JP4670161B2 - 自動車の電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータを備え、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電動モータや油圧によってハンドル操舵を補助するパワーステアリング装置が知られており、このものでは、ハンドル操舵トルクや操舵回転速度（操舵トルクの微分値）に応じて電動モータの制御量又は油圧量の調整を行い、所定のアシスト特性を実現している。また、上記アシスト特性を、例えば車速に応じて変更するものや、車速に加えて横加速度及びヨーレートに応じて変更するもの（例えば、特開平８−７２７３４号公報参照）も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電動パワーステアリング装置、すなわち電動モータを用いたパワーステアリング装置においては、通常、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサ（トーションバー）の検出値に、所定のゲイン（アシスト制御ゲイン）を掛けることによって電動モータの制御量を決定している。そして、上記アシスト制御ゲインの値は、所定の自動車でテストを行い所望のアシスト特性となるように調整されている。
【０００４】
ところが、この電動パワーステアリング装置においては、例えば製品毎にアシスト特性がばらついてしまう場合があって、所望の操舵感が得られない場合があるという不都合がある。
【０００５】
このアシスト特性のばらつきは、例えばイナーシャの大きさがばらついてしまったり、電動モータ若しくはこの電動モータとステアリングシャフトとの間に設けられる減速ギヤ等におけるフリクションの大きさが部品毎にばらついてしまったりすることに原因がある。例えば、フリクションの大きさのばらつきは、主に部品の製造誤差等に起因していて、上記フリクションが通常よりも大きくなっている場合には、トルクセンサの検出値に所定のゲインを掛けた制御量で上記電動モータを制御しても、モータ推力がフリクションによって消費されてしまうこととなる。このため、上記電動モータによる補助操舵力が足りず、ハンドル操舵に引っ掛かり感が出てしまうことになる。
【０００６】
また、上記アシスト特性のばらつきは、組み付け誤差によっても生じる場合がある。一例を挙げると、上記減速ギヤは、減速比が比較的大きいウォームギヤ及びウォームホイール等によって構成されているが、バックラッシュをなくす目的や異音の発生を防止する目的で、上記ウォームギヤをウォームホイールに対して強く押しつける組み付けがなされている。このようにフリクションが大きくなる組み付けがされているため、組み付け誤差によるフリクションのばらつき量が相対的に大きくなってしまい、アシスト特性のばらつきに大きな影響を及ぼしてしまうようになる。
【０００７】
また、上記従来の電動パワーステアリング装置においては、収斂性も問題となる。すなわち、舵を切った状態のハンドルから手を離すとセルフアライニングトルクによって車輪舵角が０の状態に戻ろうとする。この収斂性は、直進安定性に関わるものであるため、従来の電動パワーステアリング装置においては電動モータの回転速度を検出し、この電動モータ回転速度に所定のゲイン（ダンピング制御ゲイン）を掛けた制御量でもって電動モータにブレーキをかける制御も、上記アシスト制御と併せて行っている。
【０００８】
ところが、このダンピング制御ゲインも、上記アシスト制御ゲインと同様に所望の収斂性が得られるように調整するものである。このため、上記のイナーシャの大きさのばらつきやフリクションの大きさのばらつき等によって、ハンドルが中立位置（直進状態）に戻ってこなかったり、中立位置付近でふらふらと振れてしまったりして、所望の収斂性が得られない場合があるという不都合がある。
【０００９】
このような不都合を解決するために、例えば部品の製造誤差をなくすことや、フリクションの低減化を目的として高精度の部品を用いること等が考えられる。
【００１０】
しかしながら、例えば温度変化に伴う部品の膨張・収縮によりフリクションが変化してしまったり、経時劣化等によってもフリクションが変化してしまったりすることに加え、自動車の積載量の変化に基づく車重の変化によってもアシスト特性及び収斂性は変化してしまう。従って、部品の製造誤差を小さくしたり、高精度の部品を用いたりしても、所望のアシスト特性及び収斂性が常に得られないという上記の不都合を解決するに至らないばかりか、コストの増大を招くという新たな問題が生じてしまう。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動車の電動パワーステアリング装置において、所望のアシスト特性及び収斂性が常に得られるようにすることにあり、しかも、ハンドル操舵に対する追従性及び収斂性のより一層の向上を図りつつ、これら全てを低コストで実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、トルクセンサの検出値に基づくフィードバック制御を、従来の電動パワーステアリング装置におけるアシスト制御に追加して行うこととした。
【００１３】
具体的に、請求項１記載の発明は、電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置を対象とする。
【００１４】
そして、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えることを特定事項とするものである。
【００１５】
請求項１記載の発明の場合、ハンドルを操舵すると、ハンドルと車輪との間に設けられたトルクセンサがハンドル操舵トルクを検出する。
【００１６】
第１の制御部は、上記トルクセンサの検出値が無くなるように、すなわち、該トルクセンサの検出値に所定のゲインを掛けて第１制御量を決定する。これは、従来のアシスト制御に対応する。
【００１７】
一方、第２の制御部は、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって第２制御量を決定する。ここで、目標車輪舵角変化率の演算は、例えば上記トルクセンサから車輪（タイヤ）までの系をモデル化した車両モデルに基づいて行ってもよく、この車両モデルとしては、例えば電動モータやナックルアーム等のイナーシャ、タイヤのばね成分及びタイヤの減衰成分を考慮したモデルとしてもよい。
【００１８】
そして、制御手段は、上記第１制御量と第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御する。
【００１９】
ここで、第１制御量でもって電動モータを制御しても、フリクション又はイナーシャによって所望の車輪舵角変化率とならないときを考える。このときは、トルクセンサが検出したハンドル操舵トルクに基づき演算された目標車輪舵角変化率と実際の車輪舵角変化率との偏差が生じている。
【００２０】
このため、上記偏差によって決定された第２制御量でもって電動モータが制御されることにより、目標車輪舵角変化率（所望の車輪舵角変化率）となるために不足しているモータ推力が上記電動モータに発生して、車輪舵角変化率が所望の車輪舵角変化率にされる。
【００２１】
ここで、上記第２制御量は、フリクションやイナーシャの大きさのばらつきとは無関係な目標車輪舵角変化率に基づいて設定されるため、フリクションやイナーシャの大きさが異なっていても、ハンドル操舵に対して常に所望の車輪舵角変化率が得られる。従って、例えば製品間でのアシスト特性のばらつきがなくなる。
【００２２】
また、トルクセンサがハンドル操舵トルクを検出しているということは、言い換えるとハンドル操舵に対する車輪の舵角変化の追従が遅れているということである。しかしながら、第２制御量でもって電動モータが制御されることによって、トルクセンサがハンドル操舵トルクを検出しているときにはモータ推力が増大するように電動モータが制御される。このため、ハンドル操舵に対して上記電動モータの駆動が速やかに追従して、ハンドル操舵の引っ掛かり感等が防止される。すなわち、追従性の向上が図られる。
【００２３】
さらに、例えばハンドルから手を離すとハンドル操舵トルクが無くなるため、上記トルクセンサの検出値が０となる。このとき、このトルクセンサの検出値に基づく目標車輪舵角変化率は０となるため、車輪舵角変化率を０にしようとする第２制御量でもって上記電動モータが制御される。これにより、ハンドルがふらふらと振れてしまったりすることが防止される。すなわち、収斂性の向上も図られる。
【００２４】
また、トルクセンサの検出値が０であるときは、目標車輪舵角変化率は常に０となるため、フリクションやイナーシャの大きさに関わらず常に所定の特性で収斂する。従って、例えば製品間での収斂性のばらつきが無くなる。
【００２５】
逆に、路面不整等によって車輪舵角が変化した場合には、ハンドル操舵トルクが０である（トルクセンサの検出値が０である）のに、車輪舵角変化率が０ではない状態になる。このとき、第２の制御部は、車輪舵角変化率を０にしようとする制御を電動モータに対し行って直進状態を保とうとする。このため、直進安定性の向上も図られる。
【００２６】
これらの制御は、従来の電動パワーステアリング装置に対して第２の制御部を追加することだけで実現する。従って、新たなセンサ等を追加しなくても、上記従来の電動パワーステアリング装置と同様のハード構成でよい。このため、常に所望のアシスト特性及び収斂性が得られることと、追従性、収斂性及び直進安定性の向上との全てが低コストで実現される。
【００２７】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明とは異なり、目標車輪舵角を設定するものである。
【００２８】
具体的には、電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置を対象とする。
【００２９】
そして、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えることを特定事項とするものである。
【００３０】
請求項２記載の発明の場合、第１の制御部は、上記請求項１記載の発明と同様に、トルクセンサの検出値が無くなるように第１制御量を決定する。一方、第２の制御部は、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって第２制御量を決定する。ここで、目標車輪舵角の演算は、上述したように、上記トルクセンサから車輪（タイヤ）までの系をモデル化した車両モデルに基づいて行ってもよい。制御手段は、上記第１制御量と第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御する。
【００３１】
そして、第１制御量でもって電動モータを制御しても、フリクション又はイナーシャによって所望の車輪舵角とならないときでも、目標車輪舵角と実際の車輪舵角との偏差である第２制御量でもって電動モータが制御されて、車輪舵角が所望の車輪舵角にされる。この目標車輪舵角も、フリクションやイナーシャの大きさのばらつきとは無関係であるため、フリクションやイナーシャの大きさが異なっていても、常に所望の車輪舵角が得られる。従って、例えば製品間でのアシスト特性のばらつきがなくなる。
【００３２】
また、第２制御量でもって電動モータが制御されることにより、ハンドル操舵に対する車輪舵角の追従が遅れているときにはモータ推力が増大するように電動モータが制御される。このため、ハンドル操舵に対して上記電動モータの駆動が速やかに追従するようになり、追従性の向上が図られる。
【００３３】
さらに、トルクセンサの検出値が０となると、車輪舵角を０にしようとする第２制御量でもって上記電動モータが制御される。これにより、例えば舵を切った状態でハンドルから手を離すと、車輪舵角が０となるように電動モータが制御される。これにより、速やかな収斂が実現する。また、ハンドルがふらふらと振れてしまったりすることも同様に防止される。従って、収斂性のより一層の向上が図られる。また、第２制御量による制御では、フリクションやイナーシャの大きさに関わらず常に所定の特性の収斂となるため、例えば製品間での収斂性のばらつきが無くなる。
【００３４】
さらに、路面不整等によって車輪舵角が変化した場合にも、車輪舵角を０にしようとする第２制御量で電動モータが制御される。これは直進状態を保とうとする制御であるため、直進安定性の向上も図られる。
【００３５】
そして、この請求項２記載の発明も、従来の電動パワーステアリング装置に対して第２の制御部を追加することだけ構成される。このため、常に所望のアシスト特性及び収斂性が得られることと、追従性、収斂性及び直進安定性の向上との全てが低コストで実現される。
【００３６】
ところで、請求項１記載の発明においては、トルクセンサの検出値が０であるときには、車輪舵角変化率を０にしようとする制御となる。このため、車輪舵角を０にしようとする制御となる請求項２記載の発明とは異なり、セルフアライニングトルクを減ずる作用が生じてしまう場合がある。
【００３７】
一方、請求項２記載の発明においては、変位（車輪舵角）に基づいて制御を行うため、請求項１記載の発明のように、速度（車輪舵角変化率）に基づく制御に比べて応答が遅くなってしまう。
【００３８】
そこで、例えば請求項３記載の如く、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって上記電動モータの第３制御量を決定する第３の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量と第３の制御部による第３制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備える自動車の電動パワーステアリング装置としてもよい。
【００３９】
請求項３記載の発明によると、目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって第２制御量を決定する第２の制御部と、目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって第３制御量を決定する第３の制御部との双方を備えているため、上記請求項１又は請求項２記載の発明と同様に、常に所望のアシスト特性及び収斂性が得られ、かつ追従性、収斂性及び直進安定性の向上が図られた電動パワーステアリング装置が構成される。また、上述した請求項１又は請求項２記載の発明における不都合を互いに補って、応答性が良くしかも収斂性に優れた電動パワーステアリング装置が構成される。
【００４０】
また、上述した請求項１又は請求項２記載の発明における不都合の解消としては、第２制御量の感度を調整することも効果的であり、具体的には、請求項４〜請求項８記載の如く調整するのが好ましい。
【００４１】
すなわち、請求項４記載の如く、第２制御量の感度を、車速が高い程上げるのが好ましい。
【００４２】
また、請求項５記載の如く、第２制御量の感度を、路面摩擦係数が低い程下げるのが好ましい。
【００４３】
さらに、請求項６記載の如く、第２制御量の感度を、車重が重い程上げるのが好ましい。
【００４４】
加えて、請求項７記載の如く、第２制御量の感度を、車輪舵角が小さい程上げるのが好ましい。
【００４５】
また、請求項８記載の如く、第２制御量の感度を、車輪舵角変化率が大きい程上げるのが好ましい。
【００４６】
さらに、請求項９記載の発明は、第２制御量をハイパスフィルタ処理するように、第２の制御部を構成することを特定事項とするものである。
【００４７】
請求項９記載の発明の場合、第２制御量をハイパスフィルタ処理することによって、第２制御量の感度を、舵角変化率が大きい程第１制御量の感度と比較して上げる作用が得られる。
【００４８】
請求項１０記載の発明は、電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置を対象とする。
【００４９】
そして、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えることを特定事項とするものである。
【００５０】
請求項１０記載の発明によると、トルクセンサの検出値が無くなるように電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部との双方を備えることで、上記請求項１記載の発明と同様の作用効果が得られる。
【００５１】
これと共に、例えば第２の制御部がトルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算する場合には、上記第１の制御部が第１制御量を決定するときと同様に、トルクセンサの検出値に掛けるゲインを考慮した上で目標車輪舵角変化率を演算しなければならなくなるところを、第２の制御部は、第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角変化率を演算するため、この第１制御量には上記ゲインが考慮されていることから、第２の制御部で新たにゲインを考慮した演算を行う必要がない。これにより、上記第２の制御部における演算処理が簡略化すると共に、上記第２の制御部が上記ゲインを記憶する必要がなくなる。
【００５２】
また、請求項１１記載の発明は、電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置を対象とする。
【００５３】
そして、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えることを特定事項とするものである。
【００５４】
請求項１１記載の発明によると、上記第１の制御部と第２の制御部との双方を備えることで、上記請求項２記載の発明と同様の作用効果が得られると共に、この第２の制御部が、第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角を演算するように構成されているため、上記請求項１０記載の発明と同様に、この第２の制御部における演算処理が簡略化すると共に、第１の制御部において必要なゲインが、第２の制御部では必要なくなる。
【００５５】
この請求項１０及び請求項１１記載の発明は特に、請求項１２記載の如く、第１の制御部を、車速及び車輪舵角変化率に基づいて第１制御量の補正を行うように構成し、第２の制御部を、車速に基づいて第２制御量の補正を行うように構成する場合に有効である。
【００５６】
つまり、例えば第１の制御部による第１制御量の決定と、第２の制御部による第２制御量の決定とを並行に行うと、特に第１の制御部が車速及び車輪舵角変化率に基づいて第１制御量の補正を行う一方、上記第２の制御部が車速に基づいて第２制御量の補正を行う場合は、この第２制御量には、車輪舵角変化率が考慮されないため、これら２つの制御量の相関が弱くなってしまう虞がある。このように、第１制御量と第２制御量との相関が弱くなると追従性や収斂性が低下して、操舵感の悪化を招いてしまうことになる。
【００５７】
しかしながら、第２の制御部を、第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角変化率又は目標車輪舵角を演算するように構成することで、上記第１制御量と第２制御量との相関が常に強くなる。これは、第１の制御部が車速及び車輪舵角変化率に基づいて第１制御量の補正を行う一方、上記第２の制御部が車速に基づいて第２制御量の補正を行う場合でも同様である。こうして、操舵感の悪化が効果的に防止されるだけでなく、操舵感のより一層の向上が図られる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における自動車の電動パワーステアリング装置によれば、フリクションやイナーシャの大きさのばらつきとは無関係な目標車輪舵角変化率又は目標車輪舵角に基づく第２制御量でもって電動モータが制御されるため、上記フリクションやイナーシャの大きさに関わらず、常に所望のアシスト特性及び収斂性を得ることができ、例えば製品間での性能差を無くすことができる。
【００５９】
また、上記第２制御量でもって電動モータが制御されることによって、ハンドル操舵に対する追従性も向上させることができると共に、上記トルクセンサの検出値が０となると、車輪舵角変化率又は車輪舵角を０にしようとする制御が電動モータに付与されるため、収斂性及び直進安定性のより一層の向上も図ることができる。
【００６０】
さらに、第２制御量の感度を、車速、路面摩擦係数、車重、車輪舵角及び車輪舵角変化率に応じて調整することによって、より一層好ましいアシスト特性及び収斂性が得られる電動パワーステアリング装置が構成される。
【００６１】
加えて、第２の制御部が、第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角変化率又は目標車輪舵角を演算し、第２制御量を決定することで、第２の制御部における演算処理等を簡略化することができると共に、第２制御量と第１制御量との相関を強めて、操舵感のより一層の向上を図ることができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００６３】
−全体構成−
図１は、自動車の電動パワーステアリング装置を示していて、１１はハンドル、１２は上記ハンドル１１に連結されてこのハンドル１１の回転力（操舵力）を伝達するステアリングシャフト、１３は自在継ぎ手を介してこのステアリングシャフト１２に連結された中間シャフト、２１は上記中間シャフト１３の下端に設けられたステアリングギヤボックス、３１はこのステアリングギヤボックス２１の両側に配設されたタイロッド、３２はこのタイロッド３１が連結されるタイヤ（車輪）である。
【００６４】
上記ステアリングギヤボックス２１内には、図示省略のラック・ピニオン機構が設けられていて、上記ピニオンには、上記中間シャフト１３の下端が連結されている。一方、上記ラックの両端部はタイロッド３１を介してタイヤ３２に連結されている。
【００６５】
上記ステアリングギヤボックス２１には、減速ギヤ（図示省略）を介してピニオン側に力を付与する電動モータ２２と、図１では図示を省略するトルクセンサ４１（図２，図４〜図７参照）とが設けられていて、このトルクセンサ４１は上記中間シャフト１３と減速ギアとの間に配設されている。これにより、上記トルクセンサ４１は、ハンドル１１とタイヤ３２との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するものとなっている。
【００６６】
上記トルクセンサ４１及び電動モータ２２は、それぞれコントローラ５（以下、本発明に係るコントローラについては５ａ〜５ｅ、従来のコントローラについては５ｆの符号を付す）に接続されていて、このコントローラ５によって電動モータ２２が制御される。
【００６７】
−従来の制御系の構成−
本発明に係るコントローラ５ａ〜５ｅについての説明をする前に、従来の電動パワーステアリング装置におけるコントローラ５ｆの構成について説明をする。
【００６８】
図８は、従来のコントローラ５ｆの構成を示していて、このコントローラ５ｆには、ハンドル操舵トルクｕを検出するトルクセンサ４１、車速Ｖを検出する車速センサ４２、電動モータ２２の回転速度ωを検出するモータ回転速度センサ４３の各センサの検出値が入力される。尚、上記車速センサ４２は、例えば各車輪に設けられた車輪速センサとしてもよい。また、上記モータ回転速度センサ４３は、電動モータ２２の回転速度ωを直接的に検出するものとしてもよいし、上記電動モータ２２の電圧等から推定するものとしてもよい。
【００６９】
上記コントローラ５ｆには、上記トルクセンサ４１の検出値が無くなるように第１制御量を決定する第１の制御部としてのアシスト制御部５１と、電動モータ２２に付与するブレーキ制御量を決定するダンピング制御部５２と、上記アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の各制御部における制御量を加減算することによって電動モータ２２の制御量を決定し、この制御量でもって電動モータ２２を制御するモータ制御部５３とを備えている。
【００７０】
上記アシスト制御部５１は、トルクセンサ４１の検出値であるハンドル操舵トルクｕに対してアシスト制御ゲインＫaを掛けることによって第１制御量（Ｋa・ｕ）を決定するように構成されている。このアシスト制御ゲインＫaは、車速Ｖ、ハンドル操舵トルクｕ及び該操舵トルクｕの微分値によって決定される変数であって、非負（正又は０）の変数でありかつ車速Ｖに関して非増加の（車速が高いとき（Ｈ）の方が、車速が低いとき（Ｌ）に比べて小さい）変数とされている。このアシスト制御ゲインＫaは、所定のアシスト特性となるように調整されている。
【００７１】
また、ダンピング制御部５２は、モータ回転速度ωに対してダンピング制御ゲインＫdを掛けることによって制御量（Ｋd・ω）を決定するように構成されている。このダンピング制御ゲインＫdは、車速Ｖ、ハンドル操舵トルクｕ、モータ回転数によって決定される非負の変数であり、所定のダンピング特性、すなわち所定の収斂性が得られるように調整されている。
【００７２】
上記モータ制御部５３は、上記アシスト制御部５１における制御量（Ｋa・ｕ）から、ダンピング制御部５２における制御量（Ｋd・ω）を減算した値（Ｋa・ｕ−Ｋd・ω）を電動モータ２２の制御量とし、この制御量でもって電動モータ２２を制御する。これにより、所定のアシスト特性で操舵力のアシストがなされる一方、所定の収斂性が得られるようにされている。
【００７３】
＜第１実施形態＞
次に、本発明の第１実施形態に係るコントローラ５ａの構成について、図２を参照しながら説明すると、この第１実施形態に係るコントローラ５ａにも、上記従来のコントローラ５ｆと同様に、トルクセンサ４１、車速センサ４２及びモータ回転速度センサ４３の各センサの検出値が入力される。
【００７４】
また、上記コントローラ５ａが、アシスト制御部５１とダンピング制御部５２とモータ制御部５３を備えている点は、上記従来のコントローラ５ｆと同様であるが、トルクセンサ４１の検出値から目標車輪舵角変化率（目標車輪舵角速度）を演算し、この目標車輪舵角速度から実際の車輪舵角速度を減算することによって第２制御量を決定する第２の制御部としての舵角速度フィードバック制御部５４を追加して備えている点が上記従来のコントローラ５ｆとは異なる。
【００７５】
ここで、車輪３２と電動モータ２２とは、ラック・ピニオン機構を介して互いに連結されているため、モータ回転速度ωは車輪舵角速度に比例する。従って、本実施形態では、モータ回転速度センサ４３によってモータ回転速度ωを検出し、これを実際の車輪舵角速度の代わりとしている。これと共に、目標車輪舵角変化率を演算する代わりに、目標モータ回転速度を演算している。尚、これに限らず、車輪舵角速度を直接的に検出すると共に、目標車輪舵角速度を演算するようにしてもよい。
【００７６】
次に、上記コントローラ５ａの詳細について説明するが、上記アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の構成は、上記従来のものと同様であるため、その説明は省略する。
【００７７】
上記舵角速度フィードバック制御部５４は、トルクセンサ４１におけるハンドル操舵トルクｕを入力とし、目標モータ回転速度を出力とする伝達関数Ｇv(s)を有していて、上記ハンドル操舵トルクｕから目標のモータ回転速度（Ｇv(s)・ｕ）を演算するように構成されている。
【００７８】
ここで、上記伝達関数Ｇv(s)は、図３に示すように、トルクセンサ４１から車輪（タイヤ）３２までをモデル化した車両モデルから決定される。すなわち、この車両モデルではタイヤ３２の反力をばねで表現していると共に、このばねの一端が固定されていると仮定してモデル化を行っている。そして、このタイヤ３２のばね成分Ｋt及び減衰成分Ｃtと、トルクセンサ４１からタイヤ３２までの系における電動モータ２２やナックルアーム等のピニオン軸回りのイナーシャＩmとを考慮して、ハンドル操舵トルクｕを入力とし目標モータ回転速度を出力とする伝達関数Ｇv(s)を式（１）で設定している。
【００７９】
Ｇv(s)＝(Ｋa＋１)ｓ／｛Ｉmｓ2＋(Ｃt＋Ｋd)ｓ＋Ｋt｝…（１）
ここで、ｓはラプラス演算子である。
【００８０】
また、上記舵角速度フィードバック制御部５４は、この目標モータ回転速度と、モータ回転速度センサ４３によって検出された実際のモータ回転速度ωとの偏差（Ｇv(s)・ｕ−ω）を演算し、この偏差に対してゲインＧo(s)を掛けて制御量（第２制御量）を決定するように構成されている。
【００８１】
このようにして、アシスト制御部５１、ダンピング制御部５２及び舵角速度フィードバック制御部５４において各制御量が決定されれば、モータ制御部５３において、上記アシスト制御部５１及び舵角速度フィードバック制御部５４の制御量を加算すると共に、ダンピング制御部５２の制御量を減算して、電動モータ２２の制御量を決定し、この電動モータ２２を制御する。
【００８２】
このように第１実施形態においては、トルクセンサ４１の値から目標となるモータ回転速度（車輪舵角変化率）を演算し、この目標モータ回転速度となるように電動モータ２２が制御される。
【００８３】
このため、アシスト制御部５１による制御量（Ｋa・ｕ）でもって電動モータ２２を制御したときに、フリクション又はイナーシャによって所望のモータ回転速度（目標モータ回転速度）とならないときであっても、目標モータ回転速度となるように電動モータ２２が制御される。このため、上記目標モータ回転速度となるために不足しているモータ推力が上記電動モータ２２に発生する。このとき、上記目標モータ回転速度は、電動パワーステアリング装置を構成する実際の部品のフリクションの大きさのばらつきや、イナーシャの大きさのばらつきとは無関係に設定されるため、フリクションやイナーシャの大きさが異なっていても常に所望のモータ回転速度となる。従って、常に所望のアシスト特性が得られることになる。
【００８４】
また、上記舵角速度フィードバック制御部５４の制御量でもって電動モータ２２が制御されることによって、トルクセンサ４１がハンドル操舵トルクｕを検出しているとき、つまり、ハンドル操舵に対する車輪３２の舵角変化の追従が遅れているときにはモータ推力が増大するように電動モータ２２が制御される。このため、ハンドル操舵の引っ掛かり感等が防止されるようになる。すなわち、追従性の向上を図ることができる。
【００８５】
さらに、例えばハンドル１１から手を離したりして、上記トルクセンサ４１の検出値が０となれば、舵角速度フィードバック制御部５４の制御量はモータ回転速度を０にしようとする制御量となる。これにより、ハンドル１１がふらふらと振れてしまったりすることが防止される。すなわち、収斂性の向上を図ることができる。また、目標モータ回転速度が常に０に設定されるため、上記収斂性は、フリクションやイナーシャの大きさに関わらず常に所定の特性を有することとなる。従って、例えば製品間での収斂性のばらつきも無くなる。
【００８６】
逆に、例えば路面不整等によって車輪舵角が変化した場合には、モータ回転速度を０にしようとする制御を電動モータ２２に対し行う。すなわち、直進状態を保とうとする制御になるため、直進安定性の向上を図ることができる。
【００８７】
このように、本発明に係る自動車の電動パワーステアリング装置においては、舵角速度フィードバック制御部５４がトルクセンサ４１の値に基づいて目標となる目標モータ回転速度を設定し、この目標モータ回転速度となるように電動モータ２１が制御されるため、フリクションやイナーシャ等が原因で車両モデル（図３参照）における車輪舵角変化と異なる車輪舵角変化が生じれば、その異なる分の車輪舵角変化を打ち消す制御が行われる。従って、常に、所定のアシスト特性及び収斂性を得ることができる。また、目標モータ回転速度となるように電動モータ２２を制御することによって、追従性、収斂性及び直進安定性をも向上させることができる。
【００８８】
さらに、第１実施形態における電動パワーステアリング装置は、従来の電動パワーステアリング装置のコントローラ５ｆに対して、舵角速度フィードバック制御部５４を備えることだけで実現する。従って、新たなセンサ等を追加しなくても上記従来の電動パワーステアリング装置と同様のハード構成でよい。このため、常に所望のアシスト特性及び収斂性が得られることと、追従性、収斂性及び直進安定性の向上との全てを低コストで実現することができる。
【００８９】
この電動パワーステアリング装置においては、上記ゲインＧo(s)を調整することによって、つまり、舵角速度フィードバック制御部５４の制御量の感度を増減することによって、より好ましい電動パワーステアリング装置が構成される。すなわち、上記舵角速度フィードバック制御部５４による制御は、基本的に、車両が高速で走行しているときに、直進安定性を高めるような制御となるように調整するのがよい。
【００９０】
例えば、上記ゲインＧo(s)を定数Ｋoとしたときは以下の▲１▼〜▲５▼の要件で調整を行うのがよい。
【００９１】
すなわち、▲１▼Ｋoを車速の変数として、車速Ｖが高い程大きくするのがよい。これは、低速では、フリクション等の影響が小さい上に、タイヤ３２をばねで表現した車両モデルが現実の車両と合わなくなるためである。
【００９２】
また、▲２▼Ｋoを路面μの変数として、路面μが低い程小さくするのがよい。これも、低μ路ではタイヤのねじりに対する反力が小さくなり、タイヤ３２をばねで表現した車両モデルが現実と合わなくなるためである。尚、路面μの検出は、例えば車輪速に基づいて行ってもよいし、その他公知の方法により行ってもよい。
【００９３】
さらに、▲３▼Ｋoを車重の変数として、車重が重い程大きくするのがよい。これは、車重が重いときはタイヤ３２が動き難くなるため、その分だけ電動モータ２２のモータ推力を増大させた方が好ましくなるためである。尚、車重の検出は、ロードセンサを設けることによって検出してもよいし、エンジンの負荷に基づいて推定してもよい。
【００９４】
加えて、▲４▼Ｋoを車輪舵角の変数として、車輪舵角が小さい程大きくするのがよい。このようにすれば、収斂性のより一層の向上が図られて直進安定性が向上する。
【００９５】
さらに、▲５▼Ｋoを車輪舵角速度の変数として、車輪舵角速度が大きい程大きくするのがよい。これは車輪舵角速度が大きいときはイナーシャが大きくなって車輪舵角速度がハンドルの操舵に対して遅れやすくなるため、電動モータ２２に大きなモータ推力を与えた方が好ましくなるためである。
【００９６】
尚、▲５▼Ｋoを車輪舵角速度の変数であって、車輪舵角速度が大きい程大きくする場合に代えて、ゲインＧo(s)をハイパスフィルターとしてもよい。すなわち、
Ｇo(s)＝Ｋoωnｓ／（ｓ＋ωn）…（２）
としても、車輪舵角速度が大きいときに舵角速度フィードバック制御部５４の制御量の感度が上がる。尚、ωnは、調整パラメータであり適宜調整すればよい。
【００９７】
＜第２実施形態＞
図４は本発明の第２実施形態に係るコントローラ５ｂの構成を示していて、このものは、舵角速度フィードバック制御部５４の代わりに、トルクセンサ４１の検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって第２制御量を決定する第２の制御部としての舵角フィードバック制御部５５を備えている点が上記第１実施形態とは異なる。
【００９８】
また、この第２実施形態においては、モータの回転角θGを検出するモータ回転角センサ４４が追加して設けられている。尚、第２実施形態では、モータ回転角センサ４４によってモータ回転角θGを検出し、これを実際の車輪舵角の代わりにしていると共に、目標車輪舵角を演算する代わりに目標モータ回転角を演算しているが、これに限らず、車輪舵角を直接的に検出すると共に、目標車輪舵角を演算するようにしてもよい。
【００９９】
次に、第２実施形態に係るコントローラ５ｂの構成について、図４を参照しながら説明するが、上記アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の構成は、従来のもの（第１実施形態のもの）と同様であるため、その説明は省略する。
【０１００】
上記舵角フィードバック制御部５５は、トルクセンサ４１におけるハンドル操舵トルクｕを入力とし、目標モータ回転角を出力とする伝達関数Ｇv(s)を有していて、上記ハンドル操舵トルクｕから目標のモータ回転角（Ｇv(s)・ｕ）を演算するようにされている。
【０１０１】
尚、上記伝達関数Ｇv(s)は、図３に示す車両モデルより決定されるものであるが、出力がモータ回転角であるため式（３）で設定している。
【０１０２】
Ｇv(s)＝(Ｋa＋１)／｛Ｉmｓ2＋(Ｃt＋Ｋd)ｓ＋Ｋt｝…（３）
また、上記舵角フィードバック制御部５５は、この目標モータ回転角と、モータ回転角センサ４４によって検出された実際のモータ回転角θGとの偏差（Ｇv(s)・ｕ−θG）を演算し、この偏差に対してゲインＧo(s)を掛けて制御量を決定するように構成されている。
【０１０３】
このようにして、アシスト制御部５１、ダンピング制御部５２、及び舵角フィードバック制御部５５において、各制御量が決定されれば、モータ制御部５３において、上記アシスト制御部５１及び舵角フィードバック制御部５５の制御量を加算すると共に、ダンピング制御部５２の制御量を減算して、電動モータ２２の制御量を決定し、この電動モータ２２を制御する。
【０１０４】
この第２実施形態においても、モータ回転角θG（車輪舵角）についてのフィードバック制御を行うため、上記第１実施形態と同様に、舵角フィードバック制御部５５の制御量によって、目標モータ回転角となるために不足しているモータ推力が電動モータ２２に発生する。このとき、舵角フィードバック制御部５５において決定される制御量もフリクションやイナーシャの大きさのばらつきに関わらず設定されるため、常に所望のアシスト特性を得ることができる。従って、例えば製品間でのアシスト特性のばらつきを無くすことができる。
【０１０５】
また、舵角フィードバック制御部５５の制御量でもって電動モータ２２が制御されることにより、上記第１実施形態における電動パワーステアリング装置と同様、ハンドル操舵に対する車輪３２の舵角の追従が遅れているときにはモータ推力が増大するように電動モータ２２が制御される。このため、ハンドル操舵に対して上記電動モータ２２の駆動が速やかに追従する。すなわち、追従性の向上を図ることができる。
【０１０６】
さらに、上記トルクセンサ４１の値が０となると、目標モータ回転角が０となるため、モータ回転角θGを０にしようとする制御になる。このため、保舵状態でハンドル１１から手を離したとき等には車輪舵角が０になって、速やかな収斂が実現する。また、上記目標モータ回転角がフリクションやイナーシャの大きさに関わらず常に０に設定されるため、常に所定の特性の収斂性を得ることができる。
【０１０７】
さらに、外乱によって車輪舵角が変化した場合等にも、車輪舵角を０にしようとする制御が行われる。従って、直進安定性を向上させることができる。
【０１０８】
この第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、従来の電動パワーステアリング装置（図８参照）に対して、モータ回転角θGを検出するモータ回転角センサ４４だけを追加するだけで実現可能である。従って、上述したような作用・効果が得られる電動パワーステアリング装置を、低コストで構成することができる。
【０１０９】
この第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置においても、上記ゲインＧo(s)を調整することによって、つまり、舵角フィードバック制御部５５による制御が、車両が高速で走行しているときに、直進安定性を高めるような制御となるように、上記舵角フィードバック制御部５５の制御量の感度を増減することによって、より好ましい電動パワーステアリング装置が構成される。
【０１１０】
すなわち、ゲインＧo(s)を定数Ｋoとしたときは、▲１▼Ｋoを車速の変数として、車速が高い程大きくするのがよい。
【０１１１】
また、▲２▼Ｋoを路面μの変数として、路面μが低い程小さくするのがよい。
【０１１２】
さらに、▲３▼Ｋoを車重の変数として、車重が重い程大きくするのがよい。
【０１１３】
加えて、▲４▼Ｋoを車輪舵角の変数として、車輪舵角が小さい程大きくするのがよい。
【０１１４】
さらに、▲５▼Ｋoを車輪舵角速度の変数として、車輪舵角速度が大きい程大きくするのがよい。
【０１１５】
また、▲５▼Ｋoを車輪舵角速度の変数であって、車輪舵角速度が大きい程大きくする場合に代えて、ゲインＧo(s)をハイパスフィルター（式（２）参照）としてもよい。
【０１１６】
＜第３実施形態＞
図５は本発明の第３実施形態に係るコントローラ５ｃの構成を示していて、このものは、第２の制御部としての舵角速度フィードバック制御部５４と、第３の制御部としての舵角フィードバック制御部５５との双方を備えている点が上記第１又は第２実施形態とは異なる。
【０１１７】
すなわち、上記第１実施形態の電動パワーステアリング装置においては、ハンドル操舵トルクｕが０であるときには車輪舵角速度（モータ回転角速度）を０にしようとする制御となる。このため、車輪舵角を０にしようとする制御となる第２実施形態の電動パワーステアリング装置とは異なり、セルフアライニングトルクを減ずる作用が生じてしまう場合がある。
【０１１８】
一方、第２実施形態の電動パワーステアリング装置は、変位に基づいて制御を行うため、第１実施形態の電動パワーステアリング装置のように、速度に基づく制御に比べて応答が遅くなってしまう。また、第２実施形態の電動パワーステアリング装置では、例えば保舵状態においてハンドル操舵トルクｕが０となったときでも、車輪舵角を０にしようとする制御を行うため、ハンドル１１が重くなってしまう場合がある。
【０１１９】
そこで、第３実施形態では、車輪舵角速度及び車輪舵角の双方に基づいて制御を行うように構成している。
【０１２０】
尚、上記電動パワーステアリング装置のその他の構成は第２実施形態のものと同様であるために、同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
【０１２１】
上記舵角速度フィードバック制御部５４は、上述したように、トルクセンサ４１によって検出されたハンドル操舵トルクｕを入力とし、目標モータ回転速度（目標車輪舵角変化率）を出力とする伝達関数Ｇv(s)を有していて、上記ハンドル操舵トルクｕから目標のモータ回転速度（Ｇv(s)・ｕ）を演算する。また、この目標モータ回転速度と、モータ回転速度センサ４３によって検出された実際のモータ回転速度ωとの偏差（Ｇv(s)・ｕ−ω）を演算する。そして、この偏差に対してゲインＧob(s)を掛けて制御量（Ｇob(s)・（Ｇv(s)・ｕ−ω））を決定するように構成されている。尚、ここでの伝達関数Ｇv(s)は、式（１）に設定されている。
【０１２２】
一方、舵角フィードバック制御部５５は、トルクセンサ４１におけるハンドル操舵トルクｕの入力に対して上記伝達関数Ｇv(s)を掛けた目標モータ回転速度を積分することによって、目標モータ回転角（Ｇv(s)ｓ-1・ｕ）を演算する。また、モータ回転角センサ４４によって検出された実際のモータ回転角θGとの偏差（Ｇv(s)ｓ-1・ｕ−θG）を演算する。そして、この偏差に対してゲインＧoa(s)を掛けて制御量（Ｇoa(s)・（Ｇv(s)ｓ-1・ｕ−θG））を決定するように構成されている。
【０１２３】
そして、モータ制御部５３は、上記アシスト制御部５１、舵角速度フィードバック制御部５４及び舵角フィードバック制御部５５の各制御部における制御量を加算する一方、ダンピング制御部５２における制御量を減算して、電動モータ２２の制御量を決定し、この制御量でもって電動モータ２２を制御するように構成されている。
【０１２４】
この第３実施形態においては、モータ回転角についてのフィードバック制御と、モータ回転速度についてのフィードバック制御の双方を行うため、上述したように、フリクションやイナーシャの大きさが異なっていても常に所望のアシスト特性及び収斂性を得ることができる。また、追従性、収斂性及び直進安定性の向上が図られると共に、上述した不都合を互いに補って、応答性が良くしかも収斂性に優れた電動パワーステアリング装置が構成される。
【０１２５】
尚、上記ゲインＧoa(s)及びＧob(s)についても、舵角速度フィードバック制御部５４及び舵角フィードバック制御部５５による制御が、基本的に、車両が高速で走行しているときに、直進安定性を高めるような制御となるよう以下のように調整するのが好ましい。
【０１２６】
すなわち、ゲインＧoa(s)を定数Ｋoaとし、Ｇob(s)を定数Ｋobとした場合には、このＫoa及びＫobをそれぞれ、▲１▼車速の変数として、車速が高い程大きくする。▲２▼路面μの変数として、路面μが低い程小さくする。▲３▼車重の変数として、車重が重い程大きくする。▲４▼車輪舵角の変数として、車輪舵角が小さい程大きくする。▲５▼車輪舵角速度の変数として、車輪舵角速度が大きい程大きくする。のが好ましい。
【０１２７】
さらに、▲５▼車輪舵角速度の変数であって、車輪舵角速度が大きい程大きくする場合に代えて、ゲインＧoa(s)及びＧob(s)をそれぞれハイパスフィルター（式（２）参照）で構成してもよい。
【０１２８】
＜第４実施形態＞
図６は本発明の第４実施形態に係るコントローラ５ｄの構成を示していて、このものは、上記第１実施形態と同様に舵角速度フィードバック制御部５４を備えているが、この舵角速度フィードバック制御部５４の構成が第１実施形態とは異なる。尚、第４実施形態に係るコントローラ５ｄにおいて、アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の構成は、従来のもの（第１実施形態のもの）と同様であるため、その説明は省略する。
【０１２９】
上記舵角速度フィードバック制御部５４は、伝達関数Ｇv(s)を有していて、この伝達関数Ｇv(s)によって目標モータ回転速度を演算するように構成されている。この伝達関数Ｇv(s)の入力は、トルクセンサ４１によって検出されたハンドル操舵トルクｕだけではなく、このハンドル操舵トルクｕと、モータ制御部５３の出力である電動モータ２２の制御量との加算値になるように構成されている。
【０１３０】
また、上記伝達関数Ｇv(s)は、図３に示す車両モデルより決定されるものであり、式（４）で設定している。
【０１３１】
Ｇv(s)＝Ｋbｓ／｛Ｉmｓ2＋(Ｃt＋Ｋd)ｓ＋Ｋt｝…（４）
ここで、Ｋbは調整パラメータであって適宜設定すればよい。このように第４実施形態における舵角速度フィードバック制御部５４は、アシスト制御ゲインＫaを備えていない。
【０１３２】
この舵角速度フィードバック制御部５４は、上記伝達関数Ｇv(s)によって演算された目標モータ回転速度と、モータ回転速度センサ４３によって検出された実際のモータ回転速度ωとの偏差を演算し、この偏差に対してゲインＧo(s)を掛けて制御量（第２制御量）を決定する。そして、モータ制御部５３において、上記アシスト制御部５１及び舵角速度フィードバック制御部５４の制御量を加算すると共に、ダンピング制御部５２の制御量を減算して電動モータ２２の制御量を決定し、この電動モータ２２を制御するようにされている。
【０１３３】
この第４実施形態においては、上記第１実施形態と同様に、モータ回転速度ωについてのフィードバック制御を行うため、舵角速度フィードバック制御部５４の制御量によって、目標モータ回転速度となるために不足しているモータ推力が電動モータ２２に発生する。これにより、常に所望のアシスト特性を得ることができると共に、常に所定の特性の収斂性を得ることができる。また、追従性の向上を図ることができると共に、速やかな収斂が実現する。
【０１３４】
また、上記舵角速度フィードバック制御部５４は、電動モータ２２の制御量、つまりアシスト制御部５１及びダンピング制御部５２による制御量から目標モータ回転速度を演算するようにされている。ここで、アシスト制御部５１による制御量にはアシスト制御ゲインＫaが既に考慮されていることから、伝達関数Ｇv(s)に上記アシスト制御ゲインＫaを組み込む必要がない（式（４）参照）。これに伴い、このアシスト制御ゲインＫaの決定に必要なハンドル操舵トルクｕの微分値等も必要としない。このため、上記舵角速度フィードバック制御部５４の構成が簡略化すると共に、その演算処理も簡略化する。また、上記アシスト制御ゲインＫa等を記憶しておく必要もなくなり、メモリ容量が節約される。
【０１３５】
また、上記舵角速度フィードバック制御部５４が、アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２による制御量から目標モータ回転速度を演算することで、これら各制御部５１，５２，５４が並行に各制御量を決定する構成とは異なり、アシスト制御部５１の制御量とダンピング制御部５２の制御量とを加減算した制御量（つまり、アシスト制御部５１の制御量を、モータ回転速度に基づくダンピング制御部５２の制御量に基づいて補正をした制御量）と、上記舵角速度フィードバック制御部５４の制御量との相関を強めることができる。これにより、追従性及び収斂性が向上して操舵感のより一層の向上を図ることができる。
【０１３６】
尚、この第４実施形態に係る電動パワーステアリング装置においても、上記ゲインＧo(s)を、上述したように適宜調整するのが好ましい。
【０１３７】
＜第５実施形態＞
図７は本発明の第５実施形態に係るコントローラ５ｅの構成を示していて、このものは、舵角フィードバック制御部５５を備えている点は上記第２実施形態と同様であるが、この舵角フィードバック制御部５５は、上記第４実施形態と同様に、伝達関数Ｇv(s)の入力がトルクセンサ４１によって検出されたハンドル操舵トルクｕだけでなく、このハンドル操舵トルクｕと、モータ制御部５３の出力である電動モータ２２の制御量との加算値に構成されている。尚、第５実施形態に係るコントローラ５ｅにおいて上記アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の構成は、従来のもの（第１実施形態のもの）と同様であるため、その説明は省略する。
【０１３８】
この舵角フィードバック制御部５５が有する伝達関数Ｇv(s)は、図３に示す車両モデルより決定されるものであり、式（５）で設定している。
【０１３９】
Ｇv(s)＝Ｋb／｛Ｉmｓ2＋(Ｃt＋Ｋd)ｓ＋Ｋt｝…（５）
この第５実施形態における電動パワーステアリング装置では、上記第２実施形態と同様に、モータ回転角θGについてのフィードバック制御を行うため、常に所望のアシスト特性が得られると共に、常に所定の特性の収斂性を得ることができる。また、追従性の向上を図ることができると共に、速やかな収斂が実現する。
【０１４０】
また、舵角フィードバック制御部５５が、電動モータ２２の制御量から目標モータ回転角を演算するため、伝達関数Ｇv(s)にアシスト制御ゲインＫaを組み込む必要がなく、これにより、上記舵角フィードバック制御部５５の構成が簡略化すると共に、その演算処理も簡略化し、さらに、上記アシスト制御ゲインＫa等を記憶しておく必要もなくなってメモリ容量が節約できる。
【０１４１】
また、上記舵角フィードバック制御部５５が、アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２による制御量から目標モータ回転角を演算するため、このアシスト制御部５１の制御量とダンピング制御部５２の制御量とを加減算した制御量と、舵角フィードバック制御部５５の制御量との相関を強めることができ、操舵感のより一層の向上を図ることができる。
【０１４２】
尚、この第５実施形態に係る電動パワーステアリング装置においても、上述したように、上記ゲインＧo(s)の調整を行うのがよい。
【０１４３】
＜他の実施形態＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第１〜第５実施形態では、電動モータ２２の推力をピニオン側に付与するように構成されているが、ラック側に付与するように構成してもよい。この場合は、車両モデルを適宜変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】車両モデルを示す図である。
【図４】第２実施形態に係るコントローラの構成を示す図２対応図である。
【図５】第３実施形態に係るコントローラの構成を示す図２対応図である。
【図６】第４実施形態に係るコントローラの構成を示す図２対応図である。
【図７】第５実施形態に係るコントローラの構成を示す図２対応図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置におけるコントローラの構成を示す図２対応図である。
【符号の説明】
１１ ハンドル
２２ 電動モータ
３２ 車輪
４１ トルクセンサ
５１ アシスト制御部（第１の制御部）
５２ ダンピング制御部
５３ モータ制御部
５４ 舵角速度フィードバック制御部（第２の制御部）
５５ 舵角フィードバック制御部（第２の制御部，第３の制御部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータを備え、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電動モータや油圧によってハンドル操舵を補助するパワーステアリング装置が知られており、このものでは、ハンドル操舵トルクや操舵回転速度（操舵トルクの微分値）に応じて電動モータの制御量又は油圧量の調整を行い、所定のアシスト特性を実現している。また、上記アシスト特性を、例えば車速に応じて変更するものや、車速に加えて横加速度及びヨーレートに応じて変更するもの（例えば、特開平８−７２７３４号公報参照）も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電動パワーステアリング装置、すなわち電動モータを用いたパワーステアリング装置においては、通常、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサ（トーションバー）の検出値に、所定のゲイン（アシスト制御ゲイン）を掛けることによって電動モータの制御量を決定している。そして、上記アシスト制御ゲインの値は、所定の自動車でテストを行い所望のアシスト特性となるように調整されている。
【０００４】
ところが、この電動パワーステアリング装置においては、例えば製品毎にアシスト特性がばらついてしまう場合があって、所望の操舵感が得られない場合があるという不都合がある。
【０００５】
このアシスト特性のばらつきは、例えばイナーシャの大きさがばらついてしまったり、電動モータ若しくはこの電動モータとステアリングシャフトとの間に設けられる減速ギヤ等におけるフリクションの大きさが部品毎にばらついてしまったりすることに原因がある。例えば、フリクションの大きさのばらつきは、主に部品の製造誤差等に起因していて、上記フリクションが通常よりも大きくなっている場合には、トルクセンサの検出値に所定のゲインを掛けた制御量で上記電動モータを制御しても、モータ推力がフリクションによって消費されてしまうこととなる。このため、上記電動モータによる補助操舵力が足りず、ハンドル操舵に引っ掛かり感が出てしまうことになる。
【０００６】
また、上記アシスト特性のばらつきは、組み付け誤差によっても生じる場合がある。一例を挙げると、上記減速ギヤは、減速比が比較的大きいウォームギヤ及びウォームホイール等によって構成されているが、バックラッシュをなくす目的や異音の発生を防止する目的で、上記ウォームギヤをウォームホイールに対して強く押しつける組み付けがなされている。このようにフリクションが大きくなる組み付けがされているため、組み付け誤差によるフリクションのばらつき量が相対的に大きくなってしまい、アシスト特性のばらつきに大きな影響を及ぼしてしまうようになる。
【０００７】
また、上記従来の電動パワーステアリング装置においては、収斂性も問題となる。すなわち、舵を切った状態のハンドルから手を離すとセルフアライニングトルクによって車輪舵角が０の状態に戻ろうとする。この収斂性は、直進安定性に関わるものであるため、従来の電動パワーステアリング装置においては電動モータの回転速度を検出し、この電動モータ回転速度に所定のゲイン（ダンピング制御ゲイン）を掛けた制御量でもって電動モータにブレーキをかける制御も、上記アシスト制御と併せて行っている。
【０００８】
ところが、このダンピング制御ゲインも、上記アシスト制御ゲインと同様に所望の収斂性が得られるように調整するものである。このため、上記のイナーシャの大きさのばらつきやフリクションの大きさのばらつき等によって、ハンドルが中立位置（直進状態）に戻ってこなかったり、中立位置付近でふらふらと振れてしまったりして、所望の収斂性が得られない場合があるという不都合がある。
【０００９】
このような不都合を解決するために、例えば部品の製造誤差をなくすことや、フリクションの低減化を目的として高精度の部品を用いること等が考えられる。
【００１０】
しかしながら、例えば温度変化に伴う部品の膨張・収縮によりフリクションが変化してしまったり、経時劣化等によってもフリクションが変化してしまったりすることに加え、自動車の積載量の変化に基づく車重の変化によってもアシスト特性及び収斂性は変化してしまう。従って、部品の製造誤差を小さくしたり、高精度の部品を用いたりしても、所望のアシスト特性及び収斂性が常に得られないという上記の不都合を解決するに至らないばかりか、コストの増大を招くという新たな問題が生じてしまう。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動車の電動パワーステアリング装置において、所望のアシスト特性及び収斂性が常に得られるようにすることにあり、しかも、ハンドル操舵に対する追従性及び収斂性のより一層の向上を図りつつ、これら全てを低コストで実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、トルクセンサの検出値に基づくフィードバック制御を、従来の電動パワーステアリング装置におけるアシスト制御に追加して行うこととした。
【００１３】
具体的に、請求項１記載の発明は、電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置を対象とする。
【００１４】
そして、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えることを特定事項とするものである。
【００１５】
請求項１記載の発明の場合、ハンドルを操舵すると、ハンドルと車輪との間に設けられたトルクセンサがハンドル操舵トルクを検出する。
【００１６】
第１の制御部は、上記トルクセンサの検出値が無くなるように、すなわち、該トルクセンサの検出値に所定のゲインを掛けて第１制御量を決定する。これは、従来のアシスト制御に対応する。
【００１７】
一方、第２の制御部は、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって第２制御量を決定する。ここで、目標車輪舵角変化率の演算は、例えば上記トルクセンサから車輪（タイヤ）までの系をモデル化した車両モデルに基づいて行ってもよく、この車両モデルとしては、例えば電動モータやナックルアーム等のイナーシャ、タイヤのばね成分及びタイヤの減衰成分を考慮したモデルとしてもよい。
【００１８】
そして、制御手段は、上記第１制御量と第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御する。
【００１９】
ここで、第１制御量でもって電動モータを制御しても、フリクション又はイナーシャによって所望の車輪舵角変化率とならないときを考える。このときは、トルクセンサが検出したハンドル操舵トルクに基づき演算された目標車輪舵角変化率と実際の車輪舵角変化率との偏差が生じている。
【００２０】
このため、上記偏差によって決定された第２制御量でもって電動モータが制御されることにより、目標車輪舵角変化率（所望の車輪舵角変化率）となるために不足しているモータ推力が上記電動モータに発生して、車輪舵角変化率が所望の車輪舵角変化率にされる。
【００２１】
ここで、上記第２制御量は、フリクションやイナーシャの大きさのばらつきとは無関係な目標車輪舵角変化率に基づいて設定されるため、フリクションやイナーシャの大きさが異なっていても、ハンドル操舵に対して常に所望の車輪舵角変化率が得られる。従って、例えば製品間でのアシスト特性のばらつきがなくなる。
【００２２】
また、トルクセンサがハンドル操舵トルクを検出しているということは、言い換えるとハンドル操舵に対する車輪の舵角変化の追従が遅れているということである。しかしながら、第２制御量でもって電動モータが制御されることによって、トルクセンサがハンドル操舵トルクを検出しているときにはモータ推力が増大するように電動モータが制御される。このため、ハンドル操舵に対して上記電動モータの駆動が速やかに追従して、ハンドル操舵の引っ掛かり感等が防止される。すなわち、追従性の向上が図られる。
【００２３】
さらに、例えばハンドルから手を離すとハンドル操舵トルクが無くなるため、上記トルクセンサの検出値が０となる。このとき、このトルクセンサの検出値に基づく目標車輪舵角変化率は０となるため、車輪舵角変化率を０にしようとする第２制御量でもって上記電動モータが制御される。これにより、ハンドルがふらふらと振れてしまったりすることが防止される。すなわち、収斂性の向上も図られる。
【００２４】
また、トルクセンサの検出値が０であるときは、目標車輪舵角変化率は常に０となるため、フリクションやイナーシャの大きさに関わらず常に所定の特性で収斂する。従って、例えば製品間での収斂性のばらつきが無くなる。
【００２５】
逆に、路面不整等によって車輪舵角が変化した場合には、ハンドル操舵トルクが０である（トルクセンサの検出値が０である）のに、車輪舵角変化率が０ではない状態になる。このとき、第２の制御部は、車輪舵角変化率を０にしようとする制御を電動モータに対し行って直進状態を保とうとする。このため、直進安定性の向上も図られる。
【００２６】
これらの制御は、従来の電動パワーステアリング装置に対して第２の制御部を追加することだけで実現する。従って、新たなセンサ等を追加しなくても、上記従来の電動パワーステアリング装置と同様のハード構成でよい。このため、常に所望のアシスト特性及び収斂性が得られることと、追従性、収斂性及び直進安定性の向上との全てが低コストで実現される。
【００２７】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明とは異なり、目標車輪舵角を設定するものである。
【００２８】
具体的には、電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置を対象とする。
【００２９】
そして、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えることを特定事項とするものである。
【００３０】
請求項２記載の発明の場合、第１の制御部は、上記請求項１記載の発明と同様に、トルクセンサの検出値が無くなるように第１制御量を決定する。一方、第２の制御部は、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって第２制御量を決定する。ここで、目標車輪舵角の演算は、上述したように、上記トルクセンサから車輪（タイヤ）までの系をモデル化した車両モデルに基づいて行ってもよい。制御手段は、上記第１制御量と第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御する。
【００３１】
そして、第１制御量でもって電動モータを制御しても、フリクション又はイナーシャによって所望の車輪舵角とならないときでも、目標車輪舵角と実際の車輪舵角との偏差である第２制御量でもって電動モータが制御されて、車輪舵角が所望の車輪舵角にされる。この目標車輪舵角も、フリクションやイナーシャの大きさのばらつきとは無関係であるため、フリクションやイナーシャの大きさが異なっていても、常に所望の車輪舵角が得られる。従って、例えば製品間でのアシスト特性のばらつきがなくなる。
【００３２】
また、第２制御量でもって電動モータが制御されることにより、ハンドル操舵に対する車輪舵角の追従が遅れているときにはモータ推力が増大するように電動モータが制御される。このため、ハンドル操舵に対して上記電動モータの駆動が速やかに追従するようになり、追従性の向上が図られる。
【００３３】
さらに、トルクセンサの検出値が０となると、車輪舵角を０にしようとする第２制御量でもって上記電動モータが制御される。これにより、例えば舵を切った状態でハンドルから手を離すと、車輪舵角が０となるように電動モータが制御される。これにより、速やかな収斂が実現する。また、ハンドルがふらふらと振れてしまったりすることも同様に防止される。従って、収斂性のより一層の向上が図られる。また、第２制御量による制御では、フリクションやイナーシャの大きさに関わらず常に所定の特性の収斂となるため、例えば製品間での収斂性のばらつきが無くなる。
【００３４】
さらに、路面不整等によって車輪舵角が変化した場合にも、車輪舵角を０にしようとする第２制御量で電動モータが制御される。これは直進状態を保とうとする制御であるため、直進安定性の向上も図られる。
【００３５】
そして、この請求項２記載の発明も、従来の電動パワーステアリング装置に対して第２の制御部を追加することだけ構成される。このため、常に所望のアシスト特性及び収斂性が得られることと、追従性、収斂性及び直進安定性の向上との全てが低コストで実現される。
【００３６】
ところで、請求項１記載の発明においては、トルクセンサの検出値が０であるときには、車輪舵角変化率を０にしようとする制御となる。このため、車輪舵角を０にしようとする制御となる請求項２記載の発明とは異なり、セルフアライニングトルクを減ずる作用が生じてしまう場合がある。
【００３７】
一方、請求項２記載の発明においては、変位（車輪舵角）に基づいて制御を行うため、請求項１記載の発明のように、速度（車輪舵角変化率）に基づく制御に比べて応答が遅くなってしまう。
【００３８】
そこで、例えば請求項３記載の如く、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって上記電動モータの第３制御量を決定する第３の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量と第３の制御部による第３制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備える自動車の電動パワーステアリング装置としてもよい。
【００３９】
請求項３記載の発明によると、目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって第２制御量を決定する第２の制御部と、目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって第３制御量を決定する第３の制御部との双方を備えているため、上記請求項１又は請求項２記載の発明と同様に、常に所望のアシスト特性及び収斂性が得られ、かつ追従性、収斂性及び直進安定性の向上が図られた電動パワーステアリング装置が構成される。また、上述した請求項１又は請求項２記載の発明における不都合を互いに補って、応答性が良くしかも収斂性に優れた電動パワーステアリング装置が構成される。
【００４０】
また、上述した請求項１又は請求項２記載の発明における不都合の解消としては、第２制御量の感度を調整することも効果的であり、具体的には、請求項４〜請求項８記載の如く調整するのが好ましい。
【００４１】
すなわち、請求項４記載の如く、第２制御量の感度を、車速が高い程上げるのが好ましい。
【００４２】
また、請求項５記載の如く、第２制御量の感度を、路面摩擦係数が低い程下げるのが好ましい。
【００４３】
さらに、請求項６記載の如く、第２制御量の感度を、車重が重い程上げるのが好ましい。
【００４４】
加えて、請求項７記載の如く、第２制御量の感度を、車輪舵角が小さい程上げるのが好ましい。
【００４５】
また、請求項８記載の如く、第２制御量の感度を、車輪舵角変化率が大きい程上げるのが好ましい。
【００４６】
さらに、請求項９記載の発明は、第２制御量をハイパスフィルタ処理するように、第２の制御部を構成することを特定事項とするものである。
【００４７】
請求項９記載の発明の場合、第２制御量をハイパスフィルタ処理することによって、第２制御量の感度を、舵角変化率が大きい程第１制御量の感度と比較して上げる作用が得られる。
【００４８】
請求項１０記載の発明は、電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置を対象とする。
【００４９】
そして、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えることを特定事項とするものである。
【００５０】
請求項１０記載の発明によると、トルクセンサの検出値が無くなるように電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部との双方を備えることで、上記請求項１記載の発明と同様の作用効果が得られる。
【００５１】
これと共に、例えば第２の制御部がトルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算する場合には、上記第１の制御部が第１制御量を決定するときと同様に、トルクセンサの検出値に掛けるゲインを考慮した上で目標車輪舵角変化率を演算しなければならなくなるところを、第２の制御部は、第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角変化率を演算するため、この第１制御量には上記ゲインが考慮されていることから、第２の制御部で新たにゲインを考慮した演算を行う必要がない。これにより、上記第２の制御部における演算処理が簡略化すると共に、上記第２の制御部が上記ゲインを記憶する必要がなくなる。
【００５２】
また、請求項１１記載の発明は、電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置を対象とする。
【００５３】
そして、ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えることを特定事項とするものである。
【００５４】
請求項１１記載の発明によると、上記第１の制御部と第２の制御部との双方を備えることで、上記請求項２記載の発明と同様の作用効果が得られると共に、この第２の制御部が、第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角を演算するように構成されているため、上記請求項１０記載の発明と同様に、この第２の制御部における演算処理が簡略化すると共に、第１の制御部において必要なゲインが、第２の制御部では必要なくなる。
【００５５】
この請求項１０及び請求項１１記載の発明は特に、請求項１２記載の如く、第１の制御部を、車速及び車輪舵角変化率に基づいて第１制御量の補正を行うように構成し、第２の制御部を、車速に基づいて第２制御量の補正を行うように構成する場合に有効である。
【００５６】
つまり、例えば第１の制御部による第１制御量の決定と、第２の制御部による第２制御量の決定とを並行に行うと、特に第１の制御部が車速及び車輪舵角変化率に基づいて第１制御量の補正を行う一方、上記第２の制御部が車速に基づいて第２制御量の補正を行う場合は、この第２制御量には、車輪舵角変化率が考慮されないため、これら２つの制御量の相関が弱くなってしまう虞がある。このように、第１制御量と第２制御量との相関が弱くなると追従性や収斂性が低下して、操舵感の悪化を招いてしまうことになる。
【００５７】
しかしながら、第２の制御部を、第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角変化率又は目標車輪舵角を演算するように構成することで、上記第１制御量と第２制御量との相関が常に強くなる。これは、第１の制御部が車速及び車輪舵角変化率に基づいて第１制御量の補正を行う一方、上記第２の制御部が車速に基づいて第２制御量の補正を行う場合でも同様である。こうして、操舵感の悪化が効果的に防止されるだけでなく、操舵感のより一層の向上が図られる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における自動車の電動パワーステアリング装置によれば、フリクションやイナーシャの大きさのばらつきとは無関係な目標車輪舵角変化率又は目標車輪舵角に基づく第２制御量でもって電動モータが制御されるため、上記フリクションやイナーシャの大きさに関わらず、常に所望のアシスト特性及び収斂性を得ることができ、例えば製品間での性能差を無くすことができる。
【００５９】
また、上記第２制御量でもって電動モータが制御されることによって、ハンドル操舵に対する追従性も向上させることができると共に、上記トルクセンサの検出値が０となると、車輪舵角変化率又は車輪舵角を０にしようとする制御が電動モータに付与されるため、収斂性及び直進安定性のより一層の向上も図ることができる。
【００６０】
さらに、第２制御量の感度を、車速、路面摩擦係数、車重、車輪舵角及び車輪舵角変化率に応じて調整することによって、より一層好ましいアシスト特性及び収斂性が得られる電動パワーステアリング装置が構成される。
【００６１】
加えて、第２の制御部が、第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角変化率又は目標車輪舵角を演算し、第２制御量を決定することで、第２の制御部における演算処理等を簡略化することができると共に、第２制御量と第１制御量との相関を強めて、操舵感のより一層の向上を図ることができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００６３】
−全体構成−
図１は、自動車の電動パワーステアリング装置を示していて、１１はハンドル、１２は上記ハンドル１１に連結されてこのハンドル１１の回転力（操舵力）を伝達するステアリングシャフト、１３は自在継ぎ手を介してこのステアリングシャフト１２に連結された中間シャフト、２１は上記中間シャフト１３の下端に設けられたステアリングギヤボックス、３１はこのステアリングギヤボックス２１の両側に配設されたタイロッド、３２はこのタイロッド３１が連結されるタイヤ（車輪）である。
【００６４】
上記ステアリングギヤボックス２１内には、図示省略のラック・ピニオン機構が設けられていて、上記ピニオンには、上記中間シャフト１３の下端が連結されている。一方、上記ラックの両端部はタイロッド３１を介してタイヤ３２に連結されている。
【００６５】
上記ステアリングギヤボックス２１には、減速ギヤ（図示省略）を介してピニオン側に力を付与する電動モータ２２と、図１では図示を省略するトルクセンサ４１（図２，図４〜図７参照）とが設けられていて、このトルクセンサ４１は上記中間シャフト１３と減速ギアとの間に配設されている。これにより、上記トルクセンサ４１は、ハンドル１１とタイヤ３２との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するものとなっている。
【００６６】
上記トルクセンサ４１及び電動モータ２２は、それぞれコントローラ５（以下、本発明に係るコントローラについては５ａ〜５ｅ、従来のコントローラについては５ｆの符号を付す）に接続されていて、このコントローラ５によって電動モータ２２が制御される。
【００６７】
−従来の制御系の構成−
本発明に係るコントローラ５ａ〜５ｅについての説明をする前に、従来の電動パワーステアリング装置におけるコントローラ５ｆの構成について説明をする。
【００６８】
図８は、従来のコントローラ５ｆの構成を示していて、このコントローラ５ｆには、ハンドル操舵トルクｕを検出するトルクセンサ４１、車速Ｖを検出する車速センサ４２、電動モータ２２の回転速度ωを検出するモータ回転速度センサ４３の各センサの検出値が入力される。尚、上記車速センサ４２は、例えば各車輪に設けられた車輪速センサとしてもよい。また、上記モータ回転速度センサ４３は、電動モータ２２の回転速度ωを直接的に検出するものとしてもよいし、上記電動モータ２２の電圧等から推定するものとしてもよい。
【００６９】
上記コントローラ５ｆには、上記トルクセンサ４１の検出値が無くなるように第１制御量を決定する第１の制御部としてのアシスト制御部５１と、電動モータ２２に付与するブレーキ制御量を決定するダンピング制御部５２と、上記アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の各制御部における制御量を加減算することによって電動モータ２２の制御量を決定し、この制御量でもって電動モータ２２を制御するモータ制御部５３とを備えている。
【００７０】
上記アシスト制御部５１は、トルクセンサ４１の検出値であるハンドル操舵トルクｕに対してアシスト制御ゲインＫaを掛けることによって第１制御量（Ｋa・ｕ）を決定するように構成されている。このアシスト制御ゲインＫaは、車速Ｖ、ハンドル操舵トルクｕ及び該操舵トルクｕの微分値によって決定される変数であって、非負（正又は０）の変数でありかつ車速Ｖに関して非増加の（車速が高いとき（Ｈ）の方が、車速が低いとき（Ｌ）に比べて小さい）変数とされている。このアシスト制御ゲインＫaは、所定のアシスト特性となるように調整されている。
【００７１】
また、ダンピング制御部５２は、モータ回転速度ωに対してダンピング制御ゲインＫdを掛けることによって制御量（Ｋd・ω）を決定するように構成されている。このダンピング制御ゲインＫdは、車速Ｖ、ハンドル操舵トルクｕ、モータ回転数によって決定される非負の変数であり、所定のダンピング特性、すなわち所定の収斂性が得られるように調整されている。
【００７２】
上記モータ制御部５３は、上記アシスト制御部５１における制御量（Ｋa・ｕ）から、ダンピング制御部５２における制御量（Ｋd・ω）を減算した値（Ｋa・ｕ−Ｋd・ω）を電動モータ２２の制御量とし、この制御量でもって電動モータ２２を制御する。これにより、所定のアシスト特性で操舵力のアシストがなされる一方、所定の収斂性が得られるようにされている。
【００７３】
＜第１実施形態＞
次に、本発明の第１実施形態に係るコントローラ５ａの構成について、図２を参照しながら説明すると、この第１実施形態に係るコントローラ５ａにも、上記従来のコントローラ５ｆと同様に、トルクセンサ４１、車速センサ４２及びモータ回転速度センサ４３の各センサの検出値が入力される。
【００７４】
また、上記コントローラ５ａが、アシスト制御部５１とダンピング制御部５２とモータ制御部５３を備えている点は、上記従来のコントローラ５ｆと同様であるが、トルクセンサ４１の検出値から目標車輪舵角変化率（目標車輪舵角速度）を演算し、この目標車輪舵角速度から実際の車輪舵角速度を減算することによって第２制御量を決定する第２の制御部としての舵角速度フィードバック制御部５４を追加して備えている点が上記従来のコントローラ５ｆとは異なる。
【００７５】
ここで、車輪３２と電動モータ２２とは、ラック・ピニオン機構を介して互いに連結されているため、モータ回転速度ωは車輪舵角速度に比例する。従って、本実施形態では、モータ回転速度センサ４３によってモータ回転速度ωを検出し、これを実際の車輪舵角速度の代わりとしている。これと共に、目標車輪舵角変化率を演算する代わりに、目標モータ回転速度を演算している。尚、これに限らず、車輪舵角速度を直接的に検出すると共に、目標車輪舵角速度を演算するようにしてもよい。
【００７６】
次に、上記コントローラ５ａの詳細について説明するが、上記アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の構成は、上記従来のものと同様であるため、その説明は省略する。
【００７７】
上記舵角速度フィードバック制御部５４は、トルクセンサ４１におけるハンドル操舵トルクｕを入力とし、目標モータ回転速度を出力とする伝達関数Ｇv(s)を有していて、上記ハンドル操舵トルクｕから目標のモータ回転速度（Ｇv(s)・ｕ）を演算するように構成されている。
【００７８】
ここで、上記伝達関数Ｇv(s)は、図３に示すように、トルクセンサ４１から車輪（タイヤ）３２までをモデル化した車両モデルから決定される。すなわち、この車両モデルではタイヤ３２の反力をばねで表現していると共に、このばねの一端が固定されていると仮定してモデル化を行っている。そして、このタイヤ３２のばね成分Ｋt及び減衰成分Ｃtと、トルクセンサ４１からタイヤ３２までの系における電動モータ２２やナックルアーム等のピニオン軸回りのイナーシャＩmとを考慮して、ハンドル操舵トルクｕを入力とし目標モータ回転速度を出力とする伝達関数Ｇv(s)を式（１）で設定している。
【００７９】
Ｇv(s)＝(Ｋa＋１)ｓ／｛Ｉmｓ2＋(Ｃt＋Ｋd)ｓ＋Ｋt｝…（１）
ここで、ｓはラプラス演算子である。
【００８０】
また、上記舵角速度フィードバック制御部５４は、この目標モータ回転速度と、モータ回転速度センサ４３によって検出された実際のモータ回転速度ωとの偏差（Ｇv(s)・ｕ−ω）を演算し、この偏差に対してゲインＧo(s)を掛けて制御量（第２制御量）を決定するように構成されている。
【００８１】
このようにして、アシスト制御部５１、ダンピング制御部５２及び舵角速度フィードバック制御部５４において各制御量が決定されれば、モータ制御部５３において、上記アシスト制御部５１及び舵角速度フィードバック制御部５４の制御量を加算すると共に、ダンピング制御部５２の制御量を減算して、電動モータ２２の制御量を決定し、この電動モータ２２を制御する。
【００８２】
このように第１実施形態においては、トルクセンサ４１の値から目標となるモータ回転速度（車輪舵角変化率）を演算し、この目標モータ回転速度となるように電動モータ２２が制御される。
【００８３】
このため、アシスト制御部５１による制御量（Ｋa・ｕ）でもって電動モータ２２を制御したときに、フリクション又はイナーシャによって所望のモータ回転速度（目標モータ回転速度）とならないときであっても、目標モータ回転速度となるように電動モータ２２が制御される。このため、上記目標モータ回転速度となるために不足しているモータ推力が上記電動モータ２２に発生する。このとき、上記目標モータ回転速度は、電動パワーステアリング装置を構成する実際の部品のフリクションの大きさのばらつきや、イナーシャの大きさのばらつきとは無関係に設定されるため、フリクションやイナーシャの大きさが異なっていても常に所望のモータ回転速度となる。従って、常に所望のアシスト特性が得られることになる。
【００８４】
また、上記舵角速度フィードバック制御部５４の制御量でもって電動モータ２２が制御されることによって、トルクセンサ４１がハンドル操舵トルクｕを検出しているとき、つまり、ハンドル操舵に対する車輪３２の舵角変化の追従が遅れているときにはモータ推力が増大するように電動モータ２２が制御される。このため、ハンドル操舵の引っ掛かり感等が防止されるようになる。すなわち、追従性の向上を図ることができる。
【００８５】
さらに、例えばハンドル１１から手を離したりして、上記トルクセンサ４１の検出値が０となれば、舵角速度フィードバック制御部５４の制御量はモータ回転速度を０にしようとする制御量となる。これにより、ハンドル１１がふらふらと振れてしまったりすることが防止される。すなわち、収斂性の向上を図ることができる。また、目標モータ回転速度が常に０に設定されるため、上記収斂性は、フリクションやイナーシャの大きさに関わらず常に所定の特性を有することとなる。従って、例えば製品間での収斂性のばらつきも無くなる。
【００８６】
逆に、例えば路面不整等によって車輪舵角が変化した場合には、モータ回転速度を０にしようとする制御を電動モータ２２に対し行う。すなわち、直進状態を保とうとする制御になるため、直進安定性の向上を図ることができる。
【００８７】
このように、本発明に係る自動車の電動パワーステアリング装置においては、舵角速度フィードバック制御部５４がトルクセンサ４１の値に基づいて目標となる目標モータ回転速度を設定し、この目標モータ回転速度となるように電動モータ２１が制御されるため、フリクションやイナーシャ等が原因で車両モデル（図３参照）における車輪舵角変化と異なる車輪舵角変化が生じれば、その異なる分の車輪舵角変化を打ち消す制御が行われる。従って、常に、所定のアシスト特性及び収斂性を得ることができる。また、目標モータ回転速度となるように電動モータ２２を制御することによって、追従性、収斂性及び直進安定性をも向上させることができる。
【００８８】
さらに、第１実施形態における電動パワーステアリング装置は、従来の電動パワーステアリング装置のコントローラ５ｆに対して、舵角速度フィードバック制御部５４を備えることだけで実現する。従って、新たなセンサ等を追加しなくても上記従来の電動パワーステアリング装置と同様のハード構成でよい。このため、常に所望のアシスト特性及び収斂性が得られることと、追従性、収斂性及び直進安定性の向上との全てを低コストで実現することができる。
【００８９】
この電動パワーステアリング装置においては、上記ゲインＧo(s)を調整することによって、つまり、舵角速度フィードバック制御部５４の制御量の感度を増減することによって、より好ましい電動パワーステアリング装置が構成される。すなわち、上記舵角速度フィードバック制御部５４による制御は、基本的に、車両が高速で走行しているときに、直進安定性を高めるような制御となるように調整するのがよい。
【００９０】
例えば、上記ゲインＧo(s)を定数Ｋoとしたときは以下の▲１▼〜▲５▼の要件で調整を行うのがよい。
【００９１】
すなわち、▲１▼Ｋoを車速の変数として、車速Ｖが高い程大きくするのがよい。これは、低速では、フリクション等の影響が小さい上に、タイヤ３２をばねで表現した車両モデルが現実の車両と合わなくなるためである。
【００９２】
また、▲２▼Ｋoを路面μの変数として、路面μが低い程小さくするのがよい。これも、低μ路ではタイヤのねじりに対する反力が小さくなり、タイヤ３２をばねで表現した車両モデルが現実と合わなくなるためである。尚、路面μの検出は、例えば車輪速に基づいて行ってもよいし、その他公知の方法により行ってもよい。
【００９３】
さらに、▲３▼Ｋoを車重の変数として、車重が重い程大きくするのがよい。これは、車重が重いときはタイヤ３２が動き難くなるため、その分だけ電動モータ２２のモータ推力を増大させた方が好ましくなるためである。尚、車重の検出は、ロードセンサを設けることによって検出してもよいし、エンジンの負荷に基づいて推定してもよい。
【００９４】
加えて、▲４▼Ｋoを車輪舵角の変数として、車輪舵角が小さい程大きくするのがよい。このようにすれば、収斂性のより一層の向上が図られて直進安定性が向上する。
【００９５】
さらに、▲５▼Ｋoを車輪舵角速度の変数として、車輪舵角速度が大きい程大きくするのがよい。これは車輪舵角速度が大きいときはイナーシャが大きくなって車輪舵角速度がハンドルの操舵に対して遅れやすくなるため、電動モータ２２に大きなモータ推力を与えた方が好ましくなるためである。
【００９６】
尚、▲５▼Ｋoを車輪舵角速度の変数であって、車輪舵角速度が大きい程大きくする場合に代えて、ゲインＧo(s)をハイパスフィルターとしてもよい。すなわち、
Ｇo(s)＝Ｋoωnｓ／（ｓ＋ωn）…（２）
としても、車輪舵角速度が大きいときに舵角速度フィードバック制御部５４の制御量の感度が上がる。尚、ωnは、調整パラメータであり適宜調整すればよい。
【００９７】
＜第２実施形態＞
図４は本発明の第２実施形態に係るコントローラ５ｂの構成を示していて、このものは、舵角速度フィードバック制御部５４の代わりに、トルクセンサ４１の検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって第２制御量を決定する第２の制御部としての舵角フィードバック制御部５５を備えている点が上記第１実施形態とは異なる。
【００９８】
また、この第２実施形態においては、モータの回転角θGを検出するモータ回転角センサ４４が追加して設けられている。尚、第２実施形態では、モータ回転角センサ４４によってモータ回転角θGを検出し、これを実際の車輪舵角の代わりにしていると共に、目標車輪舵角を演算する代わりに目標モータ回転角を演算しているが、これに限らず、車輪舵角を直接的に検出すると共に、目標車輪舵角を演算するようにしてもよい。
【００９９】
次に、第２実施形態に係るコントローラ５ｂの構成について、図４を参照しながら説明するが、上記アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の構成は、従来のもの（第１実施形態のもの）と同様であるため、その説明は省略する。
【０１００】
上記舵角フィードバック制御部５５は、トルクセンサ４１におけるハンドル操舵トルクｕを入力とし、目標モータ回転角を出力とする伝達関数Ｇv(s)を有していて、上記ハンドル操舵トルクｕから目標のモータ回転角（Ｇv(s)・ｕ）を演算するようにされている。
【０１０１】
尚、上記伝達関数Ｇv(s)は、図３に示す車両モデルより決定されるものであるが、出力がモータ回転角であるため式（３）で設定している。
【０１０２】
Ｇv(s)＝(Ｋa＋１)／｛Ｉmｓ2＋(Ｃt＋Ｋd)ｓ＋Ｋt｝…（３）
また、上記舵角フィードバック制御部５５は、この目標モータ回転角と、モータ回転角センサ４４によって検出された実際のモータ回転角θGとの偏差（Ｇv(s)・ｕ−θG）を演算し、この偏差に対してゲインＧo(s)を掛けて制御量を決定するように構成されている。
【０１０３】
このようにして、アシスト制御部５１、ダンピング制御部５２、及び舵角フィードバック制御部５５において、各制御量が決定されれば、モータ制御部５３において、上記アシスト制御部５１及び舵角フィードバック制御部５５の制御量を加算すると共に、ダンピング制御部５２の制御量を減算して、電動モータ２２の制御量を決定し、この電動モータ２２を制御する。
【０１０４】
この第２実施形態においても、モータ回転角θG（車輪舵角）についてのフィードバック制御を行うため、上記第１実施形態と同様に、舵角フィードバック制御部５５の制御量によって、目標モータ回転角となるために不足しているモータ推力が電動モータ２２に発生する。このとき、舵角フィードバック制御部５５において決定される制御量もフリクションやイナーシャの大きさのばらつきに関わらず設定されるため、常に所望のアシスト特性を得ることができる。従って、例えば製品間でのアシスト特性のばらつきを無くすことができる。
【０１０５】
また、舵角フィードバック制御部５５の制御量でもって電動モータ２２が制御されることにより、上記第１実施形態における電動パワーステアリング装置と同様、ハンドル操舵に対する車輪３２の舵角の追従が遅れているときにはモータ推力が増大するように電動モータ２２が制御される。このため、ハンドル操舵に対して上記電動モータ２２の駆動が速やかに追従する。すなわち、追従性の向上を図ることができる。
【０１０６】
さらに、上記トルクセンサ４１の値が０となると、目標モータ回転角が０となるため、モータ回転角θGを０にしようとする制御になる。このため、保舵状態でハンドル１１から手を離したとき等には車輪舵角が０になって、速やかな収斂が実現する。また、上記目標モータ回転角がフリクションやイナーシャの大きさに関わらず常に０に設定されるため、常に所定の特性の収斂性を得ることができる。
【０１０７】
さらに、外乱によって車輪舵角が変化した場合等にも、車輪舵角を０にしようとする制御が行われる。従って、直進安定性を向上させることができる。
【０１０８】
この第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、従来の電動パワーステアリング装置（図８参照）に対して、モータ回転角θGを検出するモータ回転角センサ４４だけを追加するだけで実現可能である。従って、上述したような作用・効果が得られる電動パワーステアリング装置を、低コストで構成することができる。
【０１０９】
この第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置においても、上記ゲインＧo(s)を調整することによって、つまり、舵角フィードバック制御部５５による制御が、車両が高速で走行しているときに、直進安定性を高めるような制御となるように、上記舵角フィードバック制御部５５の制御量の感度を増減することによって、より好ましい電動パワーステアリング装置が構成される。
【０１１０】
すなわち、ゲインＧo(s)を定数Ｋoとしたときは、▲１▼Ｋoを車速の変数として、車速が高い程大きくするのがよい。
【０１１１】
また、▲２▼Ｋoを路面μの変数として、路面μが低い程小さくするのがよい。
【０１１２】
さらに、▲３▼Ｋoを車重の変数として、車重が重い程大きくするのがよい。
【０１１３】
加えて、▲４▼Ｋoを車輪舵角の変数として、車輪舵角が小さい程大きくするのがよい。
【０１１４】
さらに、▲５▼Ｋoを車輪舵角速度の変数として、車輪舵角速度が大きい程大きくするのがよい。
【０１１５】
また、▲５▼Ｋoを車輪舵角速度の変数であって、車輪舵角速度が大きい程大きくする場合に代えて、ゲインＧo(s)をハイパスフィルター（式（２）参照）としてもよい。
【０１１６】
＜第３実施形態＞
図５は本発明の第３実施形態に係るコントローラ５ｃの構成を示していて、このものは、第２の制御部としての舵角速度フィードバック制御部５４と、第３の制御部としての舵角フィードバック制御部５５との双方を備えている点が上記第１又は第２実施形態とは異なる。
【０１１７】
すなわち、上記第１実施形態の電動パワーステアリング装置においては、ハンドル操舵トルクｕが０であるときには車輪舵角速度（モータ回転角速度）を０にしようとする制御となる。このため、車輪舵角を０にしようとする制御となる第２実施形態の電動パワーステアリング装置とは異なり、セルフアライニングトルクを減ずる作用が生じてしまう場合がある。
【０１１８】
一方、第２実施形態の電動パワーステアリング装置は、変位に基づいて制御を行うため、第１実施形態の電動パワーステアリング装置のように、速度に基づく制御に比べて応答が遅くなってしまう。また、第２実施形態の電動パワーステアリング装置では、例えば保舵状態においてハンドル操舵トルクｕが０となったときでも、車輪舵角を０にしようとする制御を行うため、ハンドル１１が重くなってしまう場合がある。
【０１１９】
そこで、第３実施形態では、車輪舵角速度及び車輪舵角の双方に基づいて制御を行うように構成している。
【０１２０】
尚、上記電動パワーステアリング装置のその他の構成は第２実施形態のものと同様であるために、同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
【０１２１】
上記舵角速度フィードバック制御部５４は、上述したように、トルクセンサ４１によって検出されたハンドル操舵トルクｕを入力とし、目標モータ回転速度（目標車輪舵角変化率）を出力とする伝達関数Ｇv(s)を有していて、上記ハンドル操舵トルクｕから目標のモータ回転速度（Ｇv(s)・ｕ）を演算する。また、この目標モータ回転速度と、モータ回転速度センサ４３によって検出された実際のモータ回転速度ωとの偏差（Ｇv(s)・ｕ−ω）を演算する。そして、この偏差に対してゲインＧob(s)を掛けて制御量（Ｇob(s)・（Ｇv(s)・ｕ−ω））を決定するように構成されている。尚、ここでの伝達関数Ｇv(s)は、式（１）に設定されている。
【０１２２】
一方、舵角フィードバック制御部５５は、トルクセンサ４１におけるハンドル操舵トルクｕの入力に対して上記伝達関数Ｇv(s)を掛けた目標モータ回転速度を積分することによって、目標モータ回転角（Ｇv(s)ｓ-1・ｕ）を演算する。また、モータ回転角センサ４４によって検出された実際のモータ回転角θGとの偏差（Ｇv(s)ｓ-1・ｕ−θG）を演算する。そして、この偏差に対してゲインＧoa(s)を掛けて制御量（Ｇoa(s)・（Ｇv(s)ｓ-1・ｕ−θG））を決定するように構成されている。
【０１２３】
そして、モータ制御部５３は、上記アシスト制御部５１、舵角速度フィードバック制御部５４及び舵角フィードバック制御部５５の各制御部における制御量を加算する一方、ダンピング制御部５２における制御量を減算して、電動モータ２２の制御量を決定し、この制御量でもって電動モータ２２を制御するように構成されている。
【０１２４】
この第３実施形態においては、モータ回転角についてのフィードバック制御と、モータ回転速度についてのフィードバック制御の双方を行うため、上述したように、フリクションやイナーシャの大きさが異なっていても常に所望のアシスト特性及び収斂性を得ることができる。また、追従性、収斂性及び直進安定性の向上が図られると共に、上述した不都合を互いに補って、応答性が良くしかも収斂性に優れた電動パワーステアリング装置が構成される。
【０１２５】
尚、上記ゲインＧoa(s)及びＧob(s)についても、舵角速度フィードバック制御部５４及び舵角フィードバック制御部５５による制御が、基本的に、車両が高速で走行しているときに、直進安定性を高めるような制御となるよう以下のように調整するのが好ましい。
【０１２６】
すなわち、ゲインＧoa(s)を定数Ｋoaとし、Ｇob(s)を定数Ｋobとした場合には、このＫoa及びＫobをそれぞれ、▲１▼車速の変数として、車速が高い程大きくする。▲２▼路面μの変数として、路面μが低い程小さくする。▲３▼車重の変数として、車重が重い程大きくする。▲４▼車輪舵角の変数として、車輪舵角が小さい程大きくする。▲５▼車輪舵角速度の変数として、車輪舵角速度が大きい程大きくする。のが好ましい。
【０１２７】
さらに、▲５▼車輪舵角速度の変数であって、車輪舵角速度が大きい程大きくする場合に代えて、ゲインＧoa(s)及びＧob(s)をそれぞれハイパスフィルター（式（２）参照）で構成してもよい。
【０１２８】
＜第４実施形態＞
図６は本発明の第４実施形態に係るコントローラ５ｄの構成を示していて、このものは、上記第１実施形態と同様に舵角速度フィードバック制御部５４を備えているが、この舵角速度フィードバック制御部５４の構成が第１実施形態とは異なる。尚、第４実施形態に係るコントローラ５ｄにおいて、アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の構成は、従来のもの（第１実施形態のもの）と同様であるため、その説明は省略する。
【０１２９】
上記舵角速度フィードバック制御部５４は、伝達関数Ｇv(s)を有していて、この伝達関数Ｇv(s)によって目標モータ回転速度を演算するように構成されている。この伝達関数Ｇv(s)の入力は、トルクセンサ４１によって検出されたハンドル操舵トルクｕだけではなく、このハンドル操舵トルクｕと、モータ制御部５３の出力である電動モータ２２の制御量との加算値になるように構成されている。
【０１３０】
また、上記伝達関数Ｇv(s)は、図３に示す車両モデルより決定されるものであり、式（４）で設定している。
【０１３１】
Ｇv(s)＝Ｋbｓ／｛Ｉmｓ2＋(Ｃt＋Ｋd)ｓ＋Ｋt｝…（４）
ここで、Ｋbは調整パラメータであって適宜設定すればよい。このように第４実施形態における舵角速度フィードバック制御部５４は、アシスト制御ゲインＫaを備えていない。
【０１３２】
この舵角速度フィードバック制御部５４は、上記伝達関数Ｇv(s)によって演算された目標モータ回転速度と、モータ回転速度センサ４３によって検出された実際のモータ回転速度ωとの偏差を演算し、この偏差に対してゲインＧo(s)を掛けて制御量（第２制御量）を決定する。そして、モータ制御部５３において、上記アシスト制御部５１及び舵角速度フィードバック制御部５４の制御量を加算すると共に、ダンピング制御部５２の制御量を減算して電動モータ２２の制御量を決定し、この電動モータ２２を制御するようにされている。
【０１３３】
この第４実施形態においては、上記第１実施形態と同様に、モータ回転速度ωについてのフィードバック制御を行うため、舵角速度フィードバック制御部５４の制御量によって、目標モータ回転速度となるために不足しているモータ推力が電動モータ２２に発生する。これにより、常に所望のアシスト特性を得ることができると共に、常に所定の特性の収斂性を得ることができる。また、追従性の向上を図ることができると共に、速やかな収斂が実現する。
【０１３４】
また、上記舵角速度フィードバック制御部５４は、電動モータ２２の制御量、つまりアシスト制御部５１及びダンピング制御部５２による制御量から目標モータ回転速度を演算するようにされている。ここで、アシスト制御部５１による制御量にはアシスト制御ゲインＫaが既に考慮されていることから、伝達関数Ｇv(s)に上記アシスト制御ゲインＫaを組み込む必要がない（式（４）参照）。これに伴い、このアシスト制御ゲインＫaの決定に必要なハンドル操舵トルクｕの微分値等も必要としない。このため、上記舵角速度フィードバック制御部５４の構成が簡略化すると共に、その演算処理も簡略化する。また、上記アシスト制御ゲインＫa等を記憶しておく必要もなくなり、メモリ容量が節約される。
【０１３５】
また、上記舵角速度フィードバック制御部５４が、アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２による制御量から目標モータ回転速度を演算することで、これら各制御部５１，５２，５４が並行に各制御量を決定する構成とは異なり、アシスト制御部５１の制御量とダンピング制御部５２の制御量とを加減算した制御量（つまり、アシスト制御部５１の制御量を、モータ回転速度に基づくダンピング制御部５２の制御量に基づいて補正をした制御量）と、上記舵角速度フィードバック制御部５４の制御量との相関を強めることができる。これにより、追従性及び収斂性が向上して操舵感のより一層の向上を図ることができる。
【０１３６】
尚、この第４実施形態に係る電動パワーステアリング装置においても、上記ゲインＧo(s)を、上述したように適宜調整するのが好ましい。
【０１３７】
＜第５実施形態＞
図７は本発明の第５実施形態に係るコントローラ５ｅの構成を示していて、このものは、舵角フィードバック制御部５５を備えている点は上記第２実施形態と同様であるが、この舵角フィードバック制御部５５は、上記第４実施形態と同様に、伝達関数Ｇv(s)の入力がトルクセンサ４１によって検出されたハンドル操舵トルクｕだけでなく、このハンドル操舵トルクｕと、モータ制御部５３の出力である電動モータ２２の制御量との加算値に構成されている。尚、第５実施形態に係るコントローラ５ｅにおいて上記アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２の構成は、従来のもの（第１実施形態のもの）と同様であるため、その説明は省略する。
【０１３８】
この舵角フィードバック制御部５５が有する伝達関数Ｇv(s)は、図３に示す車両モデルより決定されるものであり、式（５）で設定している。
【０１３９】
Ｇv(s)＝Ｋb／｛Ｉmｓ2＋(Ｃt＋Ｋd)ｓ＋Ｋt｝…（５）
この第５実施形態における電動パワーステアリング装置では、上記第２実施形態と同様に、モータ回転角θGについてのフィードバック制御を行うため、常に所望のアシスト特性が得られると共に、常に所定の特性の収斂性を得ることができる。また、追従性の向上を図ることができると共に、速やかな収斂が実現する。
【０１４０】
また、舵角フィードバック制御部５５が、電動モータ２２の制御量から目標モータ回転角を演算するため、伝達関数Ｇv(s)にアシスト制御ゲインＫaを組み込む必要がなく、これにより、上記舵角フィードバック制御部５５の構成が簡略化すると共に、その演算処理も簡略化し、さらに、上記アシスト制御ゲインＫa等を記憶しておく必要もなくなってメモリ容量が節約できる。
【０１４１】
また、上記舵角フィードバック制御部５５が、アシスト制御部５１及びダンピング制御部５２による制御量から目標モータ回転角を演算するため、このアシスト制御部５１の制御量とダンピング制御部５２の制御量とを加減算した制御量と、舵角フィードバック制御部５５の制御量との相関を強めることができ、操舵感のより一層の向上を図ることができる。
【０１４２】
尚、この第５実施形態に係る電動パワーステアリング装置においても、上述したように、上記ゲインＧo(s)の調整を行うのがよい。
【０１４３】
＜他の実施形態＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第１〜第５実施形態では、電動モータ２２の推力をピニオン側に付与するように構成されているが、ラック側に付与するように構成してもよい。この場合は、車両モデルを適宜変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】車両モデルを示す図である。
【図４】第２実施形態に係るコントローラの構成を示す図２対応図である。
【図５】第３実施形態に係るコントローラの構成を示す図２対応図である。
【図６】第４実施形態に係るコントローラの構成を示す図２対応図である。
【図７】第５実施形態に係るコントローラの構成を示す図２対応図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置におけるコントローラの構成を示す図２対応図である。
【符号の説明】
１１ ハンドル
２２ 電動モータ
３２ 車輪
４１ トルクセンサ
５１ アシスト制御部（第１の制御部）
５２ ダンピング制御部
５３ モータ制御部
５４ 舵角速度フィードバック制御部（第２の制御部）
５５ 舵角フィードバック制御部（第２の制御部，第３の制御部）
Claims (12)
- 電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置であって、
ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、
上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、
上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、
上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置であって、
ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、
上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、
上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、
上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置であって、
ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、
上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、
上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、
上記トルクセンサの検出値から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって上記電動モータの第３制御量を決定する第３の制御部と、
上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量と第３の制御部による第３制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 請求項１又は請求項２において、
第２の制御部は、第２制御量の感度を、車速が高い程上げるように構成されている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 請求項１又は請求項２において、
第２の制御部は、第２制御量の感度を、路面摩擦係数が低い程下げるように構成されている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 請求項１又は請求項２において、
第２の制御部は、第２制御量の感度を、車重が重い程上げるように構成されている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 請求項１又は請求項２において、
第２の制御部は、第２制御量の感度を、車輪舵角が小さい程上げるように構成されている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 請求項１又は請求項２において、
第２の制御部は、第２制御量の感度を、車輪舵角変化率が大きい程上げるように構成されている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 請求項１又は請求項２において、
第２の制御部は、第２制御量をハイパスフィルタ処理するように構成されている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置であって、
ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、
上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、
上記第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角変化率を演算し、該目標車輪舵角変化率から実際の車輪舵角変化率を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、
上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 電動モータを有し、該電動モータの制御によりハンドル操舵を補助する自動車の電動パワーステアリング装置であって、
ハンドルと車輪との間に設けられてハンドル操舵トルクを検出するトルクセンサと、
上記トルクセンサの検出値が無くなるように上記電動モータの第１制御量を決定する第１の制御部と、
上記第１の制御部による第１制御量から目標車輪舵角を演算し、該目標車輪舵角から実際の車輪舵角を減算することによって上記電動モータの第２制御量を決定する第２の制御部と、
上記第１の制御部による第１制御量と第２の制御部による第２制御量とを加算した制御量でもって上記電動モータを制御するモータ制御部とを備えている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。 - 請求項１０又は請求項１１において、
第１の制御部は、車速及び車輪舵角変化率に基づいて第１制御量の補正を行うように構成され、
第２の制御部は、車速に基づいて第２制御量の補正を行うように構成されている
ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。
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