WO2015119148A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2015119148A1
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power steering
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宏行 後藤
昇 吉田
賢二 西久保
雄一郎 岡本
耕一 山科
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カヤバ工業株式会社
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    • B62D5/046—Controlling the motor
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering apparatus.
  • vibrations called flutter or shimmy may occur in the direction of rotation of the steering wheel due to wheel balance or the like.
  • JP 1994-206550A predicts the occurrence of vibration of the steering wheel based on the detected value of the axial force of the tie rod, and drives the actuator of the vibration converging mechanism almost simultaneously with the occurrence of the vibration of the steering wheel, thereby supplying the oil in the accumulator to the shaft.
  • An apparatus is disclosed that is supplied to an oil chamber and prevents vibration of a steering wheel.
  • An object of the present invention is to suppress vibration generated in a steering wheel by a simple method.
  • an electric power steering apparatus that drives an electric motor by an assist command value calculated based on a detection result of a torque sensor that detects a steering torque input from a steering wheel, wherein the torque A phase advance correction unit that advances the phase of the steering torque signal detected by the sensor; a specific frequency extraction unit that extracts a component in a specific frequency band from the steering torque signal detected by the torque sensor; and the phase advance A gain that multiplies the steering torque signal calculated based on the output signal of the correction unit and the output signal of the specific frequency extraction unit by a gain, and corrects the steering torque signal to reach a limit value set by a limiter.
  • An assist correction command value calculated based on an output signal output from the multiplier and the gain multiplier is assigned to the assist Comprising an addition unit that adds the preparative command value.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering apparatus according to first and second embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a steering torque signal output from the torque sensor.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a steering torque signal output from the torque sensor, a rectangular wave output from the limiter, and a sine wave converted by the waveform conversion unit.
  • FIG. 5 is a control block diagram of the electric power steering apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a control block diagram of an electric power steering apparatus according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • the electric power steering apparatus 100 includes an input shaft 7 that rotates as the driver operates the steering wheel 1, an output shaft 3 whose lower end is linked to the rack shaft 5, and a torsion bar 4 that connects the input shaft 7 and the output shaft 3. And comprising.
  • the electric power steering device 100 steers the wheel 6 by moving the rack shaft 5 meshing with the pinion 3 a provided at the lower end of the output shaft 3 in the axial direction.
  • the steering shaft 2 is constituted by the input shaft 7 and the output shaft 3.
  • the electric power steering apparatus 100 further includes an electric motor 10 which is a power source for assisting the steering of the steering wheel 1 by a driver, a speed reducer 11 which decelerates and transmits the rotation of the electric motor 10 to the steering shaft 2, and steering.
  • a torque sensor 12 that detects a steering torque input from the wheel 1 and a controller 13 that controls driving of the electric motor 10 based on a detection result of the torque sensor 12 are provided.
  • the reducer 11 includes a worm shaft 11a connected to the output shaft of the electric motor 10 and a worm wheel 11b connected to the output shaft 3 and meshing with the worm shaft 11a.
  • the torque output from the electric motor 10 is transmitted from the worm shaft 11a to the worm wheel 11b and applied to the output shaft 3 as an assist torque.
  • the torque sensor 12 detects the steering torque applied to the torsion bar 4 based on the relative rotation of the input shaft 7 and the output shaft 3.
  • the torque sensor 12 outputs a voltage signal corresponding to the detected steering torque to the controller 13.
  • the controller 13 calculates the torque output from the electric motor 10 based on the voltage signal from the torque sensor 12, and controls the drive of the electric motor 10 so that the torque is generated.
  • the electric power steering apparatus 100 drives the electric motor 10 based on the detection result of the torque sensor 12 that detects the steering torque input from the steering wheel 1 and assists the steering of the steering wheel 1 by the driver. It is.
  • the steering shaft 2 is provided with a steering angle sensor 15 as a steering angle detector that detects the steering angle (absolute steering angle) of the steering wheel 1.
  • the detection result of the steering angle sensor 15 is output to the controller 13.
  • the steering angle sensor 15 outputs zero degrees as the steering angle when the steering wheel 1 is in the neutral position.
  • a steering angle with a sign of + is output according to the rotation of the steering wheel 1, while the steering wheel 1 is turned from the neutral position in the left turn direction.
  • a steering angle with a sign of ⁇ is output according to the rotation of the steering wheel 1.
  • the detection result of the vehicle speed sensor 16 as a vehicle speed detector for detecting the vehicle speed is input to the controller 13.
  • the controller 13 includes a CPU that controls the operation of the electric motor 10, a ROM that stores control programs and setting values necessary for the processing operation of the CPU, a torque sensor 12, a steering angle sensor 15, a vehicle speed sensor 16, and the like. And a RAM for temporarily storing information detected by various sensors.
  • the vibration input to the rack shaft 5 through the wheels 6 from the road surface matches the natural frequency above the torsion bar 4. Due to resonance, vibrations called flutter or shimmy may occur in the steering wheel 1. In the electric power steering apparatus 100, control for suppressing the vibration of the steering wheel 1 is performed.
  • the controller 13 calculates the assist base current (assist command value) for assisting the steering of the steering wheel 1 by the driver based on the detection result of the torque sensor 12.
  • the controller 13 further includes a correction current calculation unit 30 that calculates an assist correction current (assist correction command value) for suppressing vibration of the steering wheel 1.
  • the assist correction current is added to the assist base current by the adding unit 25.
  • various compensation currents for compensating gear friction and the like are added in addition to the assist base current and the assist correction current, and are output to electric motor 10 as a control current for controlling driving of electric motor 10.
  • the electric motor 10 has a control current obtained by adding the assist correction current for suppressing the vibration of the steering wheel 1 to the assist base current for assisting the steering of the steering wheel 1 by the driver. Be controlled.
  • correction current calculation unit 30 will be described.
  • the correction current calculation unit 30 specifies a high-pass filter (HPF) 31 as a phase advance correction unit that advances the phase of the steering torque signal detected by the torque sensor 12 and the steering torque signal detected by the torque sensor 12. And a band pass filter (BPF) 32 as a specific frequency extracting unit for extracting the components of the frequency band.
  • HPF high-pass filter
  • BPF band pass filter
  • the component of the specific frequency band extracted by the bandpass filter 32 is a steering torque signal in a band of 10 to 20 Hz that is a vibration component of the steering wheel 1.
  • the frequency component extracted by the bandpass filter 32 is converted into an absolute value by an absolute value calculation unit (ABS) 33.
  • the absolute value calculated by the absolute value calculation unit 33 is output to the peak hold unit (P / H) 34.
  • the peak hold unit 34 detects the peak value of the absolute value calculated by the absolute value calculation unit 33, and performs processing so that the peak value decreases by a certain value during a certain period. That is, the peak hold unit 34 performs processing so that the peak value of the absolute value calculated by the absolute value calculation unit 33 does not decrease for a certain period.
  • the steering torque signal output from the high-pass filter 31 and the steering torque signal output from the peak hold unit 34 are multiplied by the multiplication unit 35. Since the steering torque signal output from the multiplication unit 35 is obtained by multiplying the signals processed by the high-pass filter 31 and the band-pass filter 32, the phase of the steering torque signal output from the torque sensor 12 is larger. And the components other than the vibration component of the steering wheel 1 are removed. Therefore, the assist torque output from the electric motor 10 by the assist correction current calculated based on the steering torque signal output from the multiplication unit 35 acts in a direction to cancel the vibration input from the road surface to the rack shaft 5 through the wheels 6. To do. That is, the assist correction current acts to suppress the vibration of the steering wheel 1.
  • FIG. 3 shows a steering torque signal output from the torque sensor 12.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents steering torque.
  • the position of “start vibration suppression control” shown in FIG. 3 is a position where the addition of the assist correction current to the assist base current is started.
  • the assist torque output from the electric motor 10 acts in a direction to cancel the vibration input to the rack shaft 5, so that the steering torque detected by the torque sensor 12 as shown in FIG. Attenuates. That is, the vibration of the steering wheel 1 is suppressed.
  • the steering torque detected by the torque sensor 12 is attenuated, the steering torque signal (feedback signal) input to the high-pass filter 31 and the band-pass filter 32 is also reduced. Therefore, the assist correction current calculated based on the steering torque signal output from the multiplication unit 35 becomes small, and when the vibration of the steering wheel 1 continues, the vibration of the steering wheel 1 becomes large again. End up. As described above, the steering torque detected by the torque sensor 12 is attenuated, whereby the assist correction current is also attenuated, and the vibration of the steering wheel 1 may not be effectively suppressed.
  • the correction current calculation unit 30 includes a correction current compensation unit 36 that prevents the assist correction current from being attenuated even if the steering torque is attenuated.
  • the correction current compensation unit 36 will be described with reference to FIGS.
  • the correction current compensator 36 includes a gain multiplier 37 that multiplies the steering torque signal output from the multiplier 35 by a gain, a limiter 38 that limits the upper and lower limit values of the steering torque signal, and a rectangular wave output from the limiter 38.
  • a low-pass filter 39 as a waveform conversion unit that converts the signal into a sine wave
  • a current conversion unit 40 that converts an output signal of the low-pass filter 39 into a current.
  • FIG. 4 shows a steering torque signal output from the torque sensor 12 as a solid line, a rectangular wave output from the limiter 38 as an alternate long and short dash line, and a sine wave converted by the low-pass filter 39 as a dotted line.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the torque value.
  • the gain multiplication unit 37 multiplies the steering torque signal by a gain, and corrects the upper and lower limit values of the steering torque signal to reach the limit value (absolute value) set by the limiter 38. Therefore, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 4, the upper and lower limit values of the rectangular wave output from the limiter 38 do not depend on the magnitude of the steering torque signal (solid line in FIG. 4) output from the torque sensor 12. It becomes a constant value limited by 38.
  • the steering torque signal output from the limiter 38 is a rectangular wave
  • the electric motor 10 is controlled by the assist correction current calculated based on the rectangular wave
  • the steering feeling of the steering wheel 1 is deteriorated.
  • the rectangular wave steering torque signal output from the limiter 38 is converted into a sine wave by the low-pass filter 39.
  • the steering torque signal output from the low-pass filter 39 changes with a constant amplitude regardless of the magnitude of the steering torque signal (solid line in FIG. 4) output from the torque sensor 12. .
  • the phase of the steering torque signal output from the low-pass filter 39 indicated by the dotted line in FIG. 4 is advanced compared to the steering torque signal output from the torque sensor 12 indicated by the solid line in FIG. It is out.
  • the steering torque signal output from the low-pass filter 39 is converted into a current by the current converter 40 and then added to the assist base current by the adder 25 as an assist correction current.
  • the assist correction current output to the addition unit 25 is compensated by the correction current compensation unit 36 so as not to attenuate even if the steering torque signal output from the torque sensor 12 is attenuated. Therefore, even if the steering torque signal output from the torque sensor 12 is attenuated, the assist torque output from the electric motor 10 by the assist correction current continues at a constant magnitude in the direction to cancel the vibration input to the rack shaft 5. Therefore, the vibration of the steering wheel 1 is effectively suppressed.
  • the assist correction current calculated based on the steering torque signal output from the high-pass filter 31 and the steering torque signal output from the bandpass filter 32 is added to the assist base current for driving the electric motor 10.
  • the electric motor 10 generates assist torque in a direction that cancels the vibration of the steering wheel 1. Further, the assist correction current is compensated by the correction current compensator 36 so as not to attenuate even if the steering torque signal output from the torque sensor 12 is attenuated. Torque continuously acts at a constant magnitude in a direction that cancels vibrations input to the rack shaft 5. Therefore, vibration generated in the steering wheel 1 can be effectively suppressed by a simple method.
  • an electric power steering apparatus 200 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • differences from the electric power steering apparatus 100 according to the first embodiment will be described.
  • the same components as those in the electric power steering apparatus 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof is omitted.
  • the addition unit 25 executes an addition process of adding the assist correction current to the assist base current only when a predetermined execution condition is satisfied, with the electric power steering apparatus 100 according to the first embodiment described above. Is different.
  • the predetermined execution condition will be described in detail.
  • the electric power steering apparatus 200 is calculated from a vehicle speed determination unit 50 that determines whether or not the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 16 is within a predetermined range and a steering angle detected by the steering angle sensor 16.
  • a rudder angular speed determination unit 51 that determines whether or not the rudder angular speed is equal to or lower than a predetermined speed.
  • the vehicle speed determination unit 50 and the rudder angular speed determination unit 51 correspond to an execution condition determination unit that determines whether an execution condition for executing the addition process in the addition unit 25 is satisfied.
  • the switcher 52 assists the assist base current.
  • the correction current is added.
  • the switcher 52 0 A is added to the assist base current. That is, the assist correction current is not added to the assist base current.
  • the electric power steering apparatus 200 monitors the vehicle speed and the steering speed, and the assist correction current is added to the assist base current only when the vehicle speed and the steering speed satisfy the predetermined execution conditions, and the vibration suppression control of the steering wheel 1 is performed. Is done.
  • the reason for monitoring the vehicle speed is that vibration of the steering wheel 1 often occurs especially when the vehicle is traveling at high speed. Therefore, the vibration suppression control of the steering wheel 1 is performed only when the vehicle is traveling at high speed. Therefore, the predetermined range is set to 70 to 150 km / h, for example.
  • the vibration of the steering wheel 1 is not a phenomenon that occurs only when the vehicle is traveling at a high speed, but is noticeable when the vehicle is traveling at a high speed and also when the vehicle is traveling at a low speed.
  • the steering speed is monitored because vibration of the steering wheel 1 hardly occurs when the steering wheel 1 is cut and easily occurs when the steering wheel 1 is held. That is, the vibration of the steering wheel 1 is unlikely to occur when the steering wheel 1 is strongly gripped, and is likely to occur when the steering wheel 1 is lightly gripped. Therefore, when the steering angular speed is equal to or lower than a predetermined speed, for example, 10 deg / s, it is determined that the steering wheel 1 is being steered, and vibration suppression control of the steering wheel 1 is performed.
  • a predetermined speed for example, 10 deg / s
  • vibration suppression control of the steering wheel 1 is performed when the conditions are simultaneously satisfied in the vehicle speed determination unit 50 and the steering angular velocity determination unit 51 .
  • vibration suppression control of the steering wheel 1 may be performed when one of the vehicle speed determination unit 50 and the steering angular speed determination unit 51 satisfies the condition.
  • a limiter variable processing unit 53 that changes the limit value set by the limiter 38 is provided instead of the switcher 52 shown in FIG. 5.
  • the limiter variable processing unit 53 gradually increases or decreases the limit value set by the limiter 38 based on the determination result of the execution condition determination unit including the vehicle speed determination unit 50 and the steering angular velocity determination unit 51. Specifically, when the execution condition is switched from not established to established in the execution condition determining unit, that is, the vehicle speed determining unit 50 determines that the vehicle speed is out of the predetermined range, or the steering angular velocity determining unit 51 From the state where it is determined that the steering angular speed exceeds the predetermined speed, the vehicle speed determination unit 50 determines that the vehicle speed is within the predetermined range, and the steering angular speed determination unit 51 determines that the steering angular speed is equal to or less than the predetermined speed.
  • the limiter variable processing unit 53 gradually increases the limit value set by the limiter 38 from 0 Nm to a predetermined upper limit value.
  • the output signal output from the gain multiplier 37 through the limiter 38 gradually increases from 0 Nm to the upper limit value, so that the assist correction current gradually increases.
  • the vehicle speed determination unit 50 determines that the vehicle speed is within the predetermined range, and the steering angular speed determination unit 51 determines the steering angular speed.
  • the limiter variable processing unit 53 gradually decreases the limit value set by the limiter 38 from the upper limit value to 0 Nm. As a result, the output signal output from the gain multiplier 37 through the limiter 38 gradually decreases from the upper limit value to 0 Nm, so that the assist correction current gradually decreases.
  • the limit value set by the limiter 38 is Since the variable processing unit 53 gradually increases or decreases, the assist correction current can be changed smoothly. Therefore, the operation of the electric motor 10 can be made smooth.
  • the time when the limit value set by the limiter 38 is gradually increased from 0 Nm to the upper limit by the limiter variable processing unit 53 and the time when the limit value is gradually decreased from the upper limit to 0 Nm may be the same time or different times.
  • the switcher 52 shown in FIG. 5 and the limiter variable processing unit 53 shown in FIG. 6 may be used in combination. Specifically, when the execution condition is switched from not established to established in the execution condition determination unit, the limit value set by the limiter 38 is gradually increased from 0 Nm to the upper limit value in the limiter variable processing unit 53 while the execution condition is changed. When the execution condition is switched from established to not established in the condition determining unit, the switch 52 may add 0 A to the assist base current. Further, when the execution condition is changed from not established to established in the execution condition determining unit, the assist correction current is added to the assist base current by the switch 52, while the execution condition determining unit is changed from established to not established. When the switching is performed, the limit value set by the limiter 38 in the limiter variable processing unit 53 may be gradually decreased from the upper limit value to 0 Nm.

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Abstract

　ステアリングホイールから入力される操舵トルクを検出するトルクセンサの検出結果に基づいて演算されるアシスト指令値によって電動モータを駆動する電動パワーステアリング装置であって、トルクセンサにて検出された操舵トルク信号の位相を進める位相進み補正部と、トルクセンサにて検出された操舵トルク信号のうち特定の周波数帯域の成分を抽出する特定周波数抽出部と、位相進み補正部の出力信号と特定周波数抽出部の出力信号とに基づいて演算された操舵トルク信号にゲインを乗算して、操舵トルク信号をリミッタで設定された制限値に達するように補正するゲイン乗算部と、ゲイン乗算部から出力された出力信号に基づいて演算されるアシスト補正指令値をアシスト指令値に加算する加算部と、を備える。

Description

電動パワーステアリング装置
　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。
　車両走行時に、ホイールバランス等に起因して、ステアリングホイールの回転方向にフラッタやシミーと称される振動が発生することがある。
　ＪＰ１９９４－２０６５５０Ａには、タイロッドの軸力の検出値に基づいてステアリングホイールの振動発生を予測し、ステアリングホイールの振動発生と略同時に振動収束機構のアクチュエータを駆動することによってアキュムレータ内のオイルをシャフトのオイル室に供給してステアリングホイールの振動発生を防止する装置が開示されている。
　ＪＰ１９９４－２０６５５０Ａに記載の技術では、タイロッドの軸力を検出する必要があり、また、ステアリングホイールの振動発生を防止するための振動収束機構の構造が複雑となる。したがって、ステアリングホイールに発生する振動を簡易に防止することができるとは言い難い。
　本発明は、ステアリングホイールに発生する振動を簡易な方法で抑制することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、ステアリングホイールから入力される操舵トルクを検出するトルクセンサの検出結果に基づいて演算されるアシスト指令値によって電動モータを駆動する電動パワーステアリング装置であって、前記トルクセンサにて検出された操舵トルク信号の位相を進める位相進み補正部と、前記トルクセンサにて検出された操舵トルク信号のうち特定の周波数帯域の成分を抽出する特定周波数抽出部と、前記位相進み補正部の出力信号と前記特定周波数抽出部の出力信号とに基づいて演算された操舵トルク信号にゲインを乗算して、当該操舵トルク信号をリミッタで設定された制限値に達するように補正するゲイン乗算部と、前記ゲイン乗算部から出力された出力信号に基づいて演算されるアシスト補正指令値を前記アシスト指令値に加算する加算部と、を備える。
図１は、本発明の第１及び第２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。 図２は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。 図３は、トルクセンサから出力される操舵トルク信号を示す図である。 図４は、トルクセンサから出力される操舵トルク信号、リミッタから出力される矩形波、及び波形変換部にて変換された正弦波を示す図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。 図６は、本発明の第２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制御ブロック図である。
　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。
　＜第１実施形態＞
　図１～４を参照して、本発明の第１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。まず、図１を参照して、電動パワーステアリング装置１００の全体構成について説明する。
　電動パワーステアリング装置１００は、ドライバによるステアリングホイール１の操作に伴って回転する入力シャフト７と、下端がラック軸５に連係する出力シャフト３と、入力シャフト７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。電動パワーステアリング装置１００は、出力シャフト３の下端に設けられるピニオン３ａと噛み合うラック軸５を軸方向に移動させることによって車輪６を転舵するものである。入力シャフト７と出力シャフト３とによってステアリングシャフト２が構成される。
　電動パワーステアリング装置１００はさらに、ドライバ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の回転をステアリングシャフト２に減速して伝達する減速機１１と、ステアリングホイール１から入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御するコントローラ１３と、を備える。
　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にアシストトルクとして付与される。
　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を入力シャフト７と出力シャフト３の相対回転に基づいて検出するものである。トルクセンサ１２は、検出した操舵トルクに対応する電圧信号をコントローラ１３に出力する。コントローラ１３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、ステアリングホイール１から入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０を駆動し、ドライバによるステアリングホイール１の操舵を補助するものである。
　ステアリングシャフト２には、ステアリングホイール１の操舵角（絶対操舵角）を検出する操舵角検出器としての操舵角センサ１５が設けられる。操舵角センサ１５の検出結果はコントローラ１３に出力される。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としてゼロ度を出力する。また、ステアリングホイール１が中立位置から右切り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＋の符号の操舵角を出力する一方、ステアリングホイール１が中立位置から左切り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－の符号の操舵角を出力する。
　コントローラ１３には、車速を検出する車速検出器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１３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、操舵角センサ１５、及び車速センサ１６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。
　ここで、特に、車両の高速走行時（例えば７０～１５０ｋｍ／ｈ）には、路面から車輪６を通じてラック軸５に入力される振動とトーションバー４より上方側の固有振動数とが一致して共振し、ステアリングホイール１にフラッタやシミーと称される振動が発生することがある。電動パワーステアリング装置１００では、このステアリングホイール１の振動を抑制するための制御が行なわれる。
　次に、図２～４を参照して、ステアリングホイール１の振動を抑制するための制御、具体的には、コントローラ１３による電動モータ１０の制御について説明する。
　図２に示すように、コントローラ１３は、トルクセンサ１２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１の操舵を補助するものためのアシストベース電流（アシスト指令値）を演算するベース電流演算部１９を有する。
　コントローラ１３はさらに、ステアリングホイール１の振動を抑制するためのアシスト補正電流（アシスト補正指令値）を演算する補正電流演算部３０を備える。アシスト補正電流は、加算部２５にてアシストベース電流に加算される。
　加算部２５では、アシストベース電流とアシスト補正電流の他に、ギヤのフリクション等を補償する各種補償電流も加算され、電動モータ１０の駆動を制御する制御電流として電動モータ１０に出力される。
　このように、電動モータ１０は、ドライバ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アシストベース電流に、ステアリングホイール１の振動を抑制するためのアシスト補正電流を加算することによって得られる制御電流にて制御される。
　以下では、補正電流演算部３０について説明する。
　補正電流演算部３０は、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルク信号の位相を進める位相進み補正部としてのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３１と、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルク信号のうち特定の周波数帯域の成分を抽出する特定周波数抽出部としてのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２と、を備える。
　バンドパスフィルタ３２によって抽出される特定の周波数帯域の成分は、ステアリングホイール１の振動成分である１０～２０Ｈｚの帯域の操舵トルク信号である。バンドパスフィルタ３２にて抽出された周波数成分は、絶対値算出部（ＡＢＳ）３３にて絶対値に変換される。絶対値算出部３３にて算出された絶対値は、ピークホールド部（Ｐ／Ｈ）３４に出力される。ピークホールド部３４は、絶対値算出部３３にて算出された絶対値のピーク値を検出し、ピーク値が一定期間の間一定値分だけ減少するように処理する。つまり、ピークホールド部３４は、絶対値算出部３３にて算出された絶対値のピーク値が一定期間減少しないように処理する。
　ハイパスフィルタ３１から出力された操舵トルク信号とピークホールド部３４から出力された操舵トルク信号とは、乗算部３５にて乗算される。乗算部３５から出力される操舵トルク信号は、ハイパスフィルタ３１とバンドパスフィルタ３２のそれぞれにて処理された信号が乗算されたものであるため、トルクセンサ１２から出力される操舵トルク信号よりも位相が進み、かつステアリングホイール１の振動成分以外の成分は除去されたものとなる。したがって、乗算部３５から出力される操舵トルク信号に基づいて演算されるアシスト補正電流によって電動モータ１０が出力するアシストトルクは、路面から車輪６を通じてラック軸５に入力される振動を打ち消す方向に作用する。つまり、アシスト補正電流は、ステアリングホイール１の振動を抑えるように作用する。
　図３に、トルクセンサ１２から出力される操舵トルク信号を示す。図３において、横軸は時間、縦軸は操舵トルクである。図３に示す「振動抑制制御開始」の位置がアシストベース電流へのアシスト補正電流の加算が開始された位置である。
　振動抑制制御が行なわれることによって、電動モータ１０が出力するアシストトルクはラック軸５に入力される振動を打ち消す方向に作用するため、図３に示すようにトルクセンサ１２によって検出される操舵トルクは減衰する。つまり、ステアリングホイール１の振動が抑制される。
　しかし、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクが減衰することによって、ハイパスフィルタ３１とバンドパスフィルタ３２に入力される操舵トルク信号（フィードバック信号）も小さくなる。そのため、乗算部３５から出力される操舵トルク信号に基づいて演算されるアシスト補正電流が小さくなってしまい、ステアリングホイール１の振動が継続している場合には、ステアリングホイール１の振動が再び大きくなってしまう。このように、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクが減衰することによって、アシスト補正電流も減衰してしまい、ステアリングホイール１の振動が効果的に抑制できないおそれがある。
　この対策として、補正電流演算部３０は、操舵トルクが減衰したとしてもアシスト補正電流が減衰しないようにする補正電流補償部３６を備える。
　図２及び４を参照して、補正電流補償部３６について説明する。
　補正電流補償部３６は、乗算部３５から出力される操舵トルク信号にゲインを乗算するゲイン乗算部３７と、操舵トルク信号の上下限値を制限するリミッタ３８と、リミッタ３８から出力される矩形波を正弦波に変換する波形変換部としてのローパスフィルタ３９と、ローパスフィルタ３９の出力信号を電流に変換する電流変換部４０と、を備える。図４に、トルクセンサ１２から出力される操舵トルク信号を実線、リミッタ３８から出力される矩形波を一点鎖線、ローパスフィルタ３９にて変換された正弦波を点線で示す。図４において、横軸は時間、縦軸はトルク値である。
　ゲイン乗算部３７では、操舵トルク信号にゲインを乗算し、操舵トルク信号の上下限値をリミッタ３８で設定された制限値（絶対値）に達するように補正する。したがって、図４に一点鎖線で示すように、リミッタ３８から出力される矩形波の上下限値は、トルクセンサ１２から出力される操舵トルク信号（図４中実線）の大きさに依らず、リミッタ３８で制限された一定値となる。
　リミッタ３８から出力される操舵トルク信号は矩形波であるため、この矩形波に基づいて演算したアシスト補正電流によって電動モータ１０を制御した場合には、ステアリングホイール１の操舵フィーリングが悪化してしまうおそれがある。そこで、リミッタ３８から出力される矩形波の操舵トルク信号は、ローパスフィルタ３９にて正弦波に変換される。これにより、操舵フィーリングの悪化が防止される。図４に点線で示すように、ローパスフィルタ３９から出力された操舵トルク信号は、トルクセンサ１２から出力される操舵トルク信号（図４中実線）の大きさに依らず、一定の振幅で変化する。なお、図４に点線で示すローパスフィルタ３９から出力された操舵トルク信号は、ハイパスフィルタ３１の作用によって、図４に実線で示すトルクセンサ１２から出力される操舵トルク信号と比較して位相が進んでいる。
　ローパスフィルタ３９から出力された操舵トルク信号は、電流変換部４０にて電流に変換された後、アシスト補正電流として加算部２５にてアシストベース電流に加算される。
　以上のように、加算部２５に出力されるアシスト補正電流は、トルクセンサ１２から出力される操舵トルク信号が減衰したとしても、減衰しないように補正電流補償部３６にて補償される。したがって、トルクセンサ１２から出力される操舵トルク信号が減衰したとしても、アシスト補正電流によって電動モータ１０が出力するアシストトルクは、ラック軸５に入力される振動を打ち消す方向に一定の大きさで継続して作用するため、ステアリングホイール１の振動が効果的に抑制される。
　以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　電動モータ１０を駆動するためのアシストベース電流に、ハイパスフィルタ３１から出力された操舵トルク信号とバンドパスフィルタ３２から出力された操舵トルク信号とに基づいて演算されたアシスト補正電流が加算されるため、電動モータ１０はステアリングホイール１の振動を打ち消す方向のアシストトルクを発生する。また、アシスト補正電流は、トルクセンサ１２から出力される操舵トルク信号が減衰したとしても、減衰しないように補正電流補償部３６にて補償されるため、アシスト補正電流によって電動モータ１０が出力するアシストトルクは、ラック軸５に入力される振動を打ち消す方向に一定の大きさで継続して作用する。したがって、ステアリングホイール１に発生する振動を簡易な方法で効果的に抑制することができる。
　＜第２実施形態＞
　次に、図１及び５を参照して、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置２００について説明する。以下では、上記第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００と異なる点について説明する。電動パワーステアリング装置２００において、上記第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００と同一の構成には、図面中に同一の符号を付して説明を省略する。
　電動パワーステアリング装置２００では、加算部２５は所定の実行条件の成立時にのみアシスト補正電流をアシストベース電流に加算する加算処理を実行する点で、上記第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００と相違する。以下では、所定の実行条件について詳しく説明する。
　電動パワーステアリング装置２００は、車速センサ１６にて検出された車速が予め定められた所定範囲内か否かを判定する車速判定部５０と、操舵角センサ１６にて検出された操舵角から演算される舵角速度が予め定められた所定速度以下か否かを判定する舵角速度判定部５１と、を備える。車速判定部５０及び舵角速度判定部５１が、加算部２５での加算処理を実行する実行条件の成立を判定する実行条件判定部に該当する。
　車速判定部５０にて車速が前記所定範囲内と判定され、かつ、舵角速度判定部５１にて舵角速度が前記所定速度以下と判定された場合には、切換器５２にてアシストベース電流にアシスト補正電流が加算される。一方、車速判定部５０にて車速が前記所定範囲外と判定されるか、又は、舵角速度判定部５１にて舵角速度が前記所定速度を超えると判定された場合には、切換器５２にてアシストベース電流に０Ａが加算される。つまり、アシストベース電流にアシスト補正電流が加算されない。
　このように、電動パワーステアリング装置２００では、車速と操角速度を監視し、車速及び操角速度が所定の実行条件を満たす場合にのみアシストベース電流にアシスト補正電流が加算されステアリングホイール１の振動抑制制御が行なわれる。車速を監視するようにしたのは、ステアリングホイール１の振動は、特に車両の高速走行時において発生することが多いためである。そのため、車両の高速走行時にのみステアリングホイール１の振動抑制制御を行なうようにする。したがって、前記所定範囲は、例えば７０～１５０ｋｍ／ｈに設定される。なお、ステアリングホイール１の振動は、車両の高速走行時にだけ発生する現象ではなく、顕著に表れるのが高速走行時であり、低速走行時においても発生する。また、操角速度を監視するようにしたのは、ステアリングホイール１の振動はステアリングホイール１の切り込み時には発生し難く、ステアリングホイール１の保舵時に発生し易いためである。つまり、ステアリングホイール１の振動は、ステアリングホイール１を強く握っている際には発生し難く、ステアリングホイール１を軽く握っている際に発生し易い。したがって、舵角速度が所定速度以下、例えば１０ｄｅｇ／ｓ以下である場合には、ステアリングホイール１が保舵されていると判定して、ステアリングホイール１の振動抑制制御を行なうようにする。
　以上では、車速及び操角速度の双方を監視し、車速判定部５０及び舵角速度判定部５１にて同時に条件が成立した場合に、ステアリングホイール１の振動抑制制御を行なう場合について説明した。しかし、これに代わり、車速判定部５０及び舵角速度判定部５１のいずれか一方にて条件が成立した場合に、ステアリングホイール１の振動抑制制御を行なうようにしてもよい。
　次に、図６を参照して、本第２実施形態の変形例について説明する。
　図６に示すように、本変形例では、図５に示す切換器５２に代わり、リミッタ３８で設定された制限値を可変にするリミッタ可変処理部５３が設けられる。
　リミッタ可変処理部５３は、車速判定部５０及び舵角速度判定部５１からなる実行条件判定部の判定結果に基づいて、リミッタ３８で設定された制限値を漸増減する。具体的には、実行条件判定部において実行条件が不成立から成立に切り換わった際、つまり、車速判定部５０にて車速が前記所定範囲外と判定されるか、又は、舵角速度判定部５１にて舵角速度が前記所定速度を超えると判定された状態から、車速判定部５０にて車速が前記所定範囲内と判定され、かつ、舵角速度判定部５１にて舵角速度が前記所定速度以下と判定された際には、リミッタ可変処理部５３は、リミッタ３８で設定された制限値を０Ｎｍから予め定められた上限値まで漸増する。これにより、ゲイン乗算部３７からリミッタ３８を通じて出力される出力信号は０Ｎｍから上限値まで漸増するため、アシスト補正電流は徐々に増加する。一方、実行条件判定部において実行条件が成立から不成立に切り換わった際、つまり、車速判定部５０にて車速が前記所定範囲内と判定され、かつ、舵角速度判定部５１にて舵角速度が前記所定速度以下と判定された状態から、車速判定部５０にて車速が前記所定範囲外と判定されるか、又は、舵角速度判定部５１にて舵角速度が前記所定速度を超えると判定された際には、リミッタ可変処理部５３は、リミッタ３８で設定された制限値を上限値から０Ｎｍまで漸減する。これにより、ゲイン乗算部３７からリミッタ３８を通じて出力される出力信号は上限値から０Ｎｍまで漸減するため、アシスト補正電流は徐々に減少する。
　このように、車速判定部５０及び舵角速度判定部５１からなる実行条件判定部において実行条件が不成立から成立又は成立から不成立に切り換わった際には、リミッタ３８で設定された制限値は、リミッタ可変処理部５３によって漸増減されるため、アシスト補正電流を滑らかに変化させることができる。よって、電動モータ１０の動作を滑らかにすることができる。
　リミッタ３８で設定された制限値をリミッタ可変処理部５３によって０Ｎｍから上限値まで漸増する時間と上限値から０Ｎｍまで漸減する時間は、同一時間であっても、異なる時間であってもよい。
　また、図５に示す切換器５２と図６に示すリミッタ可変処理部５３とを併用するようにしてもよい。具体的には、実行条件判定部において実行条件が不成立から成立に切り換わった際には、リミッタ可変処理部５３にてリミッタ３８で設定された制限値を０Ｎｍから上限値まで漸増する一方、実行条件判定部において実行条件が成立から不成立に切り換わった際には、切換器５２にてアシストベース電流に０Ａを加算するようにしてもよい。また、実行条件判定部において実行条件が不成立から成立に切り換わった際には、切換器５２にてアシストベース電流にアシスト補正電流を加算する一方、実行条件判定部において実行条件が成立から不成立に切り換わった際には、リミッタ可変処理部５３にてリミッタ３８で設定された制限値を上限値から０Ｎｍまで漸減するようにしてもよい。
　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。
　本願は２０１４年２月４日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－０１９４１５に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (8)

  1. 　ステアリングホイールから入力される操舵トルクを検出するトルクセンサの検出結果に基づいて演算されるアシスト指令値によって電動モータを駆動する電動パワーステアリング装置であって、
    　前記トルクセンサにて検出された操舵トルク信号の位相を進める位相進み補正部と、
    　前記トルクセンサにて検出された操舵トルク信号のうち特定の周波数帯域の成分を抽出する特定周波数抽出部と、
    　前記位相進み補正部の出力信号と前記特定周波数抽出部の出力信号とに基づいて演算された操舵トルク信号にゲインを乗算して、当該操舵トルク信号をリミッタで設定された制限値に達するように補正するゲイン乗算部と、
    　前記ゲイン乗算部から出力された出力信号に基づいて演算されるアシスト補正指令値を前記アシスト指令値に加算する加算部と、
    を備え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、
    　前記リミッタから出力される矩形波の出力信号を正弦波に変換する波形変換部をさらに備え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、
    　前記加算部での加算処理を実行する実行条件の成立を判定する実行条件判定部をさらに備える電動パワーステアリング装置。
  4. 　請求項３に記載の電動パワーステアリング装置であって、
    　車速が予め定められた所定範囲内か否かを判定する車速判定部をさらに備え、
    　前記実行条件判定部は、前記車速判定部にて車速が前記所定範囲内と判定された場合に、前記実行条件の成立を判定する電動パワーステアリング装置。
  5. 　請求項３又は４に記載の電動パワーステアリング装置であって、
    　前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出器と、
    　前記操舵角検出器にて検出された操舵角から演算される舵角速度が予め定められた所定速度以下か否かを判定する舵角速度判定部と、をさらに備え、
    　前記実行条件判定部は、前記舵角速度判定部にて舵角速度が前記所定速度以下と判定された場合に、前記実行条件の成立を判定する電動パワーステアリング装置。
  6. 　請求項３に記載の電動パワーステアリング装置であって、
    　前記リミッタで設定された前記制限値を可変にするリミッタ可変処理部をさらに備え、
    　前記実行条件判定部の判定結果に基づいて、前記リミッタ可変処理部は前記制限値を漸増減する電動パワーステアリング装置。
  7. 　請求項６に記載の電動パワーステアリング装置であって、
    　前記実行条件判定部において前記実行条件が不成立から成立に切り替わった際には、前記リミッタ可変処理部は前記制限値を漸増する電動パワーステアリング装置。
  8. 　請求項６又は７に記載の電動パワーステアリング装置であって、
    　前記実行条件判定部において前記実行条件が成立から不成立に切り替わった際には、前記リミッタ可変処理部は前記制限値を漸減することを特徴とする請求項６又は７に記載の電動パワーステアリング装置。
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