JP6308342B1

JP6308342B1 - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP6308342B1
Application number: JP2018502428A
Authority: JP
Inventors: 聡下川邊; 徹也北爪
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2018-04-11
Anticipated expiration: 2037-08-07
Also published as: JPWO2018142650A1

Abstract

【課題】目標舵角速度と舵角速度の偏差に応じてＰＩＤ制御等を行うハンドル戻り制御において、操舵トルク及びアシスト電流に含まれる運転者の操舵意図若しくは車両運動特性のみを目標舵角速度の算出に用いることで、運転者の意図に合ったハンドル戻り制御の機能を備えた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】操舵トルクに基づいて演算された電流指令値によりモータを駆動し、モータの駆動制御によって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、操舵トルク、電流指令値、車速、舵角によってハンドル戻しのための目標舵角速度を演算し、舵角速度と目標舵角速度の偏差に基づいてハンドル戻し制御電流を演算すると共に、目標舵角速度の演算経路に操舵入力以上若しくは車両運動特性以上の周波数成分を減衰させるフィルタを介挿したハンドル戻し制御部を備え、ハンドル戻し制御電流で電流指令値を補正してモータを駆動する。【選択図】図３

Description

本発明は、電流指令値に基づいてインバータによりモータをＰＷＭ制御して操舵系にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置に関し、特に目標舵角速度と舵角速度の偏差に応じてＰＩＤ（比例・積分・微分）制御等を行うハンドル戻し制御において、操舵トルク及びアシストトルク（電流指令値）に含まれる運転者の意図した操舵入力若しくは操舵入力に基づく車両運動特性のみを目標舵角速度の算出に用いることで、運転者の意図に合ったハンドル戻し制御を行う機能を有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アシストトルク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構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（ＥＰＳ）は、アシスト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、ラック・ピニオン機構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の操舵トルクＴｄを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４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Ｔｄと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト（操舵補助）指令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。舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良い。

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）５０が接続されており、車速ＶはＣＡＮ５０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、ＣＡＮ５０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ＣＡＮ５１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(Central Processing Unit)（ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等も含む）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Ｔｄ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ５０からの）車速Ｖ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Ｔｄ及び車速Ｖ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、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍ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Ｉ（=Irefm-Im）が演算され、その偏差Ｉ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。インバータ３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。

加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部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では、減速ギアやラック・ピニオンにより摩擦が大きく、また、アシストトルクを発生させるためのモータによりステアリング軸回りの等価慣性モーメントが大きい。そのため、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）が小さい低車速域などでは、摩擦の方が大きいことによりハンドル戻りが悪くなる。これは直進状態においてＳＡＴのみでは舵角が中立点まで戻ってこないため、運転者の操舵介入により中立点まで戻す必要があり、運転者の負担となる。

一方、ＳＡＴが大きい高車速域ではＳＡＴが大きいため、ハンドル戻りの舵角速度は低車速に比べて速くなる傾向にあるが、慣性モーメントが大きいため慣性トルクも大きく、舵角の中立点でハンドルが収束せず、オーバーシュートしてしまうため、車両特性が不安定に感じられる。

従って、低車速ではハンドル戻りを補助するため、また、高車速では車両特性を安定にするために収れん性を増加させることが必要となり、それらを達成するために様々なハンドル戻り時に適度なアシストをするための制御手法が提案されている。それらのハンドル戻り制御の中でも、運転者による操舵介入時でも滑らかなハンドル戻り制御を行うことを目的とした先行技術として、特許第４６８５５５７号公報（特許文献１）に示される電動パワーステアリング装置がある。

特許文献１の装置では、目標舵角速度に追従するように構成された制御器において、ベース目標舵角速度を車速及びトルクによる乗算及び加算の補正で、目標舵角速度を算出している。運転者による操舵介入時には、トルクが加わった方向に目標舵角速度を補正することで、運転者操舵時の違和感を減少させている。

特許第４６８５５５７号公報

手放し状態で滑らかなハンドル戻りを実現させるためには、舵角加速度が大きく変動せずに、舵角中立点で舵角速度が０となることが良い。しかしながら、特許文献１記載の装置では、目標舵角速度を設定する際には、操舵トルクによる補正を行っているが、アシストトルクによる補正は行っていない。アシストトルクは一般的に車速が大きくなるほど小さくなるように設定するため、操舵トルク及び車速による補正では、好ましい補正量の算出に手間がかかることが課題となっている。また、過大な設定値となっている場合にはハンドル戻り制御が過大に働き、運転者にとって違和感になることがある。

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、目標舵角速度と舵角速度の偏差に応じてＰＩＤ制御等を行うハンドル戻り制御において、操舵トルク及びアシスト電流に含まれる運転者の操舵意図若しくは車両運動特性のみを目標舵角速度の算出に用いることで、運転者の意図に合ったハンドル戻り制御の機能を備えた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、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動し、前記モータの駆動制御によって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、前記操舵トルク、前記電流指令値、車速、舵角によってハンドル戻しのための目標舵角速度を演算し、舵角速度と前記目標舵角速度の偏差に基づいてハンドル戻し制御電流を演算すると共に、前記目標舵角速度の演算経路に操舵入力以上若しくは前記操舵入力に基づく車両運動特性以上の周波数成分を減衰させるフィルタを介挿したハンドル戻し制御部を備え、前記ハンドル戻し制御電流で前記電流指令値を補正して前記モータを駆動することにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記ハンドル戻し制御部が、前記舵角及び前記車速に基づいて目標戻り速度を演算する目標戻り速度演算部と、前記操舵トルクに基づいて操舵トルクゲインを求める操舵トルクゲイン部と、前記車速に基づいて前記操舵系の粘性係数Ｃを求める粘性係数出力部と、前記車速に基づいて車速ゲインを求める車速ゲイン部と、前記操舵トルク及び前記電流指令値をゲイン倍して求めたアシストトルクの加算値と、前記粘性係数Ｃとから第１の目標速度値を求める第１の操舵系特性部と、前記第１の目標速度値をフィルタ処理する前記フィルタと、前記目標戻り速度を前記フィルタからの第２の目標速度値で補正した第３の目標速度値を入力し、前記粘性係数Ｃ及び前記操舵系の慣性モーメントＪから前記目標舵角速度を求める第２の操舵系特性部と、前記目標舵角速度及び前記舵角速度の偏差に前記車速ゲイン及び前記操舵トルクゲインを乗算してハンドル戻し制御ゲインを求めるハンドル戻し制御ゲイン算出部と、前記ハンドル戻し制御ゲインに対して比例制御演算、積分制御演算、微分制御演算の少なくとも１つの制御演算を行い、前記車速ゲイン及び操舵トルクゲインによって出力制限して前記ハンドル戻し制御電流を求めるハンドル戻し制御電流演算部とで構成されていることにより、或いは前記フィルタがＬＰＦであり、フィルタ特性が１０Ｈｚで３ｄＢ以上の減衰を有していることにより、より効果的に達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、簡易的な仮想車両モデルには仮想的な慣性モーメント、粘性係数を設定できるため、操舵系特性として好ましくない慣性モーメント、粘性係数を持っている場合においても、仮想操舵系モデルを用いて目標舵角速度を求めてフィードバック制御することで仮想的な慣性モーメント、粘性係数に近づけることが可能となる。目標舵角速度の算出値に路面外乱などの運転者の意図しない成分を極力反映しないようにすることで、運転者の意図通りに動作するハンドル戻り制御を実現することができる。

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。本発明の構成例を示すブロック図である。操舵トルクゲイン部の出力ゲイン例を示す特性図である。目標戻りトルク演算部の出力例を示す特性図である。車速ゲイン部の出力例を示す特性図である。粘性係数出力部の出力例を示す特性図である。本発明の動作例を示すフローチャートの一部である。本発明の動作例を示すフローチャートの一部である。フィルタの特性例を示すゲイン図である。

電動パワーステアリング装置において、アシスト力を伝達するための減速ギアやラック・ピニオンの摩擦により動作が阻害され、直進状態に戻したい走行状態であるにも拘わらずハンドルが中立点まで戻らず、車両が直進状態になり難いことがある。そのため、舵角及び車速に応じたハンドル戻し制御電流により電流指令値を補正（補償）することで、直進状態に戻す走行状態においてハンドルを積極的に中立点に戻すことができる。

本発明では、舵角及び車速に応じて目標戻り速度を定義し、コラム軸に付加される操舵トルク及びアシストトルク（電流指令値）から算出される目標速度値を目標戻り速度に加算し、その加算結果に、仮想的な操舵系特性に応じた伝達特性を乗算することで目標舵角速度を算出する。その目標舵角速度と実舵角速度との偏差に対してＰ（比例）制御、Ｉ（積分）制御、Ｄ（微分）制御のうちの少なくとも１つの制御を実施する。目標戻り速度を操舵トルク及びアシストトルク（電流指令値）を粘性係数で除算して算出された目標速度値で補正して求めた目標舵角速度を用いてフィードバック制御を行うことで、運転者による操舵介入時にも自然なフィーリングのハンドル戻り制御を実現することができる。

本発明は、操舵トルクと電流指令値（アシスト電流）を用いてアシストトルク（ステアリング軸トルク）を算出し、目標舵角速度と舵角速度の偏差によりハンドル戻し制御電流を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に関し、主たる運転者の意図した操舵入力以上若しくは操舵入力に基づく車両運動特性以上の周波数（１０Ｈｚ〜）を減衰させるように、アシストトルク（ステアリング軸トルク）から目標舵角速度を算出する経路にＬＰＦ（ローパスフィルタ）を介挿することで、ＥＰＳの持つノイズ成分や共振による振動、不要なロードノイズ成分や運転者が意図しないトルク変動や車両変動などをカットし、より滑らかなハンドル戻し性能を提供する。

本発明における簡易的な仮想車両モデルとは、舵角θ及び車速Ｖから求めた目標戻り速度ωｔ（−ωｔ）、操舵トルクＴｄ及びアシストトルクＴａの合計に、操舵系の仮想的な慣性モーメントＪ及び粘性係数Ｃに応じた操舵系伝達関数を適用することで、目標舵角速度ω_０を算出するモデルである。

仮想車両モデルを用いることで、操舵系の仮想的な慣性モーメントＪ、粘性係数Ｃを設定することができるため、車両特性を任意に決めることが可能となる。また、仮想車両モデルにはアシストトルクＴａも加味した運転者の操舵介入も考慮されているため、運転者が操舵している状態でも滑らかなハンドル戻りを提供することができる。

ここにおいて、操舵系に静止摩擦、クーロン摩擦及び弾性項がないと仮定した場合、セルフアライニングトルクＳＡＴ、操舵トルクＴｄ、アシストトルクＴａの力の釣り合い方程式は、下記数１となる。

ここで、Ｊは仮想的な操舵系の慣性モーメント、Ｃは仮想的な操舵系の粘性係数である。
そして、実舵角速度ωは舵角θの時間微分であるので、下記数２が成立する。
（数２）
ω＝ｄθ／ｄｔ
よって、目標舵角速度をω_０とすると、

が成立し、ｓをラプラス演算子とすると下記数４となり、数４を整理すると下記数５となる。

よって、目標舵角速度ω_０は上記数５より

となり、数６を整理すると下記数７となる。

上記数７より、目標舵角速度ω_０が求まる。ここで、ＳＡＴ／ＣはセルフアライニングトルクＳＡＴによって発生する舵角速度として、車両特性に応じて設定する戻り舵角速度として考えることができる。

は仮想車両モデルから求められる伝達特性であり、また、

は操舵トルクＴｄ、アシストトルクＴａによって発生する舵角速度である。

セルフアライニングトルクＳＡＴは一般的に舵角θ及び車速Ｖによって決まるため、戻り舵角速度は車速Ｖ及び舵角θに応じて設定できるように構成する。操舵トルクＴｄはトルクセンサによって検出でき、アシストトルクＴａは電流指令値からモータトルク定数Ｋｔを考慮して算出可能であるため、操舵トルクＴｄとアシストトルクＴａの合計に対して仮想的なステアリングの粘性係数Ｃで除算することで、操舵トルクＴｄとアシストトルクＴａによって発生する舵角速度を算出し、それらを合計することで目標舵角速度ω_０とする。

操舵トルクＴｄ、アシストトルクＴａには路面外乱による変動成分などが含まれるが、これは運転者の意図によるものではない。これを目標舵角速度ω_０に反映すると、車両は運転者の意図しない挙動となり、違和感となる可能性がある。このため、本発明では、操舵トルクＴｄ及びアシストトルクＴａによって算出する目標速度値ω_１の後段に、運転者の意図した操舵入力若しくは操舵入力に基づく車両運動特性(ヨーやロールなど)より高い周波数成分を減衰させるフィルタ（ＬＰＦ）を設け、安定した制御、滑らかな戻り、運転者の意図に合った操舵感を実現する。一般的に運転者の操舵周波数や運転者の操舵による車両運動は１０Ｈｚ程度までと言われているため、フィルタ特性として１０Ｈｚで、ゲイン０より３ｄＢ以上低下する減衰特性を有するものとする。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図３は本発明に係るハンドル戻し制御部１００の構成例を示しており、操舵トルクＴｄは、操舵トルクゲインＴｈを出力する操舵トルクゲイン部１１０及び加算部１０２に入力され、舵角θは目標戻り速度ωｔを演算する目標戻り速度演算部１２０に入力される。また、車速Ｖは目標戻り速度演算部１２０、車速ゲインＫＰを出力する車速ゲイン部１３０及び粘性係数Ｃを出力する粘性係数出力部１３３に入力され、実舵角速度ωは減算部１０３に減算入力される。電流指令値Ｉｒｅｆはゲイン部１１１でゲインＫｔ倍され、アシストトルクＴａとして加算部１０２に入力される。従って、加算部１０２の加算結果は、操舵トルクＴｄとアシストトルクＴａの合計となり、その合計値が伝達関数“１／Ｃ”の操舵系特性部１５０に入力される。操舵系特性部１５０からの目標速度値ω_１はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５１に入力され、ＬＰＦ１５１で運転者の操舵入力以上若しくは操舵入力に基づく車両運動特性以上の周波数（１０Ｈｚ〜）を減衰された目標速度値ω_２は加算部１０１に入力される。

舵角θ及び車速Ｖに基づいて目標戻り速度演算部１２０で演算された目標戻り速度ωｔは、反転部１２１で符号を反転（−ωｔ）されて加算部１０１に入力され、加算部１０１での加算結果である目標速度値ω_３が伝達関数“１／（Ｊ／Ｃｓ＋１）”の操舵系特性部１６０に入力される。粘性係数出力部１３３からの粘性係数Ｃは操舵系特性部１５０及び１６０に入力され、操舵系特性部１６０は、慣性モーメントＪ、粘性係数Ｃから前記数６に従って伝達関数を決め、乗算により操舵系特性部１６０から目標舵角速度ω_０が出力され、目標舵角速度ω_０が減算部１０３に加算入力される。舵角速度ωは減算部１０３に減算入力され、目標舵角速度ω_０と舵角速度ωの偏差ＳＧ１が減算部１０３で算出され、偏差ＳＧ１は乗算部１３２に入力されている。

また、操舵トルクゲイン部１１０から出力される操舵トルクゲインＴｈは乗算部１３２及びリミッタ１４２に入力され、車速ゲイン部１３０からの車速ゲインＫＰも乗算部１３２及びリミッタ１４２に入力される。

偏差ＳＧ１に操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰを乗算した乗算部１３２からのハンドル戻し制御ゲインＳＧ２（比例制御値）は、加算部１０４に入力されると共に、特性改善のための積分部１４０及び積分ゲイン部１４１で成る積分制御部に入力され、更に積分ゲイン部１４１を経てリミッタ１４２に入力され、リミッタ１４２で操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰに応じて出力を制限された信号ＳＧ４が加算部１０４で、ハンドル戻し制御ゲインＳＧ２と加算され、ハンドル戻し制御電流ＨＲとして出力される。積分部１４０の積分は、摩擦の影響を受け易い低操舵トルク域を補償し、特に手放しで摩擦に負ける領域で積分を利かせる。加算部１０５で電流指令値Ｉｒｅｆにハンドル戻し制御電流ＨＲを加算して補正（補償）され、補正された補償電流指令値Ｉｒｅｆｎがモータ駆動系に入力される。

減算部１０３及び乗算部１３２でハンドル戻し制御ゲイン算出部を構成し、粘性係数出力部１３３、操舵系特性部１（１５０）及び操舵系特性部２（１６０）で操舵系特性部を構成し、積分部１４０、積分ゲイン部１４１、リミッタ１４２、加算部１０４でハンドル戻し制御電流演算部を構成している。

操舵トルクゲイン部１１０は図４に示すような特性であり、操舵トルクＴｄがＴ１までは一定値ゲインＴｈ１を出力し、Ｔ１を超えると次第に減少し、Ｔ２以上でゲイン０となる出力特性となっている。図４では線形に減少しているが、非線形でも良い。また、目標戻り速度演算部１２０は図５（Ａ）に示すように、車速Ｖをパラメータとして、舵角θが大きくなるに従って目標戻り速度ωｔが次第に大きくなる出力特性であり、また、図５（Ｂ）に示すように、車速Ｖが高速になるに従って純増しない出力特性で、目標戻り速度ωｔが変化する。車速ゲイン部１３０は図６に示す特性であり、少なくとも車速Ｖ１までは小さいゲインＫＰ１で一定であり、車速Ｖ１以上では次第に大きくなり、車速Ｖ２以上では大きなゲインＫＰ２で一定であるが、このような特性に限定されるものではない。また、車速Ｖに応じて粘性係数Ｃを可変する粘性係数出力部１３３は図７に示す特性であり、少なくとも車速Ｖ３までは小さい粘性係数Ｃ１で一定であり、車速Ｖ３以上で車速Ｖ４（＞Ｖ３）以下では次第に大きくなり、車速Ｖ４以上では大きな粘性係数Ｃ２で一定であるが、このような特性に限定されるものではない。

このような構成において、その動作例を図８及び図９のフローチャートを参照して説明する。

先ず操舵トルクＴｄ、電流指令値Ｉｒｅｆ、車速Ｖ、舵角θ、舵角速度ωを入力（読み取り）し（ステップＳ１）、操舵トルクゲイン部１１０は操舵トルクゲインＴｈを出力する（ステップＳ２）。ゲイン部１１１は電流指令値ＩｒｅｆにゲインＫｔ倍してアシストトルクＴａを算出し（ステップＳ３）、加算部１０２で操舵トルクＴｄと加算して、その合計値を操舵系特性部１（１５０）に入力する（ステップＳ４）。

また、目標戻り速度演算部１２０は入力された舵角θ及び車速Ｖに基づいて目標戻り速度ωｔを演算し（ステップＳ１０）、反転部１２１が目標戻り速度ωｔの符号反転を行い（ステップＳ１１）、反転された目標戻り速度“−ωｔ”を加算部１０１に入力して加算を行う。車速ゲイン部１３０は車速Ｖに従った車速ゲインＫＰを出力し（ステップＳ１２）、粘性係数出力部１３３は車速Ｖに従った粘性係数Ｃを出力する（ステップＳ１３）。粘性係数Ｃは操舵系特性部１５０に入力され（ステップＳ１４）、伝達特性１／Ｃを乗算されて目標速度値ω_１を出力し（ステップＳ１５）、目標速度値ω_１がＬＰＦ１５１に入力されてフィルタ処理される（ステップＳ１６）。

ＬＰＦ１５１でフィルタ処理された目標速度値ω_２は加算部１０１で目標戻り速度“−ωｔ”と加算され、加算された目標速度値ω_３が操舵系特性部１６０に入力される（ステップＳ３０）。操舵系特性部１６０からの目標舵角速度ω_０は減算部１０３に加算入力され、実舵角速度ωは減算部１０３に減算入力され、減算部１０３で偏差ＳＧ１が算出される（ステップＳ３１）。偏差ＳＧ１は乗算部１３２に入力され、操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰが乗算され（ステップＳ３２）、その乗算によってハンドル戻し制御ゲインＳＧ２が求められる。ハンドル戻し制御ゲインＳＧ２は積分制御部１４０で積分処理され（ステップＳ３３）、更に比例制御部１４１で比例処理され（ステップＳ３４）、ハンドル戻し制御ゲインＳＧ３が出力される。ハンドル戻し制御ゲインＳＧ３はリミッタ１４２に入力され、リミッタ１４２で操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰを用いてリミット処理される（ステップＳ３５）。

リミッタ１４２でリミット処理されたハンドル戻し制御ゲインＳＧ４は加算部１０４に入力され、ハンドル戻し制御ゲインＳＧ２と加算され（ステップＳ３６）、ハンドル戻し制御電流ＨＲが出力される。ハンドル戻し制御電流ＨＲを加算部１０５で電流指令値Ｉｒｅｆに加算して補正し（ステップＳ３７）、補償電流指令値Ｉｒｅｆｎを出力する（ステップＳ３８）。

なお、舵角速度ωはモータ角速度×ギア比で求めることも可能であり、仮想操舵系モデルの伝達特性は車速、舵角、切増し／切戻し／保舵状態に応じて可変させても良い。また、図８及び図９のデータ入力、演算や処理の順番は適宜変更可能である。

また、本発明で使用するＬＰＦ１５１の周波数特性は、図１０に示すように１０Ｈｚで３ｄＢ以上の減衰を有しているものであれば良く、特性Ａに限られず，特性ＢやＣであっても良い。

１ハンドル
２コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０トルクセンサ
１２車速センサ
１４舵角センサ
２０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
３４補償信号生成部
３５ＰＩ制御部
３６ＰＷＭ制御部
３７インバータ
５０ＣＡＮ
１００ハンドル戻し制御部
１１０操舵トルクゲイン部
１１１ゲイン部
１２０目標戻り速度演算部
１２１反転部
１３０車速ゲイン部
１３３粘性係数出力部
１４０積分部
１４１積分ゲイン部
１４２リミッタ
１５０操舵系特性部（１／Ｃ）
１５１ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１６０操舵系特性部（１／（Ｊ／Ｃｓ＋１））

Claims

少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動し、前記モータの駆動制御によって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、
前記操舵トルク、前記電流指令値、車速、舵角によってハンドル戻しのための目標舵角速度を演算し、舵角速度と前記目標舵角速度の偏差に基づいてハンドル戻し制御電流を演算すると共に、前記目標舵角速度の演算経路に操舵入力以上若しくは前記操舵入力に基づく車両運動特性以上の周波数成分を減衰させるフィルタを介挿したハンドル戻し制御部を備え、
前記ハンドル戻し制御電流で前記電流指令値を補正して前記モータを駆動することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記ハンドル戻し制御部が、
前記舵角及び前記車速に基づいて目標戻り速度を演算する目標戻り速度演算部と、
前記操舵トルクに基づいて操舵トルクゲインを求める操舵トルクゲイン部と、
前記車速に基づいて前記操舵系の粘性係数Ｃを求める粘性係数出力部と、
前記車速に基づいて車速ゲインを求める車速ゲイン部と、
前記操舵トルク及び前記電流指令値をゲイン倍して求めたアシストトルクの加算値と、前記粘性係数Ｃとから第１の目標速度値を求める第１の操舵系特性部と、
前記第１の目標速度値をフィルタ処理する前記フィルタと、
前記目標戻り速度を前記フィルタからの第２の目標速度値で補正した第３の目標速度値を入力し、前記粘性係数Ｃ及び前記操舵系の慣性モーメントＪから前記目標舵角速度を求める第２の操舵系特性部と、
前記目標舵角速度及び前記舵角速度の偏差に前記車速ゲイン及び前記操舵トルクゲインを乗算してハンドル戻し制御ゲインを求めるハンドル戻し制御ゲイン算出部と、
前記ハンドル戻し制御ゲインに対して比例制御演算、積分制御演算、微分制御演算の少なくとも１つの制御演算を行い、前記車速ゲイン及び操舵トルクゲインによって出力制限して前記ハンドル戻し制御電流を求めるハンドル戻し制御電流演算部と、
で構成されている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記フィルタがＬＰＦであり、フィルタ特性が１０Ｈｚで３ｄＢ以上の減衰を有している請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。