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WO2016104681A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Publication number
WO2016104681A1
WO2016104681A1 PCT/JP2015/086182 JP2015086182W WO2016104681A1 WO 2016104681 A1 WO2016104681 A1 WO 2016104681A1 JP 2015086182 W JP2015086182 W JP 2015086182W WO 2016104681 A1 WO2016104681 A1 WO 2016104681A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
offset
current command
motor
command value
electric power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/086182
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
福田　利博
康継 野村
保 近江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to EP15873249.5A priority Critical patent/EP3208179B1/en
Priority to JP2016535192A priority patent/JP5999291B1/ja
Priority to CN201580076881.8A priority patent/CN107406098B/zh
Priority to US15/519,581 priority patent/US9896121B2/en
Publication of WO2016104681A1 publication Critical patent/WO2016104681A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • B62D5/0457—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
    • 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
    • B62D5/0457—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
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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
    • B62D5/0466—Controlling the motor for returning the steering wheel to neutral position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • 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
    • B62D5/0403—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 constructional features, e.g. common housing for motor and gear box

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering device that drives and controls a motor via an inverter based on a current command value serving as a steering command, and applies an assist force to the steering system of the vehicle by the motor.
  • a two-system motor), and an inverter is provided for each system winding of the motor to form a multi-system (at least two systems) drive system, and a current command for steering torque for each multi-system drive system.
  • the present invention relates to an electric power steering apparatus in which value characteristics are given so as to be unbalanced during left and right steering, and each drive system performs assist control according to separate current command value characteristics.
  • one of the two-system motors is used for left steering and the other is used for right steering, eliminating the dead zone and eliminating the uncontrollable area.
  • an electric power steering device as a device equipped with a motor control device for controlling a motor.
  • the electric power steering device applies a steering assist force (assist force) to the steering mechanism of a vehicle by the rotational force of the motor.
  • the driving force of the motor controlled by the electric power supplied from the inverter is applied to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism such as a gear.
  • Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force.
  • the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the current command value and the motor current detection value becomes small.
  • the adjustment of the motor applied voltage is performed by the duty of PWM (pulse width modulation) control.
  • PWM pulse width modulation
  • a column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of a handle 1 is a reduction gear 3, universal joints 4a and 4b, a pinion rack mechanism 5, a tie rod 6a, 6b is further connected to the steering wheels 8L and 8R via hub units 7a and 7b. Further, the column shaft 2 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 ⁇ , and a motor 20 for assisting the steering force of the handle 1 is a reduction gear. 3 is connected to the column shaft 2 through 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 (IG) signal via the ignition key 11.
  • the control unit 30 calculates a current command value for assist (steering assist) control 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 steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and the steering angle can be obtained from a rotation sensor such as a resolver connected to the motor 20.
  • 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 an MCU (including a CPU, MPU, etc.), and FIG. 2 shows general functions executed by a program inside the MCU.
  • 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 current command value Iref1 is input to the current limiter 33 through the adder 32A, and the current command value Irefm whose maximum current is limited is input to the subtractor 32B, and the deviation I (Irefm) from the fed back motor current value Im. -Im) is calculated, and the deviation I is input to the PI control unit 35 for improving the characteristics of the steering operation.
  • 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.
  • the inverter 37 uses a FET as a drive element, and is configured by a bridge circuit of the FET.
  • 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.
  • Patent Document 1 an electric power steering device that improves the driver's steering feeling is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-237839 (Patent Document 1).
  • an actuator capable of adjusting the steering torque is provided, a target steering angle is calculated based on the steering torque, and the output torque of the actuator is controlled so that the actual steering angle matches the target steering angle. Yes.
  • the target steering angle is set to a constant value or a substantially constant value until a predetermined steering torque change occurs.
  • Patent Document 1 has an essential problem that there is an element that becomes a dead zone that exists in an electric system, and the device itself cannot be controlled. In addition, in the vicinity that deviates from the dead zone (region that changes from the dead zone to the controllable region), it becomes discontinuous (inflection point), which may cause driver discomfort.
  • Patent Document 2 a plurality of connection motors and a plurality of driving devices are shown, but the fifth harmonic component and the seventh harmonic component are shown.
  • the target is not intended for control near the handle center, and cannot meet the above requirements.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide unbalanced current command value characteristics with respect to steering torque for each of the multiple drive systems constituting the redundant system during left and right steering.
  • Each drive system performs assist control according to a separate current command value characteristic, or eliminates an element that becomes a dead zone, and controls so that it becomes unbalanced at the time of left and right steering.
  • the present invention relates to an electric power steering device that drives and controls a motor via an inverter based on a current command value serving as a steering command, and applies an assisting force to a steering system of the vehicle by the motor.
  • the motor is a multi-system motor, and includes a multi-system drive system having the inverter for each system winding of the motor.
  • the multi-system drive system has a multi-system current command value characteristic with respect to steering torque. This is achieved by giving an imbalance when steering left and right, and the multi-system drive system performing assist control according to different current command value characteristics.
  • the object of the present invention is that the multi-system current command value characteristic has an offset near the steering wheel center, and the difference in the offset amount increases as the absolute value of the steering torque increases, or
  • the degree of the offset is variable, or the variable is a vehicle speed sensitivity characteristic, or the vehicle speed sensitivity characteristic is such that the offset near the handle center decreases as the vehicle speed increases, and the difference in the offset amount
  • the degree is large or small, or when the multi-system motor, the multi-system drive system, and the multi-system current command value characteristics are all at least two systems, or the motor is connected in a star connection 2 Due to the system winding, or the motor is a two-system winding of delta connection
  • the multi-system motor, the multi-system drive system, and the multi-system current command value characteristic are all two systems, and a part of the two-system motor is used in the one-direction region by the one-direction current command value.
  • the one-way current command value has an offset 1 by using the other part of the two-system motor in the other direction region by the other-direction current command value or in the vicinity of the handle center.
  • the one-way current command value increases as the steering torque increases in the one-direction region because the other-direction current command value has an offset 2, or in the one-way region.
  • the current command value for the other direction increases, or changes in the current command value for the one direction and the current command value for the other direction
  • the offset 1 and the offset 2 are equal, or the offset 1 and the offset 2 are different from each other, or the offset 1 and the offset 2 change according to the vehicle speed. This is achieved more effectively.
  • the present invention also relates to an electric power steering apparatus that controls driving of a motor via an inverter based on a current command value serving as a steering command, and applies assist force to a steering mechanism of the vehicle by the motor.
  • the motor is at least a two-system motor
  • the inverter is provided for each system winding of the motor
  • a part of the at least two-system motor is used in a one-way region by a one-way current command value.
  • the other part of the at least two-system motor is used for the other direction region by the other direction current command value
  • the one direction current command value has an offset 1 near the handle center
  • the other direction current command value is The offset 1 and the front of the vehicle based on the running state of the vehicle and the acting force applied to the steering mechanism. Is achieved by an offset 2 is calculated.
  • the object of the present invention is that the one-way region is obtained when the offset 1 and the offset 2 change according to the acting force when the vehicle is in a straight traveling state, or in the straight traveling state. Then, the offset 1 increases as the acting force increases, and the offset 2 increases as the acting force increases in the other direction region, or in the straight traveling state, the action occurs in the one direction region.
  • the offset 2 decreases as the force increases, and the offset 1 decreases as the acting force increases in the other direction region, or when the vehicle leaves the straight traveling state.
  • the offset 2 is initially determined by the rotation angle of the steering mechanism and the acting force.
  • the offset 1 and the offset 2 are gradually changed by returning to the values, and the characteristics of changing the current command value for one direction and the current command value for the other direction are changed by gradually returning to the initial value. Can be changed more effectively, or by the fact that the acting force is a self-aligning torque or a steering torque.
  • the multi-system current command value characteristic for manual input is given to the multi-system drive system constituting the redundant system so as to be unbalanced at the time of left and right steering, Since the multi-system drive system performs assist control according to different current command value characteristics, there is no dead zone and discontinuity (inflection point), and the driver does not feel uncomfortable. In addition, since there is no dead zone near the handle center of the electrical system and the current command value for left and right steering is calculated and controlled separately so that the right steering and the left steering are unbalanced, it is discontinuous (variable). The extreme points are also gone.
  • ⁇ Assist control is performed using multi-system current command value characteristics with respect to steering torque, so there is no uncontrollable area.
  • the present invention is an electric power steering device that drives and controls a motor via an inverter (or GDM) based on a current command value serving as a steering command, and applies assist force to the steering system of the vehicle by the motor.
  • the present invention eliminates the dead zone of an electrical system that has been a problem in the past and provides an electric power steering device that constitutes a redundant system.
  • the motor is a multi-system motor (at least two-system motor), and an inverter is provided for each motor system winding to configure a multi-system (at least two systems) drive system.
  • the current command value characteristic with respect to the steering torque is given so as to be unbalanced at the time of left and right steering, and each drive system performs assist control according to the separate current command value characteristic.
  • Each current command value characteristic has an offset in the vicinity of zero of manual input (steering torque), that is, near the steering wheel center, and is a characteristic that increases in a curve as the absolute value of the steering torque increases.
  • the flat characteristics, offset, degree of curve, etc. can be tuned and may be sensitive to vehicle speed.
  • each current command value does not have a dead zone and discontinuous (inflection point) output characteristics, the driver feels uncomfortable and the steering feeling can be improved.
  • the motor is multi-system connected (at least two system windings), and each system winding is driven and controlled separately, there is a great advantage in terms of space saving.
  • the steering feeling is further improved.
  • the vehicle driving state is determined, and the offsets F1 and F2 are determined based on the determination result of the driving state and the applied force (self-aligning torque (SAT), steering torque, column shaft reaction force, etc.) applied to the steering mechanism. Adjustments are made to assist the lateral flow, reducing the driver's burden.
  • SAT self-aligning torque
  • steering torque steering torque
  • column shaft reaction force etc.
  • a rack assist type or a pinion assist type may be used, and each may also be applied with a steering angle variable device. Is possible.
  • FIG. 4 shows a star-connected three-phase motor.
  • One system is composed of a U-phase winding UW1, a V-phase winding VW1, and a W-phase winding WW1, and the other one is a U-phase winding UW2, V It consists of a phase winding VW2 and a W-phase winding WW2.
  • the motor is driven by passing a three-phase current through the windings UW1 to WW1 or the windings UW2 to WW2.
  • FIG. 5 shows a delta-connected three-phase motor.
  • One system is composed of a U-phase winding UW1, a V-phase winding VW1, and a W-phase winding WW1, and the other one is a U-phase winding UW2.
  • the motor is driven by passing a three-phase current through the windings UW1 to WW1 or the windings UW2 to WW2.
  • the motor used in the present invention may be a star connection or a delta connection.
  • two drive systems for individually controlling the drive of each of the two-system motors are provided, and one of the systems (first system) is, for example, a current command shown in FIG.
  • the current command value Iref1 based on the value characteristic IC1 is controlled to be unbalanced at the time of left and right steering, and the other system (second system) is controlled at the current command value Iref2 based on the current command value characteristic IC2 of FIG. To control unbalanced.
  • the current command value characteristic IC1 is in the region of the right steering of manual input (steering torque) is positive direction, substantially planar positive offset to the predetermined value T 1 has F1, from manual input (steering torque) exceeds a predetermined value T 1, curvilinearly increases with increases in the region of the left steering to manual input (steering torque) becomes negative, a predetermined value - an offset F1 substantially planar forward to T 4, manual input (steering torque) is increased after exceeding the predetermined value -T 4, the curve a negative direction in accordance with increases in the negative direction, the left and right steering It is an unbalanced characteristic.
  • the decrease characteristic in the negative direction may vary depending on the vehicle speed sensitivity, or may vary depending on tuning.
  • the current command value characteristic IC2 is in the region of the right steering of manual input (steering torque) is positive direction, has an offset F2 substantially planar negative to a predetermined value T 2, manual input (steering torque) after exceeding a predetermined value T 2, curvilinearly increases with increases in the region of the left steering to manual input (steering torque) becomes negative, the offset F2 substantially planar negative direction until a predetermined value -T 3 It has an unbalanced characteristic in left and right steering, which increases in the negative direction in a curve as the manual input (steering torque) exceeds a predetermined value ⁇ T 3 and increases in the negative direction.
  • the increase characteristic in the positive direction may vary depending on the vehicle speed sensitivity or may vary depending on the tuning.
  • the predetermined value T1, T 2 of the manual input defining a flat characteristic (steering torque), -T 3, -T 4 can be arbitrarily set, the offset F1 And the offset F2 may be different (unbalanced) or the same (equilibrium).
  • the flat characteristics, the offsets F1 and F2, and the characteristics of the curves IC1 and IC2 are variable, and may be vehicle speed sensitive characteristics. In the case of the vehicle speed sensitive characteristic, as the vehicle speed becomes higher, the flat characteristic becomes narrower, the offset becomes smaller, and the degree of curve becomes larger.
  • the discrimination between right steering and left steering can be performed, including, for example, increasing / returning using a steering angle ⁇ and a motor angular velocity ⁇ as shown in FIG.
  • FIG. 8 shows an example of the configuration of the present invention.
  • a control unit (ECU) 100 for driving and controlling a motor 200 having a two-system motor is provided for each drive system based on the current command value characteristics IC1 and IC2 of FIG.
  • the left and right steering is determined, the MCU 500 having various compensation functions, and two systems of GDMs for assist control of each drive system individually (Gate Drive Module) 121 and 122.
  • the ECU 100 receives the steering torque Ts, the steering angle ⁇ , the vehicle speed Vs, and the ignition signal IG, and is connected to a power source + Vc, CAN, and non-CAN.
  • the GDM 121 drives one system of the motor 200
  • the GDM 122 drives another system of the motor 200.
  • the GDMs 121 and 122 include a motor relay (contact type or semiconductor type), a monitor and diagnostic interface, a current control unit, an inverter, a balance adjustment function (software, hardware), and the like.
  • the MCU 500 includes a current command value Iref1. And Iref2 are provided. Further, the ECU 100 receives a motor rotation signal RS from a rotation sensor 201 such as a resolver connected to the motor 200.
  • the MCU 500 discriminates left and right steering based on the input steering torque Ts, steering angle ⁇ , vehicle speed Vs, and the like, and also determines the current command value Iref1 from the steering torque Ts and the vehicle speed Vs based on the current command value characteristics IC1 and IC2, respectively. And Iref2 are calculated, and the calculated current command values Iref1 and Iref2 are input to the GDMs 121 and 122, respectively.
  • the GDM 121 performs assist control by driving the motor windings UW1, VW1, WW1 of the first system of the motor 200, and the GDM 122 performs assist control by driving of the motor windings UW2, VW2, WW2 of the second system of the motor 200.
  • the monitor value DT1 such as current and voltage measured by the GDM 121 is fed back to the MCU 500
  • the monitor value DT2 such as current and voltage measured by the GDM 122 is fed back to the MCU 500.
  • MCU500 sets and curved degree (torque width between the steering torque T 1 and the steering torque -T 4) offset F1, flat characteristic of the current command value characteristic IC1, it calculates a current command value Iref1. Also set and curvilinear degree (torque width between the steering torque T 2 and the steering torque -T 3) Offset F2, flat characteristic of the current command value characteristic IC 2, calculates a current command value Iref2. Since the current command values Iref1 and Iref2 have characteristics as shown in FIG. 6, for example, near the handle center, the current command values Iref1 and Iref2 are not zero and have predetermined offsets F1 and F2. ing.
  • both the first system and the second system of the motor are driven. Therefore, there is no dead zone in the vicinity of the steering wheel center, and it is driven individually, so that the steering does not become discontinuous due to an inflection point or the like.
  • the offset F1 of the current command value Iref1 and the offset F2 of the current command value Iref2 are both gradually decreased when the vehicle speed Vs is low and the vehicle speed Vs becomes high as shown in FIG. It is a characteristic that decreases rapidly.
  • the vehicle speed Vs may decrease rapidly when the vehicle speed is low, and may gradually decrease when the vehicle speed increases.
  • the flat characteristics of the current command values Iref1 and Iref2 are both characteristics that become narrower as the vehicle speed Vs becomes higher as shown in FIG. 10, but may be linearly narrower.
  • FIG. 11 shows an example of a change in the degree of curve with respect to the vehicle speed Vs, and the degree of curve increases linearly as the vehicle speed Vs increases. It may be reduced with respect to the vehicle speed Vs, or may be a characteristic that increases and decreases nonlinearly.
  • the output is linear with respect to manual input as shown in FIG. , Smooth characteristics.
  • the discontinuity near the steering wheel center is eliminated, and the steering feeling is improved.
  • one system is used, for example, for control of the right steering region
  • the other system is used for control of left steering.
  • the offset F1 is almost flat up to a predetermined value Ta, and as the manual input (steering torque) exceeds the predetermined value Ta,
  • the current steering current command value characteristic RH gradually increases.
  • the left steering current command value characteristic LH gradually increases.
  • the right steering and the left steering may be reversed, and the absolute value
  • may be different or the same, and the offset F1 and the offset F1 may be different (not (Equilibrium) or the same (equilibrium).
  • the unbalance is set.
  • the change characteristics of the right steering current command value characteristic RH and the left steering current command value characteristic LH are variable, and the respective characteristics can be freely set.
  • the discrimination between right steering and left steering is performed as shown in FIG. 7, and the configuration is the same as in FIG.
  • the MCU 500 discriminates left and right steering based on the input steering torque Ts, steering angle ⁇ , vehicle speed Vs, etc., sets the right steering offset F1 or the left steering offset F2, and further controls the right steering current command value Iref1.
  • the left steering current command value Iref2 is calculated.
  • the right steering current command value Iref1 has a characteristic RH as shown in FIG. 13, for example, and the left steering current command value Iref2 has a characteristic LH.
  • the right steering current command value Iref1 is not zero but has a predetermined offset F1
  • the left steering current command value Iref2 is not zero and has a predetermined offset F2. That is, in the vicinity of the handle center, both the first system and the second system of the motor are driven. Accordingly, there is no dead zone in the vicinity of the steering wheel center, the right steering and the left steering are driven individually, and the steering does not become discontinuous due to an inflection point or the like.
  • Each of the offset F1 of the right steering current command value Iref1 and the offset F2 of the left steering current command value Iref2 has the characteristics shown in FIG. 9, and rapidly decreases when the vehicle speed Vs is low as shown in FIG. Further, it may have a characteristic of gradually decreasing when the vehicle speed becomes high.
  • Embodiment 2 there is no dead zone in the vicinity of the handle center of the electric system, and control is performed so that the right steering and the left steering are unbalanced.
  • the output is linear and there is no discontinuity near the handle center, resulting in smooth characteristics.
  • the MCU 500 includes a steering direction determination unit 510, offset calculation units 520 and 550, a current command value generation unit 560, and a SAT detection unit 570.
  • the steering direction determination unit 510 receives the steering angle ⁇ and the rotation angle RS, calculates the angular velocity ⁇ from the rotation angle RS, and uses the steering angle ⁇ and the angular velocity ⁇ according to the classification shown in FIG. Right steering).
  • the determination result SD is output to the current command value generation unit 560.
  • the SAT detection unit 570 detects the SAT value ST and outputs it to the offset calculation units 520 and 550 and the current command value generation unit 560.
  • the SAT value ST may be detected by providing a SAT sensor, or may be estimated based on the steering torque Ts, the angular velocity ⁇ , or the like.
  • the offset calculation unit 520 is configured as shown in FIG. 16, and inputs the vehicle speed Vs, the rotation angle RS, and the SAT value ST, and calculates the offset F1.
  • the offset calculation unit 520 includes a rectilinear determination unit 521 that determines whether the vehicle is traveling straight based on the vehicle speed Vs, the rotation angle RS, and the SAT value ST, and the determination signal Flg from the rectilinear determination unit 521 is input to the switch 526 and contacts. 526a and 526b are switched.
  • the offset gain OG output from the offset gain unit 522 is input to the contact 526a of the switch 526.
  • the determination signal Flg is “1”. These contacts can be switched to a contact 526a.
  • the configuration of the straight traveling determination unit 521 is, for example, as shown in FIG. 17, the vehicle speed Vs is input to the comparison unit 543 that compares with the threshold value Vth, and the rotation angle RS is converted to an absolute value by the absolute value unit 541 and the threshold value
  • the SAT value ST is input to the comparison unit 544 that compares with RS th, and the SAT value ST is converted to an absolute value by the absolute value unit 542 and input to the comparison unit 545 that compares the threshold value ST th .
  • the comparison results of the comparison units 543 to 545 are determined by the determination unit 546.
  • the determination unit 546 When all the comparison results of the comparison units 543 to 545 satisfy the conditions, the determination unit 546 outputs the straight traveling signal YS and measures the time by the straight traveling signal YS. The counter 547 is counted up, and the count value Cnt is input to the comparison unit 548 that compares the threshold value C1. The comparison result RC of the comparison unit 548 is input to the determination signal output unit 549.
  • the determination unit 546 outputs the non-straight-ahead signal NS, and the non-straight-ahead signal NS resets the time counter 547 and the determination signal output unit 549. Is input.
  • the determination signal output unit 549 outputs a determination signal Flg based on the non-straight forward signal NS and the comparison result RC.
  • the offset gain unit 522 outputs an offset gain OG in response to the SAT value ST.
  • FIG. 18A shows an example of gain characteristics of the offset gain unit 522. When the SAT value ST is zero, the offset gain OG is zero, and when the SAT value ST is increased, the offset gain OG is also increased.
  • the offset calculation unit 520 includes a reset gain unit 523 that outputs a reset gain RG in response to the SAT value ST and the rotation angle RS.
  • the reset gain RG is input to the multiplication unit 529, and the multiplication result MR is the switch 526. Is input to the contact 526b.
  • the determination signal Flg is “0”, and the contact of the switch 526 is switched to the contact 526b.
  • FIG. 19 shows an example of the gain characteristic of the reset gain unit 523, which has an output gain characteristic that increases the reset gain RG regardless of which of the SAT value ST and the rotation angle RS increases.
  • the output of the switch 526 is input to the adder 530, and the addition result is input to the adder 531 and to the memory unit 527 that stores and holds the value before one sampling.
  • the value before one sampling from the memory unit 527 is input to the adder 530 and added, and the sign is inverted by the inverter 528 and input to the multiplier 529.
  • a multiplication result MR with the reset gain RG in the multiplication unit 529 is input to the contact 526 b of the switch 526.
  • the addition result obtained by adding the offset initial value 524 by the adder 531 is input to the limiter 525, and the signal limited by the limiter 525 is output as the offset F1.
  • the offset calculation unit 550 has the same configuration as the offset calculation unit 520, and inputs the vehicle speed Vs, the rotation angle RS, and the SAT value ST, and calculates the offset F2.
  • the offset gain unit has a gain characteristic different from that of the offset calculation unit 520. Is different.
  • FIG. 18B shows an example of the gain characteristic of the offset gain section of the offset calculation section 550. When the SAT value ST is zero, the offset gain OG is zero, and when the SAT value ST increases, the offset gain OG decreases. .
  • the current command value generation unit 560 includes, for example, a current command value calculation unit, a current limiting unit, a compensation signal generation unit, an addition unit, and a subtraction unit illustrated in FIG.
  • the current command value Iref calculated by the current command value calculation unit of the current command value generation unit 560 has a characteristic as shown in, for example, FIG. 6 or FIG. 13, and the offset F1 output from the offset calculation unit 520 and The offset F2 output from the offset calculation unit 550 is used.
  • the steering direction determination unit 510 reads the steering angle ⁇ and the rotation angle RS, calculates the angular velocity ⁇ from the rotation angle RS, determines the steering direction according to the division shown in FIG. , Right steering) is output (step S1).
  • the SAT detector 570 detects the SAT value ST and outputs it to the offset calculators 520 and 550 and the current command value generator 560 (step S2).
  • the offset calculation unit 520 calculates the offset F1 using the vehicle speed Vs, the rotation angle RS, and the SAT value ST (step S3).
  • the straight traveling determination unit 521 first reads the vehicle speed Vs, the rotation angle RS, and the SAT value ST (step S31).
  • the SAT value ST is also input to the offset gain unit 522 and the reset gain unit 523, and the rotation angle RS is also input to the reset gain unit 523.
  • Vehicle speed Vs that has been read into the straight travel determination unit 521 is input to the comparator 543, the comparison unit 543 determines whether the vehicle speed Vs is the threshold value V th or more (step S32), the vehicle speed Vs is greater than or equal to the threshold V th In this case, it is determined whether or not the absolute value
  • the vehicle speed Vs is high, the straight traveling state can be accurately detected. In the straight traveling state, the determination is generally based on the small rotation angle and SAT.
  • the order of steps S32 to S34 is arbitrary and can be changed as appropriate.
  • the comparison results of the comparison units 543 to 545 are input to the determination unit 546.
  • the determination unit 546 outputs the straight-ahead signal YS, and the count value Cnt of the time counter 547 that measures the passage of time. Is incremented by “+1” (step S35), and the comparison unit 548 determines whether or not the count value Cnt has become larger than the threshold value C1, that is, whether or not a predetermined time has elapsed (step S36).
  • the comparison unit 548 When the count value Cnt is greater than the threshold value C1 and a predetermined time has elapsed, the comparison unit 548 outputs the comparison result RC to the determination signal output unit 549, and the determination signal output unit 549 sets the determination signal Flg to “1” ( Step S37), the contact of the switch 526 is switched to 526a. Then, the offset gain OG set by the offset gain unit 522 with the characteristics shown in FIG. 18A using the SAT value ST is input to the adding unit 530 through the switch 526, and the data before one sampling of the memory unit 527 is stored. The values are added and input to the adder 531.
  • step S32 if the vehicle speed Vs is a threshold value V th is less than, or in step S33, the absolute value of the rotation angle RS
  • the count value Cnt of the time counter 547 is reset to 0, the determination signal Flg output from the determination signal output unit 549 is set to “0”, and the contact of the switch 526 is switched to the contact 526b (step S38). ).
  • the data before one sampling of the memory unit 527 is inverted in sign by the inverting unit 528 and input to the multiplying unit 529, and the reset gain 523 is multiplied by the reset gain RG set with the characteristics shown in FIG.
  • the multiplication result MR is input to the adder 530 through the switch 526 and further input to the adder 531. In this case, the vehicle moves away from the straight traveling state, and the offset gain OG gradually approaches zero and finally becomes zero.
  • the offset initial value 524 is added in the adder 531 (step S39), the maximum value and the minimum value (values greater than 0) are limited by the limiter 525, and output as the offset F1.
  • the offset calculation unit 550 calculates the offset F2 using the vehicle speed Vs, the rotation angle RS, and the SAT value ST (step S4). Since the calculation of the offset F2 is the same process as the calculation of the offset F1, the description thereof is omitted. In the offset gain setting of the offset gain section, the characteristics shown in FIG. 18B are used.
  • the current command value generation unit 560 uses, for example, the offset F1 output from the offset calculation unit 520 and the offset F2 output from the offset calculation unit 550 to change the characteristic as illustrated in FIG. 6 or FIG. 13 to the current command value Iref.
  • the right steering current command value Iref1 and / or the left steering current command value Iref2 are output based on the determination result SD output from the steering direction determination unit 510 (step S5).
  • both the right steering current command value Iref1 and the left steering current command value Iref2 are not zero, so that both the first system and the second system of the motor are driven. Accordingly, there is no dead zone in the vicinity of the steering wheel center, the right steering and the left steering are driven individually, and the steering does not become discontinuous due to an inflection point or the like.
  • the gain characteristic of the offset gain unit 522 of the offset calculation unit 520 may be a characteristic such that the offset gain becomes zero when the SAT value ST is equal to or less than zero, as shown in FIG.
  • the gain characteristic of the offset gain section of the offset calculation section 550 may be a characteristic that the offset gain becomes zero when the SAT value ST is zero or more, as shown in FIG. In this case, only the offset F1 changes in the right steering region where the acting force (for example, SAT value) is positive, and only the offset F2 changes in the left steering region where the acting force is negative.
  • the gain characteristic of the offset gain unit 522 of the offset calculation unit 520 is a characteristic in which the offset gain becomes zero when the SAT value ST is zero or more as shown in FIG.
  • the gain characteristic may be such that the offset gain becomes zero when the SAT value ST is equal to or less than zero as shown in FIG. In this case, only the offset F2 changes in the right steering region where the acting force is in the positive direction, and only the offset F1 changes in the left steering region where the acting force is in the negative direction. Further, the gain characteristic of the offset gain unit 522 of the offset calculation unit 520 and the gain characteristic of the offset gain unit of the offset calculation unit 550 do not have to have the same rate of change (the absolute value of the slope of the straight line). It may change to a curved line. By setting it as such a characteristic, suitable adjustment according to driving
  • the offset F1 and the offset F2 change according to the SAT value, but may be variable according to the vehicle speed in addition to the SAT value.
  • a function is added to the offset calculation unit so that the offset is variable according to the vehicle speed.
  • FIG. 23 shows a block diagram of a configuration example (Example 2) of the offset calculation unit to which this function is added.
  • a vehicle speed sensitive gain unit 532 and a multiplication unit 533 are added to the offset calculation unit 520 of the first embodiment illustrated in FIG. 16, and other configurations are the same as those of the first embodiment. Since the operation of the same configuration as the embodiment is the same, the description is omitted.
  • the vehicle speed sensitive gain unit 532 outputs a vehicle speed gain VG in response to the vehicle speed Vs.
  • FIG. 24A shows an example of the gain characteristic of the vehicle speed sensitive gain unit 532, which has a characteristic that it gently decreases when the vehicle speed Vs is low and rapidly decreases when the vehicle speed becomes high.
  • FIG. 24B there may be a characteristic that the vehicle speed Vs decreases rapidly when the vehicle speed is low and gradually decreases when the vehicle speed becomes high.
  • the offset calculation unit 580 receives the vehicle speed Vs, the rotation angle RS, and the SAT value ST and calculates the offset F1 as in the offset calculation unit 520.
  • the offset F1 whose maximum value and minimum value are limited by the limiter 525 is multiplied by the vehicle speed gain VG by the multiplier 533 and output.
  • the vehicle speed gain is also multiplied by the same configuration and operation for the offset F2.
  • the SAT value ST is used as the acting force applied to the steering mechanism, but the steering torque Ts may be used.
  • FIG. 25 shows a configuration example of the MCU when the steering torque Ts is used as the acting force.
  • the SAT detection unit 570 is deleted from the MCU 500 shown in FIG. 15, and the offset calculation unit is replaced with the SAT value ST.
  • the steering torque Ts is input to Therefore, the steering torque Ts is input instead of the SAT value ST to the straight traveling determination unit, the offset gain unit, and the reset gain unit shown in FIG.
  • Other configurations are the same as those of the embodiment of FIG. Since it is not necessary to detect SAT, the configuration becomes simpler.
  • the operations of the offset calculators 620 and 650 differ from the offset calculators 520 and 550 of FIG. 15 only in that the steering torque Ts is used instead of the SAT value ST, and the other operations are completely the same. A similar effect can be obtained.
  • the output is linear with respect to manual input, and has smooth characteristics.
  • the discontinuity near the steering wheel center is eliminated, and the steering feeling is improved.
  • the offset of the current command value is adjusted, so that the output characteristics with respect to the manual input shift as shown in FIG. 26B, for example, and the output is corrected. This reduces the burden on the driver.
  • the MCU has two offset calculation units, but the offsets F1 and F2 may be calculated by one offset calculation unit. Thereby, a structure can be simplified.
  • a motor having two-system motor windings has been described as an example.
  • the present invention can also be applied to a motor having three or more multi-system motors.
  • the motor is driven and controlled by the GDM, but the configuration may be a PI control unit, a PWM control unit, an inverter, or the like.
  • the above description of the left / right steering may be reversed.

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Abstract

【課題】冗長系を構成する多系統の各駆動系に対してそれぞれ、操舵トルクに対する電流指令値特性を左右操舵時に不均衡となるように与え、各駆動系が別個の電流指令値特性に応じたアシスト制御を行い、運転者に不快感を与えないようにした電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】操舵指令となる電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御し、モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置において、モータが多系統モータであり、モータの各系統巻線毎にインバータを有する多系統駆動系を具備し、多系統駆動系に対してそれぞれ、操舵トルクに対する多系統電流指令値特性を左右操舵時に不均衡となるように与え、多系統駆動系が別個の電流指令値特性に応じたアシスト制御を行う。

Description

電動パワーステアリング装置
　本発明は、操舵指令となる電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御し、モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置に関し、特にモータが多系統モータ（少なくとも２系統モータ）であり、モータの各系統巻線毎にインバータを具備して多系統（少なくとも２系統）の駆動系を構成し、多系統の各駆動系に対してそれぞれ、操舵トルクに対する電流指令値特性を左右操舵時に不均衡となるように与え、各駆動系が別個の電流指令値特性に応じたアシスト制御を行う電動パワーステアリング装置に関する。
　２系統の場合には、２系統モータの一方を左操舵に使用すると共に、他方を右操舵に使用し、不感帯を無くして制御不可能領域を無くしている。
　モータを制御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、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）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、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、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おり、モータとしては保守性に優れたブラシレスモータが一般的に使用されている。
　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は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θ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が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー（ＩＧ）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）制御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。
　なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。
　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ＭＣＵ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等も含む）で構成されるが、そのＭＣＵ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。インバータ３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。
　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。
　このような電動パワーステリング装置においては、近年、ハンドルセンター付近の操舵フィーリングに違和感があると、クライアント（使用者）から改善要求の声が増加してきている状況にある。その原因の１つとして挙げられるのは、車両運転時のハンドルセンター付近の所謂メカガタや、図３に示すようなハンドルセンター付近の不感帯の存在、その不感帯から逸脱するときの変極点Ｃ１及びＣ２（不連続なアシストトルクの立ち上がり）の存在である。ハンドルセンター付近の不感帯については、従来の電動パワーステリング装置では繊細な制御を働かせることができない状況にあり、運転者に対して不快感を与えてしまう可能性がある。
　ハンドルセンター付近において、運転者の操舵フィーリングを向上する電動パワーステリング装置として、例えば特開２００７－２３７８３９号公報（特許文献１）に開示されたものがある。特許文献１では、操舵トルクを調整可能なアクチュエータ（モータ）を備え、操舵トルクに基づいて目標操舵角を算出し、実操舵角が目標操舵角と一致するようにアクチュエータの出力トルクを制御している。このとき、運転者の操舵により操舵トルクの方向が変化したとき、所定の操舵トルク変化があるまで、目標操舵角が一定値又はほぼ一定値となるように設定する。
特開２００７－２３７８３９号公報 特開２０１４－１２１１８９号公報
　しかし、特許文献１に開示された装置では、電気系システムに存在する不感帯となる要素が存在し、それ自体を制御することができない本質的な課題がある。また、不感帯から外れる付近（不感帯から制御可能領域へ変化する領域）では、不連続（変極点）となり、運転者に不快感を与えてしまう懸念もある。
　また、特開２０１４－１２１１８９号公報（特許文献２）に開示されている装置では、複数の結線モータ及び複数の駆動装置が示されているが、５次高調波成分及び７次高調波成分を対象としており、ハンドルセンター付近の制御を対象とするものではなく、上記要請に応えることができない。
　これらに加えて、ハンドルセンター付近における運転者の操舵フィーリングの障害となるものとして、横流れ（片流れ）の問題がある。道路の舗装面には、排水などの目的でセンターラインから路肩まで１～２％程度の横断勾配が付けられているため、直線道路を高速に走行する場合には長時間ハンドルを切り続けないと、車両が路肩方向に流される傾向（横流れ）がある。また、車両の経年変化（例えばサスペンションブッシュのヘタリや車体の経時変化）や縁石への衝突などによりホイールアライメントが崩れ、ドライバがハンドルに力を入れないと、車両が真っ直ぐに走行できないこと（横流れ）がある。このような走行では、運転者に大きな負担がかかる恐れがある。
　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、冗長系を構成する多系統の各駆動系に対してそれぞれ、操舵トルクに対する電流指令値特性を左右操舵時に不均衡となるように与え、各駆動系が別個の電流指令値特性に応じたアシスト制御を行い、或いは不感帯となる要素を無くし、左右操舵時に不均衡となるように制御することにより、不感帯と変極点による影響を極力減らし、運転者に不快感を与えないようにし、更に横流れ（片流れ）を抑制して運転者の負担を軽減した電動パワーステアリング装置を提供することにある。
　本発明は、操舵指令となる電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御し、前記モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与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、前記モータが多系統モータであり、前記モータの各系統巻線毎に前記インバータを有する多系統駆動系を具備し、前記多系統駆動系に対してそれぞれ、操舵トルクに対する多系統電流指令値特性を左右操舵時に不均衡となるように与え、前記多系統駆動系が別個の電流指令値特性に応じたアシスト制御を行うことにより達成される。
　本発明の上記目的は、前記多系統電流指令値特性が、ハンドルセンター付近においてオフセットを有しており、操舵トルクの絶対値が大きくなるに従ってオフセット量の差が大きくなる特性であることにより、或いは前記オフセットの度合いが可変であることにより、或いは前記可変が車速感応特性であることにより、或いは前記車速感応特性が、車速が高速になるに従ってハンドルセンター付近のオフセットが小さく、前記オフセット量の差の度合いが大きく又は小さくなっていることにより、或いは前記多系統モータ、前記多系統駆動系及び前記多系統電流指令値特性が、いずれも少なくとも２系統であることにより、或いは前記モータがスター結線の２系統巻線であることにより、或いは前記モータがデルタ結線の２系統巻線であることにより、或いは前記多系統モータ、前記多系統駆動系及び前記多系統電流指令値特性がいずれも２系統であり、一方向用電流指令値により２系統モータの一部を一方向領域に使用すると共に、他方向用電流指令値により前記２系統モータの他部を他方向領域に使用するようになっていることにより、或いはハンドルセンター付近において、前記一方向用電流指令値がオフセット１を有し、前記他方向用電流指令値がオフセット２を有していることにより、或いは前記一方向領域において、操舵トルクが大きくなるに従って前記一方向用電流指令値が増加し、前記他方向領域において、前記操舵トルクが大きくなるに従って前記他方向用電流指令値が増加することにより、或いは前記一方向用電流指令値及び前記他方向用電流指令値の変化特性を可変できることにより、或いは前記オフセット１及び前記オフセット２が等しいことにより、或いは前記オフセット１及び前記オフセット２が相違していることにより、或いは前記オフセット１及び前記オフセット２が車速に応じて変化することにより、より効果的に達成される。
　また、本発明は、操舵指令となる電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御し、前記モータにより車両のステアリング機構にアシスト力を付与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、前記モータが少なくとも２系統モータであり、前記モータの系統巻線毎に前記インバータを具備し、一方向用電流指令値により前記少なくとも２系統モータの一部を一方向領域に使用すると共に、他方向用電流指令値により前記少なくとも２系統モータの他部を他方向領域に使用し、ハンドルセンター付近において、前記一方向用電流指令値がオフセット１を有し、前記他方向用電流指令値がオフセット２を有し、前記車両の走行状態及び前記ステアリング機構に付加する作用力に基づいて前記オフセット１及び前記オフセット２が算出されることにより達成される。
　本発明の上記目的は、前記車両の走行状態が直進走行状態のときに、前記作用力に応じて前記オフセット１及び前記オフセット２が変化することにより、或いは前記直進走行状態において、前記一方向領域では前記作用力が大きくなるに従って前記オフセット１が増加し、前記他方向領域では前記作用力が大きくなるに従って前記オフセット２が増加することにより、或いは前記直進走行状態において、前記一方向領域では前記作用力が大きくなるに従って前記オフセット２が減少し、前記他方向領域では前記作用力が大きくなるに従って前記オフセット１が減少することにより、或いは前記車両が前記直進走行状態から離れたときに、前記オフセット１及び前記オフセット２が前記ステアリング機構の回転角度及び前記作用力によって初期値に戻ることにより、或いは前記オフセット１及び前記オフセット２は徐々に変化し、前記初期値には徐々に戻ることにより、或いは前記一方向用電流指令値及び前記他方向用電流指令値の変化特性を変更できることにより、或いは前記作用力がセルフアライニングトルク又は操舵トルクであることにより、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、冗長系を構成する多系統駆動系に対してそれぞれ、手入力（操舵トルク）に対する多系統電流指令値特性を左右操舵時に不均衡となるように与え、多系統駆動系が別個の電流指令値特性に応じたアシスト制御を行うようになっているので、不感帯と不連続（変極点）もなくなり、運転者に不快感を与えることがない。また、電気系システムのハンドルセンター付近に不感帯がなく、右操舵時と左操舵時が不均衡となるように左右操舵の電流指令値を個別に演算して制御しているので、不連続（変極点）もなくなる。
　操舵トルクに対する多系統電流指令値特性によりそれぞれアシスト制御しているので、制御不可能領域もなくなる。
　また、手入力（操舵トルク）の大きい方では、モータ内のトルク発生が同位相となり、その結果アシスト出力も大きくなり、効果的な操舵アシストを実現できる。多系統をそれぞれ別個の駆動系（電流指令値）で制御しているので、１つの系統が故障若しくは異常となった場合でも、他の正常な駆動系によってバックアップしてアシスト制御を継続することができる。
　更に、ハンドルセンター付近に左右操舵の電流指令値のオフセットをそれぞれ設定し、車両の横流れ（片流れ）を検出して各オフセットを調整することにより、横流れによる運転者の負担を軽減することができる。
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）の構成例を示すブロック図である。 従来のハンドルセンター付近の特性例を示す特性図である。 ２系統モータの巻線構造（スター結線）を示す模式図である。 ２系統モータの巻線構造（デルタ結線）を示す模式図である。 本発明（実施形態１）の動作原理（電流指令値特性）を示す特性図である。 右操舵と左操舵を説明する図である。 本発明の構成例を示すブロック図である。 オフセットの変化例（車速感応）を示す特性図である。 平坦特性の変化例（車速感応）を示す特性図である。 曲線状の度合いの変化例（車速感応）を示す特性図である。 本発明の出力特性の例を示す特性図である。 本発明（実施形態２）の動作原理（電流指令値特性）を示す特性図である。 オフセットの変化例（車速感応）を示す特性図である。 ＭＣＵの構成例を示すブロック図である。 オフセット演算部（実施例１）の構成例を示すブロック図である。 直進判定部の構成例を示すブロック図である。 オフセットゲイン部のゲイン特性例を示す特性図である。 リセットゲイン部のゲイン特性例を示す特性図である。 本発明の動作例（実施例１）を示すフローチャートの一部である。 本発明の動作例（実施例１）を示すフローチャートの一部である。 オフセットゲイン部のゲイン特性の変形例を示す特性図である。 オフセット演算部（実施例２）の構成例を示すブロック図である。 車速感応ゲイン部のゲイン特性例を示す特性図である。 ＭＣＵの別の構成例を示すブロック図である。 本発明の出力特性の例を示す特性図である。
　本発明は、操舵指令となる電流指令値に基づいてインバータ（ＧＤＭでも可）を介してモータを駆動制御し、モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置である。本発明は、従来問題となっていた電気系システムの不感帯を無くすと共に、冗長系を構成する電動パワーステアリング装置としている。モータが多系統モータ（少なくとも２系統モータ）であり、モータの各系統巻線毎にインバータを具備して多系統（少なくとも２系統）の駆動系を構成し、多系統の各駆動系に対してそれぞれ、操舵トルクに対する電流指令値特性を左右操舵時に不均衡となるように与え、各駆動系が別個の電流指令値特性に応じたアシスト制御を行うようになっている。
　各電流指令値特性は手入力（操舵トルク）のゼロ近辺、つまりハンドルセンター付近でオフセットを有しており、操舵トルクの絶対値が大きくなるに従って曲線的に大きくなる特性である。平坦特性、オフセット、曲線状の度合いなどはチューニング可能であり、車速感応であっても良い。
　本発明によれば、各電流指令値に不感帯と不連続（変極点）な出力特性がないので、運転者に不快感を与えることがなく、操舵フィーリングを向上することができる。また、モータは多系統結線（少なくとも２系統巻線）になっており、各系統巻線が別個に駆動制御されるようになっているので、省スペースの上でも大きな利点がある。
　更に、ハンドルセンター付近において左右操舵が実施されているので、操舵フィーリングが一層向上する。更に、車両の走行状態を判定し、走行状態の判定結果及びステアリング機構に付加する作用力（セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）、操舵トルク、コラム軸の反力等）に基づいてオフセットＦ１及びＦ２を調整し、横流れに対してアシストがかかるようにしているので、運転者の負担が軽減する。
　なお、本発明は図１に示すようなコラムアシスト型に適用できるが、本実施形態の構成が適用可能であれば、ラックアシスト型やピニオンアシスト型でも良く、それぞれ舵角可変装置付きにも適用可能である。
　以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
　先ず、本発明に適用する多系統モ－タを有する３相モータについて、２系統モータの例を図４及び図５に挙げて説明する。
　図４はスター結線の３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１～ＷＷ１又は巻線ＵＷ２～ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。また、図５はデルタ結線の３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１～ＷＷ１又は巻線ＵＷ２～ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。本発明に使用するモータはスター結線でも、デルタ結線でも良い。
　このような２系統モータのモータに対して、本発明では、２系統モータのそれぞれを個別に駆動制御する２系統の駆動系を設け、一方の系統（第１系統）を例えば図６の電流指令値特性ＩＣ１に基づく電流指令値Ｉｒｅｆ１で、左右操舵時で不均衡に制御し、他方の系統（第２系統）を例えば図６の電流指令値特性ＩＣ２に基づく電流指令値Ｉｒｅｆ２で、左右操舵時で不均衡に制御する。
　図６の電流指令値特性（実効電流値）では、電流指令値特性ＩＣ１は、手入力（操舵トルク）が正方向となる右操舵の領域では、所定値Ｔ１までほぼ平坦な正方向のオフセットＦ１を有し、手入力（操舵トルク）が所定値Ｔ１を超えてから、大きくなるに従って曲線的に増加し、手入力（操舵トルク）が負方向となる左操舵の領域では、所定値－Ｔ４までほぼ平坦な正方向のオフセットＦ１を有し、手入力（操舵トルク）が所定値－Ｔ４を超えてから、負方向に大きくなるに従って曲線的に負方向に増加する、左右操舵で不均衡な特性となっている。負方向の減少特性は車速感応で変化しても良く、チューニングで変化しても良い。また、電流指令値特性ＩＣ２は、手入力（操舵トルク）が正方向となる右操舵の領域では、所定値Ｔ２までほぼ平坦な負方向のオフセットＦ２を有し、手入力（操舵トルク）が所定値Ｔ２を超えてから、大きくなるに従って曲線的に増加し、手入力（操舵トルク）が負方向となる左操舵の領域では、所定値－Ｔ３までほぼ平坦な負方向のオフセットＦ２を有し、手入力（操舵トルク）が所定値－Ｔ３を超えてから、負方向に大きくなるに従って曲線的に負方向に増加する、左右操舵で不均衡な特性となっている。正方向の増加特性は車速感応で変化しても良く、チューニングで変化しても良い。
　なお、右操舵と左操舵は逆であっても良く、平坦特性を定める手入力（操舵トルク）の所定値Ｔ１，Ｔ２，－Ｔ３、－Ｔ４は任意に設定可能であり、オフセットＦ１とオフセットＦ２は異なっていても（不均衡）、同一（均衡）でも良い。特に車両の片流れを防止するためには、不均衡に設定することが望ましい。平坦特性、オフセットＦ１及びＦ２、特性ＩＣ１及びＩＣ２の各曲線状の度合いは可変であり、車速感応特性であっても良い。車速感応特性の場合、車速が高速になるに従って平坦特性が狭く、オフセットが小さく、曲線状の度合いが大きくなっている。
　また、右操舵と左操舵の判別は、例えば図７に示すように操舵角θとモータ角速度ωを用いて、切増し／切戻しを含めて行うこともできる。
　図８は本発明の構成例を示しており、２系統モータを有するモータ２００を駆動制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）１００は、図６の電流指令値特性ＩＣ１及びＩＣ２に基づいて、各駆動系毎に操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２の演算等を行うと共に、左右操舵を判定し、各種補償機能を有するＭＣＵ５００と、各駆動系を個別にアシスト制御する２系統のＧＤＭ(Gate　Drive　Module)１２１及び１２２とを備えている。ＥＣＵ１００には、操舵トルクＴｓ、舵角θ、車速Ｖｓ、イグニション信号ＩＧが入力され、電源＋Ｖｃ、ＣＡＮ、非ＣＡＮが接続されている。ＧＤＭ１２１及び１２２にはそれぞれ電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２が入力され、ＧＤＭ１２１はモータ２００の１系統を駆動し、ＧＤＭ１２２はモータ２００の他の１系統を駆動する。また、ＧＤＭ１２１及び１２２は、モータリレー（接点式又は半導体式）、モニタ及び診断用インタフェース、電流制御部、インバータ、バランス調整機能（ソフト、ハード）等を含んでおり、ＭＣＵ５００は、電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２の間の補正機能を具備している。更に、ＥＣＵ１００には、モータ２００に接続されたレゾルバ等の回転センサ２０１からモータ回転信号ＲＳが入力されている。
　ＭＣＵ５００は、入力される操舵トルクＴｓ、舵角θ、車速Ｖｓ等に基づいて左右操舵の判別を行うと共に、電流指令値特性ＩＣ１及びＩＣ２に基づいて操舵トルクＴｓ、車速Ｖｓからそれぞれ電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２を演算し、演算した電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２をＧＤＭ１２１及び１２２に入力する。ＧＤＭ１２１は、モータ２００の第１系統のモータ巻線ＵＷ１，ＶＷ１，ＷＷ１の駆動によってアシスト制御し、ＧＤＭ１２２は、モータ２００の第２系統のモータ巻線ＵＷ２，ＶＷ２，ＷＷ２の駆動によってアシスト制御する。また、ＧＤＭ１２１で計測された電流や電圧等のモニタ値ＤＴ１はＭＣＵ５００にフィードバックされ、ＧＤＭ１２２で計測された電流や電圧等のモニタ値ＤＴ２はＭＣＵ５００にフィードバックされる。
　更にＭＣＵ５００は、電流指令値特性ＩＣ１のオフセットＦ１、平坦特性（操舵トルクＴ１と操舵トルク－Ｔ４とのトルク幅）及び曲線状の度合いを設定し、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。また、電流指令値特性ＩＣ２のオフセットＦ２、平坦特性（操舵トルクＴ２と操舵トルク－Ｔ３とのトルク幅）及び曲線状の度合いを設定し、電流指令値Ｉｒｅｆ２を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２は、例えば図６に示すような特性を有しているので、ハンドルセンター付近では、電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２はいずれもゼロではなく、所定のオフセットＦ１、Ｆ２を有している。つまり、ハンドルセンター付近では、モータの第１系統も第２系統も駆動された状態になっている。従って、ハンドルセンター付近では不感帯は無く、個別に駆動されており、操舵が変極点等によって不連続になることもない。
　２系統を、それぞれ電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２による別個のＧＤＭ１２１及び１２２で制御しているので、一方の系統が故障若しくは異常となった場合でも、他方の正常な駆動系によってバックアップしてアシスト制御を継続することができる。
　上述の電流指令値Ｉｒｅｆ１のオフセットＦ１及び電流指令値Ｉｒｅｆ２のオフセットＦ２は、車速感応の場合、いずれも図９に示すように車速Ｖｓが低速時には緩やかに減少し、車速Ｖｓが高速になったときに急激に減少する特性である。車速Ｖｓが低速時には急激に減少し、車速が高速になったときに緩やかに減少する特性であっても良い。また、電流指令値Ｉｒｅｆ１及びＩｒｅｆ２の平坦特性は、いずれも図１０に示すように車速Ｖｓが高速になるに従って狭くなる特性であるが、線形に狭くなっても良い。図１１は、車速Ｖｓに対する曲線状の度合いの変化例を示しており、曲線状の度合いは車速Ｖｓの増加に従って線形に増加している。車速Ｖｓに対して減少しても良く、或いは非線形に増加減する特性であっても良い。
　以上のように電気系システムのハンドルセンター付近に不感帯がなく、右操舵時と左操舵時が不均衡となるように制御することにより、図１２に示すように手入力に対して出力は線形で、滑らかな特性となる。特にハンドルセンター付近での不連続が無くなるので、操舵フィーリングが向上する。
　本発明の実施形態２では、図１３に示すように、一方の系統（第１系統）を例えば右操舵領域の制御に使用し、他方の系統（第２系統）を左操舵の制御に使用する。即ち、手入力（操舵トルク）が正方向となる右操舵の領域では、所定値Ｔａまでほぼ平坦なオフセットＦ１を有し、手入力（操舵トルク）が所定値Ｔａを超えてから、大きくなるに従って次第に増加する右操舵用電流指令値特性ＲＨとなっている。また、手入力（操舵トルク）が負方向となる左操舵の領域では、所定値－Ｔｂまでほぼ平坦なオフセットＦ２を有し、手入力（操舵トルク）が所定値－Ｔｂを超えてから、大きくなるに従って次第に増加する左操舵用電流指令値特性ＬＨとなっている。
　なお、右操舵と左操舵は逆であっても良く、絶対値｜Ｔａ｜と絶対値｜－Ｔｂ｜は異なっていても同一でも良く、また、オフセットＦ１とオフセットＦ１は異なっていても（不均衡）、同一（均衡）でも良い。特に車両の横流れ（片流れ）を防止するためには、不均衡に設定する。更に、右操舵用電流指令値特性ＲＨ及び左操舵用電流指令値特性ＬＨの変化特性は可変であり、それぞれの特性を自由に設定できる。
　右操舵と左操舵の判別は前述の図７のように行い、構成は図８と同様である。　ＭＣＵ５００は、入力される操舵トルクＴｓ、舵角θ、車速Ｖｓ等に基づいて左右操舵を判別すると共に、右操舵のオフセットＦ１又は左操舵のオフセットＦ２を設定し、更に右操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ１又は左操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ２を演算する。右操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ１は、例えば図１３に示すような特性ＲＨを有しており、左操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ２は特性ＬＨを有している。ハンドルセンター付近では、右操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ１はゼロではなく、所定のオフセットＦ１を有しており、左操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ２もゼロではなく、所定のオフセットＦ２を有している。つまり、ハンドルセンター付近では、モータの第１系統も第２系統も駆動された状態になっている。従って、ハンドルセンター付近では不感帯は無く、右操舵と左操舵が個別に駆動されており、操舵が変極点等によって不連続になることもない。
　右操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ１のオフセットＦ１及び左操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ２のオフセットＦ２は、いずれも図９に示すような特性であり、図１４に示すように車速Ｖｓが低速時には急激に減少し、車速が高速になったときに緩やかに減少する特性であっても良い。
　以上のように実施形態２においても、電気系システムのハンドルセンター付近に不感帯がなく、右操舵時と左操舵時が不均衡となるように制御することにより、図１２に示すように手入力に対して出力は線形で、ハンドルセンター付近での不連続が無くなり、滑らかな特性となる。
　次に、ＭＣＵ５００の具体的な構成例を図１５に示して説明する。ＭＣＵ５００は、操舵方向判別部５１０、オフセット演算部５２０及び５５０、電流指令値生成部５６０、ＳＡＴ検出部５７０から構成される。
　操舵方向判別部５１０は、操舵角θ及び回転角度ＲＳを入力し、回転角度ＲＳから角速度ωを算出し、図７に示される区分けに従い操舵角θと角速度ωを用いて操舵方向（左操舵、右操舵）を判別する。判別結果ＳＤは電流指令値生成部５６０に出力される。
　ＳＡＴ検出部５７０はＳＡＴ値ＳＴを検出し、オフセット演算部５２０、５５０及び電流指令値生成部５６０に出力する。ＳＡＴ値ＳＴはＳＡＴセンサを設けて検出しても良いし、操舵トルクＴｓや角速度ω等に基づいて推定しても良い。
　オフセット演算部５２０は、図１６に示されるような構成となっており、車速Ｖｓ、回転角度ＲＳ及びＳＡＴ値ＳＴを入力し、オフセットＦ１を算出する。オフセット演算部５２０は、車速Ｖｓ、回転角度ＲＳ及びＳＡＴ値ＳＴに基づいて車両の直進を判定する直進判定部５２１を有し、直進判定部５２１からの判定信号Ｆｌｇはスイッチ５２６に入力されて接点５２６ａ及び５２６ｂを切り替えるようになっている。スイッチ５２６の接点５２６ａには、オフセットゲイン部５２２から出力されるオフセットゲインＯＧが入力されており、直進判定部５２１が車両の直進を判定したときに判定信号Ｆｌｇは「１」になり、スイッチ５２６の接点は接点５２６ａに切り替えられるようになっている。
　直進判定部５２１の構成は例えば図１７に示されるようになっており、車速Ｖｓは閾値Ｖｔｈと比較する比較部５４３に入力され、回転角度ＲＳは絶対値部５４１で絶対値化されて閾値ＲＳｔｈと比較する比較部５４４に入力され、ＳＡＴ値ＳＴは絶対値部５４２で絶対値化されて閾値ＳＴｔｈと比較する比較部５４５に入力される。比較部５４３～５４５の比較結果は判定部５４６で判定され、比較部５４３～５４５の比較結果が全て条件を満たしている場合には判定部５４６は直進信号ＹＳを出力し、直進信号ＹＳによって計時カウンタ５４７をカウントアップし、その計数値Ｃｎｔは閾値Ｃ１と比較する比較部５４８に入力される。比較部５４８の比較結果ＲＣは判定信号出力部５４９に入力される。一方、比較部５４３～５４５の比較結果の少なくとも１つが条件を満たさない場合には判定部５４６は非直進信号ＮＳを出力し、非直進信号ＮＳは計時カウンタ５４７をリセットすると共に判定信号出力部５４９に入力される。判定信号出力部５４９は非直進信号ＮＳ及び比較結果ＲＣに基づいて判定信号Ｆｌｇを出力する。
　オフセットゲイン部５２２は、ＳＡＴ値ＳＴに感応してオフセットゲインＯＧを出力する。図１８（Ａ）はオフセットゲイン部５２２のゲイン特性例を示しており、ＳＡＴ値ＳＴがゼロではオフセットゲインＯＧはゼロで、ＳＡＴ値ＳＴが大きくなるとオフセットゲインＯＧも大きくなっている。
　オフセット演算部５２０は、ＳＡＴ値ＳＴ及び回転角度ＲＳに感応してリセットゲインＲＧを出力するリセットゲイン部５２３を有しており、リセットゲインＲＧは乗算部５２９に入力され、乗算結果ＭＲがスイッチ５２６の接点５２６ｂに入力される。直進判定部５２１が車両の直進を判定しないときには判定信号Ｆｌｇは「０」であり、スイッチ５２６の接点が接点５２６ｂに切り替えられる。図１９はリセットゲイン部５２３のゲイン特性例を示しており、ＳＡＴ値ＳＴ及び回転角度ＲＳのいずれが大きくなっても、リセットゲインＲＧが大きくなる出力ゲイン特性になっている。
　スイッチ５２６の出力は加算部５３０に入力され、その加算結果は加算部５３１に入力されると共に、１サンプリング前の値を記憶して保持するメモリユニット５２７に入力される。メモリユニット５２７からの１サンプリング前の値が加算部５３０に入力されて加算されると共に、反転部５２８で符号を反転されて乗算部５２９に入力される。乗算部５２９でのリセットゲインＲＧとの乗算結果ＭＲがスイッチ５２６の接点５２６ｂに入力される。加算部５３１でオフセット初期値５２４を加算された加算結果はリミッタ５２５に入力され、リミッタ５２５で制限された信号がオフセットＦ１として出力される。
　オフセット演算部５５０はオフセット演算部５２０と同じ構成となっており、車速Ｖｓ、回転角度ＲＳ及びＳＡＴ値ＳＴを入力し、オフセットＦ２を算出するが、オフセットゲイン部のゲイン特性がオフセット演算部５２０と異なっている。図１８（Ｂ）はオフセット演算部５５０のオフセットゲイン部のゲイン特性例を示しており、ＳＡＴ値ＳＴがゼロではオフセットゲインＯＧはゼロで、ＳＡＴ値ＳＴが大きくなるとオフセットゲインＯＧは小さくなっている。
　電流指令値生成部５６０は、例えば図２に示されている電流指令値演算部、電流制限部、補償信号生成部、加算部及び減算部で構成されている。電流指令値生成部５６０の電流指令値演算部が演算する電流指令値Ｉｒｅｆは、例えば図６又は図１３に示されるような特性を有しており、オフセット演算部５２０から出力されるオフセットＦ１及びオフセット演算部５５０から出力されるオフセットＦ２が使用される。
　このような構成において、その動作例を図２０及び図２１のフローチャートを参照して説明する。
　動作がスタートすると、操舵方向判別部５１０は操舵角θ及び回転角度ＲＳを読み込み、回転角度ＲＳから角速度ωを算出し、図７に示される区分けに従い操舵方向を判別し、判別結果ＳＤ（左操舵、右操舵）を出力する（ステップＳ１）。
　ＳＡＴ検出部５７０はＳＡＴ値ＳＴを検出し、オフセット演算部５２０、５５０及び電流指令値生成部５６０に出力する（ステップＳ２）。
　オフセット演算部５２０は、車速Ｖｓ、回転角度ＲＳ及びＳＡＴ値ＳＴを用いてオフセットＦ１を算出する（ステップＳ３）。
　オフセットＦ１の算出では、先ず直進判定部５２１が車速Ｖｓ、回転角度ＲＳ及びＳＡＴ値ＳＴを読み込む（ステップＳ３１）。ＳＡＴ値ＳＴはオフセットゲイン部５２２及びリセットゲイン部５２３にも入力され、回転角度ＲＳはリセットゲイン部５２３にも入力される。
　直進判定部５２１に読み込まれた車速Ｖｓは比較部５４３に入力され、比較部５４３で車速Ｖｓが閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定し（ステップＳ３２）、車速Ｖｓが閾値Ｖｔｈ以上の場合には、絶対値部５４１で絶対値化された回転角度ＲＳの絶対値｜ＲＳ｜が閾値ＲＳｔｈ以下であるか否かを判定し（ステップＳ３３）、回転角度ＲＳの絶対値｜ＲＳ｜が閾値ＲＳｔｈ以下であれば更に、絶対値部５４２で絶対値化されたＳＡＴ値ＳＴの絶対値｜ＳＴ｜が閾値ＳＴｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。車速Ｖｓが高い状態は直進状態を精度良く検出でき、直進状態では一般的に回転角度とＳＡＴが小さいことに基づく判定である。なお、ステップＳ３２～Ｓ３４の順番は任意であり、適宜変更可能である。
　比較部５４３～５４５の比較結果は判定部５４６に入力されて、上記全ての条件が満たされたときに判定部５４６は直進信号ＹＳを出力し、時間経過を計測する計時カウンタ５４７の計数値Ｃｎｔを「＋１」し（ステップＳ３５）、次に計数値Ｃｎｔが閾値Ｃ１より大きくなったか否か、つまり所定時間を経過したか否かを比較部５４８で判定する（ステップＳ３６）。計数値Ｃｎｔが閾値Ｃ１より大きくなり所定時間を経過した場合には、比較部５４８は比較結果ＲＣを判定信号出力部５４９に出力し、判定信号出力部５４９は判定信号Ｆｌｇを「１」とし（ステップＳ３７）、スイッチ５２６の接点を５２６ａに切り替える。そして、オフセットゲイン部５２２がＳＡＴ値ＳＴを用いて図１８（Ａ）で示される特性で設定したオフセットゲインＯＧがスイッチ５２６を経て加算部５３０に入力され、メモリユニット５２７の１サンプリング前のデータが加算され、加算部５３１に入力される。路面の傾斜などにより直進走行感（オンセンター感）の低下が発生し、タイヤの向きを変えようとする反力（ＳＡＴ）が発生することを利用して、横流れ（片流れ）を検出し、オフセットを調整している。
　一方、上記ステップＳ３２において、車速Ｖｓが閾値Ｖｔｈより小さい場合、或いは上記ステップＳ３３において、回転角度ＲＳの絶対値｜ＲＳ｜が閾値ＲＳｔｈより大きい場合、或いは上記ステップＳ３４において、ＳＡＴ値ＳＴの絶対値｜ＳＴ｜が閾値ＳＴｔｈより大きい場合には、判定部５４６は非直進信号ＮＳを計時カウンタ５４７及び判定信号出力部５４９に出力する。これにより、計時カウンタ５４７の計数値Ｃｎｔが０にリセットされると共に、判定信号出力部５４９から出力される判定信号Ｆｌｇが「０」にされ、スイッチ５２６の接点が接点５２６ｂに切り替えられる（ステップＳ３８）。この切り替えにより、メモリユニット５２７の１サンプリング前のデータが反転部５２８で符号反転されて乗算部５２９に入力され、リセットゲイン部５２３で図１９に示される特性で設定されたリセットゲインＲＧを乗算された乗算結果ＭＲが、スイッチ５２６を経て加算部５３０に入力され、更に加算部５３１に入力される。この場合、直進状態から離れ、オフセットゲインＯＧは徐々にゼロに近付き、最終的にゼロとなる。
　加算部５３１ではオフセット初期値５２４が加算され（ステップＳ３９）、リミッタ５２５で最大値及び最小値（０より大きい値）を制限されて、オフセットＦ１として出力される。
　オフセット演算部５５０は、車速Ｖｓ、回転角度ＲＳ及びＳＡＴ値ＳＴを用いてオフセットＦ２を算出する（ステップＳ４）。オフセットＦ２の算出はオフセットＦ１の算出と同様の処理であるから、説明は省略する。なお、オフセットゲイン部のオフセットゲイン設定では、図１８（Ｂ）で示される特性が使用される。
　電流指令値生成部５６０は、オフセット演算部５２０から出力されたオフセットＦ１及びオフセット演算部５５０から出力されたオフセットＦ２を用いて、例えば図６又は図１３に示されるような特性を電流指令値Ｉｒｅｆに付与し、操舵方向判別部５１０から出力された判別結果ＳＤに基づいて右操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ１又は／及び左操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ２を出力する（ステップＳ５）。ハンドルセンター付近では、右操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ１及び左操舵用電流指令値Ｉｒｅｆ２は共にゼロではないので、モータの第１系統も第２系統も駆動された状態になっている。従って、ハンドルセンター付近では不感帯は無く、右操舵と左操舵が個別に駆動されており、操舵が変極点等によって不連続になることもない。
　なお、オフセット演算部５２０のオフセットゲイン部５２２のゲイン特性は、図２２（Ａ）に示されるような、ＳＡＴ値ＳＴがゼロ以下ではオフセットゲインがゼロとなる特性でも良い。同様に、オフセット演算部５５０のオフセットゲイン部のゲイン特性は、図２２（Ｂ）に示されるような、ＳＡＴ値ＳＴがゼロ以上ではオフセットゲインがゼロとなる特性でも良い。この場合、作用力（例えばＳＡＴ値）が正方向となる右操舵の領域ではオフセットＦ１のみが変化し、作用力が負方向となる左操舵の領域ではオフセットＦ２のみが変化することになる。或いは、オフセット演算部５２０のオフセットゲイン部５２２のゲイン特性を図２２（Ｃ）に示されるようなＳＡＴ値ＳＴがゼロ以上ではオフセットゲインがゼロとなる特性とし、オフセット演算部５５０のオフセットゲイン部のゲイン特性を図２２（Ｄ）に示されるようなＳＡＴ値ＳＴがゼロ以下ではオフセットゲインがゼロとなる特性としても良い。この場合、作用力が正方向となる右操舵の領域ではオフセットＦ２のみが変化し、作用力が負方向となる左操舵の領域ではオフセットＦ１のみが変化することになる。また、オフセット演算部５２０のオフセットゲイン部５２２のゲイン特性とオフセット演算部５５０のオフセットゲイン部のゲイン特性は、変化の割合（直線の傾きの絶対値）が同じでなくても良く、直線状ではなく曲線状に変化しても良い。このような特性にすることにより、走行環境等に合わせた適切な調整を行うことができる。
　上記実施例１では、オフセットＦ１及びオフセットＦ２はＳＡＴ値に応じて変化しているが、ＳＡＴ値に加えて車速に応じて可変としても良い。車速に応じてオフセットが可変となるように、例えばオフセット演算部に機能を追加する。
　本機能を追加したオフセット演算部の構成例（実施例２）のブロック図を図２３に示す。図１６に示される実施例１のオフセット演算部５２０に対して、車速感応ゲイン部５３２及び乗算部５３３が追加され、他の構成は実施例１と同じである。実施例と同じ構成については動作も同じであるので、説明は省略する。
　車速感応ゲイン部５３２は、車速Ｖｓに感応して車速ゲインＶＧを出力する。図２４（Ａ）は車速感応ゲイン部５３２のゲイン特性例を示しており、車速Ｖｓが低速時には緩やかに減少し、車速が高速になったときに急激に減少する特性となっている。図２４（Ｂ）に示すように、車速Ｖｓが低速時には急激に減少し、車速が高速になったときに緩やかに減少する特性であっても良い。
　オフセット演算部５８０は、オフセット演算部５２０と同様に、車速Ｖｓ、回転角度ＲＳ及びＳＡＴ値ＳＴを入力し、オフセットＦ１を算出する。リミッタ５２５で最大値及び最小値を制限されたオフセットＦ１は、乗算部５３３で車速ゲインＶＧを乗算されて、出力される。
　オフセットＦ２に対しても、同様の構成及び動作により、車速ゲインが乗算される。
　オフセットを車速に応じても変化させることにより、ハンドルセンター付近での電流指令値の調整が走行状態に合わせて適切に行われるので、操舵フィーリングを向上させることができる。
　実施例１では、ステアリング機構に付加する作用力としてＳＡＴ値ＳＴを使用しているが、操舵トルクＴｓを使用しても良い。
　図２５は、作用力として操舵トルクＴｓを用いた場合のＭＣＵの構成例を示しており、図１５に示されるＭＣＵ５００に対してＳＡＴ検出部５７０が削除され、オフセット演算部にＳＡＴ値ＳＴの代わりに操舵トルクＴｓが入力されている。よって、図１６に示される直進判定部、オフセットゲイン部及びリセットゲイン部にはＳＡＴ値ＳＴの代わりに操舵トルクＴｓが入力されることになる。その他の構成は図１５の形態と同一である。ＳＡＴの検出を行う必要がないため、構成がより簡易となる。
　オフセット演算部６２０及び６５０の動作は、ＳＡＴ値ＳＴの代わりに操舵トルクＴｓを使用していることのみが図１５のオフセット演算部５２０及び５５０と相違しており、その他の動作は全く同一であり、同様な効果が得られる。
　以上のように、本発明によれば、電気系システムのハンドルセンター付近に不感帯がなく、右操舵時と左操舵時が不均衡となるように制御することにより、図２６（Ａ）に示すように手入力に対して出力は線形で、滑らかな特性となる。特にハンドルセンター付近での不連続が無くなるので、操舵フィーリングが向上する。更に、直進走行状態において横流れが発生しても、電流指令値のオフセットが調整されることにより、手入力に対する出力の特性が例えば図２６（Ｂ）に示すようにシフトし、出力が補正されるので、運転者の負担が軽減する。
　なお、上述の実施形態では、ＭＣＵはオフセット演算部を２つ有しているが、１つのオフセット演算部でオフセットＦ１及びＦ２を算出する構成としても良い。これにより、構成を簡易にすることができる。
　また、上述の実施形態では２系統モータ巻線を有するモータを例に挙げて説明したが、３系統以上の多系統モータを有するモータにも適用できる。更に、上述の実施形態ではＧＤＭによってモータを駆動制御しているが、ＰＩ制御部、ＰＷＭ制御部、インバータ等の構成であっても良い。上述の左右操舵の説明は、当然逆であっても良い。
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）
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）
４０　　　　　　　　　　ＣＡＮ
１００　　　　　　　　　コントロールユニット（ＥＣＵ）
１２１，１２２　　　　　ＧＤＭ
２００　　　　　　　　　２系統モータ
２０１　　　　　　　　　回転センサ
５００　　　　　　　　　ＭＣＵ
５１０　　　　　　　　　操舵方向判定部
５２０　　　　　　　　　オフセット演算部

Claims (23)

  1. 操舵指令となる電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御し、前記モータにより車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置において、
    前記モータが多系統モータであり、前記モータの各系統巻線毎に前記インバータを有する多系統駆動系を具備し、前記多系統駆動系に対してそれぞれ、操舵トルクに対する多系統電流指令値特性を左右操舵時に不均衡となるように与え、前記多系統駆動系が別個の電流指令値特性に応じたアシスト制御を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記多系統電流指令値特性が、ハンドルセンター付近においてオフセットを有しており、操舵トルクの絶対値が大きくなるに従ってオフセット量の差が大きくなる特性である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 前記オフセットの度合いが可変である請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 前記可変が車速感応特性である請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 前記車速感応特性が、車速が高速になるに従ってハンドルセンター付近のオフセットが小さく、前記オフセット量の差の度合いが大きく又は小さくなっている請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
  6. 前記多系統モータ、前記多系統駆動系及び前記多系統電流指令値特性が、いずれも少なくとも２系統である請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  7. 前記モータがスター結線の２系統巻線である請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
  8. 前記モータがデルタ結線の２系統巻線である請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
  9. 前記多系統モータ、前記多系統駆動系及び前記多系統電流指令値特性がいずれも２系統であり、一方向用電流指令値により２系統モータの一部を一方向領域に使用すると共に、他方向用電流指令値により前記２系統モータの他部を他方向領域に使用するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
  10. ハンドルセンター付近において、前記一方向用電流指令値がオフセット１を有し、前記他方向用電流指令値がオフセット２を有している請求項９に記載の電動パワーステアリング装置。
  11. 前記一方向領域において、操舵トルクが大きくなるに従って前記一方向用電流指令値が増加し、前記他方向領域において、前記操舵トルクが大きくなるに従って前記他方向用電流指令値が増加する請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
  12. 前記一方向用電流指令値及び前記他方向用電流指令値の変化特性を可変できる請求項１１に記載の電動パワーステアリング装置。
  13. 前記オフセット１及び前記オフセット２が等しい請求項１０乃至１２のいずれか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１及び前記オフセット２が相違している請求項１０乃至１２のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  15. 前記オフセット１及び前記オフセット２が車速に応じて変化する請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置。
  16. 操舵指令となる電流指令値に基づいてインバータを介してモータを駆動制御し、前記モータにより車両のステアリング機構にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置において、
    前記モータが少なくとも２系統モータであり、前記モータの系統巻線毎に前記インバータを具備し、一方向用電流指令値により前記少なくとも２系統モータの一部を一方向領域に使用すると共に、他方向用電流指令値により前記少なくとも２系統モータの他部を他方向領域に使用し、ハンドルセンター付近において、前記一方向用電流指令値がオフセット１を有し、前記他方向用電流指令値がオフセット２を有し、前記車両の走行状態及び前記ステアリング機構に付加する作用力に基づいて前記オフセット１及び前記オフセット２が算出されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  17. 前記車両の走行状態が直進走行状態のときに、前記作用力に応じて前記オフセット１及び前記オフセット２が変化する請求項１６に記載の電動パワーステアリング装置。
  18. 前記直進走行状態において、前記一方向領域では前記作用力が大きくなるに従って前記オフセット１が増加し、前記他方向領域では前記作用力が大きくなるに従って前記オフセット２が増加する請求項１７に記載の電動パワーステアリング装置。
  19. 前記直進走行状態において、前記一方向領域では前記作用力が大きくなるに従って前記オフセット２が減少し、前記他方向領域では前記作用力が大きくなるに従って前記オフセット１が減少する請求項１７又は１８に記載の電動パワーステアリング装置。
  20. 前記車両が前記直進走行状態から離れたときに、前記オフセット１及び前記オフセット２が前記ステアリング機構の回転角度及び前記作用力によって初期値に戻る請求項１７乃至１９のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  21. 前記オフセット１及び前記オフセット２は徐々に変化し、前記初期値には徐々に戻る請求項１７乃至２０のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  22. 前記一方向用電流指令値及び前記他方向用電流指令値の変化特性を変更できる請求項１６に記載の電動パワーステアリング装置。
  23. 前記作用力がセルフアライニングトルク又は操舵トルクである請求項１６乃至２２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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