JP2009006985A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面からの反力を考慮して操舵トルクを精度良く推定することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵トルク検出手段１４で検出した操舵トルクに基づいて第１のトルク指令値を演算する第１のトルク指令値演算手段３１と、操舵トルク検出手段１４の異常を検出するトルク検出部異常検出手段３３と、ステアリング機構に路面側から伝達されるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段３２１を有し、該セルフアライニングトルク推定手段３２１で推定したセルフアライニングトルクに基づいてトルク指令値を演算する第２のトルク指令値演算手段３２と、前記トルク検出部異常検出手段３３で前記操舵トルク検出手段の異常を検出したときに、前記第１のトルク指令値演算手段に代えて前記第２のトルク指令値演算手段を選択する異常時切換手段３４とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいてトルク指令値を演算するトルク指令値演算手段と、ステアリング機構に操舵補助力を与える電動モータと、前記トルク指令値に基づいて電動モータを制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、ステアリング装置として運転者がステアリングホイールを操舵する操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が普及している。
この種の電動パワーステアリング装置では、搭載対象車両が大型化することにより、電動パワーステアリング装置の高出力化が進み、モータトルクが増大すると共に大電流化が加速している。

このように、電動パワーステアリング装置の高出力化が進むと、電動パワーステアリング装置を停止させた状態での手動操舵時の操舵トルクが大きくなって、操舵が困難となる状況となっている。
従来、操舵トルクセンサ等の異常が発生した場合、電動パワーステアリング装置を停止させて安全を確保するようにしていたが、手動操舵時の操舵トルクが大きくなりすぎて操舵が困難となっているので、操舵トルクセンサ等の異常が発生した場合でも電動モータを駆動制御して操舵補助力の発生を継続することが望まれている。

このため、従来、操舵トルクセンサが故障した場合に、操舵トルク推定手段で車速信号と操舵角信号とに基づいて操舵トルクを推定し、推定した操舵トルクに基づいて電動機の駆動制御をするようにした電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３９０３３３号公報（第１頁、図２）

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、車速信号と操舵角信号とに基づいて操舵トルクを推定し、推定した操舵トルクに基づいて電動モータの駆動制御をするので、推定した操舵トルクで運転者の手放しなどの操舵状態を正しく認識することができず、ステアリングホイールが勝手に切込んでしまうなど運転者の意に反する操舵状態となって、ただでさえ操舵トルクセンサの故障により電動パワーステアリング装置の異常を表す警報ランプが点灯して運転者に不安感を与えている状態なので、運転者により大きな違和感を与えるという未解決の課題がある。

しかも、操舵トルクの推定に、路面からの反力を考慮していないため、路面摩擦係数が低い等のトルク推定モデルで考慮されていない状態におちいると、正しくトルクを推定することができなくなるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、路面からの反力を考慮して操舵補助力の発生を継続することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助トルク指令値を演算する第１のトルク指令値演算手段と、前記ステアリング機構に与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記操舵トルク検出手段の異常を検出するトルク検出部異常検出手段と、前記ステアリング機構に路面側から伝達されるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、該セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルクに基づいてトルク指令値を演算する第２のトルク指令値演算手段と、前記トルク検出部異常検出手段で前記操舵トルク検出手段の異常を検出したときに、前記第１のトルク指令値演算手段に代えて前記第２のトルク指令値演算手段を選択する異常時切換手段とを備えていることを特徴としている。

この請求項１に係る発明では、セルフアライニングトルク推定手段で、路面からステアリンク機構に伝達さるセルフアライニングトルクを推定し、推定したセルフアライニングトルクに基づいて第２のトルク指令値演算手段でトルク指令値を演算し、操舵トルク検出手段の異常を検出したときに、異常時切換手段で操舵トルク検出手段からのトルク検出値の出力を停止すると共に、第１のトルク指令値演算手段に代えて第２のトルク指令値演算手段を選択することにより、路面から伝達されるセルフアライニングトルクを考慮した正確なトルク検出値を求めることができる。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記ステアリング機構の操舵角を検出する操舵角検出手段を有し、前記セルフアライニングトルク推定手段は前記操舵角に基づいてセルフアライニングトルクを推定するように構成されていることを特徴としている。
この請求項２に係る発明では、操舵角に基づいてセルフアライニングトルクを推定するので、ステアリング機構の操舵状態に応じたセルフアライニングトルクを正確に検出することができる。

さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記ステアリンク機構の操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段とを有し、前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記操舵角及び前記車速に基づいてセルフアライニングトルクを推定するように構成されていることを特徴としている。

この請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、操舵角及び車速に基づいてセルフアライニングトルクを推定するので、車両の走行状態を加味してより正確なセルフアライニングトルクを推定することができる。
さらに、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２又は３に係る発明において、前記車両の前輪に作用する横力を検出する横力検出手段を有し、前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記横力に基づいてセルフアライニングトルクを補正するように構成されていることを特徴としている。

この請求項４に係る発明では、横力に基づいてセルフアライニングトルクを補正するので、より正確なセルフアライニングトルクを推定することができる。
また、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２乃至４の何れか１項に係る発明において、路面と車輪との間の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段を有し、前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記摩擦係数に基づいてセルフアライニングトルクを補正するように構成されていることを特徴としている。

この請求項５に係る発明では、摩擦係数に基づいてセルフアライニングトルクを補正するので、路面状態を加味してより正確なセルフアライニングトルクを推定することができる。
さらに、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、請求項５に係る発明において、制動時における車輪のロック傾向を検知したときに当該車輪の制動力を制御するアンチスキッド制御手段を有し、前記摩擦係数推定手段は、前記アンチスキッド制御手段の作動状態に基づいて前記摩擦係数を推定するように構成されていることを特徴としている。

この請求項６に係る発明では、アンチスキッド制御手段の作動状態に基づいて摩擦係数を推定するので、高精度に摩擦係数を推定することができる。
さらに、請求項７に係る電動パワーステアリング装置は、請求項５又は６に係る発明において、前記操舵角に応じて車両の規範ヨーレートを推定する規範ヨーレート推定手段と、車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段とを有し、前記摩擦係数推定手段は、前記規範ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分に基づいて前記摩擦係数を推定するように構成されていることを特徴としている。

この請求項７に係る発明では、規範ヨーレートと実ヨーレートとの差分に基づいて摩擦係数を推定するので、高精度に摩擦係数を推定することができる。
さらにまた、請求項８に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２乃至７の何れか１項に係る発明において、前記操舵角検出手段は、車両の前輪左右の車輪速を検出する車輪速検出手段で検出した車輪速に基づいて操舵角を検出するように構成されていることを特徴としている。

この請求項８に係る発明では、前輪左右の車輪速に基づいて操舵角を検出するようにしているので、ステアリング機構に操舵角検出手段を設けることなく、アンチロックブレーキシステム等で使用されている車輪速検出手段を利用することができ、部品点数を減少させることができる。
なおさらに、請求項９に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２乃至７の何れか１項に係る発明において、前記操舵角検出手段は、車両の前輪左右の車輪速を検出する車輪速検出手段で検出した車輪速に基づいて算出された舵角と相対舵角とから操舵角を検出するように構成されていることを特徴としている。

この請求項９に係る発明では、車両前輪左右の車輪速に基づいて舵角を算出し、算出した舵角と相対舵角とから操舵角を検出するので、操舵角の検出をより正確に行うことができる。
また、請求項１０に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至９の何れか１つに係る発明において、前記第２のトルク指令値演算手段は、前記セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルクに１より小さいゲインを乗じてトルク指令値を演算するように構成されていることを特徴としている。

この請求項１０に係る発明では、セルフアライニングトルクに１より小さいゲインを乗じてトルク指令値を算出するので、路面からの反力に応じた最適なトルク指令値を演算することができる。

本発明によれば、第２のトルク指令値演算手段で、セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルクに基づいてトルク指令値を算出するようにしているので、操舵トルク検出手段の異常を検出したときに、路面から伝達されるセルフアライニングトルクを考慮した正確なトルク検出値を求めることができ、操舵トルク検出手段の故障後も操舵補助制御を運転者に違和感を与えることなく継続することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に一実施形態を示す概略構成図であって、図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸２ａとこの入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成されるユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成されるユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構８で車両幅方向の直進運動に変換されて左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって転舵輪Ｗを転舵させる。

ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結された操舵補助力を発生する電動機としての例えばブラシレスモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
また、減速ギヤ１１のステアリングホイール１側に連接されたハウジング１３内に操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出するように構成されている。

そして、操舵トルクセンサ１４から出力される操舵トルク検出値Ｔは、図２に示すように、コントローラ１５に入力される。このコントローラ１５には、操舵トルクセンサ１４からのトルク検出値Ｔの他に車速センサ１６で検出した車速Ｖｓ、電動モータ１２に流れるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗ及びレゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角センサ１７で検出した電動モータ１２の回転角θ、ステアリングシャフト２の操舵角を検出する操舵角検出手段としての操舵角センサ１８で検出した操舵角φも入力され、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させる電流指令値としての操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆを算出し、算出した操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆに対して回転角θに基づいて算出するモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいて各種補償処理を行ってからｄ−ｑ軸電流指令値に変換した後２相／３相変換して３相電流指令値Ｉｕｒｅｆ〜Ｉｗｒｅｆを算出し、これら３相電流指令値Ｉｕｒｅｆ〜Ｉｗｒｅｆとモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗとに基づいて電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御処理して電動モータ１２を駆動制御するモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを出力する。

すなわち、コントローラ１５は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｓに基づいて電流指令値としての操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆを演算する操舵補助トルク指令値演算部２１と、このトルク指令値演算部２１で演算した操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆを補償するトルク指令値補償部２２と、この指令値補償部２２で補償された補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′に基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出し、算出したｄ−ｑ軸電流指令値を２相／３相変換して３相電流指令値Ｉｕｒｅｆ、Ｉｖｒｅｆ及びＩｗｒｅｆを算出するｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３と、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３から出力される電流指令値Ｉｕｒｅｆ、Ｉｖｒｅｆ及びＩｗｒｅｆとモータ電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗとに基づいてモータ電流を生成して電動モータ１２を駆動制御するモータ電流制御部２４とで構成されている。

操舵補助トルク指令値演算部２１は、操舵トルクセンサ１４から入力される操舵トルクＴと車速センサ１６から入力される車速Ｖｓとに基づいて第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を演算する第１の操舵補助トルク指令値演算部３１と、ステアリングシャフト２の操舵角φを検出する操舵角センサ１８から入力される操舵角φ及び車速センサ１６から入力される車速Ｖｓに基づいて第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を演算する第２の操舵補助トルク指令値演算部３２と、操舵トルクセンサ１４の異常を検出するトルクセンサ異常検出部３３と、該トルクセンサ異常検出部３３から出力される異常検出信号に基づいて前記第１の操舵補助トルク指令値演算部３１及び第２の操舵補助トルク指令値演算部３２の何れかを選択する異常時切換手段としての指令値選択部３４とを備えている。

第１の操舵補助トルク指令値演算部３１は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｓをもとに図３に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂを算出するトルク指令値算出部３１１と、このトルク指令値算出部３１１から出力される操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂの位相補償を行って位相補償値Ｉｒｅｆｂ′を算出する位相補償部３１２と、操舵トルクセンサ１４から入力される操舵トルクＴに基づいてステアリング中立付近の制御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現するように、操舵トルクＴを微分演算処理してアシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行うセンタ応答性改善指令値Ｉｒを算出するセンタ応答性改善部３１３と、位相補償部３１２の位相補償出力とセンタ応答性改善部３１３のセンタ応答性改善指令値Ｉｒとを加算して第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を算出する加算器３１４とを備えている。

ここで、トルク指令値算出部３１１で参照する操舵補助トルク指令値算出マップは、図３に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂをとると共に、車速Ｖｓをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが"０"からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂが"０"を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂが操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂが急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。

第２のトルク指令値演算部３２は、操舵角センサ１８からの操舵角φ及び車速Ｖｓに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定するセルフアライニングトルク推定部３２１と、このセルフアライニングトルク推定部３２１で推定したセルフアライニングトルクＳＡＴに“１”未満のゲインで増幅して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する増幅部３２２とで構成されている。

ここで、セルフアライニングトルク推定部３２１では、操舵角センサ１８から入力される操舵角φに基づいて下記（１）式で表される車速センサ１６から入力される車速Ｖｓによってパラメータが変化される２次の伝達関数Ｔｓａｔを有するセルフアライニングトルク推定モデルを使用して演算することにより、ステアリングギヤ機構８のラック軸に路面から入力されるセルフアライニングトルクＳＡＴを推定する。

Ｔｓａｔ＝（ｃ₀ｓ²＋ｃ₁ｓ＋ｃ₂）／（ｓ²＋ａ₁ｓ＋ａ₂） …………（１）
ここで、ａ₁，ａ₂，ｃ₀，ｃ₁，ｃ₂は車速Ｖｓによって変化される係数である。

セルフアライニングトルク推定モデルは、具体的には、図４に示すように、操舵角φをもとにノミナル値算出マップを参照して、セルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎを算出するノミナル値算出部３２１ａと、車速Ｖｓをもとに車速ゲイン算出マップを参照して車速ゲインＫｖを算出するゲイン算出部３２１ｂと、ノミナル値算出部３２１ａで算出したセルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎと車速ゲイン算出部３２１ｂで算出した車速ゲインＫｖとを乗算する乗算器３２１ｃと、この乗算器３２１ｃの乗算出力をローパスフィルタ処理する１次のローパスフィルタ３２１ｄとで構成されている。

ここで、ノミナル値算出マップは、図５に示すように、ステアリングホイール１が中立位置（直進走行位置）にあって操舵角φが“０”であるときにはセルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎが“０”となり、この状態からステアリングホイール１を右切り（又は左切り）して操舵角φが正（又は負）方向に増加する場合には、操舵角φの増加に応じてノミナル値ＳＡＴｎが略直線的に正方向（又は負方向）に増加して、所定舵角φ１（−φ１）に達すると、ノミナル値ＳＡＴｎが正（又は負）のピークに達し、その後操舵角φの正（又は負）方向への増加に応じてノミナル値ＳＡＴｎが正方向（又は負方向）に減少するように特性曲線Ｌ１が設定されている。

また、車速ゲイン算出マップは、図６に示すように、車速Ｖｓが“０”であるときには車速ゲインＫｖも“０”となるが、車速Ｖｓが“０”から増加すると車速ゲインＫｖが急激に増加し、その後車速Ｖｓの増加に伴って緩やかに増加するように特性曲線Ｌ２が設定されている。

また、トルクセンサ異常検出部３３は、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴが入力され、この操舵トルクＴが車両の走行時に所定時間以上変化しない状態が継続した場合、操舵トルクＴが予め設定した天絡による異常設定値を超えた状態が所定時間以上継続した場合、操舵トルクＴが予め設定した地絡による異常閾値未満の状態を所定時間以上継続した場合等の操舵トルクセンサ異常検出条件を満足した場合に、異常検出信号Ｓａを例えば論理値“１”に設定し、上記操舵トルクセンサ異常検出条件を満足していないときに異常検出信号Ｓａを論理値“０”に設定する。

さらに、指令値選択部３４は、トルクセンサ異常検出部３３から出力される異常検出信号Ｓａが論理値“０”であるときに、前述した第１のトルク指令値演算部３１で演算した第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を選択し、異常検出信号Ｓａが論理値“１”であるときに、前述した第２のトルク指令値演算部３２で演算した第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を選択し、選択した第１のトルク指令値Ｉｒｅｆ１又は第２のトルク指令値Ｉｒｅｆ２をトルク指令値Ｉｒｅｆとして後述する加算器４６に出力する。

指令値補償部２２は、回転角センサ１７で検出されるモータ回転角θを電気角θｅに変換する電気角変換部４０と、回転角センサ１７で検出されるモータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出する角速度演算部４１と、この角速度演算部４１で算出されたモータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出する角加速度演算部４２と、角速度演算部４１で算出されたモータ角速度ωに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部４３と、角加速度演算部４２で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ１２の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部４４とを少なくとも有する。

ここで、収斂性補償部４３は、車速センサ１６で検出した車速Ｖｓ及び角速度演算部４１で算出されたモータ角速度ωが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、モータ角速度ωに車速Ｖｓに応じて変更される収斂性制御ゲインＫｃを乗じて収斂性補償値Ｉｃを算出する。

そして、慣性補償部４４で算出された慣性補償値Ｉｉと収斂性補償部４３で算出された収斂性補償値Ｉｃとが加算器４５で加算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助トルク指令値演算部２１から出力される操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆに加算器４６で加算されて補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′が算出され、この補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′がｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３に出力される。

また、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３は、補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′とモータ角速度ωとに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを算出するｄ軸電流指令値算出部５１と、電気角変換部４０から出力される電気角θｅ、角速度演算部４１から出力されるモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)を算出する誘起電圧モデル算出部５２と、この誘起電圧モデル算出部５２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)とｄ軸電流指令値算出部５１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆと補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′とモータ角速度ωとに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを算出するｑ軸電流指令値算出部５３と、ｄ軸電流指令値算出部５１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとｑ軸電流指令値算出部５３から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとを３相電流指令値Ｉｕｒｅｆ、Ｉｖｒｅｆ及びＩｗｒｅｆに変換する２相／３相変換部５４とを備えている。

モータ電流制御部２４は、電動モータ１２の各相コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗに供給されるモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを検出するモータ電流検出部６０と、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３の２相／３相変換部５４から入力される電流指令値Ｉｕｒｅｆ，Ｉｖｒｅｆ及びＩｗｒｅｆからモータ電流検出部６０で検出したモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを個別に減算して各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗを求める減算器６１ｕ、６１ｖ及び６１ｗと、求めた各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗに対して比例積分制御を行って電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗを算出するＰＩ電流制御部６２とを備えている。

また、モータ電流制御部２４は、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗが入力されて、これら電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに基づいてデューティ演算を行って電動モータ１２の各相のデューティ比を算出してパルス幅変調（ＰＷＭ）信号でなるインバータ制御信号を形成するパルス幅変調部６３と、このパルス幅変調部６３から出力されるインバータ制御信号に基づいて３相モータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを形成して電動モータ１２に出力するインバータ６４とを備えている。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、操舵トルクセンサ１４が正常状態にあるものとすると、トルク指令値演算部２１に設けられたトルクセンサ異常検出部３３において操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴがトルクセンサ異常検出条件を満足しないことにより、論理値“０”の異常検出信号Ｓａが指令値選択部３４に出力される。このため、指令値選択部３４で第１の操舵補助トルク指令値演算部３１が選択されて、この第１の操舵補助トルク指令値演算部３１から出力される第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１が操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆとして加算器４６に出力される。

このとき、車両がステアリングホイール１を直進状態の中立位置として停車しているものとする。この状態でステアリングホイール１が操舵されていない場合には、操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴが“０”であり、車速Ｖｓも“０”であるので、第１の操舵補助トルク指令値演算部３１のトルク指令値算出部３１１で操舵トルクＴ及び車速Ｖｓをもとに操舵補助トルク指令値算出マップを参照したときに操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂが“０”となり、第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１も“０”となる。

このとき、電動モータ１２も停止しているため、指令値補償部２２の角速度演算部４１で演算されるモータ角速度ω及び角加速度演算部４２で演算されるモータ角加速度αが共に“０”であるので、収斂性補償部４３で算出される収斂性補償値Ｉｃ及び慣性補償部４４で算出される慣性補償値Ｉｉも“０”となるため、指令補償値Ｉｃｏｍも“０”となり、加算器４６から出力される補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′も“０”となる。

このため、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３で算出される３相電流指令値Ｉｕｒｅｆ、Ｉｖｒｅｆ及びＩｗｒｅｆも零となり、電動モータ１２が停止しているので、モータ電流検出部６０で検出されるモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗも“０”となるので、減算器６１ｕ、６１ｖ及び６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗも“０”となるため、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗも“０”となり、パルス幅変調部６３からのインバータ制御信号の出力が停止され、インバータ６４が停止していることにより、電動モータ１２に供給するモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗも“０”を継続して電動モータ１２が停止状態を継続する。

この車両の停車状態で、ステアリングホイール１を操舵して所謂据え切りを行うと、これに応じて操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴが比較的大きな値となることにより、第１の操舵補助トルク指令値演算部３１で算出される操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１が操舵トルクＴに応じて急増する。

この状態でも電動モータ１２が停止しているので、モータ角速度ω及びモータ角加速度αも“０”を継続し、指令値補償部２２の収斂性補償部４３で算出される収斂性補償値Ｉｃ及び慣性補償部４４で算出される慣性補償値Ｉｉも“０”を維持し、指令補償値Ｉｃｏｍも“０”となる。

このため、加算器３６から操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆがそのままｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３に供給され、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３から操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆに応じた３相電流指令値Ｉｕｒｅｆ、Ｉｖｒｅｆ及びＩｗｒｅｆがモータ電流制御部２４に出力される。

したがって、減算器６１ｕ、６１ｖ及び６１ｗから３相電流指令値Ｉｕｒｅｆ、Ｉｖｂｒｅｆ及びＩｗｒｅｆがそのまま電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗとして出力され、これが電流制御部６２でＰＩ制御されてから電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに変換されてパルス幅変調部６３に供給されることにより、このパルス幅変調部６３からインバータ制御信号が出力され、これがインバータ６４に供給されることにより、このインバータ６４から三相モータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃが出力されて、電動モータ１２が回転駆動され、操舵トルクＴに応じた操舵補助力を発生する。

この電動モータ１２で発生された操舵補助力は、減速機構１１を介してステアリングホイール１からの操舵力が伝達されたステアリングシャフト２に伝達されることにより、操舵力及び操舵補助力がステアリングギヤ機構８で車幅方向の直線運動に変換されてタイロッド９を介して左右の転舵輪Ｗが転舵されて、軽い操舵トルクで転舵輪Ｗを転舵することができる。

そして、電動モータ１２が駆動制御されることにより、指令値補償部２２の角速度演算部４１で算出されるモータ角速度ω及び角加速度演算部でモータ角加速度αが増加することにより、指令値補償部２２で収斂性補償値Ｉｃ及び慣性補償値Ｉｉが算出され、これらが加算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、これが加算器４６に供給されることにより、操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆに指令補償値Ｉｃｏｍが加算されて補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′が算出されることにより、指令値補償処理が行われると共に、第１の操舵補助トルク指令値演算部３１のセンタ応答性改善部３１３で、操舵トルクＴを微分演算処理してアシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行い、位相補償部３１２で第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１に対して位相補償を行う。

また、車両を発進させた場合には、車速センサ１６で検出する車速Ｖｓの増加に応じて、第１の操舵補助トルク指令値演算部３１におけるトルク指令値算出部３１１で算出される操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂが減少することにより、車両の走行状態に応じた最適な操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１が設定されて、車両の走行状態に応じた最適な操舵補助制御が行われる。

ところが、車両の走行中に、操舵トルクセンサ１４が異常状態となって、トルクセンサ異常検出部３３で、操舵トルクＴが操舵トルクセンサ異常検出条件を満足する状態となると、このトルクセンサ異常検出部３３から論理値“１”の異常検出信号Ｓａが指令値選択部３４に出力されることにより、この指令値選択部３４で上述した第１の操舵補助トルク指令値演算部３１に代えて第２の操舵補助トルク指令値演算部３２が選択される。

このため、セルフアライニングトルク推定部３２１のノミナル値算出部３２１ａで、操舵角φをもとに図５のノミナル値算出マップを参照してステアリングギヤ機構８のラック軸に路面から入力されるセルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎが算出されると共に、車速ゲイン算出部３２１ｂで車速Ｖｓをもとに図６に示す車速ゲイン算出マップを参照して車速ゲインＫｖが算出される。そして、算出されたセルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎと車速ゲインＫｖとが乗算器３２１ｃで乗算され、この乗算器３２１ｃの乗算出力がローパスフィルタ３２１ｄでローパスフィルタ処理されることにより、セルフアライニングトルクＳＡＴが推定され、このセルフアライニングトルクＳＡＴに増幅部３２２で“１”未満のゲインＫを乗算することにより、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する。

このとき、車両が停止している状態では、車速センサ１６で検出される車速Ｖｓが“０”であるので、車速ゲイン算出部３２１ｂで算出される車速ゲインＫｖが“０”となるため、ノミナル値算出部３２１ａで算出されるセルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎが比較的大きな値であっても、乗算器３２１ｃの出力は“０”となり、ローパスフィルタ３２１ｄから出力されるセルフアライニングトルクＳＡＴも“０”となり、増幅部３２２から出力される第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２が“０”となる。このため、車両停車時の据え切り状態では、運転者がステアリングホイール１を操舵しても、電動モータ１２が停止状態を維持し、操舵補助力を発生することはできない。

しかしながら、車両が発進状態となった状態で、ステアリングホイール１を操舵した場合には、車両の発進による車速Ｖｓの僅かな増加であっても、車速ゲイン算出部３２１ｂで算出される車速ゲインＫｖが急激に増加すると共に、転舵輪Ｗに作用する路面摩擦力が低下することにより、ステアリングホイール１を操舵することが可能となり、ステアリングホイール１を操舵することにより、操舵角センサ１８で検出される操舵角φが中立位置より例えば正方向に増加すると、これに応じてノミナル値算出部３２１ａから操舵角φに応じた正のセルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎが出力され、これに車速ゲイン算出部３２１ｂで算出される車速ゲインＫｖが乗算器３２１ｃで乗算され、その乗算出力がローパスフィルタ３２１ｄでローバス処理されることにより、車両走行時にステアリングギヤ機構８のラック軸に路面から入力されるセルフアライニングトルクＳＡＴを正確に推定することができる。

そして、この推定されたセルフアライニングトルクＳＡＴを増幅部３２２で増幅することにより、セルフアライニングトルクＳＡＴを考慮した第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出し、これが指令値選択部３４を介して加算器４６に供給されるので、この加算器４６で指令補償値Ｉｃｏｍを加算した補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′をｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３に供給し、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３で算出された３相電流指令値Ｉｕｒｅｆ、Ｉｖｒｅｆ及びＩｗｒｅｆをモータ電流制御部２４に供給することにより、このモータ電流制御部２４で、モータ電流検出部６０で検出したモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗに基づいてフィードバック制御を行うことにより、モータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを電動モータ１２に供給して、電動モータ１２でセルフアライニングトルクＳＡＴを考慮した操舵補助力を発生させ、操舵補助制御を継続することができる。

このように上記実施形態によると、操舵トルクセンサ１４が異常状態となったときに、セルフアライニングトルク推定部３２１で路面からの反力を推定して、反力に応じて必要な第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出し、この第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２に基づいて電動モータ１２を駆動制御するので、電動モータ１２で路面からの反力に応じた操舵補助力を発生することができ、操舵トルクセンサ１４が異常となった後も操舵に必要な操舵補助制御を継続することができる。したがって、路面からの反力を考慮しているので、路面摩擦係数が低い降雨路、凍結路、積雪路等を走行する場合でも、操舵角φの変化に応じて最適な操舵補助力を発生させることができる。

なお、上記実施形態においては、ステアリングホイール１を操舵したときの操舵角φを操舵角センサ１８で検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アンチロックブレーキシステムやトラクション制御システム等で使用されている左右前輪の車輪速を検出する車輪速センサの車輪速Ｖ_FL及びＶ_FRを利用して操舵角φを検出するようにしてもよい。

すなわち、車両の左右前輪の車輪速Ｖ_FL及びＶ_FRを検出し、これら前輪車輪速Ｖ_FL及びＶ_FRに基づいて下記（２）式の演算を行うことにより、操舵角φを算出するようにしてもよい。
ｓｉｎ（２φ）＝ｋ_F（Ｖ_FL−Ｖ_FR）／（Ｖ_FL＋Ｖ_FR） ……（２）
ここで、ｋ_Fは定数である。

このように、車輪速Ｖ_FL及びＶ_FRに基づいて操舵角φを算出する場合には、前述した実施形態のように操舵角センサ１８を設ける必要がなく、他の制御システムで使用する車輪速センサを利用することができるので、部品点数の増加を抑制して、コストを低減することができる。さらに、車輪速から推定された操舵角φに回転角センサ１７で検出されたモータの回転角θを相対舵角として加算して操舵角φを求めることもできる。

また、上記実施形態においては、セルフアライニングトルク推定部３２１で、操舵角φ及び車速Ｖｓに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵角φのみに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、車速ゲインＫｖを車速Ｖｓが“０”であるときに“０”となるように設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、車速Ｖｓが“０”であるときに、車速ゲインＫｖを所定値に固定すると共に、操舵角φを微分した操舵角速度ωφを算出し、この操舵角速度ωφに応じた角速度ゲインＫωを設定して、車速ゲインＫｖ及び角速度ゲインＫωを乗算してゲインを設定するようにしてもよい。この場合には、車速ゲインＫｖ及び操舵角速度ゲインＫωを乗算した値が車両の停止時に転舵輪Ｗが転舵される直前程度のトルク指令値を発生する値に設定しておくことで、比較的軽い操舵力で据え切りすることが可能となる。

同様に、車両の走行時にも操舵角速度ゲインＫωを設定して、操舵角速度ωφに応じた第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出するようにすることにより、操舵トルクセンサ１４が異常状態となった状態でも、ステアリングホイール１の操舵状態に応じた最適な操舵補助制御を継続することが可能となる。

さらに、上記実施形態においては、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３に２相／３相変換部５４を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２相／３相変換部５４を省略し、これに代えてモータ電流検出部６０の出力側に３相／２相変換部を設け、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換し、２つの減算部でｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとモータのｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの偏差を算出するようにしてもよい。

さらにまた、上記実施形態においては、コントローラ１５をハードウェアで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、マイクロコンピュータを適用して操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３及びモータ電流制御部２４の減算器６１ｕ〜６１ｗ、ＰＩ電流制御部６２、パルス幅変調部６３の機能をソフトウェアで処理することもできる。この場合の処理としては、マイクロコンピュータで図７に示す操舵トルクセンサ異常検出処理及び図８に示す操舵補助制御処理を実行するようにすればよい。

ここで、操舵トルクセンサ異常検出処理は、図７に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴを読込み、次いでステップＳ２に移行して、読込んだ操舵トルクＴが前述したトルクセンサ異常検出部３３に設定されたトルクセンサ異常検出条件を満足するか否かを判定し、トルクセンサ異常検出条件を満足しない場合には、操舵トルクセンサ１４が正常であると判断してステップＳ３に移行し、トルクセンサ異常フラグＦａを操舵トルクセンサ１４が正常であることを表す“０”にリセットしてからタイマ割込処理を終了し、トルクセンサ異常検出条件を満足した場合には、操舵トルクセンサ１４が異常であると判断してステップＳ４に移行し、トルクセンサ異常フラグＦａを操舵トルクセンサ１４が異常であることを表す“１”にセットしてからタイマ割込処理を終了する。

また、操舵補助制御処理は、図８に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１１で、操舵トルクセンサ１４、車速センサ１６、回転角センサ１７、操舵角センサ１８、モータ電流検出部６０等の各種センサの検出値を読込み、次いでステップＳ１２に移行して、図７のトルクセンサ異常検出処理で設定されたセンサ異常フラグＦａが“１”にセットされているか否かを判定し、センサ異常フラグＦａが“０”にリセットされているときにはステップＳ１３に移行する。このステップＳ１３では、操舵トルクＴをもとに前述した図３に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂを算出してからステップＳ１４に移行する。

このステップＳ１４では、算出した操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂに対して位相補償処理を行って位相補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂ′を算出し、次いでステップＳ１５に移行して、操舵トルクＴを微分してセンタ応答性改善指令値Ｉｒを算出し、次いでステップＳ１５に移行して、位相補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆｂ′にセンタ応答性改善指令値Ｉｒを加算して第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１（＝Ｉｒｅｆｂ′＋Ｉｒ）を算出し、これを操舵補助トルク指令値ＩｒｅｆとしてＲＡＭ等の記憶装置のトルク指令値記憶領域に更新記憶してから後述するステップＳ２２に移行する。

一方、前記ステップＳ１１の判定結果が、センサ異常フラグＦａが“１”にセットされているときには、操舵トルクセンサ１４が異常であると判断してステップＳ１７に移行し、操舵角φをもとに前述した図５のノミナル値算出マップを参照してセルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎを算出し、次いでステップＳ１８に移行して、車速Ｖｓをもとに前述した図６の車速ゲイン算出マップを参照して車速ゲインＫｖを算出し、次いでステップＳ１９に移行して、セルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎに車速ゲインＫｖを乗算し、さらにステップＳ２０に移行して乗算値Ｋｖ×ＳＡＴｎをローパスフィルタ処理してセルフアライニングトルクＳＡＴを算出してからステップＳ２１に移行する。

このステップＳ２１では、セルフアライニングトルクＳＡＴに “１”未満のゲインＫ
を乗算して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出し、これを操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆとして前述したＲＡＭ等の記憶装置のトルク指令値記憶領域に更新記憶する。
また、ステップＳ２２では、モータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出し、次いでステップＳ２３に移行して、モータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出し、次いでステップＳ２４に移行して、収斂性補償部４３と同様にモータ角速度ωに車速Ｖｓに応じて設定された補償係数Ｋｃを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ２５に移行する。

このステップＳ２５では、慣性補償部４４と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ２６に移行して、ＲＡＭ等の記憶装置のトルク指令値記憶領域に記憶された操舵補助トルク指令値ＩｒｅｆにステップＳ２４及びＳ２５で算出した収斂性補償値Ｉｃ及び慣性補償値Ｉｉを加算して補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′を算出してからステップＳ２７に移行する。

このステップＳ２７では、算出した補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′にｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３と同様のｄ−ｑ軸電流指令値演算処理を実行してｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆを算出し、次いでステップＳ２８に移行して２相／３相変換処理を行ってモータ電流指令値Ｉｕｒｅｆ〜Ｉｗｒｅｆを算出する。

次いで、ステップＳ２９に移行して、モータ電流指令値Ｉｕｒｅｆ〜Ｉｗｒｅｆからモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを減算して電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗを算出し、次いでステップＳ３０に移行して、電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗについてＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗを算出し、次いでステップＳ３１に移行して算出した電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいてパルス幅変調処理を行ってインバータゲート信号を形成し、次いでステップＳ３２に移行して、形成したインバータゲート信号をインバータ６４に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

この図７の処理がトルク検出部異常検出手段に対応し、図８の処理において、ステップＳ１２の処理が異常時切換手段に対応し、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理が第１のトルク指令値演算手段に対応し、ステップＳ１７〜Ｓ２１の処理が第２のトルク指令値演算手段に対応し、ステップＳ２２〜Ｓ３０の処理がモータ制御手段に対応している。

このように、マイクロコンピュータで、図７のトルクセンサ異常検出処理及び図８の操舵補助制御処理を実行することにより、前述した実施形態と同様に操舵トルクセンサ１４が正常であるときには図８の操舵補助制御処理におけるステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を実行して、第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１を算出し、操舵トルクセンサ１４が異常であるときには図８の操舵補助制御処理におけるステップＳ１７〜Ｓ２１の処理を実行して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出することにより、ステアリングギヤ機構８のラック軸に入力される路面からの反力でなるセルフアライニングトルクＳＡＴを推定し、推定したセルフアライニングトルクＳＡＴに“１”未満のゲインＫを乗算して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出する。このため、操舵トルクセンサ１４が正常である場合には第１の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ１に基づいて電動モータ１２が駆動制御されて、正確な操舵補助制御を行い、操舵トルクセンサ１４に異常が発生した場合には、操舵角φ及び車速Ｖｓに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定し、推定したセルフアライニングトルクＳＡＴに“１”未満のゲインＫを乗算して第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２を算出するので、操舵トルクセンサ１４が正常な状態から異常な状態となった場合にも、第２の操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ２に基づいて路面反力を考慮した最適な操舵補助制御を継続するとこができる。

また、上記実施形態においては、本発明をブラシレスモータに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータに適用する場合には、図９に示すように、角速度演算部４１でモータ電流検出部６０から出力されるモータ電流検出値Ｉｍ及び端子電圧検出部７０から出力されるモータ端子電圧Ｖｍに基づいて下記（４）式の演算を行ってモータ角速度ωを算出すると共に、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３を省略して補償後操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆ′を直接モータ電流制御部２４に供給し、さらにモータ電流制御部２４を夫々１つの減算部６１、ＰＩ電流制御部６２で構成し、さらにインバータ６４をＨブリッジ回路７１に変更すればよい。

ω＝（Ｖｍ−Ｉｍ・Ｒｍ）／Ｋ₀ …………（４）
ここで、Ｒｍはモータ巻線抵抗、Ｋ₀はモータの起電力定数である。

さらに、上記実施形態においては、操舵角φ及び車速Ｖｓに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定しているが、セルフアライニングトルク推定部３２１にて、このセルフアライニングトルクＳＡＴを、前輪に作用する横力Ｆｙや、路面と車輪との間の摩擦係数μに基づいて補正するようにしてもよい。

先ず、図１０に示すように、車両の前輪に作用する横力Ｆｙを横力センサ１９から入力し、この横力Ｆｙに基づいて、セルフアライニングトルクＳＡＴを補正するようにしてもよい。すなわち、ノミナル値算出部３２１ａにて、セルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎを補正したり、増幅部３２２にて、セルフアライニングトルクＳＡＴを増幅するゲインを補正することにより、横力Ｆｙが大きいほど、セルフアライニングトルクＳＡＴを大きくする。これにより、より正確にセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。

また、図１１に示すように、路面と車輪（タイヤ）との間の摩擦係数μを入力し、この摩擦係数μに基づいて、セルフアライニングトルクＳＡＴを補正するようにしてもよい。すなわち、ノミナル値算出部３２１ａにて、セルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎを補正したり、増幅部３２２にて、セルフアライニングトルクＳＡＴを増幅するゲインを補正することにより、摩擦係数μが大きいほど、セルフアライニングトルクのノミナル値ＳＡＴｎを大きくする。これにより、路面状態を加味してより正確にセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。

摩擦係数μは、制動時における車輪のロック傾向を検知したときに車輪の制動力を制御するＡＢＳ装置（アンチスキッド制御装置）の作動状態から推定したり、又はＡＢＳ装置が摩擦係数μを推定する構成であれば、その推定済みの摩擦係数μを読込めばよい。すなわち、ロック傾向を検知した時点の制動力が小さいほど、あるいはその時点の車輪減速度が大きいほど、路面と車輪との間の摩擦係数μが小さいと推定する。これにより、高精度に摩擦係数μを推定することができるので、結果としてより正確にセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。

さらに、操舵角φに応じて車両の規範ヨーレートγ_Mを推定すると共に、ヨーレートセンサによって車両の実ヨーレートγ_Rを検出し、これら規範ヨーレートγ_Mと実ヨーレートγ_Rとの差分Δγに基づいて摩擦係数μを推定してもよい。すなわち、規範ヨーレートγ_Mと実ヨーレートγ_Rとの差分Δγが小さいほど、路面と車輪との間の摩擦係数μが大きいと推定する。これにより、高精度に摩擦係数μを推定することができるので、結果としてより正確にセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。

他にも、操舵角、ヨーレート、横加速度、車速などに基づいて路面と車輪との間の摩擦係数μを推定してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。 本発明に係るコントローラの具体例を示すブロック図である。 車速をパラメータとした操舵補助トルク指令値との関係を示す操舵補助トルク指令値算出マップを示す特性線図である。 セルフアライニングトルク推定部の具体的構成を示すブロック図である。 操舵角とセルフアライニングトルクのノミナル値との関係を表すノミナル値算出マップを示す特性線図である。 車速と車速ゲインとの関係を表す車速ゲイン算出マップを示す特性線図である。 マイクロコンピュータで実行するトルクセンサ異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。 マイクロコンピュータで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明をブラシ付きモータを適用した場合の実施形態を示すブロック図である。 横力に基づいてセルフアライニングトルクを補正する場合の実施形態を示すブロック図である。 摩擦係数に基づいてセルフアライニングトルクを補正する場合の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

ＳＭ…ステアリング機構、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…出力軸、３…ステアリングコラム、４，６…ユニバーサルジョイント、５…中間シャフト、８…ステアリングギヤ機構、９…タイロッド、Ｗ…転舵輪、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ、１２…電動モータ、１４…操舵トルクセンサ、１５…コントローラ、１６…車速センサ、１７…回転角センサ、１８…操舵角センサ、２１…操舵補助トルク指令値演算部、２２…指令値補償部、２３…ｄ−ｑ軸電流指令値演算部、２４…モータ電流制御部、３１…第１の操舵補助トルク指令値演算部、３１１…トルク指令値算出部、３１２…位相補償部、３１３…センタ応答性改善部、３１４…加算器、３２…第２の操舵補助トルク指令値演算部、３３…トルクセンサ異常検出部、３４…指令値選択部、３２１…セルフアライニングトルク推定部、３２２…増幅部、４１…角速度演算部、４２…角加速度演算部、４３…収斂性補償部、４４…慣性補償部、４５，４６…加算器、６０…モータ電流検出部、６１ｕ〜６１ｗ…減算部、６２…ＰＩ電流制御部、６３…パルス幅変調部、６４…インバータ

Claims (10)

1. ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵補助トルク指令値を演算する第１のトルク指令値演算手段と、前記ステアリング機構に与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記操舵トルク検出手段の異常を検出するトルク検出部異常検出手段と、前記ステアリング機構に路面側から伝達されるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、該セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルクに基づいてトルク指令値を演算する第２のトルク指令値演算手段と、前記トルク検出部異常検出手段で前記操舵トルク検出手段の異常を検出したときに、前記第１のトルク指令値演算手段に代えて前記第２のトルク指令値演算手段を選択する異常時切換手段とを備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ステアリング機構の操舵角を検出する操舵角検出手段を有し、
   前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記操舵角に基づいてセルフアライニングトルクを推定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記ステアリンク機構の操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段とを有し、
   前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記操舵角及び前記車速に基づいてセルフアライニングトルクを推定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記車両の前輪に作用する横力を検出する横力検出手段を有し、
   前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記横力に基づいてセルフアライニングトルクを補正するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 路面と車輪との間の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段を有し、
   前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記摩擦係数に基づいてセルフアライニングトルクを補正するように構成されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 制動時における車輪のロック傾向を検知したときに当該車輪の制動力を制御するアンチスキッド制御手段を有し、
   前記摩擦係数推定手段は、前記アンチスキッド制御手段の作動状態に基づいて前記摩擦係数を推定するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記操舵角に応じて車両の規範ヨーレートを推定する規範ヨーレート推定手段と、車両の実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段とを有し、
   前記摩擦係数推定手段は、前記規範ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分に基づいて前記摩擦係数を推定するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記操舵角検出手段は、車両の前輪左右の車輪速を検出する車輪速検出手段で検出した車輪速に基づいて操舵角を検出するように構成されていることを特徴とする請求項２乃至７の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
9. 前記操舵角検出手段は、車両の前輪左右の車輪速を検出する車輪速検出手段で検出した車輪速に基づいて算出された舵角と相対舵角とから操舵角を検出するように構成されていることを特徴とする請求２乃至７の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
10. 前記第２のトルク指令値演算手段は、前記セルフアライニングトルク推定手段で推定したセルフアライニングトルクに１より小さいゲインを乗じてトルク指令値を演算するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

Images