JP2015189261A - 電動パワーステアリング装置、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】操舵フィーリングの低下を抑制しつつ、路面からの反力度合いを考慮したアシスト力を付与することができる技術を提供する。
【解決手段】操舵トルクに基づいて電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を算出する基本目標電流算出部と、舵角と車速とに基づいて設定した目標舵角速度と実際の舵角速度との偏差に基づいて目標電流を補正する舵角速度偏差電流を算出する舵角速度偏差電流算出部２８と、基本目標電流と舵角速度偏差電流とに基づいて目標電流を決定する目標電流決定部と、を備え、舵角速度偏差電流算出部２８は、舵角と車速とに基づいてラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力を算出する規範ラック軸力算出部２８３ａと、ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力を算出する実ラック軸力算出部２８３ｂとを有し、規範ラック軸力と実ラック軸力との偏差に基づいて目標舵角速度を設定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置およびプログラムに関する。

近年、電動パワーステアリング装置において、路面の変化に対する車両の走行安定性を向上する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、以下のように構成されている。すなわち、操向車輪に舵角を与える操舵系に動力を付加するモータと、操舵系に作用する手動操舵力を検出する操舵力検出手段と、少なくとも操舵力検出手段の出力に基づいて操舵補助力と操舵抵抗力とをモータに発生させるための制御手段とを有し、ラック／ピニオン式操舵装置に用いられる電動パワーステアリング装置であって、操舵角と車速とから操向車輪の基準ラック軸負荷を求める手段と、操向車輪の実際のラック軸負荷を検出する手段とを有し、制御手段が、基準ラック軸負荷と実際のラック軸負荷との偏差に応じて操舵抵抗力を設定する。

また、特許文献２に記載の電動パワーステアリング装置は、路面からの反力度合いを考慮した補正電流を加える。すなわち、特許文献２に記載の電動パワーステアリング装置は、舵角検出手段と、実舵角速度を演算する演算手段と、舵角に基づきベース修正舵角速度を演算する演算手段と、車速に基づき車速乗算係数値を演算する演算手段と、ベース修正舵角速度に車速乗算係数値を乗算し目標舵角速度を演算する演算手段と、目標舵角速度と実舵角速度との差に基づいてベース修正電流値を演算する演算手段と、アシストベース電流値に修正電流値を加えてアシスト目標電流とする演算手段とを備える。

特開平１１−４９０００号公報 特開２００６−１２３８２７号公報

路面からの反力度合いを考慮した補正電流を加える制御を行うにあたっても、外乱入力を考慮した補正電流とすることが望ましい。そこで、目標舵角速度と実舵角速度との差に基づいて算出した補正電流を加える制御とは別に、外乱入力を考慮するべく規範ラック軸力と実際のラック軸力との偏差に基づいて算出した補正電流を加える制御を行うことも考えられる。しかしながら、不規則で連続的な外乱入力時など、外乱入力推定が不安定な出力となるおそれがあり、不安定になった場合には、逆に操舵フィーリングが低下してしまう。
本発明は、操舵フィーリングの低下を抑制しつつ、路面からの反力度合いを考慮したアシスト力を付与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する。

かかる目的のもと、本発明は、車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記ステアリングホイールの回転角度である舵角を検出する舵角検出手段と、前記トルク検出手段が検出した前記操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を算出する基本目標電流算出手段と、前記舵角検出手段が検出した前記舵角と車速とに基づいて設定した目標舵角速度と実際の舵角速度との偏差に基づいて前記目標電流を補正する補正電流を算出する補正電流算出手段と、前記基本目標電流算出手段が算出した前記基本目標電流と前記補正電流算出手段が算出した前記補正電流とに基づいて前記目標電流を決定する目標電流決定手段と、を備え、前記補正電流算出手段は、前記舵角検出手段が検出した前記舵角と前記車速とに基づいて、転動輪を転動させるラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力を算出する規範ラック軸力算出手段と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力を算出する実ラック軸力算出手段と、を有し、前記規範ラック軸力算出手段が算出した前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力算出手段が算出した前記実ラック軸力との偏差に基づいて前記目標舵角速度を設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

ここで、前記補正電流算出手段は、前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力との偏差に基づいて設定した補正係数を、前記舵角検出手段が検出した前記舵角と前記車速とに基づいて設定した前記目標舵角速度のベースとなるベース目標舵角速度に乗算することで当該目標舵角速度を設定してもよい。

他の観点から捉えると、本発明は、コンピュータに、車両のステアリングホイールの操舵トルクに基づいて電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を算出する基本目標電流算出機能と、前記ステアリングホイールの回転角度である舵角と前記車両の移動速度である車速とに基づいて設定した目標舵角速度と実際の舵角速度との偏差とに基づいて前記目標電流を補正する補正電流を算出する補正電流算出機能と、前記基本目標電流算出機能が算出した前記基本目標電流と前記補正電流算出機能が算出した前記補正電流とに基づいて前記目標電流を決定する目標電流決定機能と、を備え、前記補正電流算出機能は、前記舵角と前記車速とに基づいて、転動輪を転動させるラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力を算出する規範ラック軸力算出機能と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力を算出する実ラック軸力算出機能と、を有し、前記規範ラック軸力算出機能が算出した前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力算出機能が算出した前記実ラック軸力との偏差に基づいて前記目標舵角速度を設定することを実現させるプログラムである。

本発明によれば、操舵フィーリングの低下を抑制しつつ、路面からの反力度合いを考慮したアシスト力を付与することができる。

実施の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。 制御装置の概略構成図である。 制御部の概略構成図である。 基本目標電流算出部の概略構成図である。 操舵トルクおよび車速とベース電流との対応を示す制御マップの概略図である。 舵角速度偏差電流算出部の概略構成図である。 舵角および車速とベース目標舵角速度との対応を示す制御マップである。 舵角速度偏差と舵角速度偏差電流との対応を示す制御マップである。 ラック軸力偏差とベースラック軸力補正係数との対応を示す制御マップである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、車両の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては車両の一例としての自動車に適用した構成を例示している。

ステアリング装置１００は、自動車の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。

また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている。これらラック軸１０５、ピニオンシャフト１０６などが、ステアリングホイール１０１の回転操作力を前輪１５０の転動力として伝達する伝達機構として機能する。ピニオンシャフト１０６は、前輪１５０を転動させるラック軸１０５に対して、回転することにより前輪１５０を転動させる駆動力（ラック軸力）を加える。

また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギヤボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギヤボックス１０７内にてトーションバー１１２を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。そして、ステアリングギヤボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対回転角度に基づいて、言い換えればトーションバー１１２の捩れ量に基づいて、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴを検出するトルク検出手段の一例としてのトルクセンサ１０９が設けられている。

また、ステアリング装置１００は、ステアリングギヤボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。減速機構１１１は、例えば、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール（不図示）と、電動モータ１１０の出力軸に固定されたウォームギヤ（不図示）などから構成される。電動モータ１１０は、ピニオンシャフト１０６に回転駆動力を加えることにより、ラック軸１０５に前輪１５０を転動させる駆動力（ラック軸力）を加える。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、電動モータ１１０の回転角度であるモータ回転角度θに連動した回転角度信号θｓを出力するレゾルバ１２０を有する３相ブラシレスモータである。

また、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９からの出力信号が入力される。また、制御装置１０には、自動車に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク（ＣＡＮ）を介して、自動車の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０などからの出力信号が入力される。

以上のように構成されたステアリング装置１００は、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴに基づいて電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の発生トルクをピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。

次に、制御装置１０について説明する。
図２は、制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等からなる算術論理演算回路である。
制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄ、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが出力信号に変換された車速信号ｖ、レゾルバ１２０からの回転角度信号θｓなどが入力される。

そして、制御装置１０は、電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを算出（設定）する目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流Ｉｔに基づいてフィードバック制御などを行う制御部３０とを有している。
また、制御装置１０は、電動モータ１１０のモータ回転角度θを算出するモータ回転角度算出部７１と、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θに基づいて、モータ回転速度Ｎｍを算出するモータ回転速度算出部７２と、ステアリングホイール１０１の回転角度である舵角Ｒａを算出する舵角検出手段の一例としての舵角算出部７３と、を備えている。

先ずは、目標電流算出部２０について詳述する。
目標電流算出部２０は、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖに基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔの基本となる基本目標電流Ｉｔｆを算出（設定）する基本目標電流算出手段の一例としての基本目標電流算出部２７を備えている。また、目標電流算出部２０は、目標舵角速度と実際の舵角速度との偏差に応じて基本目標電流Ｉｔｆを補正する電流である舵角速度偏差電流Ｉｖを算出する補正電流算出手段の一例としての舵角速度偏差電流算出部２８と、基本目標電流Ｉｔｆと舵角速度偏差電流Ｉｖとに基づいて最終的に目標電流Ｉｔを決定する目標電流決定手段の一例としての目標電流決定部２９と、を備えている。
基本目標電流算出部２７、舵角速度偏差電流算出部２８および目標電流決定部２９については後で詳述する。

図３は、制御部３０の概略構成図である。
制御部３０は、図３に示すように、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部３２と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流Ｉｍを検出するモータ電流検出部３３とを有している。
モータ駆動制御部３１は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流Ｉｔと、モータ電流検出部３３にて検出された電動モータ１１０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４０と、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部６０とを有している。

フィードバック制御部４０は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流Ｉｔとモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部４１と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２とを有している。

フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流Ｉｔと実電流Ｉｍとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、偏差演算部４１にて算出された偏差に対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、加算演算部でこれらの値を加算する。
ＰＷＭ信号生成部６０は、フィードバック制御部４０からの出力値に基づいて電動モータ１１０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を出力する。

モータ駆動部３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
モータ電流検出部３３は、モータ駆動部３２に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れる実電流Ｉｍの値を検出する。

モータ回転角度算出部７１（図２参照）は、レゾルバ１２０からの回転角度信号θｓに基づいてモータ回転角度θを算出する。
モータ回転速度算出部７２（図２参照）は、モータ回転角度算出部７１が算出したモータ回転角度θに基づいて電動モータ１１０のモータ回転速度Ｎｍを算出する。

舵角算出部７３（図２参照）は、ステアリングホイール１０１、減速機構１１１などが機械的に連結されているためにステアリングホイール１０１の回転角度（舵角Ｒａ）と電動モータ１１０のモータ回転角度θとの間に相関関係があることに鑑み、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θに基づいて舵角Ｒａを算出する。舵角算出部７３は、例えば、モータ回転角度算出部７１にて定期的（例えば１ミリ秒毎）に算出されたモータ回転角度θの前回値と今回値との差分の積算値に基づいて舵角Ｒａを算出する。

図４は、基本目標電流算出部２７の概略構成図である。
基本目標電流算出部２７は、基本目標電流Ｉｔｆを設定する上でベースとなるベース電流Ｉｂを算出するベース電流算出部２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Ｉｓを算出するイナーシャ補償電流算出部２２と、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出するダンパー補償電流算出部２３とを備えている。また、基本目標電流算出部２７は、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３にて算出された値に基づいて基本目標電流Ｉｔｆを決定する基本目標電流決定部２５を備えている。また、基本目標電流算出部２７は、トルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴの位相を補償する位相補償部２６を備えている。
なお、目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖなどが入力される。

図５は、操舵トルクＴおよび車速Ｖｃとベース電流Ｉｂとの対応を示す制御マップの概略図である。
ベース電流算出部２１は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速センサ１７０からの車速信号ｖとに基づいてベース電流Ｉｂを算出する。つまり、ベース電流算出部２１は、位相補償された操舵トルクＴと、車速Ｖｃとに応じたベース電流Ｉｂを算出する。なお、ベース電流算出部２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、位相補償された操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とベース電流Ｉｂとの対応を示す図５に例示した制御マップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することによりベース電流Ｉｂを算出する。

イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｓと、車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。つまり、イナーシャ補償電流算出部２２は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とに応じたイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とイナーシャ補償電流Ｉｓとの対応を示す制御マップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することによりイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。

ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｓと、車速信号ｖと、電動モータ１１０のモータ回転速度Ｎｍとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出する。つまり、ダンパー補償電流算出部２３は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）と、電動モータ１１０のモータ回転速度Ｎｍに応じたダンパー補償電流Ｉｄを算出する。なお、ダンパー補償電流算出部２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）およびモータ回転速度Ｎｍと、ダンパー補償電流Ｉｄとの対応を示す制御マップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）およびモータ回転速度Ｎｍを代入することによりダンパー補償電流Ｉｄを算出する。

基本目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１にて算出されたベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流算出部２２にて算出されたイナーシャ補償電流Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３にて算出されたダンパー補償電流Ｉｄに基づいて基本目標電流Ｉｔｆを決定する。基本目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流Ｉｂに、イナーシャ補償電流Ｉｓを加算するとともにダンパー補償電流Ｉｄを減算して得た電流を基本目標電流Ｉｔｆとして決定する。

次に、舵角速度偏差電流算出部２８について詳述する。
図６は、舵角速度偏差電流算出部２８の概略構成図である。
舵角速度偏差電流算出部２８は、舵角算出部７３にて算出された舵角Ｒａと車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃとに基づいて目標の舵角速度Ｖｒである目標舵角速度Ｖｒｔのベースとなるベース目標舵角速度Ｖｒｂを算出するベース目標舵角速度算出部２８１と、実際の舵角速度Ｖｒである実舵角速度Ｖｒａを算出する実舵角速度算出部２８２と、を備えている。また、舵角速度偏差電流算出部２８は、ラック軸１０５に生じる軸力に基づいてベース目標舵角速度算出部２８１が算出したベース目標舵角速度Ｖｒｂを補正するための補正係数であるラック軸力補正係数Ｋｒを設定するラック軸力補正係数設定部２８３と、ラック軸力補正係数設定部２８３が設定したラック軸力補正係数Ｋｒとベース目標舵角速度算出部２８１が算出したベース目標舵角速度Ｖｒｂとに基づいて目標舵角速度Ｖｒｔを設定する目標舵角速度設定部２８４と、を備えている。また、舵角速度偏差電流算出部２８は、目標舵角速度設定部２８４が設定した目標舵角速度Ｖｒｔと実舵角速度算出部２８２が算出した実舵角速度Ｖｒａとの偏差である舵角速度偏差ΔＶｒを算出する舵角速度偏差算出部２８５と、舵角速度偏差算出部２８５が算出した舵角速度偏差ΔＶｒに基づいて舵角速度偏差電流Ｉｖを決定する舵角速度偏差電流決定部２８６と、を備えている。

図７は、舵角Ｒａおよび車速Ｖｃとベース目標舵角速度Ｖｒｂとの対応を示す制御マップである。
ベース目標舵角速度算出部２８１は、舵角算出部７３にて算出された舵角Ｒａと車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃとに応じたベース目標舵角速度Ｖｒｂを算出する。ベース目標舵角速度算出部２８１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、舵角Ｒａおよび車速Ｖｃとベース目標舵角速度Ｖｒｂとの対応を示す図７に例示した制御マップに、舵角Ｒａおよび車速Ｖｃを代入することによりベース目標舵角速度Ｖｒｂを算出する。

実舵角速度算出部２８２は、舵角算出部７３にて算出された舵角Ｒａに基づいて実際の舵角Ｒａの変化速度である実舵角速度Ｖｒａを算出する。実舵角速度算出部２８２は、舵角算出部７３にて算出された舵角Ｒａを時間微分することにより実舵角速度Ｖｒａを算出する。
ラック軸力補正係数設定部２８３および目標舵角速度設定部２８４については後で詳述する。
舵角速度偏差算出部２８５は、目標舵角速度設定部２８４が設定した目標舵角速度Ｖｒｔから実舵角速度算出部２８２が算出した実舵角速度Ｖｒａを減算することにより舵角速度偏差ΔＶｒを算出する。

図８は、舵角速度偏差ΔＶｒと舵角速度偏差電流Ｉｖとの対応を示す制御マップである。
舵角速度偏差電流決定部２８６は、舵角速度偏差算出部２８５にて算出された舵角速度偏差ΔＶｒに応じた舵角速度偏差電流Ｉｖを算出する。舵角速度偏差電流決定部２８６は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、舵角速度偏差ΔＶｒと舵角速度偏差電流Ｉｖとの対応を示す図８に例示した制御マップに、舵角速度偏差ΔＶｒを代入することにより舵角速度偏差電流Ｉｖを算出する。

そして、目標電流決定部２９は、ＲＡＭなどの記憶領域に記憶された、基本目標電流算出部２７が算出した基本目標電流Ｉｔｆと舵角速度偏差電流算出部２８が算出した舵角速度偏差電流Ｉｖとを加算した値を目標電流Ｉｔとして決定する。

次に、ラック軸力補正係数設定部２８３について説明する。
ラック軸力補正係数設定部２８３は、図６に示すように、ラック軸１０５に生じる規範となる軸力である規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する規範ラック軸力算出手段の一例としての規範ラック軸力算出部２８３ａと、ラック軸１０５に生じる実際の軸力である実ラック軸力Ｆｒａを算出する実ラック軸力算出手段の一例としての実ラック軸力算出部２８３ｂと、を備えている。また、ラック軸力補正係数設定部２８３は、規範ラック軸力算出部２８３ａが算出した規範ラック軸力Ｆｒｍと実ラック軸力算出部２８３ｂが算出した実ラック軸力Ｆｒａとの偏差であるラック軸力偏差ΔＦｒを算出するラック軸力偏差算出部２８３ｃを備えている。また、ラック軸力補正係数設定部２８３は、ラック軸力偏差算出部２８３ｃが算出したラック軸力偏差ΔＦｒに基づいてラック軸力補正係数Ｋｒのベースとなるベースラック軸力補正係数Ｋｒｂを設定するベースラック軸力補正係数設定部２８３ｄと、ベースラック軸力補正係数設定部２８３ｄが設定したベースラック軸力補正係数Ｋｒｂに基づいてラック軸力補正係数Ｋｒを決定するラック軸力補正係数決定部２８３ｅと、を備えている。

規範ラック軸力算出部２８３ａは、舵角算出部７３にて算出された舵角Ｒａと車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃとに基づいて規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。つまり、規範ラック軸力算出部２８３ａは、舵角Ｒａと車速Ｖｃとに応じた規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。なお、規範ラック軸力算出部２８３ａは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、舵角Ｒａおよび車速Ｖｃと規範ラック軸力Ｆｒｍとの対応を示す制御マップ又は算出式に、舵角Ｒａおよび車速Ｖｃを代入することにより規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。

実ラック軸力算出部２８３ｂは、トルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴと、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θと、モータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍとに基づいて実ラック軸力Ｆｒａを算出する。
ここで、実ラック軸力Ｆｒａは、本実施の形態に係るステアリング装置１００がピニオン型の装置であることから、ピニオンシャフト１０６から与えられる軸力に等しいとして、ピニオンシャフト１０６に加えられたピニオントルクＴｐに基づいて算出する。実ラック軸力Ｆｒａは、ピニオントルクＴｐをピニオン１０６ａのピッチ円半径ｒｐで除算した値である（Ｆｒａ＝Ｔｐ／ｒｐ）。

ピニオントルクＴｐは、ステアリングホイール１０１を介して運転者から加えられる操舵トルクＴと電動モータ１１０の出力軸トルクＴｏから加えられるモータトルクＴｍとを加算したトルクと推定することができる（Ｔｐ＝Ｔ＋Ｔｍ）。

操舵トルクＴは、トルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄに基づいて把握することができる。
モータトルクＴｍは、出力軸トルクＴｏに減速機構１１１の減速比（ギア比）Ｎを乗算した値である（Ｔｍ＝Ｔｏ×Ｎ）。
出力軸トルクＴｏは、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θおよびモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍを、予めＲＯＭに記憶しておいた算出式に代入することにより算出することができる。なお、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θを用いる代わりに、モータ逆起電力から所定の式により算出したモータ回転角度θを用いてもよい。

ラック軸力偏差算出部２８３ｃは、実ラック軸力算出部２８３ｂが算出した実ラック軸力Ｆｒａから規範ラック軸力算出部２８３ａが算出した規範ラック軸力Ｆｒｍを減算することによりラック軸力偏差ΔＦｒを算出する（ΔＦｒ＝Ｆｒａ−Ｆｒｍ）。

図９は、ラック軸力偏差ΔＦｒとベースラック軸力補正係数Ｋｒｂとの対応を示す制御マップである。
ベースラック軸力補正係数設定部２８３ｄは、ラック軸力偏差算出部２８３ｃが算出したラック軸力偏差ΔＦｒに応じたベースラック軸力補正係数Ｋｒｂを算出する。ベースラック軸力補正係数設定部２８３ｄは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、ラック軸力偏差ΔＦｒとベースラック軸力補正係数Ｋｒｂとの対応を示す図９に例示した制御マップに、ラック軸力偏差ΔＦｒを代入することによりベースラック軸力補正係数Ｋｒｂを算出する。

なお、図９に示した制御マップにおいては、ラック軸力偏差ΔＦｒがプラス方向に大きくなるほど、言い換えれば、実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも大きいほどベースラック軸力補正係数Ｋｒｂがプラス方向に大きくなるように設定されている。また、図９に示した制御マップにおいては、ラック軸力偏差ΔＦｒがマイナス方向に大きくなるほど、言い換えれば、規範ラック軸力Ｆｒｍが実ラック軸力Ｆｒａよりも大きいほどベースラック軸力補正係数Ｋｒｂがマイナス方向に大きくなるように設定されている。

ラック軸力補正係数決定部２８３ｅは、ベースラック軸力補正係数設定部２８３ｄが算出したベースラック軸力補正係数Ｋｒｂに１を加算することにより得た値をラック軸力補正係数Ｋｒとして決定する（Ｋｒ＝１＋Ｋｒｂ）。

目標舵角速度設定部２８４は、ラック軸力補正係数設定部２８３が設定したラック軸力補正係数Ｋｒとベース目標舵角速度算出部２８１が算出したベース目標舵角速度Ｖｒｂとを乗算することにより得た値を目標舵角速度Ｖｒｔとして設定する（Ｖｒｔ＝Ｖｒｂ×Ｋｒ）。

以上のように構成された本実施の形態に係る目標電流算出部２０においては、目標電流Ｉｔに、目標舵角速度Ｖｒｔと実舵角速度Ｖｒａとの偏差に応じた舵角速度偏差電流Ｉｖが加味される。この舵角速度偏差電流Ｉｖは、路面からの反力度合いを考慮した電流であり、路面からの反力が小さい場合には舵角速度偏差電流Ｉｖは小さく、路面からの反力が大きい場合には舵角速度偏差電流Ｉｖは大きくなるように設定される。

加えて、本実施の形態に係る目標電流算出部２０においては、ラック軸１０５に生じる実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも大きくなるほど、ラック軸力補正係数Ｋｒが大きくなる。それゆえ、かかる場合、目標舵角速度Ｖｒｔが大きくなるように設定され、ラック軸力偏差ΔＦｒが増大し、舵角速度偏差電流Ｉｖが大きくなるように補正されて、目標電流Ｉｔが増大する。他方、ラック軸１０５に生じる実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも小さい場合は、実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも小さくなるほど、マイナス方向にラック軸力補正係数Ｋｒが大きくなる。それゆえ、かかる場合、目標舵角速度Ｖｒｔが小さくなるように設定され、ラック軸力偏差ΔＦｒが減少し、舵角速度偏差電流Ｉｖが小さくなるように補正されて、目標電流Ｉｔが減少する。

それゆえ、本実施の形態に係る目標電流算出部２０によれば、路面からの反力度合いを考慮した舵角速度偏差電流Ｉｖを加える制御を行うにあたっても、外乱入力を考慮した値にすることができる。そして、かかる構成によれば、不規則で連続的な外乱入力時など、外乱入力推定が不安定となり、ラック軸力偏差ΔＦｒが不安定な出力となる場合においても、舵角速度偏差電流Ｉｖが増減するのみであり、目標舵角速度Ｖｒｔと実舵角速度Ｖｒａとの偏差に応じた補正電流を加味する効果が増減するのみである。そのため、例えば、実ラック軸力Ｆｒａと規範ラック軸力Ｆｒｍとの偏差に応じて補正電流を算出し、算出した補正電流を目標電流Ｉｔに加味する構成である場合と比較すると、不規則で連続的な外乱が入力することに起因して操舵フィーリングが悪化することを抑制できる。
以上説明したように、本実施の形態に係るステアリング装置１００によれば、操舵フィーリングの低下を抑制しつつ、路面からの反力度合いを考慮したアシスト力を付与することができる

＜プログラムの説明＞
また以上説明した制御装置１０が行なう処理は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより実現することができる。この場合、制御装置１０に設けられた制御用コンピュータ内部のＣＰＵが、制御装置１０の各機能を実現するプログラムを実行し、これらの各機能を実現させる。

よって制御装置１０が行なう処理は、コンピュータに、車両のステアリングホイール１０１の操舵トルクＴに基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔの基本となる基本目標電流Ｉｔｆを算出する基本目標電流算出機能と、ステアリングホイール１０１の回転角度である舵角Ｒａと車両の移動速度である車速Ｖｃとに基づいて設定した目標舵角速度Ｖｒｔと実際の舵角速度（実舵角速度Ｖｒａ）との偏差とに基づいて目標電流Ｉｔを補正する補正電流の一例としての舵角速度偏差電流Ｉｖを算出する補正電流算出機能と、基本目標電流算出機能が算出した基本目標電流Ｉｔｆと補正電流算出機能が算出した舵角速度偏差電流Ｉｖとに基づいて目標電流Ｉｔを決定する目標電流決定機能と、を備え、補正電流算出機能は、舵角Ｒａと車速Ｖｃとに基づいて、転動輪を転動させるラック軸１０５に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する規範ラック軸力算出機能と、ラック軸１０５に生じる実際の軸力である実ラック軸力Ｆｒａを算出する実ラック軸力算出機能と、を有し、規範ラック軸力算出機能が算出した規範ラック軸力Ｆｒｍと実ラック軸力算出機能が算出した実ラック軸力Ｆｒａとの偏差に基づいて目標舵角速度Ｖｒｔを設定することを実現させるプログラムとして捉えることもできる。

なお、本実施の形態を実現するプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納して提供することも可能である。

１０…制御装置、２０…目標電流算出部、２１…ベース電流算出部、２７…基本目標電流算出部、２８…舵角速度偏差電流算出部、２９…目標電流決定部、３０…制御部、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…電動モータ、２８１…ベース目標舵角速度算出部、２８２…実舵角速度算出部、２８３…ラック軸力補正係数設定部、２８４…目標舵角速度設定部、２８５…舵角速度偏差算出部、２８６…舵角速度偏差電流決定部

Claims (3)

1. 車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、
   前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
   前記ステアリングホイールの回転角度である舵角を検出する舵角検出手段と、
   前記トルク検出手段が検出した前記操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を算出する基本目標電流算出手段と、
   前記舵角検出手段が検出した前記舵角と車速とに基づいて設定した目標舵角速度と実際の舵角速度との偏差に基づいて前記目標電流を補正する補正電流を算出する補正電流算出手段と、
   前記基本目標電流算出手段が算出した前記基本目標電流と前記補正電流算出手段が算出した前記補正電流とに基づいて前記目標電流を決定する目標電流決定手段と、
   を備え、
   前記補正電流算出手段は、
   前記舵角検出手段が検出した前記舵角と前記車速とに基づいて、転動輪を転動させるラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力を算出する規範ラック軸力算出手段と、
   前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力を算出する実ラック軸力算出手段と、
   を有し、
   前記規範ラック軸力算出手段が算出した前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力算出手段が算出した前記実ラック軸力との偏差に基づいて前記目標舵角速度を設定する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記補正電流算出手段は、前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力との偏差に基づいて設定した補正係数を、前記舵角検出手段が検出した前記舵角と前記車速とに基づいて設定した前記目標舵角速度のベースとなるベース目標舵角速度に乗算することで当該目標舵角速度を設定する
   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. コンピュータに、
   車両のステアリングホイールの操舵トルクに基づいて電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を算出する基本目標電流算出機能と、
   前記ステアリングホイールの回転角度である舵角と前記車両の移動速度である車速とに基づいて設定した目標舵角速度と実際の舵角速度との偏差とに基づいて前記目標電流を補正する補正電流を算出する補正電流算出機能と、
   前記基本目標電流算出機能が算出した前記基本目標電流と前記補正電流算出機能が算出した前記補正電流とに基づいて前記目標電流を決定する目標電流決定機能と、
   を備え、
   前記補正電流算出機能は、
   前記舵角と前記車速とに基づいて、転動輪を転動させるラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力を算出する規範ラック軸力算出機能と、
   前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力を算出する実ラック軸力算出機能と、
   を有し、
   前記規範ラック軸力算出機能が算出した前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力算出機能が算出した前記実ラック軸力との偏差に基づいて前記目標舵角速度を設定する
   ことを実現させるプログラム。

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