１に固設されたタイロッド５２に連結されたナックル５３は、モータ４６の回転方向に応じて右方向又は左方向に移動する。尚、前輪５４には車速センサ５６が設けられている。
【０００７】
そして、前記モータ４６の回転数及び回転方向は、モータ駆動装置５７から供給される正負のアシスト電流によって決定されている。このモータ駆動装置５７がモータ４６に供給するアシスト電流は、モータ駆動装置５７を制御するアシスト電流決定手段５８によって演算されている。アシスト電流決定手段５８は、ＣＰＵ等から構成され、トルクセンサ４４からの検出信号からその時々のステアリングホイール４１の操舵トルクＴｈを演算するとともに、車速センサ５６からの検出信号からその時々の車速Ｖを演算する。
【０００８】
そして、アシスト電流決定手段５８は、この演算した操舵トルクＴｈと車速Ｖに基づいてアシスト電流（アシスト電流指令値）を算出する。この算出は、アシスト電流決定手段５８内のメモリに予め記憶したアシストマップから求められる。そして、アシスト電流決定手段５８はアシストトルクを発生させるモータ４６の電流を前記アシスト電流（アシスト電流指令値）となるように制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の電動パワーステアリング装置の制御装置は、トルクセンサ４４で検出した操舵トルクＴｈと、車速Ｖに対し、前述のようにメモリ内に記憶したアシストマップ（アシストデータ）に基づき、アシスト電流を決定している。このアシストマップはある特定の路面反力状況（例えば平坦アスファルト路）で設定した値であって、路面反力状況が変わってしまう、すなわち、雪路等の低μ路やタイヤの空気圧低下、タイヤの諸元（摩耗、タイヤ種類等）が変わると、路面反力が変わり、そのため操舵力が変化してしまい、フィーリングの悪化を招いていた。
【００１０】
又、操舵角に対する操舵トルクの立ち上がり（ビルドアップ感）を操舵フィーリングの判定の指標としているが、従来においては、操舵トルクと車速に対しアシスト電流を決定しているため、操舵角に対し所定の操舵トルクを出す（すなわち、ビルドアップ感を出す）ためのマップデータを設定することが非常に難しい問題があった。
【００１１】
又、速い操舵等をしてモータや減速機等による慣性、粘性による外乱トルクが発生すると、アシスト電流決定手段ではこの外乱トルクを打ち消すことができないため、別途慣性、粘性を打ち消す制御が必要であった。
【００１２】
又、左右に操舵した時の操舵トルクのヒステリシスのコントロールが自由に設定できず、理想の操舵フィーリングを実現するための自由度が低い問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、操舵角に対する操舵トルクの傾きを容易に設定することが可能となり、ビルドアップ感の適合を容易に行うことができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【００１４】
又、他の目的は、路面反力が低下したり、モータや減速機等による慣性や粘性により操舵トルクが減少したり、増加しても、操舵トルクが目標操舵トルクとなるようにアシスト電流指令値を調整する作用が働き、安定した操舵フィーリングを得ることができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、アシスト電流指令値に基づいてモータを駆動制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、操舵角及び車速に基づいて各速度毎に右操舵及び左操舵に対応した目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段と、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算するアシスト電流演算手段を備えるとともに、前記操舵角を操舵角速度に基づいて位相補償する位相補償手段を備え、前記目標操舵トルク設定手段は、位相補償された操舵角が入力されるものであり、かつ、ハンドルの戻しの判定を行うハンドル戻し判定手段と、前記ハンドル戻し判定手段がハンドル戻し状態であると判定した際に、前記車速及び操舵角に基づいてハンドル戻し電流を演算するハンドル戻し制御手段とを設け、前記制御手段は、前記ハンドル戻し電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１において、前記ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号のときにハンドル戻しであると判定するものである電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１において、前記ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号であって、かつ、アシスト電流指令値が０のときに、ハンドル戻しであると判定する電導パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
請求項４の発明は、請求項１において、前記ハンドル戻し判定手段は、操舵トルクが０又はその近傍の値のときに、ハンドル戻しであると判定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記車速及び操舵角速度に基づいてダンパ電流を演算するダンパ制御手段を設け、前記制御手段は、ダンパ制御手段が演算したダンパ電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項５において、ハンドルの手放しを判定する手放し判定手段を設け、前記手放し判定手段は、手放しであると判定した際に、前記ダンパ制御の制御を有効化する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、目標操舵トルク設定手段は、操舵角及び車速に基づいて各速度毎に右操舵及び左操舵に対応した目標操舵トルクを設定する。アシスト電流演算手段は、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算する。位相補償手段は、操舵角を操舵角速度に基づいて位相補償し、目標操舵トルク設定手段は、位相補償された操舵角が入力される。ハンドル戻し判定手段がハンドル戻し状態であると判定した際、ハンドル戻し制御手段は、ハンドル戻し電流を車速及び操舵角に基づいてハンドル戻し電流を演算し、制御手段は、前記ハンドル戻し電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御する。
【００２３】
請求項２の発明は、ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号のときにハンドル戻しであると判定することにより、請求項１の作用を実現する。
【００２４】
請求項３の発明は、ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号であって、かつ、アシスト電流指令値が０のときに、ハンドル戻しであると判定することにより、請求項１の作用を実現する。
【００２５】
請求項４の発明によれば、ハンドル戻し判定手段は、操舵トルクが０又はその近傍の値のときに、ハンドル戻しであると判定することにより、請求項１の作用を実現する。
【００２６】
請求項５の発明によれば、ダンパ制御手段は、車速及び操舵角速度に基づいてダンパ電流を演算する。又、制御手段は、ダンパ電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御する。
【００２７】
請求項６の発明によれば、手放し判定手段は手放しであると判定した際に、ダンパ制御の制御を有効化する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を、自動車に搭載したラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置２０に具体化した実施形態を図１〜図７に従って説明する。
【００３１】
図１は、電動パワーステアリング装置及びその制御装置２０の概略を示す。
ハンドルとしてのステアリングホイール１に連結したステアリングシャフト２には、トーションバー３が設けられている。なお、説明の便宜上、ステアリングホイールを以下、ハンドルということがある。このトーションバー３には、トルクセンサ４が装着されている。そして、ステアリングシャフト２が回転してトーションバー３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー３が捩れ、その捩れ、即ちステアリングホイール１にかかる操舵トルクＴｈをトルクセンサ４が検出している。又、ステアリングシャフト２にはステアリングシャフト２の操舵角θを検出する操舵角センサ１７が装着されている。これらのセンサ出力は制御装置２０へ供給される。
【００３２】
又、ステアリングシャフト２にはピニオンシャフト８が固着されている。ピニオンシャフト８の先端には、ピニオン９が固着されるとともに、このピニオン９はラック１０と噛合している。前記ラック１０とピニオン９とによりラック＆ピニオン機構が構成されている。前記ラック１０の両端には、タイロッド１２が固設されており、そのタイロッド１２の先端部にはナックル１３が回動可能に連結されている。このナックル１３には、タイヤとしての前輪１４が固着されている。又、ナックル１３の一端は、クロスメンバ１５に回動可能に連結されている。
【００３３】
又、ラック１０と同軸的に配置された電動モータ（以下、モータという）６は、モータ６が発生した補助操舵力をボールナット機構６ａを介してラック１０に伝達する。
【００３４】
従って、モータ６が回転すると、その回転数はボールナット機構６ａによって減少されてラック１０に伝達される。そして、ラック１０は、タイロッド１２を介してナックル１３に設けられた前輪１４の向きを変更して車両の進行方向を変えることができる。
【００３５】
前輪１４には、車速センサ１６が設けられている。
次に、この電動パワーステアリング装置の制御装置２０の電気的構成を図１に示す。
【００３６】
トルクセンサ４は、ステアリングホイール１の操舵トルクＴｈを示す信号を出力している。操舵角センサ１７はステアリングシャフト２の操舵角θを示す操舵角信号を出力している。車速センサ１６は、その時の車速Ｖを前輪１４の回転数に相対する検出信号を制御装置２０へ出力する。又、制御装置２０には、モータ６に流れる駆動電流（モータ電流Ｉｍ、モータ電流値に相当）を検出するモータ駆動電流センサ１８が電気的に接続されており、モータ駆動電流センサ１８からのモータ電流Ｉｍを示す信号が供給されている。
【００３７】
制御装置２０は、制御手段としての中央処理装置（ＣＰＵ）２１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ）２３を備えている。
【００３８】
このＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１により実行される各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。
【００３９】
前記ＣＰＵ２１は、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段に相当する。前記ＣＰＵ２１には、後述する電流制御部３４を備え、電流制御部３４では、モータ電流がアシスト指令電流値となるようにモータ６をＰＷＭ演算を行い、その演算結果に基づいて駆動するようにされている。
【００４０】
次に、図２〜図７を参照して、アシスト制御を説明する。
なお、以下のＣＰＵ２１内部の機能の説明では、「車速Ｖ」、「操舵トルクＴｈ」、「操舵角θ」等の各種パラメータは、説明の便宜上、それらの対応する信号の意味として使用するものとする。
【００４１】
図２は、ＣＰＵ２１の制御ブロック図である。この実施形態ではＣＰＵ２１内部においてプログラムで実行される機能を示している。例えば、位相補償器３０は独立したハードウエアではなく、ＣＰＵ２１内部で実行される位相補償機能を示している。同じく図６及び図７は、ＣＰＵ２１内部の構成はＣＰＵ２１がプログラムによって実行する処理機能を制御ブロック図で示しており、実際のハード構成を意味するものではない。
【００４２】
以下、ＣＰＵ２１の機能と動作を説明する。
（車速感応アシスト制御）
ＣＰＵ２１は、図２に示すように位相補償器３０、アシスト電流決定手段として電流指令値演算部３１、目標操舵トルク設定手段として目標操舵トルク設定部３２、減算器３３、電流制御部３４等の機能を備えている。
【００４３】
目標操舵トルク設定部３２は、車速センサ１６から車速Ｖ、操舵角センサ１７から操舵角θを入力し、目標操舵トルクＴｈ＊の設定を行う。なお、図４に示すように目標操舵トルク設定部３２は、互いに異なる複数の所定の車速に対応した複数の目標操舵トルク設定マップを備えている。車速Ｖが大きくなるにつれて、車速Ｖが小さい場合に比して目標操舵トルク設定マップは目標操舵トルクＴｈの傾きが急になる設定をしている。
【００４４】
具体的に、目標操舵トルクＴｈ＊の設定の仕方を、ＣＰＵ２１が実行する目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャート（図３参照）に従って説明する。
まず、Ｓ１０において、操舵角θを読込み、Ｓ１１において、現在の操舵状態が右操舵（右方向への操舵）か左操舵（左方向への操舵）であるか、或いは保舵している状態なのかを判定するために、操舵角θを微分して操舵角速度ｄθ／ｄｔを算出する。
【００４５】
次のＳ１２において、操舵角速度がゼロ近傍（｜ｄθ／ｄｔ｜≦ε、εは微少な値である定数）の場合には、保舵しているものと判定し（Ｓ１２において、「ＹＥＳ」と判定し）、Ｓ１７において前回の制御サイクル時に判定した操舵方向を今回の操舵方向とし、Ｓ１４に移行する。
【００４６】
操舵角速度ｄθ／ｄｔがゼロ近傍でない場合（Ｓ１２において、「ＮＯ」と判定した場合）には、Ｓ１３において操舵角速度ｄθ／ｄｔの符号を見て、操舵方向を判定する。
【００４７】
次にＳ１４において、車速Ｖに対し、予めＲＯＭ２２に記憶されている複数の目標操舵トルク設定マップのうち、車速Ｖに近い車速に係る目標操舵トルク設定マップを検策する。この車速Ｖに近い、マップ側の車速をＶ１，Ｖ２とする（Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２）。
【００４８】
なお、目標操舵トルク設定マップは、図４に示すように、各速度毎に、右操舵及び左操舵に対応して、目標操舵トルクが求められるようにされている。
次のＳ１５において、検索した車速Ｖ１，Ｖ２の目標操舵トルク設定マップから、先にＳ１３において判定した、又はＳ１５において読込みした操舵方向に基づいて、操舵角θに応じて仮目標操舵トルクＴｈ１＊、Ｔｈ２＊をそれぞれ求める。続く、Ｓ１６において、車速Ｖに対し線形補間の式にて、車速Ｖ、操舵角θに対する目標操舵トルクＴｈ＊を算出する。
【００４９】
なお、前記線形補間の式は下記の式である。
Ｔｈ＊＝（Ｔｈ２＊−Ｔｈ１＊）／（Ｖ２−Ｖ１）×（Ｖ−Ｖ１）＋Ｔｈ１＊
次に電流指令値演算部３１について説明する。
【００５０】
トルクセンサ４から入力された操舵トルクＴｈは、位相補償器３０で操舵系の安定を高めるために位相補償され、電流指令値演算部３１に入力される。又、車速センサ１６で検出された車速Ｖ、モータ駆動電流センサ１８で検出されたモータ電流Ｉｍ及び目標操舵トルク設定部３２からの目標操舵トルクＴｈ＊はそれぞれ電流指令値演算部３１に入力される。
【００５１】
電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、目標操舵トルクＴｈ＊、モータ電流Ｉｍに基づいて、モータ６に供給する電流の制御目標値である車速感応アシスト指令値（アシスト電流指令値に相当する）Ｉを決定する。
【００５２】
電流指令値演算部３１は、図６に示すように不感帯幅設定部２５、車速感応アシストトルク演算部２６とを備えている。
不感帯幅設定部２５は、車速Ｖに基づき、図７に示すように、ＲＯＭ２２に予め格納された不感帯幅マップＭＰを使用して、通電しない操舵トルクの不感帯幅Ｔ０を求め、車速感応アシストトルク演算部２６に供給する。なお、不感帯幅マップＭＰは、車速Ｖと、不感帯幅Ｔ０からなる二次元マップからなり、車速Ｖから、一義的に不感帯幅Ｔ０が求められる。
【００５３】
車速感応アシストトルク演算部２６は、図５に示すように、目標操舵トルク設定部３２で求められた目標操舵トルクＴｈ＊が前記不感帯幅Ｔ０（すなわち、図５では、不感帯幅Ｔ０は、−Ｔ０〜Ｔ０の間のことである。）の中にある場合には、車速感応アシスト指令値（以下、アシスト電流指令値という。）Ｉを０と決定し、この値を減算器３３に出力する。
【００５４】
目標操舵トルクＴｈ＊が不感帯幅Ｔ０の範囲外の場合には、現時点での操舵トルクＴｈとモータ電流Ｉｍで演算されるラック推力と、目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉでのラック推力が釣り合うようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【００５５】
以下に、ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置２０における、アシスト電流指令値Ｉの決定の仕方について説明する。
ラックアシスト型の場合、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍの時のラック推力Ｆは下記の（Ａ）式で求まる。
【００５６】
Ｆ ＝ Ｆｍ ＋ Ｆｈ ……（Ａ）
ここで、Ｆｍはモータ６がアシストする推力、Ｆｈはハンドル操舵による推力であり、下記の式でそれぞれ求めることができる。
【００５７】
Ｆｍ＝２π・Ｔｍ・ηｂ／Ｌ ……（Ｂ）
Ｆｈ＝２π・Ｔｈ・ηｐ／Ｓｔ ……（Ｃ）
上記（Ｂ）中、Ｔｍはモータトルクを表し、
Ｔｍ＝Ｋｔ×Ｉｍ ……（Ｄ）
で求まる。
【００５８】
なお、Ｔｍはモータトルク、ηｂはボールナット機構６ａのボールねじ効率、Ｌはそのボールねじリードである。Ｔｈは操舵トルク、ηｐは前記ラック＆ピニオン機構のラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはそのストローク比である。又、Ｋｔはトルク定数である。
【００５９】
従って、上記の（Ａ）式を用いて、車速Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【００６０】
Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、上記（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を代入して、Ｉを求めれば、下記の式となる。
Ｉ＝Ｉｍ＋ （Ｔｈ−Ｔｈ＊）Ｌ・ηｐ／（Ｓｔ・Ｋｔ・ηｂ）
このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを減算器３３に出力する。
【００６１】
なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵トルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、減算器３３に出力する。
【００６２】
減算器３３は実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）を電流制御部３４に出力する。
電流制御部３４は本実施形態では、公知のＰＩ制御を行うようにされており、減算器３３の出力と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号に基づいてフィードバック制御を行うべくモータ駆動装置２４に供給する。すなわち、電流制御部３４では、モータ電流がアシスト指令電流値となるようにモータ６をＰＷＭ演算を行い、その演算結果に基づいて駆動する。
【００６３】
この結果、モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御することにより、モータ６による適正なアシスト力が得られる。
上記実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００６４】
（１）本実施形態においては、操舵角θ、車速Ｖに応じて目標操舵トルクＴｈ＊を設定し、操舵トルクＴｈと目標操舵トルクＴｈ＊及びモータ電流Ｉｍによりアシスト電流指令値Ｉを制御（以下、この制御をＭＡ−ＭＴ制御という。）するようにした。
【００６５】
このため、車速Ｖと操舵角θに対する目標操舵トルクＴｈ＊を自由に設定することが可能となる。この結果、操舵角θに対する操舵トルクの傾きを容易に設定することができるようになり、ビルドアップ感の適合が容易になる。
【００６６】
又、路面反力が低下したり、モータ６やモータ６に接続される減速機等による粘性や慣性により（実）操舵トルクが減少したり、増加したりしても、操舵トルクが目標操舵トルクＴｈ＊となるようにアシスト電流指令値Ｉを調整する作用が働き、安定した操作フィーリングの提供が可能となる。
【００６７】
（第２実施形態）
次に第２実施形態を図８及び図９を参照して説明する。
本実施形態のハード構成は第１実施形態の図１と同様に構成されており、ソフトウエアの構成が一部異なっている。従って、前記第１実施形態の構成中、同一構成、又は相当する構成については、同一符号を付してその詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。なお、第２実施形態に限らず、以下の各実施形態、及び他の態様についても同様にして説明することとする。
【００６８】
図８は、前記第１実施形態の図２の相当図である。
前記第１実施形態では、操舵角センサ１７が出力した操舵角信号をそのまま操舵角θとしたが、本実施形態では、操舵角センサ１７が出力した操舵角信号を、位相補償器３５にて位相を進ませる位相補償した後の値を操舵角θとして、目標操舵トルク設定部３２に出力する。前記位相補償器３５は位相補償手段に相当する。
【００６９】
詳しく説明すると、位相補償器３５は図９に示すように微分器３６とゲイン乗算部３７と、加算器３８とから構成されている。
微分器３６では、操舵角センサ１７からの操舵角信号を微分して操舵角速度Ｓを求め、ゲイン乗算部３７では、その操舵角速度Ｓに予め設定したゲインＴを乗算した値ＳＴを加算器３８に出力する。前記ゲインＴは、操舵角信号の位相遅れにより、操舵角信号に対する操舵トルク（実操舵トルク）が狙った目標操舵トルクＴｈ＊に一致しない現象が生じないように予め試験等よって得られた値に基づいて定められている。加算器３８は、操舵角信号に対してＳＴを加算して位相を進ませた値（本実施形態では、これを操舵角θという。）とし、目標操舵トルク設定部３２に出力する。
【００７０】
本実施形態では、ＣＰＵ２１は、制御手段、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段、及び位相補償手段に相当する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００７１】
第１実施形態では、操舵角信号をそのまま操舵角θとして目標操舵トルク設定部３２に出力していた。目標操舵トルク設定部３２の目標操舵トルク設定マップは、車速Ｖが大きくなるにつれて、車速Ｖが小さい場合に比して目標操舵トルクＴｈ＊の傾きが急になる設定としている。このため、操舵速度が遅い操舵の場合には、問題とならないが、操舵速度が速い場合、操舵角センサ１７で検出した操舵角信号をそのまま操舵角θとし、この操舵角θに基づいて目標操舵トルクＴｈ＊を決定してしまうと、操舵角の位相遅れにより、操舵角に対する操舵トルク（実操舵トルク）が狙った目標操舵トルクＴｈ＊に一致しない現象が生ずる。
【００７２】
本実施形態では、位相補償器３５により、操舵角θは、位相が操舵角信号よりも位相が進められていて、位相遅れが生じないため、操舵角θに対する操舵トルク（実操舵トルク）が狙った目標操舵トルクＴｈ＊に一致する。
【００７３】
従って、第２実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態においては、急操舵（操舵速度が速い）した場合であっても操舵角センサ１７で検出した操舵角信号を操舵角速度Ｓに基づき、位相補償するようにしたため、目標操舵トルク設定部３２で設定された目標操舵トルクＴｈ＊になるように制御することができる。
【００７４】
（第３実施形態）
次に第３実施形態を図１０及び図１１を参照して説明する。
本実施形態は、第２実施形態の構成にさらに、ハンドル戻し制御部６０及び戻し判定部７０を設けた構成とされている。本実施形態のＣＰＵ２１は、第２実施形態の各手段の他に、ハンドル戻し制御手段、及びハンドル戻し判定手段に相当する。
【００７５】
ハンドル戻し制御部６０は、車速ゲインマップ６１、ハンドル戻しマップ６２及び乗算器６３を備えている。
ハンドル戻し制御部６０では、車速Ｖに対して予め設定されている車速ゲインマップ６１に基づき車速ゲインＫｈを演算し、乗算器６３に供給する。車速ゲインマップ６１は、図１１に示すように車速Ｖが低速の場合は、車速ゲインＫｈは一定値であり、所定車速を越えると減少して、高速になると０となるようにされている。
【００７６】
又、ハンドル戻し制御部６０は、操舵角θに対して予め設定されたハンドル戻しマップ６２に基づいて、ハンドル戻し電流Ｉｈを演算し、乗算器６３に入力する。なお、ハンドル戻しマップ６２は図１１に示すように、操舵角θの符号によって、右アシスト又は左アシストに係るハンドル戻し電流Ｉｈの演算を行う。又、ハンドル戻しマップ６２は、｜θ｜が大きくなると、ハンドル戻し電流Ｉｈがそれぞれ一定値に設定され、｜θ｜が０を含む所定範囲内では、ハンドル戻し電流Ｉｈは０となるように設定されている。
【００７７】
乗算器６３は、入力された車速ゲインＫｈをハンドル戻し電流Ｉｈに乗算した後、その出力値を乗算器７１に供給する。
ハンドルハンドル戻し制御部６０はハンドル戻し制御手段に相当する。
【００７８】
戻し判定部７０は、操舵角θを入力して微分し、操舵角速度Ｓを算出する。そして、戻し判定部７０は入力した操舵角θと操舵角速度Ｓとの符号が不一致の場合（すなわち、互いに逆符号の場合）には、「１」を、一致している場合には「０」を乗算器７１に出力する。すなわち、「１」の場合には、ハンドル戻しが行われていると判定し、「０」の場合には、ハンドル戻しがされていないとして判定しているのである。
【００７９】
戻し判定部７０は、ハンドル戻し判定手段に相当する。
乗算器７１は、戻し判定部７０が出力した「１」又は「０」の値と、ハンドル戻し電流Ｉｈを乗算して、その結果をハンドル戻し電流Ｉｈとして加算器３９に出力する。
【００８０】
加算器３９は、電流指令値演算部３１から出力されたアシスト電流指令値Ｉにハンドル戻し電流Ｉｈを加算し、その値を減算器３３に出力する。
図１０に示す減算器３３は、アシスト電流指令値Ｉとハンドル戻し電流Ｉｈの合計値と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）を電流制御部３４に出力する。
【００８１】
電流制御部３４では、減算器３３の出力と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号に基づいてフィードバック制御を行うべくモータ駆動装置２４に供給する。
【００８２】
この結果、モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御することにより、モータ６による適正なアシスト力が得られ、或いはハンドル戻し時のハンドル戻し特性を良好にする。
【００８３】
本実施形態では、車速Ｖ及び操舵角θがハンドル操舵環境パラメータに相当する。
第３実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００８４】
（１） 本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と同様にＭＡ−ＭＴ制御を行うようにした。
ここで、低速走行中にある操舵角だけ操舵し、ステアリングホイール１（ハンドル）を手放した場合を想定すると、目標操舵トルク設定部３２でのその時点での操舵角θ、車速Ｖにおける目標操舵トルクＴｈ＊が設定される。しかし、手放ししたことにより、操舵トルクＴｈが０となり、目標操舵トルクＴｈ＊にするために電流指令値演算部３１では、アシストするためのモータ電流Ｉｍを減少させていずれ０となる。ハンドルを手放しした時点で前輪１４（タイヤ）に働くセルフアライニングトルク（以下、ＳＡＴという。）によりハンドルは中立位置（車両が直進するためのハンドル位置）方向へ戻される。
【００８５】
この場合、仮に、前記ハンドル戻し制御部６０、戻し判定部７０が設けられていない第２実施形態のような構成では、低速走行時には、このＳＡＴは小さく、又、前記ＭＡ−ＭＴ制御側でも、ハンドルを中立位置方向へ戻そうとするモータ電流Ｉｍを制御していないため、電動パワーステアリング装置を構成している機構の内部摩擦によりハンドルが途中で止まってしまい、操舵フィーリングが悪化する問題がある。
【００８６】
それに対して、本実施形態では、戻し判定部７０により、ハンドル戻しを判定した場合、ＭＡ−ＭＴ制御によるアシスト電流指令値Ｉが０となっても、ハンドル戻し制御部６０の制御によってハンドル戻し電流Ｉｈが、モータ６に通電されて、ハンドルを中立位置に戻す。この結果、低速走行時のハンドル戻し特性が向上する。
【００８７】
（２）本実施形態においては、戻し判定部７０（ハンドル戻し判定手段）は、操舵角θと操舵角速度Ｓが符号が一致していない互いに逆符号のときにハンドル戻しであると判定するようにした。この結果、手で戻している場合や、ハンドルを手放ししているいずれの状態においても、ハンドル戻しの判定を行うことができる。
【００８８】
（第３実施形態の他の態様）
第３実施形態の構成を下記のように変更してもよい。
Ａ．ハンドル戻しマップ６２の代わりにハンドル戻しマップ６４の構成に代えること。
【００８９】
図１２には、ハンドル戻しマップ６４及びその周辺の構成を示している。ハンドル戻しマップ６４には、微分器６５で操舵角θを微分して得た操舵角速度Ｓが入力される。
【００９０】
ハンドル戻しマップ６４は図１２に示すように、操舵角速度Ｓの符号によって、右アシスト又は左アシストに係るハンドル戻し電流Ｉｈの演算を行う。又、ハンドル戻しマップ６４は、｜Ｓ｜が大きくなると、ハンドル戻し電流Ｉｈがそれぞれ一定値に設定され、｜Ｓ｜が０を含む所定範囲内では、ハンドル戻し電流Ｉｈは０となるように設定されている。
【００９１】
従って、このハンドル戻しマップ６４では、操舵角速度Ｓに対し操舵方向へアシストするようにハンドル戻し電流Ｉｈを設定する。
本態様では、車速Ｖ及び操舵角速度Ｓがハンドル操舵環境パラメータに相当する。
【００９２】
Ｂ．乗算器７１の後段になまし処理部７２を設ける。
図１３は、第３実施形態の構成になまし処理部７２を設けた構成を示し、図１４は、上記Ａの構成になまし処理部７２を設けた構成をそれぞれ示している。
【００９３】
なまし処理部７２では、例えば、ローパスフィルタ処理にてなまし処理を行う。なまし処理により、戻し判定部７０でハンドル戻し制御部６０の制御が有効になったり、無効になったりする瞬間にハンドル戻し電流Ｉｈが不連続になり、違和感が生じることがなくなる。
【００９４】
Ｃ．戻し判定部７０の戻し判定処理を下記のように変更すること。
○ 操舵角θと操舵角速度Ｓが逆符号（不一致）であって、かつ、ＭＡ−ＭＴ制御のアシスト電流指令値Ｉが０のとき、「１」としてハンドル戻しが行われていると判定し、それ以外のときは「０」として、ハンドル戻しがされていないとして判定する。こうすると、ハンドルを手放ししている状態においてのみ、ハンドル戻しの判定を行うことができる。この状態のときのみ、ハンドル戻し制御を実現することができる。
【００９５】
○ 図１５に示すように戻し判定部７０を、マップとして構成する。ＣＰＵ２１は、このマップを使用して、操舵トルクＴｈを入力すると、操舵トルクＴｈが０近傍のときには、「１」を出力し、操舵トルク｜Ｔｈ｜＞Ｘ（Ｘ（＞０）は定数）のように、ある値Ｘ以上になると、「０」を出力するようにする。このようにすると、手で戻している場合や、ハンドルを手放ししているいずれの状態においても、ハンドル戻しの判定を行うことができる。
【００９６】
（第４実施形態）
次に第４実施形態を図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、ダンパ制御部８０の機能ブロック図、図１７は電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図である。
【００９７】
本実施形態は、第３実施形態の構成中、ハンドル戻し制御部６０、戻し判定部７０の代わりに、ダンパ制御部８０が設けられているところが異なっている。
ダンパ制御部８０は、車速ゲインマップ８１、ダンパマップ８２、乗算器８３及び微分器８４を備えている。
【００９８】
本実施形態のＣＰＵ２１は、第２実施形態の各手段の他に、ダンパ制御手段に相当する。
ダンパ制御部８０では、車速Ｖに対して予め設定されている車速ゲインマップ８１に基づき車速ゲインＫｄを演算し、乗算器８３に供給する。車速ゲインマップ８１は、図１６に示すように車速Ｖが低速の場合は、車速ゲインＫｈは０に設定されており、車速Ｖが所定値を越えると、車速ゲインＫｈが増加し、高速となると一定値となるように設定されている。
【００９９】
ダンパマップ８２には、微分器８４で操舵角θを微分して得た操舵角速度Ｓが入力される。
ダンパ制御部８０では、操舵角速度Ｓに対して予め設定されたダンパマップ８２に基づいて、ダンパ電流Ｉｄを演算し、乗算器８３に入力する。なお、ダンパマップ８２は図１６に示すように操舵角速度Ｓの符号によって、右アシスト又は左アシストに係るダンパ電流Ｉｄの演算を行う。又、ダンパマップ８２は、｜Ｓ｜が大きくなると、右アシスト又は左アシストに係るダンパ電流Ｉｄがそれぞれ一定値に設定され、｜Ｓ｜が０を含む所定範囲内では、同ダンパ電流Ｉｄは０となるように設定されている。
【０１００】
乗算器８３は、入力された車速ゲインＫｄをダンパ電流Ｉｄに乗算した後、その出力値を加算器３９に供給する。
加算器３９は、電流指令値演算部３１から出力されたアシスト電流指令値Ｉにダンパ電流Ｉｄを加算し、その値を減算器３３に出力する。
【０１０１】
図１７に示す減算器３３は、アシスト電流指令値Ｉとダンパ電流Ｉｄの合計値と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）を電流制御部３４に出力する。
【０１０２】
電流制御部３４では、減算器３３の出力と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号に基づいてフィードバック制御を行うべくモータ駆動装置２４に供給する。
【０１０３】
この結果、モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御することにより、モータ６による適正なアシスト力が得られ、或いはダンパ制御により、ＭＡ−ＭＴ制御において、高速走行時のハンドルの収斂性を良好にする。
【０１０４】
本実施形態では、ＣＰＵ２１は、第２実施形態の各手段の他にダンパ制御手段も構成している。又、車速Ｖ、操舵角速度Ｓはハンドル操舵環境パラメータに相当する。
【０１０５】
第４実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） 本実施形態では、第１実施形態乃至第３実施形態と同様にＭＡ−ＭＴ制御を行うようにした。
【０１０６】
ここで、高速走行中にある操舵角θだけ操舵し、ハンドルを手放しした場合を想定する。この場合、目標操舵トルク設定部３２でその時点での操舵角θ、車速Ｖにおける目標操舵トルクＴｈ＊が設定される。しかし、手放ししたことにより、操舵トルクＴｈが０となり、目標操舵トルクＴｈ＊にするために電流指令値演算部３１ではアシストするためのモータ電流Ｉｍを減少させていずれ０となる。ハンドルを手放しした時点で前輪１４（タイヤ）に働くセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）によりハンドルは中立位置方向へ戻される。
【０１０７】
この場合、仮に、ダンパ制御部８０が設けられていない第２実施形態のような構成では、高速走行時には、このセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）は大きく、又、ＭＡ−ＭＴ制御側で操舵角速度Ｓを減速するダンピングのためのモータ電流Ｉｍはない。従って、モータ６や、減速機等の回転体の慣性により、電動パワーステアリング装置を構成している機構の内部摩擦があっても、ハンドルの中立位置を越えてハンドルがオーバーシュートしてしまう。この結果、ハンドルが中立位置に収斂するのに時間がかかり、車両がふらつく問題がある。
【０１０８】
又、高速走行時に手放ししていなくてもハンドルの中立位置付近ではＭＡ−ＭＴ制御によるアシスト電流指令値Ｉが０となる領域があり、モータ６や減速機等の回転体の慣性によりハンドルがオーバーシュートしてしまいハンドルの収斂性が悪化する問題がある。
【０１０９】
それに対して、本実施形態では、高速走行時に、ある操舵角θだけ操舵し、ハンドルを手放しした場合や、手放ししない状態のように操舵状態に関わりなく、ダンパ制御部８０により、モータ６や、減速機等の回転体の慣性により、ハンドルの中立位置を越えてハンドルがオーバーシュートすることがなく、ハンドルが中立位置に収斂するのに時間がかかることがなくなる。
【０１１０】
（第４実施形態の他の態様）
第４実施形態を図１８に示すように変更してもよい。
図１８に示すように、この態様では、手放し判定部９０を設けている。
【０１１１】
手放し判定部９０は、操舵トルクゲインマップを備えている。手放し判定部９０は、このマップを使用して、操舵トルクＴｈを入力すると、操舵トルクＴｈが０及び０近傍のときには、手放ししていると判定して「１」を出力し、操舵トルク｜Ｔｈ｜＞Ｘ１（Ｘ１（＞０）は定数）のように、ある値Ｘ１以上になると、手放ししていないと判定して「０」を出力するようにする。
【０１１２】
このようにすると、ハンドルを手放ししている状態や、ハンドルが中立位置に近傍にある場合において、ダンパ制御を有効化することができる。
この場合、本実施形態では、ＣＰＵ２１は、手放し判定部９０を設けているため、さらに手放し判定手段も構成している。
【０１１３】
尚、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○第１実施形態においては、目標操舵トルクを左右のそれぞれの操舵に応じて設定しなかったが、目標操舵トルクを左右のそれぞれの操舵に応じて独立に設定してもよい。こうすると、左右に操舵した場合のヒステリシスの制御が可能となる。
【０１１４】
○前記各実施形態では、ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置において、ＭＡ−ＭＴ制御を行うように構成したが、図１９に示すようにコラム及びピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置に具体化してもよい。
【０１１５】
なお、図において、ステアリングシャフト２には減速機５が固着されている。この減速機５にはモータ６の回転軸に取着したギア７が噛合されている。更に、減速機５にはピニオンシャフト８が固着されている。他の構成は、第１実施形態と同様の構成を備えているため詳細な説明は省略する。
【０１１６】
又、この態様においては、第１実施形態の電気的構成と同様の構成を採用し、アシスト電流指令値Ｉの決定の仕方についてのみ、第１実施形態と異なるため、このアシスト電流指令値Ｉの決定の仕方について以下説明する。
【０１１７】
コラム及びピニオンアシスト型の場合、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍの時のラック推力Ｆは次式（Ｅ）で求まる。
Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）＝２π（Ｔｈ＋Ｋｔ・Ｉｍ・Ｇ・ηｇ）・ηｐ／Ｓｔ…（Ｅ）
なお、Ｔｈは操舵トルク、ηｐはラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはそのストローク比である。又、Ｋｔはトルク定数、Ｇは減速機５の減速比、ηｇは減速機５の減速機効率である。
【０１１８】
従って、上記（Ｅ）を用いて、車速Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【０１１９】
Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、上記（Ｅ）式を代入して、Ｉを求めれば、下記の式となる。
Ｉ＝Ｉｍ＋（Ｔｈ−Ｔｈ＊）／（Ｋｔ・Ｇ・ηｇ）
このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを減算器３３に出力する。
【０１２０】
なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵トルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、減算器３３に出力する。
【０１２１】
なお、他の処理は第１実施形態と同様に処理する。
○なお、各実施形態及び各実施形態の態様を互いに組み合わせても良い。
例えば、第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせたり、第３実施形態の他の態様と第４実施形態とを組み合わせたりしてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項６の発明によれば、操舵角に対する操舵トルクの傾きを容易に設定することが可能となり、ビルドアップ感の適合が容易に行うことができる。
【０１２３】
又、路面反力が低下したり、モータや減速機等による慣性や粘性により操舵トルクが減少したり、増加しても、操舵トルクが目標操舵トルクとなるようにアシスト電流指令値を調整する作用が働き、安定した操舵フィーリングを得ることができる。
【０１２４】
さらに、急操舵した場合であっても操舵角センサで検出した操舵角信号を操舵角速度に基づき、位相補償するようにしたため、操舵角は、位相が操舵角信号よりも位相が進められていて、位相遅れが生じず、目標操舵トルク設定手段で設定された目標操舵トルクになるように制御することができる。
【０１２５】
加えて、ハンドル戻し判定手段により、ハンドル戻しを判定した場合、ＭＡ−ＭＴ制御によるアシスト電流指令値が０となっても、ハンドル戻し制御手段の制御によってハンドル戻し電流が、モータに通電されて、ハンドルを中立位置に戻すため、低速走行時のハンドル戻し特性を向上できる。
【０１２６】
請求項２及び請求項４の発明によれば、手で戻している場合や、ハンドルを手放ししているいずれの状態においても、ハンドル戻しの判定を行うことができる。
【０１２７】
請求項３の発明によれば、ハンドルを手放ししている状態においてのみ、ハンドル戻しの判定が行われて、ハンドル戻し制御を実現することができる。
請求項５の発明によれば、高速走行時に、ある操舵角だけ操舵し、ハンドルを手放しした場合や、手放ししない状態のように操舵状態に関わりなく、モータや、減速機等の回転体の慣性により、ハンドルの中立位置を越えてハンドルがオーバーシュートすることがなく、ハンドルが中立位置に収斂するのに時間がかかることがなくなる。
【０１２８】
請求項６の発明によれば、ハンドルを手放ししている状態や、ハンドルが中立位置に近傍にある場合において、ダンパ制御を有効化することができ、請求項５の効果を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態における電動パワーステアリング装置の制御装置の概略図。
【図２】 同じく制御装置のブロック図。
【図３】 同じく目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャート。
【図４】 同じく目標操舵トルク設定マップの説明図。
【図５】 同じく不感帯の説明図。
【図６】 同じく電流指令値演算部のブロック図。
【図７】 同じく不感帯幅の算出の説明図。
【図８】 第２実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図。
【図９】 同じく位相補償器３５の機能ブロック図。
【図１０】第３実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図。
【図１１】同じくハンドル戻し制御部及び戻し判定部の機能ブロック図。
【図１２】他の形態のハンドル戻し制御部及び戻し判定部の機能ブロック図。
【図１３】他の形態のハンドル戻し制御部及び戻し判定部の機能ブロック図。
【図１４】他の形態のハンドル戻し制御部及び戻し判定部の機能ブロック図。
【図１５】他の形態の戻し判定部の機能ブロック図。
【図１６】第４実施形態のダンパ制御部の機能ブロック図。
【図１７】同じく電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図。
【図１８】同じくダンパ制御部及び操舵トルクゲインマップの機能ブロック図。
【図１９】他の実施形態の電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略図。
【図２０】従来の電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略図。
【符号の説明】
１…ステアリングホイール（ハンドル）、４…トルクセンサ、６…モータ、
２０…制御装置（制御手段）、
２１…ＣＰＵ（制御手段、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段、位相補償手段、ハンドル戻し制御手段、戻し判定手段、ダンパ制御手段、手放し判定手段）、
６０…ハンドル戻し制御部、７０…戻し判定部、
８０…ダンパ制御部、９０…手放し判定部。
Claims (6)
- アシスト電流指令値に基づいてモータを駆動制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、
操舵角及び車速に基づいて各速度毎に右操舵及び左操舵に対応した目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段と、
操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算するアシスト電流演算手段を備えるとともに、
前記操舵角を操舵角速度に基づいて位相補償する位相補償手段を備え、前記目標操舵トルク設定手段は、位相補償された操舵角が入力されるものであり、
かつ、ハンドルの戻しの判定を行うハンドル戻し判定手段と、
前記ハンドル戻し判定手段がハンドル戻し状態であると判定した際に、前記車速及び操舵角に基づいてハンドル戻し電流を演算するハンドル戻し制御手段とを設け、
前記制御手段は、前記ハンドル戻し電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 前記ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号のときにハンドル戻しであると判定する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の制御装置。
- 前記ハンドル戻し判定手段は、操舵角と操舵角速度が逆符号であって、かつ、アシスト電流指令値が０のときに、ハンドル戻しであると判定することを特徴とする請求項１に記載の電導パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記ハンドル戻し判定手段は、操舵トルクが０又はその近傍の値のときに、ハンドル戻しであると判定する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の制御装置。
- 前記車速及び操舵角速度に基づいてダンパ電流を演算するダンパ制御手段を設け、
前記制御手段は、ダンパ制御手段が演算したダンパ電流をアシスト電流指令値に加算した値に基づいてモータを駆動制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。 - ハンドルの手放しを判定する手放し判定手段を設け、
前記手放し判定手段は、手放しであると判定した際に、前記ダンパ制御の制御を有効化することを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
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