JP6131208B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
電動モータが発生するトルクで運転者の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置が広く使用されている（特許文献１参照）。
電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルに生じる操舵トルクに応じたアシスト力を電動モータのトルク（補助操舵トルク）で発生させる。さらに、操舵角が大きい領域での制御安定性を確保するため、特許文献１に記載される電動パワーステアリング装置は操舵トルクの検出信号（トルク信号）に位相補償を施し、位相補償が施されたトルク信号に基づいて補助操舵トルクを設定する。特許文献１に記載される電動パワーステアリング装置は、電動モータに供給するアシスト電流に応じてトルク信号に位相補償が施される。
電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルに生じる操舵トルクに応じたアシスト力を電動モータのトルク（補助操舵トルク）で発生させる。さらに、操舵角が大きい領域での制御安定性を確保するため、特許文献１に記載される電動パワーステアリング装置は操舵トルクの検出信号（トルク信号）に位相補償を施し、位相補償が施されたトルク信号に基づいて補助操舵トルクを設定する。特許文献１に記載される電動パワーステアリング装置は、電動モータに供給するアシスト電流に応じてトルク信号に位相補償が施される。
電動パワーステアリング装置は、操舵角の増大にともなってステアリングレシオが徐々に低下する。つまり、操舵角が増大するほど、操向ハンドルの操作に対する転舵輪の動作が速やかになる（クイックになる）。このため操舵角が増大すると電動パワーステアリング装置の減衰性が低下する。したがって、電動パワーステアリング装置の制御安定性を高めるため、操舵角が大きい領域では、トルク信号に対して大きな遅れ位相補償が施されることが好ましい。
特許文献１に記載される電動パワーステアリング装置は、電動モータに供給されるアシスト電流の大きさに応じてトルク信号に位相補償が施される。この電動パワーステアリング装置は、操舵角の増大にともなってアシスト電流が増大する場合、トルク信号に対して大きな遅れ位相補償が施される。このようにトルク信号に対して位相補償が施されることで、操舵角が小さい領域では良好な操舵フィーリングが確保され、操舵角が大きい領域では制御安定性が確保される。
特許文献１に記載される電動パワーステアリング装置は、電動モータに供給されるアシスト電流の大きさに応じてトルク信号に位相補償が施される。この電動パワーステアリング装置は、操舵角の増大にともなってアシスト電流が増大する場合、トルク信号に対して大きな遅れ位相補償が施される。このようにトルク信号に対して位相補償が施されることで、操舵角が小さい領域では良好な操舵フィーリングが確保され、操舵角が大きい領域では制御安定性が確保される。
しかしながら、操舵角が増大した状態で操向ハンドルの操舵が止められた後に操舵が再開される場合など、操舵角が大きな状態でもアシスト電流が小さい場合がある。このような場合、操舵角が大きい領域であってもトルク信号に対して小さな遅れ位相補償（大きな進み位相補償）が施される。このため、操舵角が大きい領域での制御安定性が低下する。
特に、操向ハンドルと転舵輪の間のギア比が操舵角に応じて変化する可変ギアレシオの機能が備わる電動パワーステアリング装置の場合、操舵角が大きい領域での制御安定性の低下が顕著になる。
特に、操向ハンドルと転舵輪の間のギア比が操舵角に応じて変化する可変ギアレシオの機能が備わる電動パワーステアリング装置の場合、操舵角が大きい領域での制御安定性の低下が顕著になる。
また、電動モータに供給されるアシスト電流が変動すると、その変動に引き摺られてトルク信号に施される位相補償が変動する。このような位相補償の変動は補助操舵トルクの変動となって操向ハンドルを介して運転者に伝達される。したがって、アシスト電流が変動すると操舵フィーリングが低下する。
そこで、本発明は、トルク信号に対して効果的に位相補償を施し、制御安定性や操舵フィーリングの低下を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため本発明は、操作部材に加えられた操舵トルクに応じて電動機を制御し、この電動機が発生する駆動力をステアリング機構に伝達して操舵を補助するとともに、前記ステアリング機構の操舵角の増大にともなってステアリングレシオが低下する電動パワーステアリング装置とする。そして、前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ステアリング機構の前記操舵角を検出する舵角センサと、前記トルクセンサから出力されるトルク信号に対して位相補償を施す位相補償部と、前記位相補償部で位相補償が施された後のトルク信号に基づいて前記電動機に供給するアシスト電流を決定するアシスト電流算出部と、を備え、前記位相補償部は、前記操舵角が大きいほど、前記トルクセンサから出力されるトルク信号に対して大きな遅れ位相補償を施すことを特徴とする。
本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵角が大きくて高い制御安定性が要求される領域では、トルク信号に対して常に大きな遅れ位相補償が施される。したがって、操舵角が大きい領域での高い制御安定性が確保される。また、この電動パワーステアリング装置は、操舵角が小さい領域では、トルク信号に対して小さな遅れ位相補償が施される。したがって、操舵角が小さい領域での良好な操舵フィーリングが確保される。さらに、操舵角は高い周波数で変動することがないため、トルク信号の位相補償は高い周波数で変動しない。つまり、補助操舵トルクの不要な変動が抑制されることになり、良好な操舵フィーリングが確保される。
また、本発明は、操作部材に加えられた操舵トルクに応じて電動機を制御し、この電動機が発生する駆動力をステアリング機構に伝達して操舵を補助するとともに、前記ステアリング機構の操舵角の増大にともなってステアリングレシオが低下する電動パワーステアリング装置とする。そして、前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記電動機の状態にもとづいて前記ステアリング機構の前記操舵角を推定する舵角推定部と、前記トルクセンサから出力されるトルク信号に対して位相補償を施す位相補償部と、前記位相補償部で位相補償が施された後のトルク信号に基づいて前記電動機に供給するアシスト電流を決定するアシスト電流算出部と、を備え、前記位相補償部は、前記舵角推定部が推定する操舵角が大きいほど、前記トルクセンサから出力されるトルク信号に対して大きな遅れ位相補償を施すことを特徴とする。
本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵角が大きくて高い制御安定性が要求される領域で、トルク信号に対して常に大きな遅れ位相補償が施される。また、制御部は、電動機の状態にもとづいて操舵角を推定できる。したがって、操舵角を検出するセンサが不要になり、ステアリング機構のコストダウンを図ることができる。また、操舵角が大きい領域での高い制御安定性が確保される。さらに、この電動パワーステアリング装置は操舵角が小さい領域で、トルク信号に対して小さな遅れ位相補償が施され、良好な操舵フィーリングが確保される。
また、前記位相補償部は、前記トルク信号に対して、前記アシスト電流算出部で決定された前記アシスト電流が大きいほど大きな遅れ位相補償を施すことを特徴とする。
本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵角とアシスト電流に応じて、トルク信号に位相補償が施される。よって、同じ操舵角でもアシスト電流が大きいほど大きな遅れ位相補償がトルク信号に対して施される。したがって、トルク信号がよりきめ細かく補償され、操舵フィーリングがさらに向上する。
また、前記位相補償部は、前記トルク信号に対して、前記アシスト電流の値を前記操舵トルクの値で除算した値が大きいほど大きな遅れ位相補償を施すことを特徴とする。
本発明の電動パワーステアリング装置は、トルク信号に対し、アシスト電流値を操舵トルク値で除算した値と操舵角に応じた位相補償が施される。よって、同じ操舵角でもアシスト電流値を操舵トルク値で除算した値が大きいほど大きな遅れ位相補償がトルク信号に対して施される。したがって、トルク信号がよりきめ細かく補償され、操舵フィーリングがさらに向上する。
また、本発明の電動パワーステアリング装置は、前記ステアリング機構に備わって前記操作部材の操舵に応じて転舵する転舵輪と、前記操作部材と、の間のギア比である前記ステアリングレシオが、前記操舵角の増大にともなって低下する可変ギアレシオの機能が備わっていることを特徴とする。
本発明の電動パワーステアリング装置は、操作部材と転舵輪の間のギア比が操舵角に応じて変化し、操舵角が大きくなるほど、操作部材の操舵に対して転舵輪が速やかに動作する。したがって、操舵角が大きい領域では、ステアリング機構の減衰性が大きく低下する。しかしながら、操舵角が大きい領域では常に大きな遅れ位相補償がトルク信号に対して施される。このため、ステアリング機構の減衰性の低下を良好に抑制することができ、高い制御安定性の確保が可能になる。また、操舵角が小さい領域では良好な操舵フィーリングが確保される。
このように、本発明によると、操作部材と転舵輪の間のギア比が操舵角に応じて変化する可変ギアレシオの機能を有する電動パワーステアリング装置であっても、良好な制御安定性と良好な操舵フィーリングをともに実現するようにトルク信号を補償できる。
このように、本発明によると、操作部材と転舵輪の間のギア比が操舵角に応じて変化する可変ギアレシオの機能を有する電動パワーステアリング装置であっても、良好な制御安定性と良好な操舵フィーリングをともに実現するようにトルク信号を補償できる。
本発明によると、トルク信号に対して効果的に位相補償を施し、制御安定性や操舵フィーリングの低下を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供できる。
《第１実施形態》
以下、本発明を実施するための第１実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１は、電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
以下、本発明を実施するための第１実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１は、電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
図１に示すように、車両のステアリング機構１００は、ステアリング軸２２（ピニオン軸）に操作部材（操向ハンドル２１）が取り付けられて構成される。ステアリング軸２２は、ラックアンドピニオン機構２５のラック軸２５ａに噛合するピニオンギア（図示せず）と一体に回転動作する。
そして運転者が操向ハンドル２１を操舵すると、図示しないピニオンギアがステアリング軸２２と一体に回転してラック軸２５ａを左右方向に移動（左右動）させる。これによって、ラック軸２５ａに連結される左右の転舵輪２Ｒ，２Ｌ（第１実施形態では前輪）が転舵する。操向ハンドル２１が操舵されて回転する角度を、ステアリング機構１００の操舵角（ハンドル操舵角θｈ）とする。
そして運転者が操向ハンドル２１を操舵すると、図示しないピニオンギアがステアリング軸２２と一体に回転してラック軸２５ａを左右方向に移動（左右動）させる。これによって、ラック軸２５ａに連結される左右の転舵輪２Ｒ，２Ｌ（第１実施形態では前輪）が転舵する。操向ハンドル２１が操舵されて回転する角度を、ステアリング機構１００の操舵角（ハンドル操舵角θｈ）とする。
このステアリング機構１００には、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering）１が備わる。
電動パワーステアリング装置１には、電動機（電動モータ２３）が備わっている。電動モータ２３は、補助操舵力（補助操舵トルク）をトルク（駆動トルク）として発生する。補助操舵トルクは、運転者が操向ハンドル２１を操舵するときの操舵力を低減する。これによって、運転者による操向ハンドル２１の操舵が補助される。
電動パワーステアリング装置１には、電動機（電動モータ２３）が備わっている。電動モータ２３は、補助操舵力（補助操舵トルク）をトルク（駆動トルク）として発生する。補助操舵トルクは、運転者が操向ハンドル２１を操舵するときの操舵力を低減する。これによって、運転者による操向ハンドル２１の操舵が補助される。
電動モータ２３の出力軸は、図示しないピニオンギアを介してラック軸２５ａに噛合する。本実施形態のステアリング機構１００は、ステアリング軸２２とラック軸２５ａ、及び、電動モータ２３とラック軸２５ａが、それぞれ異なるピニオンギアを介して噛合するデュアルピニオンＥＰＳとなっている。
運転者が操向ハンドル２１を操舵したとき、電動モータ２３の出力軸が回転駆動する。この出力軸の回転駆動で生じるトルクが補助操舵トルクとしてラック軸２５ａに付与される。電動モータ２３からラック軸２５ａに付与される補助操舵トルクによって操舵力が低減される。
電動モータ２３には、図示しない回転速度検出手段が備わっている。回転速度検出手段は、電動モータ２３（出力軸）の回転速度を検出し回転速度信号Ｎｓを出力する。
運転者が操向ハンドル２１を操舵したとき、電動モータ２３の出力軸が回転駆動する。この出力軸の回転駆動で生じるトルクが補助操舵トルクとしてラック軸２５ａに付与される。電動モータ２３からラック軸２５ａに付与される補助操舵トルクによって操舵力が低減される。
電動モータ２３には、図示しない回転速度検出手段が備わっている。回転速度検出手段は、電動モータ２３（出力軸）の回転速度を検出し回転速度信号Ｎｓを出力する。
また、電動パワーステアリング装置１は制御部（Electronic Control Unit：ＥＣＵ２０）で制御される。ＥＣＵ２０は、電動モータ２３を駆動制御して、操向ハンドル２１の操舵を補助するように電動パワーステアリング装置１を制御する。
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えるマイクロコンピュータおよび周辺回路などから構成される。ＥＣＵ２０は、例えば、ＲＯＭに格納されるプログラムを実行して電動パワーステアリング装置１を制御する。
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えるマイクロコンピュータおよび周辺回路などから構成される。ＥＣＵ２０は、例えば、ＲＯＭに格納されるプログラムを実行して電動パワーステアリング装置１を制御する。
ステアリング軸２２にはトルクセンサ１６が取り付けられている。トルクセンサ１６は、操向ハンドル２１が操舵されるときの操舵トルクを検出する。トルクセンサ１６は、操向ハンドル２１の操舵に応じてトルク信号Ｔｓを出力する。トルク信号Ｔｓは、ＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、入力されたトルク信号Ｔｓに基づいて、ステアリング軸２２に生じる操舵トルクを算出する。そして、ＥＣＵ２０は、算出した操舵トルクに基づいて電動モータ２３を制御する。ＥＣＵ２０は、運転者が操向ハンドル２１を操舵するときの操舵力を低減する補助操舵トルクを電動モータ２３に発生させる。
ステアリング軸２２には磁歪式のトルクセンサ１６が備わっている。磁歪式のトルクセンサ１６は、２つの磁歪膜（第１磁歪膜１６ａ，第２磁歪膜１６ｂ）を有する。２つの磁歪膜は、ステアリング軸２２の軸方向２箇所に被着されている。第１磁歪膜１６ａと第２磁歪膜１６ｂは、歪みに対して透磁率の変化が大きい素材からなる金属膜である。例えば、第１磁歪膜１６ａと第２磁歪膜１６ｂは、ステアリング軸２２の外周にメッキ法で形成されたＮｉ−Ｆｅ系の合金膜からなる。
第１磁歪膜１６ａは、ステアリング軸２２の軸方向に対して約４５度傾斜した方向に磁気異方性を有する。第２磁歪膜１６ｂは、第１磁歪膜１６ａの磁気異方性の方向に対して約９０度傾斜した方向に磁気異方性を有する。
トルクセンサ１６には、４つの検出コイル（第１検出コイル１６１ａ，第２検出コイル１６１ｂ，第３検出コイル１６１ｃ，第４検出コイル１６１ｄ）が備わっている。
第１検出コイル１６１ａと第２検出コイル１６１ｂはステアリング軸２２の軸方向に並んで配置され、第１磁歪膜１６ａと対向している。第１検出コイル１６１ａと第２検出コイル１６１ｂは、第１磁歪膜１６ａと所定の間隙を有して、第１磁歪膜１６ａの周囲に配置されている。
第３検出コイル１６１ｃと第４検出コイル１６１ｄはステアリング軸２２の軸方向に並んで配置され、第２磁歪膜１６ｂと対向している。第３検出コイル１６１ｃと第４検出コイル１６１ｄは、第２磁歪膜１６ｂと所定の間隙を有して、第２磁歪膜１６ｂの周囲に配置されている。
また、トルクセンサ１６には、前記した４つの検出コイルと接続される検出回路１６０が備わっている。
第１検出コイル１６１ａと第２検出コイル１６１ｂはステアリング軸２２の軸方向に並んで配置され、第１磁歪膜１６ａと対向している。第１検出コイル１６１ａと第２検出コイル１６１ｂは、第１磁歪膜１６ａと所定の間隙を有して、第１磁歪膜１６ａの周囲に配置されている。
第３検出コイル１６１ｃと第４検出コイル１６１ｄはステアリング軸２２の軸方向に並んで配置され、第２磁歪膜１６ｂと対向している。第３検出コイル１６１ｃと第４検出コイル１６１ｄは、第２磁歪膜１６ｂと所定の間隙を有して、第２磁歪膜１６ｂの周囲に配置されている。
また、トルクセンサ１６には、前記した４つの検出コイルと接続される検出回路１６０が備わっている。
ステアリング軸２２にトルクが生じると、第１磁歪膜１６ａと第２磁歪膜１６ｂの一方に圧縮力が作用して他方に引張力が作用する。その結果、第１磁歪膜１６ａと第２磁歪膜１６ｂの一方は透磁率が増加し、他方は透磁率が減少する。このとき、透磁率が増加する磁歪膜の周囲に配置される検出コイルのインダクタンスが増加する。また、透磁率が減少する磁歪膜の周囲に配置される検出コイルのインダクタンスが減少する。
検出回路１６０は、検出コイルのインダクタンスの変化をトルク信号Ｔｓに変換して出力する。検出回路１６０から出力されたトルク信号ＴｓはＥＣＵ２０に入力される。
検出回路１６０は、検出コイルのインダクタンスの変化をトルク信号Ｔｓに変換して出力する。検出回路１６０から出力されたトルク信号ＴｓはＥＣＵ２０に入力される。
ＥＣＵ２０には、車速センサ１７、ヨーレートセンサ１８、及び舵角センサ１９が接続される。
車速センサ１７は、車速を単位時間あたりのパルス数として検出し、車速信号Ｖｓを出力する。車速信号Ｖｓは、車速が高いほど大きくなる。
ヨーレートセンサ１８は、例えば、車両にヨーモーメントが発生していないときを「０」とする。そして、ヨーレートセンサ１８は、例えば、左方向のヨーモーメントが発生しているときに正の値、右方向のヨーモーメントが発生しているときに負の値をヨーレート信号Ｙｓとして出力する。
舵角センサ１９は、操向ハンドル２１が操舵された角度（ハンドル操舵角θｈ）を検出する。本実施形態では、舵角センサ１９が検出するハンドル操舵角θｈをステアリング機構１００の操舵角とする。
車速センサ１７は、車速を単位時間あたりのパルス数として検出し、車速信号Ｖｓを出力する。車速信号Ｖｓは、車速が高いほど大きくなる。
ヨーレートセンサ１８は、例えば、車両にヨーモーメントが発生していないときを「０」とする。そして、ヨーレートセンサ１８は、例えば、左方向のヨーモーメントが発生しているときに正の値、右方向のヨーモーメントが発生しているときに負の値をヨーレート信号Ｙｓとして出力する。
舵角センサ１９は、操向ハンドル２１が操舵された角度（ハンドル操舵角θｈ）を検出する。本実施形態では、舵角センサ１９が検出するハンドル操舵角θｈをステアリング機構１００の操舵角とする。
ＥＣＵ２０には、車速センサ１７が出力する車速信号Ｖｓとヨーレートセンサ１８が出力するヨーレート信号Ｙｓと舵角センサ１９が出力する舵角信号θｓが入力される。ＥＣＵ２０は、車速センサ１７から入力される車速信号Ｖｓに基づいて車速（車体速）を算出する。また、ＥＣＵ２０は、ヨーレートセンサ１８から入力されるヨーレート信号Ｙｓに基づいてヨーレートを算出する。また、ＥＣＵ２０は、舵角センサ１９から入力される舵角信号θｓに基づいてハンドル操舵角θｈを算出する。
ＥＣＵ２０には、電動モータ２３の回転速度検出手段が出力する回転速度信号Ｎｓが入力される。ＥＣＵ２０は、入力される回転速度信号Ｎｓに基づいて電動モータ２３（出力軸）の回転速度を算出する。
ＥＣＵ２０には、アシスト電流算出部２０ａが備わる。例えば、ＥＣＵ２０が前記したプログラムを実行してアシスト電流算出部２０ａの機能を実現する。アシスト電流算出部２０ａは、電動モータ２３に供給するアシスト電流Ｉｔａｒを設定する。ＥＣＵ２０は、アシスト電流算出部２０ａが設定するアシスト電流Ｉｔａｒを電動モータ２３に供給する。電動モータ２３は、ＥＣＵ２０から供給されるアシスト電流Ｉｔａｒで駆動し、運転者が操向ハンドル２１を操舵するときの操舵力を低減する補助操舵トルクを発生する。
図２は、アシスト電流算出部の機能ブロック図である。
図２に示すように、アシスト電流算出部２０ａは、基本アシスト制御部５１と、イナーシャ制御部５２と、フリクション付与制御部５３と、ダンパ制御部５４と、ハンドル戻し制御部５５と、を備える。
図２に示すように、アシスト電流算出部２０ａは、基本アシスト制御部５１と、イナーシャ制御部５２と、フリクション付与制御部５３と、ダンパ制御部５４と、ハンドル戻し制御部５５と、を備える。
イナーシャ制御部５２は、イナーシャ電流Ｉｉを設定する。イナーシャ電流Ｉｉは、操向ハンドル２１（図１参照）の切り増し時（切り戻し時）における電動モータ２３（図１参照）の回転子の慣性（慣性モーメント）による応答性の低下を補償する。イナーシャ制御部５２は、トルク微分部６８とイナーシャ特性部７０を備える。トルク微分部６８は、トルクセンサ１６（図１参照）から入力されるトルク信号Ｔｓを微分する。トルク微分部６８は、立ち上がり部（立ち下がり部）の過渡応答を微分値ｄＴｓ／ｄｔ（ｄは微分演算子）として抽出する。微分値ｄＴｓ／ｄｔはイナーシャ特性部７０に入力される。このとき、車速信号Ｖｓに応じた車両応答性に基づいた係数が微分値ｄＴｓ／ｄｔに乗算される構成であってもよい。
イナーシャ特性部７０は、イナーシャマップ７０ｉを有する。イナーシャマップ７０ｉは、微分値ｄＴｓ／ｄｔとイナーシャ電流Ｉｉの関係を示すマップである。イナーシャ電流Ｉｉは、微分値ｄＴｓ／ｄｔに概ね比例する。このようなイナーシャマップ７０ｉは、あらかじめ設定されてＥＣＵ２０（図１参照）の記憶部に記憶されていることが好ましい。イナーシャ特性部７０は、微分値ｄＴｓ／ｄｔに基づいてイナーシャマップ７０ｉを参照し、イナーシャ電流Ｉｉを設定する。設定されたイナーシャ電流Ｉｉは電流演算器７２に入力される。
フリクション付与制御部５３には、電動モータ２３（図１参照）の回転速度検出手段から回転速度信号Ｎｓが入力される。また、フリクション付与制御部５３には、車速センサ１７（図１参照）から車速信号Ｖｓが入力される。そして、フリクション付与制御部５３は、回転速度信号Ｎｓと車速信号Ｖｓに基づいて付与フリクショントルクＶｔｆを設定する。また、フリクション付与制御部５３は、付与フリクショントルクＶｔｆを電流に変換して付与フリクション電流Ｉｆを設定する。設定された付与フリクショントルクＶｔｆはトルク値減算器６６に入力される。また、設定された付与フリクション電流Ｉｆは、電流減算器（第１電流減算器７４）に入力される。
例えば、車速信号Ｖｓと付与フリクショントルクＶｔｆの相関関係を示すマップがあらかじめ設定されてＥＣＵ２０（図１参照）に記憶されていれば、フリクション付与制御部５３は当該マップを参照して付与フリクショントルクＶｔｆを容易に設定できる。また、付与フリクショントルクＶｔｆと付与フリクション電流Ｉｆの相関関係を示すマップがあらかじめ設定されてＥＣＵ２０に記憶されていれば、フリクション付与制御部５３は当該マップを参照して付与フリクショントルクＶｔｆを付与フリクション電流Ｉｆに容易に変換できる。
ダンパ制御部５４はダンパ電流Ｉｄを設定する。ダンパ電流Ｉｄは、操向ハンドル２１（図１参照）の収斂性を向上させる。ダンパ制御部５４は、ダンパマップ５４ｄを有する。ダンパマップ５４ｄは、回転速度信号Ｎｓと、車速信号Ｖｓと、ダンパ電流Ｉｄと、の関係を示すマップである。ダンパ電流Ｉｄは、車速信号Ｖｓが大きいほど大きくなり、回転速度信号Ｎｓが大きいほど大きくなる。このようなダンパマップ５４ｄは、あらかじめ設定されて、ＥＣＵ２０（図１参照）の記憶部に記憶されていることが好ましい。
ダンパ制御部５４は、電動モータ２３（図１参照）の回転速度検出手段から入力される回転速度信号Ｎｓと、車速センサ１７（図１参照）から入力される車速信号Ｖｓと、に基づいてダンパマップ５４ｄを参照し、ダンパ電流Ｉｄを設定する。設定されたダンパ電流Ｉｄは、電流演算器７２に入力される。
ダンパ制御部５４は、電動モータ２３（図１参照）の回転速度検出手段から入力される回転速度信号Ｎｓと、車速センサ１７（図１参照）から入力される車速信号Ｖｓと、に基づいてダンパマップ５４ｄを参照し、ダンパ電流Ｉｄを設定する。設定されたダンパ電流Ｉｄは、電流演算器７２に入力される。
ハンドル戻し制御部５５はハンドル戻し電流Ｉｂを設定する。ハンドル戻し電流Ｉｂは、操向ハンドル２１（図１参照）の戻り（切り戻し）特性を向上させる。ハンドル戻し制御部５５は、舵角信号θｓ及び車速信号Ｖｓに基づいてハンドル戻し電流Ｉｂを設定する。ハンドル戻し制御部５５は、ＳＡＴ（セルフアライニングトルク）による操向ハンドル２１の戻りの効果を高めるようにハンドル戻し電流Ｉｂを算出する。設定されたハンドル戻し電流Ｉｂは電流減算器（第２電流減算器７６）に入力される。
例えば、車速とハンドル操舵角θｈとハンドル戻し電流Ｉｂの相関関係を示すマップがあらかじめ設定されてＥＣＵ２０に記憶されていれば、ハンドル戻し制御部５５は当該マップを参照してハンドル戻し電流Ｉｂを容易に設定できる。
基本アシスト制御部５１は、位相補償部６２と、アシスト特性部６４と、トルク値減算器６６とを備える。
位相補償部６２は、トルクセンサ１６（図１参照）による操舵トルクの検出と、電動モータ２３（図１参照）によるステアリング軸２２（図１参照）への補助操舵トルクの付与と、の間の位相を補償する。
位相補償部６２は、舵角センサ１９（図１参照）から入力される舵角信号θｓに基づいて、トルクセンサ１６（図１参照）から入力されるトルク信号Ｔｓに対して補償を施す。位相補償部６２は、トルク信号Ｔｓに対して補償が施された補償トルク信号Ｔｓｐ（つまり、トルク信号Ｔｓが補償された補償トルク信号Ｔｓｐ）を設定する。
位相補償部６２はハンドル操舵角θｈにもとづいてトルク信号Ｔｓのゲイン（振幅）Ｇ［ｄＢ］と位相Ｐｈ［ｄｅｇ］を補償し、補償トルク信号Ｔｓｐを設定する。設定された補償トルク信号Ｔｓｐはトルク値減算器６６に入力される。
位相補償部６２は、トルクセンサ１６（図１参照）による操舵トルクの検出と、電動モータ２３（図１参照）によるステアリング軸２２（図１参照）への補助操舵トルクの付与と、の間の位相を補償する。
位相補償部６２は、舵角センサ１９（図１参照）から入力される舵角信号θｓに基づいて、トルクセンサ１６（図１参照）から入力されるトルク信号Ｔｓに対して補償を施す。位相補償部６２は、トルク信号Ｔｓに対して補償が施された補償トルク信号Ｔｓｐ（つまり、トルク信号Ｔｓが補償された補償トルク信号Ｔｓｐ）を設定する。
位相補償部６２はハンドル操舵角θｈにもとづいてトルク信号Ｔｓのゲイン（振幅）Ｇ［ｄＢ］と位相Ｐｈ［ｄｅｇ］を補償し、補償トルク信号Ｔｓｐを設定する。設定された補償トルク信号Ｔｓｐはトルク値減算器６６に入力される。
トルク値減算器６６は、位相補償部６２で設定される補償トルク信号Ｔｓｐからフリクション付与制御部５３で設定される付与フリクショントルクＶｔｆを減算する。付与フリクショントルクＶｔｆが減算された補償トルク信号Ｔｓｐはアシスト特性部６４に入力される。
アシスト特性部６４は、付与フリクショントルクＶｔｆが減算された補償トルク信号Ｔｓｐと、車速センサ１７（図１参照）から入力される車速信号Ｖｓと、に基づいて、アシスト電流Ｉｔａｒの基準となる電流（基準電流Ｉａ）を設定する。
アシスト特性部６４は、アシスト電流マップ６４ａを備える。アシスト電流マップ６４ａは、補償トルク信号Ｔｓｐと、車速信号Ｖｓと、基準電流Ｉａと、の相関関係を示すマップである。アシスト電流マップ６４ａは、車速信号Ｖｓが高いほど（つまり、車速が高いほど）基準電流Ｉａが低くなり、補償トルク信号Ｔｓｐが大きいほど基準電流Ｉａが高くなるという特性を有する。このようなアシスト電流マップ６４ａは、あらかじめ設定されて、ＥＣＵ２０（図１参照）の記憶部に記憶されていることが好ましい。
アシスト特性部６４は、アシスト電流マップ６４ａを備える。アシスト電流マップ６４ａは、補償トルク信号Ｔｓｐと、車速信号Ｖｓと、基準電流Ｉａと、の相関関係を示すマップである。アシスト電流マップ６４ａは、車速信号Ｖｓが高いほど（つまり、車速が高いほど）基準電流Ｉａが低くなり、補償トルク信号Ｔｓｐが大きいほど基準電流Ｉａが高くなるという特性を有する。このようなアシスト電流マップ６４ａは、あらかじめ設定されて、ＥＣＵ２０（図１参照）の記憶部に記憶されていることが好ましい。
アシスト電流マップ６４ａに示すように、基準電流Ｉａは、補償トルク信号Ｔｓｐの増加に応じて増加し、車速信号Ｖｓの低下（車速の低下）に応じて減少する。
アシスト特性部６４で設定された基準電流Ｉａは電流演算器７２に入力される。
アシスト特性部６４で設定された基準電流Ｉａは電流演算器７２に入力される。
電流演算器７２は、基本アシスト制御部５１で設定される基準電流Ｉａと、イナーシャ制御部５２で設定されるイナーシャ電流Ｉｉと、を加算し、ダンパ制御部５４で設定されるダンパ電流Ｉｄを減算して第１中間電流Ｉａ１を設定する。電流演算器７２で設定される第１中間電流Ｉａ１は第１電流減算器７４に入力される。
第１電流減算器７４は、電流演算器７２で設定される第１中間電流Ｉａ１から、フリクション付与制御部５３で設定される付与フリクション電流Ｉｆを減算して、第２中間電流Ｉａ２を設定する。第１電流減算器７４で設定される第２中間電流Ｉａ２は第２電流減算器７６に入力される。
第２電流減算器７６は、第１電流減算器７４で設定される第２中間電流Ｉａ２から、ハンドル戻し制御部５５で設定されるハンドル戻し電流Ｉｂを減算し、アシスト電流Ｉｔａｒを設定する。
第１電流減算器７４は、電流演算器７２で設定される第１中間電流Ｉａ１から、フリクション付与制御部５３で設定される付与フリクション電流Ｉｆを減算して、第２中間電流Ｉａ２を設定する。第１電流減算器７４で設定される第２中間電流Ｉａ２は第２電流減算器７６に入力される。
第２電流減算器７６は、第１電流減算器７４で設定される第２中間電流Ｉａ２から、ハンドル戻し制御部５５で設定されるハンドル戻し電流Ｉｂを減算し、アシスト電流Ｉｔａｒを設定する。
つまり、電動モータ２３（図１参照）に供給されるアシスト電流Ｉｔａｒは、次式（１）により設定される。
Ｉｔａｒ＝Ｉａ（基準電流）＋Ｉｉ（イナーシャ電流）−Ｉｄ（ダンパ電流）
−Ｉｆ（付与フリクション電流）−Ｉｂ（ハンドル戻し電流）
＝Ｉａ１（第１中間電流）−Ｉｆ−Ｉｂ
＝Ｉａ２（第２中間電流）−Ｉｂ ・・・（１）
Ｉｔａｒ＝Ｉａ（基準電流）＋Ｉｉ（イナーシャ電流）−Ｉｄ（ダンパ電流）
−Ｉｆ（付与フリクション電流）−Ｉｂ（ハンドル戻し電流）
＝Ｉａ１（第１中間電流）−Ｉｆ−Ｉｂ
＝Ｉａ２（第２中間電流）−Ｉｂ ・・・（１）
ＥＣＵ２０（図１参照）は、電動モータ２３（図１参照）にアシスト電流Ｉｔａｒが供給されるように、電動モータ２３をフィードバック制御する。
トルク値減算器６６では、付与フリクショントルクＶｔｆ（を示す信号）が補償トルク信号Ｔｓｐから減算される。また、第１電流減算器７４では、付与フリクション電流Ｉｆが第１中間電流Ｉａ１から減算される。これによって、電動パワーステアリング装置１（図１参照）に機械的なフリクションが電気的に付与される。
また、第２電流減算器７６では、ハンドル戻し電流Ｉｂが第２中間電流Ｉａ２から減算される。これによって、電動モータ２３（図１参照）の回転トルクを舵角信号θｓの減少に応じて円滑に減少させることができる。
また、第２電流減算器７６では、ハンドル戻し電流Ｉｂが第２中間電流Ｉａ２から減算される。これによって、電動モータ２３（図１参照）の回転トルクを舵角信号θｓの減少に応じて円滑に減少させることができる。
図３の（ａ）は位相補償部が有するゲイン補償マップ、（ｂ）は位相補償部が有する位相補償マップである。
図３の（ａ）に示すゲイン補償マップＭＰｇは、横軸がトルク信号Ｔｓの周波数で縦軸がゲインＧを示す。また、図３の（ｂ）に示す位相補償マップＭＰｐは、横軸がトルク信号Ｔｓの周波数で縦軸が位相Ｐｈを示す。位相補償マップＭＰｐの位相Ｐｈは、プラス（＋）側が進み位相を示し、マイナス（−）側が遅れ位相を示す。
基本アシスト制御部５１の位相補償部６２（図２参照）は、図３の（ａ）に示すゲイン補償マップＭＰｇと、図３の（ｂ）に示す位相補償マップＭＰｐと、に基づいてトルク信号Ｔｓに対して補償を施し、補償トルク信号Ｔｓｐを設定する。
図３の（ａ）に示すゲイン補償マップＭＰｇは、横軸がトルク信号Ｔｓの周波数で縦軸がゲインＧを示す。また、図３の（ｂ）に示す位相補償マップＭＰｐは、横軸がトルク信号Ｔｓの周波数で縦軸が位相Ｐｈを示す。位相補償マップＭＰｐの位相Ｐｈは、プラス（＋）側が進み位相を示し、マイナス（−）側が遅れ位相を示す。
基本アシスト制御部５１の位相補償部６２（図２参照）は、図３の（ａ）に示すゲイン補償マップＭＰｇと、図３の（ｂ）に示す位相補償マップＭＰｐと、に基づいてトルク信号Ｔｓに対して補償を施し、補償トルク信号Ｔｓｐを設定する。
図２に示す位相補償部６２がトルク信号Ｔｓに補償を施す手順（補償トルク信号Ｔｓｐを設定する手順）を説明する。位相補償部６２は、トルク信号Ｔｓが入力されると、ゲイン補償マップＭＰｇを参照し、例えば、ハンドル操舵角θｈが「０」のときのゲインＧに「Ｇｍａｘ」を選択する。すると、「Ｇｍａｘ」に対応するハンドル操舵角θｈ（＝０）に応じた位相Ｐｈ（例えば、「Ｐｈｍｉｎ」）が選択される。そして、位相補償部６２は、ゲインＧが「Ｇｍａｘ」で位相Ｐｈが「Ｐｈｍｉｎ」の補償トルク信号Ｔｓｐを設定する（デフォルト設定という）。
なお、デフォルト設定のとき、位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈが「０」のときのゲインＧとして「Ｇｍｉｎ」を選択してもよい。この場合、「Ｇｍｉｎ」に対応するハンドル操舵角θｈ（＝０）に応じた位相Ｐｈ（例えば「Ｐｈｍａｘ」）が選択される。
なお、デフォルト設定のとき、位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈが「０」のときのゲインＧとして「Ｇｍｉｎ」を選択してもよい。この場合、「Ｇｍｉｎ」に対応するハンドル操舵角θｈ（＝０）に応じた位相Ｐｈ（例えば「Ｐｈｍａｘ」）が選択される。
図３の（ａ）に示すＧｍａｘはゲインＧの最大値（最大ゲイン）であり、ＧｍｉｎはゲインＧの最小値（最小ゲイン）である。また、図３の（ｂ）に示すＰｈｍａｘは位相Ｐｈの遅れの最大値（最大位相遅れ）であり、Ｐｈｍｉｎは位相Ｐｈの遅れの最小値（最小位相遅れ）である。
次に、位相補償部６２は、舵角センサ１９（図１参照）から入力される舵角信号θｓに基づいてゲインＧと位相Ｐｈを補償する。位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈにもとづいて、図３の（ａ）に示すゲイン補償マップＭＰｇを参照する。そして位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈに対応するゲインＧを選択する。また、位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈに基づいて、図３の（ｂ）に示す位相補償マップＭＰｐを参照する。そして位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈに対応する位相Ｐｈを選択する。
位相補償部６２は、選択したゲインＧと位相Ｐｈに基づいて補償トルク信号Ｔｓｐを設定する。位相補償部６２は、このような手順でトルク信号Ｔｓに補償を施して補償トルク信号Ｔｓｐを設定する。
位相補償部６２は、選択したゲインＧと位相Ｐｈに基づいて補償トルク信号Ｔｓｐを設定する。位相補償部６２は、このような手順でトルク信号Ｔｓに補償を施して補償トルク信号Ｔｓｐを設定する。
図３の（ａ）に示すように、ゲイン補償マップＭＰｇは、ハンドル操舵角θｈが大きいほど最小ゲインＧｍｉｎ側になり、ハンドル操舵角θｈが小さいほど最大ゲインＧｍａｘ側になる。したがって、補償トルク信号Ｔｓｐは、ハンドル操舵角θｈが大きいほど小さなゲインＧになる。
また、図３の（ｂ）に示すように、位相補償マップＭＰｐは、ハンドル操舵角θｈが大きいほど最大位相遅れＰｈｍａｘ側になり、ハンドル操舵角θｈが小さいほど最小位相遅れＰｈｍｉｎ側になる。したがって、補償トルク信号Ｔｓｐは、ハンドル操舵角θｈが大きいほど、トルク信号Ｔｓに対して位相Ｐｈの遅れが大きくなる（小さな進み位相になる）。つまり、位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈが大きいほど大きな遅れ位相となるようにトルク信号Ｔｓを補償する。
また、図３の（ｂ）に示すように、位相補償マップＭＰｐは、ハンドル操舵角θｈが大きいほど最大位相遅れＰｈｍａｘ側になり、ハンドル操舵角θｈが小さいほど最小位相遅れＰｈｍｉｎ側になる。したがって、補償トルク信号Ｔｓｐは、ハンドル操舵角θｈが大きいほど、トルク信号Ｔｓに対して位相Ｐｈの遅れが大きくなる（小さな進み位相になる）。つまり、位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈが大きいほど大きな遅れ位相となるようにトルク信号Ｔｓを補償する。
図２に示す位相補償部６２で設定された補償トルク信号Ｔｓｐはトルク値減算器６６に入力される。トルク値減算器６６は、フリクション付与制御部５３で設定された付与フリクショントルクＶｔｆを補償トルク信号Ｔｓｐから減算する。付与フリクショントルクＶｔｆが減算された補償トルク信号Ｔｓｐは、アシスト特性部６４に入力される。アシスト特性部６４は、補償トルク信号Ｔｓｐにもとづいて前記したように基準電流Ｉａを設定する。
以上のように、第１実施形態の位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈが大きいほどゲインＧが低く抑えられ、かつ位相Ｐｈの遅れが大きくなるようにトルク信号Ｔｓに対して補償を施す（補償トルク信号Ｔｓｐを設定する）。例えば、ハンドル操舵角θｈが大きくアシスト電流Ｉｔａｒが小さい状態でも、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償が施される。そして、ＥＣＵ２０（アシスト電流算出部２０ａ）は、位相補償部６２によって補償が施されたトルク信号Ｔｓ（補償トルク信号Ｔｓｐ）にもとづいて、電動モータ２３（図１参照）に供給するアシスト電流Ｉｔａｒを設定する。これによって、ハンドル操舵角θｈが大きい領域での制御安定性が確保される。
《第２実施形態》
図４は、第２実施形態に係るアシスト電流算出部の機能ブロック図である。
図１に示すように、第１実施形態のステアリング機構１００には舵角センサ１９が備わる。そして、ＥＣＵ２０（アシスト電流算出部２０ａ）は、舵角センサ１９から入力される舵角信号θｓに基づいて、トルク信号Ｔｓに対して補償を施す。
これに対し、第２実施形態のステアリング機構１００には舵角センサ１９が備わらない。また、図４に示すように、第２実施形態のアシスト電流算出部２０ａには舵角推定部５０が備わっている。舵角推定部５０には、電動モータ２３（図１参照）の回転速度検出手段が出力する回転速度信号Ｎｓが入力される。
図４は、第２実施形態に係るアシスト電流算出部の機能ブロック図である。
図１に示すように、第１実施形態のステアリング機構１００には舵角センサ１９が備わる。そして、ＥＣＵ２０（アシスト電流算出部２０ａ）は、舵角センサ１９から入力される舵角信号θｓに基づいて、トルク信号Ｔｓに対して補償を施す。
これに対し、第２実施形態のステアリング機構１００には舵角センサ１９が備わらない。また、図４に示すように、第２実施形態のアシスト電流算出部２０ａには舵角推定部５０が備わっている。舵角推定部５０には、電動モータ２３（図１参照）の回転速度検出手段が出力する回転速度信号Ｎｓが入力される。
舵角推定部５０は、回転速度信号Ｎｓからハンドル操舵角θｈの推定値（舵角推定値θｈ＊）を算出する。
例えば、電動モータ２３（図１参照）の回転速度検出手段がレゾルバの場合、回転速度検出手段（レゾルバ）は、回転速度信号Ｎｓとして回転角度信号を出力する。舵角推定部５０は回転角度信号に基づいて舵角推定値θｈ＊を算出する。
また、電動モータ２３の回転速度検出手段が回転子の角速度を検出する角速度センサの場合、回転速度検出手段（角速度センサ）は、回転速度信号Ｎｓとして角速度信号を出力する。舵角推定部５０は角速度信号を積分して回転子の回転角度を算出する。さらに、舵角推定部５０は、算出した回転角度に基づいて舵角推定値θｈ＊を算出する。
また、電動モータ２３の回転速度検出手段が逆起電圧を検出する電圧計の場合、回転速度検出手段（電圧計）は、回転速度信号Ｎｓとして電圧信号を出力する。舵角推定部５０は電圧信号から回転子の角速度を推定する。さらに、舵角推定部５０は、推定した角速度を積分して回転角度を算出し、算出した回転角度に基づいて舵角推定値θｈ＊を算出する。
このように、舵角推定部５０は、電動モータ２３の状態（回転角度、回転子の角速度、発生する逆起電圧等）にもとづいてハンドル操舵角θｈを推定する（舵角推定値θｈ＊を算出する）。
例えば、電動モータ２３（図１参照）の回転速度検出手段がレゾルバの場合、回転速度検出手段（レゾルバ）は、回転速度信号Ｎｓとして回転角度信号を出力する。舵角推定部５０は回転角度信号に基づいて舵角推定値θｈ＊を算出する。
また、電動モータ２３の回転速度検出手段が回転子の角速度を検出する角速度センサの場合、回転速度検出手段（角速度センサ）は、回転速度信号Ｎｓとして角速度信号を出力する。舵角推定部５０は角速度信号を積分して回転子の回転角度を算出する。さらに、舵角推定部５０は、算出した回転角度に基づいて舵角推定値θｈ＊を算出する。
また、電動モータ２３の回転速度検出手段が逆起電圧を検出する電圧計の場合、回転速度検出手段（電圧計）は、回転速度信号Ｎｓとして電圧信号を出力する。舵角推定部５０は電圧信号から回転子の角速度を推定する。さらに、舵角推定部５０は、推定した角速度を積分して回転角度を算出し、算出した回転角度に基づいて舵角推定値θｈ＊を算出する。
このように、舵角推定部５０は、電動モータ２３の状態（回転角度、回転子の角速度、発生する逆起電圧等）にもとづいてハンドル操舵角θｈを推定する（舵角推定値θｈ＊を算出する）。
舵角推定部５０が算出した舵角推定値θｈ＊は位相補償部６２に入力される。位相補償部６２は、舵角推定部５０から入力される舵角推定値θｈ＊に基づいてトルク信号Ｔｓに対して補償を施し、補償トルク信号Ｔｓｐを設定する。
具体的に、位相補償部６２は、図３の（ａ）に示すゲイン補償マップＭＰｇのハンドル操舵角θｈを舵角推定値θｈ＊に置き換え、ゲイン補償マップＭＰｇにもとづいて補償トルク信号ＴｓｐのゲインＧを設定する。また、位相補償部６２は、図３の（ｂ）に示す位相補償マップＭＰｐのハンドル操舵角θｈを舵角推定値θｈ＊に置き換え、位相補償マップＭＰｐにもとづいて補償トルク信号Ｔｓｐの位相Ｐｈを設定する。つまり、位相補償部６２は、舵角推定部５０が推定したハンドル操舵角θｈ（舵角推定値θｈ＊）が大きいほど、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償を施す。
また、舵角推定部５０が算出した舵角推定値θｈ＊は、ハンドル戻し制御部５５に入力される。ハンドル戻し制御部５５は、舵角推定値θｈ＊と、車速信号Ｖｓと、に基づいてハンドル戻し電流Ｉｂを設定する。
第２実施形態では、車速と舵角推定値θｈ＊とハンドル戻し電流Ｉｂの相関関係を示すマップがあらかじめ設定されてＥＣＵ２０に記憶されていれば、ハンドル戻し制御部５５は当該マップを参照してハンドル戻し電流Ｉｂを容易に設定できる。
第２実施形態では、車速と舵角推定値θｈ＊とハンドル戻し電流Ｉｂの相関関係を示すマップがあらかじめ設定されてＥＣＵ２０に記憶されていれば、ハンドル戻し制御部５５は当該マップを参照してハンドル戻し電流Ｉｂを容易に設定できる。
以上のように、ステアリング機構１００（図１参照）に舵角センサ１９（図１参照）が備わらない構成であっても、位相補償部６２はトルク信号Ｔｓに対してステアリング機構１００の操舵角に応じた補償を施すことができる（補償トルク信号Ｔｓｐを設定できる）。位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈの推定値（舵角推定値θｈ＊）が大きいほど、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償を施すことができる。このため、第１実施形態と同様に、ステアリング機構１００の操舵角が大きい領域での制御安定性が確保される。
また、舵角センサ１９を削減することができ、ステアリング機構１００のコストダウンが可能になる。
また、舵角センサ１９を削減することができ、ステアリング機構１００のコストダウンが可能になる。
《第３実施形態》
図５は、第３実施形態に係るアシスト電流算出部の機能ブロック図である。
第３実施形態のアシスト電流算出部２０ａは、図５に示すように、基本アシスト制御部５１が設定する基準電流Ｉａが位相補償部６２に入力される（フィードバックされる）。この点で、第３実施形態のアシスト電流算出部２０ａは、図２に示す第１実施形態のアシスト電流算出部２０ａと異なる。その他、第３実施形態のアシスト電流算出部２０ａの構成は、第１実施形態のアシスト電流算出部２０ａと同じである。
図５は、第３実施形態に係るアシスト電流算出部の機能ブロック図である。
第３実施形態のアシスト電流算出部２０ａは、図５に示すように、基本アシスト制御部５１が設定する基準電流Ｉａが位相補償部６２に入力される（フィードバックされる）。この点で、第３実施形態のアシスト電流算出部２０ａは、図２に示す第１実施形態のアシスト電流算出部２０ａと異なる。その他、第３実施形態のアシスト電流算出部２０ａの構成は、第１実施形態のアシスト電流算出部２０ａと同じである。
第３実施形態の位相補償部６２は、トルク信号Ｔｓに対して補償を施すとき、基準電流Ｉａの大きさに基づいて位相Ｐｈを補償する。
第３実施形態の位相補償部６２は、トルク信号Ｔｓの同一の周波数に対して、ハンドル操舵角θｈが大きいほど最大位相遅れＰｈｍａｘ（図３の（ｂ）参照）側に位相Ｐｈを設定する。さらに、位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈが同じであれば、基準電流Ｉａが大きいほど最大位相遅れＰｈｍａｘ側に位相Ｐｈを設定する。
これによって、ハンドル操舵角θｈが大きく基準電流Ｉａが大きいほど補償トルク信号Ｔｓｐの位相Ｐｈの遅れが大きくなる（小さな進み位相になる）。また、ハンドル操舵角θｈが大きくても基準電流Ｉａが小さければ、補償トルク信号Ｔｓｐの位相Ｐｈの遅れが小さくなる。また、基準電流Ｉａが大きいほど、設定されるアシスト電流Ｉｔａｒが大きくなる。つまり、位相補償部６２は、設定するアシスト電流Ｉｔａｒが大きいほど、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償を施す。
第３実施形態の位相補償部６２は、トルク信号Ｔｓの同一の周波数に対して、ハンドル操舵角θｈが大きいほど最大位相遅れＰｈｍａｘ（図３の（ｂ）参照）側に位相Ｐｈを設定する。さらに、位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈが同じであれば、基準電流Ｉａが大きいほど最大位相遅れＰｈｍａｘ側に位相Ｐｈを設定する。
これによって、ハンドル操舵角θｈが大きく基準電流Ｉａが大きいほど補償トルク信号Ｔｓｐの位相Ｐｈの遅れが大きくなる（小さな進み位相になる）。また、ハンドル操舵角θｈが大きくても基準電流Ｉａが小さければ、補償トルク信号Ｔｓｐの位相Ｐｈの遅れが小さくなる。また、基準電流Ｉａが大きいほど、設定されるアシスト電流Ｉｔａｒが大きくなる。つまり、位相補償部６２は、設定するアシスト電流Ｉｔａｒが大きいほど、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償を施す。
位相補償部６２が、このように補償トルク信号Ｔｓｐを設定することで、トルク信号Ｔｓの位相Ｐｈが第１実施形態よりも細かく補償される。特に、基準電流Ｉａ（アシスト電流Ｉｔａｒ）が大きい状態での制御安定性が確保される。
《第４実施形態》
第４実施形態のアシスト電流算出部２０ａは、図５に示す第３実施形態のアシスト電流算出部２０ａと同じである。
第４実施形態のアシスト電流算出部２０ａは、図５に示す第３実施形態のアシスト電流算出部２０ａと同じである。
第４実施形態の位相補償部６２は、トルク信号Ｔｓに対して補償を施すとき、基本アシスト制御部５１が設定した基準電流Ｉａ（の値）をトルク信号Ｔｓ（の値）で除算した値（Ｉａ／Ｔｓ：以下、アシストゲインＧａという）に基づいて位相Ｐｈを補償する。
第４実施形態の位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈが同じ場合、アシストゲインＧａが大きいほど最大位相遅れＰｈｍａｘ（図３の（ｂ）参照）側に位相Ｐｈを設定する。つまり、第４実施形態の位相補償部６２は、アシストゲインＧａ（Ｉａ／Ｔｓ）が大きいほど、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償を施す。
第４実施形態の位相補償部６２は、ハンドル操舵角θｈが同じ場合、アシストゲインＧａが大きいほど最大位相遅れＰｈｍａｘ（図３の（ｂ）参照）側に位相Ｐｈを設定する。つまり、第４実施形態の位相補償部６２は、アシストゲインＧａ（Ｉａ／Ｔｓ）が大きいほど、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償を施す。
これによって、ハンドル操舵角θｈが大きくアシストゲインＧａが大きいほど補償トルク信号Ｔｓｐの位相Ｐｈの遅れが大きくなる（小さな進み位相になる）。
また、ハンドル操舵角θｈが大きくてもアシストゲインＧａが小さければ、補償トルク信号Ｔｓｐの位相Ｐｈの遅れが小さくなる。
位相補償部６２が、このように補償トルク信号Ｔｓｐを設定することで、トルク信号Ｔｓの位相Ｐｈが第１実施形態よりも細かく補償される。特に、アシストゲインＧａ（＝基準電流Ｉａ／トルク信号Ｔｓ）が大きい状態での制御安定性が確保される。
また、ハンドル操舵角θｈが大きくてもアシストゲインＧａが小さければ、補償トルク信号Ｔｓｐの位相Ｐｈの遅れが小さくなる。
位相補償部６２が、このように補償トルク信号Ｔｓｐを設定することで、トルク信号Ｔｓの位相Ｐｈが第１実施形態よりも細かく補償される。特に、アシストゲインＧａ（＝基準電流Ｉａ／トルク信号Ｔｓ）が大きい状態での制御安定性が確保される。
《第５実施形態》
図６の（ａ）は、可変ギアレシオの機能を有するラックアンドピニオン機構を示す図、（ｂ）は、操舵角とステアリングレシオの関係を示すグラフである。
第５実施形態のラックアンドピニオン機構２５は、可変ギアレシオの機能を有する。
なお、第５実施形態では、ハンドル操舵角θｈの変化Δθｈを、転舵輪２Ｒ，２Ｌ（図１参照）の転舵角（タイヤ転舵角θｔ）の変化Δθｔで除算した比（Δθｈ／Δθｔ）をステアリングレシオＳｒとする。ＥＣＵ２０は、図示しないラック位置センサ等でタイヤ転舵角θｔを検出する。
図６の（ａ）は、可変ギアレシオの機能を有するラックアンドピニオン機構を示す図、（ｂ）は、操舵角とステアリングレシオの関係を示すグラフである。
第５実施形態のラックアンドピニオン機構２５は、可変ギアレシオの機能を有する。
なお、第５実施形態では、ハンドル操舵角θｈの変化Δθｈを、転舵輪２Ｒ，２Ｌ（図１参照）の転舵角（タイヤ転舵角θｔ）の変化Δθｔで除算した比（Δθｈ／Δθｔ）をステアリングレシオＳｒとする。ＥＣＵ２０は、図示しないラック位置センサ等でタイヤ転舵角θｔを検出する。
図６の（ａ）に示すように、第５実施形態のラックアンドピニオン機構２５のラック軸２５ａにはラック歯２５０が形成されている。ラック歯２５０には、ピニオンギア２５１が噛合する。ピニオンギア２５１は、ステアリング軸２２に形成されている。
図６の（ａ）に示すように、ラック歯２５０は、ラック軸２５ａの軸方向中央部のピッチＰ１が、軸方向両端部のピッチＰ２よりも狭く形成されている（Ｐ１＜Ｐ２）。ラック歯２５０の中央部（ピッチＰ１が狭い部分）にピニオンギア２５１が噛合する状態は、ラック歯２５０の両端部（ピッチＰ２が広い部分）にピニオンギア２５１が噛合する状態よりも、ラック軸２５ａの回転に対するラック軸２５ａの左右動が緩やかになる。
このように、第５実施形態のラックアンドピニオン機構２５は、操向ハンドル２１（図１参照）と、転舵輪２Ｒ，２Ｌ（図１参照）の間のギア比（ピニオンギア２５１とラック歯２５０のギア比）がハンドル操舵角θｈに応じて変化し、可変ギアレシオの機能を備える。
ラック歯２５０のピッチＰ１が狭い中央部をスロー域ＳＬ、ラック歯２５０のピッチＰ２が広い両端部をクイック域Ｑｕと称する。
このように、第５実施形態のラックアンドピニオン機構２５は、操向ハンドル２１（図１参照）と、転舵輪２Ｒ，２Ｌ（図１参照）の間のギア比（ピニオンギア２５１とラック歯２５０のギア比）がハンドル操舵角θｈに応じて変化し、可変ギアレシオの機能を備える。
ラック歯２５０のピッチＰ１が狭い中央部をスロー域ＳＬ、ラック歯２５０のピッチＰ２が広い両端部をクイック域Ｑｕと称する。
そして、ハンドル操舵角θｈが小さいとき、ピニオンギア２５１は、ラック歯２５０のスロー域ＳＬに噛合する。ラック歯２５０のスロー域ＳＬにピニオンギア２５１が噛合すると、ハンドル操舵角θｈの変化Δθｈに対するタイヤ転舵角θｔの変化Δθｔが小さくなる。したがって、ステアリングレシオＳｒ（＝Δθｈ／Δθｔ）が大きくなる。
また、ハンドル操舵角θｈが大きいとき、ピニオンギア２５１は、ラック歯２５０のクイック域Ｑｕに噛合する。ラック歯２５０のクイック域Ｑｕにピニオンギア２５１が噛合すると、ハンドル操舵角θｈの変化Δθｈに対するタイヤ転舵角θｔの変化Δθｔが大きくなる。したがって、ステアリングレシオＳｒ（＝Δθｈ／Δθｔ）が小さくなる。
また、ハンドル操舵角θｈが大きいとき、ピニオンギア２５１は、ラック歯２５０のクイック域Ｑｕに噛合する。ラック歯２５０のクイック域Ｑｕにピニオンギア２５１が噛合すると、ハンドル操舵角θｈの変化Δθｈに対するタイヤ転舵角θｔの変化Δθｔが大きくなる。したがって、ステアリングレシオＳｒ（＝Δθｈ／Δθｔ）が小さくなる。
図６の（ｂ）に示すように、ハンドル操舵角θｈが、０を中心とする所定の範囲内にあるとき、ピニオンギア２５１がラック歯２５０のスロー域ＳＬに噛合してステアリングレシオＳｒが大きくなる。それよりもハンドル操舵角θｈが大きくなると、ピニオンギア２５１がラック歯２５０のクイック域Ｑｕに噛合してステアリングレシオＳｒが小さくなる。このように、第５実施形態のラックアンドピニオン機構２５は、ハンドル操舵角θｈの変化に応じてステアリングレシオＳｒが変化する。
図３の（ｂ）に示すように、ハンドル操舵角θｈが小さいほど位相Ｐｈが最小位相遅れＰｈｍｉｎ側になって、トルク信号Ｔｓに対する補償トルク信号Ｔｓｐの位相Ｐｈの遅れが小さくなる。つまり、ステアリングレシオＳｒが大きい領域（スロー域ＳＬ）では、トルク信号Ｔｓに対して小さな遅れ位相補償が施される。また、ステアリングレシオが小さい領域（クイック域Ｑｕ）では、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償が施される。
このような位相補償部６２（図３参照）の動作によって、ハンドル操舵角θｈが大きいクイック域Ｑｕ（ステアリングレシオＳｒが小さい領域）では、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償が施されて制御安定性が確保される。また、ハンドル操舵角θｈが小さいスロー域ＳＬ（ステアリングレシオＳｒが大きい領域）では、トルク信号Ｔｓに対して小さな遅れ位相補償が施されて良好な操舵フィーリングが確保される。
このような位相補償部６２（図３参照）の動作によって、ハンドル操舵角θｈが大きいクイック域Ｑｕ（ステアリングレシオＳｒが小さい領域）では、トルク信号Ｔｓに対して大きな遅れ位相補償が施されて制御安定性が確保される。また、ハンドル操舵角θｈが小さいスロー域ＳＬ（ステアリングレシオＳｒが大きい領域）では、トルク信号Ｔｓに対して小さな遅れ位相補償が施されて良好な操舵フィーリングが確保される。
なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更（変形）が可能である。
例えば、図２に示すイナーシャ制御部５２は、イナーシャ特性部７０が有するイナーシャマップ７０ｉにもとづいてイナーシャ電流Ｉｉを設定する。この構成に限定されず、トルク信号Ｔｓの微分値ｄＴｓ／ｄｔとイナーシャ電流Ｉｉの関係を示す関数を用いてイナーシャ制御部５２がイナーシャ電流Ｉｉを設定する構成であってもよい。
また、図２に示すダンパ制御部５４は、ダンパマップ５４ｄにもとづいてダンパ電流Ｉｄを設定する。この構成に限定されず、回転速度信号Ｎｓと、車速信号Ｖｓと、ダンパ電流Ｉｄと、の関係を示す関数を用いてダンパ制御部５４がダンパ電流Ｉｄを設定する構成であってもよい。
同様に、車速とハンドル操舵角θｈとハンドル戻し電流Ｉｂの関係を示す関数を用いてハンドル戻し制御部５５がハンドル戻し電流Ｉｂを設定する構成であってもよい。
また、図２に示すダンパ制御部５４は、ダンパマップ５４ｄにもとづいてダンパ電流Ｉｄを設定する。この構成に限定されず、回転速度信号Ｎｓと、車速信号Ｖｓと、ダンパ電流Ｉｄと、の関係を示す関数を用いてダンパ制御部５４がダンパ電流Ｉｄを設定する構成であってもよい。
同様に、車速とハンドル操舵角θｈとハンドル戻し電流Ｉｂの関係を示す関数を用いてハンドル戻し制御部５５がハンドル戻し電流Ｉｂを設定する構成であってもよい。
また、本発明は、コラムアシストＥＰＳ、ピニオンアシストＥＰＳ，同軸ＥＰＳなど、各種形態のＥＰＳに適用可能である。
１ 電動パワーステアリング装置
２Ｒ，２Ｌ 転舵輪
１６ トルクセンサ
１９ 舵角センサ
２０ ＥＣＵ（制御部）
２０ａ アシスト電流算出部
２１ 操向ハンドル（操作部材）
２３ 電動モータ（電動機）
５０ 舵角推定部
６２ 位相補償部
１００ ステアリング機構
２Ｒ，２Ｌ 転舵輪
１６ トルクセンサ
１９ 舵角センサ
２０ ＥＣＵ（制御部）
２０ａ アシスト電流算出部
２１ 操向ハンドル（操作部材）
２３ 電動モータ（電動機）
５０ 舵角推定部
６２ 位相補償部
１００ ステアリング機構
Claims (5)
- 操作部材に加えられた操舵トルクに応じて電動機を制御し、この電動機が発生する駆動力をステアリング機構に伝達して操舵を補助するとともに、前記ステアリング機構の操舵角の増大にともなってステアリングレシオが低下する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記ステアリング機構の前記操舵角を検出する舵角センサと、
前記トルクセンサから出力されるトルク信号に対して位相補償を施す位相補償部と、
前記位相補償部で位相補償が施された後のトルク信号に基づいて前記電動機に供給するアシスト電流を決定するアシスト電流算出部と、を備え、
前記位相補償部は、前記操舵角が大きいほど、前記トルクセンサから出力されるトルク信号に対して大きな遅れ位相補償を施すことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 操作部材に加えられた操舵トルクに応じて電動機を制御し、この電動機が発生する駆動力をステアリング機構に伝達して操舵を補助するとともに、前記ステアリング機構の操舵角の増大にともなってステアリングレシオが低下する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記電動機の状態にもとづいて前記ステアリング機構の前記操舵角を推定する舵角推定部と、
前記トルクセンサから出力されるトルク信号に対して位相補償を施す位相補償部と、
前記位相補償部で位相補償が施された後のトルク信号に基づいて前記電動機に供給するアシスト電流を決定するアシスト電流算出部と、を備え、
前記位相補償部は、前記舵角推定部が推定する操舵角が大きいほど、前記トルクセンサから出力されるトルク信号に対して大きな遅れ位相補償を施すことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記位相補償部は、前記トルク信号に対して、前記アシスト電流算出部で決定された前記アシスト電流が大きいほど大きな遅れ位相補償を施すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記位相補償部は、前記トルク信号に対して、前記アシスト電流の値を前記操舵トルクの値で除算した値が大きいほど大きな遅れ位相補償を施すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ステアリング機構に備わって前記操作部材の操舵に応じて転舵する転舵輪と、前記操作部材と、の間のギア比である前記ステアリングレシオが、前記操舵角の増大にともなって低下する可変ギアレシオの機能が備わっていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
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