JP6539178B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

特許文献１には、道路形状等の情報から設定される操舵角目標値に応じて車両を自動操舵する自動操舵装置が記載されている。この自動操舵装置は、ステアリングホイールと一体に回転するアッパシャフトに歯車を介して操舵用のモータが接続され、このモータを制御することによって自動操舵を行う。

特開平０８−３３７１８１号公報

特許文献１に記載の自動操舵装置では、モータとステアリングホイールとの間に設けられたアッパシャフトにかかるトルクを検出するように構成されている。このようなトルクを検出する箇所には、トーションバーが用いられる。

特許文献１に記載の自動操舵装置において、自動操舵時にモータが作動すると、ステアリングホイールの慣性とモータの駆動力とによってトーションバーに捩れが生じる。これにより、トーションバーに接続されたステアリングホイールは、トーションバーが捩れた分だけモータの作動に遅れて回転を始める。そして、モータが停止すると、このようにして生じた捩れに対して、トーションバーは自身の弾性力によって捩れを解消しようとする。このとき、ステアリングホイールの慣性によってトーションバーは、捩れが解消した位置を通り越して逆方向に捩れてしまう。トーションバーが逆方向に捩れると、トーションバーはその弾性力によって、捩れを解消しようとするが、ステアリングホイールの慣性によって、捩れが解消した位置を通り越してさらに逆方向に捩れてしまう。このように、トーションバーが捩れを繰り返すことにより、トーションバーに連結されたステアリングホイールが、トーションバーの動きに伴って振動してしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、自動操舵時のステアリングの振動を抑制することを目的とする。

第１の発明は、電動パワーステアリング装置であって、運転者によって操作されるステアリング部材に連結され、運転者によるステアリング部材の操作に伴って回転するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの一部を構成するトーションバーと、トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサの検出信号に基づく操舵補助、又は車両外の情報に基づく自動操舵を選択的に行う電動モータと、自動操舵時に、電動モータを制御する自動操舵制御部と、を備え、自動操舵制御部は、車両の移動目標位置に基づいて設定される舵角目標値とステアリング部材の舵角を検出する舵角検出部によって検出された舵角とに基づいて電動モータを制御するための角速度目標値を演算する角速度目標値演算部と、トルクセンサによって検出されたトルクに基づいてトーションバーの捩れ角を演算し、捩れ角に基づいてトーションバーの捩れを抑制する方向に電動モータを制御するための振動補償信号を演算する振動補償部と、角速度目標値と振動補償信号とに基づいて補正角速度目標値を演算する補正角速度目標値演算部と、ステアリング部材の角速度を演算する角速度演算部と、を有し、電動モータは、補正角速度目標値とステアリング部材の角速度との差に基づいて制御されることを特徴とする。

第１の発明では、電動モータは、角速度目標値とトーションバーの捩れを抑制する方向に電動モータを制御するための振動補償信号とに基づいて制御されるので、トーションバーの捩れを抑制しつつ、自動操舵を行うことができる。また、電動モータは、補正角速度目標値とステアリング部材の角速度との差に基づいて制御される。補正角速度目標値とステアリング部材の角速度との差は、振動補償信号が加味された信号どうしの差になる。これにより、振動補償信号が補正角速度目標値とステアリング部材の角速度との差に与える影響が小さくなるので、制御の安定性が向上する。

第２の発明は、運転者によって操作されるステアリング部材に連結され、運転者によるステアリング部材の操作に伴って回転するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの一部を構成するトーションバーと、トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサの検出信号に基づく操舵補助、又は車両外の情報に基づく自動操舵を選択的に行う電動モータと、自動操舵時に、電動モータを制御する自動操舵制御部と、を備え、自動操舵制御部は、車両の移動目標位置に基づいて設定される舵角目標値とステアリング部材の舵角を検出する舵角検出部によって検出された舵角とに基づいて電動モータを制御するための角速度目標値を演算する角速度目標値演算部と、トルクセンサによって検出されたトルクに基づいてトーションバーの捩れ角を演算し、捩れ角に基づいてトーションバーの捩れを抑制する方向に電動モータを制御するための振動補償信号を演算する振動補償部と、を有し、自動操舵制御部は、角速度目標値と振動補償信号とに基づいて電動モータを制御し、角速度目標値演算部は、舵角目標値と舵角との差に基づいて舵角目標値に舵角が一致するように電動モータを制御するための位置制御目標値を演算する位置制御部と、舵角目標値の単位時間当たりの変化に基づいて目標変化補償信号を演算する目標変化補償部と、を有し、角速度目標値は、位置制御目標値に目標変化補償信号を加算したものであることを特徴とする。

第２の発明では、電動モータは、角速度目標値とトーションバーの捩れを抑制する方向に電動モータを制御するための振動補償信号とに基づいて制御されるので、トーションバーの捩れを抑制しつつ、自動操舵を行うことができる。また、角速度目標値演算部は、舵角目標値とステアリング部材の舵角との差に基づいた位置制御目標値と、舵角目標値の単位時間当たりの変化に基づいた目標変化補償信号と、を加算した角速度目標値に基づいて電動モータを制御するので、舵角目標値の変化に対する追従性が向上する。

第３の発明は、自動操舵制御部は、ステアリング部材の角速度を演算する角速度演算部と、をさらに有し、電動モータは、角速度目標値とステアリング部材の角速度との差に基づいて制御されることを特徴とする。

第３の発明では、電動モータは、舵角に加えて角速度に基づいて制御されるので、制御の精度が向上する。

第４の発明は、自動操舵制御部は、ステアリング部材の角速度を演算する角速度演算部と、角速度目標値とステアリング部材の前記角速度とに基づいて自動操舵目標値を演算する角速度制御部と、をさらに有し、自動操舵制御部は、自動操舵目標値と前記振動補償信号とに基づいて前記電動モータを制御することを特徴とする。

第４の発明は、角速度目標値演算部は、モータ回転角センサによって検出された電動モータのモータ回転角と、舵角センサによって検出されたステアリング部材の回転角と、に基づいて、ステアリング部材の舵角を演算することを特徴とする。

第４の発明では、モータ回転角センサは舵角センサに比べて検出周期が短いので、モータ回転角センサによって検出された電動モータのモータ回転角と、舵角センサによって検出されたステアリング部材の回転角と、に基づいて、ステアリング部材の舵角を演算することにより、高精度な舵角を得ることができる。

本発明によれば、自動操舵時のステアリングの振動を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の舵角制御部のブロック図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置の舵角制御部のブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００について説明する。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、運転者によって操作されるステアリング部材としてのステアリングホイール１に連結され、運転者によるステアリングホイール１の操作（以下、「ステアリング操作」と称する。）に伴って回転する入力シャフト２と、車輪６を転舵するラック軸５に連係する出力シャフト３と、入力シャフト２と出力シャフト３を連結するトーションバー４と、を備える。入力シャフト２、出力シャフト３、及びトーションバー４によってステアリングシャフト７が構成される。

出力シャフト３の下部には、ラック軸５に形成されたラックギヤ５ａと噛み合うピニオンギヤ３ａが形成される。ステアリングホイール１が操舵されると、ステアリングシャフト７が回転し、その回転がピニオンギヤ３ａ及びラックギヤ５ａによってラック軸５の直線運動に変換され、ナックルアーム１４を介して車輪６が転舵される。

電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリングホイール１の操舵を補助するための動力源である電動モータ１０と、電動モータ１０の回転を出力シャフト３に減速して伝達する減速機１１と、運転者によるステアリング操作に伴う入力シャフト２と出力シャフト３との相対回転によってトーションバー４に作用するトルクを検出するトルクセンサ１２と、電動モータ１０を制御するコントローラ３０と、電動モータ１０に流れる電流値を検出する電流センサ１０ｂ（図２）と、をさらに備える。

電動モータ１０には、電動モータ１０の回転角度を取得するモータ回転角センサ１０ａが設けられる。モータ回転角センサ１０ａは、レゾルバによって構成される。

減速機１１は、電動モータ１０の出力軸に連結されるウォームシャフト１１ａと、出力シャフト３に連結されウォームシャフト１１ａに噛み合うウォームホイール１１ｂと、からなる。電動モータ１０が出力するトルクは、ウォームシャフト１１ａからウォームホイール１１ｂに伝達されて出力シャフト３に付与される。

運転者によるステアリング操作に伴って入力シャフト２に付与される操舵トルクはトルクセンサ１２によって検出され、トルクセンサ１２はその操舵トルクに対応する電圧信号をコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、トルクセンサ１２からの電圧信号に基づいて、電動モータ１０が出力するトルクを演算し、そのトルクが発生するように電動モータ１０の駆動を制御する。このように、電動パワーステアリング装置１００は、入力シャフト２に付与される操舵トルクをトルクセンサ１２によって検出し、その検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動をコントローラ３０によって制御して運転者のステアリング操作を補助する。

入力シャフト２には、ステアリングホイール１の回転角度である舵角を検出する舵角検出部としての舵角センサ１５が設けられる。入力シャフト２の回転角度とステアリングホイール１の舵角とは等しいため、舵角センサ１５にて入力シャフト２の回転角度を検出することによってステアリングホイール１の舵角が得られる。舵角センサ１５の検出結果はコントローラ３０に出力される。

舵角センサ１５は、図示しないが、例えば、入力シャフト２と一体に回転するセンターギアと、センターギアに噛み合う２つのアウターギアと、を備え、２つのアウターギアの回転に伴う磁束の変化に基づいて、センターギアの回転角度、すなわち入力シャフト２の回転角度を演算するものである。

コントローラ３０は、電動モータ１０の動作を制御するＣＰＵと、ＣＰＵの処理動作に必要な制御プログラムや設定値等が記憶されたＲＯＭと、トルクセンサ１２や舵角センサ１５等の各種センサが検出した情報を一時的に記憶するＲＡＭと、を備える。

電動モータ１０は、上述したように、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて運転者によるステアリング操作を補助する他に、運転者のステアリング操作によることなく車両外の情報に基づいて自動的に操舵することも可能である。電動モータ１０は、トルクセンサ１２の検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う。

運転者による手動操舵から自動操舵への切り換えは、運転者の操作によって自動運転モードが選択されることによって実行される。一方、自動操舵から手動操舵への切り換えは、コントローラ３０の介入判定部（図示せず）が運転者によるステアリング操作の介入を判定した場合、あるいは、運転者による選択スイッチの操作によって実行される。

介入判定部は、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクに基づいて運転者によるステアリング介入操作を判定する。具体的には、介入判定部は、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクが所定値以上となった場合に、運転者によるステアリング介入操作が行われたと判定する。その判定結果はコントローラ３０に出力され、コントローラ３０は、自動操舵制御を無効にすることで、電動モータ１０の制御方法をアシスト制御へ切り換える。

図２に示すように、コントローラ３０は、運転者によるステアリング操作時に、各種センサからの検出値に基づいて電動モータ１０によるアシスト制御を行うアシスト制御部５０と、自動操舵時に各種センサからの検出値に基づいて電動モータ１０による自動制御を行う自動操舵制御部６０と、を備える。

アシスト制御部５０は、トルクセンサ１２によって検出された操舵トルクと、車両に設けられた車速センサ１６によって検出された車速と、舵角センサ１５によって検出されたステアリングホイール１の舵角と、に基づいて、アシスト力目標値を演算する。

自動操舵は、車両の自動運転システム４０からの指令信号（舵角目標値）に基づいて行われる。具体的には、自動運転システム４０は、車両外の情報として走行中の車線の境界線（白線）を検出し、自車両が車線内の走行を維持するために必要な舵角目標値を演算し、その舵角目標値を自動操舵制御部６０に出力する。舵角目標値は、言い換えると、車両の移動目標位置に基づいて設定される。自動操舵制御部６０は、舵角センサ１５によって検出されたステアリングホイール１の舵角と、自動運転システム４０から入力された舵角目標値と、に基づいて、自動操舵目標値を演算する。詳細については、後述する。

コントローラ３０は、アシスト力目標値又は自動操舵目標値に基づいて電動モータ１０に印加する電流を制御する電流制御部３１と、電動モータ１０の駆動を制御するための駆動回路３２と、をさらに備える。電動パワーステアリング装置１００では、電流センサ１０ｂによって検出された電動モータ１０の電流値を、電流制御部３１に帰還させてフィードバック制御を行う。

次に、図３を参照して、自動操舵制御部６０について説明する。図３は、自動操舵制御部６０のブロック図である。

自動操舵制御部６０は、自動運転システム４０から入力された舵角目標値と舵角センサ１５によって検出されたステアリングホイール１の舵角とに基づいて、電動モータ１０を制御するための角速度目標値を演算する角速度目標値演算部６１を備える。

角速度目標値演算部６１は、自動運転システム４０から出力された舵角目標値と舵角センサ１５によって検出されたステアリングホイール１の舵角との差に基づいて舵角目標値にステアリングホイール１の舵角が一致するように電動モータ１０を制御するための位置制御目標値を演算する位置制御部６２と、自動運転システム４０から出力された舵角目標値の単位時間当たりの変化に基づいて目標変化補償信号を演算する目標変化補償部６３と、を備える。

位置制御部６２によって位置制御目標値を演算するときには、舵角センサ１５によって検出されたステアリングホイール１の舵角が用いられる。しかし、舵角センサ１５の検出周期は間隔が比較的長く、ステアリングホイール１が素早く操舵された際には、舵角センサ１５のみではステアリングホイール１の舵角を精度良く検出することができない。

そこで、位置制御部６２は、ステアリングホイール１の舵角をより高精度に検出するために、舵角センサ１５よって検出された舵角を、モータ回転角センサ１０ａにて検出されたモータ回転角を用いて補正することによって高精度舵角を演算する。具体的に説明すると、モータ回転角センサ１０ａは、舵角センサ１５の検出周期よりも短い周期で電動モータ１０の回転角変化量であるモータ回転角を検出する。モータ回転角センサ１０ａで検出されたモータ回転角と減速機１１の減速比（出力シャフト３と電動モータ１０の減速比）から出力シャフト３の回転角度変化量を得ることができる。したがって、舵角センサ１５によって検出される舵角に、モータ回転角センサ１０ａで検出されるモータ回転角と減速機１１の減速比から得られる出力シャフト３の回転角度変化量を加算することによって、短い周期でステアリングホイール１の高精度舵角を演算することができる。これにより、ステアリングホイール１が素早く操舵された際であっても、高精度な舵角を得ることができる。このように、本実施形態では、モータ回転角センサ１０ａは、舵角検出器の一部として機能する。

このように、電動パワーステアリング装置１００では、ステアリングホイール１の舵角は、モータ回転角センサ１０ａによって検出された電動モータ１０のモータ回転角と、舵角センサ１５によって検出されたステアリングホイール１の回転角とに基づいて、演算される。これにより、高精度な舵角を得ることができる。なお、例えば、舵角センサ１５の検出周期は１０msec程度であり、モータ回転角センサ１０ａの検出周期は１msec以下であるが、舵角センサ１５の検出周期が短ければ、舵角センサ１５によって検出した舵角のみを用いてもよい。

位置制御部６２は、舵角目標値とステアリングホイール１の舵角との差を演算し、この差にＰＤ制御を実施して所定のゲインを乗じることで、ステアリングホイール１の目標とする角速度に相当する位置制御目標値を演算する。ゲインは、具体的には、単位時間の逆数に相当するものである。位置制御部６２は、自動運転システム４０から出力された舵角目標値に舵角センサ１５によって検出されたステアリングホイール１の実際の舵角との差に基づいて、舵角を舵角目標値に一致させるための位置制御目標値を演算する。つまり、位置制御部６２は、舵角目標値とステアリングホイール１の実際の舵角との差とに基づいた位置フィードバック制御を行う。

目標変化補償部６３は、自動運転システム４０から出力された前回の舵角目標値と今回の舵角目標値との差を単位時間（舵角目標値が出力される間隔）で除算し、ＰＩＤ制御を実施することによって、目標変化補償信号を演算する。

角速度目標値演算部６１は、位置制御部６２によって演算された位置制御目標値に目標変化補償部６３によって演算された目標変化補償信号を加算する。これは、舵角目標値の変化に対する追従性を向上させることを目的としている。以下に詳細に説明する。

舵角目標値が急激に変化すると、位置制御部６２による制御では、舵角目標値の変化に対して電動モータ１０の制御が追従できない（遅れが生じる）ことがある。舵角目標値が実際の舵角よりも大きい状態から実際の舵角よりも小さな状態まで急激に変化する場合を例に説明する。

舵角目標値が変化を始めた時点では、舵角目標値は実際の舵角よりも大きいので、位置制御部６２は、ステアリングホイール１の舵角が大きくなるような位置制御目標値を出力する。このため、電動モータ１０はステアリングホイール１の舵角が大きくなるように駆動される。位置制御部６２は、舵角目標値が減少していても、実際の舵角が舵角目標値よりも小さければ、実際の舵角が舵角目標値と一致するようにステアリングホイール１の舵角が大きくなるような位置制御目標値を出力する。そして、舵角目標値がさらに減少し実際の舵角よりも小さくなると、位置制御部６２は、この時点から、舵角目標値に追従するためにステアリングホイール１の舵角が小さくなるような位置制御目標値を出力する。このように、位置制御部６２による制御では、舵角目標値が急激に小さくなるような変化が生じても、実際の舵角が舵角目標値と一致するまでステアリングホイール１の舵角が大きくなるような位置制御目標値の出力が続けられるので、遅れが生じやすい。

このため、角速度目標値演算部６１は、舵角目標値の変化速度に相当する目標変化補償信号を演算し、位置制御部６２によって演算された位置制御目標値に目標変化補償部６３によって演算された目標変化補償信号を加算して角速度目標値を生成する。これにより、舵角目標値が急激に変化した場合であっても、目標変化補償部６３にて演算された目標変化補償信号によって、舵角目標値の変化が補償される。したがって、位置制御目標値に目標変化補償信号を加算して生成された角速度目標値によって制御を行うことで、位置制御部６２にて演算された位置制御目標値のみによって制御を行うよりも舵角目標値の変化に対する追従性が向上する。

自動操舵制御部６０は、トルクセンサ１２によって検出されたトルクに基づいてトーションバー４の捩れ角を演算し、捩れ角に基づいてトーションバー４の捩れを抑制する方向に電動モータ１０を制御するための振動補償信号を演算する振動補償部７０をさらに備える。

振動補償部７０は、トルクセンサ１２によって検出されたトルクからトーションバー４の捩れ角を演算する捩れ角演算部７１を備える。振動補償部７０は、捩れ角演算部７１によって演算された捩れ角にＰＤ制御を実施し振動補償信号を演算する。

振動補償信号は、ステアリングホイール１の慣性とトーションバー４のばね性とに起因して発生するステアリングホイール１の振動を抑制するための信号である。ここで、ステアリングホイール１の慣性とトーションバー４のばね性とに起因して発生するステアリングホイール１の振動について、具体的に説明する。

自動操舵時に、電動モータ１０が作動すると、電動モータ１０の回転は減速機１１を介して出力シャフト３に伝達される。出力シャフト３が回転すると、トーションバー４及び入力シャフト２を介してステアリングホイール１が回転する。このとき、トーションバー４はばね性を有しており、かつ、ステアリングホイール１にはその場に留まろうとする慣性が働くので、出力シャフト３が回転を始めるとトーションバー４に捩れが生じる。そして、ステアリングホイール１は、トーションバー４が捩れた分だけ出力シャフト３に遅れて回転を始める。その後、電動モータ１０が停止しても、ステアリングホイール１は、トーションバー４のばね力とステアリングホイールの慣性によって回転を続け、トーションバー４の捩れが解消した位置を超えてトーションバー４を逆方向に捩る。このようにして、トーションバー４が逆方向に捩れると、舵角センサ１５によって検出された舵角と舵角目標値との間に差が生じる。これにより、電動モータ１０は、この差を無くすために、出力シャフト３を逆方向に回転させるように作動する。これと同時に、トーションバー４はそのばね力によって、再びトーションバー４自身の捩れを解消しようと逆方向に回転する。そして、電動モータ１０は、舵角目標値になると停止するが、ステアリングホイール１は、トーションバー４の捩れが解消した位置になってもその慣性によって回転を続け、トーションバー４をさらに逆方向に捩ってしまう。このような動作が繰り返されることで、ステアリングホイール１が振動する。

振動補償部７０は、このような振動を抑制するために、振動補償信号を電動モータ１０に対して出力する。具体的には、振動補償部７０は、出力シャフト３が左方向に回転してトーションバー４に捩れが生じているときには、トーションバー４の捩れ角の大きさに応じてトーションバー４の捩れを抑制する方向、つまり、出力シャフト３の左方向への回転を抑制するような振動補償信号を電動モータ１０に出力する。これにより、電動モータ１０の左回転方向へのトルクが抑制されるので、トーションバー４の捩れが抑制される。したがって、ステアリングホイール１の慣性とトーションバー４の捩れに起因して発生するステアリングホイール１の振動が抑制される。同様に、振動補償部７０は、出力シャフト３が右方向に回転してトーションバー４に捩れが生じているときには、トーションバー４の捩れ角に応じてトーションバー４の捩れを抑制する方向、つまり、出力シャフト３の右方向への回転を抑制するような振動補償信号を電動モータ１０に出力する。これにより、電動モータ１０の右回転方向へのトルクが抑制されるので、トーションバー４の捩れが抑制される。したがって、ステアリングホイール１の慣性とトーションバー４の捩れに起因して発生するステアリングホイール１の振動が抑制される。振動補償信号は、捩れ角演算部７１によって演算された捩れ角が大きければ、その分、トーションバー４を捩る方向への電動モータ１０の回転（トルク）を抑制するような信号になるように演算される。つまり、振動補償信号は、捩れ角の大きさに応じた値に演算されるとともに、電動モータ１０に対して捩れを打ち消す方向に作用するので、トーションバー４の捩れを精度良く抑制できる。

自動操舵制御部６０は、角速度目標値演算部６１によって演算された角速度目標値と振動補償部７０によって演算された振動補償信号とに基づいて補正角速度目標値を演算する補正角速度目標値演算部としての加算器６４と、モータ回転角センサ１０ａによって検出されたモータ回転角からステアリングホイール１の角速度を演算する角速度演算部６５と、加算器６４によって演算された補正角速度目標値と角速度演算部６５によって演算されたステアリングホイール１の角速度とに基づいて電動モータ１０を制御するための自動操舵目標値を生成する角速度制御部６６と、をさらに備える。

加算器６４は、角速度目標値に振動補償信号を加算して、補正角速度目標値を演算する。

角速度演算部６５は、モータ回転角センサ１０ａによって検出された単位時間あたりのモータ回転数から電動モータ１０の回転軸の角速度を演算する。さらに、角速度演算部６５は、電動モータ１０の回転軸の角速度に減速機１１の減速比を除算することによって、ステアリングホイール１の角速度を演算する。このようにして角速度演算部６５によって演算されたステアリングホイール１の角速度は、ステアリングホイール１の実際の角速度に相当する。なお、ステアリングホイール１の角速度は、舵角センサ１５の検出周期が短ければ、舵角センサ１５よって検出された舵角を基に演算してもよい。

角速度制御部６６は、加算器６４によって演算された補正角速度目標値と角速度演算部６５によって演算されたステアリングホイール１の角速度との差に基づいて電動モータ１０を制御するための自動操舵目標値を生成する。具体的には、角速度制御部６６は、これらの差にＰＩＤ制御を実施して自動操舵目標値を生成する。角速度制御部６６は、加算器６４によって演算された補正角速度目標値と角速度演算部６５によって演算されたステアリングホイール１の角速度との差に基づいて、補正角速度目標値にステアリングホイール１の実際の角速度が一致するように電動モータ１０を制御するための自動操舵目標値を生成する。つまり、角速度制御部６６は、ステアリングホイール１の角速度の目標値とステアリングホイール１の実際の角速度との差に基づいた速度フィードバック制御を行う。

自動操舵制御部６０では、加算器６４によって角速度目標値演算部６１によって演算された角速度目標値に振動補償部７０によって演算された振動補償信号が加算されて補正角速度目標値が演算される。このようにして演算された補正角速度目標値は、目標値として角速度制御部６６に入力される。角速度制御部６６は、加算器６４によって演算された補正角速度目標値と角速度演算部６５によって演算されたステアリングホイール１の実際の角速度との差に基づいて補正角速度目標値にステアリングホイール１の実際の角速度が一致するように電動モータ１０を制御するための自動操舵目標値を生成する。角速度目標値演算部６１によって演算された角速度目標値と角速度演算部６５によってフィードバックされた角速度との差は、振動補償信号が加算された信号どうしの差になるので、差が比較的小さな値となる。これにより、角速度演算部６５における制御は安定したものとなる。なお、図４に示すように、電動モータ１０を角速度制御部６６によって演算された自動操舵目標値に振動補償部７０によって演算された振動補償信号が加算した信号に基づいて制御してもよい。

以上のように構成された自動操舵制御部６０による自動操舵について説明する。

角速度目標値演算部６１に自動運転システム４０からの舵角目標値が入力されると、角速度目標値演算部６１は、舵角目標値に舵角センサ１５によって検出された舵角が一致するように電動モータを制御するための角速度目標値を演算する。これと並行して、角速度演算部６５は、モータ回転角センサ１０ａによって検出されたモータの回転角からステアリングホイール１の角速度を演算する。

角速度制御部６６は、角速度目標値演算部６１によって演算された角速度目標値と角速度演算部６５によって演算されたステアリングホイール１の角速度との差に基づいて、角速度目標値にステアリングホイール１の実際の角速度が一致するように電動モータ１０を制御するための自動操舵目標値を演算する。自動操舵目標値は電流制御部３１に入力されて、駆動回路３２を介して電動モータ１０が制御される。電動モータ１０は、ステアリングホイール１の角速度が舵角目標値になるように減速機１１を介してステアリングシャフト７を回転させる。

このようにして、電動モータ１０が回転を始めると、上述のようにステアリングホイール１の慣性とトーションバー４のばね性に起因してトーションバー４が捩れる。トーションバー４が捩れるとトルクセンサ１２によってトルクが検出され、このトルクが振動補償部７０の捩れ角演算部７１に入力される。捩れ角演算部７１は、トーションバー４の捩れ角を演算する。振動補償部７０は、この捩れ角に基づいてトーションバー４の捩れを抑制する方向に電動モータ１０を制御する振動補償信号を演算する。振動補償部７０によって演算された振動補償信号は、加算器６４において角速度目標値演算部６１によって演算された角速度目標値に加算され、補正角速度目標値として角速度制御部６６に入力される。角速度制御部６６は、加算器６４によって演算された補正角速度目標値と角速度演算部６５によって演算されたステアリングホイール１の実際の角速度との差に基づいて、電動モータ１０を制御するための自動操舵目標値を演算する。このように、電動モータ１０は、振動補償部７０によって演算された振動補償信号が加算された自動操舵目標値によって、トーションバー４の捩れ角の大きさに応じてトーションバー４の捩れを抑制する方向に制御されつつ、ステアリングホイール１の角速度が舵角目標値になるように制御される。言い換えると、電動モータ１０は、トーションバー４の捩れ角の大きさに応じた分だけ回転方向のトルクを抑制されながら、ステアリングホイール１の角速度が舵角目標値になるように制御される。これにより、ステアリングホイール１の慣性とトーションバー４のばね性に起因して発生するステアリングホイール１の振動を抑制することができる。

以上の実施形態によれば、以下の効果を奏する。

電動パワーステアリング装置１００では、自動操舵制御部６０は、角速度目標値演算部６１によって演算された角速度目標値と振動補償部７０によって演算された捩れ角に基づいてトーションバー４の捩れを抑制する方向に電動モータ１０を制御する振動補償信号とに基づいて電動モータを制御する。これにより、電動モータ１０は、トーションバー４の捩れ角に基づいて回転方向のトルクを抑制されながら、ステアリングホイール１の角速度が舵角目標値になるように制御される。したがって、ステアリングホイール１の慣性とトーションバー４のばね性に起因して発生するステアリングホイール１の振動を抑制することができる。

電動パワーステアリング装置１００では、自動操舵制御部６０は、ステアリングホイール１の角速度を演算する角速度演算部６５、をさらに備える。これにより、電動モータ１０は、角速度目標値とステアリングホイール１の角速度との差に基づいて制御される。つまり、電動モータ１０は舵角に加えて角速度に基づいて制御されるので、制御の精度が向上する。

角速度目標値と振動補償信号とを加算器６４によって加算して補正角速度目標値を演算した後、角速度制御部６６において補正角速度目標値とステアリングホイール１の角速度との差に基づいて自動操舵目標値を生成する。角速度目標値に振動補償信号が加算された補正角速度目標値と、ステアリングホイール１の実際の角速度と、の差は、振動補償信号が加算（加味）された信号どうしの差になるので、加算器６４を角速度制御部６６よりも後の位置に設けた場合に比べて、その差が小さくなる。これにより、振動補償信号が補正角速度目標値とステアリング部材の角速度との差に与える影響が小さくなるので、角速度演算部６５における制御の安定性が向上する。

角速度目標値演算部６１は、舵角目標値とステアリングホイール１の舵角との差に基づいて舵角目標値に舵角が一致するように電動モータ１０を制御するための位置制御目標値に、舵角目標値の単位時間当たりの変化に基づいた目標変化補償信号を加算した角速度目標値に基づいて電動モータ１０を制御するので、舵角目標値の変化に対する追従性が向上する。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

電動パワーステアリング装置１００は、運転者によって操作されるステアリング部材（ステアリングホイール１）に連結され、運転者によるステアリング部材（ステアリングホイール１）の操作に伴って回転するステアリングシャフト７と、ステアリングシャフト７の一部を構成するトーションバー４と、トーションバー４に作用するトルクを検出するトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２の検出信号に基づく操舵補助、又は車両外の情報に基づく自動操舵を選択的に行う電動モータ１０と、自動操舵時に、電動モータ１０を制御する自動操舵制御部６０と、を備え、自動操舵制御部６０は、車両の移動目標位置に基づいて設定される舵角目標値とステアリング部材（ステアリングホイール１）の舵角を検出する舵角検出部（舵角センサ１５、モータ回転角センサ１０ａ）によって検出された舵角とに基づいて電動モータ１０を制御するための角速度目標値を演算する角速度目標値演算部６１と、トルクセンサ１２によって検出されたトルクに基づいてトーションバー４の捩れ角を演算し、捩れ角に基づいてトーションバー４の捩れを抑制する方向に電動モータ１０を制御するための振動補償信号を演算する振動補償部７０と、を有し、自動操舵制御部６０は、角速度目標値と振動補償信号とに基づいて電動モータ１０を制御することを特徴とする。

この構成によれば、電動モータ１０は、角速度目標値とトーションバー４の捩れを抑制する方向に電動モータ１０を制御するための振動補償信号とに基づいて制御されるので、トーションバー４の捩れを抑制しつつ、自動操舵を行うことができる。よって、自動操舵時に、ステアリングホイール１の慣性とトーションバー４のばね性に起因して発生するステアリングホイール１の振動を抑制することができる。

また、電動パワーステアリング装置１００は、自動操舵制御部６０は、ステアリング部材（ステアリングホイール１）の角速度を演算する角速度演算部、をさらに有し、電動モータ１０は、角速度目標値とステアリング部材（ステアリングホイール１）の角速度との差に基づいて制御されることを特徴とする。

この構成によれば、電動モータ１０は舵角に加えて角速度に基づいて制御されるので、制御の精度が向上する。

また、電動パワーステアリング装置１００は、自動操舵制御部は、角速度目標値と振動補償信号とに基づいて補正角速度目標値を演算する補正角速度目標値演算部と、ステアリング部材の角速度を演算する角速度演算部と、をさらに有し、電動モータは、補正角速度目標値と前記ステアリング部材の前記角速度との差に基づいて制御されることを特徴とする。

この構成によれば、電動モータ１０は、角速度目標値と振動補償信号とに基づいて演算された補正角速度目標値とステアリング部材(ステアリングホイール１)の角速度との差に基づいて制御される。補正角速度目標値とステアリング部材(ステアリングホイール１)の角速度との差は、振動補償信号が加味された信号どうしの差になる。これにより、振動補償信号が補正角速度目標値とステアリング部材の角速度との差に与える影響が小さくなるので、制御の安定性が向上する。

また、電動パワーステアリング装置１００は、自動操舵制御部は、ステアリング部材の角速度を演算する角速度演算部と、角速度目標値とステアリング部材の角速度とに基づいて自動操舵目標値を演算する角速度制御部と、をさらに有し、自動操舵制御部は、自動操舵目標値と振動補償信号とに基づいて電動モータを制御することを特徴とする。

また、電動パワーステアリング装置１００は、角速度目標値演算部６１は、舵角目標値と舵角との差に基づいて舵角目標値に舵角が一致するように電動モータ１０を制御するための位置制御目標値を演算する位置制御部６２と、舵角目標値の単位時間当たりの変化に基づいて目標変化補償信号を演算する目標変化補償部６３と、を有し、角速度目標値は、位置制御目標値に目標変化補償信号を加算したものであることを特徴とする。

この構成によれば、角速度目標値演算部６１は、舵角目標値とステアリング部材（ステアリングホイール１）の舵角との差に基づいた位置制御目標値と、舵角目標値の単位時間当たりの変化に基づいた目標変化補償信号と、を加算した角速度目標値に基づいて電動モータ１０を制御するので、舵角目標値の変化に対する追従性が向上する。

また、電動パワーステアリング装置１００は、角速度目標値演算部６１は、モータ回転角センサ１０ａによって検出された電動モータ１０のモータ回転角と、舵角センサ１５によって検出されたステアリング部材（ステアリングホイール１）の回転角と、に基づいて、ステアリング部材（ステアリングホイール１）の舵角を演算することを特徴とする。

この構成によれば、モータ回転角センサ１０ａは舵角センサ１５に比べて検出周期が短いので、モータ回転角センサ１０ａによって検出された電動モータ１０のモータ回転角と、舵角センサ１５によって検出されたステアリング部材の回転角（ステアリングホイール１）と、に基づいて、ステアリング部材（ステアリングホイール１）の舵角を演算することにより、高精度な舵角を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記各実施形態は、電動モータ１０の駆動力をステアリングシャフト７に付与する、いわゆる１ピニオンタイプの電動パワーステアリング装置を例に説明したが、ステアリングホイール１の回転を伝えるステアリングシャフト７とは別に、ラック軸５に対して電動モータ１０の回転を伝えるアシストピニオンを有するシャフトを設けた２ピニオンタイプの電動パワーステアリング装置にも適用できる。

自動操舵制御部６０は、角速度制御部６６を備えていなくてもよい。また、角速度目標値演算部６１は、目標変化補償部６３を備えていなくてもよく、舵角目標値と舵角に基づいて角速度目標値を演算するものであればよい。

上記実施形態では、角速度演算部６５は、モータ回転角センサ１０ａの検出信号に基づいてステアリングホイール１の角速度を演算しているが、これに代えて、舵角センサ１５によって検出された舵角や、トルクセンサ１２に設けられた角度センサによって検出された角度からステアリングホイール１の角速度を演算してもよい。

１００・・・電動パワーステアリング装置、１・・・ステアリングホイール（ステアリング部材）、４・・・トーションバー、７・・・ステアリングシャフト、１０・・・電動モータ、１０ａ・・・モータ回転角センサ、１０ｂ・・・電流センサ、１２・・・トルクセンサ、１５・・・舵角センサ、３０・・・コントローラ、 ４０・・・自動運転システム、５０・・・アシスト制御部、６０・・・自動操舵制御部、６１・・・角速度目標値演算部、６２・・・位置制御部、６３・・・目標変化補償部、６４・・・加算器（補正角速度目標値演算部）、６５・・・角速度演算部、６６・・・角速度制御部、７０・・・振動補償部、７１・・・捩れ角演算部

Claims (4)

1. 電動パワーステアリング装置であって、
   運転者によって操作されるステアリング部材に連結され、運転者による前記ステアリング部材の操作に伴って回転するステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの一部を構成するトーションバーと、
   前記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサと、
   前記トルクセンサの検出信号に基づく操舵補助、又は車両外の情報に基づく自動操舵を選択的に行う電動モータと、
   前記自動操舵時に、前記電動モータを制御する自動操舵制御部と、を備え、
   前記自動操舵制御部は、
   車両の移動目標位置に基づいて設定される舵角目標値と前記ステアリング部材の舵角を検出する舵角検出部によって検出された前記舵角とに基づいて前記電動モータを制御するための角速度目標値を演算する角速度目標値演算部と、
   前記トルクセンサによって検出された前記トルクに基づいて前記トーションバーの捩れ角を演算し、前記捩れ角に基づいて前記トーションバーの捩れを抑制する方向に前記電動モータを制御するための振動補償信号を演算する振動補償部と、
   前記角速度目標値と前記振動補償信号とに基づいて補正角速度目標値を演算する補正角速度目標値演算部と、
   前記ステアリング部材の角速度を演算する角速度演算部と、を有し、
   前記電動モータは、前記補正角速度目標値と前記ステアリング部材の前記角速度との差に基づいて制御されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 電動パワーステアリング装置であって、
   運転者によって操作されるステアリング部材に連結され、運転者による前記ステアリング部材の操作に伴って回転するステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの一部を構成するトーションバーと、
   前記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサと、
   前記トルクセンサの検出信号に基づく操舵補助、又は車両外の情報に基づく自動操舵を選択的に行う電動モータと、
   前記自動操舵時に、前記電動モータを制御する自動操舵制御部と、を備え、
   前記自動操舵制御部は、
   車両の移動目標位置に基づいて設定される舵角目標値と前記ステアリング部材の舵角を検出する舵角検出部によって検出された前記舵角とに基づいて前記電動モータを制御するための角速度目標値を演算する角速度目標値演算部と、
   前記トルクセンサによって検出された前記トルクに基づいて前記トーションバーの捩れ角を演算し、前記捩れ角に基づいて前記トーションバーの捩れを抑制する方向に前記電動モータを制御するための振動補償信号を演算する振動補償部と、を有し、
   前記自動操舵制御部は、前記角速度目標値と前記振動補償信号とに基づいて前記電動モータを制御し、
   前記角速度目標値演算部は、
   前記舵角目標値と前記舵角との差に基づいて前記舵角目標値に前記舵角が一致するように前記電動モータを制御するための位置制御目標値を演算する位置制御部と、
   前記舵角目標値の単位時間当たりの変化に基づいて目標変化補償信号を演算する目標変化補償部と、を有し、
   前記角速度目標値は、前記位置制御目標値に前記目標変化補償信号を加算したものであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 前記自動操舵制御部は、
   前記ステアリング部材の角速度を演算する角速度演算部、をさらに有し、
   前記電動モータは、前記角速度目標値と前記ステアリング部材の前記角速度との差に基づいて制御されることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記角速度目標値演算部は、
   モータ回転角センサによって検出された前記電動モータのモータ回転角と、舵角センサによって検出された前記ステアリング部材の回転角と、に基づいて、前記ステアリング部材の舵角を演算することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置。

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