JP3988182B2 - 自動車の電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置に係わり、特に、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、例えば、特開平８−３３２９６４号公報等に示されているような、電動機の動力をステアリング系に作用させて操作力の低減を図るようにした電動パワーステアリング装置が使用されるようになってきている。この電動パワーステアリング装置は、操舵力検出手段を備え、この操舵力検出手段により運転者の操舵力（操舵トルク）を検出すると共に、同時に車速に基づき所定補正トルクを発生させるように電動機への駆動電流を制御し、運転者の操舵力の軽減を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動パワーステアリング装置を設計する場合、良好な操舵フィーリングを得るためには、操舵角に対する操舵力の特性（以下「操舵力特性」という）を所望の操舵力特性（目標操舵力特性）となるように設定する必要がある。
【０００４】
そして、目標操舵力特性が設定された場合には、ドライバは、この設定された目標操舵力特性により目標通りの操舵力を感じるので確かにほぼ一定の操舵フィーリングを得ることができる。
しかしながら、横風や路面不整等の外乱による車両挙動が生じた場合には、ドライバの車両挙動に対する修正操舵が減少するように操舵力特性を変更する必要がある。このため、車両外乱が生じた場合には、ドライバは常にほぼ一定の操舵フィーリングを感じることができず、そのため、違和感が生じる。特に高車速且つほぼ直進状態の走行時の操舵フィーリング（以下、センターフィーリング）において顕著である。このような新たな課題が本件発明者らによって見出されたのである。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、目標操舵力特性を得ると共に車両外乱に伴う車両挙動の安定化を図ることができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、良好なセンターフィーリングの実現と車両外乱に対する車両安定性を両立させることができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、操舵トルクを検出するトルクセンサと、車両の外乱により生じる車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、トルクセンサの値を小さくするように電動モータの制御量を設定する第１制御部と、予め設定した目標操舵力となるように電動モータの制御量を設定する第２制御部と、これらの第１制御部と第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部と、を有し、第２制御部は、車両挙動が検出された場合、この車両挙動を抑制するように目標操舵力を補正し、更に、第２制御部は、目標操舵力を、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分を含む操舵力特性モデルから演算すると共にこの操舵力特性モデルの特性パラメータを所定の評価指標から定義し、さらに、車両挙動が検出された場合、この評価指標の許容範囲を越えないように操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータを増加補正するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
このように構成された本発明においては、第２制御部により予め設定した目標操舵力となるように電動モータの制御量が設定される。しかしながら、車両挙動検出手段が車両の外乱により生じる車両挙動を検出した場合には、第２制御部により、この車両挙動を抑制するように目標操舵力が補正させる。具体的には、第２制御部は、目標操舵力を、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分を含む操舵力特性モデルから演算すると共にこの操舵力特性モデルの特性パラメータを所定の評価指標から定義し、さらに、車両挙動が検出された場合、この評価指標の許容範囲を越えないように操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータを増加補正される。この結果、車両挙動が検出された場合、ドライバは、この車両挙動に応答して、修正操舵を行なうが、第２制御部により車両挙動が抑制されるようになっているので、この修正操舵を減少させることができる。
【００１０】
また、本発明において、好ましくは、車両挙動検出手段は、ヨーレート及び操舵角のぞれぞれの値から車両挙動を検出する。
【００１１】
さらに、本発明は、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、操舵トルクを検出するトルクセンサと、車両の外乱により生じる車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、トルクセンサの値を小さくするように電動モータの制御量を設定する第１制御部と、予め設定した目標操舵力となるように電動モータの制御量を設定する第２制御部と、これらの第１制御部と第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部と、を有し、第２制御部は、車両挙動が検出された場合、この車両挙動を抑制するように目標操舵力を補正し、車両挙動検出手段は、所定値以上の路面不整か否かから、車両挙動を検出し、更に、第２制御部は、目標操舵力を、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分を含む操舵力特性モデルから演算し、さらに、車両挙動検出手段が所定値以上の路面不整を検出したとき、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータを増加補正することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用される自動車の電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。この図１に示すように、自動車の電動パワーステアリング装置１は、ハンドル（ステアリングホィール）２を備え、このハンドル２は、ステアリングシャフト４の上端に連結されており、ハンドル２を操作する操舵力がスタアリングシャフト４に伝達されるようになっている。このステアリングシャフト４の下端部には自在継手を介して中間シャフト６の上端が連結され、この中間シャフト６の下端には、ステアリングギヤボックス８が設けられている。このステアリングギヤボックス８の両側にはタイロッド１０が連結されており、これらの各タイロッド１０にはタイヤ（車輪）１２が取り付けられている。
【００１３】
ここで、ステアリングギヤボックス８の内部には、ラック・ピニオン機構（図示せず）が設けられており、このピニオンには、中間シャフト６の下端が連結されている。一方、ラックの両端部には上述したようにタイロッド１０を介してタイヤ１２が連結されている。
ステアリングギヤボックス８には、減速ギヤ（図示せず）を介してピニオン側に力を付与する電動モータ１４が設けられ、さらに、減速ギヤと中間シャフト６の間にはトルクセンサ（図示せず）が配置されている。このトルクセンサは、中間シャフト６に作用している操舵力（操舵トルク）を検出するためのものである。
これらの電動モータ１４及びトルクセンサは、それぞれ制御ユニット１６に接続されている。
この制御ユニット１６は、後述する第１制御部（通常のアシスト制御部）１８、第２制御部（センターフィール補償制御部）２０、及び、モータ電流制御部２２から構成されており、トルクセンサの検出値（操舵トルク）及び車速等に基づき、トルクセンサの検出値が小さくなるようにすると共に目標操舵力特性を実現するように、電動モータ１４が制御されるようになっている。
【００１４】
次に、本実施形態は、高車速且つほぼ直進状態の走行時（以下、「センターフィール感応域」と言う）に適用可能である。ここで、高車速とは、８０ｋｍ／ｈ程度以上の速度であり、ほぼ直進状態とは、ハンドルをゆっくりと操作する状態、具体的には、０．２Ｈｚの正弦波でハンドルを操作し横加速度（横Ｇ）が０．２Ｇ以下となるような操舵状態を想定している。
【００１５】
本実施形態では、詳細は後述するように、高速直進時の操舵力特性を、ばね成分（操舵角を含む線形及び／又は非線形の関数で表される）、粘性成分（操舵角速度に比例する）、摩擦成分（操舵角速度を含む非線形関数で表される）とに分解した操舵力特性モデルで表現すると共に、センターフィーリングを規定した複数のセンターフィール評価指数（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）に基づいて目標操舵力（目標値）を設定し、この目標操舵力となるように上記操舵力特性モデルの各成分の特性パラメータの値を設定し、さらに、横風や路面不整（悪路）等の車両外乱に伴う車両挙動が検出された場合には、車両挙動を抑制するように粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）の値を変更（増加補正）するようにしている。
このようにして、本実施形態では、車両外乱に伴う車両挙動が検出された場合には、車両挙動が抑制されるように粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）の値を変更（増加補正）するように電動モータ１４が制御される。
この結果、本実施形態では、車両挙動が検出された場合、ドライバは、この車両挙動に応答して、修正操舵を行なうが、車両挙動が抑制されるようになっているので、この修正操舵を減少させることができる。
【００１６】
以下、本実施形態を詳細に説明する。図２は、本実施形態の電動パワーステアリング装置の制御ユニットを示すブロック図である。この図２に示すように、制御ユニット１６は、第１制御部（通常のアシスト制御部）１８、第２制御部（センターフィール補償制御部）２０、及び、モータ電流制御部２２から構成されている。
また、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト又は中間シャフトに作用している操舵力（操舵トルク）を検出するためのトルクセンサ２４、横加速度（横Ｇ）を検出する横Ｇセンサ２５、車速を検出する車速センサ２８、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ２７、所定値以上の路面不整（悪路）であるか否かを検出するための車輪速センサ２８、及び、操舵角を検出する操舵角センサ３０を備えており、これらの各センサの出力値が制御ユニット１６に入力されるようになっている。
【００１７】
第１制御部１８は、通常のアシスト制御を行なう制御部であり、トルクセンサ２４の出力値を小さくするように、即ち、操舵力を減らす方向のアシスト力を発生させるように、電動モータ１４を制御するための制御部である。この第１制御部１８には、トルクセンサ２４からのトルクセンサ値が入力され、フィルタ３４によりノイズがカットされ、制御ゲインＫ１により基準目標電流Ｉ0 が演算されるようになっている。ここで、この制御ゲインＫ１は、横Ｇセンサ２５及び車速センサ２６の値に基づいて設定される。
この第１制御部１８は、センタフィール感応域では、抑制又は禁止されるようになっている。
【００１８】
第２制御部２０は、センターフィール補償制御部であり、高車速且つほぼ直進状態（センターフィール感応域）に、予め設定した目標操舵力となるように電動モータ１４を制御するための制御部である。
第２制御部２０は、目標操舵力演算部３６を有し、この目標操舵力演算部３６には、操舵角センサ３０の出力値がフィルタ３８を通って入力される。目標操舵力演算部３６は、操舵角により表現された後述する操舵力特性モデルを用いて、目標操舵力を演算するようになっている。
【００１９】
第２制御部２０は、ローパスフィルタであるフィルタ（フィルタ２）３８，４０を有し、これらフィルタ３８，４０により、センターフィール感応域に対応した帯域（例えば、０．２Ｈｚを含む帯域）のトルクセンサ２４の値及び操舵角センサ３０の値のみを入手できるようになっている。
また、第２制御部２０は、後述するセンターフィール評価指標目標値設定部４２及びセンターフィール評価指標演算部４４、さらに、車両挙動検出部４６を有し、車両挙動が検出された場合、目標操舵力を目標操舵力演算部３６で演算し直すようになっている。
【００２０】
この第２制御部２０では、目標操舵力演算部３６から出力された目標操舵力とフィルタ４０から出力されたトルクセンサ値（Ｔｓ２）との偏差が求められ、この偏差から、制御ゲインＫ３により補償目標電流Ｉf が演算される。ここで、この制御ゲインＫ３は、横Ｇセンサ２５及び車速センサ２６の値に基づいて設定される。
この第２制御部２０は、非センターフィール感応域では、抑制又は禁止されるようになっている。
【００２１】
次に、第１制御部２０から出力された基準目標電流Ｉ0 と補償目標電流Ｉf とが加算され、目標電流Ｉが算出される。具体的には、符号を、操舵力を減少させるためにアシスト力を増大する場合には（＋）、操舵力を増大させるためにアシスト力を減少させる場合には（−）としているため、基準目標電流Ｉ0 に対して補償目標電流Ｉf を減算する演算が行なわれる。
【００２２】
モータ電流制御部２２は、電動モータ１４に供給される電流が目標電流Ｉとなるようにするためのフィードバック制御を行なうための制御部である。このため、モータ電流制御部２２は、制御ゲンンＫ２、比例積分制御を行なうＰＩ制御部４８、モータ特性補償部５０を有している。
【００２３】
次に、図３及び図４により、第２制御部２０の目標操舵力演算部３６において使用される目標操舵力特性モデルについて説明する。図３は、操舵力特性モデルを示す図であり、図４は、この操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
操舵力特性モデルは、図３に示すように、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分からなるモデルである。なお、この操舵力特性モデルは、高速直進走行時の操舵力特性を対象したものであるため、ハンドルは、上述したようにゆっくりと操舵される（０．２Ｈｚの正弦波）ため、慣性成分は含まないモデルとなっている。
【００２４】
ばね成分は、電動パワーステアリング装置の軸（ステアリングシャフト、中間シャフト、タイロッド等）の剛性、さらに、操舵角に応じてタイヤから発生する力やサスペンションによる力、電動パワーステアリング装置の電動モータによるアシスト力を含めた成分であり、以下の式（数１）に示す指数関数として設定する。この式（数１）において、θは操舵角であり、Ｋｐ及びＴｐは、ばね成分の特性パラメータである。ばね成分は、基本的には、操舵角にほぼ比例するが、所定の操舵角以上となると飽和状態となるため、特性パラメータＫｐはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｐは、指数関数の時定数を示している。このように、ばね成分を示す式（数１）は、非線形関数となっている。このように、ばね成分は、操舵角を含む線形及び／又は非線形の関数で表されるものと定義される。
【数１】
【００２５】
粘性成分は、操舵角速度に比例した力であり、以下の式（数２）により示されている。この式（数２）において、Ｋｄは、粘性成分の特性パタメータである。このように粘性成分は、操舵角速度に比例するものとして定義される。
【数２】
【００２６】
摩擦成分は、操舵角速度が舵角が小さいときは操舵角速度にほぼ比例した力であり、操舵角速度が大きくなると一定の大きさの摩擦力（飽和状態）となる。この摩擦成分は、以下の式（数３）に示す指数関数として設定する。この式（数３）において、Ｋｆ及びＴｆが摩擦成分の特性パラメータである。特性パラメータＫｆはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｆは、指数関数の時定数を示している。このように、ばね成分を示す式（数３）は、非線形関数となっている。このように、摩擦成分は、操舵角速度を含む非線形関数として定義される。
【数３】
【００２７】
このようにして、操舵力特性モデルにおいて、ばね成分、粘性成分、摩擦成分が設定され、操舵力（操舵トルク：Torque）はこれらの各成分の合計値として設定される。即ち、操舵力特性モデルは、以下の式（数４）となる。
【数４】
【００２８】
次に、図５及び図６により、センターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）を説明する。センターフィール評価指標は、不感帯（ＣＦ１）、ステアリング剛性（ＣＦ２）及び動き易さ（ＣＦ３）の３つの評価指標からなり、これらの評価指標により、自動車のセンターフィール感応域におけるセイターフィーリングの味付けが決まるようになっている。ここで、不感帯（ＣＦ１）は、操舵角変化に対してドライバが操舵力を感じない範囲を定義し、ステアリング剛性（ＣＦ２）は、操舵角変化に対する操舵力の変化率を定義し、動き易さ（ＣＦ３）は、操舵力に対する車両挙動の位相遅れ量を定義している。
【００２９】
これらのセンターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）と、上述した操舵力特性モデルの各成分の特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ、Ｔｆ）との間には所定の関係式が成立しており、一方が決れば他方も決定される関係がある。具体的には、以下の式（数５）の関係がある。
【数５】
この式（数５）において、λは車両挙動の応答遅れ量（λ：度）であり、ｈ１ａ，ｈ１ｂ，ｈ１ｃ，ｈ２ａ，ｈ２ｂ，ｈ３ａは、定数である。
【００３０】
センターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）の各目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）及びこれらの各目標値の許容範囲（α１，α２，α３）は、車両実験により予め決定されており、図２に示す第２制御部２０のセンターフィール評価指標設定部４２に事前に記憶されている。
また、第２制御部２０の目標操舵力演算部３６では、このセンターフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）に基づいて、各成分の特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ、Ｔｆ）の値が設定される。さらに、この目標操舵力演算部３６には、操舵角センサ３０からのフィルタ処理された操舵角センサ値が入力され、これにより、目標操舵力が演算される。
【００３１】
本実施形態では、車両挙動検出部４６は、操舵角センサ３０からのフィルタ処理された操舵角センサ値、ヨーレートセンサ２７からのヨーレート値及び／又は車輪速センサ２８からの車輪速値のばらつきから、外乱による車両挙動を検出する。外乱による車両挙動が検出された場合には、目標操舵力演算部４６は、ドライバの修正操舵が減少するように操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正する。このとき、この粘性成分の特性パラメータＫｄの増加補正により、不感帯（ＣＦ１）及び動き易さ（ＣＦ３）がぞれぞれの許容範囲（α１，α３）を越える場合には、この特性パラメータＫｄの増加補正を禁止する。
このようにして、第２制御部２０の目標操舵力演算部３６は、車両外乱に伴う車両挙動が検出された場合であっても、センターフィーリングが悪くならない範囲にてドライバの修正操舵を減少するように目標操舵力を再演算（補正）するようにしているので、良好なセンターフィーリングの実現と車両外乱に対する車両安定性を両立させることができる。
【００３２】
次に、図７により、本実施形態による制御フローを説明する。なお、図７における「Ｓ」は、各ステップを示している。
この制御フローにおいては、先ず、Ｓ１において、各センサの入力値を更新する。具体的には、トルクセンサ２４、横Ｇセンサ２５、車速センサ２６、ヨーレートセンサ２７、車輪速センサ２８、及び、操舵角センサ３０からの各入力値を更新する。次に、Ｓ２において、以下の式（数６）により、操舵力特性モデルのばね成分、粘性成分及び摩擦成分の各特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ，Ｔｆ）を設定する（目標操舵力演算部３６）。
ここで、以下の式（数６）で示すように、操舵力特性モデルの特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ，Ｔｆ）は、ぞれぞれ、センターフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）及び車両挙動の応答遅れ量（λ）をパラメータとした関数として設定される。
【数６】
ここで、式（数６）において、ａ，ｂは、定数である。
【００３３】
次に、Ｓ３に進み、車速及び横Ｇの値に基づき、自動車の走行状態が、センターフィール感応域か否かを判定する。センターフィール感応域でなければ、Ｓ４に進み、第２制御部における補償電流Ｉｆを０と設定する。
センターフィール感応域であれば、Ｓ５に進み、所定値以上の悪路（路面不整）であるか否かを判定する。悪路であれば、Ｓ１３に進み、粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正する。このとき、この増加補正値Ｋｄ１は、後述する評価指標の許容範囲外の予め設定された値である。センターフィール感応域であっても、所定値以上の悪路ではセンターフィーリングを重視した操舵力特性となるように設定しても意味がないからである。
悪路でなければ、Ｓ６に進み、車両挙動検出手段４６が、操舵角に対するヨーレートの位相進み量（λ：度）を算出する。
【００３４】
ここで、図８により、車両外乱による車両挙動と判定する方法を説明する。図８はヨーレートと操舵角を示した線図である。通常、操舵角に対するヨーレートの位相は、位相遅れとなる。このため、本実施形態では、操舵角に対するヨーレートの位相（λ）が所定値以上進んだ場合には、車両外乱による車両挙動であると判定する。即ち、図８に示されたように、通常は操舵角に対するヨーレートの位相は位相遅れとなっているが、ヨーレートの位相が位相進みとなり、この位相進み量が所定値以上となった時点で、車両挙動と判定するようにしている。
【００３５】
図７に戻り、Ｓ６の後、Ｓ７に進み、ヨーレートの位相進み量（λ）が所定値より大きいか否かを判定する。ヨーレートの位相進み量（λ）が所定値より大きくなければ、Ｓ８に進み、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正しない。ヨーレートの位相進み量（λ）が所定値より大きい場合には、Ｓ９に進み、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄの増加補正値Ｋｄ１を算出する。
次に、Ｓ１０に進み、関数ｈ１にこの増加補正値Ｋｄ１を入力して、不感帯（ＣＦ１）の値を算出し、さらに、関数ｈ３に増加補正値Ｋｄ１を入力して、動き易さ（ＣＦ３）の値を算出する。
【００３６】
次に、Ｓ１１において、この不感帯の値（ＣＦ１）がその目標値（ＣＦ１ｔ）の許容範囲（α１）内か否かを判定し、Ｓ１２において、動き易さの値（ＣＦ３）がその目標値（ＣＦ３ｔ）の許容範囲（α３）内か否かを判定する。Ｓ１１及びＳ１２において、少なくとも一方が許容範囲でない場合には、Ｓ８に進み、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正しない。
次に、Ｓ１１及びＳ１２において、不感帯の値（ＣＦ１）及び動き易さの値（ＣＦ３）の値の両方がそれぞれの目標値の許容範囲内の場合には、Ｓ１３に進み、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正する、即ち、Ｋｄの増加補正値Ｋｄ１を算出する。
【００３７】
次に、Ｓ１４に進み、第２制御部における補償電流をＩf ＝（ｆ（θ）−Ｔｓ２）＊Ｋ３と設定する。ここで、（ｆ（θ））は上述した（式４）により表現された操舵力特性モデル、（Ｔｓ２）はフィルタ４０を通ったトルクセンサ値、Ｋ３は第２制御部２０の制御ゲインである。
【００３８】
次に、Ｓ１５に進み、第１制御部における基準目標電流がＩ0 ＝Ｔｓ１＊Ｋ１と設定する。ここで、（Ｔｓ１）はフィルタ３４を通ったトルクセンサ値、（Ｋ１）は第１制御部１９の制御ゲインである。
次に、Ｓ１６に進み、目標電流をＩ＝Ｉ0 −Ｉf と設定する。さらに、Ｓ１７に進み、この目標電流Ｉを電動モータ１４に提供し、電動モータ１４の電流制御を実行する。
【００３９】
次に、図９乃至図１１により、本実施形態の作用効果を説明する。図９は車両外乱（ヨーレート）による車両挙動の例を示す線図である。図１０は、車両外乱による車両挙動が検出された場合の操舵力特性（操舵角と操舵力の関係）の変化を示す図である。図１１は、車両外乱による車両挙動が検出された場合の操舵力特性（横Ｇと操舵力の関係）の変化を示す図である。
図９において、実線Ａは操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正しない場合の車両挙動（ヨーレート）を示し、破線Ｂは特性パラメータＫｄを無制限に増加補正した場合の車両挙動を示し、鎖線Ｃは特性パラメータＫｄを制限付きで増加補正した場合（本実施形態）の車両挙動を示している。ここで、制限付きの増加補正は、上述したように、センターフィール評価指標の許容範囲を越えないように特性パラメータＫｄを増加補正することを意味し、無制限の増加補正は、センターフィール評価指標の許容範囲を越えて特性パラメータＫｄを増加補正することを意味している。
図１０及び図１１において、実線Ａは操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正しない場合の操舵力特性を示し、破線Ｂは特性パラメータＫｄを無制限に増加補正した場合の操舵力特性を示し、鎖線Ｃは特性パラメータＫｄを制限付きで増加補正した場合（本実施形態）の操舵力特性を示している。
【００４０】
先ず、図９に示すように、実線Ａで示すような車両挙動が発生した場合、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正すればするほど、破線Ｂ及び鎖線Ｃで示すように、車両挙動は抑制される。
しかしながら、特性パラメータＫｄを無制限に増加補正したのでは、図１０及び図１１において破線Ｂで示すように、センターフィールの評価指標の許容範囲を超えるので、センターフィーリングが悪くなる。
従って、本実施形態によれば、図１０及び図１１において鎖線Ｃで示すように、車両挙動が発生した場合、センターフィールの評価指標の許容範囲を越えないように、制限付きで特性パラメータＫｄを増加補正するようにしたので、センターフィーリングの実現と車両外乱に対する車両安定性を両立させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置によれば、良好なセンターフィーリングの実現と車両外乱に対する車両安定性を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の制御ユニットを示すブロック図である。
【図３】操舵力特性モデルを示す図である。
【図４】操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
【図５】センターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２）を示す図である。
【図６】センターフィール評価指標（ＣＦ３）を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による制御フローを示すフローチャートである。
【図８】ヨーレートと操舵角を示した線図である。
【図９】車両外乱（ヨーレート）による車両挙動の例を示す線図である。
【図１０】車両外乱による車両挙動が検出された場合の操舵力特性（操舵角と操舵力の関係）の変化を示す図である。
【図１１】車両外乱による車両挙動が検出された場合の操舵力特性（横Ｇと操舵力の関係）の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ 電動パワーステアリング装置
２ ハンドル
４ ステアリングシャフト
６ 中間シャフト
１２ タイヤ
１４ 電動モータ
１６ 制御ユニット
１８ 第１制御部
２０ 第２制御部
２２ モータ電流制御部
２４ トルクセンサ
２５ 横Ｇセンサ
２６ 車速センサ
２７ ヨーレートセンサ
２８ 車輪速センサ
３０ 操舵角センサ
３４，３８，４０ フィルタ
３６ 目標操舵力演算部
４２ センターフィール評価指標目標値設定部
４４ センターフィール評価指標演算部
４６ 車両挙動検出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置に係わり、特に、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、例えば、特開平８−３３２９６４号公報等に示されているような、電動機の動力をステアリング系に作用させて操作力の低減を図るようにした電動パワーステアリング装置が使用されるようになってきている。この電動パワーステアリング装置は、操舵力検出手段を備え、この操舵力検出手段により運転者の操舵力（操舵トルク）を検出すると共に、同時に車速に基づき所定補正トルクを発生させるように電動機への駆動電流を制御し、運転者の操舵力の軽減を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動パワーステアリング装置を設計する場合、良好な操舵フィーリングを得るためには、操舵角に対する操舵力の特性（以下「操舵力特性」という）を所望の操舵力特性（目標操舵力特性）となるように設定する必要がある。
【０００４】
そして、目標操舵力特性が設定された場合には、ドライバは、この設定された目標操舵力特性により目標通りの操舵力を感じるので確かにほぼ一定の操舵フィーリングを得ることができる。
しかしながら、横風や路面不整等の外乱による車両挙動が生じた場合には、ドライバの車両挙動に対する修正操舵が減少するように操舵力特性を変更する必要がある。このため、車両外乱が生じた場合には、ドライバは常にほぼ一定の操舵フィーリングを感じることができず、そのため、違和感が生じる。特に高車速且つほぼ直進状態の走行時の操舵フィーリング（以下、センターフィーリング）において顕著である。このような新たな課題が本件発明者らによって見出されたのである。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、目標操舵力特性を得ると共に車両外乱に伴う車両挙動の安定化を図ることができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、良好なセンターフィーリングの実現と車両外乱に対する車両安定性を両立させることができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、操舵トルクを検出するトルクセンサと、車両の外乱により生じる車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、トルクセンサの値を小さくするように電動モータの制御量を設定する第１制御部と、予め設定した目標操舵力となるように電動モータの制御量を設定する第２制御部と、これらの第１制御部と第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部と、を有し、第２制御部は、車両挙動が検出された場合、この車両挙動を抑制するように目標操舵力を補正し、更に、第２制御部は、目標操舵力を、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分を含む操舵力特性モデルから演算すると共にこの操舵力特性モデルの特性パラメータを所定の評価指標から定義し、さらに、車両挙動が検出された場合、この評価指標の許容範囲を越えないように操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータを増加補正するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
このように構成された本発明においては、第２制御部により予め設定した目標操舵力となるように電動モータの制御量が設定される。しかしながら、車両挙動検出手段が車両の外乱により生じる車両挙動を検出した場合には、第２制御部により、この車両挙動を抑制するように目標操舵力が補正させる。具体的には、第２制御部は、目標操舵力を、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分を含む操舵力特性モデルから演算すると共にこの操舵力特性モデルの特性パラメータを所定の評価指標から定義し、さらに、車両挙動が検出された場合、この評価指標の許容範囲を越えないように操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータを増加補正される。この結果、車両挙動が検出された場合、ドライバは、この車両挙動に応答して、修正操舵を行なうが、第２制御部により車両挙動が抑制されるようになっているので、この修正操舵を減少させることができる。
【００１０】
また、本発明において、好ましくは、車両挙動検出手段は、ヨーレート及び操舵角のぞれぞれの値から車両挙動を検出する。
【００１１】
さらに、本発明は、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、操舵トルクを検出するトルクセンサと、車両の外乱により生じる車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、トルクセンサの値を小さくするように電動モータの制御量を設定する第１制御部と、予め設定した目標操舵力となるように電動モータの制御量を設定する第２制御部と、これらの第１制御部と第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部と、を有し、第２制御部は、車両挙動が検出された場合、この車両挙動を抑制するように目標操舵力を補正し、車両挙動検出手段は、所定値以上の路面不整か否かから、車両挙動を検出し、更に、第２制御部は、目標操舵力を、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分を含む操舵力特性モデルから演算し、さらに、車両挙動検出手段が所定値以上の路面不整を検出したとき、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータを増加補正することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用される自動車の電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。この図１に示すように、自動車の電動パワーステアリング装置１は、ハンドル（ステアリングホィール）２を備え、このハンドル２は、ステアリングシャフト４の上端に連結されており、ハンドル２を操作する操舵力がスタアリングシャフト４に伝達されるようになっている。このステアリングシャフト４の下端部には自在継手を介して中間シャフト６の上端が連結され、この中間シャフト６の下端には、ステアリングギヤボックス８が設けられている。このステアリングギヤボックス８の両側にはタイロッド１０が連結されており、これらの各タイロッド１０にはタイヤ（車輪）１２が取り付けられている。
【００１３】
ここで、ステアリングギヤボックス８の内部には、ラック・ピニオン機構（図示せず）が設けられており、このピニオンには、中間シャフト６の下端が連結されている。一方、ラックの両端部には上述したようにタイロッド１０を介してタイヤ１２が連結されている。
ステアリングギヤボックス８には、減速ギヤ（図示せず）を介してピニオン側に力を付与する電動モータ１４が設けられ、さらに、減速ギヤと中間シャフト６の間にはトルクセンサ（図示せず）が配置されている。このトルクセンサは、中間シャフト６に作用している操舵力（操舵トルク）を検出するためのものである。
これらの電動モータ１４及びトルクセンサは、それぞれ制御ユニット１６に接続されている。
この制御ユニット１６は、後述する第１制御部（通常のアシスト制御部）１８、第２制御部（センターフィール補償制御部）２０、及び、モータ電流制御部２２から構成されており、トルクセンサの検出値（操舵トルク）及び車速等に基づき、トルクセンサの検出値が小さくなるようにすると共に目標操舵力特性を実現するように、電動モータ１４が制御されるようになっている。
【００１４】
次に、本実施形態は、高車速且つほぼ直進状態の走行時（以下、「センターフィール感応域」と言う）に適用可能である。ここで、高車速とは、８０ｋｍ／ｈ程度以上の速度であり、ほぼ直進状態とは、ハンドルをゆっくりと操作する状態、具体的には、０．２Ｈｚの正弦波でハンドルを操作し横加速度（横Ｇ）が０．２Ｇ以下となるような操舵状態を想定している。
【００１５】
本実施形態では、詳細は後述するように、高速直進時の操舵力特性を、ばね成分（操舵角を含む線形及び／又は非線形の関数で表される）、粘性成分（操舵角速度に比例する）、摩擦成分（操舵角速度を含む非線形関数で表される）とに分解した操舵力特性モデルで表現すると共に、センターフィーリングを規定した複数のセンターフィール評価指数（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）に基づいて目標操舵力（目標値）を設定し、この目標操舵力となるように上記操舵力特性モデルの各成分の特性パラメータの値を設定し、さらに、横風や路面不整（悪路）等の車両外乱に伴う車両挙動が検出された場合には、車両挙動を抑制するように粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）の値を変更（増加補正）するようにしている。
このようにして、本実施形態では、車両外乱に伴う車両挙動が検出された場合には、車両挙動が抑制されるように粘性成分の特性パラメータ（Ｋｄ）の値を変更（増加補正）するように電動モータ１４が制御される。
この結果、本実施形態では、車両挙動が検出された場合、ドライバは、この車両挙動に応答して、修正操舵を行なうが、車両挙動が抑制されるようになっているので、この修正操舵を減少させることができる。
【００１６】
以下、本実施形態を詳細に説明する。図２は、本実施形態の電動パワーステアリング装置の制御ユニットを示すブロック図である。この図２に示すように、制御ユニット１６は、第１制御部（通常のアシスト制御部）１８、第２制御部（センターフィール補償制御部）２０、及び、モータ電流制御部２２から構成されている。
また、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト又は中間シャフトに作用している操舵力（操舵トルク）を検出するためのトルクセンサ２４、横加速度（横Ｇ）を検出する横Ｇセンサ２５、車速を検出する車速センサ２８、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ２７、所定値以上の路面不整（悪路）であるか否かを検出するための車輪速センサ２８、及び、操舵角を検出する操舵角センサ３０を備えており、これらの各センサの出力値が制御ユニット１６に入力されるようになっている。
【００１７】
第１制御部１８は、通常のアシスト制御を行なう制御部であり、トルクセンサ２４の出力値を小さくするように、即ち、操舵力を減らす方向のアシスト力を発生させるように、電動モータ１４を制御するための制御部である。この第１制御部１８には、トルクセンサ２４からのトルクセンサ値が入力され、フィルタ３４によりノイズがカットされ、制御ゲインＫ１により基準目標電流Ｉ0 が演算されるようになっている。ここで、この制御ゲインＫ１は、横Ｇセンサ２５及び車速センサ２６の値に基づいて設定される。
この第１制御部１８は、センタフィール感応域では、抑制又は禁止されるようになっている。
【００１８】
第２制御部２０は、センターフィール補償制御部であり、高車速且つほぼ直進状態（センターフィール感応域）に、予め設定した目標操舵力となるように電動モータ１４を制御するための制御部である。
第２制御部２０は、目標操舵力演算部３６を有し、この目標操舵力演算部３６には、操舵角センサ３０の出力値がフィルタ３８を通って入力される。目標操舵力演算部３６は、操舵角により表現された後述する操舵力特性モデルを用いて、目標操舵力を演算するようになっている。
【００１９】
第２制御部２０は、ローパスフィルタであるフィルタ（フィルタ２）３８，４０を有し、これらフィルタ３８，４０により、センターフィール感応域に対応した帯域（例えば、０．２Ｈｚを含む帯域）のトルクセンサ２４の値及び操舵角センサ３０の値のみを入手できるようになっている。
また、第２制御部２０は、後述するセンターフィール評価指標目標値設定部４２及びセンターフィール評価指標演算部４４、さらに、車両挙動検出部４６を有し、車両挙動が検出された場合、目標操舵力を目標操舵力演算部３６で演算し直すようになっている。
【００２０】
この第２制御部２０では、目標操舵力演算部３６から出力された目標操舵力とフィルタ４０から出力されたトルクセンサ値（Ｔｓ２）との偏差が求められ、この偏差から、制御ゲインＫ３により補償目標電流Ｉf が演算される。ここで、この制御ゲインＫ３は、横Ｇセンサ２５及び車速センサ２６の値に基づいて設定される。
この第２制御部２０は、非センターフィール感応域では、抑制又は禁止されるようになっている。
【００２１】
次に、第１制御部２０から出力された基準目標電流Ｉ0 と補償目標電流Ｉf とが加算され、目標電流Ｉが算出される。具体的には、符号を、操舵力を減少させるためにアシスト力を増大する場合には（＋）、操舵力を増大させるためにアシスト力を減少させる場合には（−）としているため、基準目標電流Ｉ0 に対して補償目標電流Ｉf を減算する演算が行なわれる。
【００２２】
モータ電流制御部２２は、電動モータ１４に供給される電流が目標電流Ｉとなるようにするためのフィードバック制御を行なうための制御部である。このため、モータ電流制御部２２は、制御ゲンンＫ２、比例積分制御を行なうＰＩ制御部４８、モータ特性補償部５０を有している。
【００２３】
次に、図３及び図４により、第２制御部２０の目標操舵力演算部３６において使用される目標操舵力特性モデルについて説明する。図３は、操舵力特性モデルを示す図であり、図４は、この操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
操舵力特性モデルは、図３に示すように、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分からなるモデルである。なお、この操舵力特性モデルは、高速直進走行時の操舵力特性を対象したものであるため、ハンドルは、上述したようにゆっくりと操舵される（０．２Ｈｚの正弦波）ため、慣性成分は含まないモデルとなっている。
【００２４】
ばね成分は、電動パワーステアリング装置の軸（ステアリングシャフト、中間シャフト、タイロッド等）の剛性、さらに、操舵角に応じてタイヤから発生する力やサスペンションによる力、電動パワーステアリング装置の電動モータによるアシスト力を含めた成分であり、以下の式（数１）に示す指数関数として設定する。この式（数１）において、θは操舵角であり、Ｋｐ及びＴｐは、ばね成分の特性パラメータである。ばね成分は、基本的には、操舵角にほぼ比例するが、所定の操舵角以上となると飽和状態となるため、特性パラメータＫｐはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｐは、指数関数の時定数を示している。このように、ばね成分を示す式（数１）は、非線形関数となっている。このように、ばね成分は、操舵角を含む線形及び／又は非線形の関数で表されるものと定義される。
【数１】
粘性成分は、操舵角速度に比例した力であり、以下の式（数２）により示されている。この式（数２）において、Ｋｄは、粘性成分の特性パタメータである。このように粘性成分は、操舵角速度に比例するものとして定義される。
【数２】
摩擦成分は、操舵角速度が舵角が小さいときは操舵角速度にほぼ比例した力であり、操舵角速度が大きくなると一定の大きさの摩擦力（飽和状態）となる。この摩擦成分は、以下の式（数３）に示す指数関数として設定する。この式（数３）において、Ｋｆ及びＴｆが摩擦成分の特性パラメータである。特性パラメータＫｆはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｆは、指数関数の時定数を示している。このように、ばね成分を示す式（数３）は、非線形関数となっている。このように、摩擦成分は、操舵角速度を含む非線形関数として定義される。
【数３】
このようにして、操舵力特性モデルにおいて、ばね成分、粘性成分、摩擦成分が設定され、操舵力（操舵トルク：Torque）はこれらの各成分の合計値として設定される。即ち、操舵力特性モデルは、以下の式（数４）となる。
【数４】
次に、図５及び図６により、センターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）を説明する。センターフィール評価指標は、不感帯（ＣＦ１）、ステアリング剛性（ＣＦ２）及び動き易さ（ＣＦ３）の３つの評価指標からなり、これらの評価指標により、自動車のセンターフィール感応域におけるセイターフィーリングの味付けが決まるようになっている。ここで、不感帯（ＣＦ１）は、操舵角変化に対してドライバが操舵力を感じない範囲を定義し、ステアリング剛性（ＣＦ２）は、操舵角変化に対する操舵力の変化率を定義し、動き易さ（ＣＦ３）は、操舵力に対する車両挙動の位相遅れ量を定義している。
【００２９】
これらのセンターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）と、上述した操舵力特性モデルの各成分の特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ、Ｔｆ）との間には所定の関係式が成立しており、一方が決れば他方も決定される関係がある。具体的には、以下の式（数５）の関係がある。
【数５】
【００３０】
センターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）の各目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）及びこれらの各目標値の許容範囲（α１，α２，α３）は、車両実験により予め決定されており、図２に示す第２制御部２０のセンターフィール評価指標設定部４２に事前に記憶されている。
また、第２制御部２０の目標操舵力演算部３６では、このセンターフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）に基づいて、各成分の特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ、Ｔｆ）の値が設定される。さらに、この目標操舵力演算部３６には、操舵角センサ３０からのフィルタ処理された操舵角センサ値が入力され、これにより、目標操舵力が演算される。
【００３１】
本実施形態では、車両挙動検出部４６は、操舵角センサ３０からのフィルタ処理された操舵角センサ値、ヨーレートセンサ２７からのヨーレート値及び／又は車輪速センサ２８からの車輪速値のばらつきから、外乱による車両挙動を検出する。外乱による車両挙動が検出された場合には、目標操舵力演算部４６は、ドライバの修正操舵が減少するように操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正する。このとき、この粘性成分の特性パラメータＫｄの増加補正により、不感帯（ＣＦ１）及び動き易さ（ＣＦ３）がぞれぞれの許容範囲（α１，α３）を越える場合には、この特性パラメータＫｄの増加補正を禁止する。
このようにして、第２制御部２０の目標操舵力演算部３６は、車両外乱に伴う車両挙動が検出された場合であっても、センターフィーリングが悪くならない範囲にてドライバの修正操舵を減少するように目標操舵力を再演算（補正）するようにしているので、良好なセンターフィーリングの実現と車両外乱に対する車両安定性を両立させることができる。
【００３２】
次に、図７により、本実施形態による制御フローを説明する。なお、図７における「Ｓ」は、各ステップを示している。
この制御フローにおいては、先ず、Ｓ１において、各センサの入力値を更新する。具体的には、トルクセンサ２４、横Ｇセンサ２５、車速センサ２６、ヨーレートセンサ２７、車輪速センサ２８、及び、操舵角センサ３０からの各入力値を更新する。次に、Ｓ２において、以下の式（数６）により、操舵力特性モデルのばね成分、粘性成分及び摩擦成分の各特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ，Ｔｆ）を設定する（目標操舵力演算部３６）。
ここで、以下の式（数６）で示すように、操舵力特性モデルの特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ，Ｔｆ）は、ぞれぞれ、センターフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）及び車両挙動の応答遅れ量（λ）をパラメータとした関数として設定される。
【数６】
【００３３】
次に、Ｓ３に進み、車速及び横Ｇの値に基づき、自動車の走行状態が、センターフィール感応域か否かを判定する。センターフィール感応域でなければ、Ｓ４に進み、第２制御部における補償電流Ｉｆを０と設定する。
センターフィール感応域であれば、Ｓ５に進み、所定値以上の悪路（路面不整）であるか否かを判定する。悪路であれば、Ｓ１３に進み、粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正する。このとき、この増加補正値Ｋｄ１は、後述する評価指標の許容範囲外の予め設定された値である。センターフィール感応域であっても、所定値以上の悪路ではセンターフィーリングを重視した操舵力特性となるように設定しても意味がないからである。
悪路でなければ、Ｓ６に進み、車両挙動検出手段４６が、操舵角に対するヨーレートの位相進み量（λ：度）を算出する。
【００３４】
ここで、図８により、車両外乱による車両挙動と判定する方法を説明する。図８はヨーレートと操舵角を示した線図である。通常、操舵角に対するヨーレートの位相は、位相遅れとなる。このため、本実施形態では、操舵角に対するヨーレートの位相（λ）が所定値以上進んだ場合には、車両外乱による車両挙動であると判定する。即ち、図８に示されたように、通常は操舵角に対するヨーレートの位相は位相遅れとなっているが、ヨーレートの位相が位相進みとなり、この位相進み量が所定値以上となった時点で、車両挙動と判定するようにしている。
【００３５】
図７に戻り、Ｓ６の後、Ｓ７に進み、ヨーレートの位相進み量（λ）が所定値より大きいか否かを判定する。ヨーレートの位相進み量（λ）が所定値より大きくなければ、Ｓ８に進み、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正しない。ヨーレートの位相進み量（λ）が所定値より大きい場合には、Ｓ９に進み、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄの増加補正値Ｋｄ１を算出する。
次に、Ｓ１０に進み、関数ｈ１にこの増加補正値Ｋｄ１を入力して、不感帯（ＣＦ１）の値を算出し、さらに、関数ｈ３に増加補正値Ｋｄ１を入力して、動き易さ（ＣＦ３）の値を算出する。
【００３６】
次に、Ｓ１１において、この不感帯の値（ＣＦ１）がその目標値（ＣＦ１ｔ）の許容範囲（α１）内か否かを判定し、Ｓ１２において、動き易さの値（ＣＦ３）がその目標値（ＣＦ３ｔ）の許容範囲（α３）内か否かを判定する。Ｓ１１及びＳ１２において、少なくとも一方が許容範囲でない場合には、Ｓ８に進み、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正しない。
次に、Ｓ１１及びＳ１２において、不感帯の値（ＣＦ１）及び動き易さの値（ＣＦ３）の値の両方がそれぞれの目標値の許容範囲内の場合には、Ｓ１３に進み、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正する、即ち、Ｋｄの増加補正値Ｋｄ１を算出する。
【００３７】
次に、Ｓ１４に進み、第２制御部における補償電流をＩf ＝（ｆ（θ）−Ｔｓ２）＊Ｋ３と設定する。ここで、（ｆ（θ））は上述した（式４）により表現された操舵力特性モデル、（Ｔｓ２）はフィルタ４０を通ったトルクセンサ値、Ｋ３は第２制御部２０の制御ゲインである。
【００３８】
次に、Ｓ１５に進み、第１制御部における基準目標電流がＩ0 ＝Ｔｓ１＊Ｋ１と設定する。ここで、（Ｔｓ１）はフィルタ３４を通ったトルクセンサ値、（Ｋ１）は第１制御部１９の制御ゲインである。
次に、Ｓ１６に進み、目標電流をＩ＝Ｉ0 −Ｉf と設定する。さらに、Ｓ１７に進み、この目標電流Ｉを電動モータ１４に提供し、電動モータ１４の電流制御を実行する。
【００３９】
次に、図９乃至図１１により、本実施形態の作用効果を説明する。図９は車両外乱（ヨーレート）による車両挙動の例を示す線図である。図１０は、車両外乱による車両挙動が検出された場合の操舵力特性（操舵角と操舵力の関係）の変化を示す図である。図１１は、車両外乱による車両挙動が検出された場合の操舵力特性（横Ｇと操舵力の関係）の変化を示す図である。
図９において、実線Ａは操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正しない場合の車両挙動（ヨーレート）を示し、破線Ｂは特性パラメータＫｄを無制限に増加補正した場合の車両挙動を示し、鎖線Ｃは特性パラメータＫｄを制限付きで増加補正した場合（本実施形態）の車両挙動を示している。ここで、制限付きの増加補正は、上述したように、センターフィール評価指標の許容範囲を越えないように特性パラメータＫｄを増加補正することを意味し、無制限の増加補正は、センターフィール評価指標の許容範囲を越えて特性パラメータＫｄを増加補正することを意味している。
図１０及び図１１において、実線Ａは操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正しない場合の操舵力特性を示し、破線Ｂは特性パラメータＫｄを無制限に増加補正した場合の操舵力特性を示し、鎖線Ｃは特性パラメータＫｄを制限付きで増加補正した場合（本実施形態）の操舵力特性を示している。
【００４０】
先ず、図９に示すように、実線Ａで示すような車両挙動が発生した場合、操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータＫｄを増加補正すればするほど、破線Ｂ及び鎖線Ｃで示すように、車両挙動は抑制される。
しかしながら、特性パラメータＫｄを無制限に増加補正したのでは、図１０及び図１１において破線Ｂで示すように、センターフィールの評価指標の許容範囲を超えるので、センターフィーリングが悪くなる。
従って、本実施形態によれば、図１０及び図１１において鎖線Ｃで示すように、車両挙動が発生した場合、センターフィールの評価指標の許容範囲を越えないように、制限付きで特性パラメータＫｄを増加補正するようにしたので、センターフィーリングの実現と車両外乱に対する車両安定性を両立させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置によれば、良好なセンターフィーリングの実現と車両外乱に対する車両安定性を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の制御ユニットを示すブロック図である。
【図３】操舵力特性モデルを示す図である。
【図４】操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
【図５】センターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２）を示す図である。
【図６】センターフィール評価指標（ＣＦ３）を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による制御フローを示すフローチャートである。
【図８】ヨーレートと操舵角を示した線図である。
【図９】車両外乱（ヨーレート）による車両挙動の例を示す線図である。
【図１０】車両外乱による車両挙動が検出された場合の操舵力特性（操舵角と操舵力の関係）の変化を示す図である。
【図１１】車両外乱による車両挙動が検出された場合の操舵力特性（横Ｇと操舵力の関係）の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ 電動パワーステアリング装置
２ ハンドル
４ ステアリングシャフト
６ 中間シャフト
１２ タイヤ
１４ 電動モータ
１６ 制御ユニット
１８ 第１制御部
２０ 第２制御部
２２ モータ電流制御部
２４ トルクセンサ
２５ 横Ｇセンサ
２６ 車速センサ
２７ ヨーレートセンサ
２８ 車輪速センサ
３０ 操舵角センサ
３４，３８，４０ フィルタ
３６ 目標操舵力演算部
４２ センターフィール評価指標目標値設定部
４４ センターフィール評価指標演算部
４６ 車両挙動検出部
Claims (3)
- 電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、
操舵トルクを検出するトルクセンサと、
車両の外乱により生じる車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、
上記トルクセンサの値を小さくするように上記電動モータの制御量を設定する第１制御部と、
予め設定した目標操舵力となるように上記電動モータの制御量を設定する第２制御部と、
これらの第１制御部と第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により上記電動モータを制御する電動モータ制御部と、を有し、
上記第２制御部は、車両挙動が検出された場合、この車両挙動を抑制するように上記目標操舵力を補正し、
更に、上記第２制御部は、上記目標操舵力を、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分を含む操舵力特性モデルから演算すると共にこの操舵力特性モデルの特性パラメータを所定の評価指標から定義し、さらに、車両挙動が検出された場合、この評価指標の許容範囲を越えないように上記操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータを増加補正するようにしたことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 上記車両挙動検出手段は、ヨーレート及び操舵角のぞれぞれの値から、上記車両挙動を検出する請求項１に記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
- 電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、
操舵トルクを検出するトルクセンサと、
車両の外乱により生じる車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、
上記トルクセンサの値を小さくするように上記電動モータの制御量を設定する第１制御部と、
予め設定した目標操舵力となるように上記電動モータの制御量を設定する第２制御部と、
これらの第１制御部と第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により上記電動モータを制御する電動モータ制御部と、を有し、
上記第２制御部は、車両挙動が検出された場合、この車両挙動を抑制するように上記目標操舵力を補正し、
上記車両挙動検出手段は、所定値以上の路面不整か否かから、上記車両挙動を検出し、
更に、上記第２制御部は、上記目標操舵力を、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分を含む操舵力特性モデルから演算し、さらに、上記車両挙動検出手段が所定値以上の路面不整を検出したとき、上記操舵力特性モデルの粘性成分の特性パラメータを増加補正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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