JP6059063B2

JP6059063B2 - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP6059063B2
Application number: JP2013073035A
Authority: JP
Inventors: 公亮佐野
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP2014196070A

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

近年、車両のステアリング系に電動モータを備え、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置において、電動モータによるアシスト力を制御するために、電動モータのアシスト力が伝達されるラック軸に生じている荷重を考慮することが提案されている。
例えば、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、以下のように構成されている。すなわち、舵角と車速に基づいて目標操舵トルクを導出する目標操舵トルク演算処理手段と、舵角から算出したアシストモータの逆起電圧とモータ端子間電圧との差からラック推力を推定するラック推力推定手段等と、ラック推力と舵角と車速に基づいて路面負荷修正係数を導出する路面負荷修正係数演算手段とを備え、同路面負荷修正係数に基づいて前記目標操舵トルクを修正し、同修正目標操舵トルクと操舵トルクとの差に基づいてフィードバック制御量を算出し、同フィードバック制御量に基づいてアシストモータを駆動する。

特開２００７−８２９２号公報

ラック軸に生じている荷重であるラック軸荷重を考慮して電動モータによるアシスト力を制御する装置においては、このラック軸荷重をいかに精度高く把握することができるかが重要となる。ただし、ラック軸荷重を直接検出するセンサを新たに設けるのでは構成が複雑になるとともにコストが高くなってしまう。
本発明は、簡易かつ低廉にラック軸荷重を精度高く把握することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、車両のステアリングホイールの操作に対して補助力を与える電動モータと、前記ステアリングホイールの操作に応じて移動して転動輪を転舵させるラック軸と、前記ラック軸に生じている荷重を推定する推定手段と、前記推定手段が推定した前記荷重に基づいて前記電動モータによる補助力を制御するモータ制御手段と、を備え、前記推定手段は、前記車両の左右方向の一方の側に配置された転動輪に生じている圧力と他方の側に配置された転動輪に生じている圧力との圧力差に基づいて前記荷重を推定することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

ここで、前記推定手段は、前記車両に設けられて前記転動輪に生じている圧力を検出するセンサからの出力値に基づいて前記荷重を推定するとよい。
また、前記推定手段は、前記車両の旋回方向および当該旋回方向への回転角の変化速度をも加味して前記荷重を推定するとよい。
また、前記推定手段は、前記ラック軸の移動方向および移動量をも加味して前記荷重を推定するとよい。
また、前記推定手段は、前記ステアリングホイールの回転角度をも加味して前記荷重を推定するとよい。
また、前記モータ制御手段は、前記推定手段が推定した前記荷重が大きい場合には当該荷重が小さい場合よりも前記電動モータによる補助力を大きくするとよい。

本発明によれば、簡易かつ低廉にラック軸荷重を精度高く把握することができる。

実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。制御装置の概略構成図である。目標電流算出部の概略構成図である。操舵トルクおよび車速とベース電流との対応を示す制御マップの概略図である。ラック軸荷重とラック軸荷重補償電流との対応を示す制御マップを例示する図である。制御部の概略構成図である。ラック軸荷重推定部の概略構成図である。右前輪と左前輪とのタイヤ圧差と、ベース荷重との対応を示す制御マップを例示する図である。自動車の旋回方向およびその旋回方向への回転角速度とヨーレイト相当補正荷重との対応を示す制御マップを例示する図である。ラック軸の移動方向およびその移動量とラック軸変位相当補正荷重との対応を示す制御マップを例示する図である。操舵角と操舵角相当補正荷重との対応を示す制御マップを例示する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、車両の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては車両の一例としての自動車に適用した構成を例示している。

ステアリング装置１００は、自動車の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。

また、ステアリング装置１００は、運転者から見て右側（図１では左側）の前輪である右前輪１５１と左側（図１では右側）の前輪である左前輪１５２とから構成される転動輪としての前輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａが形成されたピニオンシャフト１０６を備えている。

また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６の一部を収納するステアリングギアボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギアボックス１０７内にてトーションバー（不図示）を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。ステアリングギアボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対角度に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０９が設けられている。

また、ステアリング装置１００は、ステアリングギアボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、３相ブラシレスモータである。減速機構１１１は、例えば、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール（不図示）と、電動モータ１１０の出力軸に連結されたウォームギヤ（不図示）などから構成される。

また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２の回転角度を検出することで、ステアリングホイール（ハンドル）１０１が回転された角度である操舵角を検出する操舵角センサ１１２を備えている。
また、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御するモータ制御手段の一例としての制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９および操舵角センサ１１２からの出力信号が入力される。また、制御装置１０には、自動車に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク（ＣＡＮ）を介して、自動車の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０、前輪１５０の圧力であるタイヤ圧を検出するタイヤ圧センサ１８０、自動車のヨーレイト（旋回方向への回転角の変化速度）を検出するヨーレイトセンサ１９０などからの出力信号が入力される。

以上のように構成されたステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴをトルクセンサ１０９にて検出し、その検出トルクに応じて電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の発生トルクをピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。

次に、制御装置１０について説明する。
図２は、制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等からなる算術論理演算回路である。
制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄと、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが出力信号に変換された車速信号ｖなどが入力される。

そして、制御装置１０は、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１１０が供給するのに必要となる目標電流Ｉｔを算出する目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流Ｉｔに基づいてフィードバック制御などを行う制御部３０とを有している。また、制御装置１０は、タイヤ圧センサ１８０（図１参照）が検出したタイヤ圧などに基づいてラック軸１０５に加わっている力であるラック軸荷重Ｆを推定する推定手段の一例としてのラック軸荷重推定部７０を有している。

次に、目標電流算出部２０について詳述する。
図３は、目標電流算出部２０の概略構成図である。
目標電流算出部２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流Ｉｂを算出するベース電流算出部２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部２２と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部２３とを備えている。また、目標電流算出部２０は、ラック軸１０５に生じているラック軸荷重Ｆに応じた電流を算出するラック軸荷重補償電流算出部２７を備えている。また、目標電流算出部２０は、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３、ラック軸荷重補償電流算出部２７にて算出された値に基づいて目標電流Ｉｔを決定する目標電流決定部２５を備えている。また、目標電流算出部２０は、トルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴの位相を補償する位相補償部２６を備えている。

なお、目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖ、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓ、ラック軸荷重推定部７０が推定したラック軸荷重Ｆなどが入力される。回転速度信号Ｎｍｓは、例えば３相ブラシレスモータである電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転位置を検出するセンサ（例えば、回転子の回転位置を検出するレゾルバ、ロータリエンコーダ等で構成されるロータ位置検出回路）にて検出された電動モータ１１０の回転角度が微分されることにより得られた値が出力信号に変換されたものであることを例示することができる。

図４は、操舵トルクＴおよび車速Ｖｃとベース電流Ｉｂとの対応を示す制御マップの概略図である。
ベース電流算出部２１は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速センサ１７０からの車速信号ｖとに基づいてベース電流Ｉｂを算出する。つまり、ベース電流算出部２１は、位相補償された操舵トルクＴと、車速Ｖｃとに応じたベース電流Ｉｂを算出する。なお、ベース電流算出部２１は、例えば、予め車両特性に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、位相補償された操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とベース電流Ｉｂとの対応を示す図４に例示した制御マップまたは算出式に、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することによりベース電流Ｉｂを算出する。

イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｓと、車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。つまり、イナーシャ補償電流算出部２２は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とに応じたイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２は、例えば、予め車両特性に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とイナーシャ補償電流Ｉｓとの対応を示す制御マップまたは算出式に、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することによりイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。

ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｓと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度信号Ｎｍｓとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出する。つまり、ダンパー補償電流算出部２３は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）と、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）に応じたダンパー補償電流Ｉｄを算出する。なお、ダンパー補償電流算出部２３は、例えば、予め車両特性に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）および回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）と、ダンパー補償電流Ｉｄとの対応を示す制御マップまたは算出式に、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）および回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）を代入することによりダンパー補償電流Ｉｄを算出する。

ラック軸荷重補償電流算出部２７は、ラック軸荷重推定部７０が推定したラック軸荷重Ｆに基づいて、ラック軸荷重Ｆを打ち消すためのラック軸荷重補償電流Ｉｒを算出する。つまり、ラック軸荷重補償電流算出部２７は、ラック軸荷重推定部７０が推定したラック軸荷重Ｆに応じたラック軸荷重補償電流Ｉｒを算出する。なお、ラック軸荷重補償電流算出部２７は、例えば、予め車両特性に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、ラック軸荷重Ｆとラック軸荷重補償電流Ｉｒとの対応を示す制御マップまたは算出式に、ラック軸荷重推定部７０が推定したラック軸荷重Ｆを代入することによりラック軸荷重補償電流Ｉｒを算出する。

図５は、ラック軸荷重Ｆとラック軸荷重補償電流Ｉｒとの対応を示す制御マップを例示する図である。
ここで、前輪１５０に負荷が生じていない場合に、電動モータ１１０が一方の回転方向に回転すると、ピニオンシャフト１０６がラック軸１０５を、図１で見た場合の横方向に移動させ、前輪１５０が右方向に回転する。前輪１５０が右方向に回転するときのラック軸１０５の移動方向を、以下では「一方の方向」と称す。また、電動モータ１１０が他方の回転方向に回転すると、ピニオンシャフト１０６がラック軸１０５を横方向に移動させ、前輪１５０が左方向に回転する。前輪１５０が左方向に回転するときのラック軸１０５の移動方向を、以下では「他方の方向」と称す。以下では、ラック軸１０５を一方の方向に移動させる、言い換えれば電動モータ１１０を一方の回転方向に回転させる電流の方向をプラス、ラック軸１０５を他方の方向に移動させる、言い換えれば電動モータ１１０を他方の回転方向に回転させる電流の方向をマイナスとする。また、ラック軸１０５に対して、一方の方向に加わる荷重の方向をプラス、他方の方向に加わる荷重の方向をマイナスとする。

図５において、横軸はラック軸荷重Ｆの向きおよび大きさであり、縦軸はラック軸荷重補償電流Ｉｒの向きおよび電流量を示している。
ラック軸荷重補償電流算出部２７は、図５に示した制御マップに基づいてラック軸荷重補償電流Ｉｒを算出する場合、ラック軸１０５に一方の方向の荷重が加わっている場合には、ラック軸荷重補償電流Ｉｒをマイナスの値とし、ラック軸１０５に他方の方向の荷重が加わっている場合には、ラック軸荷重補償電流Ｉｒをプラスの値とし、ラック軸１０５に加わっている荷重が大きくなるに従ってラック軸荷重補償電流Ｉｒの大きさが大きくなるように算出する。ラック軸荷重補償電流算出部２７が、予め定められた算出式に基づいて算出する場合も同様である。

目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１にて算出されたベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流算出部２２にて算出されたイナーシャ補償電流Ｉｓ、ダンパー補償電流算出部２３にて算出されたダンパー補償電流Ｉｄおよびラック軸荷重補償電流算出部２７にて算出されたラック軸荷重補償電流Ｉｒに基づいて目標電流Ｉｔを決定する。目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流Ｉｂに、イナーシャ補償電流Ｉｓを加算し、ダンパー補償電流Ｉｄを減算し、そしてラック軸荷重補償電流Ｉｒを加算することにより得た電流を目標電流Ｉｔとして決定する。

次に、制御部３０について詳述する。
図６は、制御部３０の概略構成図である。
制御部３０は、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部３２と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流Ｉｍを検出する電流検出手段の一例としてのモータ電流検出部３３とを有している。
モータ駆動制御部３１は、目標電流算出部２０にて決定された目標電流Ｉｔと、モータ電流検出部３３にて検出された電動モータ１１０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４０と、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部６０とを有している。

フィードバック制御部４０は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流Ｉｔとモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部４１と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２とを有している。

フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流Ｉｔと実電流Ｉｍとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、偏差演算部４１にて算出された偏差に対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、加算演算部でこれらの値を加算する。
ＰＷＭ信号生成部６０は、フィードバック制御部４０からの出力値に基づいて電動モータ１１０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を出力する。

モータ駆動部３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
モータ電流検出部３３は、モータ駆動部３２に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れる実電流Ｉｍの値を検出する。

次に、ラック軸荷重推定部７０について詳述する。
図７は、ラック軸荷重推定部７０の概略構成図である。
ラック軸荷重推定部７０は、タイヤ圧センサ１８０が検出したタイヤ圧に基づいてラック軸荷重Ｆのベースとなるベース荷重Ｆ１を算出するベース荷重算出部７１と、ヨーレイトセンサ１９０が検出したヨーレイトに基づいてベース荷重Ｆ１を補正する補正荷重であるヨーレイト相当補正荷重Ｆ２を算出するヨーレイト相当補正荷重算出部７２とを備えている。また、ラック軸荷重推定部７０は、電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転位置を検出するセンサ（例えば、上記ロータ位置検出回路）にて検出された電動モータ１１０の回転角度に基づいてラック軸１０５の軸方向への変位量を算出し、算出したラック軸１０５の変位量に基づいてベース荷重Ｆ１を補正する補正荷重であるラック軸変位相当補正荷重Ｆ３を算出するラック軸変位相当補正荷重算出部７３を備えている。また、ラック軸荷重推定部７０は、操舵角センサ１１２が検出した操舵角に基づいてベース荷重Ｆ１を補正する補正荷重である操舵角相当補正荷重Ｆ４を算出する操舵角相当補正荷重算出部７４を備えている。また、ラック軸荷重推定部７０は、ベース荷重算出部７１が算出したベース荷重Ｆ１と、ヨーレイト相当補正荷重算出部７２が算出したヨーレイト相当補正荷重Ｆ２と、ラック軸変位相当補正荷重算出部７３が算出したラック軸変位相当補正荷重Ｆ３と、操舵角相当補正荷重算出部７４が算出した操舵角相当補正荷重Ｆ４とに基づいて最終的なラック軸荷重Ｆを決定するラック軸荷重決定部７５を備えている。

図８は、右前輪１５１と左前輪１５２とのタイヤ圧差と、ベース荷重Ｆ１との対応を示す制御マップを例示する図である。
右前輪１５１のタイヤ圧が大きくなると、この右前輪１５１側からラック軸１０５に他方の方向に加わる荷重が大きくなると考えられる。また、左前輪１５２のタイヤ圧が大きくなると、この左前輪１５２側からラック軸１０５に一方の方向に加わる荷重が大きくなると考えられる。ベース荷重算出部７１は、かかる事項に鑑み、ラック軸１０５に一方の方向に加わる荷重の基礎となる左前輪１５２のタイヤ圧から、ラック軸１０５に他方の方向に加わる荷重の基礎となる右前輪１５１のタイヤ圧を減算したタイヤ圧差を算出するとともに、このタイヤ圧差に基づいてベース荷重Ｆ１を算出する。例えば、ベース荷重算出部７１は、予め車両特性に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、このタイヤ圧差とベース荷重Ｆ１との対応を示す図８に例示した制御マップまたは算出式に、タイヤ圧差を代入することによりベース荷重Ｆ１を算出する。

ヨーレイト相当補正荷重算出部７２は、自動車の右旋回時にラック軸１０５に対して他方の方向に加わる荷重が大きくなり、左旋回時にラック軸１０５に対して一方の方向に加わる荷重が大きくなることに鑑み、旋回方向およびその旋回方向への回転角の変化速度に応じたヨーレイト相当補正荷重Ｆ２を算出する。
図９は、自動車の旋回方向およびその旋回方向への回転角速度とヨーレイト相当補正荷重Ｆ２との対応を示す制御マップを例示する図である。
ヨーレイト相当補正荷重算出部７２は、例えば、予め車両特性に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、自動車の旋回方向およびその旋回方向への回転角速度とヨーレイト相当補正荷重Ｆ２との対応を示す図９に例示した制御マップまたは算出式に、自動車の旋回方向および旋回方向への回転角速度を代入することによりヨーレイト相当補正荷重Ｆ２を算出する。

ラック軸変位相当補正荷重算出部７３は、ラック軸１０５が一方の方向に移動するとラック軸１０５に他方の方向に加わる荷重が大きくなり、ラック軸１０５が他方の方向に移動すると一方の方向に加わる荷重が大きくなることに鑑み、ラック軸１０５の移動方向およびその移動量に応じたラック軸変位相当補正荷重Ｆ３を算出する。
図１０は、ラック軸１０５の移動方向およびその移動量とラック軸変位相当補正荷重Ｆ３との対応を示す制御マップを例示する図である。
ラック軸変位相当補正荷重算出部７３は、例えば、予め車両特性に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、ラック軸１０５の移動方向およびその移動量とラック軸変位相当補正荷重Ｆ３との対応を示す図１０に例示した制御マップまたは算出式に、ラック軸１０５の移動方向およびその移動量を代入することによりラック軸変位相当補正荷重Ｆ３を算出する。なお、電動モータ１１０の出力軸とラック軸１０５とは機械的に連結されていることから、ラック軸変位相当補正荷重算出部７３は、電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転位置を検出するセンサにて検出された電動モータ１１０の回転角度に基づいて、ラック軸１０５の移動方向およびその移動量を把握することができる。

操舵角相当補正荷重算出部７４は、右方向への操舵角が大きくなりラック軸１０５の一方の方向への移動量が大きくなるとラック軸１０５に他方の方向に加わる荷重が大きくなり、左方向への操舵角が大きくなりラック軸１０５の他方の方向への移動量が大きくなるとラック軸１０５に一方の方向に加わる荷重が大きくなることに鑑み、操舵角に応じた操舵角相当補正荷重Ｆ４を算出する。
図１１は、操舵角と操舵角相当補正荷重Ｆ４との対応を示す制御マップを例示する図である。図１１においては、右方向への操舵角をプラス、左方向への操舵角をマイナスとする。
操舵角相当補正荷重算出部７４は、例えば、予め車両特性に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵角と操舵角相当補正荷重Ｆ４との対応を示す図１１に例示した制御マップまたは算出式に、操舵角センサ１１２にて検出された操舵角を代入することにより操舵角相当補正荷重Ｆ４を算出する。

ラック軸荷重決定部７５は、例えば、ベース荷重算出部７１が算出したベース荷重Ｆ１と、ヨーレイト相当補正荷重算出部７２が算出したヨーレイト相当補正荷重Ｆ２と、ラック軸変位相当補正荷重算出部７３が算出したラック軸変位相当補正荷重Ｆ３と、操舵角相当補正荷重算出部７４が算出した操舵角相当補正荷重Ｆ４とを加算することにより得た値をラック軸荷重Ｆと決定する。あるいは、ラック軸荷重決定部７５は、ベース荷重算出部７１が算出したベース荷重Ｆ１をラック軸荷重Ｆとしてもよい。あるいは、ラック軸荷重決定部７５は、ヨーレイト相当補正荷重算出部７２が算出したヨーレイト相当補正荷重Ｆ２、ラック軸変位相当補正荷重算出部７３が算出したラック軸変位相当補正荷重Ｆ３および操舵角相当補正荷重算出部７４が算出した操舵角相当補正荷重Ｆ４の内の、いずれか一つの補正荷重を、ベース荷重算出部７１が算出したベース荷重Ｆ１に加算することにより得た値をラック軸荷重Ｆとしてもよい。あるいは、ラック軸荷重決定部７５は、ヨーレイト相当補正荷重算出部７２が算出したヨーレイト相当補正荷重Ｆ２、ラック軸変位相当補正荷重算出部７３が算出したラック軸変位相当補正荷重Ｆ３および操舵角相当補正荷重算出部７４が算出した操舵角相当補正荷重Ｆ４の内の、いずれか二つの補正荷重を、ベース荷重算出部７１が算出したベース荷重Ｆ１に加算することにより得た値をラック軸荷重Ｆとしてもよい。

以上のように構成されたラック軸荷重推定部７０においては、ラック軸荷重Ｆと関連性が高い前輪１５０のタイヤ圧などに基づいてラック軸荷重Ｆを推定するので精度高くラック軸荷重Ｆを把握することができる。また、ラック軸荷重推定部７０はラック軸荷重Ｆを推定するにあたって自動車に設けられるタイヤ圧センサ１８０、ヨーレイトセンサ１９０などを用いて推定するのでラック軸荷重Ｆを直接検出するセンサを新たに設けるよりは構成を簡易にすることができるとともに低廉化を図ることができる。
また、本実施の形態に係る目標電流算出部２０は、ラック軸荷重推定部７０が推定したラック軸荷重Ｆを加味して目標電流Ｉｔを設定するので、ラック軸荷重Ｆを加味しない構成よりも運転者が所望するアシスト力を与えることができるので操舵フィーリングを向上させることができる。

なお、制御装置１０の制御部３０のモータ駆動制御部３１が、フィードバック制御部４０に加えて、フィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部を有し、ラック軸荷重推定部７０が推定したラック軸荷重Ｆに基づいてフィードフォワードゲインを調整してもよい。かかる場合、ラック軸荷重推定部７０が推定したラック軸荷重Ｆの方向が、ステアリングホイール１０１が操舵された方向に応じてラック軸１０５が移動する方向とは反対方向である場合には、モータ駆動制御部３１はフィードフォワードゲインを大きくしてフィードフォワード制御を行うとよい。そして、そのラック軸荷重Ｆが大きくなるに従ってフィードフォワードゲインを大きくするとよい。これらにより、ステアリングホイール１０１の操作に対する電動モータ１１０のアシスト力の応答性を向上することができる。その結果、操舵フィーリングを向上させることができる。

１０…制御装置、２０…目標電流算出部、２７…ラック軸荷重補償電流算出部、３０…制御部、４０…フィードバック制御部、７０…ラック軸荷重推定部、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…電動モータ、１８０…タイヤ圧センサ

Claims

車両のステアリングホイールの操作に対して補助力を与える電動モータと、
前記ステアリングホイールの操作に応じて移動して転動輪を転舵させるラック軸と、
前記ラック軸に生じている荷重を推定する推定手段と、
前記推定手段が推定した前記荷重に基づいて前記電動モータによる補助力を制御するモータ制御手段と、
を備え、
前記推定手段は、前記車両の左右方向の一方の側に配置された転動輪に生じている圧力と他方の側に配置された転動輪に生じている圧力との圧力差に基づいて前記荷重を推定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記推定手段は、前記車両に設けられて前記転動輪に生じている圧力を検出するセンサからの出力値に基づいて前記荷重を推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。
前記推定手段は、前記車両の旋回方向および当該旋回方向への回転角の変化速度をも加味して前記荷重を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
前記推定手段は、前記ラック軸の移動方向および移動量をも加味して前記荷重を推定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記推定手段は、前記ステアリングホイールの回転角度をも加味して前記荷重を推定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記モータ制御手段は、前記推定手段が推定した前記荷重が大きい場合には当該荷重が小さい場合よりも前記電動モータによる補助力を大きくすることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。