JP5003228B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための電動アクチュエータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを電動モータに発生させるようにした車両の電動パワーステアリング装置はよく知られている。この操舵アシストトルクは、コントローラにより制御される。コントローラは、例えば、操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクと、車速センサにより検出された車速とに基づいて基本アシストトルク値を算出する。さらに、コントローラは、この基本アシストトルク値を補償するための補償トルク値を算出して、基本アシストトルク値に補償トルク値を加算して最終的な目標アシストトルク値を算出する。そして、算出された目標アシストトルク値に基づいて電動モータを通電制御することにより所望の操舵アシストトルクを発生させるようにしている。

例えば、特許文献１に提案された電動パワーステアリング装置においては、電動モータや減速機での摩擦による操舵フィーリングの悪化を補償するため、モータ角速度に基づいてハンドル戻し補償トルクを制御している。このものにおいては、ハンドル角速度と車速とに基づいてハンドルをモータ駆動で中立位置に復元させるためのハンドル戻し補償電流値を決定する。このハンドル戻し補償電流値の決定は、低速域では重み付けを大きくし、その低速域を出て高速になるほど重み付けを小さくする。これにより、セルフアライニングトルクの小さい低速域では、ハンドルを中立位置に戻すためのハンドル戻しトルクが大きくなり、摩擦力に打ち勝ってハンドルを中立位置に戻すことができ、セルフアライニングトルクの大きい高速域ではハンドル戻しトルクが小さくなるため操舵の安定感が増すとうものである。
特開２００１−１７１５３３

しかしながら、この特許文献１に提案され電動パワーステアリング装置は、運転者がハンドルから手を離したときのセルフアライニングトルクによってタイヤが中立位置に向けて転舵されるときのフィーリングを向上しようとするものである。特に、運転者が操舵しているとき（操舵トルクが所定値以上となっているとき）には、補償トルクの値をゼロにしている。このため、ハンドル操作中においては、ステアリング系の摩擦、粘性による影響で操舵フィーリングが良好ではない。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、ステアリング系の摩擦力、粘性力を補償トルク値に適正に反映して操舵フィーリングを向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの操作により入力された操舵トルクに関する操舵トルク情報と車速に関する車速情報とに基づいて基本アシストトルク制御値を算出する基本アシスト制御値算出手段と、上記基本アシストトルク制御値を補償するための摩擦粘性補償トルク制御値を算出する補償制御値算出手段と、上記基本アシストトルク制御値と上記摩擦粘性補償トルク制御値とを加算して目標アシストトルク制御値を算出する目標アシスト制御値算出手段と、上記目標アシストトルク制御値に基づいて電動アクチュエータを駆動制御してハンドル操作に対して操舵アシストトルクを発生するアクチュエータ制御手段とを備えた電動パワーステアリングにおいて、上記補償制御値算出手段は、操舵ハンドルの操舵速度に関する操舵速度情報に基づいて、操舵速度と同じ方向に働く基本補償トルク制御値を算出する基本補償制御値算出手段と、上記操舵トルク情報に基づいて、上記操舵トルクの大きさが大きくなるにしたがって増加する制御ゲインを算出するゲイン算出手段と、上記算出された基本補償トルク制御値と上記制御ゲインとを乗算して摩擦粘性補償トルク制御値を算出する上記摩擦粘性補償制御値算出手段とを備えたことにある。

この発明によれば、目標アシスト制御値算出手段が、基本アシスト制御値算出手段により算出された基本アシストトルク制御値と、補償制御値算出手段により算出された摩擦粘性補償トルク制御値とを加算して目標アシストトルク制御値を算出し、アクチュエータ制御手段がこの目標アシストトルク制御値に基づいて電動アクチュエータを駆動制御する。これによりハンドル操作に対して操舵アシストトルクが発生する。

摩擦粘性補償トルク制御値を算出する補償制御値算出手段は、摩擦粘性補償制御値算出手段を備え、この摩擦粘性補償制御値算出手段によりステアリング系の摩擦力、粘性力を補償するための摩擦粘性補償トルク制御値を算出する。摩擦粘性補償トルク制御値は、基本補償トルク制御値に制御ゲインを乗算して算出される。基本補償トルク制御値は、操舵ハンドルの操舵速度に関する操舵速度情報に基づいて操舵速度と同じ方向に働く制御値として基本補償制御値算出手段により算出され、制御ゲインは、操舵トルク情報に基づいて操舵トルクの大きさが大きくなるにしたがって増加する値としてゲイン算出手段により算出される。

この基本補償トルク制御値は、基本アシストトルク制御値に対してステアリング系に発生する摩擦力や粘性力を補償するために操舵速度と同じ方向に働く制御値として算出される。例えば、車両のステアリング系が有する摩擦・粘性特性と目標摩擦・粘性特性との差など予め設定した基本補償トルク特性（操舵速度に対する基本補償トルク制御値）を特性記憶手段に記憶し、この基本補償トルク特性と操舵速度とから基本補償トルク制御値を算出することができる。

摩擦粘性補償トルク制御値は、この基本補償トルク制御値に、操舵トルクの大きさが大きくなるにしたがって増加する制御ゲインを乗算して算出される。こうして算出された摩擦粘性補償トルク制御値と基本アシストトルク制御値とが加算されて目標アシストトルク制御値が導き出され、この目標アシストトルク制御値に基づいて電動アクチュエータが駆動制御される。

従って、この発明によれば、運転者が操舵操作を行っているときには、ステアリング系の摩擦力や粘性力を補償するトルクが電動アクチュエータに発生して運転者の操作負担が軽くなる。また、操舵操作を行っていない直進走行中においては、摩擦力や粘性力を補償するトルクが小さくなるため、外乱などが車輪に働いても、ステアリング系にもともと存在する摩擦、粘性により外乱の影響を受けにくくなり車両走行が安定する。この結果、操舵フィーリングの向上と操縦安定性とを両立することができる。

尚、本発明における操舵トルクの大きさとは、右方向あるいは左方向への操舵操作時に働く操舵トルク値であり、操舵方向に応じて正負の異なる値をとる場合にはトルク値の絶対値を表すものとなる。また、本発明におけるトルク制御値とは、トルク値を表すものであるが、そのトルクを得るために必要な電動アクチュエータの通電制御値（例えば電流値）であってもよい。また、本発明における「操舵トルクの大きさが大きくなるにしたがって増加する制御ゲイン」とは、操舵トルクの大きさが大きくなるほど制御ゲインが連続的に増加するものに限らず、段階的に増加するもの(１段でもよい）、あるいは操舵トルクの特定域において増加するものをも含む。

本発明の他の特徴は、上記基本補償制御値算出手段は、上記操舵速度が速くなるにしたがって大きさが増加する基本補償トルク制御値を算出することにある。

この発明によれば、操舵速度が速くなるにしたがって基本補償トルク制御値の大きさが増大する。従って、車両のステアリング系が有する摩擦・粘性特性と目標摩擦・粘性特性との差に適した補償トルク特性を設定することができる。このため、操舵操作フィーリングをさらに向上させることができる。
尚、本発明における「操舵速度が速くなるにしたがって大きさが増加する基本補償トルク制御値」とは、操舵速度が速くなるほど基本補償トルク制御値が連続的に増加するものに限らず、段階的に増加するもの(１段でもよい）、あるいは操舵速度の特定域において増加するものをも含む。

本発明の他の特徴は、上記基本補償トルク制御値を補正するための補正値を記憶する補正値記憶手段と、上記基本補償制御値算出手段により算出された基本補償トルク制御値を上記補正値にて補正する基本補償制御値補正手段とを備えたことにある。

車両のステアリング系が有する摩擦や粘性は、個々の車両ごとに個体差がある。本発明においては、この個体差分を補正値として記憶し、基本補償トルク制御値をこの補正値にて補正することで、さらに適切な基本補償トルク制御値を算出することができる。従って、操舵操作フィーリングがさらに向上する。尚、この補正値記憶手段は、電源供給が遮断されても補正値を記憶保持できるように不揮発性であることが望ましい。

本発明の他の特徴は、左方向への操舵操作時に使用する補正値と、右方向への操舵操作時に使用する補正値とを別々に記憶することにある。

車両のステアリング系が有する摩擦力や粘性力は、操舵操作方向によっても相違することがある。本発明においては、この操舵操作方向別に補正値を記憶するため、更に適正な基本補償トルク制御値を算出することができる。従って、操舵操作方向によって摩擦・粘性感が相違してしまうといった不具合が低減され、操舵操作フィーリングを一層向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施系形態に係る車両の電動パワーステアリング装置を示す概略図である。

この車両の電動パワーステアリング装置は、大別すると、操舵ハンドルの操舵により転舵輪を転舵する転舵機構１０と、転舵機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ１５と、操舵ハンドルの操舵状態に応じて電動モータ１５の作動を制御する電子制御ユニット３０とから構成される。

転舵機構１０は、操舵ハンドル１１の回転操作により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するための機構で、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。従って、操舵ハンドル１１、ステアリングシャフト１２、ラックアンドピニオン機構１３，１４、タイロッド、ナックルアーム等により転舵機構１０が構成される。

ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ１５が組み付けられている。電動モータ１５は、本発明の電動アクチュエータに相当するもので、本実施形態においては、永久磁石三相モータであるブラシレスモータが使用される。電動モータ１５の回転軸は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵をアシストする。ボールねじ機構１６は、減速機および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ１５の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。また、電動モータ１５をラックバー１４に組み付けるのに代えて、電動モータ１５をステアリングシャフト１２に組み付けて、電動モータ１５の回転を減速機を介してステアリングシャフト１２に伝達して同シャフト１２を軸線周りに駆動するように構成してもよい。

ステアリングシャフト１２には、操舵トルクセンサ２１が設けられる。操舵トルクセンサ２１は、操舵ハンドル１１の回動操作によって入力されステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクに応じた信号を出力する。この操舵トルクセンサ２１から出力される信号により検出される操舵トルクの値を、以下、操舵トルクＴｈと呼ぶ。操舵トルクＴｈは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の右方向への操舵時における操舵トルクＴｈを正の値で、操舵ハンドル１１の左方向への操舵時における操舵トルクＴｈを負の値で示す。この操舵トルクＴｈが本発明の操舵トルク情報に相当する。従って、操舵トルクセンサ２１は、操舵トルク情報取得手段といえる。

この操舵トルクセンサ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の途中に設けたトーションバーの捻れ角度を検出する２組のレゾルバセンサ（図示略）により構成される。このレゾルバセンサは、トーションバーの両端にそれぞれ設けられて、その回転角度を検出する。従って、２組のレゾルバセンサの回転角度差から操舵トルクＴｈを検出することができる。各レゾルバセンサは、トーションバーとともに回転するレゾルバロータと、レゾルバロータと向かい合って車体側に固定されるレゾルバステータとを備え、レゾルバロータには励磁コイルである１次巻線が設けられ、レゾルバステータにはπ／２だけ位相のずれた一対の検出用コイルである２次巻線が設けられる。そして１次巻線を正弦波信号により励磁することにより、２次巻線に回転角度に応じた２種類の誘起電圧信号を出力させる。

尚、操舵トルクセンサ２１をステアリングシャフト１２に組み付けるのに代え、ラックバー１４に組み付けて、ラックバー１４の軸線方向の歪み量から操舵トルクＴｈをそれぞれ検出するようにしてもよい。

電動モータ１５には、回転角センサ２３が設けられる。この回転角センサ２３は、電動モータ１５内に組み込まれ、電動モータ１５の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力するもので、例えば、上述したレゾルバセンサにより構成される。この回転角センサ２３の検出信号は、電動モータ１５の回転角および回転角速度の計算に利用される。一方、この電動モータ１５の回転角は、操舵ハンドル１１の操舵角に比例するものであるので、操舵ハンドル１１の操舵角としても共通に用いられる。従って、回転角センサ２３は、操舵角情報を取得する操舵角情報取得手段といえる。また、電動モータ１５の回転角速度は、操舵ハンドル１１の操舵角速度に比例するものであるため、操舵ハンドル１１の操舵角速度としても共通に用いられる。

以下、回転角センサ２３の出力信号により検出される操舵ハンドル１１の操舵角の値を操舵角θと呼び、その操舵角θを時間微分して得られる操舵角速度の値を操舵角速度ωと呼ぶ。この操舵角速度ωが本発明における操舵速度情報に相当する。
操舵角θは、正負の値により操舵ハンドル１１の中立位置に対する右方向および左方向の舵角をそれぞれ表す。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の中立位置を「０」とし、中立位置に対する右方向への舵角を正の値で示し、中立位置に対する左方向への舵角を負の値で示す。従って、操舵角速度ωは、操舵角θが右方向へ変化していく場合には正の値をとり、操舵角θが左方向へ変化していく場合には負の値をとる。

次に、電動モータ１５の作動を制御する電子制御ユニット３０について説明する。
電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするとともに、電動モータ１５の駆動回路をも備えている。また、電子制御ユニット３０は、操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２３、車速センサ２２を接続して各検出信号を入力する。車速センサ２２は、車両の走行速度ｖを表す車速信号を出力する。この車速センサ２２により検出される車速ｖが本発明における車速情報に相当する。
従って、車速センサ２２は、車速情報取得手段といえる。

次に、電子制御ユニット３０について詳細に説明する。図２は、プログラムの実行によって実現されるマイクロコンピュータの機能を表す機能ブロックを含む電子制御ユニット３０の全体ブロック図である。
電子制御ユニット３０は、基本アシストトルク値（本発明における基本アシストトルク制御値に相当する）を演算する基本アシストトルク演算部３１と、補償トルク値（本発明における補償トルク制御値に相当する）を演算する補償トルク演算部３２と、回転角センサ２３により検出される操舵角θを時間微分して操舵角速度ωを演算する操舵角速度演算部３６とを備える。

基本アシストトルク演算部３１は、操舵トルクＴｈと車速ｖを入力し、図３に示す基本アシストマップＭＰ１を参照して基本アシストトルク値Ｔａを算出する。この基本アシストマップＭＰ１は、操舵トルクＴｈに応じた基本アシストトルク値Ｔａを代表的な車速ｖごとに設定したもので、マイクロコンピュータのＲＯＭ内に記憶される。基本アシストトルク値Ｔａは、操舵トルクＴｈの増加にしたがって増加するように設定される。また、操舵トルクＴｈに対する基本アシストトルク値Ｔａの関係は、図４に示すように、車速ｖが速いほど基本アシストトルク値Ｔａが全体的に小さな値となるように設定される。この基本アシストトルク演算部３１は、本発明における基本アシスト制御値算出手段に相当する。

尚、本実施形態では、基本アシストトルク値Ｔａを基本アシストマップＭＰ１を用いて計算するようにしたが、基本アシストマップＭＰ１に代えて操舵トルクＴｈおよび車速ｖに応じて変化する基本アシストトルク値Ｔａを定義した関数を用意しておき、その関数を用いて基本アシストトルク値Ｔａを計算するようにしてもよい。

補償トルク演算部３２は、基本補償トルク演算部３３と、補償トルクゲイン演算部３４と、乗算部３５とを備える。この補償トルク演算部３２は、本発明における補償制御値算出手段に相当する。

基本補償トルク演算部３３は、操舵角速度演算部３６から操舵角速度ωを入力し、図５に示す基本補償トルクマップＭＰ２を参照して基本補償トルク値Ｔｂを算出するもので、本発明の基本補償制御値算出手段に相当する。この基本補償トルクマップＭＰ２は、操舵角速度ωに応じた基本補償トルク値Ｔｂを設定したもの、つまり、操舵角速度ωと基本補償トルク値Ｔｂとの対応関係をマイクロコンピュータのＲＯＭ内に記憶したものである。以下、この対応関係を基本補償トルク特性と呼ぶ。

基本補償トルク特性は、操舵角速度ωが速くなる（操舵角速度ωの絶対値が大きくなる）にしたがって基本補償トルク値Ｔｂの大きさが増加するように設定される。また、基本補償トルク値Ｔｂは、操舵角速度ωと同じ方向に設定される。この基本補償トルク特性の設定にあたっては、車両のステアリング系が有する摩擦・粘性特性と、目標とする摩擦・粘性特性との差を用いる。ステアリング系（転舵機構１０，電動モータ１５，ボールねじ機構１６）には、摩擦と粘性とが存在する。特に電動パワーステアリング装置においては、減速機の音を抑制するために摩擦が増加しやすい。

一方、運転者が操舵ハンドル１１を使って操舵操作する場合、適度な摩擦感、粘性感があると操舵操作フィーリングが良好となる。そこで、本実施形態においては、最適な摩擦感、粘性感が生じるときの摩擦・粘性特性を目標摩擦・粘性特性として定め、当該車種の実際の車両のステアリング系が有する平均的な摩擦・粘性特性からこの目標摩擦・粘性特性を差し引いた差分を基本補償トルク値Ｔｂとして基本補償トルクマップＭＰ２に設定記憶している。

基本補償トルク特性は、図５に示すように、操舵角速度ωの大きさ（絶対値）がゼロを含むゼロ近傍領域内においては原点を通り操舵角速度ωの大きさの増加に対して急激に増加する基本補償トルク値Ｔｂが設定される。また、ゼロ近傍領域外においては操舵角速度ωの大きさの増加にしたがって緩やかに増加する基本補償トルク値Ｔｂが設定される。

尚、本実施形態では、基本補償トルク値Ｔｂを基本補償トルクマップＭＰ２を用いて計算するようにしたが、基本補償トルクマップＭＰ２に代えて操舵角速度ωに応じて変化する基本補償トルク値Ｔｂを定義した関数を用意しておき、その関数を用いて基本補償トルク値Ｔｂを計算するようにしてもよい。

操舵角速度演算部３６は、回転角センサ２３により検出された操舵角θを時間微分することにより操舵角速度ωを算出して、操舵角速度ω情報として基本補償トルク演算部３３に出力する。従って、回転角センサ２３と操舵角速度演算部３６とで操舵速度情報取得手段を構成している。

補償トルクゲイン演算部３４は、操舵トルクセンサ２１から操舵トルクＴｈを入力し、図６に示すトルクゲインマップＭＰ３を参照してトルクゲインＧを算出するもので、本発明のゲイン算出手段に相当する。このトルクゲインマップＭＰ３は、操舵トルクＴｈに応じたトルクゲイン（制御ゲイン）Ｇを設定したもの、つまり、操舵トルクＴｈとトルクゲインＧとの対応関係をマイクロコンピュータのＲＯＭ内に記憶したものである。以下、この対応関係をトルクゲイン特性と呼ぶ。

トルクゲイン特性は、図６に示すように、左右それぞれ操舵トルクＴｈの大きさ（絶対値）が増大するにしたがってトルクゲインＧが増大するように設定される。本実施形態では、操舵トルクＴｈの大きさが所定の低トルク領域内においては、操舵トルクＴｈの大きさの増加に対して原点を通る二次曲線上に増加するトルクゲインＧが設定される。従って、操舵トルクＴｈがゼロあるいはゼロに近い値をとる場合には、トルクゲインＧもゼロあるいはゼロに近い小さな値に設定される。また、低トルク領域外においては、トルクゲインＧは一定値に設定される。

尚、本実施形態では、トルクゲインＧをトルクゲインマップＭＰ３を用いて計算するようにしたが、トルクゲインマップＭＰ３に代えて操舵トルクＴｈに応じて変化するトルクゲインＧを定義した関数を用意しておき、その関数を用いてトルクゲインＧを計算するようにしてもよい。

乗算部３５は、基本補償トルク演算部３３で算出された基本補償トルク値Ｔｂに補償トルクゲイン演算部３４で算出されたトルクゲインＧを乗じることで、最終的な補償トルク値Ｔｃ（＝Ｔｂ×Ｇ）を算出する。この補償トルク値Ｔｃは、操舵ハンドル１１に付与すべき摩擦粘性補償トルク値を表す。また、乗算部３５は、本発明における摩擦粘性補償制御値算出手段に相当する。

電子制御ユニット３０は、更に、目標トルク演算部３７を備える。この目標トルク演算部３７は、本発明の目標アシスト制御値算出手段に相当するもので、基本アシストトルク演算部３１に算出された基本アシストトルク値Ｔａと、乗算部３５により算出された補償トルク値Ｔｃを入力し、それらの合計値を算出する。この合計値が目標アシストトルク値Ｔ＊（＝Ｔａ＋Ｔｃ）となる。そして、この目標アシストトルク値Ｔ＊に基づいて、以下の機能部により電動モータ１５が駆動制御される。

電子制御ユニット３０は、目標電流演算部３８、電流偏差演算部３９、比例積分制御部（ＰＩ制御部）４０、ＰＷＭ電圧発生部４１、インバータ回路４２を備える。これらの機能部は、本発明のアクチュエータ制御手段に相当するものである。
目標電流演算部３８は、目標トルク演算部３７により算出された目標アシストトルク値Ｔ＊を入力して、それに比例した目標電流Ｉ＊を算出する。電流偏差演算部３９は、目標電流演算部３８により算出された目標電流値Ｉ＊と、電動モータ１５に流れる実際の電流値Ｉｘとを入力し、両者の偏差ΔＩ（＝Ｉ＊−Ｉｘ）を算出する。電動モータ１５の電源ラインには電流センサ２６が設けられる。従って、電流偏差演算部３９は、この電流センサ２６の検出信号を入力することで実電流値Ｉｘを測定する。
電流偏差演算部３９で算出された偏差ΔＩ信号は、比例積分制御部（ＰＩ制御部）４０に出力される。比例積分制御部４０は、偏差ΔＩに基づいて実電流値Ｉｘが目標電流値Ｉ＊に追従するように、つまり、偏差ΔＩが零になるように目標電圧値Ｖ＊を算出する。

比例積分制御部４０により算出された目標電圧値Ｖ＊は、ＰＷＭ電圧発生部４１に出力される。ＰＷＭ電圧発生部４１は、目標電圧値Ｖ＊に対応した３相のＰＷＭ制御電圧信号をインバータ回路４２に出力する。インバータ回路４２は、ＰＷＭ制御電圧信号に対応した３相の励磁電圧を発生して、その励磁電圧を３相の電源ラインを介して電動モータ１５にそれぞれ印加する。これにより左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、電動モータ１５の駆動力によりアシストされながら操舵される。

以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、電子制御ユニット３０が、操舵トルクＴｈと車速ｖとにより基本アシストトルク値Ｔａを算出するとともに、ステアリング系に存在する摩擦力と粘性力を補償する補償トルク値Ｔｃを算出し、それらを合算して目標アシストトルク値Ｔ＊を求める。この場合、補償トルク値Ｔｃは、操舵角速度ωと同じ方向であって操舵角速度ωの大きさが大きくなるにしたがって大きくなる基本補償トルク値Ｔｂと、操舵トルクＴｈの大きさが大きくなるにしたがって大きくなるトルクゲインＧとを乗算した値（Ｔｂ×Ｇ）として求められる。

従って、図７に示すように、運転者が操舵操作したとき、操舵速度の方向と同じ向きに補償トルクを発生させてステアリング系に存在する余分な摩擦力、粘性力を減らし、小さな操舵トルクで操舵ハンドル１１を切り込むことができる。また、切り戻し操作時においても、同様に、摩擦力、粘性力を減らす方向に補償トルクを発生させることができる。この結果、操舵操作フィーリングが良好となる。また、運転者が積極的にハンドル操作を行っていない場合、つまり、操舵トルクが小さい場合においては、トルクゲインＧが小さな値に設定されるため摩擦粘性補償が機能しなくなる。このため、外乱などが左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に働いても、ステアリング系にもともと存在する摩擦、粘性により外乱の影響を受けにくくなり車両走行が安定する。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様を採用することができる。

例えば、基本補償トルク値Ｔｂの設定にあたっては、図８に示すように、車速ｖに応じて基本補償トルク特性を変更するようにしてもよい。この場合、車速ｖが速くなるにしたがって操舵角速度ωに対する基本補償トルク値Ｔｂが小さくなるように設定する。これにより、高速走行時においてはステアリング系に存在する摩擦力、粘性力が有効に働いて車両の安定性が良好となり、低速走行時においては、ステアリング系に存在する余分な摩擦力、粘性力が電動モータ１５により発生するトルクにより減らされてハンドル操作性が軽くなり操舵操作フィーリングが良好となる。

この例では、代表的な車速ｖごとに基本補償トルク特性を設定した基本補償トルクマップをＲＯＭに記憶するが、例えば、車速ｖが速くなるにしたがって小さくなる車速ゲインを予めＲＯＭ等に記憶しておき、操舵角速度ωに応じて変化する基本補償トルク値Ｔｂに車速ゲインを乗じるようにするなど、種々の手法を採用することができる。尚、車速ｖに応じて基本補償トルク特性を変更する場合、基本補償トルク演算部３３には、図２に破線矢印で示すように、車速センサ２２にて検出された車速ｖを入力する。

また、上述した実施形態においては、基本補償トルク特性の設定にあたっては、左操舵方向と右操舵方向とで同じ特性（基本補償トルクマップＭＰ２上において原点対称となる特性）にしているが、ステアリング系の摩擦や粘性の特性が操舵方向によって相違する場合には、図９に示すように、左操舵方向と右操舵方向とで異なる基本補償トルク特性を設定してもよい。この例では、左操舵方向の摩擦が大きいため、右方向の操舵操作に対して左方向の操舵操作における基本補償トルク値Ｔｂの大きさ（絶対値）を大きく設定している。

これによれば、減速機の特性等により、ステアリング系の摩擦や粘性の特性が操舵方向によって相違する場合でも、それに対応した補償トルクを発生させることで左右の特性差を吸収することができる。従って、操舵方向によって操舵フィーリングが異なって運転者に違和感を与えてしまうといった不具合を低減することができる。また、減速機の選択の幅が広がる。つまり、左右操舵方向によって摩擦・粘性特性が相違する減速機を使用することが可能となり、設計自由度が増す。

また、上述した実施形態においては、当該車種における平均的な基本補償トルク特性を記憶し、それに基づいて基本補償トルク値Ｔｂを算出しているが、個々の車両ごとに個体差を加味して算出してもよい。例えば、車両を製造し出荷するとき、あるいはステアリング系の整備を実施した後に、ステアリング系の摩擦トルクを計測する。この計測にあたっては、転舵輪である左右の前輪ＦＷ１，ＦＷ２をターンテーブルに載せて左右に操舵操作したときの左右方向の操舵トルク値Ｔｈの差を検出する。この検出された操舵トルク値Ｔｈの差は、ステアリング系の摩擦トルクの２倍となる。こうした測定により得られた個々の車両の実際の摩擦トルクから、平均的な摩擦トルク（図５に示した基本補償トルクマップＭＰ２を設定するときに想定した当該車種のステアリング系における平均的な摩擦トルク）を差し引いた差分を補正値ΔＴｂとして記憶し、この補正値ΔＴｂを使って基本補償トルク演算部３３で算出された基本補償トルク値Ｔｂを補正する。

図１０は、前輪ＦＷ１，ＦＷ２をターンテーブルに載せて左右に操舵操作したときの左右方向の操舵トルク値Ｔｈの変化を表したものである。図中、破線は操舵トルク値Ｔｈの平均値を表す。この例においては、摩擦トルクが操舵方向によって相違し、左操舵時おける摩擦トルクが右操舵時における摩擦トルクに比べて大きい。こうした場合には、左操舵方向の補正値ΔＴｂｒと右操舵方向の補正値ΔＴｂｌとからなる補正値ΔＴｂ（ΔＴｂｒ，ΔＴｂｌ）を記憶する。尚、操舵方向において摩擦トルクが相違しないステアリング系であれば、操舵方向を区別しない補正値ΔＴｂを記憶すればよい。

図１１は、先の実施形態における電子制御ユニット３０の変形例として、基本補償トルク値Ｔｂを車両の実際の摩擦トルクに応じて補正する機能を追加した電子制御ユニット３０’の構成を表す。この電子制御ユニット３０’は、図２に示す電子制御ユニット３０の補償トルク演算部３２に代えて補償トルク演算部３２’を備え、さらに補正値記憶部４３を追加したもので他の構成については同一である。従って、ここでは、先の実施形態との相違点について説明する。

補正値記憶部４３は、上述したように、個々の車両の実際の摩擦トルクから、平均的な摩擦トルクを差し引いた差分を補正値ΔＴｂ（ΔＴｂｒ，ΔＴｂｌ）として記憶する。補正値記憶部４３としては、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリが使用される。以下、補正値ΔＴｂ（ΔＴｂｒ，ΔＴｂｌ）についても、単に補正値ΔＴｂと呼ぶ。補正値記憶部４３は、本発明の補正値記憶手段に相当する。

補償トルク演算部３２’は、先の実施例と同じ構成である基本補償トルク演算部３３、補償トルクゲイン演算部３４、乗算部３５と、新たに追加された補正値加算部４４とを備える。基本補償トルク演算部３３にて算出された基本補償トルク値Ｔｂは、補正値加算部４４に出力される。補正値加算部４４では、補正値記憶部４３に記憶されている補正値ΔＴｂを入力するとともに、基本補償トルク値Ｔｂにこの補正値ΔＴｂを加算する。そして、加算結果（Ｔｂ＋ΔＴｂ）を新たな基本補償トルク値Ｔｂ’として乗算部３５に出力する。つまり、基本補償トルク値Ｔｂを補正値ΔＴｂだけオフセットする。

この場合、現時点における操舵操作方向（操舵角速度の方向）が左方向であれば、左操舵方向の補正値ΔＴｂｒが選択されて基本補償トルク値Ｔｂに加算され、操舵操作方向が右方向であれば、右操舵方向の補正値ΔＴｂｌが選択されて基本補償トルク値Ｔｂに加算される。また、操舵方向を区別しない補正値ΔＴｂであれば、その補正値ΔＴｂがそのまま基本補償トルク値Ｔｂに加算される。この補正値加算部４４は、本発明の基本補償制御値補正手段に相当する。

乗算部３５は、補正値加算部４４から出力された基本補償トルク値Ｔｂ’に補償トルクゲイン演算部３４で算出されたトルクゲインＧを乗じることで、最終的な補償トルク値Ｔｃ（＝Ｔｂ’×Ｇ）を算出し、その算出結果を目標トルク演算部３７に出力する。

この変形例によれば、個々の車両が有する摩擦トルクの個体差分を補正値ΔＴｂとして記憶し、基本補償トルク値Ｔｂをこの補正値ΔＴｂにて補正することで、さらに適切な基本補償トルク値Ｔｂ’を算出することができる。従って、個々の車両に応じた補償トルクが得られ操舵操作フィーリングがさらに向上する。しかも、左操舵方向と右操舵方向とにおける補正値ΔＴｂ（ΔＴｂｒ，ΔＴｂｌ）を別々に記憶し、操舵操作方向に応じた補正値ΔＴｂ（ΔＴｂｒ，ΔＴｂｌ）を選択して使用するため、より一層適正な基本補償トルク値Ｔｂ’を算出することができる。この結果、操舵方向によって摩擦・粘性感が相違してしまうといった不具合が低減され、操舵操作フィーリングを一層向上させることができる。また、減速機の構成によっては、摩擦や粘性の特性が操舵方向で相違するものもあるが、この変形例によれば、左右独立した補正値ΔＴｂ（ΔＴｂｒ，ΔＴｂｌ）を用いることで、減速機の選択の幅が広がり設計自由度が増す。

尚、本実施形態およびその変形例においては、操舵アシストトルクを発生させるアクチュエータとして電動モータ１５を採用しているが、他のアクチュエータを使用することも可能である。

本発明の一実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置の概略図である。 実施形態に係る電子制御ユニットの機能を示す機能ブロック図である。 基本アシストトルク値を算出するための基本アシストマップを表す説明図である。 車速に応じた操舵トルクと基本アシストトルクとの関係を示す特性グラフである。 基本補償トルク値を算出するための基本補償トルクマップを表す説明図である。 トルクゲインを算出するためのトルクゲインマップを表す説明図である。 操舵トルクの推移を表す特性図である。 基本補償トルク値を算出するための基本補償トルクマップの変形例を表す説明図である。 基本補償トルク値を算出するための基本補償トルクマップの別の変形例を表す説明図である。 摩擦トルク測定を行ったときの操舵トルクの変化を表す特性図である。 変形例としての電子制御ユニットの機能を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１０…転舵機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１５…電動モータ、２１…操舵トルクセンサ、２２…車速センサ、２３…回転角センサ、３０，３０’…電子制御ユニット、３１…基本アシストトルク演算部、３２…補償トルク演算部、３３…基本補償トルク演算部、３４…補償トルクゲイン演算部、３５…乗算部、３６…操舵角速度演算部、３７…目標トルク演算部、３８…目標電流演算部、３９…電流偏差演算部、４０…比例積分制御部（ＰＩ制御部）、４１…ＰＷＭ電圧発生部、４２…インバータ回路、４３…補正値記憶部、４４…補正値加算部、ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪（転舵輪）、ＭＰ１…基本アシストマップ、ＭＰ２…基本補償トルクマップ、ＭＰ３…トルクゲインマップ。

Claims (4)

1. 操舵ハンドルの操作により入力された操舵トルクに関する操舵トルク情報と車速に関する車速情報とに基づいて基本アシストトルク制御値を算出する基本アシスト制御値算出手段と、
   上記基本アシストトルク制御値を補償するための摩擦粘性補償トルク制御値を算出する補償制御値算出手段と、
   上記基本アシストトルク制御値と上記摩擦粘性補償トルク制御値とを加算して目標アシストトルク制御値を算出する目標アシスト制御値算出手段と、
   上記目標アシストトルク制御値に基づいて電動アクチュエータを駆動制御してハンドル操作に対して操舵アシストトルクを発生するアクチュエータ制御手段と
   を備えた電動パワーステアリングにおいて、
   上記補償制御値算出手段は、
   操舵ハンドルの操舵速度に関する操舵速度情報に基づいて、操舵速度と同じ方向に働く基本補償トルク制御値を算出する基本補償制御値算出手段と、
   上記操舵トルク情報に基づいて、上記操舵トルクの大きさが大きくなるにしたがって増加する制御ゲインを算出するゲイン算出手段と、
   上記算出された基本補償トルク制御値と上記制御ゲインとを乗算して上記摩擦粘性補償トルク制御値を算出する摩擦粘性補償制御値算出手段と
   を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 上記基本補償制御値算出手段は、上記操舵速度が速くなるにしたがって大きさが増加する基本補償トルク制御値を算出することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 上記基本補償トルク制御値を補正するための補正値を記憶する補正値記憶手段と、
   上記基本補償制御値算出手段により算出された基本補償トルク制御値を上記補正値にて補正する基本補償制御値補正手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 上記補正値記憶手段は、左方向への操舵操作時に使用する補正値と、右方向への操舵操作時に使用する補正値とを別々に記憶することを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置。

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