JP7240264B2 - 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。

特許文献１には、トルクセンサの検出結果に基づいて、ドライバによるステアリングホイールの操舵を補助するためのアシストベース電流と、操舵角センサの検出結果に基づいて、ステアリングホイールを中立位置へ戻す方向の戻し電流と、に基づいて電動モータを制御する制御電流を演算するコントローラを備えた電動パワーステアリング装置が開示されている。

特開２０１５－１４５２１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールの操舵状態が切り込み状態である場合と戻し状態である場合とにかかわらず、同じように電動モータが制御される。したがって、切り込み時の操舵感と、戻し時の操舵感のいずれか一方を優先して制御を行うと、他方において操舵感が悪化するおそれがある。例えば、切り込み操舵の際の操舵力が適切になるように優先して制御を行う場合、戻し操舵の際に所定の操舵角で保舵したときの操舵力（保舵力）が目標とする値に比べて高くなったり、低くなったりするおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、操舵感を向上することを目的とする。

本発明は、電動パワーステアリング装置であって、運転者によって操舵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舵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に回転トルクを付与する電動モータと、ステアリング部材から入力される操舵トルクを検出するトルク検出部と、ステアリング部材の操舵角を検出する操舵角検出部と、操舵トルクに基づいてアシストベース電流値を演算するアシストベース電流演算部と、操舵角に基づいて戻し電流値を演算する戻し電流演算部と、アシストベース電流値及び戻し電流値に基づき、制御電流値を演算する制御電流演算部と、制御電流値に基づき、電動モータを制御するモータ制御部と、ステアリング部材の操舵状態を判定する操舵状態判定部と、アシストベース電流値及び戻し電流値の少なくとも一方の電流値にゲインを乗じるゲイン部と、を備え、ゲイン部は、操舵トルク及び操舵角が同じであっても操舵状態が切り込み状態のときの制御電流値と操舵状態が戻し状態のときの制御電流値とが異なるように、操舵状態判定部により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方において、ゲインを設定することを特徴とする。

この発明では、アシストベース電流値にゲインを乗じる場合には、切り込み状態と戻し状態とで同じ操舵トルクであってもアシストベース電流値を異なる値とすることができる。また、戻し電流値にゲインを乗じる場合には、切り込み状態と戻し状態とで同じ操舵角であっても戻し電流値を異なる値とすることができる。このため、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、適切な制御電流値を演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、操舵感を向上することができる。

本発明は、ゲイン部が、アシストベース電流値に第１ゲインを乗じる第１ゲイン部と、戻し電流値に第２ゲインを乗じる第２ゲイン部と、を有し、第１ゲイン部が、操舵状態判定部により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方において、第１ゲインを設定し、第２ゲイン部が、前記操舵状態判定部により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方において、第２ゲインを設定することを特徴とする。

この発明では、アシストベース電流値及び戻し電流値のそれぞれの電流値を、切り込み状態のときと戻し状態のときとで異なる値とすることができるので、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、より適切な制御電流値を演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、さらに操舵感を向上することができる。

本発明は、ゲイン部が、操舵状態判定部により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合において、互いに異なるゲインを設定することを特徴とする。

この発明では、切り込み状態のときと戻し状態のときとで異なるゲインを設定することができるので、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、より適切な制御電流値を演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、さらに操舵感を向上することができる。

本発明によれば、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、操舵感を向上することができる。

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。 アシストベース電流値を演算するためのアシストベース電流演算用マップ図である。 戻し電流値を演算するための戻し電流演算用マップ図である。 車速ゲインを演算するための車速ゲイン演算用マップ図である。 第１操舵ゲイン及び第２操舵ゲインを設定するための操舵ゲイン演算用テーブルを示す表である。 操舵ゲイン演算用テーブルの一例を示す表である。 本実施形態の比較例に係る電動パワーステアリング装置の操舵角のタイムチャートである。 本実施形態の比較例に係る電動パワーステアリング装置の操舵力のタイムチャートである。 本実施形態の変形例１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。 本実施形態の変形例２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。

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

図１は、電動パワーステアリング装置１００の構成図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、運転者によって操舵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の操舵（以下、「ステアリング操舵」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と、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舵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に作用する操舵トルクＴ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、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、を有する。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。

トルクセンサ１２は、ステアリングホイール１から入力される操舵トルクＴを検出するトルク検出部である。運転者によるステアリング操舵に伴って入力シャフト２に付与される操舵トルクＴ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Ｔに対応する信号をコントローラ３０に出力する。トルクセンサ１２は、トーションバー４に付与される操舵トルクＴを入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転に基づいて検出する。

トルクセンサ１２は、入力シャフト２と出力シャフト３の相対回転がない場合には、操舵トルクＴとして０［Ｎｍ］を出力する。また、トーションバー４が右側にねじれている場合には＋（正）の符号の操舵トルクＴを出力し、トーションバー４が左側にねじれている場合には－（負）の符号の操舵トルクＴを出力する。

コントローラ３０は、後述するように、トルクセンサ１２からの検出結果に基づいて電動モータ１０に対する制御電流値（目標電流値）Ｉｄを演算し、電動モータ１０によって所定のトルクを発生させるように、電動モータ１０の駆動を制御する。電動モータ１０は、減速機１１を介して、ステアリングシャフト７に回転トルクを付与する。このように、電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール１から入力シャフト２に入力される操舵トルクＴ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コントローラ３０が電動モータ１０を駆動することにより、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。

入力シャフト２には、ステアリングホイール１の回転角度である操舵角θを検出する操舵角検出部としての操舵角センサ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の操舵角θとは等しい。このため、操舵角センサ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の操舵角θが得られる。操舵角センサ１５の検出結果はコントローラ３０に出力される。

操舵角センサ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。

操舵角センサ１５は、ステアリングホイール１が中立位置の場合には操舵角θとして０［°］を出力する。また、ステアリングホイール１が中立位置から右方向に操舵される場合には、ステアリングホイール１の回転に応じて＋（正）の符号の操舵角θを出力する。一方、ステアリングホイール１が中立位置から左方向に操舵される場合には、ステアリングホイール１の回転に応じて－（負）の符号の操舵角θを出力する。

コントローラ３０には、自車両の走行速度（以下、車速と記す）を検出する車速検出部としての車速センサ１６の検出結果が入力される。

コントローラ３０は、動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）、その他の周辺回路を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ３０は、複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。なお、動作回路としては、ＣＰＵに代えてまたはＣＰＵとともに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。

コントローラ３０のＣＰＵは、電動モータ１０の動作を制御し、コントローラ３０のＲＯＭには、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、コントローラ３０のＲＡＭには、トルクセンサ１２、操舵角センサ１５、車速センサ１６等の各種センサが検出した情報が一時的に記憶される。

図２～図６Ｂを参照して、コントローラ３０による電動モータ１０の制御について説明する。図２は、電動パワーステアリング装置１００のブロック図である。コントローラ３０は、トルクセンサ１２で検出された操舵トルクＴを時間微分して、操舵トルクＴの時間変化率Ｔｖ（以下、トルク変化率Ｔｖとも記す）を演算する微分器１１１と、ステアリングホイール１の操舵状態を判定する操舵状態判定部１１２と、を備える。

操舵状態判定部１１２は、トルクセンサ１２で検出された操舵トルクＴの符号と、微分器１１１で演算されたトルク変化率Ｔｖの符号とが同一の場合、操舵状態が切り込み状態であると判定する。操舵状態判定部１１２は、トルクセンサ１２で検出された操舵トルクＴの符号と、微分器１１１で演算されたトルク変化率Ｔｖの符号とが同一でない場合、操舵状態が戻し状態であると判定する。

また、コントローラ３０は、トルクセンサ１２で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ１６で検出された車速ｖに基づいてアシストベース電流値Ｉａを演算するアシストベース電流演算部１２０と、操舵角センサ１５で検出された操舵角θに基づいて戻し電流値Ｉｂを演算する戻し電流演算部１３０と、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂ、その他の各種電流値に基づき、電動モータ１０に対する制御電流値Ｉｄを演算する制御電流演算部１８０と、制御電流値Ｉｄに基づき、電動モータ１０を制御するモータ制御部９と、を備える。モータ制御部９は、電動モータ１０の検出電流値が制御電流値Ｉｄに一致するように、電動モータ１０に供給する電流を制御することにより電動モータ１０を制御する。その他の各種電流値としては、図示しないが、例えば、静止摩擦補償電流値、クーロン摩擦補償電流値、粘性摩擦補償電流値、慣性補償電流値等がある。

さらに、コントローラ３０は、アシストベース電流値Ｉａに第１ゲインとしての第１操舵ゲインＧ１を乗じることにより、アシストベース電流値Ｉａを補正する第１ゲイン部である第１操舵ゲイン部１２１と、戻し電流値Ｉｂに車速ゲインＧｖを乗じることにより、戻し電流値Ｉｂを補正する車速ゲイン部１３３と、車速ゲインＧｖにより補正された戻し電流値Ｉｂに第２ゲインとしての第２操舵ゲインＧ２を乗じることにより、戻し電流値Ｉｂを補正する第２ゲイン部である第２操舵ゲイン部１３２と、を有する。

図３は、アシストベース電流値Ｉａを演算するためのアシストベース電流演算用マップ図である。アシストベース電流演算部１２０は、図３に示すアシストベース電流演算用マップを参照して、トルクセンサ１２から入力された操舵トルクＴに対応するアシストベース電流値Ｉａを演算する。アシストベース電流演算用マップは、コントローラ３０の記憶部にテーブル形式で記憶されている。本実施形態では、車速（ｖ１，ｖ２，・・・ｖｎ［ｋｍ／ｈ］）に応じて複数のアシストベース電流演算用マップが、コントローラ３０の記憶部に記憶されている。なお、図３では、説明の便宜上、３つのアシストベース電流演算用マップについて示しているが、記憶部には３つ以上のマップを記憶させてもよい。

図３に示すアシストベース電流演算用マップは、操舵トルクＴとアシストベース電流値Ｉａとの関係を規定したマップであり、横軸が操舵トルクＴであり、縦軸がアシストベース電流値Ｉａである。横軸の＋（正）側はトーションバー４が右側にねじれている場合の操舵トルクＴを示し、－（負）側はトーションバー４が左側にねじれている場合の操舵トルクＴを示す。また、縦軸の＋（正）側はステアリングホイール１が右回転する方向へアシストするアシストベース電流値Ｉａを示し、－（負）側はステアリングホイール１が左回転する方向へアシストするアシストベース電流値Ｉａを示す。

アシストベース電流演算用マップの特性は、図３からわかるように、トーションバー４が右側にねじれている場合には、アシストベース電流値Ｉａはステアリングホイール１が右回転する方向へアシストする値となり、トーションバー４が左側にねじれている場合には、アシストベース電流値Ｉａはステアリングホイール１が左回転する方向へアシストする値となる。このように、アシストベース電流値Ｉａは、トーションバー４のねじれ方向にステアリングホイール１をアシストする電流値である。

図３に示すアシストベース電流演算用マップを詳しく説明する。アシストベース電流値Ｉａは、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴが正の値の場合には、正の値となり、操舵トルクＴが負の値の場合には、負の値となる。操舵トルクＴが０（ゼロ）近傍では、アシストベース電流値Ｉａが０（ゼロ）となる不感帯に設定される。この不感帯範囲外では、操舵トルクＴの絶対値が大きくなるほど、アシストベース電流値Ｉａの絶対値も大きくなる。

また、車速ｖに応じた複数のアシストベース電流演算用マップにより、アシストベース電流値Ｉａは、車速ｖが大きいほどその絶対値が小さくなる。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。

アシストベース電流演算部１２０は、車速センサ１６で検出された車速ｖに対応するマップを参照し、操舵トルクＴに基づきアシストベース電流値Ｉａを演算する。なお、アシストベース電流演算部１２０は、検出された車速ｖ（例えば、ｖ１＜ｖ＜ｖ２）に対応するマップが存在しない場合には、検出された車速ｖ（例えば、ｖ１＜ｖ＜ｖ２）の前後の車速（ｖ１，ｖ２）に対応する２つのマップ（ｖ１用マップ及びｖ２用マップ）を参照し、周知の補間演算によりアシストベース電流値Ｉａを演算する。

図４は、戻し電流値Ｉｂを演算するための戻し電流演算用マップ図である。図２に示す戻し電流演算部１３０は、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて、ステアリングホイール１を中立位置へ戻す方向の戻し電流値Ｉｂを演算する。具体的には、図４に示す戻し電流演算用マップを参照して、操舵角センサ１５から入力された操舵角θに対応する戻し電流値Ｉｂを演算する。

図４に示す戻し電流演算用マップは、操舵角θと戻し電流値Ｉｂとの関係を規定したマップであり、横軸が操舵角θであり、縦軸が戻し電流値Ｉｂである。横軸の＋（正）側は中立位置から右切り側の操舵角θを示し、－（負）側は中立位置から左切り側の操舵角θを示す。また、縦軸の＋（正）側はステアリングホイール１が右回転する方向へアシストする戻し電流値Ｉｂを示し、－（負）側はステアリングホイール１が左回転する方向へアシストする戻し電流値Ｉｂを示す。

戻し電流演算用マップの特性は、図４からわかるように、操舵角θが右切り側である場合には、戻し電流はステアリングホイール１が左回転する方向へアシストする値となり、操舵角θが左切り側である場合には、戻し電流値Ｉｂはステアリングホイール１が右回転する方向へアシストする値となる。このように、戻し電流値Ｉｂは、ステアリングホイール１を中立位置へ戻す方向の電流値である。

図４に示す戻し電流演算用マップを詳しく説明する。ステアリングホイール１の中立位置近傍では、戻し電流値Ｉｂが０（ゼロ）となる不感帯に設定される。操舵角θの絶対値が不感帯よりも大きくなると、戻し電流値Ｉｂの絶対値は所定の傾きで大きくなる。この傾きを調整することによって、ステアリングホイール１が中立位置へ戻る際のドライバが感じる戻り感を変化させることができる。傾きを大きく設定するほど戻り感が大きくなる。操舵角θの絶対値が所定値ａ°以上の範囲では戻し電流値Ｉｂが０（ゼロ）に設定される。これは、戻し電流値Ｉｂは、ステアリングホイール１の切り込み時にはドライバによる操舵力を増大させるように作用するものであるため、中立位置付近でのみ戻し電流値Ｉｂが作用し、ステアリングホイール１を大きく切り込んだ際には戻し電流値Ｉｂが作用しないようにするためである。また、ステアリングホイール１を大きく切り込んで戻す際の急な戻りを抑えるためである。

図２に示す車速ゲイン部１３３は、車速センサ１６の検出結果に基づいて、車速ゲインＧｖを演算する車速ゲイン演算部１３３ａと、車速ゲイン演算部１３３ａで演算された車速ゲインＧｖを戻し電流演算部１３０での演算結果である戻し電流値Ｉｂに乗じることにより、戻し電流値Ｉｂを補正する乗算部１３３ｂと、を有する。

図５は、車速ゲインＧｖを演算するための車速ゲイン演算用マップ図である。車速ゲイン演算部１３３ａは、図５に示す車速ゲインマップを参照して、車速センサ１６から入力された車速ｖに対応する車速ゲインＧｖを演算する。セルフアライニングトルクは車速ｖに応じて変化するため、車速ｖに応じて変化する車速ゲインＧｖにて戻し電流値Ｉｂを補正する。

図５に示す車速ゲインマップは、車速ｖと車速ゲインＧｖとの関係を規定したマップであり、横軸が車速ｖであり、縦軸が車速ゲインＧｖである。図中、車速ｖの大きさを表すｖｂ，ｖｃ，ｖｄの大小関係は、０＜ｖｂ＜ｖｃ＜ｖｄである。車速ゲインＧｖは全車速域で１．０以下に設定される。つまり、車速ゲインＧｖは戻し電流値Ｉｂを減らす値となる。セルフアライニングトルクは高速走行時には大きく低速走行時には小さい。このため、図５に示すように、車速ゲインＧｖは、車速ｖがｖｂ～ｖｃ［ｋｍ／ｈ］の低速域では１．０に設定され、車速ｖがｖｃ［ｋｍ／ｈ］以上の中高速域では車速ｖが大きいほど小さい値に設定され、ｖｄ［ｋｍ／ｈ］以上で０（ゼロ）に設定される。また、車速ｖがｖｂ［ｋｍ／ｈ］以下の微低速域では、車速ｖが小さいほど、車速ゲインＧｖは小さい値に設定される。このように所定の傾きで車速ゲインＧｖが小さくなるように設定したのは、停車状態となり車速ゲインＧｖが０（ゼロ）となる際に生じる操舵の違和感を軽減するためである。

乗算部１３３ｂでの演算結果、すなわち車速ゲイン演算部１３３ａで演算された車速ゲインＧｖによって補正された戻し電流値Ｉｂは、低速域では大きな値に設定され、中高速域では車速ｖが大きくなるほど小さい値に設定される。

図６Ａは、第１操舵ゲインＧ１及び第２操舵ゲインＧ２を設定するための操舵ゲイン演算用テーブルを示す表である。コントローラ３０の記憶部には、図６Ａに示すように、操舵状態に応じたゲインＧａ１，Ｇａ２，Ｇｂ１，Ｇｂ２が記憶されている。ゲインＧａ１，Ｇａ２，Ｇｂ１，Ｇｂ２には、正の値が設定される。図２に示すように、第１操舵ゲイン部１２１は、第１操舵ゲイン設定部１２１ａと乗算部１２１ｂとを備える。

第１操舵ゲイン設定部１２１ａは、図６Ａに示すように、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、第１操舵ゲインＧ１としてゲインＧａ１を設定し、操舵状態判定部１１２により操舵状態が戻し状態であると判定された場合、第１操舵ゲインＧ１としてゲインＧｂ１を設定する。図２に示すように、乗算部１２１ｂは、アシストベース電流演算部１２０での演算結果であるアシストベース電流値Ｉａに、第１操舵ゲイン設定部１２１ａで設定された第１操舵ゲインＧ１を乗算することによりアシストベース電流値Ｉａを補正する補正部として機能する。

第２操舵ゲイン部１３２は、第２操舵ゲイン設定部１３２ａと乗算部１３２ｂとを備える。第２操舵ゲイン設定部１３２ａは、図６Ａに示すように、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、第２操舵ゲインＧ２としてゲインＧａ２を設定し、操舵状態判定部１１２により操舵状態が戻し状態であると判定された場合、第２操舵ゲインＧ２としてゲインＧｂ２を設定する。乗算部１３２ｂは、乗算部１３３ｂでの演算結果である戻し電流値Ｉｂに、第２操舵ゲイン設定部１３２ａで設定された第２操舵ゲインＧ２を乗算することにより戻し電流値Ｉｂを補正する補正部として機能する。

制御電流演算部１８０は、乗算部１２１ｂでの演算結果であるアシストベース電流値Ｉａに、乗算部１３２ｂでの演算結果である戻し電流値Ｉｂ、及びその他、各種電流値を加算することにより、制御電流値Ｉｄを演算する。

このように、本実施形態では、操舵状態判定部１１２での判定結果に基づいて設定される第１操舵ゲインＧ１をアシストベース電流値Ｉａに乗算し、操舵状態判定部１１２での判定結果に基づいて設定される第２操舵ゲインＧ２を戻し電流値Ｉｂに乗算するようにした。ここで、第１操舵ゲインＧ１及び第２操舵ゲインＧ２を乗算することにより、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂの補正を行わない場合を本実施形態の比較例として説明する。

本実施形態の比較例では、第１操舵ゲイン部１２１及び第２操舵ゲイン部１３２を備えていない。このため、比較例では、アシストベース電流演算部１２０での演算結果が第１操舵ゲインＧ１によって補正されることなく、アシストベース電流値Ｉａとして制御電流演算部１８０に出力される。また、比較例では、乗算部１３３ｂでの演算結果が第２操舵ゲインＧ２によって補正されることなく、戻し電流値Ｉｂとして制御電流演算部１８０に出力される。

図７Ａ及び図７Ｂを参照して、本実施形態の比較例において、ステアリングホイール１を中立位置から一方（右方）に切り込み操舵を行い、所定の操舵角θａ［°］で保舵した後、他方（左方）に戻し操舵を行った場合の操舵力の変化について説明する。図７Ａは、本実施形態の比較例に係る電動パワーステアリング装置の操舵角θのタイムチャートであり、図７Ｂは、本実施形態の比較例に係る電動パワーステアリング装置の操舵力のタイムチャートである。

ステアリングホイール１に対して切り込み操舵がなされると（時点ｔ０）、操舵角θの増加に応じて操舵力が増加する。ステアリングホイール１が所定の操舵角θａまで回動されると、切り込み操舵が終了する（時点ｔ１）。切り込み操舵が終了すると、所定の操舵角θａでステアリングホイール１が保舵される（時点ｔ１から時点ｔ２）。

ステアリングホイール１に対して戻し操舵がなされると（時点ｔ２）、操舵角θの減少に応じて操舵力が減少する。ステアリングホイール１が所定の操舵角θｂ（θｂ＜θａ）まで回動されると、戻し操舵が終了する（時点ｔ３）。戻し操舵が終了すると、所定の操舵角θｂでステアリングホイール１が保舵される。

ここで、図示するように、切り込み操舵から保舵に移行した後（時点ｔ１～ｔ２）の操舵力（保舵力）は、目標値Ｆ１ａとほぼ同じ結果となった。これに対して、戻し操舵から保舵に移行した後（時点ｔ３～）の操舵力（保舵力）は、目標値Ｆ２ａに比べて大きい値Ｆ２ｂとなった。

このように、本実施形態の比較例では、切り込み操舵の際の操舵力（保舵力）は目標とする値に近いが、戻し操舵の際の操舵力（保舵力）が目標とする値に比べて高くなっている。つまり、切り込み操舵感は良好といえるが、戻し操舵感については改善の余地があるといえる。

これに対して、本実施形態では、図２に示す第１操舵ゲイン部１２１が、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合において、互いに異なる第１操舵ゲインＧ１（Ｇａ１≠Ｇｂ１）を設定するように構成されている。また、図２に示す第２操舵ゲイン部１３２が、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合において、互いに異なる第２操舵ゲインＧ２（Ｇａ２≠Ｇｂ２）を設定するように構成されている。このように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００は、操舵状態が切り込み状態のときの制御電流値Ｉｄと操舵状態が戻し状態のときの制御電流値Ｉｄとが異なるように、ゲイン（第１操舵ゲインＧ１及び第２操舵ゲインＧ２）を設定するゲイン部（第１操舵ゲイン部１２１及び第２操舵ゲイン部１３２）を備えている。

上記比較例のように、切り込み操舵の際の操舵力（保舵力）が目標値にほぼ一致し、戻し操舵の際の操舵力（保舵力）が目標値に対して高くなる場合、戻し操舵の際のアシストベース電流値Ｉａを切り込み操舵のときに比べて大きくする、あるいは、戻し操舵の際の戻し電流値Ｉｂを切り込み操舵のときに比べて小さくすればよい。

例えば、図６Ｂに示すように、切り込み状態のときの第１操舵ゲインＧ１としてゲインＧａ１＝１．０を設定し、切り込み状態のときの第２操舵ゲインＧ２としてゲインＧａ２＝１．０を設定する。一方、戻し状態のときの第１操舵ゲインＧ１としてゲインＧｂ１＝１．２を設定し、戻し状態のときの第２操舵ゲインＧ２としてゲインＧｂ２＝０．８を設定する。

このように、第１操舵ゲインＧ１及び第２操舵ゲインＧ２を設定することにより、戻し操舵の際の操舵力を上記比較例に比べて小さくすることができ、目標値に近づけることができる。なお、切り込み操舵の際には、第１操舵ゲインＧ１及び第２操舵ゲインＧ２は、１．０に設定されるので、比較例と同様、目標値に近い操舵力となる。

以下、第１操舵ゲインＧ１及び第２操舵ゲインＧ２の設定例について説明する。切り込み状態のときの操舵力を変えずに、戻し状態のときの操舵力を低くしたい場合、ゲインＧａ１＝１．０、ゲインＧａ２＝１．０、ゲインＧｂ１＞１．０、ゲインＧｂ２＜１．０とする。切り込み状態のときの操舵力を変えずに、戻し状態のときの操舵力を高くしたい場合、ゲインＧａ１＝１．０、ゲインＧａ２＝１．０、ゲインＧｂ１＜１．０、ゲインＧｂ２＞１．０とする。

戻し状態のときの操舵力を変えずに、切り込み状態のときの操舵力を低くしたい場合、ゲインＧａ１＞１．０、ゲインＧａ２＜１．０、ゲインＧｂ１＝１．０、ゲインＧｂ２＝１．０とする。戻し状態のときの操舵力を変えずに、切り込み状態のときの操舵力を高くしたい場合、ゲインＧａ１＜１．０、ゲインＧａ２＞１．０、ゲインＧｂ１＝１．０、ゲインＧｂ２＝１．０とする。

なお、本実施形態では、切り込み状態のときのゲインと、戻し状態のときのゲインのそれぞれを設定することができるので、次のように、切り込み状態及び戻し状態のときの操舵力を調整することもできる。例えば、切り込み状態のときの操舵力を高くしたい場合であって、かつ、戻し状態のときの操舵力を低くしたい場合、ゲインＧａ１＜１．０、ゲインＧａ２＞１．０、ゲインＧｂ１＞１．０、ゲインＧｂ２＜１．０とする。このように、第１操舵ゲインＧ１及び第２操舵ゲインＧ２に設定されるゲインＧａ１，Ｇａ２，Ｇｂ１，Ｇｂ２を定めておくことで、切り込み状態における操舵力及び戻し状態における操舵力を調整することができる。

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

アシストベース電流値Ｉａに第１操舵ゲインＧ１を乗じる第１操舵ゲイン部１２１と、戻し電流値Ｉｂに第２操舵ゲインＧ２を乗じる第２操舵ゲイン部１３２と、を備え、操舵ゲイン部１２１，１３２は、操舵状態が切り込み状態のときの制御電流値Ｉｄと操舵状態が戻し状態のときの制御電流値Ｉｄとが異なるように、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合の双方において、操舵ゲインＧ１，Ｇ２を設定する。

アシストベース電流値Ｉａに第１操舵ゲインＧ１を乗じることにより、切り込み状態と戻し状態とで同じ操舵トルクＴであってもアシストベース電流値Ｉａを異なる値とすることができる。また、戻し電流値Ｉｂに第２操舵ゲインＧ２を乗じることにより、切り込み状態と戻し状態とで同じ操舵角θであっても戻し電流値Ｉｂを異なる値とすることができる。このため、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、適切な制御電流値Ｉｄを演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、操舵感を向上することができる。

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

＜変形例１＞
上記実施形態では、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂのそれぞれに操舵ゲインＧ１，Ｇ２を乗じる操舵ゲイン部１２１，１３２を備える例について説明したが、本発明はこれに限定されない。電動パワーステアリング装置１００は、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂの少なくとも一方の電流値に操舵ゲインを乗じる操舵ゲイン部を備える構成としてもよい。例えば、図８に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、第１操舵ゲイン部１２１を備えず、第２操舵ゲイン部１３２を備える構成としてもよい。この場合、第２操舵ゲイン部１３２は、操舵状態が切り込み状態のときの制御電流値Ｉｄと操舵状態が戻し状態のときの制御電流値Ｉｄとが異なるように、第２操舵ゲインＧ２を設定する。また、図示しないが、電動パワーステアリング装置１００は、第２操舵ゲイン部１３２を備えず、第１操舵ゲイン部１２１を備える構成としてもよい。この場合、第１操舵ゲイン部１２１は、操舵状態が切り込み状態のときの制御電流値Ｉｄと操舵状態が戻し状態のときの制御電流値Ｉｄとが異なるように、第１操舵ゲインＧ１を設定する。

このように、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂの少なくとも一方に電流値に操舵ゲインを乗じる操舵ゲイン部を備えることにより、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、アシストベース電流値Ｉａに操舵ゲインＧ１を乗じる場合には、切り込み状態と戻し状態とで同じ操舵トルクＴであってもアシストベース電流値Ｉａを異なる値とすることができる。また、戻し電流値Ｉｂに操舵ゲインＧ２を乗じる場合には、切り込み状態と戻し状態とで同じ操舵角θであっても戻し電流値Ｉｂを異なる値とすることができる。このため、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、適切な制御電流値Ｉｄを演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、操舵感を向上することができる。なお、上記実施形態のように、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂの双方の電流値に操舵ゲインＧ１，Ｇ２を乗じる操舵ゲイン部１２１，１３２を備える場合、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂのそれぞれの電流値を、切り込み状態のときと戻し状態のときとで異なる値とすることができる。これにより、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおける操舵力をより精細に調整できる。このため、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、より適切な制御電流値Ｉｄを演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、さらに操舵感を向上することができる。

＜変形例２＞
上記実施形態では、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合のそれぞれにおいて操舵ゲインを設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１操舵ゲイン部は、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方において、第１操舵ゲインＧ１を設定するようにしてもよい。また、第２操舵ゲイン部は、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方において、第２操舵ゲインＧ２を設定するようにしてもよい。例えば、操舵状態判定部１１２により操舵状態が戻し状態であると判定された場合にのみ操舵ゲインを設定するようにしてもよい。

例えば、図９に示す変形例に係る電動パワーステアリング装置１００では、第１操舵ゲイン部２２１が、切替部２２１ｃとゲイン処理部２２１ｄとを有する。切替部２２１ｃには、操舵状態判定部１１２での判定結果が入力される。切替部２２１ｃは、操舵状態判定部１１２により操舵状態が戻し状態であると判定された場合、アシストベース電流演算部１２０での演算結果であるアシストベース電流値Ｉａをゲイン処理部２２１ｄに出力する。ゲイン処理部２２１ｄは、コントローラ３０の記憶部に記憶された第１操舵ゲインＧ１（Ｇ１≠１．０）を入力値であるアシストベース電流値Ｉａに乗じて、制御電流演算部１８０に出力する。一方、切替部２２１ｃは、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、アシストベース電流演算部１２０での演算結果であるアシストベース電流値Ｉａをそのまま制御電流演算部１８０に出力する。

また、図９に示す変形例に係る電動パワーステアリング装置１００では、第２操舵ゲイン部２３２が、切替部２３２ｃとゲイン処理部２３２ｄとを有する。切替部２３２ｃには、操舵状態判定部１１２での判定結果が入力される。切替部２３２ｃは、操舵状態判定部１１２により操舵状態が戻し状態であると判定された場合、乗算部１３３ｂでの演算結果である戻し電流値Ｉｂをゲイン処理部２３２ｄに出力する。ゲイン処理部２３２ｄは、コントローラ３０の記憶部に記憶された第２操舵ゲインＧ２（Ｇ２≠１．０）を入力値である戻し電流値Ｉｂに乗じて、制御電流演算部１８０に出力する。一方、切替部２３２ｃは、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、乗算部１３３ｂでの演算結果である戻し電流値Ｉｂをそのまま制御電流演算部１８０に出力する。

このような変形例によれば、アシストベース電流演算マップ、戻し電流演算マップ等を切り込み時の操舵感を優先して設定することにより、切り込み時の操舵感の向上を図り、第１操舵ゲインＧ１及び第２操舵ゲインＧ２の値を調整することにより、戻し時の操舵感の向上を図ることができる。

なお、本変形例では、操舵状態判定部１１２により操舵状態が戻し状態であると判定された場合にのみ操舵ゲインによる補正を行う例について説明したが、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合にのみ操舵ゲインを設定してもよい。この場合、アシストベース電流演算マップ、戻し電流演算マップ等を戻し時の操舵感を優先して設定する。

このように、操舵状態が切り込み状態及び戻し状態の一方において操舵ゲインを乗じ、操舵状態が切り込み状態のときの制御電流値Ｉｄと操舵状態が戻し状態のときの制御電流値Ｉｄとを異ならせることにより、上記実施形態と同様、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、操舵感を向上することができる。なお、上記実施形態では、切り込み状態のときと戻し状態のときとで異なる操舵ゲインを設定することができるので、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、より適切な制御電流値Ｉｄを演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、さらに操舵感を向上することができる。

＜変形例３＞
上記実施形態では、ピニオンギヤ３ａが形成された出力シャフト３に電動モータ１０の駆動力を付与する、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１００を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、出力シャフト３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、いわゆる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。また、本発明は、トルクセンサ１２及びアシスト機構がラック軸５から離れ車室内に配置される、いわゆるコラムタイプの電動パワーステアリング装置にも適用できる。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、およ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、運転者によって操舵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）の操舵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に回転トルクを付与する電動モータ１０と、ステアリング部材（ステアリングホイール１）から入力される操舵トルクＴを検出するトルク検出部（トルクセンサ１２）と、ステアリング部材（ステアリングホイール１）の操舵角θを検出する操舵角検出部（操舵角センサ１５）と、操舵トルクＴに基づいてアシストベース電流値Ｉａを演算するアシストベース電流演算部１２０と、操舵角θに基づいて戻し電流値Ｉｂを演算する戻し電流演算部１３０と、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂに基づき、制御電流値Ｉｄを演算する制御電流演算部１８０と、制御電流値Ｉｄに基づき、電動モータ１０を制御するモータ制御部９と、ステアリング部材（ステアリングホイール１）の操舵状態を判定する操舵状態判定部１１２と、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂの少なくとも一方の電流値にゲイン（操舵ゲインＧ１，Ｇ２）を乗じるゲイン部（操舵ゲイン部１２１，２２１，１３２，２３２）と、を備え、ゲイン部（操舵ゲイン部１２１，２２１，１３２，２３２）は、操舵状態が切り込み状態のときの制御電流値Ｉｄと操舵状態が戻し状態のときの制御電流値Ｉｄとが異なるように、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方において、ゲイン（操舵ゲインＧ１，Ｇ２）を設定する。

この構成では、アシストベース電流値Ｉａにゲイン（操舵ゲインＧ１）を乗じる場合には、切り込み状態と戻し状態とで同じ操舵トルクＴであってもアシストベース電流値Ｉａを異なる値とすることができる。また、戻し電流値Ｉｂにゲイン（操舵ゲインＧ２）を乗じる場合には、切り込み状態と戻し状態とで同じ操舵角θであっても戻し電流値Ｉｂを異なる値とすることができる。このため、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、適切な制御電流値Ｉｄを演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、操舵感を向上することができる。

電動パワーステアリング装置１００は、ゲイン部が、アシストベース電流値Ｉａに第１ゲイン（第１操舵ゲインＧ１）を乗じる第１ゲイン部（第１操舵ゲイン部１２１，２２１）と、戻し電流値に第２ゲイン（第２操舵ゲインＧ２）を乗じる第２ゲイン部（第２操舵ゲイン部１３２，２３２）と、を有し、第１ゲイン部（第１操舵ゲイン部１２１，２２１）が、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方において、第１ゲイン（第１操舵ゲインＧ１）を設定し、第２ゲイン部（第２操舵ゲイン部１３２，２３２）が、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方において、第２ゲイン（第２操舵ゲインＧ２）を設定する。

この構成では、アシストベース電流値Ｉａ及び戻し電流値Ｉｂのそれぞれの電流値を、切り込み状態のときと戻し状態のときとで異なる値とすることができるので、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、より適切な制御電流値Ｉｄを演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、さらに操舵感を向上することができる。

電動パワーステアリング装置１００は、ゲイン部（操舵ゲイン部１２１，１３２）が、操舵状態判定部１１２により操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び操舵状態が戻し状態であると判定された場合において、互いに異なるゲイン（Ｇａ１，Ｇａ２，Ｇｂ１，Ｇｂ２）を設定する。

この構成では、切り込み状態のときと戻し状態のときとで異なるゲイン（Ｇａ１，Ｇａ２，Ｇｂ１，Ｇｂ２）を設定することができるので、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、より適切な制御電流値Ｉｄを演算することができる。その結果、切り込み操舵及び戻し操舵のそれぞれにおいて、さらに操舵感を向上することができる。

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。

１・・・ステアリングホイール（ステアリング部材）、７・・・ステアリングシャフト、９・・・モータ制御部、１０・・・電動モータ、１２・・・トルクセンサ、１５・・・操舵角センサ（操舵角検出部）、１００・・・電動パワーステアリング装置、１１２・・・操舵状態判定部、１２０・・・アシストベース電流演算部、１２１，２２１・・・第１操舵ゲイン部（ゲイン部、第１ゲイン部）、１３０・・・戻し電流演算部、１３２，２３２・・・第２操舵ゲイン部（ゲイン部、第２ゲイン部）、１８０・・・制御電流演算部、Ｇ１・・・第１操舵ゲイン（ゲイン、第１ゲイン）、Ｇ２・・・第２操舵ゲイン（ゲイン、第２ゲイン）、Ｉａ・・・アシストベース電流値、Ｉｂ・・・戻し電流値、Ｉｄ・・・制御電流値、Ｔ・・・操舵トルク、θ・・・操舵角、Ｇａ１，Ｇａ２，Ｇｂ１，Ｇｂ２・・・ゲイン

Claims (3)

1. 電動パワーステアリング装置であって、
   運転者によって操舵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舵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に回転トルクを付与する電動モータと、
   前記ステアリング部材から入力される操舵トルクを検出するトルク検出部と、
   前記ステアリング部材の操舵角を検出する操舵角検出部と、
   前記操舵トルクに基づいてアシストベース電流値を演算するアシストベース電流演算部と、
   前記操舵角に基づいて戻し電流値を演算する戻し電流演算部と、
   前記アシストベース電流値及び前記戻し電流値に基づき、制御電流値を演算する制御電流演算部と、
   前記制御電流値に基づき、前記電動モータを制御するモータ制御部と、
   前記ステアリング部材の操舵状態を判定する操舵状態判定部と、
   前記アシストベース電流値及び前記戻し電流値の少なくとも一方の電流値にゲインを乗じるゲイン部と、を備え、
   前記ゲイン部は、前記操舵トルク及び前記操舵角が同じであっても前記操舵状態が切り込み状態のときの前記制御電流値と前記操舵状態が戻し状態のときの前記制御電流値とが異なるように、前記操舵状態判定部により前記操舵状態が切り込み状態であると判定された場合、及び前記操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方において、前記ゲインを設定する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、
   前記ゲイン部は、
   前記アシストベース電流値に第１ゲインを乗じる第１ゲイン部と、
   前記戻し電流値に第２ゲインを乗じる第２ゲイン部と、を有し、
   前記第１ゲイン部は、前記操舵状態判定部により前記操舵状態が切り込み状態であると
   判定された場合、及び前記操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方
   において、前記第１ゲインを設定し、
   前記第２ゲイン部は、前記操舵状態判定部により前記操舵状態が切り込み状態であると
   判定された場合、及び前記操舵状態が戻し状態であると判定された場合の少なくとも一方
   において、前記第２ゲインを設定する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、
   前記ゲイン部は、前記操舵状態判定部により前記操舵状態が切り込み状態であると判定
   された場合、及び前記操舵状態が戻し状態であると判定された場合において、互いに異な
   るゲインを設定する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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