JPWO2016136031A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前輪左右車輪速より前輪推定舵角を算出し、後輪左右車輪速より後輪推定舵角を算出し、前輪推定舵角と後輪推定舵角を用いて４輪推定舵角を算出すると共に、前輪推定舵角及び後輪推定舵角、４輪車輪速を用いて４輪推定舵角の確からしさを補正又は４輪推定舵角を用いた制御の出力を補正することで、不正出力を防止する電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、アシストトルクを付与するモータと、モータを駆動制御するモータ駆動制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、操舵角を入力とする制御機能を備え、４輪車輪速より前輪推定舵角及び後輪推定舵角を算出し、前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角を用いて４輪推定舵角を算出する舵角推定演算部を備え、４輪推定舵角を操舵角制御に使用する。【選択図】図５

Description

本発明は、操舵角を入力とする制御機能を備えた電動パワーステアリング装置において、４輪車輪速信号より操舵角を推定して操舵推定舵角を算出すると共に、操舵推定舵角の確からしさを４輪車輪速から判定し、操舵推定舵角又は操舵推定舵角を用いた制御出力を補正することで操舵推定舵角を用いた制御の不正出力を防止する電動パワーステアリング装置に関する。

また、本発明は、車輪速から推定した操舵角を用いたハンドル戻し（アクティブリターン）制御機能を備えた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操舵補助力（アシスト力）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は、操舵補助力の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、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（ステアリングホイール）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、ピニオンラック機構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にはトーションバーが介挿されており、トーションバーの捩れ角によりハンドル１の操舵角θを検出する舵角センサ１４、操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ１０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Ｔｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌ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値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、車速ＶｅｌはＣＡＮ（Controller Area Network）等から受信することも可能である。

なお、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く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。

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）４０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ４０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、ＣＡＮ４０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ＣＡＮ４１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（ＭＰＵやＭＣＵ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Ｔｈ及び車速センサ１２（若しくはＣＡＮ４０）からの車速Ｖｅｌは電流指令値演算部３１に入力され、電流指令値演算部３１はアシストマップを用いて車速Ｖｅｌをパラメータとする電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は電流制限部３３で上限値を制限され、制限された電流指令値Ｉｒｅｆ２が減算部３３に入力される。減算部３４は、電流指令値Ｉｒｅｆ２とフィードバックされているモータ電流Ｉｍとの偏差Ｉｒｅｆ３（＝Ｉｒｅｆ２−Ｉｍ）を求め、偏差Ｉｒｅｆ３は電流制御部３５でＰＩ制御等を施され、電圧制御値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力されてデューティを演算され、インバータ３７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３４にフィードバックされる。

従来の油圧パワーステアリング装置に比べ、このような電動パワーステアリング装置はモータとギアを搭載しているため、摩擦が大きく、交差点などにおいて曲がった後のハンドル戻りが悪いという問題がある。交差点でのハンドル戻りを改善するため、特許第３５５１１４７号公報（特許文献１）に示されるように、舵角センサを使用して操舵角に基づいてハンドルを戻す制御が普及している。即ち、図３は特許文献１に記載の装置の概略構成を示しており、舵角θ、舵角速度ω及び車速Ｖｅｌに基づいてハンドル戻し電流ＨＲを演算するハンドル戻し制御部３２が設けられており、演算されたハンドル戻し電流ＨＲを加算部３２Ａで電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算し、ハンドル戻し電流ＨＲで補正された電流指令値Ｉｒｅｆ４を電流制限部３３に入力するようにしている。しかし、特許文献１の装置では舵角センサ搭載によりコストアップとなるため、舵角センサを必要としないハンドル戻り制御が望まれている。

このため、舵角センサではなく、車輪速を用いてハンドル戻り制御するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（特許第３５２５５４１号公報（特許文献２））。しかしながら、特許文献２に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、左右車輪速信号から推定した操舵角に基づいてハンドル戻り制御を行うため、雪道等で車両スリップが発生した場合に操舵角を誤推定し、運転者の意図しない方向にハンドルが動いてしまうなどの課題がある。

また、後輪左右車輪速信号から推定した操舵角と舵角センサ値を比較して、差が閾値異常の場合は、推定された舵角を用いた制御の制御出力を低下させる（不正出力を防止）電動パワーステアリング装置が知られている（特許第４６７１４３５号公報（特許文献３））。しかしながら、特許文献３に記載の装置にあっては、舵角センサを必要とするため、コストアップが生じてしまうという問題がある。

特許第３５５１１４７号公報 特許第３５２５５４１号公報 特許第４６７１４３５号公報

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、前輪左右車輪速より前輪推定舵角を算出し、後輪左右車輪速より後輪推定舵角を算出し、前輪推定舵角と後輪推定舵角を用いて４輪推定舵角を算出すると共に、前輪推定舵角及び後輪推定舵角、４輪車輪速を用いて４輪推定舵角の確からしさを補正又は４輪推定舵角を用いた制御の出力を補正することで、舵角センサを必要とせず、不正出力を防止するようにした高性能な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、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、少なくとも前記操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記ステアリング機構にアシストトルクを付与するモータと、前記電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御するモータ駆動制御部とを備えた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、操舵角を入力とする制御機能を備え、４輪車輪速より前輪推定舵角及び後輪推定舵角を算出し、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角を用いて４輪推定舵角を算出する舵角推定演算部を備え、前記４輪推定舵角を操舵角制御に使用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４輪車輪速、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角に基づいて、前記４輪推定舵角或いは前記４輪推定舵角を用いた制御の出力を補正する補正ゲインを演算する補正ゲイン演算部が更に設けられていることにより、或いは前記補正ゲイン演算部が、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角に基づいて車両スリップゲインを出力する車両スリップ判定部と、前記４輪車輪速に基づいて駆動輪スリップゲインを出力する駆動輪スリップ判定部と、前記車両スリップゲイン及び前記駆動輪スリップゲインを乗算して前記補正ゲインを出力する乗算部とで構成されていることにより、或いは前記車両スリップ判定部は、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角の差の絶対値に応じて車両スリップゲイン用徐変量を決定し、前記車両スリップゲイン用徐変量で徐変して前記車両スリップゲインを出力するようになっていることにより、或いは前記車両スリップゲイン用徐変量を車速に応じて変えるようになっていることにより、或いは前記駆動輪スリップ判定部は、前記４輪車輪速に基づく前輪車輪速及び後輪車輪速の差の絶対値に応じて駆動輪スリップゲイン用徐変量を決定し、前記駆動輪スリップゲイン用徐変量で徐変して前記駆動輪スリップゲインを出力するようになっていることにより、或いは前記舵角推定演算部が、車速又は操舵角速度又は前記操舵トルクに応じて前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角の重み付けを変更して算出する重み付け部を具備していることにより、或いは前記重み付け部が、前記車速又は前記操舵角速度又は前記操舵トルクに応じて前輪重みＸ及び後輪重みＹを出力する感応テーブルと、前記前輪推定舵角及び前記前輪重みＸを乗算する第１乗算部と、前記後輪推定舵角及び前記後輪重みＹを乗算する第２乗算部と、前記第１乗算部及び第２乗算部の各乗算結果を加算して前記４輪推定舵角を出力する加算部とで構成されていることにより、より効果的に達成される。

更に、本発明は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、少なくとも前記操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記ステアリング機構にアシストトルクを付与するモータと、前記電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御するモータ駆動制御部とを備えた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、４輪車輪速より前輪推定舵角及び後輪推定舵角を算出し、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角を用いて４輪推定舵角を算出する舵角推定演算部と、前記４輪車輪速、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角に基づいて不正出力を補正する補正ゲインを演算する補正ゲイン演算部と、前記４輪車輪速、前記補正ゲイン、車速及びモータ角速度推定値に基づいてハンドル戻し制御値を演算するハンドル戻し制御部とを備え、前記ハンドル戻し制御値により前記電流指令値を補正することにより達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、前輪左右車輪速より、前輪推定舵角を算出し、後輪左右車輪速より、後輪推定舵角を算出し、前輪推定舵角と後輪推定舵角を用いて４輪推定舵角を算出すると共に、前輪推定舵角と後輪推定舵角、4輪車輪速を用いて４輪推定舵角の確からしさを補正又は４輪推定舵角を用いた制御の出力を補正している。

これにより、舵角センサを必要とせず、安価な構成で、不正出力を防止することができ、信頼性の高い電動パワーステアリング装置を提供できる。

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。 従来のハンドル戻し制御機能を有す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。 舵角推定部の構成例を示すブロック図である。 ４輪推定舵角の推定を説明するための図である。 舵角推定を説明するための模式図である。 舵角推定演算部の重み付け部の構成例を示すブロック図である。 補正ゲイン演算部の構成例を示すブロック図である。 車両スリップ判定部の動作を説明するための模式図である。 車両スリップ判定部の構成例を示すブロック図である。 車両スリップ判定の動作例を示す特性図である。 駆動輪スリップ判定部の動作を説明するための模式図である。 駆動輪スリップ判定部の構成例を示すブロック図である。 ハンドル戻し制御部の構成例を示すブロック図である。 舵角感応テーブルの一例を示す特性図である。 車速感応テーブルの一例を示す特性図である。 操舵角速度感応テーブルの一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である。 舵角推定演算部の動作例を示すフローチャートである。 補正ゲイン演算部の動作例を示すフローチャートである。 ハンドル戻し制御部の動作例を示すフローチャートである。

本発明は、前輪左右車輪速より前輪推定舵角を算出し、後輪左右車輪速より後輪推定舵角を算出し、前輪推定舵角と後輪推定舵角を用いて４輪推定舵角を算出すると共に、前輪推定舵角と後輪推定舵角、４輪車輪速を用いて４輪推定舵角の確からしさを補正又は４輪推定舵角を用いた制御の出力を補正することで、舵角センサを必要とせず、不正出力を防止するようにしている。

また、上記構成をハンドル戻し（アクティブリターン）制御に適用している。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態では、本発明をハンドル戻し制御に適用した例を説明する。

図４は本発明の構成例を図３に対応させて示しており、車速Ｖｅｌ、４輪車輪速（前輪左右車輪速、後輪左右車輪速）Ｖｗ及びモータ角速度推定値ωｍを入力し、４輪推定舵角θｅｓｔ及び補正ゲインＣＧを演算する舵角推定部１００と、車速Ｖｅｌ、モータ角速度推定値ωｍ、４輪推定舵角θｅｓｔ及び補正ゲインＣＧを入力し、ハンドル戻し制御値ＨＲＣを演算して出力するハンドル戻し制御部１５０と、電流指令値Ｉｒｅｆ１にハンドル戻し制御値ＨＲＣを加算して補正する加算部１６０とが設けられている。

舵角推定部１００は図５に示すように、車速Ｖｅｌ、４輪車輪速Ｖｗ及びモータ角速度推定値ωｍを入力し、４輪推定舵角θｅｓｔ、前輪推定舵角θｆ及び後輪推定舵角θｒを演算して出力する舵角推定演算部１１０と、４輪車輪速Ｖｗ、前輪推定舵角θｆ及び後輪推定舵角θｒを入力し、補正ゲインＣＧを演算する補正ゲイン演算部１２０とで構成されている。

舵角推定演算部１１０は図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、前輪車輪速と操舵角θの関係式より前輪推定舵角θｆを、後輪車輪速と操舵角θの関係式より後輪推定舵角θｒを求める。

舵角推定演算部１１０にて４輪車輪速Ｖｗから前輪推定舵角θｆと後輪推定舵角θｒ、４輪推定舵角θｅｓｔを演算するが、前輪推定舵角θｆと後輪推定舵角θｒの算出については、例えば特許第４１６７９５９号公報に開示されている公知の手法を用いる。図７に示すように、４輪ｆｌ，ｆｒ，ｒｌ，ｒｒの各旋回半径をＲｆｌ，Ｒｆｒ，Ｒｒｌ，Ｒｒｒとし、前輪ｆｌ，ｆｒの舵角をそれぞれαｌ ，αｒ とし、車両の車軸距離をＬとし、車幅をＥとする。また、前輪車軸中央の旋回半径をＲｆとし、後輪車軸中央の旋回半径をＲｒとする。そして、各車輪ｆｌ，ｆｒ，ｒｌ，ｒｒの車輪速（車輪角速度）として左前輪をωｆｌ 、右前輪をωｆｒ 、左後輪をωｒｌ 、右後輪をωｒｒ とすると、車体中心の舵角αと各車輪速ωｆｌ ，ωｆｒ ，ωｒｌ，ωｒｒ は、下記数１及び数２のような関係を持つ。

なお、４輪推定舵角θｅｓｔについては、下記数３のように前輪推定舵角θｆと後輪推定舵角θｒの平均値を用いることで、車輪速外乱による誤推定に対するロバスト性を高めることができる。

或いは上記平均値の他に、４輪推定舵角θｅｓｔは、車速Ｖｅｌに応じて前輪推定舵角θｆの前輪重みＸと後輪推定舵角θｒの後輪重みＹを変更し、重み付けされた前輪推定舵角θｆ及び後輪推定舵角θｒの平均値を算出することも可能である。この場合の数式は下記数４となる。

前輪推定舵角θｆの前輪重みＸと後輪推定舵角θｒの後輪重みＹを、それぞれ車速Ｖｅｌに応じて変化させる場合の舵角推定演算部１１０内の重み付け部の構成は、例えば図８に示すようになる。即ち、車速Ｖｅｌに感応して車速感応テーブル１１１から前輪推定舵角の前輪重みＸ及び後輪推定舵角の後輪重みＹが、“Ｘ＋Ｙ＝１．０”の関係をもって出力される。後輪推定舵角の後輪重みＹは乗算部１１２で後輪推定舵角θｒと乗算され、前輪推定舵角の前輪重みＸは乗算部１１３で前輪推定舵角θｆと乗算される。乗算部１１２及び１１３の各乗算結果は加算部１１４で加算され、加算値が４輪推定舵角θｅｓｔとして出力される。

車速感応テーブル１１１は例えば、低車速においてはＸ＝０．８、Ｙ＝０．２と設定し、高車速においては旋回走行時に前輪がハーフスリップ状態となり、推定精度が低下するため、Ｘ＝０．２、Ｙ＝０．８のように後輪推定舵角θｒの後輪重みＹを増加させる。

なお、図８では前輪重みＸ及び後輪重みＹは線形に変化しているが、非線形に変化しても良い。また、図８では車速に基づいて前輪重みＸ及び後輪重みＹを変化させているが、操舵角速度や操舵トルクに応じて変化させるようにしても良い。

補正ゲイン演算部１２０は、前輪推定舵角θｆ、後輪推定舵角θｒ及び４輪車輪速Ｖｗを用いて車両スリップ及び駆動輪スリップを判定し、４輪推定舵角θｅｓｔの確からしさを補正するため、補正ゲインＣＧを演算する。補正ゲイン演算部は図９に示すように、車両スリップ判定部１２１及び駆動輪スリップ判定部１２２で構成され、それぞれから算出された車両スリップゲインＷＳＧ及び駆動輪スリップゲインＤＷＧを乗算部１２３で乗算し、乗算結果を補正ゲインＣＧとして出力する演算を行う。

車両スリップ判定部１２１は、グリップ走行時には図１０（Ａ）に示すように前輪推定舵角θf≒後輪推定舵角θrとなり、車両がスリップ状態では、図１０（Ｂ）に示すように４輪いずれかの車輪速がスリップし、前輪推定舵角θf≠後輪推定舵角θrと差が発生する特性を用いて、車両スリップを判定する。また、車両スリップ判定部１２１は図１１に示すように、前輪推定舵角θfと後輪推定舵角θrの差の絶対値に応じて徐変量算出部１２１−１で車両スリップゲイン用徐変量ＶＨＪを算出し、車両スリップゲイン用徐変量ＶＨＪを出力制限付積算部１２１−２を経て車両スリップゲインＷＳＧを増減する。前輪推定舵角θfと後輪推定舵角θrの差が大きい場合は急激に車両スリップゲインＷＳＧを低下させ、前輪推定舵角θfと後輪推定舵角θrの差が小さい場合は徐々に車両スリップゲインＷＳＧを増加させる。

上記車両スリップゲインＷＳＧの算出は、車両が雪道のカーブでスリップした場合（前輪推定舵角θfと後輪推定舵角θrの差が大きい状態）は、急激に車両スリップゲインＷＳＧを低下させ、直線走行になり、グリップ状態（前輪推定舵角θfと後輪推定舵角θrの差が小さい状態）になった場合は、徐々に車両スリップゲインＷＳＧを増加させることを特徴としている。

また、車両スリップゲイン用徐変量は図１２に示すように、車速に応じて変化させる。低速ではスリップが発生しにくいため、｜前輪推定舵角θf−後輪推定舵角θr｜と比較する閾値を大きくし、高速ではスリップが発生しやすいため、｜前輪推定舵角θf−後輪推定舵角θr｜と比較する閾値を小さくする。４輪推定舵角を使用する制御機能によって上記設定は変更される。高速では｜前輪推定舵角θf−後輪推定舵角θr｜と比較する閾値を大きくする可能性もある。

一方、駆動輪スリップ判定部１２２は、駆動輪グリップ走行時に図１３（Ａ）に示すように前輪車輪速Ｗf≒後輪車輪速Ｗrとなり、駆動輪がスリップ状態では、図１３（Ｂ）に示すように前輪又は後輪等の駆動輪がスリップし、前輪車輪速Ｗf≠後輪車輪速Ｗrのように差が発生する特性を用いて駆動輪スリップを判定する。前輪左右車輪速ＷＦＬ及びＷＦＲ、後輪左右車輪速ＷＲＬ及びＷＲＲの関係から、前輪車輪速Ｗｆは下記数５で、後輪車輪速Ｗｒは下記数６で求めることができる。

また、駆動輪スリップ判定部１２２は図１４に示すように、前輪車輪速Ｗｆと後輪車輪速Ｗｒの差に応じて徐変量算出部１２２−１で駆動輪スリップゲイン用徐変量ＶＨＤを算出し、駆動輪スリップゲイン用徐変量ＶＨＤを出力制限付積算部１２２−２を経て駆動輪スリップゲインＤＷＧを増減する。前輪車輪速Ｗｆと後輪車輪速Ｗｒの差が大きい場合は急激に駆動輪スリップゲインＤＷＧを低下させ、前輪車輪速Ｗｆと後輪車輪速Ｗｒの差が小さい場合は徐々に駆動輪スリップゲインＤＷＧを増加させる。

上記駆動輪スリップゲインＤＷＧの算出は、車両が雪道で急発進した場合（前輪車輪速Ｗｆと後輪車輪速Ｗｒの差が大きい状態）は、急激に駆動輪スリップゲインＤＷＧを低下させ、グリップ状態（前輪車輪速Ｗｆと後輪車輪速Ｗｒの差が小さい状態）は、徐々に駆動輪スリップゲインＤＷＧを増加させる。

車両スリップゲインＷＳＧ、駆動輪スリップゲインＤＷＧ共に定数設定により、各ゲインの急激な変化〜緩やかな変化を調整することが可能であり、４輪推定舵角θｅｓｔ及び４輪推定舵角θｅｓｔを用いた制御出力を補正する時の応答性を調整することが可能となる。

ハンドル戻し制御部１５０は、４輪推定舵角θｅｓｔと補正ゲインＣＧより、ハンドル戻し（アクティブリターン）制御値ＨＲＣを演算すると共に、車両スリップ及び駆動輪スリップ時はハンドル戻し（アクティブリターン）制御値ＨＲＣを制限する。４輪推定舵角θｅｓｔに基づいてハンドル戻し制御値ＨＲＣを演算するため、車両スリップ又は駆動輪スリップ時は、誤推定した４輪推定舵角θｅｓｔによって意図しないハンドル戻し制御値ＨＲＣを不正出力する。車両スリップ又は駆動輪スリップ発生時は補正ゲインＣＧが低下し、上記不正出力を制限することが可能となる。

ハンドル戻し制御部１５０の構成例は図１５であり、４輪推定舵角θｅｓｔは図１６に示すような特性を有する舵角感応テーブル１５１に入力され、舵角感応テーブル１５１から出力される舵角θ１は乗算部１５４に入力される。舵角感応テーブル１５１の特性は図１６に示すように、４輪推定舵角θｅｓｔの絶対値に対して、４輪推定舵角θｅｓｔａから次第に大きくなり、４輪推定舵角θｍでピークとなり、以後次第に小さくなり、４輪推定舵角θｅｓｔｂ以降で０となる。また、車速Ｖｅｌは図１７に示すような特性を有する車速感応テーブル１５２に入力され、車速感応テーブル１５２の出力Ｖｅｌ１は乗算部１５４に入力され、モータ角速度推定値ωｍは図１８に示すような特性を有する操舵角速度感応テーブル１５３に入力され、操舵角速度感応テーブル１５３の出力ωｍ１は乗算部１５５に入力される。

車速感応テーブル１５２は図１７に示されるように、例えば低速の車速Ｖｅｌａから急激に非線形増加し、所定ピーク以降は徐々に減少する特性である。また、操舵角速度感応テーブル１５３は図１８に示されるように、モータ角速度推定値ωｍの絶対値に対して、モータ角速度推定値ωｍａから徐々に非線形増加する特性となっている。

乗算部１５４では出力θ１及びＶｅｌ１が乗算され、その乗算結果θ２が乗算部１５５に入力され、乗算部１５５で出力ωｍ１と乗算され、その乗算結果である基本制御値ＨＲａが乗算部１５６に入力されて補正ゲインＣＧと乗算される。乗算部１５６で得られる基本制御値ＨＲｂは最大値の出力制限を行う出力制限処理部１５７に入力され、出力制限されたハンドル戻し制御値ＨＲＣが出力される。

このような構成において、先ず全体の動作例を、図１９のフローチャート及び図４の構成例を参照して説明する。

舵角推定部１００に、車速Ｖｅｌが入力され（ステップＳ１）、４輪車輪速Ｖｗが入力され（ステップＳ２）、モータ角速度推定値ωｍが入力される（ステップＳ３）。これらの入力の順番は適宜変更可能である。舵角推定部１００は、入力された車速Ｖｅｌ、４輪車輪速Ｖｗ及びモータ角速度推定値ωｍに基づいて、前輪推定舵角θｆ及び後輪推定舵角θｒを演算すると共に、４輪推定舵角θｅｓｔを演算して出力する（ステップＳ１０）。舵角推定部１００は、また補正ゲインＣＧを演算して出力する（ステップＳ３０）。４輪推定舵角θｅｓｔ及び補正ゲインＣＧはハンドル戻し制御部１５０に入力され、ハンドル戻し制御部１５０は４輪推定舵角θｅｓｔに基づいてハンドル戻し制御値を演算し（ステップＳ５０）、補正ゲインＣＧに基づいてハンドル戻し制御値を補正する（ステップＳ７０）。ハンドル戻し制御値ＨＲＣは加算部１６０で電流指令値Ｉｒｅｆ１に加算される。

次に、舵角推定演算部１１０において、前後輪推定舵角θｆ及びθｒに前輪重みＸ及び後輪重みＹを付ける重み付け部の動作例を、図２０のフローチャート及び図８の構成例を参照して説明する。

舵角推定演算部１１０では先ず前輪推定舵角θｆが演算され（ステップＳ１１）、後輪推定舵角θｒが演算される（ステップＳ１２）。この順番は逆であっても良い。重み付け部の車速感応テーブル１１１には車速Ｖｅｌが入力され（ステップＳ１３）、車速感応テーブル１１１は車速Ｖｅｌに応じた前輪重みＸを算出すると共に（ステップＳ１４）、後輪重みＹを算出する（ステップＳ１５）。前輪重みＸは乗算部１１３に入力され、前輪推定舵角θｆと乗算され（ステップＳ１６）、乗算結果θｆ・Ｘが加算部１１４に加算される。また、後輪重みＹは乗算部１１２に入力され、後輪推定舵角θｒと乗算され（ステップＳ１７）、乗算結果θｒ・Ｙが加算部１１４に加算される。加算部１１４では各乗算結果θｆ・Ｘ及びθｒ・Ｙを加算し、加算結果である４輪推定舵角θｅｓｔを出力する（ステップＳ１８）。

なお、前輪重みＸ及び後輪重みＹの算出順序、乗算部１１２及び１１３における乗算順序は適宜変更可能である。

次に、補正ゲイン演算部１１０の動作例を、図２１のフローチャート及び図９、図１１、図１４の構成例を参照して説明する。

補正ゲイン演算部１２０内の車両スリップ判定部１２１には前輪推定舵角θｆが入力されると共に（ステップＳ３１）、後輪推定舵角θｒが入力される（ステップＳ３２）。車両スリップ判定部１２１は徐変量演算部１２１−１において、前輪推定舵角θｆと後輪推定舵角θｒの差の絶対値に応じた車両スリップゲイン用徐変量ＶＨＪを演算し（ステップＳ３３）、出力制限付積算部１２１−２で制限付の積算処理を行って車両スリップゲインＷＳＧを出力する（ステップＳ３４）。

補正ゲイン演算部１２０内の駆動輪スリップ判定部１２２には４輪車輪速Ｖｗが入力され（ステップＳ４０）、４輪車輪速Ｖｗに基づいて前輪車輪速Ｗｆが演算されると共に（ステップＳ４１）、後輪車輪速Ｗｒが演算される（ステップＳ４２）。駆動輪スリップ判定部１２２は徐変量演算部１２２−１において、前輪車輪速Ｗｆと後輪車輪速Ｗｒの差の絶対値に応じた駆動輪スリップゲイン用徐変量ＶＨＤを演算し（ステップＳ４３）、出力制限付積算部１２２−２で制限付の積算処理を行って駆動輪スリップゲインＤＷＧを出力する（ステップＳ４４）。

車両スリップゲインＷＳＧ及び駆動輪スリップゲインＤＷＧは乗算部１２３に入力され、乗算部１２３の乗算結果を補正ゲインＣＧとして出力する（ステップＳ４５）。

次に、ハンドル戻し制御部１５０の動作例を、図２２のフローチャート及び図１５の構成例を参照して説明する。

先ず４輪推定舵角θｅｓｔが舵角感応テーブル１５１に入力され（ステップＳ５１）、舵角感応テーブル１５１は４輪推定舵角θｅｓｔに応じた舵角θ１を出力する（ステップＳ５２）。また、車速Ｖｅｌは車速感応テーブル１５２に入力され（ステップＳ５３）、車速感応テーブル１５２は車速Ｖｅｌに応じた出力Ｖｅｌ１を出力し（ステップＳ５４）、乗算部１５４で舵角θ１と乗算される（ステップＳ５５）。更に、モータ角速度推定値ωｍは操舵角速度感応テーブル１５３に入力され（ステップＳ５６）、操舵角速度感応テーブル１５３はモータ角速度推定値ωｍに応じた角速度ωｍ１を出力する（ステップＳ５７）。角速度ωｍ１は乗算部１５５に入力され、乗算部１５４の乗算結果θ２と乗算され（ステップＳ５８）、乗算結果である基本制御値ＨＲａが乗算部１５６に入力される。

その後、補正ゲイン演算部１２０で演算された補正ゲインＣＧは乗算部１５６に入力され（ステップＳ６０）、基本制御値ＨＲａと乗算される（ステップＳ６１）。乗算部１５６の乗算結果である基本制御値ＨＲｂは、出力制限処理部１５７に入力されて最大値を制限されたハンドル戻し制御値ＨＲＣを出力し（ステップＳ６２）、ハンドル戻し制御値ＨＲＣが加算部１６０に入力される。

なお、上述ではハンドル戻し（アクティブリターン）制御を例に挙げて説明したが、４輪推定舵角を用いる他の制御（車線逸脱を防止するレーンキープアシスト、舵角の方向にライトを向けるアクティブコーナーランプなど）にも適用可能である。

１ ハンドル（ステアリングホイール）
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
１３ バッテリ
２０ モータ
３１ 電流指令値演算部
３２ ハンドル戻し制御部
３３ 電流制限部
３５ 電流制御部
３６ ＰＷＭ制御部
３７ インバータ
１００ 舵角推定部
１１０ 舵角推定演算部
１１１ 車速感応テーブル
１２０ 補正ゲイン演算部
１２１ 車両スリップ判定部
１２２ 駆動輪スリップ判定部
１５０ ハンドル戻し（アクティブリターン）制御部
１５１ 舵角感応テーブル
１５２ 車速感応テーブル
１５３ 操舵角速度感応テーブル

Claims (11)

1. ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、少なくとも前記操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記ステアリング機構にアシストトルクを付与するモータと、前記電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御するモータ駆動制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、
   操舵角を入力とする制御機能を備え、４輪車輪速より前輪推定舵角及び後輪推定舵角を算出し、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角を用いて４輪推定舵角を算出する舵角推定演算部を備え、前記４輪推定舵角を操舵角制御に使用することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記４輪車輪速、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角に基づいて、前記４輪推定舵角或いは前記４輪推定舵角を用いた制御の出力を補正する補正ゲインを演算する補正ゲイン演算部が更に設けられている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記補正ゲイン演算部が、
   前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角に基づいて車両スリップゲインを出力する車両スリップ判定部と、前記４輪車輪速に基づいて駆動輪スリップゲインを出力する駆動輪スリップ判定部と、前記車両スリップゲイン及び前記駆動輪スリップゲインを乗算して前記補正ゲインを出力する乗算部とで構成されている請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記車両スリップ判定部は、
   前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角の差の絶対値に応じて車両スリップゲイン用徐変量を決定し、前記車両スリップゲイン用徐変量で徐変して前記車両スリップゲインを出力するようになっている請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記車両スリップゲイン用徐変量を車速に応じて変えるようになっている請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記駆動輪スリップ判定部は、
   前記４輪車輪速に基づく前輪車輪速及び後輪車輪速の差の絶対値に応じて駆動輪スリップゲイン用徐変量を決定し、前記駆動輪スリップゲイン用徐変量で徐変して前記駆動輪スリップゲインを出力するようになっている請求項３乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記舵角推定演算部が、
   車速又は操舵角速度又は前記操舵トルクに応じて前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角の重み付けを変更して算出する重み付け部を具備している請求項１乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記重み付け部が、
   前記車速又は前記操舵角速度又は前記操舵トルクに応じて前輪重みＸ及び後輪重みＹを出力する感応テーブルと、前記前輪推定舵角及び前記前輪重みＸを乗算する第１乗算部と、前記後輪推定舵角及び前記後輪重みＹを乗算する第２乗算部と、前記第１乗算部及び第２乗算部の各乗算結果を加算して前記４輪推定舵角を出力する加算部とで構成されている請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
9. ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、少なくとも前記操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記ステアリング機構にアシストトルクを付与するモータと、前記電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御するモータ駆動制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、
   ４輪車輪速より前輪推定舵角及び後輪推定舵角を算出し、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角を用いて４輪推定舵角を算出する舵角推定演算部と、
   前記４輪車輪速、前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角に基づいて不正出力を補正する補正ゲインを演算する補正ゲイン演算部と、
   前記４輪車輪速、前記補正ゲイン、車速及びモータ角速度推定値に基づいてハンドル戻し制御値を演算するハンドル戻し制御部と、
   を備え、前記ハンドル戻し制御値により前記電流指令値を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
10. 前記補正ゲイン演算部が、
    前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角に基づいて車両スリップゲインを出力する車両スリップ判定部と、前記４輪車輪速に基づいて駆動輪スリップゲインを出力する駆動輪スリップ判定部と、前記車両スリップゲイン及び前記駆動輪スリップゲインを乗算して前記補正ゲインを出力する乗算部とで構成されている請求項９に記載の電動パワーステアリング装置。
11. 前記舵角推定演算部が、
    前記車速又は操舵角速度又は前記操舵トルクに応じて前記前輪推定舵角及び前記後輪推定舵角の重み付けを変更して算出する重み付け部を具備している請求項９又は１０に記載の電動パワーステアリング装置。