JP4000590B2 - 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、車速が変化すると、車両挙動（車両応答遅れ量）も変化するので、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である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、車速の変化により車両挙動（車両応答遅れ量）が変化してもドライバが常にほぼ一定のセンターフィーリングであると感じる操舵力特性を備えた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、この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、予め設定され且つ記憶された高車速且つほぼ直進状態の走行時の操舵フィーリングであるセンターフィーリングを規定したセンターフィール評価指標及び操舵角に対する車両応答遅れ量に基づき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、センターフィール評価指標は、舵角変化に対してドライバーが操舵力を感じない範囲を定義する不感帯ＣＦ１、舵角変化に対する操舵力の変化率を定義するステアリング剛性ＣＦ２、及び、操舵力に対する車両挙動の位相遅れ量を定義する動き易さＣＦ３を含み、第２制御部は、操舵角に対する車両応答遅れ量及びセンターフィール評価指標の各目標値を所定の車速毎に予め記憶しておき、車速から操舵角に対する車両応答遅れ量を設定し、このセンターフィール評価指標の各目標値を満たすように制御量を設定する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よれば、第２制御部により、予め設定され且つ記憶されたセンターフィーリングを規定したセンターフィール評価指標（舵角変化に対してドライバーが操舵力を感じない範囲を定義する不感帯ＣＦ１、舵角変化に対する操舵力の変化率を定義するステアリング剛性ＣＦ２、及び、操舵力に対する車両挙動の位相遅れ量を定義する動き易さＣＦ３を含む）及び操舵角に対する車両応答遅れ量に基づき、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。このとき、操舵角に対する車両応答遅れ量及びセンターフィール評価指標の各目標値を所定の車速毎に予め記憶されており、車速から操舵角に対する車両応答遅れ量が設定され、このセンターフィール評価指標の各目標値を満たすように制御量が設定されているので、車速が変化しても常に目標操舵力を得ることができるので、ドライバはほぼ一定のセンターフィーリングを感じることができる。
【０００９】
また、本発明において、好ましくは、第２制御部は、所定の車速以外の車速領域の操舵角に対する車両応答遅れ量及びセンターフィール評価指標の目標値は、所定の車速のデータを補完して得るようになっている。
【００１０】
さらに、本発明において、好ましくは、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し、ばね成分はステアリング剛性ＣＦ１の要素から一意的に定義され、粘性成分はばね成分、不感帯ＣＦ２、動き易さＣＦ３及び車両応答遅れ量の要素から一意的に定義され、摩擦成分はばね成分、粘性成分及び動き易さＣＦ３の要素から一意的に定義され、車速応答遅れ量に基づいて、自己発振しない範囲でばね成分、粘性成分及び摩擦成分を補正して制御量を設定する。
【００１１】
【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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、図２乃至図９を参照して、本発明の電動パワーステアリング装置の実施形態を説明する。
先ず、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〜１４０ｋｍ／ｈ程度の速度であり、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、複数の車速毎に設定され且つ記憶された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）において所定の目標操舵力が得られるように評価指標目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）を設定し、各車速毎に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変更するようにしている。
このようにして、本実施形態では、センターフィール感応域において、車速が増加して車両応答遅れ量が変化してもドライバが常にほぼ一定のセンターフィーリングが得られるように、電動モータ１４が制御される。
【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２６、車速を検出する車速センサ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２６及び車速センサ２８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、車両応答遅れ量推定部４６を有し、目標操舵力演算部３６は、車速の増加によるセンターフィール評価指標の目標値の変更及び車両応答遅れ量（λ：度）の変化に伴い、目標操舵力を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２６及び車速センサ２８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ン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）は、基本的には、所定の車速（８０，１００，１２０，１４０ｋｍ／ｈ）毎にほぼ一定の値が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】
なお、本実施形態では、上述したように、車速が変化してもほぼ一定のセンターフィーリングを得られるように、各車速毎にほぼ一定のセンターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）の各目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）を設定するのが基本であるが、車速変化に対してドライバがステアリングを通して得る情報（以下、ステアリングインフォメーション）を重視する場合には、各目標値を各車速毎に変更し、車速変化に対応してセンターフィーリングが変化するようにしても良い。
図７は、車速変化に対するステアリングインフォメーションを重視する場合のセンタフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ）と車速との関係を示す線図であり、図８は、車速変化に対するステアリングインフォメーションを重視する場合のセンタフィール評価指標の目標値（ＣＦ３ｔ）と車速との関係を示す線図である。図７及び図８に示されたように、不感帯ＣＦ１の目標値（ＣＦ１ｔ）は、車速が増大するほど小さくなり、ステアリング剛性ＣＦ２の目標値（ＣＦ２ｔ）は、車速が増大するほど大きくなり、動き易さＣＦ３の目標値（ＣＦ３ｔ）は車速だ増大するほど小さくなる。
【００３２】
また、本実施形態では、車速が増大すると車両応答が遅れるため、車両応答遅れ量推定部４６は、予め、車両挙動の応答遅れ量（λ：度）を所定の車速（８０，１００，１２０，１４０ｋｍ／ｈ）毎に記憶しており、車速センサ２８からの出力値から車両応答遅れ量（λ）を推定できるようになっている。
ここで、上述した所定の車速以外の車速領域におけるセンターフィール評価指標の各目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）及び車両応答遅れ量（λ）は、上述した所定の車速のデータを補完して得るようになっている。
【００３３】
本実施形態では、目標操舵力演算部３６に対して、センターフィール評価指標設定部４２から各評価指数の目標値が、車両応答遅れ量推定部４６からは車両応答遅れ量（λ）がぞれぞれ入力され、目標操舵力演算部３６は、操舵力特性モデルの各成分の特性パラメータ（Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ）を補正する。
このようにして、第２制御部２０の目標操舵力演算部３６は、車速が変化してもその変化した車速に対応させてセンターフィール評価指標（ほぼ一定の値）及び車両応答遅れ量を設定するようになっているので、車速が変化して車両挙動の応答遅れが生じても、ドライバは常にほぼ一定のセンターフィーリングを感じることができる。
【００３４】
次に、図９により、本実施形態による制御フローを説明する。なお、図９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２６、車速センサ２８、操舵角センサ３０からの各入力値を更新する。次に、Ｓ２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、Ｓ３に進み、第２制御部における補償電流Ｉｆを０と設定する。
【００３５】
センターフィール感応域であれば、Ｓ４に進み、車速に応じて車両応答遅れ量（λ）を設定する（車両応答遅れ量推定部４６）。
次に、Ｓ５に進み、車速に応じてセンターフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）を設定する（センターフィール評価指標目標値設定部４２）。
【００３６】
さらに、Ｓ６に進み、以下に示す式（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（ｇ１，ｇ２，ｇ３）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。
【００３７】
次に、Ｓ７に進み、ばね成分の特性パラメータＴｐが自己発振しない最大値Ｔｐｍａｘより小さいか否かを判定する。同様に、Ｓ８において、粘性成分の特性パラメータＫｄが自己発振しない最大値Ｔｄｍａｘより小さいか否かを判定し、Ｓ９において、摩擦成分の特性パラメータＫｆが自己発振しない最大値Ｋｆｍａｘより小さいか否かを判定する。
これらの特性パラメータＴｐ，Ｋｄ，Ｋｆの何れかがその自己発振しない最大値よりも大きい場合には、Ｓ１０に進み、これらの特性パラメータＴｐ，Ｋｄ，Ｋｆの全部を補正しないようにする。
これらの特性パラメータＴｐ，Ｋｄ，Ｋｆの全てが、それらの自己発振しない最大値よりも小さい場合には、Ｓ１１に進み、特性パラメータＴｐ，Ｋｄ，Ｋｆの各値をＳ６で演算した値に変更する。
【００３８】
次に、Ｓ１２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（数４）により表現された操舵力特性モデル出力、（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。
【００３９】
次に、Ｓ１３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、Ｓ１４に進み、目標電流をＩ＝Ｉ0 −Ｉf と設定する。さらに、Ｓ１６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。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、操舵角に対する車両応答遅れ量（λ）及びセンターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）の各目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）を予め所定の車速（８０，１００，１２０，１４０ｋｍ／ｈ）毎に設定して記憶しておき、車速に対応させて、各評価指標の目標値（ほぼ一定の値）及び車両応答遅れ量を設定して、この各評価指標の目標値を満たすように、操舵力特性モデルのばね成分、粘性成分、摩擦成分の各特性パラメータを変更するようにしているので、車速が変化しても、ドライバは、ほぼ一定の操舵フィールイング（センターフィーリング）を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車速の変化により車両挙動（車両応答遅れ量）が変化してもドライバは常にほぼ一定の操舵フィーリング（センターフィーリング）を得ることができる。
【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】車速変化に対するステアリングインフォメーションを重視する場合のセンタフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ）と車速との関係を示す線図である。
【図８】車速変化に対するステアリングインフォメーションを重視する場合のセンタフィール評価指標の目標値（ＣＦ３ｔ）と車速との関係を示す線図である。
【図９】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。
【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
２６ 横Ｇセンサ
２８ 車速センサ
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
４６ 車両応答遅れ量推定部
【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、車速が変化すると、車両挙動（車両応答遅れ量）も変化するので、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である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、車速の変化により車両挙動（車両応答遅れ量）が変化してもドライバが常にほぼ一定のセンターフィーリングであると感じる操舵力特性を備えた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、この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、予め設定され且つ記憶された高車速且つほぼ直進状態の走行時の操舵フィーリングであるセンターフィーリングを規定したセンターフィール評価指標及び操舵角に対する車両応答遅れ量に基づき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、センターフィール評価指標は、舵角変化に対してドライバーが操舵力を感じない範囲を定義する不感帯ＣＦ１、舵角変化に対する操舵力の変化率を定義するステアリング剛性ＣＦ２、及び、操舵力に対する車両挙動の位相遅れ量を定義する動き易さＣＦ３を含み、第２制御部は、操舵角に対する車両応答遅れ量及びセンターフィール評価指標の各目標値を所定の車速毎に予め記憶しておき、車速から操舵角に対する車両応答遅れ量を設定し、このセンターフィール評価指標の各目標値を満たすように制御量を設定する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よれば、第２制御部により、予め設定され且つ記憶されたセンターフィーリングを規定したセンターフィール評価指標（舵角変化に対してドライバーが操舵力を感じない範囲を定義する不感帯ＣＦ１、舵角変化に対する操舵力の変化率を定義するステアリング剛性ＣＦ２、及び、操舵力に対する車両挙動の位相遅れ量を定義する動き易さＣＦ３を含む）及び操舵角に対する車両応答遅れ量に基づき、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。このとき、操舵角に対する車両応答遅れ量及びセンターフィール評価指標の各目標値を所定の車速毎に予め記憶されており、車速から操舵角に対する車両応答遅れ量が設定され、このセンターフィール評価指標の各目標値を満たすように制御量が設定されているので、車速が変化しても常に目標操舵力を得ることができるので、ドライバはほぼ一定のセンターフィーリングを感じることができる。
【０００９】
また、本発明において、好ましくは、第２制御部は、所定の車速以外の車速領域の操舵角に対する車両応答遅れ量及びセンターフィール評価指標の目標値は、所定の車速のデータを補完して得るようになっている。
【００１０】
さらに、本発明において、好ましくは、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し、ばね成分はステアリング剛性ＣＦ１の要素から一意的に定義され、粘性成分はばね成分、不感帯ＣＦ２、動き易さＣＦ３及び車両応答遅れ量の要素から一意的に定義され、摩擦成分はばね成分、粘性成分及び動き易さＣＦ３の要素から一意的に定義され、車速応答遅れ量に基づいて、自己発振しない範囲でばね成分、粘性成分及び摩擦成分を補正して制御量を設定する。
【００１１】
【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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、図２乃至図９を参照して、本発明の電動パワーステアリング装置の実施形態を説明する。
先ず、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〜１４０ｋｍ／ｈ程度の速度であり、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、複数の車速毎に設定され且つ記憶された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）において所定の目標操舵力が得られるように評価指標目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）を設定し、各車速毎に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変更するようにしている。
このようにして、本実施形態では、センターフィール感応域において、車速が増加して車両応答遅れ量が変化してもドライバが常にほぼ一定のセンターフィーリングが得られるように、電動モータ１４が制御される。
【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２６、車速を検出する車速センサ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２６及び車速センサ２８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、車両応答遅れ量推定部４６を有し、目標操舵力演算部３６は、車速の増加によるセンターフィール評価指標の目標値の変更及び車両応答遅れ量（λ：度）の変化に伴い、目標操舵力を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２６及び車速センサ２８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ン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）は、基本的には、所定の車速（８０，１００，１２０，１４０ｋｍ／ｈ）毎にほぼ一定の値が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】
なお、本実施形態では、上述したように、車速が変化してもほぼ一定のセンターフィーリングを得られるように、各車速毎にほぼ一定のセンターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）の各目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）を設定するのが基本であるが、車速変化に対してドライバがステアリングを通して得る情報（以下、ステアリングインフォメーション）を重視する場合には、各目標値を各車速毎に変更し、車速変化に対応してセンターフィーリングが変化するようにしても良い。
図７は、車速変化に対するステアリングインフォメーションを重視する場合のセンタフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ）と車速との関係を示す線図であり、図８は、車速変化に対するステアリングインフォメーションを重視する場合のセンタフィール評価指標の目標値（ＣＦ３ｔ）と車速との関係を示す線図である。図７及び図８に示されたように、不感帯ＣＦ１の目標値（ＣＦ１ｔ）は、車速が増大するほど小さくなり、ステアリング剛性ＣＦ２の目標値（ＣＦ２ｔ）は、車速が増大するほど大きくなり、動き易さＣＦ３の目標値（ＣＦ３ｔ）は車速だ増大するほど小さくなる。
【００３２】
また、本実施形態では、車速が増大すると車両応答が遅れるため、車両応答遅れ量推定部４６は、予め、車両挙動の応答遅れ量（λ：度）を所定の車速（８０，１００，１２０，１４０ｋｍ／ｈ）毎に記憶しており、車速センサ２８からの出力値から車両応答遅れ量（λ）を推定できるようになっている。
ここで、上述した所定の車速以外の車速領域におけるセンターフィール評価指標の各目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）及び車両応答遅れ量（λ）は、上述した所定の車速のデータを補完して得るようになっている。
【００３３】
本実施形態では、目標操舵力演算部３６に対して、センターフィール評価指標設定部４２から各評価指数の目標値が、車両応答遅れ量推定部４６からは車両応答遅れ量（λ）がぞれぞれ入力され、目標操舵力演算部３６は、操舵力特性モデルの各成分の特性パラメータ（Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ）を補正する。
このようにして、第２制御部２０の目標操舵力演算部３６は、車速が変化してもその変化した車速に対応させてセンターフィール評価指標（ほぼ一定の値）及び車両応答遅れ量を設定するようになっているので、車速が変化して車両挙動の応答遅れが生じても、ドライバは常にほぼ一定のセンターフィーリングを感じることができる。
【００３４】
次に、図９により、本実施形態による制御フローを説明する。なお、図９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２６、車速センサ２８、操舵角センサ３０からの各入力値を更新する。次に、Ｓ２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、Ｓ３に進み、第２制御部における補償電流Ｉｆを０と設定する。
【００３５】
センターフィール感応域であれば、Ｓ４に進み、車速に応じて車両応答遅れ量（λ）を設定する（車両応答遅れ量推定部４６）。
次に、Ｓ５に進み、車速に応じてセンターフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）を設定する（センターフィール評価指標目標値設定部４２）。
【００３６】
さらに、Ｓ６に進み、以下に示す式（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（ｇ１，ｇ２，ｇ３）として設定される。
【数６】
【００３７】
次に、Ｓ７に進み、ばね成分の特性パラメータＴｐが自己発振しない最大値Ｔｐｍａｘより小さいか否かを判定する。同様に、Ｓ８において、粘性成分の特性パラメータＫｄが自己発振しない最大値Ｔｄｍａｘより小さいか否かを判定し、Ｓ９において、摩擦成分の特性パラメータＫｆが自己発振しない最大値Ｋｆｍａｘより小さいか否かを判定する。
これらの特性パラメータＴｐ，Ｋｄ，Ｋｆの何れかがその自己発振しない最大値よりも大きい場合には、Ｓ１０に進み、これらの特性パラメータＴｐ，Ｋｄ，Ｋｆの全部を補正しないようにする。
これらの特性パラメータＴｐ，Ｋｄ，Ｋｆの全てが、それらの自己発振しない最大値よりも小さい場合には、Ｓ１１に進み、特性パラメータＴｐ，Ｋｄ，Ｋｆの各値をＳ６で演算した値に変更する。
【００３８】
次に、Ｓ１２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（数４）により表現された操舵力特性モデル出力、（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。
【００３９】
次に、Ｓ１３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、Ｓ１４に進み、目標電流をＩ＝Ｉ0 −Ｉf と設定する。さらに、Ｓ１６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。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、操舵角に対する車両応答遅れ量（λ）及びセンターフィール評価指標（ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３）の各目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ，ＣＦ３ｔ）を予め所定の車速（８０，１００，１２０，１４０ｋｍ／ｈ）毎に設定して記憶しておき、車速に対応させて、各評価指標の目標値（ほぼ一定の値）及び車両応答遅れ量を設定して、この各評価指標の目標値を満たすように、操舵力特性モデルのばね成分、粘性成分、摩擦成分の各特性パラメータを変更するようにしているので、車速が変化しても、ドライバは、ほぼ一定の操舵フィールイング（センターフィーリング）を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車速の変化により車両挙動（車両応答遅れ量）が変化してもドライバは常にほぼ一定の操舵フィーリング（センターフィーリング）を得ることができる。
【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】車速変化に対するステアリングインフォメーションを重視する場合のセンタフィール評価指標の目標値（ＣＦ１ｔ，ＣＦ２ｔ）と車速との関係を示す線図である。
【図８】車速変化に対するステアリングインフォメーションを重視する場合のセンタフィール評価指標の目標値（ＣＦ３ｔ）と車速との関係を示す線図である。
【図９】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。
【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
２６ 横Ｇセンサ
２８ 車速センサ
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
４６ 車両応答遅れ量推定部
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、
この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、
予め設定され且つ記憶された高車速且つほぼ直進状態の走行時の操舵フィーリングであるセンターフィーリングを規定したセンターフィール評価指標及び操舵角に対する車両応答遅れ量に基づき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、
上記センターフィール評価指標は、舵角変化に対してドライバーが操舵力を感じない範囲を定義する不感帯ＣＦ１、舵角変化に対する操舵力の変化率を定義するステアリング剛性ＣＦ２、及び、操舵力に対する車両挙動の位相遅れ量を定義する動き易さＣＦ３を含み、
上記第２制御部は、上記操舵角に対する車両応答遅れ量及び上記センターフィール評価指標の各目標値を所定の車速毎に予め記憶しておき、車速から操舵角に対する車両応答遅れ量を設定し、このセンターフィール評価指標の各目標値を満たすように上記制御量を設定する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。 - 上記第２制御部は、上記所定の車速以外の車速領域の操舵角に対する車両応答遅れ量及びセンターフィール評価指標の目標値は、所定の車速のデータを補完して得るようになっている請求項１記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
- 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、ばね成分はステアリング剛性ＣＦ１の要素から一意的に定義され、粘性成分はばね成分、不感帯ＣＦ２、動き易さＣＦ３及び車両応答遅れ量の要素から一意的に定義され、摩擦成分はばね成分、粘性成分及び動き易さＣＦ３の要素から一意的に定義され、上記車速応答遅れ量に基づいて、自己発振しない範囲で上記ばね成分、粘性成分及び摩擦成分を補正して上記制御量を設定する請求項２記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
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