JPWO2013018420A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

操作フィーリングが向上するとともに、商品性が低下することのない電動パワーステアリング装置を提供する。位相補償部（６２）は、位相補償部（６２）が補償する補償周波数帯を周波数シフトさせる。位相補償部（６２）は、補償周波数帯での移相を、補償ゲインの増大ではなく、周波数シフト処理で行うようにしたので、ゲインの増大に伴うモータ（１１）を含むステアリング系の微振動及び異音の発生を抑制し、操作フィーリングを向上させることができるとともに商品性を向上させることができる。

Description

この発明は、操向ハンドル（ステアリングホイール）等の操作部材による車両の操舵時に、操舵系（ステアリング系）にモータ（電動モータ）の動力を操舵アシスト力（操舵補助力）として伝え、運転者による操向ハンドル等の操作部材の操作負担を軽減する電動パワーステアリング装置に関する。

近時、操向ハンドルの軽い操舵力で車両を旋回できるように、操向ハンドルによる操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、検出した操舵トルクに応じた操舵アシスト力をモータにより発生させる電動パワーステアリング装置が広汎に適用されている。

この電動パワーステアリング装置では、前記操舵トルクセンサにより検出した操舵トルクに対して、操作フィーリングを向上させるために位相補償が施される。

特開２００４−９８７５４号公報（ＪＰ２００４−９８７５４Ａ）の［００１０］及び図４には、添付の図６に示すように、この種の位相補償を施す電動パワーステアリング装置が開示されている。こ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２０１に加えられた操舵トルクが、ステアリングシャフト２０２（入力軸２０２Ａ、出力軸２０２Ｂ）を介して、ステアリング機構２０３に伝達される。この場合、ステアリング機構２０３には、電動モータＭから発生する駆動力が、操舵補助力として機械的に伝達される。

入力軸２０２Ａと、出力軸２０２Ｂとは、トーションバー２０４によって互いに連結されている。トーションバー２０４のねじれの方向及び量は、トルクセンサ２０５によって操舵トルク信号Ｔとして検出される。

コントローラ２１０は、トルクセンサ２０５によって検出された操舵トルク信号Ｔ及び車速センサ２０６によって検出された車速Ｖに応じた目標電流値を目標電流設定部２１２により設定し、設定した目標電流値に基づいてモータドライバ２２０を制御することにより、電動モータＭに駆動電流を与える。これにより、操舵トルク信号Ｔ及び車速Ｖに応じた操舵補助力が、ステアリング機構２０３に与えられる。

ここで、コントローラ２１０は、トルクセンサ２０５が出力する操舵トルク信号Ｔに対して、ゲイン及び位相を調整するための位相補償処理を施す位相補償処理部２１１と、この位相補償処理部２１１によって位相補償処理のされた操舵トルク信号Ｔと車速Ｖとに応じた目標電流値を設定する目標電流設定部２１２と、を備えている。

コントローラ２１０は、また、位相補償処理部２１１に対し、位相補償特性を設定する位相補償処理ゲイン設定部２１６を有し、トルクセンサ２０５により検出された操舵トルク信号Ｔが大きいほど、トルク適応ゲイン設定部２１４により乗算器２１５を介して位相補償処理部２１１に設定されるゲインを小さくすると同時に大きな遅れ位相補償（すなわち、小さな進み位相補償）を施し、且つ車速センサ２０６により検出された車速Ｖが低くなるほど、車速適応ゲイン設定部２１３により乗算器２１５を介して位相補償処理部２１１に設定される前記ゲインを小さくするとともに、より大きな遅れ位相補償（小さな進み位相補償）を施すようにしている。

その特性変化を、図７に示す。ゲインＧについて、ゲイン特性Ｌ０からゲイン特性Ｌ１に変化させることでゲインを増大させ（ゲインをシフトさせ）ることで、位相θについて、位相特性Ｌ１０から位相特性Ｌ１１に変化させている。

しかしながら、上記のようなゲインシフトで位相補償を施すＪＰ２００４−９８７５４Ａに係る電動パワーステアリング装置では、図７の縦方向の矢印２２２で示す数十［Ｈｚ］程度でのステアリング系の操舵遅れを低減するために、ゲイン特性Ｌ０からゲイン特性Ｌ１に変化させていることを原因として、ノイズ等が混入し易い周波数帯（１００〜３００［Ｈｚ］）２２４でのゲインも増大し、結果として電動モータＭを含むステアリング機構２０３等に微振動や異音が発生し商品性が低下するという課題がある。

この発明は、上述した課題を考慮してなされたものであり、操作フィーリングが向上するとともに、商品性が低下することのない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

なお、以下の説明において、操舵トルクやアシスト電流は、操向ハンドルの操作方向（右方向と左方向と）で符号が異なるが、この明細書においては、理解の便宜のために、操舵トルクの大きさは、操舵トルクの絶対値の大きさを意味し、アシスト電流の大きさは、アシスト電流の絶対値の大きさを意味するものとする。

この発明に係る電動パワーステアリング装置は、操作部材に加えられた操舵トルクに応じて電動モータを制御し、この電動モータが発生する駆動力をステアリング機構に伝達して操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、前記操舵トルクセンサから出力されるトルク信号に対して位相補償を施す位相補償部と、少なくとも前記位相補償部にて位相補償が施された前記トルク信号に基づき前記電動モータに流すべきアシスト電流を決定するアシスト電流決定部と、を備え、前記位相補償部は、最小周波数の極と最小周波数の零点を共に高周波側、もしくは最小周波数の極と最小周波数の零点を共に低周波側にシフトさせる周波数シフト処理を行うことによって前記位相補償部が補償する補償周波数帯を変化させることを特徴とする。

この発明によれば、位相補償部は、補償周波数帯での移相を、ＪＰ２００４−９８７５４Ａのような補償ゲインの増大ではなく、周波数シフト処理で行うようにしたので、ゲインの増大に伴う電動モータを含むステアリング系の微振動及び異音の発生を抑制し、操作フィーリングを向上させることができる。

この場合、さらに、車速を検出する車速検出部を備え、前記位相補償部は、前記車速検出部により検出された前記車速が大きいほど、前記周波数シフト処理にて前記位相補償部が補償する前記補償周波数帯を高周波側に変化させることで高速応答性を向上させることができ、好ましい。

また、前記位相補償部は、前記操舵トルクセンサにより検出された前記トルク信号が大きいほど、前記周波数シフト処理にて前記位相補償部が補償する前記補償周波数帯を低周波側に変化させることで、十分な操舵補助力を確保することができ、好ましい。

さらに、前記位相補償部は、前記アシスト電流決定部により決定された前記アシスト電流が大きいほど、前記周波数シフト処理にて前記位相補償部が補償する前記補償周波数帯を低周波側に変化させることで、十分な操舵補助力を確保することができ、好ましい。

さらにまた、前記位相補償部は、前記操舵トルクセンサにより検出された前記トルク信号に対する前記アシスト電流決定部により決定されたアシスト電流の比からアシストゲインを算出し、算出した前記アシストゲインが大きいほど、前記周波数シフト処理にて前記位相補償部が補償する前記補償周波数帯を低周波側に変化させることで、十分な操舵補助力を確保することができ、好ましい。

この発明によれば、位相補償部は、補償周波数帯での移相を、補償ゲインの増大ではなく、周波数シフト処理で行うようにしたので、ゲインの増大に伴う電動モータを含むステアリング系の微振動及び異音の発生を抑制し、操作フィーリングを向上させることができる。結果として、電動パワーステアリング装置自体の商品性及びこの電動パワーステアリング装置を搭載する車両の商品性を向上させることができる。

この発明の一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。 電動パワーステアリング装置中、実施形態に係る位相補償部を含む目標電流算出部の機能ブロック図である。 目標電流算出部中、位相補償部の動作説明に供されるボーデ線図である。 ゲインを増大させないで、位相を周波数シフトする位相補償処理の例の説明に供されるボーデ線図である。 他の実施形態に係る位相補償部を含む目標電流算出部の機能ブロック図である。 従来技術に係る位相補償を施す電動パワーステアリング装置の構成図である。 図６例の電動パワーステアリング装置の動作説明に供されるボーデ線図である。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る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、操向ハンドル２に連結されたステアリングシャフト１を備えている。ステアリングシャフト１は、操向ハンドル２に一体結合されたメインステアリングシャフト３と、ラック＆ピニオン機構のピニオン７が設けられたピニオン軸５とが、ユニバーサルジョイント４によって連結されて構成されている。

ピニオン軸５はその下部、中間部、上部を軸受６ａ、６ｂ、６ｃによって支持されており、ピニオン７はピニオン軸５の下端部に設けられている。ピニオン７は、車幅方向に往復動し得るラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９を介して転舵輪としての左右の前輪１０が連結されている。

この構成により、操向ハンドル２の操舵時に通常のラック＆ピニオン式の転舵操作が可能であり、前輪１０を転舵させて車両の向きを変えることができる。ここで、ラック軸８、ラック歯８ａ、タイロッド９は転舵機構を構成する。

また、電動パワーステアリング装置１００は、操向ハンドル２による操舵力を軽減するための操舵アシスト力をピニオン軸５に供給するモータ（電動モータ）１１を備えており、このモータ１１の出力軸に設けられたウォームギヤ１２が、ピニオン軸５の中間部の軸受６ｂの下側に設けられたウォームホイールギヤ１３に噛合している。ウォームギヤ１２とウォームホイールギヤ１３により減速機構１９が構成され、減速機構１９は、モータ１１の回転・駆動力をピニオン軸５の回転・駆動力に滑らかに且つ倍力変換する。

また、ピニオン軸５の中間部の軸受６ｂと上部の軸受６ｃとの間には、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいてピニオン軸５（ステアリングシャフト１）のトルクを検出する磁歪式の公知の操舵トルクセンサ３０が配置されている。

磁歪式の操舵トルクセンサ３０は、ピニオン軸５の外周面に周方向全周に亘って環状に設けられた第１磁歪膜３１及び第２磁歪膜３２と、第１磁歪膜３１に対向配置された第１検出コイル３３ａと第２検出コイル３３ｂ、及び第２磁歪膜３２に対向配置された第３検出コイル３４ａと第４検出コイル３４ｂ、第１〜第４検出コイル３３ａ〜３４ｂに接続された検出回路３５を主要構成としている。

第１、第２磁歪膜３１、３２は、歪みに対して透磁率の変化が大きい素材からなる金属膜であり、例えば、ピニオン軸５の外周にメッキ法で形成したＮｉ−Ｆｅ系の合金膜からなる。

第１磁歪膜３１は、ピニオン軸５の軸線に対して約４５度傾斜した方向に磁気異方性を備えるように構成されており、第２磁歪膜３２は、第１磁歪膜３１の磁気異方性の方向に対して約９０度傾斜した方向に磁気異方性を備えるように構成されている。すなわち、２つの磁歪膜３１、３２の磁気異方性は互いに約９０度位相を異にしている。

第１検出コイル３３ａ及び第２検出コイル３３ｂは、第１磁歪膜３１の周囲にこれと所定の隙間を有した状態で同軸状に配置されている。一方、第３検出コイル３４ａ及び第４検出コイル３４ｂは、第２磁歪膜３２の周囲にこれと所定の隙間を有した状態で同軸状に配置されている。

第１、第２磁歪膜３１、３２の磁気異方性を前述のように設定したことにより、ピニオン軸５にトルク（操舵トルク）が作用した状態では、磁歪膜３１、３２の一方に圧縮力が作用し、他方に引っ張り力が作用するようになり、その結果、一方の磁歪膜の透磁率が増加し、他方の磁歪膜の透磁率が減少する。そして、これに応じて一方の磁歪膜の周囲に配置された検出コイルのインダクタンスが増加し、他方の磁歪膜の周囲に配置された検出コイルのインダクタンスが減少する。

検出回路３５は、前記検出コイルのインダクタンス変化を、故障検出信号ＶＴ１、ＶＴ２及びトルク信号（以下、操舵トルクという。）ＶＴ３に変換してＥＣＵ（電子制御ユニット）５０に出力する。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、並びにＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェース、タイマ等を備えるマイクロコンピュータを含み、該マイクロコンピュータのＣＰＵが各種入力に基づきＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで各種機能部（各種機能手段）として動作し、モータ１１等を駆動制御する。

この実施形態において、ＥＣＵ５０の一部の機能として構成される目標電流算出部５０Ａは、ステアリングシャフト１のピニオン軸５にかかる操舵トルクＶＴ３を検出する検出回路３５（操舵トルクセンサ３０）、モータ１１の回転速度Ｎｍを検出する回転速度センサ（回転速度検出部）１４、車両の走行速度（車速）Ｖｓを検出する車速センサ１６、及び操向ハンドル２の操舵角θｓを検出する舵角センサ１７の前記各出力、すなわち操舵トルクＶＴ３、回転速度Ｎｍ、車速Ｖｓ、及び操舵角θｓに基づいて目標電流Ｉｔａｒを算出し、算出した目標電流Ｉｔａｒがモータ１１に流れる電流Ｉｍに一致するようにモータ１１を駆動制御することで操舵アシスト力を発生し、運転者が操向ハンドル２にかける操舵力を軽減する機能を有する。

次に、ＥＣＵ５０の目標電流算出部５０Ａにて行われるモータ１１の駆動制御におけるアシスト電流Ｉａ及び目標電流Ｉｔａｒの算出処理について、この発明の要部に係る位相補償部６２の処理を中心に詳しく説明する。

図２は、操舵アシスト力を発生するためにモータ１１に供給されるアシスト電流Ｉａ及び目標電流Ｉｔａｒを算出するためのＥＣＵ５０の目標電流算出部５０Ａの詳細な機能ブロック図（目標電流算出ブロック図）である。

図２に示すように、目標電流算出部５０Ａは、操向ハンドル２の運転者による操舵力の軽減を図るために、基本的には、基本アシスト制御部５１と、イナーシャ（慣性）制御部５２と、フリクション（摩擦）付与制御部５３と、ダンパ制御部５４と、ハンドル戻し制御部５５とを備える。

基本アシスト制御部５１は、位相補償部６２とアシストマップ（アシスト特性部）６４とトルク値減算器（トルク値減算部）６６とを備える。

位相補償部６２は、操舵トルクセンサ３０による操舵トルクＶＴ３の検出時と、減速機構１９によるピニオン軸５への操舵アシスト力の付与時（倍力付与時）と、の間の系の応答遅れ分を補償するように動作するが、補償する際に、アシスト電流Ｉａを参照して、検出回路３５から得た操舵トルク（操舵トルク信号）ＶＴ３のゲイン（振幅）Ｇ［ｄＢ］と、位相θ［ｄｅｇ］を補償した位相補償後の操舵トルク（これもＶＴ３という。）を生成する。

アシストマップ６４は、位相補償後の操舵トルクＶＴ３と車速Ｖｓに基づいてアシスト電流Ｉａ（基本アシスト電流）を算出する。

アシストマップ６４は、例えば、図２のアシストマップ６４のブロック中に示すアシスト特性６４ａとなっている。このアシスト特性６４ａは、概ね、車速Ｖｓが早くなるほどゲイン（アシスト電流Ｉａ）を低くし、操舵トルクＶＴ３が大きくなるに従いゲイン（アシスト電流Ｉａ）を高くする特性となっている。

これにより、アシスト電流Ｉａは、概ね、操舵トルクＶＴ３の増加に応じて増加し、車速Ｖｓが早くなるほど減少するので、操作者の感覚に合った、基本的な操舵補助力をモータ１１により発生させることができるようになる。

イナーシャ制御部５２は、トルク微分部６８とイナーシャマップ（イナーシャ特性部）７０とを備える。トルク微分部６８は、操向ハンドル２の切り出し時（切り戻し時）におけるモータ１１の回転子の慣性（慣性モーメント）による応答性の低下を補償するために、操舵トルクＶＴ３を微分して立ち上がり部（立ち下がり部）の過度応答を微分値ｄＶＴ３／ｄｔ（ｄは微分演算子）として抽出する。微分値ｄＶＴ３／ｄｔは、車速Ｖｓによる車両応答性変化に応じた係数が乗算されてイナーシャマップ７０に供給される。

イナーシャマップ７０は、図２のイナーシャマップ７０のブロック中に示すイナーシャ特性７０ｉを有し、供給された微分値ｄＶＴ３／ｄｔに概ね比例するイナーシャ電流Ｉｉを算出する。算出されたイナーシャ電流Ｉｉは、電流演算器７２（電流加減算器、電流加減算部）により前記のアシスト電流Ｉａに加算される。

ダンパ制御部５４は、操向ハンドル２の収斂性を向上させるために、モータ１１の回転速度Ｎｍ及び車速Ｖｓに基づいて、図２のダンパ制御部５４のブロック中に示すダンパ特性（ダンパマップ）５４ｄを参照し、回転速度Ｎｍ及び車速Ｖｓが速くなるほど、電流が大きくなるダンパ電流Ｉｄを算出する。ダンパ電流Ｉｄは、電流演算器７２で、アシスト電流Ｉａとイナーシャ電流Ｉｉの加算値から減算されアシスト電流Ｉａ１とされて、モータ１１の回転トルクを抑制する。このステアリングダンパ効果により、操向ハンドル２の収斂性（車両の収斂性）が向上する。

ハンドル戻し制御部５５は、操向ハンドル２の戻り（切り戻し）を向上させるために、操舵角θｓ及び車速Ｖｓに基づいてハンドル戻し電流Ｉｂを算出する。ハンドル戻し制御部５５は、操向ハンドル２の戻し時にＳＡＴ（セルフアライニングトルク）による操向ハンドル２の戻し作用を素直に戻させる特性を有し、ハンドル戻し電流Ｉｂを算出する。ハンドル戻し電流Ｉｂは、電流減算器７６（電流減算部）によりアシスト電流Ｉａ２から減算される。これによりモータ１１の回転トルクを操舵角θｓの減少に応じて円滑に減少させることができる。

フリクション付与制御部５３は、モータ１１の回転速度Ｎｍと車速Ｖｓに基づいて付与フリクショントルクＶｔｆを算出するとともに、付与フリクショントルクＶｔｆを電流に変換して付与フリクション電流Ｉｆを算出する。付与フリクショントルクＶｔｆは、トルク値減算器６６により位相補償後の操舵トルクＶＴ３から減算され、付与フリクション電流Ｉｆは、電流減算器（電流減算部）７４によりアシスト電流Ｉａ１から減算される。これにより、電動パワーステアリング装置１００に機械的フリクションを電気的に付与することができる。

よって、図２から分かるように、モータ１１に流すべき目標電流Ｉｔａｒは、次の（１）式により算出される。
Ｉｔａｒ＝Ｉａ２−Ｉｂ …（１）
＝（Ｉａ１−Ｉｆ）−Ｉｂ
＝（Ｉａ＋Ｉｉ−Ｉｄ）−Ｉｆ−Ｉｂ

ここで、位相補償部６２は、操舵トルクＶＴ３が入力されると、まず、ゲインＧをＧ＝Ｇｍｉｎ、位相θをθ＝θｍｉｎの設定（デフォルト設定という。）で位相補償した操舵トルクＶＴ３を出力する。

トルク値減算器６６は、位相補償部６２の出力（補正した操舵トルクＶＴ３）から付与フリクショントルクＶｔｆを減算してさらに補正した操舵トルクＶＴ３をアシストマップ６４に入力する。アシストマップ６４は、アシスト特性６４ａを参照して車速センサ１６により検出された車速Ｖｓ及び操舵トルクセンサ３０により検出された操舵トルクＶＴ３に対するアシスト電流Ｉａを算出する。算出されたアシスト電流Ｉａは、位相補償部６２にフィードバックされる。位相補償部６２のアシストゲイン算出部６３は、次の（２）式からアシストゲインＧａを算出する。
Ｇａ＝Ｉａ÷ＶＴ３ …（２）

すなわち、アシストゲインＧａは、アシストマップ６４で得たアシスト電流Ｉａを検出回路３５で得た操舵トルクＶＴ３で割った除算値（商）として算出される。

この実施形態に係る位相補償部６２は、ゲインＧ［ｄＢ］を図３のボーデ線図の上段に示すゲイン特性２００に基づき設定する一方、位相θ［ｄｅｇ］を図３のボーデ線図の下段に示す位相特性２０２に基づき設定するようにしている。

この場合、位相補償部６２は、位相θの設定に関し、図３の位相特性２０２から分かるように、アシストゲインＧａ（Ｇａ＝Ｉａ／ＶＴ３）が大きいほど、位相を補償する周波数帯域（補償周波数帯）が低周波側に変化するように特性２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅを付与する（周波数シフト処理という。）。

このとき、位相補償部６２は、ゲインＧの設定に関し、図３のゲイン特性２００から分かるように、アシストゲインＧａ（Ｇａ＝Ｉａ／ＶＴ３）が大きいほど、ゲインを補償する周波数帯域（補償周波数帯）が低周波側に変化するように特性２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、２００ｅを付与する（周波数シフト処理という。）。特性２００ａ〜２００ｅは、上述した振動や異音を発生させる３００［Ｈｚ］程度以下の周波数において、ゲインＧ［ｄＢ］が操舵トルクＶＴ３をほとんど増大させない値となっていることに留意する。

このように位相補償の周波数シフト特性をアシストゲインＧａに応じて可変に設定することにより、アシストゲインＧａによって決まる補償周波数の変化に対応することが可能となり、高い制御安定性の確保が可能になる。

より具体的には、位相θの低周波側への周波数シフトにより低速走行時における十分な操舵補助力が確保され、位相θの高周波側への周波数シフトにより高速走行時における操舵の応答性（高速性）が確保される。

この場合、数十［Ｈｚ］でのアシスト遅れを低減するために、高周波側に周波数シフトした場合においても、ノイズ等が混入する周波数帯（１００〜３００［Ｈｚ］）でのゲインＧ［ｄＢ］の増大がないので、モータ１１を含むステアリング系に微振動や異音を発生させずに良好な操舵フィーリングを得ることができるとともに商品性が向上する。

ここで、ゲインＧ［ｄＢ］を増大させない位相補償部６２における位相θの周波数シフトの信号処理例を説明する。

遅延演算子Ｚ^−１を用いて離散系で表現したデジタルフィルタの位相補償の伝達関数（伝達特性）Ｇ（Ｚ）は、次の（３）式に示すものを採用する。
Ｇ（Ｚ）＝（Ｄ０・Ｚ^２＋Ｄ１・Ｚ＋Ｄ２）
／（Ｄ３・Ｚ^２＋Ｄ４・Ｚ＋Ｄ５） …（３）

ここで、Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４及びＤ５は係数である。

ここで、補正係数α（定数）を用いて（３）式を（４）式のように書き換える。
Ｇ（Ｚ）＝｛Ｄ０・Ｚ^２＋（Ｄ１＋α）・Ｚ＋Ｄ２｝
／｛Ｄ３・Ｚ^２＋Ｄ４・Ｚ＋（Ｄ５＋α）｝ …（４）

なお、数式中で補正係数αを作用させる箇所は、一例であり、この箇所以外にも、以下に説明するのと同様の特性変化（位相の周波数シフト）を起こす組み合わせがあることに留意する。

（４）式の補正係数αをアシストゲインＧａやアシスト電流Ｉａに応じて変更することで特性が変化する。

例えば、Ｇ（Ｚ）＝｛３２２４Ｚ^２＋（−６００５＋α）Ｚ＋２８３２｝
／｛２０４８Ｚ^２−１６５３Ｚ＋（−３４４＋α）｝ …（５）
とした（５）式において、補正係数αを、α＝０、１００、４００と変化させると、零点の周波数と極の周波数が以下のように計算される。なお、デジタルフィルタのサンプリングタイムを０．５［ｍｓ］としている。
α＝０のとき、
零点の周波数は、ｆｚｍｉｎ１＝４１．４［Ｈｚ］と４１．４［Ｈｚ］（減衰係数は、０．５００）で同一周波数にあり、いわゆる重根になっている。
極の周波数は、ｆｐｍｉｎ１＝６．８４［Ｈｚ］とｆｐ１＝９００［Ｈｚ］である。
α＝１００のとき、
零点の周波数は、ｆｚｍｉｎ２＝７１．５［Ｈｚ］と７１．５［Ｈｚ］（減衰係数は、０．２９２）で同一周波数にあり、重根になっている。
極の周波数は、ｆｐｍｉｎ２＝２１．５［Ｈｚ］とｆｐ２＝８２３［Ｈｚ］である。
α＝４００のとき、
零点の周波数は、ｆｚｍｉｎ３＝１２５［Ｈｚ］と１２５［Ｈｚ］（減衰係数は、０．１７１）で同一周波数にあり、重根になっている。
極の周波数は、ｆｐｍｉｎ３＝８２．０［Ｈｚ］とｆｐ３＝５９３［Ｈｚ］である。
そして、減衰度合いを表す減衰係数は、αを大きくするほど、小さくなる。減衰度合いが減る、すなわち、減数係数が小さいほど、ゲイン、位相共に変化する部分が急峻になって現れることが分かる。
このようにして、図４に示すように特性を変化させることができる。

すなわち、αを大きい値α＝４００から小さい値α＝１００、α＝０の方向に変化させることで、ゲインＧを増大させることなく、伝達関数Ｇ（Ｚ）のゲインＧの特性及び位相θの特性を低周波側に変化させる周波数シフトできることが理解される。

［実施形態のまとめ］
以上説明したように上述した実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００は、操作部材としての操向ハンドル２に加えられた操舵トルクＶＴ３に応じてモータ１１を制御し、このモータ１１が発生する駆動力をステアリング機構に伝達して操舵を補助するものである。

電動パワーステアリング装置１００は、操舵トルクＶＴ３を検出する操舵トルクセンサ３０と、操舵トルクセンサ３０から出力されるトルク信号である操舵トルクＶＴ３に対して位相補償を施す位相補償部６２と、少なくとも位相補償部６２にて位相補償が施された操舵トルクＶＴ３に基づきモータ１１に流すべきアシスト電流Ｉａを決定するアシスト電流決定部としてのアシストマップ６４と、を備え、位相補償部６２は、図４に示すように、最小周波数（ｆｐｍｉｎ１、ｆｐｍｉｎ２、ｆｐｍｉｎ３）の極と最小周波数（ｆｚｍｉｎ１、ｆｚｍｉｎ２、ｆｚｍｉｎ３）の零点を共に高周波側に周波数シフトさせる。
すなわち、最小周波数の極と最小周波数の零点の組み合わせ［最小周波数の極、最小周波数の零点］を、[ｆｐｍｉｎ１、ｆｚｍｉｎ１]→[ｆｐｍｉｎ２、ｆｚｍｉｎ２]→[ｆｐｍｉｎ３、ｆｚｍｉｎ３]のように高周波側に周波数シフトさせる、もしくは最小周波数（ｆｐｍｉｎ１、ｆｐｍｉｎ２、ｆｐｍｉｎ３）の極と最小周波数（ｆｚｍｉｎ１、ｆｚｍｉｎ２、ｆｚｍｉｎ３）の零点を共に低周波側にシフトさせる、すなわち[ｆｐｍｉｎ３、ｆｚｍｉｎ３]→[ｆｐｍｉｎ２、ｆｚｍｉｎ２]→[ｆｐｍｉｎ１、ｆｚｍｉｎ１]のように低周波側に周波数シフトさせる周波数シフト処理を行うことによって前記位相補償部６２が補償する補償周波数帯を変化させることを特徴とする。

このように、位相補償部６２は、補償周波数帯での移相を、補償ゲインの増大ではなく、位相θの周波数シフト処理で行うようにしたので、ゲインの増大に伴うモータ１１を含むステアリング系の微振動及び異音の発生を抑制し、操作フィーリングを向上させることができて、商品性を向上させることができる。

そしてこの実施形態では、位相補償部６２は、操舵トルクセンサ３０により検出された操舵トルクＶＴ３に対するアシストマップ６４により決定されたアシスト電流Ｉａの比からアシストゲインＩａ／ＶＴ３を算出し、算出したアシストゲインＩａ／ＶＴ３が大きいほど、位相補償部６２が前記周波数シフト処理にて補償する前記補償周波数帯を低周波側に変化させるようにしている（図３参照）。

このため、位相θの低周波側への変化により低速走行時における十分な操舵補助力が確保される一方、位相θの高周波側への変化により高速走行時における操舵の応答性（高速性）が確保され、且つ振動及び異音の発生を防止することができるという作用効果が達成される。

この場合、上記と同様な作用効果を達成する他の実施形態として、位相補償部６２は、車速センサ１６により検出された車速Ｖｓが大きいほど、位相補償部６２が前記周波数シフト処理にて補償する前記補償周波数帯を高周波側に変化させることで高速応答性を向上させることができる。

また、位相補償部６２は、操舵トルクセンサ３０により検出された操舵トルクＶＴ３（の絶対値）が大きいほど、位相補償部６２が前記周波数シフト処理にて補償する前記補償周波数帯を低周波側に変化させることで、十分な操舵補助力を確保することができる。

さらに、位相補償部６２は、アシスト電流決定部としてのアシストマップ６４により決定されたアシスト電流Ｉａ（の絶対値）が大きいほど、位相補償部６２が前記周波数シフト処理にて補償する前記補償周波数帯を低周波側に変化させることで、十分な操舵補助力を確保することができる。

なお、位相補償部６２で位相補償処理を行う際、図２に示したようにアシスト電流Ｉａを参照することに限らず、図５に示すように、目標電流Ｉｔａｒを参照する目標電流算出部５０Ｂに構成を変更してもよい。この場合、アシストゲイン算出部６３は、アシストゲインを目標電流÷操舵トルク＝Ｉｔａｒ／ＶＴ３として算出すればよい。

また、この発明は、上述した実施形態に限らず、例えば、図２及び図５に示した目標電流算出部５０Ａ及び５０Ｂにおいて、フリクション付与制御部５３やハンドル戻し制御部５５を削除した目標電流算出部の構成にする等、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採りうることができる。

Claims (5)

1. 操作部材（２）に加えられた操舵トルク（ＶＴ３）に応じて電動モータ（１１）を制御し、この電動モータ（１１）が発生する駆動力をステアリング機構に伝達して操舵を補助する電動パワーステアリング装置（１００）において、
   前記操舵トルク（ＶＴ３）を検出する操舵トルクセンサ（３０）と、
   前記操舵トルクセンサ（３０）から出力されるトルク信号に対して位相補償を施す位相補償部（６２）と、
   少なくとも前記位相補償部（６２）にて位相補償が施された前記トルク信号に基づき前記電動モータ（１１）に流すべきアシスト電流（Ｉａ）を決定するアシスト電流決定部（６４）と、
   を備え、
   前記位相補償部（６２）は、最小周波数の極と最小周波数の零点を共に高周波側、もしくは最小周波数の極と最小周波数の零点を共に低周波側にシフトさせる周波数シフト処理を行うことによって前記位相補償部（６２）が補償する補償周波数帯を変化させる
   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記載の電動パワーステアリング装置において、
   さらに、車速（Ｖｓ）を検出する車速検出部（１６）を備え、
   前記位相補償部（６２）は、前記車速検出部（１６）により検出された前記車速（Ｖｓ）が大きいほど、前記周波数シフト処理にて前記位相補償部（６２）が補償する前記補償周波数帯を高周波側に変化させる
   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又は２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記位相補償部（６２）は、前記操舵トルクセンサ（３０）により検出された前記トルク信号が大きいほど、前記周波数シフト処理にて前記位相補償部（６２）が補償する前記補償周波数帯を低周波側に変化させる
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項の記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記位相補償部（６２）は、前記アシスト電流決定部（６４）により決定された前記アシスト電流（Ｉａ）が大きいほど、前記周波数シフト処理にて前記位相補償部（６２）が補償する前記補償周波数帯を低周波側に変化させる
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記位相補償部（６２）は、前記操舵トルクセンサ（３０）により検出された前記トルク信号に対する前記アシスト電流決定部（６４）により決定されたアシスト電流（Ｉａ）の比からアシストゲイン（Ｉａ／ＶＴ３）を算出し、算出した前記アシストゲイン（Ｉａ／ＶＴ３）が大きいほど、前記周波数シフト処理にて前記位相補償部（６２）が補償する前記補償周波数帯を低周波側に変化させる
   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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