WO2016088718A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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torque
steering angle
command value
electric power
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PCT/JP2015/083617
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French (fr)
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亮 皆木
孝義 菅原
澤田　英樹
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日本精工株式会社
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    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering apparatus having functions of automatic steering control (automatic driving mode, parking assist mode, etc.) and manual steering control, and applying an assist force by a motor to a steering system of a vehicle.
  • the control method is switched between a torque control method for controlling the motor output torque and a position / speed control method for controlling the steering angle of the steering, and the steering angle command value and the rudder are controlled according to the steering torque.
  • the present invention relates to an electric power steering apparatus capable of changing a fade process (gradual change time, gain) of angular velocity and assist torque level.
  • An electric power steering device that includes a motor control device and applies a steering assist force (assist force) to the vehicle steering system by the rotational force of the motor is configured to drive the motor driving force through a reducer, such as a gear or a belt. With this transmission mechanism, a steering assist force is applied to the steering shaft or the rack shaft.
  • a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force.
  • the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small.
  • the adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width). This is done by adjusting the duty of modulation) control.
  • the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 that detects the steering torque of the handle 1, and a motor 20 that assists the steering force of the handle (steering wheel) 1 is connected to the column shaft 2 via the reduction gear 3. It is connected.
  • the control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11.
  • the control unit 30 calculates a steering assist command value of an assist (steering assist) command based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and obtains the steering assist command value.
  • the current supplied to the motor 20 is controlled by the voltage control value Vref subjected to compensation or the like.
  • the rudder angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and may be obtained from a rotation sensor connected to the motor 20.
  • control unit 30 Controller Area Network
  • vehicle speed Vs can also be received from the CAN 40.
  • the control unit 30 can be connected to a non-CAN 41 that exchanges communications, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40.
  • control unit 30 is mainly composed of a CPU (including an MPU, MCU, etc.). General functions executed by a program inside the CPU are shown in FIG. The configuration is as shown.
  • the function and operation of the control unit 30 will be described with reference to FIG. 2.
  • the steering torque Ts from the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs from the vehicle speed sensor 12 are input to the current command value calculation unit 31, and the current command value calculation unit 31.
  • the calculated current command value Iref1 is added by the adding unit 32A and the compensation signal CM from the compensating unit 34 for improving the characteristics, and the added current command value Iref2 is limited to the maximum value by the current limiting unit 33.
  • the current command value Irefm whose maximum value is limited is input to the subtraction unit 32B and subtracted from the motor current detection value Im.
  • the motor 20 is PWM driven via the inverter 37 with the PWM signal whose duty is calculated.
  • the motor current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detection means 38, and is input to the subtraction unit 32B and fed back.
  • the compensating unit 34 adds the detected or estimated self-aligning torque (SAT) 34-3 to the inertia compensation value 34-2 by the adding unit 34-4, and further adds the convergence result to the convergence by the adding unit 34-5.
  • the control value 34-1 is added, and the addition result is input to the adder 32A as a compensation signal CM to improve the control characteristics.
  • automatic steering control is performed in which a target steering angle is set based on data such as a camera (image) and a distance sensor, and the actual steering angle follows the target steering angle.
  • the electric power steering device can automatically operate by controlling the position of the actual steering angle so as to follow the steering angle command value.
  • back parking is performed by controlling an actuator (motor) based on the relationship between the movement distance of the vehicle stored in advance and the turning angle.
  • parallel parking is automatically performed. That is, the automatic steering control device recognizes a parking space from a positioning sensor such as an around view monitor or an ultrasonic sensor, and outputs a steering angle command value to the EPS side.
  • the EPS guides the vehicle to the parking space by controlling the position / speed of the actual steering angle and the steering angular speed so as to follow the steering angle command value.
  • FIG. 3 shows a control system of an electric power steering apparatus having an automatic steering control function.
  • Various data are input to the automatic steering command apparatus 50 from a camera and a positioning sensor (ultrasonic sensor, etc.),
  • the angle command value ⁇ tc is input to the position / speed control unit 51 in the EPS actuator function via CAN or the like, and the automatic steering command is input to the automatic steering execution determination unit 52 in the EPS actuator function via CAN or the like.
  • a steering torque Ts is also input to the automatic steering execution determination unit 52.
  • the actual steering angle ⁇ r and the steering angular velocity ⁇ r from the EPS sensor are input to the position / speed control unit 51, and the determination result of the automatic steering execution determination unit 52 is input to the torque command value gradual change switching unit 54.
  • the steering torque Ts of the EPS sensor is input to the torque control unit 53 in the EPS power assist function, and the steering assist torque command value Tc from the torque control unit 53 is input to the torque command value gradual change switching unit 54.
  • the position / speed control torque command value Tp from the position / speed control unit 51 is also input to the torque command value gradual change switching unit 54, and the steering assist is performed according to the determination result of the automatic steering execution determination unit 52 (ON / OFF of the automatic steering command).
  • the torque command value Tc and the position / speed control torque command value Tp are switched and output as a motor torque command value, and the motor is driven and controlled via the current control system.
  • the normal power assist is a torque control system
  • it becomes a position / speed control system such as a steering angle.
  • the torque control and the position / speed control are switched to each other, there is a problem that the control torque fluctuates, and there is a problem that the switching is not smooth, and a torque fluctuation at the time of switching is a trigger to cause an unintended self-steer.
  • the effect cannot be fully exhibited in switching between torque control and position / speed control.
  • the cause is that in the case of a system that can input disturbance from the steering wheel, such as electric power steering, the position / speed control assists in the opposite direction when switching to normal power assist control because torque assist is performed to suppress the disturbance. There are cases.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to control torque and position / speed of torque control in response to steering torque in fading processing (gradual change processing) for switching control methods.
  • An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of switching a control method smoothly and self-steerlessly by gradually changing a control command value.
  • the present invention relates to an electric power steering apparatus having a torque sensor for detecting a steering torque and a motor control apparatus for controlling a motor for applying an assist torque for assisting steering to a steering system of a vehicle.
  • the assist torque level of the torque control system is achieved by respectively gradually changing in accordance with the steering torque.
  • the above object of the present invention is to provide a fade gain signal F1 that gives a fade characteristic 1 of the torque system according to the steering torque and a fade characteristic 2 of the rudder angle system when the predetermined switching opportunity is turned ON / OFF.
  • the position / speed control is performed by the fade gain signal F2 and the characteristic calculation unit for calculating the fade characteristic 3 of the steering angular velocity, or when the switching trigger is turned on, by the fade gain signal F2.
  • the steering angle command value is gradually changed from the actual steering angle to the steering angle command value, and the assist torque level is gradually changed from 100% to 0% by the fade gain signal F1.
  • F3 the rudder angular speed is gradually changed from 0% to 100%, and it operates by the position / speed control method.
  • the fade gain signal F2 is used to gradually change the steering angle command value after the gradual change of the position / speed control from the steering angle command value to the actual steering angle, and the fade gain.
  • the assist torque level is gradually changed from 0% to 100%
  • the steering angular speed is gradually changed from 100% to 0%
  • the torque control system is operated.
  • the fade gain signals F1, F2, and F3 are calculated in the form of A ⁇ FG (z ⁇ 1 ) + FR, where the past value of the fade gain is FG (z ⁇ 1 ), the exponential gain is A, and the fade rate is FR.
  • the automatic steering execution determination unit inputs the steering angle command value and the angular velocity Diagnosis based on the determination result of the calculation unit that calculates the angular acceleration, the map determination unit that determines the steering angle command value, the angular velocity, and the angular acceleration based on the determination map corresponding to the vehicle speed, respectively.
  • a disturbance observer that compensates for inertia and friction of the steering wheel, or the disturbance observer is an LPF that performs band limiting with the inverse model of the steering system.
  • the steering angle command value after gradual change is gradually changed from the actual steering angle to the steering angle command value, and the actual steering angle is the steering angle command value and the steering angular speed after the gradual change. Since the position control and the speed control are performed so as to follow the torque, the torque command value of the position / speed control can be automatically and smoothly changed, which is a gentle feeling for the driver. In addition, during the fade process of switching from automatic steering to torque control, even if excessive torque fluctuations occur, the steering angle command value and the steering angular speed are gradually changed in response to the steering torque. Position / speed control automatically compensates for power assist. Thereby, the malfunction that a driver
  • the automatic steering operation (position / speed control) respecting the driver's intention and the normal steering by the torque control can be performed with a smooth operation.
  • the automatic driving can be quickly interrupted to switch to normal torque control. The effect can be further improved by installing a disturbance observer.
  • summary of an electric power steering apparatus (column system). It is a block diagram which shows the structural example of the control system of an electric power steering apparatus. It is a block diagram which shows the structural example of the control system of the electric power steering apparatus which has a parking assistance mode (automatic steering) function. It is a characteristic view which shows the operation
  • the conventional torque gradual change control in the electric power steering apparatus has a problem that when the torque control and the position / speed control are switched to each other, there is a problem that the control is not switched smoothly and an unintended self-steer occurs. Therefore, in the present invention, the control torque (assist torque level) for torque control and the command value (steering angle command value, steering angle speed) for position / speed control are gradually changed (fade processing) in accordance with the steering torque. Smooth, self-steerless, control switching is realized.
  • the motor control method is switched between a torque control method for controlling the motor output torque and a position / speed control method for controlling the steering angle in accordance with a predetermined switching opportunity (for example, an automatic steering command). It has a function, and the fade process (gradual change time, gain) can be varied according to the steering torque to realize a smooth and self-steerless fade process.
  • the present invention includes a single pinion system whose schematic configuration is shown in FIG. 5, a dual pinion system whose schematic is shown in FIG. 6, a dual pinion system (modified example) whose schematic configuration is shown in FIG.
  • the present invention can be applied to the rack coaxial system schematically shown in FIG. 8 and the rack offset system schematically shown in FIG. 9, the column system will be described below.
  • FIG. 10 shows a configuration example of the present invention, in which the steering torque Ts is input to the torque control unit 102 and is also input as a variable parameter to the automatic steering execution determination unit 120 and the characteristic calculation unit 140, from the torque control unit 102.
  • the steering assist torque command value Tc is input to the torque gradual change portion 103 of the torque system.
  • the steering angle command value ⁇ tc from CAN or the like is input to the automatic steering execution determination unit 120, and the steering angle command value ⁇ t after the arithmetic processing in the automatic steering execution determination unit 120 is the gradual steering angle command value of the steering angle system.
  • the actual steering angle ⁇ r and the actual steering angle ⁇ r are input.
  • the automatic steering execution determination unit 120 further outputs ON / OFF of an automatic steering command as a determination result.
  • the ON / OFF of the automatic steering command is a torque gradual change unit 103, a steering angle command value gradual change unit 100, a steering angular velocity. This is input to the gradual change unit 105 and the characteristic calculation unit 140.
  • the actual steering angle ⁇ r is input to the steering angle command value gradual change unit 100 and the position / speed control unit 101, and the steering angular velocity ⁇ r is input to the steering angular velocity gradual change unit 105.
  • the steering angle command value ⁇ m after gradual change from the steering angle command value gradual change unit 100 and the steering angular velocity ⁇ m after gradual change from the steering angular velocity gradual change unit 105 are input to the position / speed control unit 101.
  • the torque system fade gain signal F1 calculated by the characteristic calculation unit 140 is input to the torque gradual change unit 103, and the steering angle system fade gain signal F2 is the steering angle command value gradual change unit.
  • the steering angular velocity system fade gain signal F ⁇ b> 3 is input to the steering angular velocity gradual change unit 105.
  • the steering assist torque command value Tg after the gradual change of torque in the torque gradual change unit 103 is input to the addition unit 104, and the position / speed control torque command value Tp from the position / speed control unit 101 is also input to the addition unit 104 for addition.
  • the addition result of the unit 104 is output as a motor torque command value.
  • the motor torque command value is input to the current control system 130, and the motor 131 is driven and controlled via the current control system 130.
  • a fade gain signal F1 for gradually changing torque a steering angle command
  • a fade gain signal F2 for gradual change of value and a fade gain signal F3 for gradual change of steering angular velocity are calculated, and gradual change (time, gain) corresponding to the steering torque Ts is performed for each element.
  • the automatic steering execution determination unit 120 is configured as shown in FIG. 11, the steering angle command value ⁇ tc is input to the calculation unit 121, and the calculation unit 121 is based on the steering angle command value ⁇ tc and the angular velocity ⁇ tc and the angular acceleration ⁇ tc. Is calculated.
  • the angular velocity ⁇ tc and the angular acceleration ⁇ tc are input to the map determination unit 122 that is determined using a determination map, and the steering angle command value ⁇ tc and the vehicle speed Vs are also input to the map determination unit 122.
  • the map determination unit 122 uses a determination map # 1 for the steering angle command value ⁇ tc having a characteristic A1 or B1 as shown in FIG. 12A and an angular velocity ⁇ tc having a characteristic A2 or B2 as shown in FIG. And a determination map # 3 for the angular acceleration ⁇ tc having the characteristic A3 or B3 as shown in FIG.
  • the characteristic of the determination map # 1 with respect to the steering angle command value ⁇ tc is a constant value ⁇ tc 0 up to a low vehicle speed Vs1, and decreases like a characteristic A1 or a characteristic B1 within a range equal to or higher than the vehicle speed Vs1.
  • Characteristics of determination map # 2 for angular ⁇ tc is 0 constant value ⁇ to low vehicle speed Vs2, it decreases as characteristic A2 or characteristic B2 in vehicle speed Vs2 above range.
  • the characteristic of the determination map # 3 with respect to the angular acceleration ⁇ tc is a constant value ⁇ c 0 until the vehicle speed Vs3 at a low speed, and decreases like a characteristic A3 or a characteristic B3 in a range equal to or higher than the vehicle speed Vs3.
  • the characteristics of the determination maps # 1 to # 3 are all tunable and may be characteristics that decrease linearly.
  • the map determination unit 122 determines whether or not the steering angle command value ⁇ tc exceeds the characteristic value range of the determination map # 1, determines whether or not the angular velocity ⁇ tc exceeds the characteristic value range of the determination map # 2, Further, it is determined whether or not the angular acceleration ⁇ tc exceeds the characteristic value range of the determination map # 3.
  • the determination result MD is input to the diagnosis unit 123, and the diagnosis unit 123 outputs ON / OFF of the automatic steering command based on the result of the diagnosis based on time and the number of times, and ON / OFF of the automatic steering command is input to the output unit 124. Is done.
  • the output unit 124 outputs the steering angle command value ⁇ t only when the automatic steering command is ON.
  • the steering angle command value ⁇ t is input to the steering angle command value gradual change unit 100 together with the actual steering angle ⁇ r.
  • the actual steering angle ⁇ r is calculated as follows.
  • a sensor as shown in FIG. 13 is mounted on the column shaft 2 (2A (input side), 2B (output side)), and the steering angle is detected. That is, a Hall IC sensor 21 as an angle sensor and a 20 ° rotor sensor 22 as a torque sensor input side rotor are mounted on the input shaft 2A on the handle 1 side of the column shaft 2.
  • the Hall IC sensor 21 outputs an AS_IS angle ⁇ h with a cycle of 296 °.
  • the 20 ° rotor sensor 22 mounted on the handle 1 side of the torsion bar 23 outputs a column input side angle ⁇ s with a cycle of 20 °, and the column input side angle ⁇ s is input to the steering angle calculation unit 132.
  • the output shaft 2B of the column shaft 2 is fitted with a 40 ° rotor sensor 24 of the torque sensor output side rotor, and the column output side angle ⁇ o is output from the 40 ° rotor sensor 24, and the column output side angle ⁇ o is It is input to the steering angle calculation unit 132.
  • Both the column input side angle ⁇ s and the column output side angle signal ⁇ o are calculated into absolute angles by the steering angle calculation unit 132, and the column angle on the column input side and the steering angle ⁇ r1 on the column output side of the absolute angle are calculated from the steering angle calculation unit 132. Is output.
  • the steering angle ⁇ r on the column input side is described as the actual steering angle, but the steering angle ⁇ r1 on the column output side can also be used as the actual steering angle.
  • step S1 When the automatic steering command is not turned on (step S1), normal steering with an assist torque level of 100%, that is, torque control is performed (step S17). Then, when the automatic steering command is turned ON at time t2 by the automatic steering execution determination unit 120 (step S1), the fade process 1 of EPS is started from this time t2 (step S2). At this time, the characteristic calculation unit 140 calculates fade gain signals F1 to F3 based on the steering torque Ts, the fade gain signal F1 is input to the torque gradual change unit 103, and the fade gain signal F2 changes the steering angle command value gradually. The fade gain signal F3 is input to the unit 100 and the steering angular velocity gradual change unit 105 is input (step S3).
  • Fade processing time and fade gain characteristics are set by the fade gain signals F1 to F3, respectively.
  • the characteristic calculator 140 calculates the fade gain signal F1 according to the following equation 1, calculates the fade gain signal F2 according to the following equation 2, and calculates the fade gain signal F3 according to the following equation 3.
  • F1 A1 ⁇ FG (z ⁇ 1 ) + FR1
  • FR1 is a fade rate that determines the rate of fade that changes in the control cycle
  • A1 is an exponential gain that determines the slope of the exponent
  • FG (z -1 ) Is the past value of the fade gain.
  • FR3 is a fade rate that determines the rate of fade that changes in the control cycle
  • A3 is an exponential gain that determines the slope of the exponent
  • FG (z ⁇ 1 ) Is the past value of the fade gain.
  • Equations 1 to 3 when the exponential gains A1 to A3 are set to “1.0”, the fade characteristics are all linear. Further, by varying the exponential gains A1, A2, and A3 according to the steering torque Ts, the fade processing time and gain are controlled. In the fade process from time t2 to time t4, the exponential gain A1 is related to torque gradual change.
  • the exponential gain A1 is a constant value A12 up to a predetermined value T11 of the steering torque Ts, The value gradually decreases to the value A11 ( ⁇ A12) below the value T12 (> T11), and becomes a constant value A11 in a region larger than the predetermined value T12.
  • the exponent gain A2 is related to the gradual change of the steering angle command value.
  • the exponent gain A2 is a constant value A21 up to a predetermined value T21 of the steering torque, is equal to or greater than the predetermined value T21, In the following, it gradually increases to the value A22 ( ⁇ a2), and becomes a constant value A22 in a region larger than the predetermined value T22.
  • steering torques T11 and T21 and the steering torques T12 and T22 in FIGS. 17 and 18 may be the same value, and the decrease characteristic and the increase characteristic may be non-linear or functions. Furthermore, it may be possible to tune freely according to the hand feeling.
  • the steering angle command value gradual change unit 100 gradually changes the steering angle command value ⁇ m after the gradual change of the position / speed control from the actual steering angle ⁇ r to the steering angle command value ⁇ t according to the fade gain signal F2 (step S4). Further, the torque gradual change unit 103 gradually changes the torque level from 100% to 0% in accordance with the fade gain signal F1 (step S5). The steering angular speed gradual change unit 105 gradually changes the steering angular speed ⁇ m after gradual change from 0% to 100% by time t3 in accordance with the fade gain signal F3 (step S6). Thereafter, the above operation is repeated until the end of the fade process 1 (time t4) (step S7).
  • the order of position / speed control command value gradual change, torque control level gradual change, and rudder angular speed gradual change in the fade section is arbitrary. Further, the timing chart of FIG. 16 does not show that the fade processing time (time t2 to t4) varies according to the steering torque Ts.
  • step S8 From time t4 when the fade process 1 ends, the torque control is switched to automatic steering (position / speed control), and the automatic steering is continued (step S8).
  • step S5 when the automatic steering command is turned off by the automatic steering execution determination unit 120 (time t5), or during the automatic steering, the driver steers the steering wheel, the steering torque Ts exceeds a certain threshold, and the automatic steering command is turned off. Then (at time t5), automatic steering ends (step S10), and fade process 2 is started (step S11).
  • the characteristic calculation unit 140 calculates the fade gain signals F1 to F3 based on the steering torque Ts according to the equations 1 to 3, and the fade gain signal F2 is input to the steering angle command value gradual change unit 100.
  • the fade gain signal F1 is input to the torque gradual change unit 103, and the fade gain signal F3 is input to the steering angular velocity gradual change unit 105 (step S12).
  • the steering angle command value gradual change unit 100 gradually changes the steering angle command value ⁇ m after the gradual change of the position / speed control from the steering angle command value ⁇ t to the actual steering angle ⁇ r (step S13), and gradually changes the torque.
  • the unit 103 gradually changes the torque level from 0% to 100% (step S14), and the steering angular velocity gradual change unit 105 gradually changes the steering angular velocity ⁇ m after gradual change from 100% to 0% (step S15).
  • This fade process 2 is continued until time t63 (step S16), and after time t63 when the fade process ends, the automatic steering is switched to the normal steering torque control (step S17).
  • the exponent gains A2 and A3 of the fade gain signals F1 and F3 in this case have the characteristics shown in FIG. 18, respectively, and the exponent gain A1 of the fade gain signal F2 has the characteristics shown in FIG.
  • the steering angle command value fade characteristic for position / speed control is an exponential curve, and the gradual change of torque for torque control is a straight line (linear), but it may be a non-linear characteristic or a functional characteristic. It can also be tuned freely according to. The same applies to the gradual change of the rudder angular velocity. Further, the time between time t3 and time t4 in FIG. 16 is an automatic steering section, which indicates that the deviation is zero.
  • An example of the operation of the automatic steering execution determination unit 120 is as shown in the flowchart of FIG. 15, and the calculation unit 121 in the automatic steering execution determination unit 120 inputs the steering angle command value ⁇ tc from CAN or the like (step S20). Based on the angle command value ⁇ tc, the angular velocity ⁇ tc and the angular acceleration ⁇ tc are calculated (step S21). The angular velocity ⁇ tc and the angular acceleration ⁇ tc are input to the map determining unit 122, the vehicle speed Vs is also input to the map determining unit 122 (step S22), and the map determining unit 122 first displays the steering angle command value ⁇ tc corresponding to the vehicle speed Vs.
  • step S23 It is determined whether it is within the characteristic value range of the determination map # 1 shown in FIG. 12 (A), that is, below the characteristic line of FIG. 12 (A) (step S23), and the characteristic value range of the determination map # 1 If it is within the range, is the angular velocity ⁇ tc corresponding to the vehicle speed Vs next within the characteristic value range of the determination map # 2 shown in FIG. 12B, that is, below the characteristic line in FIG. It is determined whether or not (step S24). If it is within the characteristic value range of the determination map # 2, the angular acceleration ⁇ tc is next within the characteristic value range of the determination map # 3 shown in FIG. 12C corresponding to the vehicle speed Vs, that is, FIG. ) Is determined below the characteristic line (step S25).
  • the automatic steering execution determination unit 120 turns on the automatic steering command (step S31), outputs the steering angle command value ⁇ tc as the steering angle command value ⁇ t, and gradually decreases the steering angle command value. Input to the transformation unit 100 (step S32).
  • step S23 when the steering angle command value ⁇ tc is not within the characteristic value range of the determination map # 1 shown in FIG. 12A corresponding to the vehicle speed Vs, in step S24, it corresponds to the vehicle speed Vs.
  • the angular velocity ⁇ tc is not within the characteristic value range of the determination map # 2 shown in FIG. 12B, in step S25, the angular acceleration ⁇ tc corresponds to the vehicle speed Vs and the determination map shown in FIG.
  • the diagnosis unit 123 compares the number of times out of the range with a predetermined number threshold, or compares the time out of the range with a predetermined time threshold (step) S30).
  • step S31 If it is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to step S31 and the automatic steering command is turned ON. If the number of times or time exceeds the threshold, the automatic steering command is turned off (step S33), and the steering angle command value ⁇ t is cut off and not output (step S34).
  • steps S23 to S25 can be changed as appropriate.
  • the fade process is started.
  • the gradually changing steering angle command value ⁇ m is gradually changed from the actual steering angle ⁇ r to the steering angle command value ⁇ t. Since the actual steering angle ⁇ r is position / speed controlled so as to follow the steering angle command value ⁇ m after the gradual change, the torque command value of the position / speed control can be automatically and smoothly changed. A gentle hand feeling. Note that FIG. 19B shows that the position deviation appears in the torque.
  • the steering angle command value ⁇ m after gradually changing is steered even if excessive steering torque fluctuation occurs after time t21. Since the angle command value ⁇ t is gradually changed from the actual steering angle ⁇ r, the excessive steering torque fluctuation is automatically compensated by the position / speed control. As a result, the driver is prevented from taking the steering wheel. That is, in the present invention, as shown in FIG. 20A, the position / velocity control is performed so that the actual steering angle ⁇ r follows the steering angle command value ⁇ m after the gradual change, so that the generation of the peak is delayed.
  • a position / speed control torque command value Tp is generated according to the difference between the steering angle command value ⁇ m and the actual steering angle ⁇ r, and smoothly converges.
  • the conventional control as shown by the broken line in FIG. 20A, since the gradual change starts from the peak of the torque, it does not converge smoothly. Further, the position ⁇ r obtained by integrating the torque (acceleration) twice becomes a locus as shown by a broken line in FIG. 20A, and the handle moves more greatly.
  • the fade gain characteristic is calculated based on the steering torque in both the fade process from the torque control to the position / speed control and the fade process from the position / speed control to the torque control. However, it may be executed at least in a fade process from position / speed control to torque control.
  • a disturbance observer 150 is provided in the position / velocity control unit 101 to compensate for the inertia and friction of the steering wheel so that the driver's hand input by the steering wheel is not hindered.
  • the disturbance observer 150 also functions as a torque sensor that estimates the driver's torque input from the motor current and detects manual input at high speed.
  • the position / velocity control unit 101 in FIG. 10 includes the position / velocity feedback control unit 170 and the disturbance observer 150 shown in FIG. That is, the input of the position / speed control unit 101 is the steering angle command value ⁇ m after gradual change, the output is the position / speed control torque command value Tp, and the state feedback variables are the steering angle ⁇ r and the steering angular speed ⁇ r.
  • the position / speed feedback control unit 170 includes a subtracting unit 171 that obtains a steering angle deviation between the steering angle command value ⁇ m and the steering angle ⁇ r after gradual change, a position controller 172 that controls the steering angle deviation, and a position controller 172.
  • the subtractor 173 for obtaining the speed deviation of the angular speed and the steering angular speed ⁇ r and the speed controller 174 for controlling the speed deviation are added, and the output of the speed controller 174 is added to the subtractor 154 in the disturbance observer 150.
  • the disturbance observer 150 receives the band inverse by inputting the inverse model 151 of the steering to be controlled expressed by the transfer function “(J 2 ⁇ s + B 2 ) / ( ⁇ ⁇ s + 1)” and the position / speed control torque command value Tp.
  • a low-pass filter (LPF) 152 having a transfer function “1 / ( ⁇ ⁇ s + 1)” to be limited, a subtracting unit 153 that obtains a disturbance estimated torque Td *, and a subtracting unit 154 that outputs a position / speed control torque command value Tp by subtraction. It consists of and.
  • the steering system 160 to be controlled includes an adder 161 for adding an unknown disturbance torque Td to the position / speed control torque command value Tp, and a steering system 162 represented by a transfer function “1 / (J 1 ⁇ s + B 1 )”. And an integrator 163 that integrates (1 / s) the angular velocity ⁇ r from the steering system 162 and outputs the steering angle ⁇ r.
  • the steering angular velocity ⁇ r is fed back to the position / speed feedback control unit 170 and input to the integration unit 163, and the steering angle ⁇ r is fed back to the position / speed feedback control unit 170.
  • J 1 of the transfer function is the inertia of the steering system 162
  • B 1 is the friction of the tearing system 162
  • J 2 is the inertia of the inverse model 151
  • B 2 is the friction of the inverse model 151
  • ⁇ is a predetermined time constant.
  • Equation 7 J 1 ⁇ J 2
  • Equation 8 B 1 ⁇ B 2
  • the disturbance observer 150 estimates an unknown disturbance torque Td from the output difference between the steering reverse model 151 and the LPF 152, and obtains a disturbance estimated torque Td * as an estimated value.
  • the estimated disturbance torque Td * is subtracted and input to the subtracting unit 154, and is subtracted from the output of the speed controller 174 by the subtracting unit 154, thereby enabling robust position / speed control.
  • the robust position / speed control causes a contradiction such that the steering wheel cannot be stopped with respect to the driver's intervention.
  • the inertia J 1 of the actual steering system 162 the small inertia J 2 less than the friction B 1 and the friction B 2 are input as the reverse model 151 of the steering, so that the driver can feel the inertia of the steering wheel. Friction is apparently reduced. As a result, the driver can easily perform steering intervention with respect to automatic steering.
  • the disturbance estimated torque Td * of the disturbance observer 150 it becomes possible to detect the steering torque of the driver instead of the torque sensor.
  • the torque sensor is a digital signal
  • detection of the driver's steering intervention may be delayed due to communication delays or the like.
  • the estimated disturbance torque Td * shows a value larger than the threshold value for a certain period of time, it is possible to determine that steering intervention has been performed and perform fade processing.
  • FIG. 22A and 22B show the characteristics when the disturbance observer 150 is provided for the angle and torque in the fade process from position / speed control to torque control.
  • the driver turns the steering wheel in a direction opposite to the direction of the steering angle command value ⁇ t by automatic driving, and releases the hand when the automatic steering is turned off (fading process starts).
  • . 22A shows an example of changes in the actual steering angle ⁇ r when the disturbance observer 150 is provided
  • FIG. 22B shows the steering torque Ts and the position / speed control torque command value when the disturbance observer 150 is provided. An example of change in Tp is shown.

Abstract

【課題】フェード処理に際して、トルク制御の制御トルクと位置／速度制御の指令値を徐変することにより、スムーズかつセルフステアレスで、制御を切替えることが可能な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トルクセンサと、操舵を補助するアシストトルクを車両のステアリングシステムに付与するモータを制御するモータ制御装置とを有する電動パワーステアリング装置において、所定の切替え契機に従って、モータの制御方式を、モータ出力トルクを制御するトルク系のトルク制御方式と、操舵の舵角を制御する舵角系の位置／速度制御方式との間で切替える機能を具備し、トルク制御方式から位置／速度制御方式又は逆に移行するときに、位置／速度制御方式の舵角指令値及び舵角速度と、トルク制御方式のアシストトルクレベルとを、操舵トルクに応じてそれぞれ徐変する。

Description

電動パワーステアリング装置
　本発明は、自動操舵制御（自動運転モードや駐車支援モードなど）と手動操舵制御の機能を有し、車両のステアリングシステムにモータによるアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特にモータの制御方式を、モータ出力トルクを制御するトルク制御方式と、操舵の舵角を制御する位置／速度制御方式との間で切替える機能を具備し、操舵トルクに応じて、舵角指令値、舵角速度及びアシストトルクレベルのフェード処理（徐変時間、ゲイン）を可変できる電動パワーステアリング装置に関する。
　モータ制御装置を具備し、車両のステアリングシステム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、操舵補助指令値（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）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、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル（ステアリングホイール）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Ｔｓと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の操舵補助指令値の演算を行い、操舵補助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、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、モータ２０に連結された回転センサから得ることもできる。
　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Ｖｓ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。
　このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ等を含む）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、例えば図２に示されるような構成となっている。
　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からの操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２からの車速Ｖｓは電流指令値演算部３１に入力され、電流指令値演算部３１は操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａで、特性を改善するための補償部３４からの補償信号ＣＭと加算され、加算された電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部３３で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。
　減算部３２Ｂでの減算結果Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）はＰＩ制御部３５でＰＩ（比例積分）制御され、ＰＩ制御された電圧制御値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力されてデューティを演算され、デューティを演算されたＰＷＭ信号でインバータ３７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出手段３８で検出され、減算部３２Ｂに入力されてフィードバックされる。
　補償部３４は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４－３を加算部３４－４で慣性補償値３４－２と加算し、その加算結果に更に加算部３４－５で収れん性制御値３４－１を加算し、その加算結果を補償信号ＣＭとして加算部３２Ａに入力し、制御特性を改善する。
　このような電動パワーステアリング装置において、近年自動操舵支援機能（自動運転、パーキングアシスト等）を搭載し、自動操舵制御と手動操舵制御とを切替える車両が出現して来ており、自動操舵支援機能を搭載した車両にあってはカメラ（画像）や距離センサなどのデータを基に目標操舵角を設定し、目標操舵角に実操舵角を追従させる自動操舵制御が行われる。
　自動運転の場合は、レーダ、カメラ、超音波センサ等の情報を基に車両周辺の環境を認識し、車両を安全に誘導できる舵角指令値を出力する。電動パワーステアリング装置は舵角指令値に追従するように実舵角を位置制御することによって自動運転が可能となる。
　従来周知の自動操舵制御と手動操舵制御の機能を有する電動パワーステアリング装置では、予め記憶した車両の移動距離と転舵角との関係に基づいてアクチュエータ（モータ）を制御することにより、例えばバック駐車や縦列駐車を自動で行うようになっている。即ち、自動操舵制御装置は、アラウンドビューモニタや超音波センサ等の測位センサから駐車スペースを認識し、ＥＰＳ側に舵角指令値を出力する。ＥＰＳは舵角指令値に追従するように実舵角及び舵角速度を位置／速度制御することによって、車両は駐車スペースへと誘導されていく。
　図３は、自動操舵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を示しており、自動操舵指令装置５０にはカメラ、測位センサ（超音波センサ等）から各種データが入力され、自動操舵用舵角指令値θｔｃはＣＡＮ等を経てＥＰＳアクチュエータ機能内の位置／速度制御部５１に入力され、自動操舵指令はＣＡＮ等を経てＥＰＳアクチュエータ機能内の自動操舵実行判定部５２に入力される。自動操舵実行判定部５２には操舵トルクＴｓも入力されている。ＥＰＳセンサからの実舵角θｒ及び舵角速度ωｒは位置／速度制御部５１に入力され、自動操舵実行判定部５２の判定結果はトルク指令値徐変切替え部５４に入力される。また、ＥＰＳセンサの操舵トルクＴｓは、ＥＰＳパワーアシスト機能内のトルク制御部５３に入力され、トルク制御部５３からの操舵アシストトルク指令値Ｔｃがトルク指令値徐変切替部５４に入力される。位置／速度制御部５１からの位置／速度制御トルク指令値Ｔｐもトルク指令値徐変切替部５４に入力され、自動操舵実行判定部５２の判定結果（自動操舵指令のＯＮ／ＯＦＦ）に従って操舵アシストトルク指令値Ｔｃと位置／速度制御トルク指令値Ｔｐとが切替えられ、モータトルク指令値として出力され、電流制御系を介してモータが駆動制御される。
　このように通常のパワーアシストはトルク制御系であるのに対し、駐車支援などの自動運転の場合は舵角等の位置／速度制御系となる。トルク制御と位置／速度制御を互いに切替える際、制御トルクの変動が生じ、スムーズに切替わらない問題や切替え時のトルク変動がトリガとなって、意図しないセルフステアが生じる問題がある。
　このような問題に対し、従来はトルク変動を低減するために、互いの制御トルクを除々に変化させる(徐変)手法が用いられてきた。例えば特開２００４－１７８８１号公報（特許文献１）では、図４に示すように時点ｔ０において自動操舵モードが解除された場合、Ｓθ＝ＯＦＦと再設定し、それ以降の所定時間ΔＴ内では、角度制御比μを単調に減少することにより、モータに通電すべき電流の指令値は、制御方式の切り換え時にも急変しなくなるようにしている。
特開２００４－１７８８１号公報
　しかしながら、トルク制御と位置／速度制御の切替えにおいては、効果が十分に発揮できない。その原因は、電動パワーステアリングのようなハンドルから外乱を入力できるシステムの場合、位置／速度制御は外乱を抑えるようにトルクアシストするため、通常のパワーアシスト制御に切替わった際、逆方向へアシストされるケースがある。
　このように、従来はトルク変動を低減するために、互いの制御トルクを徐々に変化させる(徐変)手法が用いられてきたが、トルク制御と位置／速度制御の切替えにおいては効果が十分に発揮できなかった。
　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、制御方式を切替えるフェード処理（徐変処理）に際して、操舵トルクに感応して、トルク制御の制御トルクと位置／速度制御の指令値を徐変することにより、スムーズかつセルフステアレスで、制御方式を切替えることが可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、操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵を補助するアシストトルクを車両のステアリングシステムに付与するモータを制御するモータ制御装置とを有する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、所定の切替え契機に従って、前記モータの制御方式を、モータ出力トルクを制御するトルク系のトルク制御方式と、前記操舵の舵角を制御する舵角系の位置／速度制御方式との間で切替える機能を具備し、前記トルク制御方式から前記位置／速度制御方式に移行するときに、前記位置／速度制御方式の舵角指令値及び舵角速度と、前記トルク制御方式のアシストトルクレベルとを、前記操舵トルクに応じてそれぞれ徐変することにより、或いは前記位置／速度制御方式から前記トルク制御方式に移行するときに、前記位置／速度制御方式の舵角指令値及び舵角速度と、前記トルク制御方式のアシストトルクレベルとを、前記操舵トルクに応じてそれぞれ徐変することにより達成される。
　本発明の上記目的は、前記所定の切替え契機のＯＮ／ＯＦＦ時に、前記操舵トルクに応じて、前記トルク系のフェード特性１を付与するフェードゲイン信号Ｆ１と、前記舵角系のフェード特性２を付与するフェードゲイン信号Ｆ２と、前記舵角速度のフェード特性３を演算する特性演算部が設けられていることにより、或いは前記切替え契機がＯＮしたとき、前記フェードゲイン信号Ｆ２によって、前記位置／速度制御の徐変後舵角指令値を実舵角から徐々に舵角指令値へ変化させ、前記フェードゲイン信号Ｆ１によって、前記アシストトルクレベルを１００％から０％に徐々に変化させ、前記フェードゲイン信号Ｆ３によって、前記舵角速度を０％から１００％に徐々に変化させ、前記位置／速度制御方式で動作するようになっていることにより、或いは前記切替え契機がＯＦＦされたとき、前記フェードゲイン信号Ｆ２によって、前記位置／速度制御の徐変後舵角指令値を舵角指令値から徐々に実舵角へ変化させ、前記フェードゲイン信号Ｆ１によって、前記アシストトルクレベルを０％から１００％に徐々に変化させ、前記舵角速度を１００％から０％に徐々に変化させ、前記トルク制御方式で動作するようになっていることにより、或いはフェードゲインの過去値をＦＧ（ｚ－１）、指数ゲインをＡ、フェードレートをＦＲとして、前記フェードゲイン信号Ｆ１、Ｆ２，Ｆ３をＡ×ＦＧ（ｚ－１）＋ＦＲの形式で算出することにより、或いは前記所定の切替え契機を自動操舵実行判定部で行うことにより、或いは前記自動操舵実行判定部が、舵角指令値を入力して角速度及び角加速度を演算する演算部と、前記舵角指令値、前記角速度及び前記角加速度をそれぞれ車速に対応する判定マップで判定するマップ判定部と、前記マップ判定部の判定結果に基づいて診断する診断部とで構成されていることにより、或いはハンドルの慣性、摩擦を補償する外乱オブザーバが更に設けられていることにより、或いは前記外乱オブザーバが、前記ステアリングシステムの逆モデルと帯域制限を行うＬＰＦの出力差から外乱推定トルクを推定するようになっていることにより、或いは前記ステアリングシステムの慣性及び摩擦の値が、前記逆モデルの慣性及び摩擦の値以上となっていることにより、より効果的に達成される。
　本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、徐変後舵角指令値は、実舵角から舵角指令値へ徐変され、実舵角は、徐変後の舵角指令値及び舵角速度に追従するように位置制御及び速度制御されるため、位置／速度制御のトルク指令値を自動的に滑らかに変化させることができ、運転者にとって優しい手感となる。
また、自動操舵からトルク制御に切替わるフェード処理の際、過大なトルク変動が生じても、操舵トルクに感応して、舵角指令値と舵角速度を徐々に変化させるため、トルク制御による過大なパワーアシストを自動的に位置／速度制御が補償する。これにより、運転者がハンドルを取られるような不具合を抑制することができる。
　更に、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、運転者の意思を尊重した自動操舵運転（位置／速度制御）とトルク制御による通常操舵の切替えをスムーズな動作で行うことができ、自動運転中に運転者が危険を感じてハンドルを強く操舵した場合、素早く自動運転を中断して、通常のトルク制御に切替えることができる。外乱オブザーバの設置により、一層効果を上げることができる。
電動パワーステアリング装置（コラム方式）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。 駐車支援モード（自動操舵）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。 従来の電動パワーステアリング装置の動作系を示す特性図である。 電動パワーステアリング装置（シングルピニオン方式）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（デュアルピニオン方式）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（デュアルピニオン方式（変形例））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（ラック同軸方式）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（ラックオフセット方式）の概要を示す構成図である。 本発明の構成例を示すブロック図である。 自動操舵実行判定部の構成例を示すブロック図である。 判定マップ（舵角指令値、角速度、角加速度）の一例を示す特性図である。 センサの装着例及び本発明で使用する実舵角の関係を示す図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 自動操舵判定部の一部の動作例を示すフローチャートである。 本発明の動作例を示すタイミングチャートである。 指数ゲインの一例を示す特性図である。 指数ゲインの他の例を示す特性図である。 本発明の効果（フェード処理）を説明するための特性図である。 本発明の効果（フェード処理）を説明するための特性図である。 外乱オブザーバの構成例を示すブロック図である。 外乱オブザーバを設けたときの効果例を示す特性図である。
　電動パワーステアリング装置における従来のトルク徐変制御では、トルク制御と位置／速度制御を互いに切替える際、スムーズに制御が切替わらない問題や意図しないセルフステアが生じる問題がある。このため、本発明では、トルク制御の制御トルク（アシストトルクレベル）と位置／速度制御の指令値（舵角指令値、舵角速度）を、操舵トルクに応じて徐変（フェード処理）することにより、スムーズかつセルフステアレスで、制御を切替える処理を実現している。
　本発明では、所定の切替え契機（例えば自動操舵指令）に従って、モータの制御方式を、モータ出力トルクを制御するトルク制御方式と、操舵の舵角を制御する位置／速度制御方式との間で切替える機能を具備し、更にフェード処理（徐変時間、ゲイン）を操舵トルクに応じて可変し、スムーズかつセルフステアレスなフェード処理を実現している。
　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。
本発明は図１に示すコラム方式の他に、図５に概略構成を示すシングルピニオン方式、図６に概略を示すデュアルピニオン方式、図７に概略構成を示すデュアルピニオン方式（変形例）、図８に概略を示すラック同軸方式、図９に概略を示すラックオフセット方式にも適用することができるが、以下ではコラム方式について説明する。
　図１０は本発明の構成例を示しており、操舵トルクＴｓはトルク制御部１０２に入力されると共に、自動操舵実行判定部１２０及び特性演算部１４０に可変パラメータとして入力され、トルク制御部１０２からの操舵アシストトルク指令値Ｔｃはトルク系のトルク徐変部１０３に入力される。また、ＣＡＮ等からの舵角指令値θｔｃは自動操舵実行判定部１２０に入力され、自動操舵実行判定部１２０での演算処理後の舵角指令値θｔは、舵角系の舵角指令値徐変部１００に実舵角θｒと共に入力される。自動操舵実行判定部１２０からは、更に判定結果である自動操舵指令のＯＮ／ＯＦＦが出力され、自動操舵指令のＯＮ／ＯＦＦはトルク徐変部１０３、舵角指令値徐変部１００、舵角速度徐変部１０５及び特性演算部１４０に入力される。
　実舵角θｒは舵角指令値徐変部１００及び位置／速度制御部１０１に入力され、舵角速度ωｒは舵角速度徐変部１０５に入力される。舵角指令値徐変部１００からの徐変後舵角指令値θｍ及び舵角速度徐変部１０５からの徐変後舵角速度ωｍは、位置／速度制御部１０１に入力される。また、操舵トルクＴｓに基づいて、特性演算部１４０で演算されたトルク系のフェードゲイン信号Ｆ１はトルク徐変部１０３に入力され、舵角系のフェードゲイン信号Ｆ２は舵角指令値徐変部１００に入力され、舵角速度系のフェードゲイン信号Ｆ３は舵角速度徐変部１０５に入力される。
　トルク徐変部１０３におけるトルク徐変後の操舵アシストトルク指令値Ｔｇは加算部１０４に入力され、位置／速度制御部１０１からの位置／速度制御トルク指令値Ｔｐも加算部１０４に入力され、加算部１０４の加算結果がモータトルク指令値として出力される。モータトルク指令値は電流制御系１３０に入力され、電流制御系１３０を経てモータ１３１が駆動制御される。
　特性演算部１４０は、自動操舵実行判定部１２０により自動操舵指令がＯＮになったとき、或いは自動操舵指令がＯＦＦになったときに、それぞれトルク徐変のためのフェードゲイン信号Ｆ１、舵角指令値徐変のためのフェードゲイン信号Ｆ２、舵角速度徐変のためのフェードゲイン信号Ｆ３を演算し、各要素について操舵トルクＴｓに応じた徐変（時間、ゲイン）を行うようになっている。
　また、自動操舵実行判定部１２０は図１１に示すような構成であり、舵角指令値θｔｃは演算部１２１に入力され、演算部１２１は舵角指令値θｔｃに基づいて角速度ωｔｃ及び角加速度αｔｃを演算する。角速度ωｔｃ及び角加速度αｔｃは判定マップを用いて判定するマップ判定部１２２に入力され、マップ判定部１２２には舵角指令値θｔｃ及び車速Ｖｓも入力されている。マップ判定部１２２は、図１２（Ａ）のような特性Ａ１又はＢ１を有する舵角指令値θｔｃ用の判定マップ＃１と、図１２（Ｂ）のような特性Ａ２又はＢ２を有する角速度ωｔｃ用の判定マップ＃２と、図１２（Ｃ）のような特性Ａ３又はＢ３を有する角加速度αｔｃ用の判定マップ＃３とを備えている。
　舵角指令値θｔｃに対する判定マップ＃１の特性は、低速の車速Ｖｓ１まで一定値θｔｃ０であり、車速Ｖｓ１以上の範囲において特性Ａ１又は特性Ｂ１のように減少する。角速度ωｔｃに対する判定マップ＃２の特性は、低速の車速Ｖｓ２まで一定値ω０であり、車速Ｖｓ２以上の範囲において特性Ａ２又は特性Ｂ２のように減少する。また、角加速度αｔｃに対する判定マップ＃３の特性は、低速の車速Ｖｓ３まで一定値αｃ０であり、車速Ｖｓ３以上の範囲において特性Ａ３又は特性Ｂ３のように減少する。判定マップ＃１～＃３の特性はいずれもチュ－ニング可能であり、線形に減少する特性であっても良い。
　マップ判定部１２２は舵角指令値θｔｃが判定マップ＃１の特性値範囲を超えているか否かを判定し、角速度ωｔｃが判定マップ＃２の特性値範囲を超えているか否かを判定し、更に角加速度αｔｃが判定マップ＃３の特性値範囲を超えているか否かを判定する。判定結果ＭＤは診断部１２３に入力され、時間や回数による診断の結果に基づき、診断部１２３は自動操舵指令のＯＮ／ＯＦＦを出力すると共に、自動操舵指令のＯＮ／ＯＦＦは出力部１２４に入力される。出力部１２４は、自動操舵指令がＯＮの時にのみ舵角指令値θｔを出力する。
　舵角指令値θｔは実舵角θｒと共に、舵角指令値徐変部１００に入力されるが、本発明では実舵角θｒを以下のように算出している。
　トーションバー２３を具備する機構については、例えば図１３に示すようなセンサがコラム軸２（２Ａ（入力側），２Ｂ（出力側））に装着され、操舵角度が検出される。即ち、コラム軸２のハンドル１側の入力シャフト２Ａには、角度センサとしてのホールＩＣセンサ２１及びトルクセンサ入力側ロータの２０°ロータセンサ２２が装着されている。ホールＩＣセンサ２１は２９６°周期のＡＳ＿ＩＳ角度θｈを出力する。トーションバー２３よりもハンドル１側に装着された２０°ロータセンサ２２は、２０°周期のコラム入力側角度θｓを出力し、コラム入力側角度θｓは舵角演算部１３２に入力される。また、コラム軸２の出力シャフト２Ｂには、トルクセンサ出力側ロータの４０°ロータセンサ２４が装着されており、４０°ロータセンサ２４からコラム出力側角度θｏが出力され、コラム出力側角度θｏは舵角演算部１３２に入力される。コラム入力側角度θｓ及びコラム出力側角度信号θｏは共に舵角演算部１３２で絶対角度に演算され、舵角演算部１３２から絶対角度のコラム入力側の舵角θｒ及びコラム出力側の舵角θｒ１が出力される。
　本発明ではコラム入力側の舵角θｒを実舵角として説明しているが、コラム出力側の舵角θｒ１を実舵角として用いることも可能である。
　このような構成において、その動作例を図１４及び図１５のフローチャート並びに図１６のタイミングチャートを参照して説明する。
　自動操舵指令がＯＮされない場合（ステップＳ１）には、アシストトルクレベルが１００％の通常操舵、つまりトルク制御が実施される（ステップＳ１７）。そして、自動操舵実行判定部１２０により、時点ｔ２において自動操舵指令がＯＮされると（ステップＳ１）、この時点ｔ２よりＥＰＳのフェード処理１が開始される（ステップＳ２）。このとき、特性演算部１４０で、操舵トルクＴｓに基づいてフェードゲイン信号Ｆ１～Ｆ３が演算され、フェードゲイン信号Ｆ１はトルク徐変部１０３に入力され、フェードゲイン信号Ｆ２は舵角指令値徐変部１００に入力され、フェードゲイン信号Ｆ３は舵角速度徐変部１０５に入力される（ステップＳ３）。フェードゲイン信号Ｆ１～Ｆ３によってそれぞれ、フェード処理時間及びフェードゲイン特性が設定される。特性演算部１４０は、下記数１に従ってフェードゲイン信号Ｆ１を算出し、下記数２に従ってフェードゲイン信号Ｆ２を算出し、下記数３に従ってフェードゲイン信号Ｆ３を算出する。
（数１）
Ｆ１＝Ａ１×ＦＧ（ｚ－１）＋ＦＲ１
　　　ただし、ＦＲ１は制御周期に変化するフェードの割合を決めるフェー
　　　ドレート、Ａ１は指数の傾きを決める指数ゲインであり、ＦＧ（ｚ
－１
　　　）はフェードゲインの過去値である。
（数２）
Ｆ２＝Ａ２×ＦＧ（ｚ－１）＋ＦＲ２
　　　ただし、ＦＲ２は制御周期に変化するフェードの割合を決めるフェー
　　　ドレート、Ａ２は指数の傾きを決める指数ゲインであり、ＦＧ（ｚ－１
　　　）はフェードゲインの過去値である。
（数３）
Ｆ３＝Ａ３×ＦＧ（ｚ－１）＋ＦＲ３
　　　ただし、ＦＲ３は制御周期に変化するフェードの割合を決めるフェー
　　　ドレート、Ａ３は指数の傾きを決める指数ゲインであり、ＦＧ（ｚ－１
　　　）はフェードゲインの過去値である。
 
　数１～数３において、指数ゲインＡ１～Ａ３を“１．０”とした時、フェード特性はいずれも直線となる。また、操舵トルクＴｓに応じて指数ゲインＡ１、Ａ２、Ａ３を可変させることにより、フェード処理の時間、ゲインを制御する。時点ｔ２～ｔ４のフェード処理においては、指数ゲインＡ１はトルク徐変に関連し、例えば図１７に示すように、操舵トルクＴｓの所定値Ｔ１１まで一定値Ａ１２であり、所定値Ｔ１１以上でかつ所定値Ｔ１２（＞Ｔ１１）以下において徐々に値Ａ１１（＜Ａ１２）まで減少し、所定値Ｔ１２より大きい領域で一定値Ａ１１となっている。また、指数ゲインＡ２は舵角指令値徐変に関連し、例えば図１８に示すように、操舵トルクの所定値Ｔ２１まで一定値Ａ２１であり、所定値Ｔ２１以上でかつ所定値Ｔ２２（＞Ｔ２１）以下において徐々に値Ａ２２（＜ａ２）まで増加し、所定値Ｔ２２より大きい領域で一定値Ａ２２となっている。
　また、舵角速度については上記数３が適用されるが、図１６の例では、時点ｔ２から時点ｔ３まで直線的に徐変（Ａ３＝０）し、時点ｔ３以降時点ｔ４まで一定値としている。
　なお、図１７及び図１８における操舵トルクＴ１１及びＴ２１、操舵トルクＴ１２及びＴ２２は同一値であっても良く、また、減少特性及び増加特性は非線形や関数であっても良い。更に、手感に応じて自由にチューニングできるようにしても良い。
　舵角指令値徐変部１００は、フェードゲイン信号Ｆ２に従って、位置／速度制御の徐変後舵角指令値θｍを実舵角θｒから徐々に舵角指令値θｔへ変化させる（ステップＳ４）。また、トルク徐変部１０３は、フェードゲイン信号Ｆ１に従って、トルクレベルを１００％から０％へ徐々に変化させる（ステップＳ５）。舵角速度徐変部１０５は、フェードゲイン信号Ｆ３に従って、徐変後舵角速度ωｍを０％から１００％へ、時点ｔ３までに徐々に変化させる（ステップＳ６）。以後、フェード処理１の終了（時点ｔ４）となるまで上記動作が繰り返される（ステップＳ７）。
　なお、フェード区間（徐変時間）における位置／速度制御の指令値徐変、トルク制御のレベル徐変、舵角速度の徐変の順番は、任意である。また、図１６のタイミングチャートでは、操舵トルクＴｓに応じてフェード処理時間（時点ｔ２～ｔ４）が可変することは示していない。
　このようなフェード処理１の終了となる時点ｔ４以降、トルク制御から自動操舵（位置／速度制御）へ切替わっていき、自動操舵が継続される（ステップＳ８）。
　その後、自動操舵実行判定部１２０により自動操舵指令がＯＦＦされると（時点ｔ５）、或いは自動操舵中に運転者がハンドルを操舵し、操舵トルクＴｓがある閾値を超え、自動操舵指令がＯＦＦされると（時点ｔ５）、自動操舵終了となり（ステップＳ１０）、フェード処理２が開始される（ステップＳ１１）。
　この場合にも、特性演算部１４０で上記数１～数３に従って、操舵トルクＴｓに基づいたフェードゲイン信号Ｆ１～Ｆ３が演算され、フェードゲイン信号Ｆ２は舵角指令値徐変部１００に入力され、フェードゲイン信号Ｆ１はトルク徐変部１０３に入力され、フェードゲイン信号Ｆ３は舵角速度徐変部１０５に入力される（ステップＳ１２）。
　これにより、舵角指令値徐変部１００は、位置／速度制御の徐変後舵角指令値θｍを舵角指令値θｔから徐々に実舵角θｒへ変化させ（ステップＳ１３）、トルク徐変部１０３はトルクレベルを０％から１００％へ徐々に変化させ（ステップＳ１４）、舵角速度徐変部１０５は徐変後舵角速度ωｍを１００％から０％へ徐々に変化させる（ステップＳ１５）。このフェード処理２は時点ｔ６３まで継続され（ステップＳ１６）、フェード処理終了となる時点ｔ６３以降、自動操舵から通常操舵のトルク制御へ切替わる（ステップＳ１７）。
　この場合のフェード処理２においても、上記数１～数３によってフェードゲイン信号Ｆ１～Ｆ３がそれぞれ演算される。つまり、今回のフェード処理２では、下記数４～数６の演算が行われる。
（数４）
Ｆ１＝Ａ２×ＦＧ（ｚ－１）＋ＦＲ２
（数５）
Ｆ２＝Ａ１×ＦＧ（ｚ－１）＋ＦＲ１
（数６）
Ｆ３＝Ａ３×ＦＧ（ｚ－１）＋ＦＲ３
 
この場合のフェードゲイン信号Ｆ１及びＦ３の指数ゲインＡ２及びＡ３はそれぞれ図１８に示す特性となっており、フェードゲイン信号Ｆ２の指数ゲインＡ１は図１７に示す特性となっている。
　なお、図１６では、位置／速度制御の舵角指令値フェード特性を指数曲線、トルク制御のトルク徐変を直線（線形）としているが、非線形特性、関数特性であっても良く、更には手感に応じて自由にチューニングできるようにすることもできる。舵角速度の徐変についても同様である。また、図１６の時点ｔ３～時点ｔ４の間は自動操舵区間であり、偏差０となっていることを示している。
　自動操舵実行判定部１２０の動作例は図１５のフローチャートのようになっており、自動操舵実行判定部１２０内の演算部１２１はＣＡＮ等から舵角指令値θｔｃを入力し（ステップＳ２０）、舵角指令値θｔｃに基づいて角速度ωｔｃ及び角加速度αｔｃを演算する（ステップＳ２１）。角速度ωｔｃ及び角加速度αｔｃはマップ判定部１２２に入力され、車速Ｖｓもマップ判定部１２２に入力され（ステップＳ２２）、マップ判定部１２２は先ず車速Ｖｓに対応して、舵角指令値θｔｃが図１２（Ａ）に示す判定マップ＃１の特性値範囲内、つまり図１２（Ａ）の特性線の下側になっているか否かを判定し（ステップＳ２３）、判定マップ＃１の特性値範囲内であれば、次に車速Ｖｓに対応して、角速度ωｔｃが図１２（Ｂ）に示す判定マップ＃２の特性値範囲内、つまり図１２（Ｂ）の特性線の下側になっているか否かを判定する（ステップＳ２４）。そして、判定マップ＃２の特性値範囲内であれば、次に車速Ｖｓに対応して、角加速度αｔｃが図１２（Ｃ）に示す判定マップ＃３の特性値範囲内、つまり図１２（Ｃ）の特性線の下側になっているか否かを判定する（ステップＳ２５）。全ての判定対象が特性範囲内であれば、自動操舵実行判定部１２０は自動操舵指令をＯＮとし（ステップＳ３１）、舵角指令値θｔｃを舵角指令値θｔとして出力し、舵角指令値徐変部１００に入力する（ステップＳ３２）。
　また、上記ステップＳ２３において、車速Ｖｓに対応して、舵角指令値θｔｃが図１２（Ａ）に示す判定マップ＃１の特性値範囲内にないとき、上記ステップＳ２４において、車速Ｖｓに対応して、角速度ωｔｃが図１２（Ｂ）に示す判定マップ＃２の特性値範囲内にないとき、上記ステップＳ２５において、車速Ｖｓに対応して、角加速度αｔｃが図１２（Ｃ）に示す判定マップ＃３の特性値範囲内にないときは、診断部１２３はその範囲外となった回数を所定の回数閾値と比較し、或いはその範囲外となった時間を所定の時間閾値と比較する（ステップＳ３０）。そして、閾値以下の場合には上記ステップＳ３１に移行して自動操舵指令をＯＮとする。また、回数や時間が閾値を超えた場合には、自動操舵指令をＯＦＦとし（ステップＳ３３）、舵角指令値θｔを遮断して出力しない（ステップＳ３４）。
　なお、上記ステップＳ２３～２５の順番は適宜変更可能である。
　図１９に示すように自動操舵指令がＯＮしたとき（時点ｔ１０）、フェード処理が開始される。徐変後舵角指令値θｍは、実舵角θｒから舵角指令値θｔへ徐変される。実舵角θｒは、徐変後舵角指令値θｍに追従するように位置／速度制御されるため、位置／速度制御のトルク指令値を自動的に滑らかに変化させることができ、運転者にとって優しい手感となる。なお、図１９（Ｂ）は、位置の偏差分がトルクに現れていることを示している。
　一方、図２０に示すように、自動操舵からトルク制御に切替わるフェード処理の際（時点ｔ２０）、時点ｔ２１以降において過大な操舵トルク変動が生じても、徐変後舵角指令値θｍを舵角指令値θｔから実舵角θｒへ徐々に変化させるため、過大な操舵トルク変動を自動的に位置／速度制御が補償する。これによって、運転者がハンドルを取られるようなこともなくなる。即ち、本発明では、図２０（Ａ）に示すように、実舵角θｒが徐変後舵角指令値θｍに追従するように位置／速度制御されるためピークの発生が遅れ、徐変後舵角指令値θｍと実舵角θｒの差分に応じて位置／速度制御トルク指令値Ｔｐが発生され、滑らかに収束している。しかしながら、従来の制御では、図２０（Ａ）の破線に示すように、トルクのピークから徐変が始まっているので滑らかに収束していない。また、トルク（加速度）を２回積分した位置θｒは、図２０（Ａ）に示す破線のような軌跡となり、ハンドルがより大きく動いてしまう。
　なお、上述では、トルク制御から位置／速度制御へのフェード処理及び位置／速度制御からトルク制御へのフェード処理の両方で、操舵トルクに基づいてフェードゲイン特性を演算し、フェード処理（時間、ゲイン）を可変しているが、少なくとも位置／速度制御からトルク制御へのフェード処理において実行すれば良い。
　本発明では更に図２１に示すように、位置／速度制御部１０１内において、運転者のハンドル手入力が妨げられないように、ハンドルの慣性や摩擦を補償する外乱オブザーバ１５０を設けている。また、外乱オブザーバ１５０は、運転者のトルク入力をモータの電流で推定し、手入力を高速度に検出するトルクセンサとしても機能する。
　図１０の位置／速度制御部１０１は、図２１に示す位置／速度フィードバック制御部１７０及び外乱オブザーバ１５０で構成される。つまり、位置／速度制御部１０１の入力は徐変後舵角指令値θｍであり、出力は位置／速度制御トルク指令値Ｔｐであり、状態フィードバック変数は舵角θｒ及び舵角速度ωｒとなる。位置／速度フィードバック制御部１７０は、徐変後舵角指令値θｍと舵角θｒの舵角偏差を求める減算部１７１と、舵角偏差を位置制御する位置制御器１７２と、位置制御器１７２からの角速度と舵角速度ωｒの速度偏差を求める減算部１７３と、速度偏差を速度制御する速度制御器１７４とで構成されており、速度制御器１７４の出力は外乱オブザーバ１５０内の減算部１５４に加算入力されている。また、外乱オブザーバ１５０は、伝達関数“（Ｊ２・ｓ＋Ｂ２）／（τ・ｓ＋１）”で表わされる制御対象のステアリングの逆モデル１５１と、位置／速度制御トルク指令値Ｔｐを入力して帯域制限する伝達関数“１／（τ・ｓ＋１）”のローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５２と、外乱推定トルクＴｄ＊を求める減算部１５３と、減算により位置／速度制御トルク指令値Ｔｐを出力する減算部１５４とで構成されている。
　制御対象となるステアリングシステム１６０は、位置／速度制御トルク指令値Ｔｐに未知の外乱トルクＴｄを加算する加算部１６１と、伝達関数“１／（Ｊ１・ｓ＋Ｂ１）”で表わされるステアリングシステム１６２と、ステアリングシステム１６２からの角速度ωｒを積分（１／ｓ）して舵角θｒを出力する積分部１６３とで構成されている。舵角速度ωｒは位置／速度フィードバック制御部１７０にフィードバックされると共に、積分部１６３に入力され、舵角θｒは位置／速度フィードバック制御部１７０にフィードバックされる。
　伝達関数のＪ１はステアリングシステム１６２の慣性、Ｂ１はテアリングシステム１６２の摩擦、Ｊ２は逆モデル１５１の慣性、Ｂ２は逆モデル１５１の摩擦、τは所定の時定数であり、下記数７及び数８の関係を有している。
（数７）
Ｊ１≧Ｊ２
（数８）
Ｂ１≧Ｂ２
 
　外乱オブザーバ１５０は、ステアリングの逆モデル１５１とＬＰＦ１５２の出力差から、未知である外乱トルクＴｄを推定し、推定値として外乱推定トルクＴｄ＊を求める。外乱推定トルクＴｄ＊は減算部１５４に減算入力され、減算部１５４で速度制御器１７４の出力から減算されることにより、ロバストな位置／速度制御が可能としている。しかしながら、ロバストな位置／速度制御は運転者の介入に対して、ハンドルが止められない等の背反が生じる。これを改善するため、実際のステアリングシステム１６２が持つ慣性Ｊ１、摩擦Ｂ１以下の小さな慣性Ｊ２と摩擦Ｂ２をステアリングの逆モデル１５１として入力することにより、運転者が感じるハンドルの慣性や摩擦が見かけ上、小さくなる。これにより、運転者は自動操舵に対して容易に操舵介入が可能となる。
　また、外乱オブザーバ１５０の外乱推定トルクＴｄ＊をモニタすることにより、トルクセンサの代わりに運転者の操舵トルクを検出することが可能となる。特にトルクセンサがディジタル信号である場合は、通信遅れ等の影響により、運転者の操舵介入の検出が遅れる場合がある。トルクセンサと同様に外乱推定トルクＴｄ＊が一定時間、閾値より大きな値を示した場合、操舵介入が行われたと判断して、フェード処理を行うことが可能である。
　図２２（Ａ）及び（Ｂ）は外乱オブザーバ１５０を設けた場合の特性を、位置／速度制御からトルク制御へのフェード処理における角度及びトルクについて示している。運転者は、自動運転による舵角指令値θｔの向きに対して反対方向へハンドルを切って、自動操舵ＯＦＦ（フェード処理開始）となったら手を放す。図２２ではそのときの外乱オブザーバ１５０の特性について、慣性及び摩擦をＪ１＞Ｊ２かつＢ１＞Ｂ２の場合と、Ｊ１＝Ｊ２かつＢ１＝Ｂ２の場合とを示している。図２２（Ａ）は、外乱オブザーバ１５０を設けた場合の実舵角θｒの変化例を示し、図２２（Ｂ）は外乱オブザーバ１５０を設けた場合の操舵トルクＴｓ及び位置／速度制御トルク指令値Ｔｐの変化例を示している。
　外乱オブザーバ１５０を設けることにより、より滑らかな操舵感が得られ、高速度な制御切替が可能となる。また、慣性と摩擦を小さくした方が、操舵介入を容易にできる。
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
２０、１３１　　モータ
３０　　　　　　コントロールユニット（ＥＣＵ）
４０　　　　　　ＣＡＮ
４１　　　　　　非ＣＡＮ
５０　　　　　　自動操舵指令装置
５１、１０１　　位置／速度制御部
５２、１２０　　自動操舵実行判定部
５３　　　　　　トルク制御部
５４　　　　　　トルク指令値徐変切替部
１００　　　　　舵角指令値徐変部
１０２　　　　　トルク制御部
１０３　　　　　トルク徐変部
１０５　　　　　舵角速度徐変部
１３０　　　　　電流制御系
１４０　　　　　特性演算部
１５０　　　　　外乱オブザーバ

Claims (11)

  1. 操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵を補助するアシストトルクを車両のステアリングシステムに付与するモータを制御するモータ制御装置とを有する電動パワーステアリング装置において、
    所定の切替え契機に従って、前記モータの制御方式を、モータ出力トルクを制御するトルク系のトルク制御方式と、前記操舵の舵角を制御する舵角系の位置／速度制御方式との間で切替える機能を具備し、
    前記トルク制御方式から前記位置／速度制御方式に移行するときに、前記位置／速度制御方式の舵角指令値及び舵角速度と、前記トルク制御方式のアシストトルクレベルとを、前記操舵トルクに感応してそれぞれ徐変することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵を補助するアシストトルクを車両の操舵機構に付与するモータを制御するモータ制御装置とを有する電動パワーステアリング装置において、
    所定の切替え契機に従って、前記モータの制御方式を、モータ出力トルクを制御するトルク系のトルク制御方式と、前記操舵の舵角を制御する舵角系の位置／速度制御方式との間で切替える機能を具備し、
    前記位置／速度制御方式から前記トルク制御方式に移行するときに、前記位置／速度制御方式の舵角指令値及び舵角速度と、前記トルク制御方式のアシストトルクレベルとを、前記操舵トルクに感応してそれぞれ徐変することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  3. 前記所定の切替え契機のＯＮ／ＯＦＦ時に、前記操舵トルクに応じて、前記トルク系のフェード特性１を付与するフェードゲイン信号Ｆ１と、前記舵角系のフェード特性２を付与するフェードゲイン信号Ｆ２と、前記舵角速度のフェード特性３を付与するフェードゲイン信号Ｆ３とを演算する特性演算部が設けられている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 前記切替え契機がＯＮしたとき、前記フェードゲイン信号Ｆ２によって、前記位置／速度制御の徐変後舵角指令値を実舵角から徐々に舵角指令値へ変化させ、前記フェードゲイン信号Ｆ１によって、前記アシストトルクレベルを１００％から０％に徐々に変化させ、前記フェードゲイン信号Ｆ３によって、前記舵角速度を０％から１００％に徐々に変化させ、前記位置／速度制御方式で動作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. 前記切替え契機がＯＦＦされたとき、前記フェードゲイン信号Ｆ２によって、前記位置／速度制御の徐変後舵角指令値を舵角指令値から徐々に実舵角へ変化させ、前記フェードゲイン信号Ｆ１によって、前記アシストトルクレベルを０％から１００％に徐々に変化させ、前記フェードゲイン信号Ｆ３によって、前記舵角速度を１００％から０％に徐々に変化させ、前記トルク制御方式で動作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。
  6. フェードゲインの過去値をＦＧ（ｚ－１）、指数ゲインをＡ、フェードレートをＦＲとして、前記フェードゲイン信号Ｆ１、Ｆ２，Ｆ３をＡ×ＦＧ（ｚ－１）＋ＦＲの形式で算出する請求項４又は５に記載の電動パワーステアリング装置。
  7. 前記所定の切替え契機を自動操舵実行判定部で行う請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
  8. 前記自動操舵実行判定部が、
    舵角指令値を入力して角速度及び角加速度を演算する演算部と、
    前記舵角指令値、前記角速度及び前記角加速度をそれぞれ車速に対応する判定マップで判定するマップ判定部と、
    前記マップ判定部の判定結果に基づいて診断する診断部と、
    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. ハンドルの慣性、摩擦を補償する外乱オブザーバ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。
  10. 前記外乱オブザーバが、
    前記ステアリングシステムの逆モデルと帯域制限を行うＬＰＦの出力差から外乱推定トルクを推定するようになっている請求項９に記載の電動パワーステアリング装置。
  11. 前記ステアリングシステムの慣性及び摩擦の値が、前記逆モデルの慣性及び摩擦の値以上となっている請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
     
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