JP6252027B2 - ステアリング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵時に所望の反力をハンドルに与えるアシストトルクを、モータのサーボ制御によって発生させるステアリング制御装置に関する。

従来、操舵軸に設けられたトルクセンサによって操舵トルクを検出し、その検出された操舵トルクに従って、アシストトルクを発生させるモータを駆動するための電流指令値を設定する電動パワーステアリング装置が知られている。

ところで、トルクセンサの検出値に、温度変化や組み付け誤差等を原因とするオフセット誤差が含まれていると、実際の操舵トルクがゼロであっても、トルクセンサの検出値はゼロにはならず、オフセット誤差に基づく不必要なアシストトルクが発生する。その結果、左右の操舵感が異なったものとなったり、モータにて不要な電流消費が生じたりするという問題がある。

これに対して、トルクセンサによって検出された操舵トルクに不感帯を付与したり、操舵トルクを電流指令値に変換する変換特性に不感帯を設けたりすることによって、トルクセンサのオフセット誤差による影響を除去し、実際のトルクがゼロの時に電流指令値もゼロとなるようにする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３７４０４３９号公報

従来技術は、操舵トルクから電流指令値（モータ電流）を直接求めているが、これとは別に、操舵トルク等に基づいて目標操舵トルクを求め、その目標操舵トルクと実際の操舵トルクとの偏差がゼロになるよう、モータをサーボ制御するための電流指令値を求めるものが知られている。このようなサーボ制御を行う装置に、従来技術を適用した場合、検出された操舵トルクに不感帯を付与するか、または、操舵トルクから目標操舵トルクに変換する際の変換特性に不感帯を設けることになる。

しかし、操舵トルクまたは目標操舵トルクのいずれかに不感帯を付与したとしても、不感帯が作用している時に、サーボ制御は、必ずしもアシストトルクをゼロにするように動作するとは限らず、オフセット誤差に基づく不必要なアシストトルクの発生を阻止することができないという問題があった。

特に、目標操舵トルクをゼロに設定した場合、サーボ制御はアシストトルクをゼロにするのではなく、操舵時の抵抗を無くすようなアシストトルクが発生させるように動作する。このため、目標操舵トルクがゼロとなる状態を通過するような操舵を行った場合、不感帯が作用すると操舵時の抵抗が無くなり、不感帯を抜けた時に操舵時の抵抗が復活することになるため、ドライバに違和感を与えてしまうという問題もあった。

本発明は、上記問題点を解決するため、サーボ制御を行うステアリング制御装置において、操舵時にドライバに違和感を与えることなくトルクセンサのオフセット誤差の影響を除去することを目的とする。

本発明のステアリング制御装置は、負荷推定手段と、目標生成手段と、偏差演算手段と、指令値生成手段と、不感帯付与手段とを備える。
負荷推定手段は、路面から操舵輪に加えられる路面負荷を推定する。目標生成手段は、路面負荷推定手段が推定した路面負荷から、操舵部材に連結された操舵軸に加わる操舵トルクの目標値である目標操舵トルクを生成する。偏差演算手段は、操舵トルクの検出値を検出操舵トルクとして、目標操舵トルクに対する検出操舵トルクの偏差であるトルク偏差を求める。指令値生成手段は、操舵軸にアシストトルクを加えるモータを、トルク偏差に従ってサーボ制御するための指令値を生成する。そして、不感帯付与手段は、操舵トルクの検出値がオフセット誤差の範囲内であれば、該オフセット誤差に基づく指令値が出力されることがないように予め設定された不感帯を、指令値生成手段で使用される内部値に付与する。

このような構成によれば、操舵時にドライバに違和感を与えることなく、操舵トルクの検出値がオフセット誤差の範囲内にある時に指令値をゼロとすることができ、オフセット誤差に基づく不必要なアシストトルクが発生することを抑制することができる。

電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す構成図である。 ＥＣＵの制御機構の概略を示す構成図である。 ベースアシスト部の構成を示す構成図である。 アシストコントローラの制御構造を示すブロック線図である。 （ａ）が一般的なＰＩＤ制御の制御構造を示すブロック線図、（ｂ）が不感帯演算器の入出力特性を示すグラフである。 操舵トルク、目標操舵トルク、推定負荷、アシスト指令の波形を例示するグラフである。 比較例における各部の波形を例示するグラフである。 比較例における各部の波形を例示するグラフである。 比較例における各部の波形を例示するグラフである。 （ａ）が変形例における不感帯演算器の配置を示すブロック線図、（ｂ）がその時のアシスト指令の波形を例示するグラフである。 第２実施形態のステアバイワイヤシステムの概略構成を示す構成図である。 目標操舵角演算部の特性を示すグラフである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
＜全体構成＞
本実施形態の電動パワーステアリングシステム１は、図１に示すように、ドライバによるハンドル（操舵部材）２の操作をモータ６によってアシストするものである。ハンドル２は、ステアリングシャフト３の一端に固定され、ステアリングシャフト３の他端にはトルクセンサ４が接続されており、このトルクセンサ４の他端には、インターミディエイトシャフト５が接続されている。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト３からトルクセンサ４を経てインターミディエイトシャフト５に至る軸体全体を、まとめて操舵軸ともいう。また、以下では、操舵軸の回転角を舵角、操舵軸の回転角速度を操舵速度ともいう。

トルクセンサ４は、操舵トルクＴｓを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーの捻れ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。

モータ６は、ハンドル２の操舵力をアシスト（補助）するものであり、減速機構６ａを介してその回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。すなわち、減速機構６ａは、モータ６の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト５に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されており、これにより、モータ６の回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。逆に、ハンドル２の操作や路面からの反力（路面反力）によってインターミディエイトシャフト５が回転すると、その回転が減速機構６ａを介してモータ６に伝達され、モータ６も回転することになる。

また、モータ６は、本実施形態ではブラシレスモータであり、内部にレゾルバ等の回転センサを備え、モータ６の回転状態を出力可能に構成されている。本実施形態のモータ６は、回転センサからの回転状態として、少なくともモータ速度ω（回転角速度を示す情報）を出力可能に構成されている。

インターミディエイトシャフト５における、トルクセンサ４が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス７に接続されている。ステアリングギアボックス７は、ラックとピニオンギアからなるギヤ機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト５の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル２を回すと、インターミディエイトシャフト５が回転（すなわちピニオンギアが回転）し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド８が取り付けられており、ラックとともにタイロッド８が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド８がその先のナックルアーム９を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪である各タイヤ１０の向きが変わる。

また、車両における所定の部位には、車速Ｖを検出するための車速センサ１１が設けられている。
このような構成により、ドライバがハンドル２を回転（操舵）させると、その回転がステアリングシャフト３、トルクセンサ４、およびインターミディエイトシャフト５を介してステアリングギアボックス７に伝達される。そして、ステアリングギアボックス７内で、インターミディエイトシャフト５の回転がタイロッド８の左右移動に変換され、タイロッド８が動くことによって、左右の両タイヤ（操舵輪）１０が操舵される。

ＥＣＵ１５は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクＴｓ、モータ６のモータ速度ω、および車速センサ１１にて検出された車速Ｖに基づいて、アシストトルク指令Ｔａを演算する。そして、その演算結果に応じた駆動電圧Ｖｄをモータ６へ印加することにより、ドライバがハンドル２を回す力（ひいては両タイヤ１０を操舵する力）のアシスト量を制御するものである。

本実施形態ではモータ６がブラシレスモータであるため、ＥＣＵ１５からモータ６へ出力（印加）される駆動電圧Ｖｄは、詳しくは、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電圧Ｖｄｕ，Ｖｄｖ，Ｖｄｗである。ＥＣＵ１５からモータ６へこれら各相の駆動電圧Ｖｄｕ，Ｖｄｖ，Ｖｄｗを印加（各相の駆動電流を通電）することで、モータ６の回転トルクが制御される。ブラシレスモータを３相の駆動電圧で駆動（例えばＰＷＭ駆動）する方法やその３相の駆動電圧を生成する駆動回路（例えば３相インバータ）についてはよく知られているため、ここではその詳細説明は省略する。

ＥＣＵ１５は、直接的にはモータ６へ印加する駆動電圧Ｖｄを制御することによりモータ６を制御するものであるが、モータ６を制御することで結果としてそのモータ６により駆動される操舵系メカ１００を制御するものであると言え、ＥＣＵ１５の制御対象はこの操舵系メカ１００であると言える。なお、操舵系メカ１００は、図１に示したシステム構成図のうちＥＣＵ１５を除く機構全体、すなわちハンドル２から各タイヤ１０に至る、ハンドル２の操舵力が伝達される機構全体を示す。

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ１５は、図２に示すように、ベース指令Ｔｂ^＊を生成するベースアシスト部２０と、補正指令Ｔｒを生成する補正部３０と、ベース指令Ｔｂ^＊と補正指令Ｔｒを加算することによりアシストトルク指令Ｔａを生成する加算器４１と、アシストトルク指令Ｔａに基づいてモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加することによりモータ６を通電駆動する電流フィードバック（ＦＢ）部４２と、を備えている。

ベースアシスト部２０は、操舵トルクＴｓと車速Ｖに基づき、ハンドル２の操作をアシストするための、ベース指令Ｔｂ^＊を生成する。ベースアシスト部２０は、車両状態や路面状態に対応した反応（反力）が準定常的にドライバへ伝達されるようにすることで車両の状態や路面の状態をドライバが把握しやすくなるようにすると共に、ドライバに与える手感（ハンドルからタイヤまでの感覚的硬さ，ねばり，重さ）を調整することで操舵時のフィールを向上させることを実現するためのブロックである。

補正部３０は、ドライバのハンドル操作に対する車両制御特性や操舵メカ系の伝達をドライバの意図に沿うように（具体的には車両が適切に収斂するとか、スムーズな車両旋回を発生させるなど）するためのブロックである。補正部３０は、操舵トルクＴｓとモータ速度ωと車速Ｖに基づき、上述した不安定な挙動を抑制（収斂）するための補正指令Ｔｒを生成する。

加算器４１は、ベースアシスト部２０で生成されたベース指令Ｔｂ^＊と補正部３０で生成された補正指令Ｔｒとを加算することにより、アシストトルク指令Ｔａを生成する。
電流ＦＢ部４２は、アシストトルク指令Ｔａに基づき、そのアシストトルク指令Ｔａに対応したアシストトルク（アシスト操舵力）が操舵軸（特にトルクセンサ４よりもタイヤ１０側）に付与されるようにモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加する。具体的には、アシストトルク指令Ｔａに基づいて、モータ６の各相へ通電すべき目標電流（相毎の目標電流）を設定する。そして、各相の通電電流Ｉｍを検出・フィードバックして、その検出値（各相の通電電流Ｉｍ）がそれぞれ目標電流と一致するように駆動電圧Ｖｄを制御（通電電流を制御）することで、操舵軸に対して所望のアシストトルクを発生させる。

なお、このような補正部３０および電流ＦＢ部４２は公知の技術（例えば、特開２０１３−５２７９３号公報参照）であるため、ここでは説明を省略し、以下では、本発明の主要部に関わるベースアシスト部２０について詳述する。

＜ベースアシスト部＞
ベースアシスト部２０は、図３に示すように、負荷推定器２１と、目標生成部２２と、偏差演算器２３と、アシストコントローラ２４とを備えている。

負荷推定器２１は、ベース指令Ｔｂ^＊と操舵トルクＴｓとに基づいて路面負荷を推定する。具体的には、負荷推定器２１は、ベース指令Ｔｂ^＊と操舵トルクＴｓとを加算する加算器２１１と、その加算結果から所定の周波数以下の帯域の成分を抽出するローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１２とを備え、このＬＰＦ２１２により抽出された周波数成分を推定負荷Ｔｘとして出力する。通常、ドライバは、主に１０Ｈｚ以下の操舵反力情報を頼りに運転をしているため、概ね１０Ｈｚ以下の周波数成分を通過（抽出）させ、１０Ｈｚより高い周波数成分は遮断するようにしている。

目標生成部２２は、負荷推定器２１にて推定された路面負荷（推定負荷Ｔｘ）と自車両の走行速度（車速Ｖ）とに基づき、所望の操舵特性を実現するように設定されたアシストマップを用いて、操舵トルクの目標値である目標操舵トルクＴｓ^＊生成する。但し、マップ化された車速Ｖ以外の車速では、マップの値から補間して目標操舵トルクを求める。

アシストマップは、推定負荷Ｔｘと目標操舵トルクの関係を、予め設定された複数種類の車速Ｖ毎にマップ化したものであり、その特性は、推定負荷Ｔｘがゼロの時には目標操舵トルクＴｓ^＊もゼロとなり、推定負荷Ｔｘの絶対値が増大するほど、目標操舵トルクＴｓ^＊の絶対値も増大するように設定されている。その増加率は、Ｔｘ＝０付近では増加率が大きく、Ｔｘが大きくなるほど、増加率が減少する傾向を有している。なお、操舵トルクＴｓ、推定負荷Ｔｘ、目標操舵トルクＴｓ^＊等の符号は、ハンドルの操作方向（左右）に対応する。

偏差演算器２３は、操舵トルクＴｓと目標操舵トルクＴｓ^＊との差であるトルク偏差ΔＴ（＝Ｔｓ^＊−Ｔｓ）を演算する。
<<アシストコントローラ>>
アシストコントローラ２４は、トルク偏差ΔＴに基づき、ΔＴ＝０になるように、いわゆるサーボ制御を実行する。これにより、操舵トルクＴｓが目標操舵トルクＴｓ^＊に追従するようなアシストトルク（アシスト量ともいう）を発生させるためのベース指令Ｔｂ^＊を生成する。

アシストコントローラ２４は、具体的には、図４に示すように、偏差演算器２３で求めたトルク偏差にＰＩＤゲインを付与するゲイン付与器２４１と、ゲイン付与器２４１の出力である積分対象値ＴＭを積分する積分器２４２と、積分器２４２の内部値に不感帯を付与する不感帯演算器２４３と、積分器２４２の内部値を制限する制限演算器２４４とを備える。

ここで、ゲイン付与器２４１および積分器２４２の制御構造について説明する。一般的にＰＩＤ制御の制御構造は、図５（ａ）に示すブロック線図で表され、その伝達特性は（１）式で表される。但し、Ｋｐは比例要素のゲイン（比例ゲイン）、Ｋｉは積分要素のゲイン（積分ゲイン）、Ｋｄは微分要素のゲイン（微分ゲイン）、ｓはラプラス演算子、Ｄは疑似微分（ｓ／（τｓ＋１）^２）の演算を実行する関数を表す。

（１）式を離散化するために、（２）式で表される双一次変換の式を（１）式に代入して整理すると（３）式が得られる。但し、ｔｓは演算周期を表す。

更に、Ｔｂ^＊、ΔＴについて、今回値を添字ｎ、前回値を添字ｎ−１で表すものとして、（３）式の表現形式を改めると（４）式が得られる。

この（４）式で表される制御構造を、積分演算の部分をまとめて後段に配置するように変形して実現したものが、ゲイン付与器２４１および積分器２４２であり、図中ブロック線図で示した不感帯演算器２４３および制限演算器２４４以外の制御構造は周知のものである。

制限演算器２４４は、不感帯演算器２４３の出力を制限対象値とし、制限後の出力がベース指令Ｔｂ^＊となるように接続されている。制限演算器２４４は、制限対象値がガード値以下であればそのまま出力し、ガード値を越えている場合は、ガード値に制限して出力する周知のものである。

不感帯演算器２４３は、積分器２４２において積分対象値ＴＭとアシスト指令の前回値とを加算する加算器の出力を対象入力ｕとするように接続されている。そして、図５（ｂ）に示すように、対象入力ｕが｜ｕ｜＜Ｔｄではｙ＝０を出力し、｜ｕ｜＞Ｔｄでは入力に比例して増大するｙを出力するように設定されている。

<<不感帯の設定方法>>
ここで、不感帯（−Ｔｄ〜Ｔｄ）の幅を決める境界値Ｔｄの設定方法について説明する。

操舵トルクＴｓがオフセットδを含んでいると仮定し、ハンドル中立状態で操舵力が加わっていない時に定常状態で、オフセットδに基づくベース指令Ｔｂ^＊が出力されないように不感帯の幅（境界値Ｔｄ）を設定する。

まず、ハンドル中立状態かつ定常状態では、（４）式の微分項は寄与しないため無視すると、（４）式は（５）式のように簡略化される。

目標生成部２２で使用するアシストマップの中立点（Ｔｘ＝０）付近のゲインをＫとすると、目標操舵トルクＴｓ^＊は、アシスト指令の前回値Ｔｂ^＊ _ｎ−１、操舵トルクＴｓ_ｎ（＝δ_ｎ）、ゲインＫを用いて（６）式で表される。更に、トルク偏差ΔＴ_ｎは、（７）式で表される。

（５）式に（７）式を代入した式を、オフセットδは変化せず（すなわち、δ_ｎ＝δ_ｎ−１＝δ）、アシスト指令の前回値Ｔｂ^＊ _ｎ−１，前々回値Ｔｂ^＊ _ｎ−２は、不感帯によって除去されているもの（すなわち、Ｔｂ^＊ _ｎ−１＝Ｔｂ^＊ _ｎ−２＝０）として整理すると、（８）式が得られる。

つまり、（８）式を用いて求めた値が、オフセットδにより生じた不感帯処理を受ける前のアシスト指令の最大値となるため、この値を不感帯の境界値±Ｔｄとして設定すればよい。

＜動作＞
操舵トルクＴｓに対して、目標操舵トルクＴｓ^＊、推定負荷Ｔｘ、ベース指令Ｔｂ^＊が変化する様子を、シミュレーションによって求めた結果を図６に例示する。但し、演算周期ｔｓ＝８００［μｓｅｃ］、積分ゲインＫｉ＝−３６０［ｓｅｃ−１］、アシストマップのゲインＫ＝０．１４、トルクセンサのゼロ点ずれδ＝０．３［Ｎｍ］として、不感帯の境界値Ｔｄは（８）式に基づいて、Ｔｄ＝０．０７４［Ｎｍ］に設定した。

図６に示すように、トルク偏差ΔＴ（＝Ｔｓ^＊−Ｔｓ）が−０．３〜０．３［Ｎｍ］となる区間では、アシスト指令がＴｂ^＊＝０となり（例えば、図中点線で囲った部分を参照）、不感帯処理が正しく機能していることがわかる。

ここで、比較のために、アシストコントローラ２４の内部値ではなく、図３に示した地点Ｐ１の信号（負荷推定器２１および偏差演算器２３に供給される操舵トルクＴｓ），地点Ｐ２の信号（偏差演算器２３に供給される操舵トルクＴｓ），地点Ｐ３の信号（トルク偏差ΔＴ）に、不感帯を付与した場合のシミュレーション結果を、図７〜９に示す。

地点Ｐ１の信号に不感帯を付与した場合、アシスト指令Ｔｂ＊にノイズが重畳される。これは、図７に示すように、不感帯に突入したタイミングと不感帯から抜けたタイミングで推定負荷Ｔｘの波形が不連続（非線形）に変化するためである（図中の点線で囲った部分を参照）。その結果、推定負荷Ｔｘを利用する別の制御（例えば、特許第４７１５３５１号に示されたバネ上制振制御など）が存在する場合、推定負荷Ｔｘに含まれる高周波ノイズの影響によって、その制御の精度を低下させてしまうことになる。

地点Ｐ２の信号に不感帯を付与した場合、図８に示すように、操舵トルクＴｓが正から負に変化する際に、ベース指令Ｔｂ^＊は逆に負から正に変化し、操舵を妨げる方向にアシストトルクが発生し、ドライバに違和感（摩擦感）を与えてしまうことになる。

地点Ｐ３の信号に不感帯を付与した場合、図９に示すように、操舵トルクＴｓが正から負に変化する際に、不感帯にいる間、ベース指令Ｔｂ^＊は不感帯に突入した時の値（ここでは正の値）に維持されるため、操舵トルクＴｓが負になった時には、操舵を妨げる方向にアシストトルクが発生し、その後、不感帯から抜けると、ベース指令Ｔｂ^＊は操舵トルクＴｓに追従して急激に負の値となり、操舵を助ける方向にアシストトルクが発生する。これにより、不感帯の部分で引っ掛かりが生じるような違和感をドライバに与えてしまうことになる。

＜効果＞
本実施形態によれば、目標操舵トルクＴｓ^＊に不感帯を設定するのではなく、サーボ制御の内部値（積分後の値）に対して不感帯を設けたことにより、ベース指令Ｔｂ^＊が操舵トルクＴｓに応じた変化をするため、ドライバに違和感を与えることなく、トルクセンサ４のオフセットの影響を除去することができる。

また、本実施形態によれば、不感帯の作動／不作動が切り替わるタイミングでの推定負荷Ｔｘの波形の変化が、ベース指令Ｔｂ^＊と比較して緩やかであり、推定負荷Ｔｘの波形は、高周波成分が抑制されたものとなる。このため、推定負荷Ｔｘを利用する他の制御（例えば制振制御）に、高周波ノイズによる悪影響を与えてしまうことを抑制することができる。

＜変形例＞
上記実施形態では、不感帯演算器２４３を、積分対象値ＴＭとアシスト指令の前回値Ｔｂ^＊ _ｎ−１とを加算する加算器と制限演算器２４４との間に配置し、加算器の出力に不感帯を付与するように構成している。これに対して、図１０（ａ）に示すように、不感帯演算器２４３を、加算器の入力となるアシスト指令の前回値Ｔｂ^＊ _ｎ−１に対して不感帯を付与するように配置してもよい。

この場合、ベース指令Ｔｂ^＊の波形は、図１０（ｂ）に示すように、不感帯の範囲で正確にＴｂ^＊＝０とはならず、トルク偏差ΔＴの変化に応じて僅かに変化するが、概ね上記実施形態の場合と同様のものとなり、これと同様の効果を得ることができる。

［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。
第１実施形態では、本発明を、ハンドルとタイヤ（操舵輪）とが機械的に連動するように構成された電動パワーステアリングに適用した例を示した。これに対して、本実施形態では、ハンドル（操舵軸）とタイヤ（転舵機構）とが機械的に切り離された構成を有するいわゆるステアバイワイヤシステムに適用した例を示す。

＜全体構成＞
本実施形態のステアバイワイヤシステム１ａは、図１１に示すように、ハンドル２、ステアリングシャフト３、トルクセンサ４、インターミディエイトシャフト５、モータ（以下「反力モータ」という）６１を備えている。但し、インターミディエイトシャフト５は、一端がトルクセンサ４に、他端が反力モータ６１に接続され、タイヤ１０とは機械的に連動することがないように構成されている。また、トルクセンサ４は、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーの捻れ角θｔを検出するように構成されている。

また、ステアバイワイヤシステム１ａでは、図１に示した構成から、ステアリングギアボックス７を省略し、代わりに、タイロッド８を左右に移動させるモータ（以下「操舵モータ」という）が設けられている。つまり、操舵モータ６２によってタイロッド８や、その先のナックルアーム９を作動させることにより、タイヤ１０である各タイヤ１０の向きが変わるように構成されている。

反力モータ６１は、モータの回転状態として、モータ回転角θｍｒ、モータ電流Ｉｍｒを出力し、同様に、操舵モータ６２は、モータの回転状態として、モータ回転角θｍｆ、モータ電流Ｉｍｆを出力するように構成されている。また、車両における所定の部位には、車速Ｖを検出するための車速センサ（図示せず）が設けられている。

ＥＣＵ１５ａは、トルクセンサ４にて検出された捻れ角θｔ、反力モータ６１のモータ電流Ｉｍｒ，操舵モータ６２のモータ電流Ｉｍｆ、および車速Ｖに基づいて反力モータ６１に印加する駆動電圧Ｖｒを生成することにより、操舵時にドライバが感じる反力を制御する操舵力制御部７０と、トルクセンサにて検出された捻れ角θｔ、反力モータ６１のモータ回転角θｍｒ，モータ電流Ｉｍｒ、操舵モータ６２のモータ回転角θｍｆ，モータ電流Ｉｍｆに基づいて操舵モータ６２に印加する駆動電圧Ｖｆを生成することによりタイヤ１０の向き（操舵角）を制御する操舵角制御部８０とを備える。なお、ＥＣＵ１５ａは、図示しない、車載バッテリからの電力によって動作する。

＜操舵力制御部＞
操舵力制御部７０は、負荷推定器７１と、目標操舵トルク演算部７２と、操舵トルク検出部７３と、偏差演算器７４と、トルクサーボコントローラ７５と、反力モータ駆動制御部７６とを備える。但し、目標操舵トルク演算部７２、偏差演算器７４、トルクサーボコントローラ７５、反力モータ駆動制御部７６は、それぞれ目標生成部２２、偏差演算器２３、アシストコントローラ２４、電流ＦＢ部４２と同様に構成されているため説明を省略する。但し、反力モータ駆動制御部７６では、モータ電流Ｉｍの代わりに反力モータ６１のモータ電流Ｉｍｒを用い、駆動電圧Ｖｄの代わりに反力モータ６１を駆動する駆動電圧Ｖｒを生成する。

負荷推定器７１は、操舵モータ６２のモータ電流Ｉｍｆに基づいて路面負荷（推定負荷）Ｔｘを推定する。具体的には、モータ電流ＩｍｆにゲインＫｆを乗じたものを推定負荷Ｔｘ（＝Ｋｆ・Ｉｍｆ）とする。操舵トルク検出部７３は、トルクセンサ４が出力する捻れ角θｔにから操舵トルクＴｓを求める周知のものである。

＜操舵角制御部＞
操舵角制御部８０は、ハンドル角検出部８１と、目標操舵角演算部８２と、操舵角検出部８３と、偏差演算器８４と、角度サーボコントローラ８５と、操舵モータ駆動制御部８６とを備えている。

ハンドル角検出部８１は、反力モータ６１のモータ回転角θｍｒと、トルクセンサ４で検出された捻れ角θｔとを加算することでハンドル角θｓを求める。
目標操舵角演算部８２は、ハンドル角検出部８１で求めたハンドル角θｓと車速センサで検出された車速Ｖに基づいて、タイヤ１０の目標操舵角θｆ^＊を算出する。なお、ハンドル角θｓから目標操舵角θｆ^＊への変換ゲインは、低速では、少ないハンドル角でも小回りができるように大き目に設定され、高速では、ハンドル角θｓに対する車両横運動の感度を下げるために小さ目に設定されている。変換ゲインの逆数となるギヤ比θｓ／θｆで表すと、図１２に示すように、ギヤ比θｓ／θｆは低速時には小さ目の値となり、高速時には大き目の値となるように設定されている。

操舵角検出部８３は、操舵モータ６２のモータ回転角θｍｆに所定のゲインを乗じることで、タイヤ１０の向きを表す操舵角θｆに換算する。
偏差演算器８４は、目標操舵角演算部８２で求めた目標操舵角θｆ^＊と、操舵角検出部８３で求めた操舵角θｆとの差である操舵角偏差Δθ（＝Ｔｆ^＊−Ｔｆ）を演算する。

角度サーボコントローラ８５は、アシストコントローラ２４と同様に構成されたものであり、トルク偏差ΔＴの代わりに操舵角偏差Δθを用いて、操舵角θｆが目標操舵角θｆ^＊と一致するように、公知のＰＩＤ制御を実現するための電流指令値Ｉｍｆ^＊を演算する。但し、角度サーボコントローラ８５を構成する不感帯演算器は、ハンドル角検出部８１で求められるハンドル角θｓに現れるオフセット誤差（ひいてはトルクセンサ４が検出する捻れ角θｔのオフセット誤差）に基づいて、不感帯の境界値Ｔｄが設定されている。

操舵モータ駆動制御部８６では、電流ＦＢ部４２と同様に構成されたものであり、モータ電流Ｉｍの代わりに操舵モータ６２のモータ電流Ｉｍｆを用い、駆動電圧Ｖｄの代わりに操舵モータ６２を駆動する駆動電圧Ｖｆを生成する。

＜効果＞
本実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様に、トルクセンサ４で検出される捻れ角θｔ、ひいては操舵トルク検出部７３で求める操舵トルクＴｓやハンドル角検出部８１で求めるハンドル角θｓ（ひいてはトルクセンサ４で検出される捻れ角θｔ）のオフセット誤差の影響を、ドライバに違和感を与えることなく除去することができる。

［他の実施形態］
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、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

また、本発明は、前述したステアリング制御装置の他、ステアリング制御装置を構成要素とする各種システム、ステアリング制御装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム、ステアリング制御方法など、種々の形態で実現することができる。

１…電動パワーステアリングシステム １ａ…ステアバイワイヤシステム ２…ハンドル ４…トルクセンサ ６…モータ １０…タイヤ １１…車速センサ １５，１５ａ…ＥＣＵ ２０…ベースアシスト部 ２１…負荷推定器 ２２…目標生成部 ２３…偏差演算器 ２４…アシストコントローラ ３０…補正部 ４１…加算器 ４２…電流ＦＢ部 ６１…反力モータ ６２…操舵モータ ７０…操舵力制御部 ７１…負荷推定器 ７２…目標操舵トルク演算部 ７３…操舵トルク検出部 ７４…偏差演算器 ７５…トルクサーボコントローラ ７６…反力モータ駆動制御部 ８０…操舵角制御部 ８１…ハンドル角検出部 ８２…目標操舵角演算部 ８３…操舵角検出部 ８４…偏差演算器 ８５…角度サーボコントローラ ８６…操舵モータ駆動制御部 １００…操舵系メカ ２１１…加算器 ２４１…ゲイン付与器 ２４２…積分器 ２４３…不感帯演算器 ２４４…制限演算器

Claims (5)

1. 路面から操舵輪に加えられる路面負荷を推定する負荷推定手段（２１，７１）と、
   前記負荷推定手段が推定した路面負荷から、操舵部材に連結された操舵軸に加わる操舵トルクの目標値である目標操舵トルクを生成する目標生成手段（２２，７２）と、
   前記操舵トルクの検出値を検出操舵トルクとして、前記目標操舵トルクに対する前記検出操舵トルクの偏差であるトルク偏差を求める偏差演算手段（２３，７４）と、
   前記操舵軸にアシストトルクを加えるモータ（６，６１）を、前記トルク偏差に従ってサーボ制御するための指令値を生成する指令値生成手段（２４，７５）と、
   前記操舵トルクの検出値がオフセット誤差の範囲内であれば、該オフセット誤差に基づく前記指令値が出力されることがないように予め設定された不感帯を、前記指令値生成手段で使用される内部値に付与する不感帯付与手段（２４３）と、
   を備えることを特徴とするステアリング制御装置。
2. 指令値生成手段は、
   前記トルク偏差に対して制御ゲインを付与するゲイン付与手段（２４１）と、
   前記指令値の前回値に、前記ゲイン付与手段の出力値を加算して前記指令値を生成する積分手段（２４２）と、
   を備え、
   前記不感帯付与手段は、前記積分手段での加算結果または前記指令値の前回値を、前記不感帯の付与対象となる前記内部値とすることを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記サーボ制御における積分要素のゲインである積分ゲイン、前記指令値生成手段が前記指令値を生成する周期である演算周期、前記路面負荷から前記目標操舵トルクへの変換ゲイン、前記オフセット誤差に基づいて、前記不感帯付与手段により付与される不感帯の幅が設定されていることを特徴とする請求項２に記載のステアリング制御装置。
4. 前記操舵軸は前記操舵輪を転舵させる転舵機構を構成し、
   前記負荷推定手段（２１）は、前記検出操舵トルクと、前記指令値生成手段が生成する指令値と、に基づいて前記路面負荷を推定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリング制御装置。
5. 前記操舵軸は前記操舵輪を転舵させる転舵機構とは別体に設けられ、
   前記負荷推定手段（７１）は、前記転舵機構を構成するモータ（６２）の電流に基づいて前記路面負荷を推定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリング制御装置。