WO2018147371A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2018147371A1
WO2018147371A1 PCT/JP2018/004398 JP2018004398W WO2018147371A1 WO 2018147371 A1 WO2018147371 A1 WO 2018147371A1 JP 2018004398 W JP2018004398 W JP 2018004398W WO 2018147371 A1 WO2018147371 A1 WO 2018147371A1
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WO
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angle
steering
target
electric power
power steering
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PCT/JP2018/004398
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Inventor
貴弘 椿
Original Assignee
日本精工株式会社
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Definitions

  • the present invention controls the torsion angle of a torsion bar provided on a column shaft (steering shaft, steering wheel shaft) so as to follow a value corresponding to vehicle driving information such as a steering angle, a vehicle speed, and a steering state.
  • vehicle driving information such as a steering angle, a vehicle speed, and a steering state.
  • the present invention relates to a high-performance electric power steering device that achieves a desired steering torque, is not affected by road conditions, and is not affected by changes in mechanical system characteristics (friction, motor output characteristics, etc.) over time.
  • an electric power steering device as a device equipped with a motor control device, and the electric power steering device applies an assisting force (steering assisting force) to the steering system of the vehicle by the rotational force of the motor.
  • the driving force of the motor controlled by the supplied power is applied to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism including a speed reduction mechanism.
  • Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to generate the assist force accurately.
  • 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. This is done by adjusting the duty of modulation) control.
  • the column shaft 2 having a torsion bar is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque Ts of the handle 1 and a rudder angle sensor 14 for detecting the steering angle ⁇ h, and a motor for assisting the steering force of the handle 1. 20 is connected to the column shaft 2 via the speed reduction mechanism 3.
  • 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 current 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 compensates the current command value.
  • the current supplied to the EPS motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref subjected to.
  • the control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that exchanges various vehicle information, and the vehicle speed Vs can 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.
  • the control unit 30 is mainly composed of a CPU (including MCU, MPU, etc.), and general functions executed by programs in the CPU are as shown in FIG.
  • the function and operation of the control unit 30 will be described with reference to FIG. 2.
  • the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 40) are represented by the current command value Iref1.
  • the current command value calculation unit 31 to be calculated is input.
  • the current command value calculation unit 31 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Ts and vehicle speed Vs.
  • the voltage control command value Vref whose characteristics are improved by the PI control unit 35 is input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is PWM driven via an inverter 37 as a drive unit.
  • the current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and fed back to the subtraction unit 32B.
  • a compensation signal CM from the compensation signal generator 34 is added to the adder 32A, and the compensation of the steering system system is performed by adding the compensation signal CM to improve the convergence and inertia characteristics.
  • Compensation signal generation unit 34 adds self-aligning torque (SAT) 34-3 and inertia 34-2 by addition unit 34-4, and further adds convergence 34-1 to the addition result by addition unit 34-5.
  • the addition result of the adder 34-5 is used as the compensation signal CM.
  • the steering torque (torsion torque of the torsion bar) applied by the driver's manual input is detected by the torque sensor, and the motor current is mainly controlled as the assist current according to the torque.
  • the steering torque may vary depending on the steering angle due to a difference in road surface condition (for example, inclination).
  • the steering characteristics differ depending on the variation of the motor output characteristics due to the aging products.
  • Patent Document 1 discloses a vehicle control apparatus that solves this problem.
  • the device of Patent Document 1 has a steering torque target value set by the steering angle detection means, the target setting means, and the target setting means so that an appropriate steering torque based on the tactile characteristics of the driver can be given. And control means for controlling so as to be realized.
  • the apparatus of Patent Document 1 uses PI control for the deviation between the target value of the steering torque and the detected steering torque.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and the object of the present invention is not affected by the road surface condition, but depends on changes in the mechanical characteristics of the steering system (friction, motor output characteristics, etc.) over time. It is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus capable of easily realizing an equivalent steering torque for vehicle driving information such as a steering angle.
  • the present invention relates to an electric power steering apparatus that includes a torsion bar on a column shaft of a steering wheel of a vehicle, and that drives and controls a motor connected to the column shaft based on a current command value, thereby assisting a steering system.
  • the object of the present invention is to provide a target steering torque generator for generating a target steering torque based on vehicle driving information, a converter for converting the target torque into a target twist angle, and a twist of the torsion bar with respect to the target twist angle.
  • a torsion angle control unit that calculates the current command value that causes the angle to follow, and is achieved by controlling the detected torque of the torsion bar to follow the value corresponding to the vehicle driving information.
  • the object of the present invention is based on the target column angular velocity 1 and the torsion angle feedback compensation unit in which the torsion angle control unit outputs the target column angular velocity 1 with respect to the target torsion angle and the deviation of the torsion angle. Or a torsion angle disturbance compensator for outputting a target column angular velocity 2 with respect to the vehicle driving information.
  • An angular velocity conversion unit that converts the motor angular velocity into a column angular velocity, or in the torsion angle control unit, a target column angular velocity 3 that is an added value of the target column angular velocities 1 and 2 is added to the velocity control unit.
  • the torsion angle control unit further sets a transfer function for the motor angular velocity to improve the stability of the entire system
  • the torsion angle control unit further sets a transfer function with respect to the torsion angle to
  • the torsion angle control unit further includes a stabilization compensator that improves the stability of the entire system by setting a transfer function for the column angle.
  • the transfer function is a second-order filter or a fourth-order filter, or the target steering torque generator is operated to turn the steering wheel to the right or left.
  • the target steering torque generation unit When a state is input or when the target steering torque generation unit outputs a vehicle speed sensitive torque signal 1 according to the vehicle driving information, and a vehicle speed sensitive damper gain in a differential value of the vehicle driving information.
  • a damper gain unit that outputs a torque signal 2, a hysteresis correction unit that corrects the vehicle driving information according to the steering state and outputs a torque signal 3, the torque signal 1, and the torque signal 2 and an output unit that outputs at least one of the torque signals 3 and outputs the target steering torque, or the vehicle speed sensitive damper gain is gradually increased according to the vehicle speed.
  • the hysteresis correction unit corrects the vehicle driving information by using a function.
  • the function is switched between when the steering state is turned to the right and when the steering is turned to the left, and when the function is switched, the offset adjustment value for the vehicle driving information is updated, or the offset
  • the adjustment value is calculated using the vehicle driving information and the previous value of the torque signal 3, or the limiter for limiting the upper and lower limit values is provided at the subsequent stage of the speed control unit, or
  • the torsion angle feedback compensation unit is a gain value of a transfer function, or the rudder angle disturbance compensation unit suppresses the influence on the torsion angle due to a change in the vehicle operation information, and the target torsion for sudden steering
  • the value of the transfer function that improves the followability of the torsion angle to the angle, or the value of the transfer function of the rudder angle disturbance compensation unit By determined from the frequency transfer function of the vehicle system model, or the vehicle driving information is a steering angle, vehicle speed, by a steering state, is more effectively
  • the target twist angle is generated from the vehicle driving information such as the steering state of the right / left steering of the steering wheel, the vehicle speed, and the steering angle, and the target twist angle and the detected twist angle are calculated.
  • the deviation for example, by controlling the speed by using the result obtained by multiplying the deviation by a compensation value (transfer function) as the target column speed
  • the operation is performed so that the torsion angle follows the target torsion angle.
  • a desired steering torque can be realized for vehicle driving information such as the above.
  • the influence of the torsion bar torsion angle due to changes in the steering angle input from the driver is suppressed, and the torsion angle follows the target torsion angle for sudden steering. It is possible to further improve the performance.
  • the present invention is an electric power steering device for realizing an equivalent steering torque for vehicle driving information such as a steering angle, a vehicle speed, and a steering state without being affected by a road surface state, and is provided in a column shaft.
  • a desired steering torque is realized by controlling the torsion angle of the torsion bar so as to follow a value corresponding to the vehicle driving information.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention.
  • the steering of the driver is assisted by a motor in the EPS steering system / vehicle system 100.
  • the target steering torque generation unit 120 that outputs the target steering torque T ref according to the vehicle driving information such as the steering angle ⁇ h is inputted with the steering state STs of the right or left steering, the vehicle speed Vs, and the steering angle ⁇ h.
  • the target steering torque T ref generated by the target steering torque generation unit 120 is converted by the conversion unit 101 having the characteristic of “1 / K tor ”, where the spring constant of the torsion bar 2A provided on the column shaft 2 is K tor.
  • the target twist angle ⁇ ref is converted into the target twist angle ⁇ ref and the target twist angle ⁇ ref is input to the twist angle control unit 140.
  • the torsion angle control unit 140 receives the target torsion angle ⁇ ref , the steering angle ⁇ h, the torsion angle ⁇ , and the motor angular velocity ⁇ m, and the torsion angle control unit 140 sets the torsion angle ⁇ to the target torsion angle ⁇ ref.
  • the current command value I ref is calculated, and the EPS motor is driven by the current command value I ref .
  • FIG. 4 An installation example of the EPS steering system and various sensors is as shown in FIG. 4, and the column shaft 2 is provided with a torsion bar 2A.
  • a road surface reaction force Fr and road surface information ⁇ act on the steering wheels 8L and 8R, and an upper angle sensor (angle ⁇ 1 ) is provided on the handle side of the column shaft 2 with the torsion bar 2A interposed therebetween.
  • a lower angle sensor (angle ⁇ 2 ) is provided on the steering wheel side of the column shaft 2 with being sandwiched.
  • Steering angle ⁇ h is detected by the steering angle sensor provided in the upper portion of the column shaft 2, from the angle theta 1 and the angle theta 2 of the deviation of the lower angle sensor of the upper angle sensor, torsional torsion bar by the following Equations 1 and 2
  • the angle ⁇ and the torsion bar torque Tt can be obtained.
  • K tor is the spring constant of the torsion bar 2A.
  • the torsion bar torque Tt can be detected using a torque sensor disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-216172. Further, the steering state STs of the right turn or left turn of the steering can be obtained by the relationship between the steering angle ⁇ h and the motor angular velocity ⁇ m as shown in FIG. 5, for example.
  • the steering angle ⁇ h, the steering state STs, and the vehicle speed Vs are input to the target steering torque generator 120 (step S1), and the target steering torque generator 120 generates the target steering torque T ref (step S10).
  • the target steering torque T ref is input to the conversion unit 101, and converted to the target twist angle ⁇ ref by the conversion unit 101 (step S30).
  • the target torsion angle ⁇ ref , the steering angle ⁇ h, the torsion angle ⁇ , and the motor angular velocity ⁇ m are input to the torsion angle control unit 140 (step S31), and the torsion angle control unit 140 follows the target torsion angle ⁇ ref .
  • the current command value I ref is calculated (step S40), the motor is driven based on the current command value I ref , and current control is performed (step S60).
  • FIG. 7 shows a configuration example of the target steering torque generation unit 120.
  • the steering angle ⁇ h is input to the basic map 121, the differentiation unit 122, and the hysteresis correction unit 124.
  • the basic map 121 shows the vehicle speed Vs as shown in FIG.
  • a torque signal T ref — a having as a parameter is output.
  • the map is constituted by the absolute value
  • the torque signal T ref — a is input to the adding unit 126.
  • the steering angle speed ⁇ h obtained by differentiating the steering angle ⁇ h is output from the differentiation unit 122, and the steering angle speed ⁇ h is input to the multiplication unit 125.
  • Vehicle speed sensitive damper gain D G is output depending from the damper gain map 123 of vehicle speed sensitive to vehicle speed Vs, a gradually increases characteristics as the vehicle speed Vs is high, for example, as shown in FIG.
  • the damper gain map 123 and the multiplication unit 125 constitute a damper gain unit.
  • the right turn / left turn determination unit 110 performs the determination as shown in FIG. 5, for example, and inputs the steering state STs as the determination result to the hysteresis correction unit 124.
  • the steering angle ⁇ h is input to the hysteresis correction unit 124, and the hysteresis correction unit 124 calculates a torque signal T ref_c according to the following equation 3 based on the steering angle ⁇ h and the steering state STs.
  • x ⁇ h
  • y R T ref_c
  • y L T ref_c, a> 1, c> 0.
  • Equation 4 the x1 to x in Formula 3, can be derived by substituting y1 to y R and y L.
  • Equation 3 and Equation 4 become Equation 5 and Equation 6 below.
  • An example of a diagram of the torque signal T ref — c is shown in FIG. That is, the torque signal T ref — c from the hysteresis correction unit 124 has a hysteresis characteristic such as 0 origin ⁇ la (thin line) ⁇ lb (dashed line) ⁇ lc (thick line).
  • the determination method in the right / left turn determination unit 110 is not limited to the determination as shown in FIG. For example, it is determined whether the current value of the steering angle ⁇ h has changed in the plus direction (increment is 0 or more) with respect to the past value, or has changed in the minus direction (increment is less than 0), and is determined based on the direction. You may do it. Also, instead of the steering angle [theta] h, it may be used angle theta 1 of the upper angle sensor.
  • step S10 in FIG. 6 an operation example of the target steering torque generation unit 120 (step S10 in FIG. 6) will be described with reference to the flowchart in FIG.
  • the steering angle ⁇ h and the vehicle speed Vs are input (step S11), and the basic map 121 generates and outputs a torque signal T ref_a corresponding to the steering angle ⁇ h and the vehicle speed Vs according to the characteristics of FIG. 8 (step S12).
  • Steering angle ⁇ h is also input to the differential unit 122 and the hysteresis correction unit 124, the differential unit 122 by differentiating the steering angle ⁇ h outputs steering angular velocity omega h (step S13), and the damper gain map 123 corresponding to the vehicle speed Vs and it outputs a vehicle speed sensitive damper gain D G (step S14), and the multiplication unit 125 calculates a torque signal T REF_B by multiplying the steering angular velocity omega h and vehicle speed sensitive damper gain D G, and inputs the torque signal T REF_B to the adding unit 127 (Step S15).
  • the right turn / left turn determination unit 110 determines whether the steering is turned right / left, and inputs a steering state STs as a determination result to the hysteresis correction unit 124 (step S16).
  • the hysteresis correction unit 124 performs the hysteresis correction by calculating the equations 5 and 6 with respect to the steering angle ⁇ h and depending on the steering state STs (step S17), and generates the torque signal T ref_c (step S18). .
  • the torque signal T ref_c is input to the adder 127.
  • the torque signal T ref_a , torque signal T ref_b , and torque signal T ref_c obtained as described above are added by the adding units 126 and 127 constituting the output unit, and the target steering torque T ref is calculated (step S19). . That is, the torque signal T ref_b and the torque signal T ref_c are added by the adding unit 127, the torque signal T ref_a is added to the addition result by the adding unit 126, and the addition result is output as the target steering torque T ref .
  • the 12 is a block diagram showing a configuration example (first embodiment) of the torsion angle control unit 140.
  • a deviation ⁇ 0 between the target torsion angle ⁇ ref and the torsion angle ⁇ is calculated by the subtraction unit 141, and the deviation ⁇ 0 is calculated.
  • the twist angle FB compensator 142 multiplies the deviation ⁇ 0 by a compensation value C FB (transfer function), and outputs a target column angular velocity ⁇ ref1 such that the twist angle ⁇ follows the target twist angle ⁇ ref .
  • the target column angular velocity ⁇ ref1 is input to the adding unit 143.
  • the compensation value C FB may be a simple gain K pp or a PI control compensation value.
  • the steering angle ⁇ h is input to the steering angle disturbance compensation unit 144 for the compensation value Ch (transfer function), and the steering angle ⁇ h is multiplied by the compensation value Ch (transfer function) to output the target column angular velocity ⁇ ref2 .
  • the steering angle disturbance compensation 144 the influence of the change in the steering angle ⁇ h input from the driver on the torsion bar torsion angle ⁇ is suppressed, and the followability of the torsion angle ⁇ to the target torsion angle ⁇ ref with respect to sudden steering. Can be improved.
  • the target column angular velocity ⁇ ref1 and the target column angular velocity ⁇ ref2 are added by the adder 143 to become the target column angular velocity ⁇ ref .
  • the target column angular velocity ⁇ ref is input to the speed control unit 130 of the IP control (proportional advance type PI control).
  • the steering angle ⁇ h by the steering of the driver is changed, it will impact on the torsional angle [Delta] [theta] as a disturbance, deviation occurs with respect to the target torsion angle [Delta] [theta] ref. This is especially true for sudden steering.
  • the basic purpose of the steering angle disturbance compensation unit 144 is to reduce the influence of the steering angle ⁇ h as this disturbance. Further, the transfer function Ch of the rudder angle disturbance compensation unit 144 can be determined from the frequency transfer characteristics of a plant model, which will be described later, thereby suppressing the influence of disturbance.
  • the speed control unit 130 of the IP control calculates a current command value Is such that the column angular speed ⁇ c follows the target column angular speed ⁇ ref .
  • the column angular velocity ⁇ c may be a value obtained by multiplying the motor angular velocity ⁇ m by the reduction ratio “1 / N” of the reduction ratio unit 145 that is a reduction mechanism.
  • a limiter 146 that limits the upper and lower limit values of the current command value Is from the speed control unit 130 and outputs the current command value I ref is provided at the subsequent stage of the speed control unit 130.
  • step S40 in FIG. 6 an operation example (step S40 in FIG. 6) of the torsion angle control unit 140 will be described with reference to the flowchart in FIG.
  • the target twist angle ⁇ ref and the twist angle ⁇ are input (step S41), and the deviation ⁇ 0 is calculated by the subtracting unit 141 (step S42). Deviation ⁇ 0 is input to and compensated for torsion angle FB compensation unit 142 (step S43), and compensated target column angular velocity ⁇ ref1 is input to addition unit 143.
  • the steering angle ⁇ h is input (step S44), the steering angle ⁇ h is input to the steering angle disturbance compensation unit 144 and compensated (step S45), and the compensated target column angular velocity ⁇ ref2 is input to the addition unit 143 (step S45). Step S46).
  • the target column angular velocity ⁇ ref which is the addition result of the adding unit 143 is input to the speed control unit 130.
  • the motor angular velocity ⁇ m is multiplied by “1 / N” by the reduction ratio unit 145 (step S47), and the column angular velocity ⁇ c as a multiplication result is input to the speed control unit 130 (step S48).
  • the difference between the target column angular velocity ⁇ ref and the column angular velocity ⁇ c is obtained by the subtracting unit 131, and the difference is integrated (Kvi / s) by the integrating unit 132 and input to the adding unit 134 (step S50).
  • the column angular velocity ⁇ c is proportionally processed (Kvp) by the proportional unit 133, the proportional result is input to the adding unit 134 (step S50), and the current command value Is as the addition result from the adding unit 134 is the upper / lower limit value by the limiter 146. (Step S51), and the limiter 146 outputs a motor control current command value Iref (step S52).
  • twist angle control unit 140 and the twist angle FB compensator 142 speed controller 130 basically to follow the twist angle [Delta] [theta] to the target torsion angle [Delta] [theta] ref, it is possible to achieve the desired steering torque .
  • the target column angular velocity ⁇ ref is input, the output is the column angle ⁇ c and the torsion angle ⁇ , and the speed control unit
  • Pc be the transfer function model of the entire system including 130.
  • the torsion angle ⁇ is simply the difference ( ⁇ c ⁇ h) between the column angle ⁇ c and the steering angle ⁇ h, and is obtained by the subtraction unit 103.
  • the transfer function block (P ⁇ ) 102-1 including the EPS steering system / vehicle system 100 and the speed control unit 130 is a transfer function model in which the input is the target column angular velocity ⁇ ref and the output is the column angular velocity ⁇ c.
  • the transfer function block (P ⁇ ) 102-1 may or may not include a stabilization compensator.
  • the column angular velocity ⁇ c is time-integrated by the integration block 102-2, the column angle ⁇ c is obtained.
  • Equation 7 represents the followability of the twist angle ⁇ to the target twist angle ⁇ ref
  • the second term represents the disturbance characteristic of the steering angle ⁇ h to the twist angle ⁇ . If the second item of Equation 7 is set to “0”, the disturbance due to the steering angle ⁇ h can be theoretically removed. Therefore, the transfer function Ch of the steering angle disturbance compensation unit 144 may be expressed by Equation 8. That is, if the transfer function Ch of the rudder angle disturbance compensation unit 144 is set so as to satisfy Equation 8, the influence of disturbance due to the steering angle ⁇ h can be suppressed.
  • the results of identifying the frequency characteristic Pc from the target column angular velocity ⁇ ref to the column angle ⁇ c on the simulation are the Bode diagrams of FIGS. 15A and 15B, and the inverse transfer function for this identification result, that is, FIG. 16 shows the equation 8 and the result of fitting to it.
  • the thin line in FIG. 16 is the inverse transfer function, and the thick line is the fitting result.
  • the fitted transfer function is a third-order filter expressed by Equation 9.
  • the numerator coefficients b 3 to b 0 and the denominator coefficients a 3 to a 0 were obtained by repetitive calculations as filter coefficients having the same gain and phase with respect to the thin line in FIG.
  • the fitting result is set as the transfer function Ch of the rudder angle disturbance compensation unit 144.
  • the target steering torque generation unit is set only for the basic map, and the target steering torque is set to a straight line such that the target twist angle ⁇ ref is 5 [deg] with respect to 100 [deg] of the steering angle ⁇ h.
  • the output D G of the damper gain map 123 and the output T ref — c of the hysteresis correction unit 124 are set to 0 [Nm].
  • FIG. 17 shows the time response of the steering angle ⁇ h as a steering input and disturbance. The frequency increases from 0 [sec] to 5 [sec], and the input is assumed to be rapid steering.
  • FIG. 18 was used in both cases with and without rudder angle disturbance compensation, and the result in FIG. 18 was obtained.
  • the target twist angle [deg] indicated by a thin line substantially overlaps the characteristic with compensation indicated by the broken line. It can be seen from FIG. 18 that the one with the steering angle disturbance compensation better follows the target twist angle. Also, in the case of sudden steering, the desired torsion angle is followed to achieve a desired steering torque.
  • Damper gain map 123 of the vehicle speed sensitive target steering torque generator 120 is provided by compensating the target steering torque proportional to the steering angular velocity omega h, it can have a viscosity sense of feeling .
  • the steering angle of the steering wheel is turned off, letting it go allows the steering wheel to oscillate without oscillation and improve system stability.
  • a simulation was performed in which manual input from the upper side of the handle 1 was 3 [Nm] between 0 and 1 [sec] and 0 [Nm] after 1 [sec].
  • 19 and 20 show simulation results. As shown in FIG. 19 (B), a state in which 3 [Nm] of manual input torque is applied up to 1 [sec] (the steering angle in FIG. 19 (A) is 30).
  • the torsion angle control unit 140 inputs the column angle ⁇ c of the lower angle of the torsion bar and calculates and uses the steering angle ⁇ h, as in the configuration example shown in FIG. 21 (second embodiment). Also good. That is, the relationship among the torsion angle ⁇ , the steering angle ⁇ h, and the column angle ⁇ c is expressed by Equation 10.
  • a configuration example (third to fifth embodiments) in which the torsion angle control unit includes a stabilization compensation unit will be described.
  • FIG. 22 is a block diagram showing a configuration example (third embodiment) of a torsion angle control unit provided with a stabilization compensation unit for the motor angular velocity ⁇ m .
  • a stabilization compensation unit 147 and an addition unit 148 are added, and the motor angular velocity ⁇ m is a stabilization compensation unit of the compensation value Cs (transfer function). 147, and the current command value Isb from the stabilization compensator 147 is input to the adder 148. If the gains of the torsion angle FB compensation unit 142 and the steering angle disturbance compensation unit 144 are increased in order to improve followability and disturbance characteristics, a high-frequency controllable oscillation phenomenon occurs.
  • the transfer function (Cs) of the stabilization compensator 147 may be, for example, a second order filter or a fourth order filter.
  • the current command value Is from the speed controller 130 and the current command value Isb from the stabilization compensator 147 are added by the adder 148, and the current command value Isa obtained by the addition is input to the limiter 146.
  • Step S50A, S50B the operations of the stabilization compensator 147 and the addition unit 148 (see FIG. 23) Steps S50A, S50B) are added. That is, the current command value Is output from the adding unit 134 in the speed control unit 130 is input to the adding unit 148. Then, the motor angular velocity ⁇ m input to the reduction ratio unit 145 is also input to the stabilization compensator 147, and the stabilization compensation is performed by the stabilization compensator 147 (step S50A). The command value Isb is input to the adder 148.
  • the adder 148 adds the current command values Is and Isb (step S50B), and the current command value Isa as the addition result is input to the limiter 146.
  • Other operations are the same as those of the torsion angle control unit of the first embodiment.
  • FIG. 24A shows the characteristics when the stabilization compensation unit 147 is not provided
  • FIG. 24B shows the case where the stabilization compensation unit 147 is provided, and displays 0 [sec] to 1 [sec]. Yes.
  • the thin line is the target twist angle ⁇ ref [deg]
  • the thick line is the twist angle ⁇ [deg].
  • the gain of the twist angle FB compensator 142 can be set large, and as a result, the followability to the target twist angle ⁇ ref [deg] can be enhanced.
  • the primary filter of Formula 12 is set for the motor angular velocity ⁇ m by the setting of the stabilization compensator 147.
  • FIG. 25 is a block diagram illustrating a configuration example (fourth embodiment) of a twist angle control unit provided with a stabilization compensator for the twist angle ⁇ .
  • a twist angle control unit provided with a stabilization compensator for the twist angle ⁇ .
  • the torsion angle control unit of the third embodiment shown in FIG. 22 not the motor angular velocity ⁇ m but the torsion angle ⁇ is input to the stabilization compensator 247.
  • Other configurations are the same as those of the twist angle control unit of the third embodiment.
  • the operation example of the torsion angle control unit of the fourth embodiment differs from the operation example of the torsion angle control unit of the third embodiment only in the operation of inputting the torsion angle ⁇ to the stabilization compensator 247. Are the same.
  • FIG. 26 is a block diagram showing a configuration example (fifth embodiment) of a torsion angle controller provided with a stabilization compensator for the column angle ⁇ c.
  • the stabilization angle compensation unit 347 is input with the column angle ⁇ c instead of the motor angular velocity ⁇ m .
  • Other configurations are the same as those of the twist angle control unit of the third embodiment.
  • the operation example of the torsion angle control unit of the fifth embodiment is different from the operation example of the torsion angle control unit of the third embodiment only in the operation of inputting the column angle ⁇ c to the stabilization compensator 247. Are the same.
  • one stabilization compensation unit is used for each of the motor angular velocity ⁇ m , the torsion angle ⁇ , and the column angle ⁇ c.
  • the stabilization compensation units are used in appropriate combinations. Also good.
  • the basic map 121, the damper gain map 123, and the hysteresis correction unit 124 may be sensitive to the vehicle speed Vs, and a phase compensation unit is provided at the subsequent stage or the previous stage of the basic map 121. It may be inserted. For example, when it is desired to have a refreshing feeling with respect to steering, phase advance compensation may be set. Even if the current command value of the conventional assist control, the current command value of the estimated value of SAT (Self-Aligning Torque), or the current command value for suppressing the steering wheel vibration is added to the current command value I ref of the torsion angle control unit good.
  • SAT Self-Aligning Torque
  • the speed control unit is configured by IP control (proportional advance PI control), but PI control, P control, PID control, PI-D control, model matching control, model reference control Ordinarily used ones may be used.
  • the steering angular velocity is obtained by differential calculation with respect to the steering angle ⁇ h, but an LPF (low-pass filter) process is appropriately performed in order to reduce the influence of high-frequency noise. Further, differential calculation and LPF processing may be performed by HPF (high pass filter) and gain. Further, the steering angular velocity, not the steering angle [theta] h, may be a signal subjected to processing of differential operation and LPF for detecting the angle theta 1 of the upper angle sensor.
  • each of the above-described embodiments is a specific example for implementing the present invention (for example, sensor information or control amount such as target steering angle, actual steering angle, torsion bar torque, column angle, motor angular velocity, etc.)
  • the technical scope of the present invention is not construed as being limited thereto.
  • the present invention is applied to a column type EPS, but the present invention is not limited to an upstream type such as a column type, and can also be applied to a downstream type EPS such as a rack and pinion.
  • the feedback control based on the target torsion angle is applicable to a steer-by-wire reaction force device that includes at least a torsion bar (an arbitrary spring constant) and a torsion angle detection sensor.
  • a torsion bar an arbitrary spring constant
  • a torsion angle detection sensor an arbitrary spring constant
  • the figure used in description of the above-mentioned embodiment shows an example, and is not limited to these.
  • the relational expression and the mathematical expression are not limited to the above, and may be any realizable expression.

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Abstract

【課題】路面の状態に影響されず、経年によるステアリング操舵系の機構特性の変化に左右されず、操舵角等の車両情報に対して同等の操舵トルクを容易に実現す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】車両のハンドルのコラム軸にトーションバーを備え、コラム軸に接続されたモータを電流指令値に基づいて駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、車両運転情報に基づいて目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、目標捩れ角に対して、トーションバーの捩れ角を追従させるような電流指令値を算出する捩れ角制御部とを備え、トーションバーの検出トルクを車両運転情報に応じた値に追従するように制御する。

Description

電動パワーステアリング装置
本発明は、コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）に備えられているトーションバーの捩れ角を、操舵角、車速、操舵状態等の車両運転情報に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵トルクを実現し、路面の状態に影響されず、経年による機構系特性の変化（摩擦、モータ出力特性など）に左右されない高性能な電動パワーステアリング装置に関する。
　モータ制御装置を搭載した装置として電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、電動パワーステアリング装置は、車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力（操舵補助力）を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、減速機構を含む伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸にアシスト力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシスト力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１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速機構（ウォームとウォームホイールの噛み合い機構で減速比＝１／Ｎ）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、トーションバーを有するコラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θｈを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速機構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）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。
　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。
　コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＣＵ、ＭＰＵ等も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。
　図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ（比例積分）制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。
　加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４－３と慣性３４－２を加算部３４－４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４－１を加算部３４－５で加算し、加算部３４－５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。
　このように従来のアシスト制御では、運転者の手入力にて加えた操舵トルク（トーションバーの捻れトルク）をトルクセンサで検出し、主にそのトルクに応じたアシスト電流としてモータ電流を制御している。しかしながら、この手法では、路面の状態（例えば傾斜）の違いにより、操舵角によって異なる操舵トルクとなってしまうことがある。また、モータ出力特性の経年製品によるバラツキにもより、異なる操舵特性になってしまう。
　かかる問題を解決する車両制御装置として、例えば特許第５２０８８９４号公報（特許文献１）に示されるものがある。特許文献１の装置は、運転者の触覚特性に基づく適切な操舵トルクを与えることができるように、操舵角検出手段と、目標設定手段と、目標設定手段によって設定された操舵トルクの目標値が実現されるように制御する制御手段とを具備している。
特許第５２０８８９４号公報
　しかしながら、特許文献１の装置では、操舵角と操舵トルクとの対応関係を、操舵角又は操舵トルクと手応え量との関係に基づいて予め求めておく必要があり、その対応関係から操舵角に対応する操舵トルクを目標値として設定しなければならない煩雑さがある。また、特許文献１の装置は、操舵トルクの目標値と検出される操舵トルクとの偏差に対してＰＩ制御を用いている。
　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、路面の状態に影響されず、経年によるステアリング操舵系の機構特性の変化（摩擦、モータ出力特性など）に左右されず、操舵角等の車両運転情報に対して同等の操舵トルクを容易に実現す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。
　本発明は車両のハンドルのコラム軸にトーションバーを備え、前記コラム軸に接続されたモータを電流指令値に基づいて駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御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、車両運転情報に基づいて目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、目標トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、前記目標捩れ角に対して、前記トーションバーの捩れ角を追従させるような前記電流指令値を算出する捩れ角制御部とを備え、前記トーションバーの検出トルクを前記車両運転情報に応じた値に追従するように制御することにより達成される。
　また、本発明の上記目的は、前記捩れ角制御部が、前記目標捩れ角及び前記捩れ角の偏差に対して目標コラム角速度１を出力する捩れ角フィードバック補償部と、前記目標コラム角速度１に基づいて前記電流指令値を出力する速度制御部とで構成されていることにより、或いは、前記捩れ角制御部が更に、前記車両運転情報に対して目標コラム角速度２を出力する舵角外乱補償部と、前記モータ角速度をコラム角速度に変換する角速度変換部と、を備えることにより、或いは、前記捩れ角制御部では、前記速度制御部に前記目標コラム角速度１及び２の加算値である目標コラム角速度３と、前記コラム角速度とが入力され、前記目標コラム角速度３と前記コラム角速度の偏差を積分し、前記積分の積分値から前記目標コラム角速度の比例値を減算して前記電流指令値を出力するようになっていることにより、或いは、前記捩れ角制御部が更に、前記モータ角速度に対して伝達関数を設定してシステム全体の安定性を向上する安定化補償部を備えることにより、或いは、前記伝達関数が１次フィルタ若しくは２次フィルタであることにより、或いは、前記捩れ角制御部が更に、前記捩れ角に対して伝達関数を設定してシステム全体の安定性を向上する安定化補償部を備えることにより、或いは、前記捩れ角制御部が更に、コラム角に対して伝達関数を設定してシステム全体の安定性を向上する安定化補償部を備えることにより、或いは、前記伝達関数が２次フィルタ若しくは４次フィルタであることにより、或いは、前記目標操舵トルク生成部に前記ハンドルの右切り／左切りの操舵状態が入力されていることにより、或いは、前記目標操舵トルク生成部が、前記車両運転情報に応じて車速感応のトルク信号１を出力する基本マップと、前記車両運転情報の微分値に車速感応ダンパゲインを乗算してトルク信号２を出力するダンパゲイン部と、前記操舵状態に応じて前記車両運転情報をヒステリシス補正してトルク信号３を出力するヒステリシス補正部と、前記トルク信号１、並びに、前記トルク信号２及び前記トルク信号３のうち少なくとも１つの信号を加算して前記目標操舵トルクを出力する出力部と、で構成されていることにより、或いは、前記車速感応ダンパゲインが、車速に応じて徐々に大きくなる特性であることにより、或いは、前記ヒステリシス補正部が、関数を用いて前記車両運転情報をヒステリシス補正するようになっており、前記操舵状態が右切りの場合と左切りの場合とで前記関数を切り替え、前記関数の切り替え時には前記車両運転情報に対するオフセット調整値を更新することにより、或いは、前記オフセット調整値が、前記車両運転情報及び前記トルク信号３の前回値を用いて算出されることにより、或いは、前記速度制御部の後段に上下限値を制限するリミッタが設けられていることにより、或いは、前記捩れ角フィードバック補償部が伝達関数のゲイン値であることにより、或いは、前記舵角外乱補償部が、前記車両運転情報の変化による前記捩れ角への影響を抑制し、急操舵に対する目標捩れ角への前記捩れ角の追従性を向上する伝達関数の値であることにより、或いは、前記舵角外乱補償部の伝達関数の値が、前記操舵系及び車両系モデルの周波数伝達関数から定められることにより、或いは、前記車両運転情報が操舵角、車速、操舵状態であることにより、より効果的に達成される。
　本発明の電動パワーステアリング装置によれば、ハンドルの右切り／左切りの操舵状態、車速及び操舵角等の車両運転情報から目標捩れ角を生成し、目標捩れ角と検出された捩れ角との偏差を適宜処理すること（例えば、偏差に補償値（伝達関数）を乗算した結果を目標コラム速度として、速度制御すること）で、目標捩れ角に捩れ角が追従するように動作し、操舵角等の車両運転情報に対して所望の操舵トルクを実現することができる。
　更に、捩れ角制御に舵角外乱補償部を設けることにより、運転者から入力される操舵角の変化によるトーションバー捩れ角の影響を抑制し、急な操舵に対する目標捩れ角への捩れ角の追従性を一層向上することが可能である。
　モータ角速度、捩れ角、又はコラム角に対し、安定化するために必要な伝達関数による安定化補償部を設けることにより、ＥＰＳ制御システム全体の安定化を実現することも可能である。目標捩れ角へ捩れ角を追従させるために単純にゲインを上げると発振や振動が発生するが、安定化補償部による信号のフィードバックにより発振や振動を抑制できる。また、安定化補償部を設けることにより、高周波数帯域に発生する振動の発生を抑え、結果的に捩れ角フィードバック補償部のゲインを大きくし、指令値に対する追従性を向上することができる。
従来の電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）内の制御構成例を示すブロック図である。 本発明の基本構成を示すブロック図である。 ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例を示す構造図である。 操舵の右切り／左切りを説明するための線図である。 本発明の基本的な動作例を示すフローチャートである。 目標操舵トルク生成部の構成例を示すブロック図である。 基本マップの特性例を示す線図である。 車速感応ダンパゲインマップの特性例を示す線図である。 ヒステリシス補正部の特性例を示す線図である。 目標操舵トルク生成部の動作例を示すフローチャートである。 捩れ角制御部の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 捩れ角制御部の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 舵角外乱補償部の効果を説明するためのＥＰＳプラントのブロック図である。 舵角外乱補償値の設定方法を説明するボード線図である。 同定結果に対する逆伝達関数とフィッティング結果を示すボード線図である。 舵角外乱補償部による効果を示すシミュレーション結果である。 目標捩れ角に対する補償の有無の相違を示す波形図である。 ダンパゲインマップの効果を示すタイミングチャートである。 ダンパゲインマップがない場合の特性例を示すタイミングチャートである。 捩れ角制御部の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 捩れ角制御部の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。 捩れ角制御部の動作例（第３実施形態）を示すフローチャートである。 安定化補償部の効果を示すタイミングチャートである。 捩れ角制御部の構成例（第４実施形態）を示すブロック図である。 捩れ角制御部の構成例（第５実施形態）を示すブロック図である。
　本発明は、路面の状態に影響されず、操舵角、車速、操舵状態等の車両運転情報に対して同等の操舵トルクを実現するための電動パワーステアリング装置であり、コラム軸に備えられているトーションバーの捩れ角を、車両運転情報に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵トルクを実現している。
　以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
　図３は本発明の基本構成を示すブロック図であり、運転者のハンドル操舵はＥＰＳ操舵系／車両系１００内のモータでアシスト制御される。操舵角θｈ等の車両運転情報に応じた目標操舵トルクＴｒｅｆを出力する目標操舵トルク生成部１２０には、操舵の右切り又は左切りの操舵状態ＳＴｓ、車速Ｖｓ及び操舵角θｈが入力され、目標操舵トルク生成部１２０で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆは、コラム軸２に設けられているトーションバー２Ａのバネ定数をＫｔｏｒとして、“１／Ｋｔｏｒ”の特性を有する変換部１０１で目標捩れ角Δθｒｅｆに変換され、目標捩れ角Δθｒｅｆは捩れ角制御部１４０に入力される。捩れ角制御部１４０には目標捩れ角Δθｒｅｆ、操舵角θｈ、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍが入力されており、捩れ角制御部１４０で捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるような電流指令値Ｉｒｅｆが演算され、電流指令値ＩｒｅｆによりＥＰＳのモータが駆動される。
　ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例は図４に示すようになっており、コラム軸２にはトーションバー２Ａが備えられている。操向車輪８Ｌ,８Ｒには路面反力Ｆｒ及び路面情報μが作用し、トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２のハンドル側には上側角度センサ（角度θ１）が設けられ、トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２の操向車輪側には下側角度センサ（角度θ２）が設けられている。操舵角θｈはコラム軸２の上部に設けられた舵角センサで検出され、上側角度センサの角度θ１及び下側角度センサの角度θ２の偏差から、下記数１及び数２によってトーションバー捩れ角Δθ及びトーションバートルクＴｔを求めることができる。なお、Ｋｔｏｒはトーションバー２Ａのバネ定数である。
（数１）
θ１－θ２＝Δθ
（数２）
Ｋｔｏｒ・Δθ＝Ｋｔｏｒ・（θ１－θ２）＝Ｔｔ
　なお、トーションバートルクＴｔは、例えば特開２００８－２１６１７２号公報で示されるトルクセンサを用いて検出することができる。また、操舵の右切り又は左切りの操舵状態ＳＴｓは、例えば図５に示すような操舵角θｈ及びモータ角速度ωｍの関係で求めることができる。
　このような構成において、本発明の動作例を図６のフローチャートを参照して説明する。
　先ず、操舵角θｈ、操舵状態ＳＴｓ、車速Ｖｓが目標操舵トルク生成部１２０に入力され（ステップＳ１）、目標操舵トルク生成部１２０は目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する（ステップＳ１０）。目標操舵トルクＴｒｅｆは変換部１０１に入力され、変換部１０１で目標捩れ角Δθｒｅｆに変換される（ステップＳ３０）。目標捩れ角Δθｒｅｆ、操舵角θｈ、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍが捩れ角制御部１４０に入力され（ステップＳ３１）、捩れ角制御部１４０は捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆに追従するような電流指令値Ｉｒｅｆを演算し（ステップＳ４０）、電流指令値Ｉｒｅｆに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される（ステップＳ６０）。
　なお、図６におけるデータの入力順番は適宜変更可能である。
　図７は目標操舵トルク生成部１２０の構成例を示しており、操舵角θｈは基本マップ１２１、微分部１２２及びヒステリシス補正部１２４に入力され、基本マップ１２１は、図８に示すような車速Ｖｓをパラメータとするトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを出力する。図８では操舵角θｈの絶対値｜θｈ｜でマップを構成しているが、正負の操舵角θｈに応じてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを出力するようにしても良い。トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａは加算部１２６に入力される。
　また、微分部１２２からは、操舵角θｈを微分して得られる舵角速度ωｈが出力され、舵角速度ωｈは乗算部１２５に入力される。乗算部１２５には車速感応ダンパゲインＤＧが入力されており、乗算結果（＝ＤＧ・ωｈ）であるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂは加算部１２７に入力される。車速感応ダンパゲインＤＧは車速感応のダンパゲインマップ１２３から車速Ｖｓに応じて出力され、例えば図９に示すように車速Ｖｓが高くなるに従って徐々に大きくなる特性である。なお、ダンパゲインマップ１２３及び乗算部１２５でダンパゲイン部を構成している。
　右切り／左切り判定部１１０は例えば図５に示すような判定を行い、判定結果である操舵状態ＳＴｓをヒステリシス補正部１２４に入力する。ヒステリシス補正部１２４には操舵角θｈが入力されており、ヒステリシス補正部１２４は操舵角θｈ及び操舵状態ＳＴｓに基づき、下記数３に従ってトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを演算する。ただし、ｘ＝θｈ、ｙＲ＝Ｔｒｅｆ＿ｃ、ｙＬ＝Ｔｒｅｆ＿ｃとし、ａ＞１、ｃ＞０である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　右切り操舵から左切り操舵、左切り操舵から右切り操舵へ切り替える際に、切り替え時の操舵角θｈ及びトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃの前回値である最終座標（ｘ１，ｙ１）の値に基づき、切り替え後の数３中のｘ方向のオフセット調整値“ｂ”に以下の数４を代入する。これにより、切り替え前後の連続性が保たれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 上記数４は、上記数３中のｘにｘ１を、ｙＲ及びｙＬにｙ１を代入することにより導出することができる。
　“ａ”として１より大きい任意の正数を用いることができ、例えば、ネイピア数“ｅ”を用いた場合、数３及び数４は下記数５及び数６となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　数５及び数６においてＡｈｙｓ＝１[Nm]、ｃ＝０．３と設定し、０[deg]から開始し、＋５０[deg]、－５０[deg]の操舵をした場合の、ヒステリシス補正されたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃの線図例を図１０に示す。即ち、ヒステリシス補正部１２４からのトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは、０の原点→ｌａ（細線）→ｌｂ（破線）→ｌｃ（太線）のようなヒステリシス特性である。
　なお、右切り／左切り判定部１１０での判定方法は、図５に示されるような判定に限られない。例えば、操舵角θｈの現在値が過去値に対してプラス方向（増分が０以上）に変化したか、又はマイナス方向（増分が０未満）に変化したかを確認し、その方向に基づいて判定しても良い。また、操舵角θｈの代わりに、上側角度センサの角度θ１を用いても良い。
　このような構成において、目標操舵トルク生成部１２０の動作例（図６のステップＳ１０）を、図１１のフローチャートを参照して説明する。
　先ず、操舵角θｈ及び車速Ｖｓが入力され（ステップＳ１１）、基本マップ１２１は図８の特性に従い、操舵角θｈ及び車速Ｖｓに応じたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを生成して出力する（ステップＳ１２）。操舵角θｈは微分部１２２及びヒステリシス補正部１２４にも入力され、微分部１２２は操舵角θｈを微分して舵角速度ωｈを出力し（ステップＳ１３）、ダンパゲインマップ１２３は車速Ｖｓに応じた車速感応ダンパゲインＤＧを出力し（ステップＳ１４）、乗算部１２５は舵角速度ωｈ及び車速感応ダンパゲインＤＧを乗算してトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂを演算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂを加算部１２７に入力する（ステップＳ１５）。
　また、右切り／左切り判定部１１０は操舵の右切り／左切りを判定し、判定結果である操舵状態ＳＴｓをヒステリシス補正部１２４に入力する（ステップＳ１６）。ヒステリシス補正部１２４は操舵角θｈに対して、且つ操舵状態ＳＴｓに応じて数５及び数６の演算を行ってヒステリシス補正を実施し（ステップＳ１７）、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを生成する（ステップＳ１８）。トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは加算部１２７に入力される。
　上述のようにして得られたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａ、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃは出力部を構成する加算部１２６及び１２７で加算され、目標操舵トルクＴｒｅｆが演算される（ステップＳ１９）。即ち、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂとトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃが加算部１２７で加算され、その加算結果にトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａが加算部１２６で加算され、その加算結果が目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力される。
　なお、図１１のデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。
　また、図１２は捩れ角制御部１４０の構成例（第１実施形態）を示すブロック図であり、目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの偏差Δθ０が減算部１４１で算出され、偏差Δθ０は補償値ＣＦＢ（伝達関数）の捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部１４２に入力される。捩れ角ＦＢ補償部１４２は偏差Δθ０に対し補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθが追従するような目標コラム角速度ωｒｅｆ１を出力する。目標コラム角速度ωｒｅｆ１は、加算部１４３に入力される。なお、補償値ＣＦＢは単純なゲインＫｐｐでも、或いはＰＩ制御の補償値などでも良い。
　操舵角θｈは補償値Ｃｈ（伝達関数）の舵角外乱補償部１４４に入力され、操舵角θhに対して補償値Ｃｈ（伝達関数）を乗算し、目標コラム角速度ωｒｅｆ２を出力する。舵角外乱補償１４４によれば、運転者から入力される操舵角θｈの変化による、トーションバー捩れ角Δθへの影響を抑制し、急操舵に対する目標捩れ角Δθｒｅｆへの捩れ角Δθの追従性を向上することができる。目標コラム角速度ωｒｅｆ１と目標コラム角速度ωｒｅｆ２は加算部１４３で加算され、目標コラム角速度ω ｒｅｆとなる。目標コラム角速度ω ｒｅｆは、Ｉ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）の速度制御部１３０に入力される。運転者の操舵により操舵角θhが変化すると、それが外乱として捩れ角Δθに影響してしまい、目標捩れ角Δθｒｅｆに対してずれが発生する。特に急な操舵に対しては、それが顕著に出てしまう。舵角外乱補償部１４４の基本的な目的は、この外乱としての操舵角θhの影響を低減させることである。また、舵角外乱補償部１４４の伝達関数Ｃｈは、後述するプラントモデルの周波数伝達特性などから決定することにより、外乱の影響を抑制することが可能である。
　Ｉ－Ｐ制御の速度制御部１３０は、目標コラム角速度ωｒｅｆにコラム角速度ωｃが追従するような電流指令値Ｉｓを算出する。コラム角速度ωcは図１２のように、モータ角速度ωｍに減速機構である減速比部１４５の減速比“１／Ｎ”を乗算した値としても良い。速度制御部１３０からの電流指令値Ｉｓの上下限値を制限して、電流指令値Ｉｒｅｆを出力するリミッタ１４６が速度制御部１３０の後段に設けられている。
　このような構成において、捩れ角制御部１４０の動作例（図６のステップＳ４０）を、図１３のフローチャートを参照して説明する。
　先ず目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθが入力され（ステップＳ４１）、減算部１４１で偏差Δθ０が算出される（ステップＳ４２）。偏差Δθ０は捩れ角ＦＢ補償部１４２に入力されて補償され（ステップＳ４３）、補償された目標コラム角速度ωｒｅｆ１が加算部１４３に入力される。次いで操舵角θｈが入力され（ステップＳ４４）、操舵角θｈは舵角外乱補償部１４４に入力されて補償され（ステップＳ４５）、補償された目標コラム角速度ωｒｅｆ２が加算部１４３に入力される（ステップＳ４６）。加算部１４３の加算結果である目標コラム角速度ωｒｅｆは、速度制御部１３０に入力される。
　また、モータ角速度ωｍは減速比部１４５で“１／Ｎ”を乗算され（ステップＳ４７）、乗算結果であるコラム角速度ωｃが速度制御部１３０に入力される（ステップＳ４８）。目標コラム角速度ωｒｅｆとコラム角速度ωｃの差分が減算部１３１で得られ、差分が積分部１３２で積分（Ｋｖｉ／ｓ）されて加算部１３４に入力される（ステップＳ５０）。コラム角速度ωｃは比例部１３３で比例処理（Ｋｖｐ）され、比例結果が加算部１３４に入力され（ステップＳ５０）、加算部１３４からの加算結果である電流指令値Ｉｓがリミッタ１４６で上下限値を制限され（ステップＳ５１）、リミッタ１４６からモータ制御の電流指令値Ｉｒｅｆが出力される（ステップＳ５２）。
　捩れ角制御部１４０は捩れ角ＦＢ補償部１４２と速度制御部１３０があれば、基本的には目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθを追従させ、所望の操舵トルクを実現することが可能である。
　次に、舵角外乱補償部１４４の効果について説明する。
　ＥＰＳ操舵系／車両系１００を図１４のように速度制御部１３０込みとして扱った場合のシステム全体において、目標コラム角速度ωｒｅｆを入力とし、出力をコラム角θc及び捩れ角Δθとし、速度制御部１３０を含むシステム全体の伝達関数モデルをＰｃとする。捩れ角Δθは単純にコラム角θcと操舵角θhの差分（θc－θh）であり、減算部１０３で求められる。ただし、ＥＰＳ操舵系／車両系１００及び速度制御部１３０を含む伝達関数ブロック（Ｐω）１０２－１は、入力を目標コラム角速度ωｒｅｆ、出力をコラム角速度ωｃとした伝達関数モデルであり、トーションバー２Ａのバネ定数Ｋｔｏｒ、コラム慣性などのＥＰＳ機構系特性と車両の動特性モデルも含む。また、伝達関数ブロック（Ｐω）１０２－１は、安定化補償部を含んでも良いし、含まなくても良い。コラム角速度ωcを、積分ブロック１０２－２で時間積分するとコラム角θcとなる。
　図１４を基に、捩れ角Δθを目標捩れ角Δθｒｅｆ、捩れ角ＦＢ補償部１４２の伝達関数ＣＦＢ、舵角外乱補償部１４４の伝達関数Ｃｈ、システム全体の伝達関数Ｐｃで表現すると、数７になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　数７の第１項が捩れ角Δθの目標捩れ角Δθｒｅｆへの追従性を表し、第２項が操舵角θｈの捩れ角Δθへの外乱特性を表している。この数７の第２項目を“０”とすれば、理論的に操舵角θｈに起因する外乱を除去できることから、舵角外乱補償部１４４の伝達関数Ｃｈを数８にすれば良い。つまり、数８となるように舵角外乱補償部１４４の伝達関数Ｃｈを設定すれば、操舵角θｈによる外乱の影響を抑制することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　次に、舵角外乱補償部１４４の伝達関数Ｃｈの設定方法について説明する。
　シミュレーション上で、目標コラム角速度ωｒｅｆからコラム角θｃまでの周波数特性Ｐｃを同定した結果は、図１５（Ａ）及び（Ｂ）のボード線図であり、更にこの同定結果に対する逆伝達関数、つまり数８とそれにフィッティングした結果を図１６に示す。図１６の細線が逆伝達関数であり、太線がフィッティング結果である。フィッティングした伝達関数は、数９で示される３次のフィルタとしている。分子の係数ｂ３～ｂ０と分母の係数ａ３～ａ０は、それぞれ図１６の細線に対し、ゲインと位相が一致するようなフィルタの係数として、繰り返し計算により求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 上記のフィッティング結果を舵角外乱補償部１４４の伝達関数Ｃｈとして設定する。
　次に、舵角外乱補償部１４４による効果を、シミュレーション結果を用いて説明する。目標操舵トルク生成部の設定は基本マップのみ行い、操舵角θhの１００［deg］に対し、目標捩れ角Δθｒｅｆが５［deg］となるような目標操舵トルクの直線の設定とした。ダンパゲインマップ１２３の出力ＤＧ、ヒステリシス補正部１２４の出力Ｔｒｅｆ＿ｃは０［Nm］としている。図１７に、操舵入力及び外乱としての操舵角θhの時間応答を示す。０［sec］から５［sec］にかけて周波数が高くなり、急操舵を想定した入力としている。図１７の操舵角θhを舵角外乱補償の有りと無しの両方の場合に用い、図１８の結果を得た。なお、図１８では見難いが、細線で示す目標捩れ角［deg］は破線の補償有りの特性とほぼ重なっている。図１８より、舵角外乱補償が有る方が目標捩れ角へ良く追従しているのが分かる。また、急操舵の場合にも目標捩れ角へ追従し、所望の操舵トルクを実現している。
　目標操舵トルク生成部１２０内に車速感応型のダンパゲインマップ１２３が設けられており、舵角速度ωｈに比例した目標操舵トルクを補償することにより、フィーリングとしての粘性感を持たせることが出来る。ステアリングの舵角を切った状態から、手放しをすることにより、ハンドルが発振することなく収れん性を持たせ、システム安定性を向上させることができる。手放しを想定するために、ハンドル１の上側からの手入力を０～１[sec]の間で３[Nm]加え、１[sec]以降は０[Nm]としたシミュレーションを行った。図１９及び図２０はシミュレーション結果を示しており、図１９（Ｂ）に示すように、１[sec]まで手入力トルクを３[Nm]加えた状態（図１９（Ａ）の舵角は３０[deg]弱）から０[Nm]にステップ的に変化させることで手放しを想定しているが、図１９（Ａ）に示すように舵角が、０[deg]に安定して収束しているのが分かる。それに対し、ダンパゲインマップ１２３を設けない場合で、同じ手入力トルクを加えた応答は、図２０に示すように振動的になり収束性が悪く、また、制御的に発振してしまう場合がある。
　なお、捩れ角制御部１４０は、図２１に示す構成例（第２実施形態）のように、トーションバーの下側角度のコラム角θｃを入力し、操舵角θｈを算出して用いるようにしても良い。即ち、捩れ角Δθ、操舵角θｈ及びコラム角θｃの関係は、数１０となる。
（数１０）
Δθ＝θｃ－θｈ
数１０を操舵角θｈについて変形すると、数１１となる。
（数１１）
θｈ＝θｃ－Δθ
よって、図２１に示すように、捩れ角Δθ及びコラム角θｃを減算部１４１Ａに入力し、減算部１４１Ａで数１１を演算することによって操舵角θｈを得ることができるので、この算出された操舵角θｈを舵角外乱補償部１４４に入力することで、上述と同様な制御性能を達成できる。
　捩れ角制御部が安定化補償部を備える構成例（第３～第５実施形態）について説明する。システムの安定性を向上させる安定化補償部を設けることで、発振現象の対策を行うことができる。
　図２２は、モータ角速度ωｍに対して安定化補償部を設けた捩れ角制御部の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。図１２に示される第１実施形態の捩れ角制御部と比べると、安定化補償部１４７及び加算部１４８が追加されており、モータ角速度ωｍは補償値Ｃｓ（伝達関数）の安定化補償部１４７に入力され、安定化補償部１４７からの電流指令値Ｉｓｂが加算部１４８に入力される。追従性及び外乱特性を向上させるために、捩れ角ＦＢ補償部１４２、舵角外乱補償部１４４のゲインを上げると、高域の制御的な発振現象が発生してしまう。この対策として、モータ角速度ωｍに対し、安定化するために必要な伝達関数（Ｃｓ）を安定化補償部１４７に設定する。これにより、ＥＰＳ制御システム全体の安定化を実現することができる。安定化補償部１４７の伝達関数（Ｃｓ）として、例えば２次フィルタ、４次フィルタ等でも良い。
　速度制御部１３０からの電流指令値Ｉｓ及び安定化補償部１４７からの電流指令値Ｉｓｂは加算部１４８で加算され、加算で得られた電流指令値Ｉｓａがリミッタ１４６に入力される。
　第３実施形態の捩れ角制御部の動作例では、第１実施形態の捩れ角制御部の動作例に対して、図２３に示されるように、安定化補償部１４７及び加算部１４８の動作（ステップＳ５０Ａ、Ｓ５０Ｂ）が加わる。即ち、速度制御部１３０内の加算部１３４から出力された電流指令値Ｉｓは、加算部１４８に入力される。そして、減速比部１４５に入力されたモータ角速度ωｍは安定化補償部１４７にも入力され、安定化補償部１４７で安定化補償が実施され（ステップＳ５０Ａ）、安定化補償部１４７からの電流指令値Ｉｓｂは加算部１４８に入力される。加算部１４８で電流指令値Ｉｓ及びＩｓｂの加算が行われ（ステップＳ５０Ｂ）、加算結果である電流指令値Ｉｓａはリミッタ１４６に入力される。その他の動作は、第１実施形態の捩れ角制御部の動作と同じである。
　図１７と同一の操舵角θｈを入力した場合について、安定化補償部１４７の効果を示すシミュレーション結果を図２４に示して説明する。安定化補償部１４７を設けない場合において、振動的になるように捩れ角ＦＢ補償部１４２のゲインを調整した。また、操舵角θｈが増加する方向に操舵した場合、捩れ角Δθがプラスとなるように、符号を調整した。図２４（Ａ）が安定化補償部１４７が無い場合の特性であり、図２４（Ｂ）が安定化補償部１４７を設けた場合であり、０[sec]から １[sec]を表示している。安定化補償部１４７を設けることにより、高域の制御的な発振や振動を抑制していることが確認できる。図２４ではほぼ重なっているが、細線が目標捩れ角Δθｒｅｆ[deg]であり、太線が捩れ角Δθ[deg]である。また、安定化補償部１４７を設けることにより、捩れ角ＦＢ補償部１４２のゲインを大きく設定することができ、結果的に目標捩れ角Δθｒｅｆ[deg]への追従性を高めることができる。本シミュレーションでは、安定化補償部１４７の設定で、モータ角速度ωｍに対して数１２の１次フィルタを設定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　図２５は、捩れ角Δθに対して安定化補償部を設けた捩れ角制御部の構成例（第４実施形態）を示すブロック図である。図２２に示される第３実施形態の捩れ角制御部と比べると、安定化補償部２４７には、モータ角速度ωｍではなく、捩れ角Δθが入力されている。その他の構成は、第３実施形態の捩れ角制御部と同じである。
　第４実施形態の捩れ角制御部の動作例は、第３実施形態の捩れ角制御部の動作例と比べると、安定化補償部２４７に捩れ角Δθが入力される動作が異なるだけで、その他は同じである。
　第４実施形態における安定化補償部２４７の設定では、捩れ角Δθに対して数１３の２次フィルタを設定することで、第３実施形態の場合とほぼ同等の効果が得られる。但し、第４実施形態でのシミュレーション結果例は割愛する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　図２６は、コラム角θｃに対して安定化補償部を設けた捩れ角制御部の構成例（第５実施形態）を示すブロック図である。図２２に示される第３実施形態の捩れ角制御部と比べると、安定化補償部３４７には、モータ角速度ωｍではなく、コラム角θｃが入力されている。その他の構成は、第３実施形態の捩れ角制御部と同じである。
　第５実施形態の捩れ角制御部の動作例は、第３実施形態の捩れ角制御部の動作例と比べると、安定化補償部２４７にコラム角θｃが入力される動作が異なるだけで、その他は同じである。
　なお、第３～第５実施形態では、モータ角速度ωｍ、捩れ角Δθ及びコラム角θｃそれぞれに対する安定化補償部を１つ使用しているが、各安定化補償部を適宜組み合わせて使用しても良い。
　上述の実施形態（第１～第５実施形態）において、基本マップ１２１、ダンパゲインマップ１２３及びヒステリシス補正部１２４は車速Ｖｓに感応したものでも良く、基本マップ１２１の後段若しくは前段に位相補償部を挿入してもよい。例えば操舵に対してスッキリ感を持たせたい場合は、位相進み補償を設定すれば良い。捩れ角制御部の電流指令値Ｉｒｅｆに従来のアシスト制御の電流指令値、或いはＳＡＴ(Self-Aligning　Torque）推定値の電流指令値、或いはハンドル振動抑制のための電流指令値を加算しても良い。
　更に、上述の実施形態では速度制御部をＩ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）で構成しているが、ＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、ＰＩ－Ｄ制御、モデルマッチング制御、モデル規範制御などの一般的に用いられるものでも良い。
　また、上述の実施形態では、舵角速度は、操舵角θｈに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理を実施している。また、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）とゲインにより、微分演算とＬＰＦの処理を実施しても良い。更に、舵角速度は、操舵角θｈではなく、上側角度センサの検出角度θ１に対する微分演算とＬＰＦの処理を行った信号でも良い。
　なお、上述の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例（例えば、目標操舵角、実舵角、トーションバートルク、コラム角、モータ角速度等のセンサ情報又は制御量等）を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されるものではない。例えば、上述の実施形態では本発明をコラム型ＥＰＳに適用しているが、本発明はコラム型等の上流型に限られず、ラック＆ピニオン等の下流型ＥＰＳにも適用可能である。更に、目標捩れ角に基づくフィードバック制御を行うということでは、トーションバー（バネ定数任意）及び捩れ角検出用のセンサを少なくとも備えるステアバイワイヤ反力装置等にも適用可能である。また、上述の実施形態の説明において使用した図は一例を示すものであり、これらに限られない。関係式や数式も上記に限られず、実現可能なものであれば良い。
１　　　　　　　　　　　ハンドル
２　　　　　　　　　　　コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
３　　　　　　　　　　　減速機構
１０　　　　　　　　　　トルクセンサ
１２　　　　　　　　　　車速センサ
１４　　　　　　　　　　舵角センサ
２０　　　　　　　　　　モータ
３０　　　　　　　　　　コントロールユニット（ＥＣＵ）
１００　　　　　　　　　ＥＰＳ操舵系／車両系
１０１　　　　　　　　　変換部
１１０　　　　　　　　　右切り／左切り判定部
１２０　　　　　　　　　目標操舵トルク生成部
１２１　　　　　　　　　基本マップ
１２３　　　　　　　　　ダンパゲインマップ
１２４　　　　　　　　　ヒステリシス補正部
１３０　　　　　　　　　速度制御部
１４０　　　　　　　　　捩れ角制御部
１４２　　　　　　　　　捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部
１４４　　　　　　　　　舵角外乱補償部
１４７、２４７、３４７　安定化補償部

Claims (19)

  1. 車両のハンドルのコラム軸にトーションバーを備え、前記コラム軸に接続されたモータを電流指令値に基づいて駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
    車両運転情報に基づいて目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、
    目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、
    前記目標捩れ角に対して、前記トーションバーの捩れ角を追従させるような前記電流指令値を算出する捩れ角制御部と、
    を備え、
    前記トーションバーの検出トルクを前記車両運転情報に応じた値に追従するように制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記捩れ角制御部が、
    前記目標捩れ角及び前記捩れ角の偏差に対して目標コラム角速度１を出力する捩れ角フィードバック補償部と、
    前記目標コラム角速度１に基づいて前記電流指令値を出力する速度制御部とで構成されている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 前記捩れ角制御部が更に、
    前記車両運転情報に対して目標コラム角速度２を出力する舵角外乱補償部と、
    前記モータ角速度をコラム角速度に変換する角速度変換部と、
    を備える請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 前記捩れ角制御部では、
    前記速度制御部に前記目標コラム角速度１及び２の加算値である目標コラム角速度３と、前記コラム角速度とが入力され、前記目標コラム角速度３と前記コラム角速度の偏差を積分し、前記積分の積分値から前記目標コラム角速度の比例値を減算して前記電流指令値を出力するようになっている請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 前記捩れ角制御部が更に、
    前記モータ角速度に対して伝達関数を設定してシステム全体の安定性を向上する安定化補償部を備える請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
  6. 前記伝達関数が１次フィルタ若しくは２次フィルタである請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
  7. 前記捩れ角制御部が更に、
    前記捩れ角に対して伝達関数を設定してシステム全体の安定性を向上する安定化補償部を備える請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
  8. 前記捩れ角制御部が更に、
    コラム角に対して伝達関数を設定してシステム全体の安定性を向上する安定化補償部を備える請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
  9. 前記伝達関数が２次フィルタ若しくは４次フィルタである請求項７又は８に記載の電動パワーステアリング装置。
  10. 前記目標操舵トルク生成部に前記ハンドルの右切り／左切りの操舵状態が入力されている請求項１乃至９のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  11. 前記目標操舵トルク生成部が、
    前記車両運転情報に応じて車速感応のトルク信号１を出力する基本マップと、
    前記車両運転情報の微分値に車速感応ダンパゲインを乗算してトルク信号２を出力するダンパゲイン部と、
    前記操舵状態に応じて前記車両運転情報をヒステリシス補正してトルク信号３を出力するヒステリシス補正部と、
    前記トルク信号１、並びに、前記トルク信号２及び前記トルク信号３のうち少なくとも１つの信号を加算して前記目標操舵トルクを出力する出力部と、
    で構成されている請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
  12. 前記車速感応ダンパゲインが、車速に応じて徐々に大きくなる特性である請求項１１に記載の電動パワーステアリング装置。
  13. 前記ヒステリシス補正部が、関数を用いて前記車両運転情報をヒステリシス補正するようになっており、前記操舵状態が右切りの場合と左切りの場合とで前記関数を切り替え、前記関数の切り替え時には前記車両運転情報に対するオフセット調整値を更新する請求項１１又は１２に記載の電動パワーステアリング装置。
  14. 前記オフセット調整値が、前記車両運転情報及び前記トルク信号３の前回値を用いて算出される請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置。
  15. 前記速度制御部の後段に上下限値を制限するリミッタが設けられている請求項２乃至１４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  16. 前記捩れ角フィードバック補償部が伝達関数のゲイン値である請求項２乃至１５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  17. 前記舵角外乱補償部が、前記車両運転情報の変化による前記捩れ角への影響を抑制し、急操舵に対する目標捩れ角への前記捩れ角の追従性を向上する伝達関数の値である請求項３乃至１６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  18. 前記舵角外乱補償部の伝達関数の値が、前記操舵系及び車両系モデルの周波数伝達関数から定められる請求項１７に記載の電動パワーステアリング装置。
  19. 前記車両運転情報が操舵角、車速、操舵状態である請求項１乃至１８のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
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