JP6233553B1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】舵角制御指令値及びアシスト制御指令値を徐変すると共に、舵角速度指令値も徐変し、舵角速度指令値にリミッタを設けることにより速度制御内の積分値の過剰な蓄積を抑制し、運転者に違和感を与えない電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】アシスト制御モードと舵角制御モードを切り換える機能を有する電動パワーステアリング装置において、舵角制御部は、目標操舵角及び実操舵角を入力して第１の舵角速度指令値を出力する位置制御部と、第１の舵角速度指令値を舵角制御徐変ゲインに応じて徐変して上下限値を制限する徐変制限部と、徐変制限部から出力される第２の舵角速制御指令値を、実舵角速度及び舵角制御徐変ゲインに基づいて処理する速度制御部と、速度制御部から出力される第１の舵角制御指令値を舵角制御徐変ゲインに応じて徐変して第２の舵角制御指令値を出力する徐変部とで構成され、アシスト制御部から出力される第１のアシスト制御指令値をアシスト制御徐変ゲインで徐変し、第２のアシスト制御指令値を出力する徐変部を備え、第２の舵角制御指令値及び第２のアシスト制御指令値に基づいてモータ電流指令値を生成する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両の操舵制御において自動操舵制御モード（駐車支援等の舵角制御モード）及び手動操舵制御モード（アシスト制御モード）の切換機能を有し、モータ電流指令値によりモータを駆動し、車両の操舵系にアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に舵角制御における舵角速度指令値及び舵角制御指令値を所定の徐変ゲインで徐変すると共に、アシスト制御指令値をアシスト制御徐変ゲインで徐変し、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制し、運転者への違和感を低減する電動パワーステアリング装置に関する。

車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル（ステアリングホイール）１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵角θｒを検出する舵角センサ１４及び操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号ＩＧが入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト制御の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、舵角センサ１４からは操舵角θｒが検出されるが、モータ２０に連結された回転センサから得ることもできる。

コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵも含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。

図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮからの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、過熱保護条件で最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆ３が減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉｒｅｆ４（＝Ｉｒｅｆ３−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉｒｅｆ４が操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。

また、モータ２０にはレゾルバ等の回転センサ２１が接続されており、実操舵角θｓが検出される。加算部３２Ａには補償部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によってシステム系の補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４３と慣性３４２を加算部３４４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４１を加算部３４５で加算し、加算部３４５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。

このような電動パワーステアリング装置において、近年自動操舵制御モード（駐車支援等の舵角制御モード）及び手動操舵制御モード（アシスト制御モード）を有し、これら制御モードの切換機能を有する車両が出現して来ており、自動操舵を実現する場合、舵角制御とアシスト制御を独立して保有し、これらの出力を切り換える構成が一般的である。舵角制御には、応答性や外乱抑圧性で優れた性能を持つ位置速度制御が用いられており、位置制御はＰ（比例）制御、速度制御はＰＩ（比例積分）制御等で構成される。

舵角制御モード及びアシスト制御モードの機能を具備し、操舵制御モードを切り換える機能を有する一般的な電動パワーステアリング装置を図３について説明すると、モータ１５０にはモータ回転角θｓを検出するためのレゾルバ等の回転センサ１５１が接続されており、モータ１５０は車両側ＥＣＵ１３０及びＥＰＳ側ＥＣＵ１４０を介して駆動制御される。車両側ＥＣＵ１３０は、運転者の意思を示すボタン、スイッチ等に基づいて、舵角制御モード又はアシスト制御モードの切換指令ＳＷを出力する切換指令部１３１と、カメラ（画像）やレーザレーダなどの信号に基づいて目標操舵角θｔを生成する目標操舵角生成部１３２とを具備している。また、コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）に設けられた舵角センサ１４で検出された実操舵角θｒは、ＥＣＵ１３０を経てＥＰＳ側ＥＣＵ１４０内の舵角制御部２００に入力される。

切換指令部１３１は、舵角制御モードに入ることを識別する信号、例えば運転者の意思をダッシュボードやハンドル周辺に設けたボタンやスイッチ、或いはシフトに設けた駐車モードなどによる車両状態の信号を基に切換指令ＳＷを出力し、切換指令ＳＷをＥＰＳ側ＥＣＵ１４０内の切換部１４２に入力する。また、目標操舵角生成部１３２は、カメラ（画像）、レーザレーダなどのデータを基に公知の手法で目標操舵角θｔを生成し、生成された目標操舵角θｔをＥＰＳ側ＥＣＵ１４０内の舵角制御部２００に入力する。

ＥＰＳ側ＥＣＵ１４０は、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｓに基づいて演算されたアシスト制御指令値Ｉｔｒｅｆを出力するアシスト制御部１４１と、目標操舵角θｔ、実操舵角θｒ及びモータ角速度ωｒに基づいて舵角制御のための舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを演算して出力する舵角制御部２００と、切換指令ＳＷによってアシスト制御指令値Ｉｔｒｅｆ及び舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを切り換える切換部１４２と、切換部１４２からのモータ電流指令値Ｉｒｅｆ（＝Ｉｔｒｅｆ又はＩｍｒｅｆ）に基づいてモータ１５０を駆動制御する電流制御／駆動部１４３と、回転センサ１５１からのモータ回転角θｓに基づいてモータ速度を求め、モータ速度とギア比を用いて実舵角速度ωｒを演算するモータ角速度演算部１４４とを具備している。モータ角速度演算部１４４は、微分相当の演算の後段に高周波ノイズをカットするためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）を備えている。

舵角制御部２００は図４に示すように、目標操舵角θｔに実操舵角θｒを追従させるように舵角速度指令値ωｃを出力する位置制御部２１０と、舵角速度指令値ωｃに実舵角速度ωｒを追従させるように舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを出力する速度制御部２２０とで構成されている。また、切換部１４２は、車両側ＥＣＵ１３０の切換指令部１３１からの切換指令ＳＷに基づいて、アシスト制御部１４１によるアシスト制御モード（手動操舵制御）と、舵角制御部２００による舵角制御モード（位置／速度制御モード）とを切り換え、アシスト制御ではアシスト制御指令値Ｉｔｒｅｆを出力し、舵角制御では舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを出力する。

なお、実舵角速度とモータ角速度は、減速機の比の関係であっても良い。

このような機能を備えた電動パワーステアリング装置において、操舵モードの切換時にスイッチなどにより急に切り換えてしまうとモータ電流指令値Ｉｒｅｆが急変動し、ハンドル挙動が不自然になるため、運転者へ違和感を与える。

特許第３９１２２７９号公報

このため、舵角制御指令値とアシスト制御指令値に徐変ゲインを乗じ、徐々に操舵モードを切り換えることによって、モータ電流指令値の急変動を抑制する手法が用いられる。しかし、この手法では、切換中は舵角制御指令値が徐変ゲインで制限されてモータ電流指令値へ出力されるため、舵角制御指令値に対し電流指令値が制限された分だけ出力が小さくなってしまう。この制限により、舵角速度指令値に対し、モータの実舵角速度が遅くなるため、舵角速度指令値と実舵角速度に偏差が発生し、速度制御内のＩ制御の積分値が蓄積してしまうことで、速度制御から更に大きな舵角制御指令値が出力されてしまう。この結果、徐変ゲインが徐々に大きくなっていく状態では、徐変ゲインによる制限が緩和されていくため、徐変ゲインが大きくなるに従って舵角制御指令値が過剰な値となり、ハンドルが舵角速度指令値に対して過剰に応答し、運転者へ違和感を与えてしまう。

例えば特許第３９１２２７９号（特許文献１）では、舵角制御開始時に徐々に舵角速度を増加させるよう制御し、開始時のハンドル急変動による運転者への違和感を低減する手法が提案されている。しかし、特許文献１の手法では、徐変が始まると上限値に達するまで増加し続けるため、Ｉ制御の積分値が過剰に蓄積してしまう問題がある。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、舵角制御指令値及びアシスト制御指令値を徐変すると共に、舵角速度指令値も徐変し、舵角速度指令値にリミッタを設けることにより速度制御内の積分値の過剰な蓄積を抑制し、運転者に違和感を与えない電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、アシスト制御モードと舵角制御モードを切り換える機能を有し、アシスト制御部で演算された第１のアシスト制御指令値と、舵角制御部で演算された第１の舵角制御指令値とでモータ電流指令値を生成し、前記モータ電流指令値によりモータを駆動して車両の操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記舵角制御部は、目標操舵角及び実操舵角を入力して第１の舵角速度指令値を出力する位置制御部と、前記第１の舵角速度指令値を舵角制御徐変ゲインに応じて徐変して上下限値を制限する徐変制限部と、前記徐変制限部から出力される第２の舵角速度指令値を、実舵角速度及び舵角制御徐変ゲインに基づいて処理する速度制御部と、前記速度制御部から出力される第１の舵角制御指令値を前記舵角制御徐変ゲインに応じて徐変して第２の舵角制御指令値を出力する第１の徐変部とで構成され、前記アシスト制御部から出力される前記第１のアシスト制御指令値をアシスト制御徐変ゲインで徐変し、第２のアシスト制御指令値を出力する第２の徐変部を備え、前記第２の舵角制御指令値及び前記第２のアシスト制御指令値に基づいて前記モータ電流指令値を生成することにより達成される。

本発明の上記目的は、前記アシスト制御モードと前記舵角制御モードを切り換えるとき、前記舵角制御徐変ゲインと前記アシスト制御徐変ゲインが、各割合の合計値が１．０若しくは１００％の関係で、かつ逆の関係で増加減する特性であることにより、或いは前記徐変制限部が、前記第１の舵角速度指令値を前記舵角制御徐変ゲインに応じて徐変する第３の徐変部と、前記第３の徐変部で徐変された徐変後舵角速度指令値の上下限値を制限し、第２の舵角速度指令値を出力するリミッタとで構成されていることにより、或いは前記リミッタの前記上下限値が、前記舵角制御徐変ゲインに応じて可変されることにより、或いは前記位置制御部が、前記目標操舵角及び前記実舵角速度の位置偏差を求める第１の減算部と、前記位置偏差をゲイン倍して前記舵角速度指令値を出力するゲイン部とで構成されていることにより、或いは前記速度制御部が、前記第２の舵角速度指令値から前記実舵角速度を減算する第２の減算部と、前記第２の減算部の減算結果を積分処理する積分部と、前記実舵角速度を比例処理する比例部と、前記積分部の積分結果から前記比例部の比例結果を減算する第３の減算部と、前記第３の減算部の減算結果を前記舵角制御徐変ゲインにより徐変し、前記第１の舵角制御指令値を出力する第４の徐変部とで構成されていることにより、或いは前記速度制御部が、前記第２の舵角制御指令値から前記実舵角速度を減算する第２の減算部と、前記第２の減算部からの速度偏差を前記舵角制御徐変ゲインにより徐変し、速度偏差を出力する乗算部と、前記速度偏差を積分処理する積分部と、前記実舵角速度を比例処理する比例部と、前記積分部の積分結果から前記比例部の比例結果を減算し、前記第１の舵角制御指令値を出力する減算部とで構成されていることにより、或いは前記速度制御部が、前記第２の舵角速度指令値から前記実舵角速度を減算する第２の減算部と、前記第２の減算部からの速度偏差を積分処理する積分部と、前記実舵角速度を比例処理する比例部と、前記積分部の積分結果を前記舵角制御徐変ゲインにより徐変し、第３の舵角制御指令値を出力する第４の徐変部と、前記第３の舵角制御指令値から前記比例部の比例結果を減算し、前記第１の舵角制御指令値を出力する第３の減算部とで構成されていることにより、或いは前記速度制御部が、前記第２の舵角速度指令値から前記実舵角速度を減算する第２の減算部と、前記第２の減算部からの速度偏差を積分処理する積分部と、前記実舵角速度を前記舵角制御徐変ゲインにより徐変して徐変後舵角制御指令値を出力する第４の徐変部と、前記徐変後舵角制御指令値を比例処理する比例部と、前記積分部の積分結果から前記比例部の比例結果を減算し、前記第１の舵角制御指令値を出力する第３の減算部とで構成されていることにより、より効果的に達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、舵角制御における舵角速度指令値及び舵角制御指令値を舵角制御徐変ゲイン若しくは独立の徐変ゲインで徐変すると共に、アシスト制御指令値をアシスト制御徐変ゲインで徐変し、徐変がほぼ完了するまで速度制御内の上下限値を制限しているので、速度制御内の積分制御の積分値が過剰に蓄積することもなく、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制し、運転者への違和感を低減することができる。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 自動操舵制御モード及び手動操舵制御モードの切換機能有する電動パワーステアリング装置の一例を示すブロック図である。 舵角制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態の一例を示すブロック構成図である。 舵角制御部の構成例（第１実施例）を示すブロック図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 本発明の動作例（第１実施形態）を示すタイムチャートである。 本発明の動作例（第２実施形態）を示すタイムチャートである。 舵角制御部の構成例（第２実施例）を示すブロック図である。 舵角制御部の動作例（第２実施例）を示すフローチャートである。 舵角制御部の構成例（第３実施例）を示すブロック図である。 舵角制御部の動作例（第３実施例）を示すフローチャートである。 舵角制御部の構成例（第４実施例）を示すブロック図である。 舵角制御部の動作例（第４実施例）を示すフローチャートである。

本発明は、舵角制御部内の位置制御部からの舵角速度指令値に対して舵角制御徐変ゲインを乗じて徐変すると共に、徐変後の舵角速度指令値の上下限値をリミッタで制限して速度制御部に入力する。速度制御部からは更に徐変処理された舵角制御指令値が出力され、舵角制御指令値に対しても舵角制御徐変ゲインを乗じて徐変する。また、アシスト制御部からのアシスト制御指令値に対しては、アシスト制御徐変ゲインを乗じて徐変し、舵角制御徐変ゲインとアシスト制御徐変ゲインを逆の増加減特性としている。つまり、舵角制御徐変ゲインとアシスト制御徐変ゲインは制御モードの切換時に、各割合（舵角制御徐変ゲインは０．０（０％）〜１．０（１００％）、アシスト制御徐変ゲインは１．０（１００％）〜０．０（％））の合計値が１．０若しくは１００％の関係で、かつ逆の関係で増加減（線形若しくは非線形）する特性となっている。

舵角制御開始時は、舵角制御徐変ゲインに合わせて舵角速度指令値を徐変し、徐変後の舵角速度指令値に対してリミッタを設け、このリミッタの上下制限値を逐次切換替可能とし、上下制限値を舵角制御徐変ゲインがある閾値未満では小さくし、その閾値以上で大きくすることにより、舵角速度指令値が制限される。舵角制御除変ゲインと舵角速度指令値のリミッタの制限値の変更により、速度制御部内の積分値の過剰な蓄積を抑制することができる。更に、速度制御部内の徐変後舵角制御指令値に対して舵角制御徐変ゲインを乗じることによって徐変し、運転者への違和感を低減する。

また徐変完了後は、舵角制御徐変ゲインと除変中の制限値により、舵角速度指令値が制限されないため、通常の舵角制御にシフトすることができる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図５は本発明の構成例を示しており、目標操舵角θｔ及び実操舵角θｒは位置を追従させるための位置制御部２１０に入力され、位置制御部２１０からの舵角速度指令値ωｃは、徐変部を構成する乗算部２０１に入力される。乗算部２０１には舵角制御徐変ゲインＳＧが入力されており、乗算部２０１で徐変された舵角速度指令値ωｃａは上下限値を制限するリミッタ２０２に入力される。リミッタ２０２には舵角制御徐変ゲインＳＧが入力されており、舵角制御徐変ゲインＳＧに応じて制限値が可変される。リミッタ２０２で上下限値を制限された舵角速度指令値ωｃｂは、実舵角速度ωｒと共に、速度追従を行う速度制御部２２０に入力される。速度制御部２２０からの舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆは、徐変部を構成する乗算部２０３に入力されて舵角制御徐変ゲインＳＧで徐変され、徐変された舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆｃが加算部２０５に入力される。以上が舵角制御部の構成であり、乗算部２０１及びリミッタ２０２で徐変制限部を構成している。

一方、アシスト制御部１４１からのアシスト制御指令値Ｉｔｒｅｆは乗算部２０４に入力され、アシスト制御徐変ゲインＡＧで徐変される。徐変されたアシスト制御指令値Ｉｔｒｅｆｃが加算部２０５に入力され、舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆｃと加算されてモータ電流指令値Ｉｒｅｆが生成される。

舵角制御徐変ゲインＳＧ及びアシスト制御徐変ゲインＡＧはそれぞれの徐変により、舵角制御モード（舵角制御徐変ゲインＳＧ＝１００％、アシスト制御徐変ゲインＡＧ＝０％）とアシスト制御モード（舵角制御徐変ゲインＳＧ＝０％、アシスト制御徐変ゲインＡＧ＝１００％）を相互に切り換える特性を有しており、逆の関係で増加減する。

図６は舵角制御部２００の第１実施例を示しており、位置制御部２１０は、目標操舵角θｔ及び実操舵角θｒの位置偏差θｅを求める減算部２１１と、位置偏差θｅをゲイン（Ｋｐｐ）倍して舵角速度指令値ωｃを出力するゲイン部２１２とで構成されている。舵角速度指令値ωｃは乗算部２０１に入力され、乗算部２０１で舵角制御徐変ゲインＳＧで徐変され、徐変された舵角速度指令値ωｃａは上下限値を制限するリミッタ２０２に入力される。リミッタ２０２は正負で制限している制限値１及び制限値２（制限値２＞制限値１）を有し、乗算部２０１及びリミッタ２０２で徐変制限部を構成している。

徐変制限部のリミッタ２０２で上下限値を制限された舵角速度指令値ωｃｂは、速度制御部２２０に入力される。速度制御部２２０は、舵角速度指令値ωｃｂから実舵角速度ωｒを減算する減算部２２１と、減算部２２１の減算結果である速度偏差Ｄｆを積分処理（Ｋｖｉ／ｓ）して補償する積分部２２２と、実舵角速度ωｒを比例処理（Ｋｖｐ）して補償する比例部２２５と、積分部２２２の積分結果である舵角制御指令値Ｉｒ１から比例部２２５の比例結果である舵角制御指令値Ｉｒ２を減算する減算部２２３と、減算部２２３の減算結果である舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆ１を舵角制御徐変ゲインＳＧにより徐変し、舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを出力する乗算部２２４とで構成されている。

このような構成において、その動作例を図７のフローチャートを参照して説明する。

最初に目標操舵角θｔ、実操舵角θｒ、実舵角速度ωｒが入力され（ステップＳ１）、次いで舵角制御徐変ゲインＳＧ、アシスト制御徐変ゲインＡＧが入力される（ステップＳ２）。これら入力の順序は適宜変更可能である。

位置制御部２１０は目標操舵角θｔに実操舵角θｒを追従するように位置制御する。即ち、減算部２１１で目標操舵角θｔと実操舵角θｒの位置偏差θｅが求められ、位置偏差θｅはゲイン部２１２でゲイン（Ｋｐｐ）倍されてリミッタ２０２に入力される。リミッタ２０２で上下限値を制限された舵角速度指令値ωｃが出力され（ステップＳ３）、舵角速度指令値ωｃは乗算部２０１に入力される。乗算部２０１で徐変された舵角速度指令値ωｃａはリミッタ２０２に入力され、以下のようにリミッタ２０２で上下限値を制限される。

リミッタ２０２には舵角制御徐変ゲインＳＧが入力されており、舵角制御徐変ゲインＳＧを先ず前回値から加算（演算初回の前回値＝０％）し（ステップＳ５）（後述する図８及び図９のように時系列に対して線形に舵角制御徐変ゲインＳＧを変化させる場合、加算値は一定値で良い。）、舵角制御徐変ゲインＳＧが１００％となるように処理する（ステップＳ６、Ｓ７）。舵角制御徐変ゲインＳＧが１００％になると、舵角制御徐変ゲインＳＧが閾値以上であるか否かを判定し（ステップＳ１０）、舵角制御徐変ゲインＳＧが閾値以上である場合には、リミッタ制限値を前回値から加算し（ステップＳ１１）（後述する図８及び図９のように時系列に対して線形に舵角制御徐変ゲインＳＧを変化させる場合、加算値は一定値で良い。）、リミッタ制限値が制限値２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。リミッタ制限値が制限値２以上である場合には、リミッタ制限値を制限値２とする（ステップＳ１３）。

その後、或いは上記ステップＳ１０において舵角制御徐変ゲインＳＧが閾値よりも小さい場合、或いは上記ステップＳ１２においてリミッタ制限値が制限値よりも小さい場合、位置制御部２１０から出力された舵角速度指令値ωｃを、乗算部２０１において舵角制御徐変ゲインＳＧで徐変する（ステップＳ１４）。乗算部２０１からの徐変後舵角速度指令値ωｃａはリミッタ２０２に入力されて上下限値を制限される（ステップＳ１５）。上下限値を制限された舵角速度指令値ωｃｂは、実舵角速度ωｒと共に速度制御部２２０に入力され、実舵角速度ωｒを舵角速度指令値ωｃｂに追従させる速度制御が実施される。

速度制御部２２０では、減算部２２１において舵角速度指令値ωｃｂと実舵角速度ωｒとの速度偏差Ｄｆが演算され（ステップＳ２０−１）、速度偏差Ｄｆは積分部２２２で積分され、求められた舵角制御指令値Ｉｒ１が減算部２２３に入力される（ステップＳ２０−１）。また、実舵角速度ωｒは比例部２２５で比例処理（Ｋｖｐ）され、処理された舵角制御指令値Ｉｒ２が減算部２２３に入力され、減算部２２３において偏差である舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆ１が演算される（ステップＳ２０−１）。舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆ１は乗算部２２４において舵角制御徐変ゲインＳＧで徐変され（ステップＳ２０−２）、速度制御部２２０内で徐変された舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆ１は、更に乗算部２０３において舵角制御徐変ゲインＳＧで徐変され、徐変された舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆｃが出力される（ステップＳ２０−３）。

舵角制御装置２００にはアシスト制御徐変ゲインＡＧが入力されており、アシスト制御徐変ゲインＡＧを前回値から減算（演算初回の前回値＝１００％）し（ステップＳ３０）、アシスト制御徐変ゲインＡＧが０％以下となるように処理する（ステップＳ３１、Ｓ３２）。アシスト制御徐変ゲインＡＧが０％になると、アシスト制御指令値Ｉｔｒｅｆを演算すると共に、乗算部２０４においてアシスト制御徐変ゲインＡＧで徐変し、舵角制御指令値Ｉｔｒｅｆｃを出力する（ステップＳ３３）。

その後、徐変されたアシスト制御指令値Ｉｔｒｅｆｃが加算部２０５に入力され、舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆｃと加算されてモータ電流指令値Ｉｒｅｆが演算される（ステップＳ３４）。モータ電流指令値Ｉｒｅｆによりモータが駆動される。そして、舵角制御徐変ゲインＳＧの前回値を舵角制御徐変ゲインＳＧに更新し、アシスト制御徐変ゲインＡＧの前回値をアシスト制御徐変ゲインＡＧに更新すると共に、リミッタ制限値の前回値をリミッタ制限値に更新する（ステップＳ３５）。

図８及び図９は、リミッタ後の舵角速度指令値ωｃｂ、舵角制御徐変ゲインＳＧ、アシスト制御徐変ゲインＡＧ及びリミッタ２０２の制限値の関係を示すタイムチャートである。図８の例では、時点ｔ０でアシスト制御から舵角制御に移行し、時点ｔ３に完全に舵角制御になる様子を示している。リミッタ２０２の制限値は、完全に舵角制御になる時点３より少し前の時点ｔ２（閾値により設定）から、時点ｔ３以降の時点ｔ４の間に制限値１から制限値２（＞制限値１）に徐々に変わるようになっている。図９の例も、時点ｔ１０でアシスト制御から舵角制御に移行し、時点ｔ１２に完全に舵角制御になる様子を示している。本例では、リミッタ２０２の制限値は、完全に舵角制御になった時点１２から以降時点ｔ１３の間に、制限値１から制限値２に変わるようになっている。

図８（Ｂ）及び（Ｃ）の時点ｔ０〜ｔ３に示すように、また、図９（Ｂ）及び（Ｃ）の時点ｔ１０〜ｔ１２に示すように、舵角制御徐変ゲインＳＧとアシスト制御徐変ゲインＡＧはその割合の合計値が１．０若しくは１００％の関係で、かつ逆の関係で増加減するようになっている。増加減の波形（特性）は任意であり、線形であっても、非線形であっても良い。

図１０は舵角制御部２００の第２実施例を示しており、速度制御部２２０を除いて、他の構成は図６の舵角制御部２００の第１実施例と同じである。速度制御部２２０は、舵角速度指令値ωｃｂから実舵角速度ωｒを減算する減算部２２１と、減算部２２１の減算結果である速度偏差Ｄｆ１を舵角制御徐変ゲインＳＧにより徐変し、速度偏差Ｄｆ２を出力する乗算部２２４と、速度偏差Ｄｆ２を積分処理（Ｋｖｉ／ｓ）して補償する積分部２２２と、実舵角速度ωｒを比例処理（Ｋｖｐ）して補償する比例部２２５と、積分部２２２の積分結果である舵角制御指令値Ｉｒ１から比例部２２５の比例結果である舵角制御指令値Ｉｒ２を減算し、舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを出力する減算部２０３とで構成されている。

このような構成において、その動作例を図１１のフローチャートを参照して説明する。この場合、舵角制御部２００の動作は速度制御部２２０のみが図６の動作と相違しており、速度制御に相当する図７のフローチャートのステップＳ２０−１〜ステップＳ２０−３を除いて同一である。

先ず減算部２２１で速度偏差Ｄｆ１が演算され（ステップＳ２１−１）、速度偏差Ｄｆ１は乗算部２２４において舵角制御徐変ゲインＳＧにより徐変される（ステップＳ２１−２）。徐変された速度偏差Ｄｆ２は積分部２２２に入力されて積分され、積分値である舵角制御指令値Ｉｒ１は減算部２２３に入力される（ステップＳ２１−３）。実舵角速度ωｒは比例部２２５で比例（Ｋｖｐ）処理され、比例部２２５からの舵角制御指令値Ｉｒ２は減算部２２３に入力される（ステップＳ２１−４）。そして、減算部２２３は、舵角制御指令値Ｉｒ１から舵角制御指令値Ｉｒ２を減算し、舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを演算して出力する（ステップＳ２１−５）。その後、乗算部２０３において舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを舵角制御徐変ゲインＳＧで徐変し（ステップＳ２１−６）、徐変した舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆｃを出力する（ステップ２１−７）。

図１２は舵角制御部２００の第３実施例を示しており、速度制御部２２０を除いて、他の構成は図６の舵角制御部２００の第１実施例と同じである。速度制御部２２０は、舵角速度指令値ωｃｂから実操舵角ωｒを減算する減算部２２１と、減算部２２１の減算結果である速度偏差Ｄｆを積分処理（Ｋｖｉ／ｓ）して補償する積分部２２２と、実操舵角ωｒを比例処理（Ｋｖｐ）して補償する比例部２２５と、積分部２２２の積分結果である舵角制御指令値Ｉｒ１を舵角制御徐変ゲインＳＧにより徐変し、舵角制御指令値Ｉｒ３を出力する乗算部２２４と、舵角制御指令値Ｉｒ３から比例部２２５の比例結果である舵角制御指令値Ｉｒ２を減算し、舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを出力する減算部２２３とで構成されている。

このような構成において、その動作例を図１３のフローチャートを参照して説明する。この場合も、舵角制御部２００の動作は速度制御部２２０のみが図６の動作と相違しており、速度制御に相当する図７のフローチャートのステップＳ２０−１〜ステップＳ２０−３を除いて同一である。

先ず減算部２２１で速度偏差Ｄｆが演算され（ステップＳ２２−１）、速度偏差Ｄｆは積分部２２２に入力されて積分される（ステップＳ２２−２）。積分値である舵角制御指令値Ｉｒ１は乗算部２２４に入力され、乗算部２２４において舵角制御徐変ゲインＳＧにより徐変され、徐変された速度制御指令値Ｉｒ３は減算部２２３に入力される（ステップＳ２２−３）。実舵角速度ωｒは比例部２２５で比例（Ｋｖｐ）処理され、比例部２２５からの舵角制御指令値Ｉｒ２は減算部２２３に入力される（ステップＳ２２−４）。そして、減算部２２３は、舵角制御指令値Ｉｒ３から舵角制御指令値Ｉｒ２を減算し、舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを演算して出力する（ステップＳ２２−５）。その後、乗算部２０３において舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを舵角制御徐変ゲインＳＧで徐変し（ステップＳ２２−６）、徐変した舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆｃを出力する（ステップ２２−７）。

図１４は舵角制御部２００の第４実施例を示しており、速度制御部２２０を除いて、他の構成は図６の舵角制御部２００の第１実施例と同じである。速度制御部２２０は、舵角速度指令値ωｃｂから実舵角速度ωｒを減算する減算部２２１と、減算部２２１の減算結果である速度偏差Ｄｆを積分処理（Ｋｖｉ／ｓ）して補償する積分部２２２と、実舵角速度ωｒを舵角制御徐変ゲインＳＧにより徐変して徐変後舵角速度ωｒ２を出力する乗算部２２４と、徐変後舵角速度ωｒ２を比例処理（Ｋｖｐ）して補償する比例部２２５と、積分部２２２の積分結果である舵角制御指令値Ｉｒ１から比例部２２５の比例結果である舵角制御指令値Ｉｒ２を減算し、舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを出力する減算部２２３とで構成されている。

このような構成において、その動作例を図１５のフローチャートを参照して説明する。この場合も、舵角制御部２００の動作は速度制御部２２０のみが図６の動作と相違しており、速度制御に相当する図７のフローチャートのステップＳ２０−１〜ステップＳ２０−３を除いて同一である。

先ず減算部２２１で速度偏差Ｄｆが演算され（ステップＳ２３−１）、速度偏差Ｄｆは積分部２２２に入力されて積分され、積分値である舵角制御指令値Ｉｒ１は減算部２２３に入力される（ステップＳ２３−２）。実舵角速度ωｒは乗算部２２４に入力され、乗算部２２４において舵角制御徐変ゲインＳＧにより徐変され、徐変された舵角速度ωｒ２は比例部２２５に入力されて比例（Ｋｖｐ）処理され、比例部２２５からの舵角制御指令値Ｉｒ２は減算部２２３に入力される（ステップＳ２３−４）。そして、減算部２２３は、舵角制御指令値Ｉｒ１から舵角制御指令値Ｉｒ２を減算し、舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを演算して出力する（ステップＳ２３−５）。その後、乗算部２０３において舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆを舵角制御徐変ゲインＳＧで徐変し（ステップＳ２３−６）、徐変した舵角制御指令値Ｉｍｒｅｆｃを出力する（ステップ２３−７）。

上述では舵角制御徐変ゲインと舵角速度指令値に用いる徐変ゲインを同一としているが、それぞれ独立な徐変ゲインとしても良く、舵角制御徐変ゲインとアシスト制御徐変ゲインは徐変時間や徐変タイミングを任意に変更可能なようにしても良い。徐変部をゲインの入力と乗算部で構成しているが、出力を徐々に変化させることが可能な手段であれば良い。

また、上述では対象を速度制御としているが、要求舵角などの入力を蓄積し、電流指令値などの出力へ利用する構成を持つ制御方式に対しても有効であり、位置制御及び速度制御に前記機能が組み込まれていれば、その他の構成は適宜変更可能である。

更に、実舵角速度はモータ速度と減速比から求めても良く、ハンドル舵角センサから求めても良い。

１ ハンドル（ステアリングホイール）
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０、１５４ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
１４ 舵角センサ
２０、１５０ モータ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１ 電流指令値演算部
３３ 電流制限部
３７ インバータ
１３０ 車両側ＥＣＵ
１４０ ＥＰＳ側ＥＣＵ
１４１ アシスト制御部
１４２ 切換部
２００ 舵角制御部
２０１，２０３，２０４ 乗算部
２０２ リミッタ
２１０ 位置制御部
２２０ 速度制御部

Claims (9)

1. アシスト制御モードと舵角制御モードを切り換える機能を有し、アシスト制御部で演算された第１のアシスト制御指令値と、舵角制御部で演算された第１の舵角制御指令値とでモータ電流指令値を生成し、前記モータ電流指令値によりモータを駆動して車両の操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
   前記舵角制御部は、
   目標操舵角及び実操舵角を入力して第１の舵角速度指令値を出力する位置制御部と、
   前記第１の舵角速度指令値を舵角制御徐変ゲインに応じて徐変して上下限値を制限する徐変制限部と、
   前記徐変制限部から出力される第２の舵角速度指令値を、実舵角速度及び舵角制御徐変ゲインに基づいて処理する速度制御部と、
   前記速度制御部から出力される第１の舵角制御指令値を前記舵角制御徐変ゲインに応じて徐変して第２の舵角制御指令値を出力する第１の徐変部と、
   で構成され、
   前記アシスト制御部から出力される前記第１のアシスト制御指令値をアシスト制御徐変ゲインで徐変し、第２のアシスト制御指令値を出力する第２の徐変部を備え、
   前記第２の舵角制御指令値及び前記第２のアシスト制御指令値に基づいて前記モータ電流指令値を生成することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記アシスト制御モードと前記舵角制御モードを切り換えるとき、前記舵角制御徐変ゲインと前記アシスト制御徐変ゲインが、各割合の合計値が１．０若しくは１００％の関係で、かつ逆の関係で増加減する特性である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記徐変制限部が、前記第１の舵角速度指令値を前記舵角制御徐変ゲインに応じて徐変する第３の徐変部と、前記第３の徐変部で徐変された徐変後舵角速度指令値の上下限値を制限し、第２の舵角速度指令値を出力するリミッタとで構成されている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記リミッタの前記上下限値が、前記舵角制御徐変ゲインに応じて可変される請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記位置制御部が、前記目標操舵角及び前記実操舵角の位置偏差を求める第１の減算部と、前記位置偏差をゲイン倍して前記舵角速度指令値を出力するゲイン部とで構成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記速度制御部が、
   前記第２の舵角速度指令値から前記実舵角速度を減算する第２の減算部と、
   前記第２の減算部の減算結果を積分処理する積分部と、
   前記実舵角速度を比例処理する比例部と、
   前記積分部の積分結果から前記比例部の比例結果を減算する第３の減算部と、
   前記第３の減算部の減算結果を前記舵角制御徐変ゲインにより徐変し、前記第１の舵角制御指令値を出力する第４の徐変部と、
   で構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーテアリング装置。
7. 前記速度制御部が、
   前記第２の舵角制御指令値から前記実舵角速度を減算する第２の減算部と、
   前記第２の減算部からの速度偏差を前記舵角制御徐変ゲインにより徐変し、速度偏差を出力する乗算部と、
   前記速度偏差を積分処理する積分部と、
   前記実舵角速度を比例処理する比例部と、
   前記積分部の積分結果から前記比例部の比例結果を減算し、前記第１の舵角制御指令値を出力する減算部と、
   で構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーテアリング装置。
8. 前記速度制御部が、
   前記第２の舵角速度指令値から前記実舵角速度を減算する第２の減算部と、
   前記第２の減算部からの速度偏差を積分処理する積分部と、
   前記実舵角速度を比例処理する比例部と、
   前記積分部の積分結果を前記舵角制御徐変ゲインにより徐変し、第３の舵角制御指令値を出力する第４の徐変部と、
   前記第３の舵角制御指令値から前記比例部の比例結果を減算し、前記第１の舵角制御指令値を出力する第３の減算部と、
   で構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーテアリング装置。
9. 前記速度制御部が、
   前記第２の舵角速度指令値から前記実舵角速度を減算する第２の減算部と、
   前記第２の減算部からの速度偏差を積分処理する積分部と、
   前記実舵角速度を前記舵角制御徐変ゲインにより徐変して徐変後舵角制御指令値を出力する第４の徐変部と、
   前記徐変後舵角制御指令値を比例処理する比例部と、
   前記積分部の積分結果から前記比例部の比例結果を減算し、前記第１の舵角制御指令値を出力する第３の減算部と、
   で構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーテアリング装置。

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