JP2007084006A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵フィーリングに対する影響を抑制しつつ、外乱の影響を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】この電動パワーステアリング装置は、電動モータＭの動力を車両のステアリング機構３に伝達して操舵補助する。この装置は、ステアリングホイール１に加えられる操舵トルクを検出してトルク信号を出力するトルクセンサ５と、トルク信号に応じた目標電流値を設定する目標電流値設定部１２と、トルク信号から外乱に対応する外乱トルク成分を抽出するハイパスフィルタ１４と、抽出された外乱トルク成分を微分して外乱トルク微分値を求め、この外乱トルク微分値に対応する補正値を生成する外乱トルク微分制御部１５とを備えている。目標電流値は、前記補正値によって補正され、この補正後の目標電流値に基づいて電動モータＭが駆動される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動モータが発生する動力をステアリング機構に伝達して操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置は、電動モータの駆動力を車両のステアリング機構に機械的に伝達することによって操舵補助する装置である。電動モータは、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクに応じて設定される目標電流値に基づいて制御され、これによって、操舵トルクに応じた操舵補助力がステアリング機構に与えられる。
このような電動パワーステアリング装置では、ステアリング機構に電動モータが機械的にリンクされているから、従来からの油圧式パワーステアリング装置に比較して慣性が大きいことが知られている。

そこで、操舵トルクを検出するトルクセンサの出力に対して微分処理を施し、トルク微分値に対応した補正値（トルク微分補正値）を目標電流値に加えることで、ステアリングホイールを切り始める際などに感じる慣性感の低減を図るトルク微分制御が行われている。
一方、電動パワーステアリング装置を車両に実装する際に、車両ごとの特性や車両メーカの要求する操舵フィーリング等に応じて、電動パワーステアリング装置で行われる各種制御（補償制御）の制御定数の調整が行われている。制御定数の調整は、電動パワーステアリング装置を実装する車両において所望の操舵フィーリングが得られるまで繰り返し行われる。このような制御定数の調整は、適合作業（チューニング）と呼ばれている。この適合作業では、前述のトルク微分制御のための定数の調整も行われる。
特開２００４−２２４１２９号公報

ステアリング機構には、運転者がステアリングホイールに入力するトルクのほかに、路面側からの外乱（振動）も入力される。路面側からの外乱は、主として、タイヤのミスアライメントに起因して生じる。代表的な外乱は、中高速走行時（７０km/h以上）に生じるフラッタ、および主としてブレーキングを契機として生じるシミーである。これらの外乱は、ステアリングホイールの回転方向の振動として運転者に伝わり、操舵フィーリングの悪化の原因となる。

外乱による操舵フィーリングへの影響を抑制するために、前述のトルク微分制御の定数を変更することが考えられる。
ところが、トルク微分制御を外乱の抑制に適合させると、ステアリングホイールを切り始めるときの抵抗感が過小になり、満足な操舵フィーリングを得難いという問題がある。つまり、運転者の操舵入力特性と外乱特性とは、いずれか一方を改善しようとすると他方が悪化する背反関係（トレードオフの関係）にあり、両立が困難である。

そこで、この発明の目的は、操舵フィーリングに対する影響を抑制しつつ、外乱の影響を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動モータ（Ｍ）の動力を車両のステアリング機構（３）に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、車両の操向のための操作手段（１）に加えられる操舵トルクを検出してトルク信号を出力するトルクセンサ（５）と、このトルクセンサが出力するトルク信号に応じたモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段（１２）と、前記トルクセンサが出力するトルク信号から、路面側から前記ステアリング機構へと入力される外乱に対応する外乱トルク成分を抽出して出力するフィルタリング手段（１４）と、このフィルタリング手段によって抽出された外乱トルク成分を微分して外乱トルク微分値を求め、この外乱トルク微分値に対応する補正値を生成する外乱トルク微分制御手段（１５）と、この外乱トルク微分制御手段によって生成される補正値により、前記モータ駆動目標値設定手段によって設定されるモータ駆動目標値を補正する補正手段（１６，１７，１８，２０，２１）とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。

この構成によれば、フィルタリング手段によって、路面側からステアリング機構へと入力される外乱に対応した外乱トルク成分がトルク信号から抽出され、この外乱トルク成分の微分値に基づいてモータ駆動目標値が補正される。これにより、運転者の操舵入力に対する操舵特性にほとんど影響を与えることなく、外乱を補償するための制御を行うことができるので、良好な操舵フィーリングと外乱の抑制とを両立することができる。

前記フィルタリング手段は、運転者の操舵によるトルク信号の周波数域を超える周波数域のトルク信号を外乱トルク成分として抽出するハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタを含んでいてもよい。
また、前記電動パワーステアリング装置は、前記トルクセンサが出力するトルク信号に対して制御系の安定化のための位相補償処理を行い、位相補償処理後のトルク信号を生成する位相補償手段（１１）をさらに含むことが好ましい。この場合に、前記モータ駆動目標値設定手段は、前記位相補償手段が生成する位相補償処理後のトルク信号に応じたモータ駆動目標値を設定するものであることが好ましい。また、前記位相補償手段による位相補償処理後のトルク信号を微分してトルク微分値を求め、このトルク微分値に対応するトルク微分補正値を生成するトルク微分制御手段（１３）と、このトルク微分制御手段が生成するトルク微分補正値によってモータ駆動目標値を補正するトルク微分補正手段（２１）がさらに備えられていてもよい。このトルク微分補正手段は、前記トルク微分補正値を前記モータ駆動目標値に加算する加算手段（２１）を含むものであることが好ましい。この加算手段は、前記補正手段と共有されるものであってもよいし、前記補正手段とは別途設けられたものであってもよい。

前記位相補償手段が備えられる場合に、前記フィルタリング手段は、前記位相補償手段による位相補償制御を受ける前のトルク信号から外乱トルク成分を抽出するものであることが好ましい。
請求項２記載の発明は、前記補正手段は、前記トルクセンサが出力するトルク信号に応じて変動するトルク適応ゲインを生成するトルク適応ゲイン生成手段（１６）と、前記外乱トルク微分制御手段によって生成される補正値に前記トルク適応ゲイン生成手段によって生成されるトルク適応ゲインを乗じて、ゲイン制御された補正値を生成する乗算手段（２０）と、この乗算手段が生成する前記ゲイン制御された補正値を前記モータ駆動目標値設定手段によって設定されるモータ駆動目標値に加算する加算手段（２１）とを含むことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置である。

この構成によれば、外乱補償制御のための補正値に対して、操舵トルクに応じたゲインが乗じられ、このゲイン制御された補正値によって、モータ駆動目標値が補正される。これにより、操舵トルクに応じた適切な外乱補償制御を行うことができる。
より具体的には、前記トルク適応ゲイン生成手段は、操舵トルクが大きくなるほどトルク適応ゲインを小さく設定するものであることが好ましい。これにより、操舵トルクが小さく、したがって、運転者が外乱の影響を感じやすい状況では、外乱の抑制を強く行うことができる一方、操舵トルクが大きく、運転者が外乱の影響を感じにくい状況では、外乱補償制御を抑制し、路面側の状況を操作手段を介して運転者に良好に伝達することができる。これにより、操舵フィーリングを一層向上することができる。

請求項３記載の発明は、前記補正手段は、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速に応じて変動する車速適応ゲインを生成する車速適応ゲイン生成手段（１７）と、前記外乱トルク微分制御手段によって生成される補正値に前記車速適応ゲイン生成手段によって生成される車速適応ゲインを乗じて、ゲイン制御された補正値を生成する乗算手段（２０）と、この乗算手段が生成する前記ゲイン制御された補正値を前記モータ駆動目標値設定手段によって設定されるモータ駆動目標値に加算する加算手段（２１）とを含むことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置である。

この構成によれば、外乱補償制御のための補正値に対して、車速に応じたゲインが乗じられ、このゲイン制御された補正値によって、モータ駆動目標値が補正される。これにより、車速に応じた適切な外乱補償制御を行うことができる。
具体的には、前記車速適応ゲイン生成手段は、車速が大きいほど車速適応ゲインを大きく設定するものであってもよい。さらに具体的には、車速適応ゲイン生成手段は、第１車速域（たとえば５０km/h以下の低車速域）では車速適応ゲインを所定の下限値（たとえば「０」）に保持し、第１車速域よりも高速な第２車速域（たとえば５０km/h超の中高速域）では車速適応ゲインを車速の増加に伴って所定の上限値（たとえば「１」）まで単調に増加するように設定するものであってもよい。これにより、中高速域において顕著となる外乱振動を効果的に抑制することができる。

請求項４記載の発明は、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の所定の減速状態を検出する減速状態検出手段（１９）をさらに含み、前記補正手段は、この減速状態検出手段によって前記所定の減速状態が検出されたときに、当該所定の減速状態が検出されないときよりも大きな値となる減速状態ゲインを設定する減速状態ゲイン生成手段（１８）と、この減速状態ゲイン生成手段によって設定される減速状態ゲインを前記外乱トルク微分制御手段によって生成される補正値に乗じて、ゲイン制御された補正値を生成する乗算手段（２０）と、この乗算手段が生成する前記ゲイン制御された補正値を前記モータ駆動目標値設定手段によって設定されるモータ駆動目標値に加算する加算手段（２１）とを含むことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置である。

この構成によれば、所定の減速状態のときには、外乱補償制御のための補正値に対して大きなゲインが乗じられ、このゲイン制御された補正値によって、モータ駆動目標値が補正される。これにより、所定の減速状態において顕著となる外乱振動を効果的に抑制することができる。
前記所定の減速状態とは、車両が制動されている状態に対応するものであってもよい。より具体的には、前記所定の減速状態とは、減速度（加速度の符号を反転した値）が一定値を超える状態が所定時間に渡って継続する状態であってもよい。また、前記所定の減速状態とは、減速開始時の車速が所定の閾値を超えており、かつ、減速度が一定値を超えている状態が所定時間に渡って継続する状態であってもよい。

また、前記減速状態ゲイン設定手段は、車速に応じて（たとえば、減速開始時の車速に応じて）減速状態ゲインを可変設定するものであってもよい。
前記請求項２ないし４の特徴は、任意の２つ以上を組み合わせて適用することもできる。たとえば、請求項２および３の発明を組み合わせる場合には、前記補正手段は、前記トルクセンサが出力するトルク信号に応じて変動するトルク適応ゲインを生成するトルク適応ゲイン生成手段と、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速に応じて変動する車速適応ゲインを生成する車速適応ゲイン生成手段と、前記外乱トルク微分制御手段によって生成される補正値に、前記トルク適応ゲイン生成手段によって生成されるトルク適応ゲインおよび前記車速適応ゲイン生成手段によって生成される車速適応ゲインを乗じて、ゲイン制御された補正値を生成する乗算手段と、この乗算手段が生成する前記ゲイン制御された補正値を前記モータ駆動目標値設定手段によって設定されるモータ駆動目標値に加算する加算手段とを含む構成とすればよい。他の組み合わせも同様である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作手段としてのステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト２を介して、ステアリング機構３に伝達される。ステアリング機構３には、電動モータＭから発生する駆動力が、操舵補助力として、ギヤ機構を介して、またはダイレクトドライブ方式によって、機械的に伝達されるようになっている。

ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１側に結合された入力軸２Ａと、ステアリング機構３側に結合された出力軸２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸２Ａおよび出力軸２Ｂは、トーションバー４によって互いに連結されている。トーションバー４は、ステアリングホイール１に加えられた操舵トルクＴに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ５によって検出されるようになっている。このトルクセンサ５の出力信号は、マイクロコンピュータ１０に入力されている。

このマイクロコンピュータ１０には、トルクセンサ５の出力信号のほかにも、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の車速Ｖを検出する車速センサ７の出力信号、および電動モータＭに流れる電流（モータ電流）を検出するモータ電流検出部９の出力信号も入力されている。
マイクロコンピュータ１０は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴおよび車速センサ７によって検出される車速Ｖに応じた目標電流値を設定し、この目標電流値に基づいてモータドライバ８を制御することにより、電動モータＭに適切な駆動電流を与える。これにより、操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じた操舵補助力が、ステアリング機構３に与えられることになる。

マイクロコンピュータ１０は、プログラム処理によって実現される機能処理部を実質的に備えている。これらの機能処理部には、トルクセンサ５の出力に対して位相補償処理を施し、位相補償処理がされた操舵トルク値を生成する位相補償部１１、位相補償後の操舵トルク値および車速に応じた目標電流値Ｉobj（モータ駆動目標値）を設定するモータ駆動目標値設定手段としての目標電流値設定部１２、ならびに、位相補償部１１による位相補償処理後の操舵トルク値に対して微分処理を施し、その処理結果に対応したトルク微分補正値Ｉｔを生成するトルク微分制御部１３を備えている。

さらに、マイクロコンピュータ１０は、位相補償前のトルク信号から外乱トルク成分を抽出するフィルタリング手段としてのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１４と、このハイパスフィルタ１４によるフィルタリング後のトルク信号（外乱トルク成分）に対して微分処理を施し、その処理結果に対応した外乱トルク微分補正値Ｉｘを生成する外乱トルク微分制御部１５と、トルク適応ゲイン生成部１６と、車速適応ゲイン生成部１７と、減速状態ゲイン生成部１８と、減速状態検出部１９と、乗算部２０とを備えている。トルク適応ゲイン生成部１６、車速適応ゲイン生成部１７および減速状態ゲイン生成部１８は、いずれも、外乱トルク微分補正値Ｉｘに乗じるべき制御ゲインを生成する。より具体的には、トルク適応ゲイン生成部１６は、操舵トルクＴ（位相補償前のトルク信号でもよいし、位相補償後のトルク信号でもよい。）に応じたトルク適応ゲインｇ_Tを生成し、車速適応ゲイン生成部１７は車速Ｖに応じた車速適応ゲインｇ_Vを生成し、減速状態ゲイン生成部１８は、減速状態検出部１９によって検出される車両の減速状態に応じた減速状態ゲインｇ_Dを生成する。乗算部２０は、これらの制御ゲインｇ_T，ｇ_Vおよびｇ_Dを外乱トルク微分補正値Ｉｘに乗じて、ゲイン制御された外乱トルク微分補正値ｇ_T・ｇ_V・ｇ_D・Ｉｘを生成する。

マイクロコンピュータ１０は、さらに、目標電流値設定部１２によって設定された目標電流値Ｉobjに対して、トルク微分制御部１３が生成するトルク微分補正値Ｉｔと、前記ゲイン制御された外乱トルク微分補正値ｇ_T・ｇ_V・ｇ_D・Ｉｘとを加算して、補正後の目標電流値Ｉobj＋Ｉｔ＋ｇ_T・ｇ_V・ｇ_D・Ｉｘを生成する加算部２１を備えている。
そして、前記補正後の目標電流値Ｉobj＋Ｉｔ＋ｇ_T・ｇ_V・ｇ_D・Ｉｘと、モータ電流検出部９が検出するモータ電流値との偏差が、偏差演算部２２によって求められ、この偏差演算部２２によって求められた偏差に基づいて、モータドライバ８に与えるべき制御信号（たとえば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号）が、制御信号生成部２３によって生成されるようになっている。

図２は、目標電流値設定部１２の働きを説明するための図であり、操舵トルクＴに対する目標電流値Ｉobjの関係が示されている。操舵トルクＴは、たとえば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、目標電流値Ｉobjは、電動モータＭから右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータＭから左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。

目標電流値Ｉobjは、操舵トルクの正の値に対しては正の値をとり、操舵トルクの負の値に対しては負の値をとる。操舵トルクが−Ｔ１〜Ｔ１（たとえば、Ｔ１＝０．４Ｎ・ｍ）の範囲（トルク不感帯）の微小な値のときには、目標電流値Ｉobjは零とされる。また、目標電流値Ｉobjは、車速センサ７によって検出される車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さく設定されるようになっている。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。

図３は、位相補償部１１による処理を説明するための図である。位相補償部１１は、トルクセンサ５が出力するトルク信号の周波数に応じたゲインで、位相補償のされたトルク信号を出力する。その周波数特性は、車速Ｖに応じて変化するようになっていて、車速Ｖが大きいほど、高周波側のゲインが高くされ、応答性の向上が図られる。低速走行時には、交差周波数が低くされ、位相余裕を大きくすることで安定性の向上が図られている。

この位相補償部１１は、一種のフィルタ処理を行うため、外乱トルク成分を抽出するハイパスフィルタ１４への入力には適さない。したがって、この実施形態では、前述のとおり、位相補償処理前のトルク信号がハイパスフィルタ１４に入力されるようになっている。
図４は、トルク微分制御部１３の働きを説明するための図である。トルク微分制御部１３は、たとえば、トルク微分値Ｔ′に対してトルク微分補正値Ｉｔを定めたマップ（テーブル）を含む。トルク微分制御部１３は、たとえば、トルク微分値Ｔ′が零の近傍の所定の不感帯内の値をとるときにはトルク微分補正値Ｉｔを零とし、この不感帯外では、トルク微分値Ｔ′の増加に対して、所定の上限値と下限値との間で単調に増加するようにトルク微分補正値Ｉｔを設定する。

図５は、外乱トルク微分制御部１５の働きを説明するための図である。外乱トルク微分制御部１５には、ハイパスフィルタ１４によってフィルタリングされた外乱トルク成分Ｔｘが与えられる。ハイパスフィルタ１４は、運転者がステアリングホイール１に加える操舵入力に対応したトルク信号の周波数域（０〜５Hz）よりも高い周波数域（たとえば、５Hz超）の信号を外乱トルク成分として抽出する。外乱トルク微分制御部１５は、このようにして抽出された外乱トルク成分の微分値Ｔｘ′を求める微分演算部と、この微分演算部によって求められた微分値Ｔｘ′に対する外乱トルク微分補正値Ｉｘを定めたマップ（テーブル。図５参照）とを含む。このマップに従い、外乱トルク微分制御部１５は、たとえば、外乱トルク微分値Ｔｘ′が零の近傍の所定の不感帯内の値をとるときには外乱トルク微分補正値Ｉｘを零とし、この不感帯外では、外乱トルク微分値Ｔｘ′の増加に対して、所定の上限値と下限値との間で単調に増加するように外乱トルク微分補正値Ｉｘを設定する。この外乱トルク微分補正値Ｉｘは、運転者の操舵入力とは無関係な外乱トルク成分を補償する補正値であり、これを目標電流値Ｉobjに加算しても、運転者の操舵入力に対応した操舵フィーリングに影響を与えることはない。

図６は、トルク適応ゲイン生成部１６の働きを説明するための図である。トルク適応ゲイン生成部１６は、たとえば、操舵トルクＴに対するトルク適応ゲインｇ_Tを定めたマップ（テーブル）を含む。これにより、トルク適応ゲイン生成部１６は、操舵トルクＴが大きくなるほど、トルク適応ゲインｇ_Tを小さく設定する。より具体的には、トルク適応ゲインｇ_Tは、操舵トルクＴが比較的低い低トルク域（たとえば１．５Ｎｍ以下）では上限値「１」に設定され、低トルク域を超える中トルク域（１．５〜２．５Ｎｍ）では操舵トルクＴの増加に伴って減少するように設定され、中トルク域を超える高トルク域（２．５Ｎｍ超）ではほぼ一定の値Ｃ（０＜Ｃ＜１）に設定される。

これにより、路面側からの外乱がステアリングホイール１を介して運転者に感じられ易い低トルク域において、外乱トルクを補償する制御を強く行うことができる一方で、外乱が感じられにくい中高トルク域においては、必要性の少ない外乱トルク補償制御を抑制して、自然な操舵フィーリングを実現できる。
図７は、車速適応ゲイン生成部１７の働きを説明するための図である。車速適応ゲイン生成部１７は、たとえば、車速Ｖに対する車速適応ゲインｇ_Vを定めたマップ（テーブル）を含む。これにより、車速適応ゲイン生成部１７は、車速Ｖが大きくなるほど、車速適応ゲインｇ_Vを大きく設定する。より具体的には、車速適応ゲインｇ_Vは、低速域（たとえば５０km/h以下）では下限値「０」に設定され、中高速域（たとえば５０km/h超）では車速Ｖの増加に伴って下限値「０」から上限値「１」まで単調に増加するように設定される。中高速域における車速適応ゲインｇ_Vの単調増加は、線形（リニア）な増加であってもよいし、非線形な増加であってもよい。

路面側からの外乱入力による振動（主としてフラッタ）は、低速域では少なく、中高速域で増加する。そこで、低速域では外乱トルク補償制御を抑制または禁止して自然な操舵フィーリングを実現する一方で、中高速域では外乱トルク補償制御を強く行うことで、振動を効果的に抑制できる。
図８は、減速状態検出部１９の構成例を示すブロック図である。減速状態検出部１９は、車速Ｖを微分して減速度（加速度の符号を反転した値）βを演算する減速度演算部３１と、この減速度演算部３１よって演算された減速度βを所定の閾値ＴＨと比較する比較部３２と、この比較部３２によって減速度βが閾値ＴＨ以上であると判定されている継続時間を計時する継続時間カウンタ３３と、減速度βが閾値ＴＨ以上である減速が開始されたときの車速Ｖを検出する減速時車速検出部３４と、継続時間カウンタ３３の計時結果および減速時車速検出部３４の検出結果を受けて、車両が所定の減速状態（たとえば、制動中に対応する減速状態）にあるかどうかを判定する減速状態判定部３５とを備えている。

比較部３２は、減速度βが閾値ＴＨ以上であるとき、減速中であることを表す減速通知を継続時間カウンタ３３および減速時車速検出部３４に与える。継続時間カウンタ３３は、減速通知が継続的に与えられている期間中、計時動作を行い、計時時間が予め定める一定の時間に達すると、減速状態判定部３５に対して、減速継続通知を与える。一方、減速時車速検出部３４は、比較部３２からの減速通知に応答して車速Ｖを保持（ホールド）し、比較部３２からの減速通知が途切れると、保持した車速Ｖをリセットする。したがって、減速時車速検出部３４は、減速開始時の車速Ｖを保持することになる。

減速状態判定部３５は、継続時間カウンタ３３から減速継続通知が与えられ、かつ、減速時車速検出部３４に保持されている減速時車速Ｖが所定値（たとえば５０km/h）以上である場合に、所定の減速状態であることを表す減速状態通知を生成し、それ以外のときには、減速状態通知を生成しない。
したがって、減速状態検出部１９は、減速度βが閾値ＴＨ以上である状態が一定時間以上継続し、かつ、減速開始時の車速Ｖが所定値以上であることを条件に、減速状態通知を生成する。

減速状態ゲイン生成部１８（図１参照）は、減速状態検出部１９から減速状態通知が与えられているときには、この減速状態通知が与えられていないときよりも大きくなるように減速状態ゲインｇ_Dを設定する。これにより、ステアリングホイール１に運転者に感じられるほどの振動（主としてシミー）が生じるおそれのある制動状態時には、外乱トルク補償制御を強く行って、振動を抑制し、操舵フィーリングを改善することができる。前記所定の減速時にのみ外乱トルク補償制御を行うには、減速状態通知が与えられていないときの減速状態ゲインｇ_Dを「０」とすればよい。前記所定の減速状態のとき以外にも、操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じた外乱トルク補償制御を行うには、減速状態通知が与えられていないときの減速状態ゲインｇ_Dを「０」よりも大きな値とすればよい。

なお、減速状態ゲイン生成部１８は、さらに、減速状態ゲインｇ_Dを、車速Ｖに応じて可変設定するものであってもよい。
以上のようにこの実施形態によれば、位相補償制御前のトルク信号から高周波数成分を抽出することによって外乱トルク成分が抽出され、この外乱トルク成分に基づいて外乱トルク微分補正値Ｉｘが求められる。そして、この外乱トルク微分補正値Ｉｘに基づいて目標電流値Ｉobjが補正されることにより、路面側からの外乱入力に起因する振動を抑制するための外乱トルク補償制御を行うことができる。しかも、この外乱トルク補償制御は、外乱トルク成分に対して作用し、運転者の操舵入力トルク成分に対しては何ら影響を及ぼさないため、トルク微分制御部１３による慣性補償制御に干渉することがない。そのため、トルク微分制御部１３によって改善された操舵フィーリングに悪影響を及ぼすことなく、路面側からの外乱を取り除くことができる。

前述のとおり、マイクロコンピュータ１０に備えられた前述の機能処理部は、プログラム処理によって実現される。そこで、位相補償部１１、目標電流値設定部１２、トルク微分制御部１３、加算部２１、偏差演算部２２および制御信号生成部２３を標準プログラムとして構成する一方で、ハイパスフィルタ１４、外乱トルク微分制御部１５、トルク適応ゲイン生成部１６、車速適応ゲイン生成部１７、減速状態ゲイン生成部１８、減速状態検出部１９および乗算部２０を、前記標準プログラムに付加（アドオン）される付加プログラム（アドオンプログラム）として構成することができる。

この構成を採る場合、まず、標準プログラムを作動させ、アドオンプログラムは作動させない状態（あるいは付加しない状態）で、当該電動パワーステアリング装置の適合作業を行って、トルク微分制御部１３その他の各部の制御定数を適合（チューニング）する。この適合作業によって操舵フィーリングを確定した後に、路面側からの外乱入力の有無または大小を判断し、必要に応じて、アドオンプログラムを作動（または付加）するようにすればよい。このとき、前述のとおり、アドオンプログラムによって実現される外乱トルク補償制御は、運転者の操舵入力トルク成分に対して何ら干渉しないため、操舵フィーリングの変動を生じることなく、外乱トルク成分を抑制または解消できる。このことは、面倒な適合処理のやり直し作業が不要であることを意味する。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、ハイパスフィルタ１４によって外乱トルク成分を抽出するようにしているが、むろん、運転者の操舵入力トルク成分以上の周波数帯域の信号成分を抽出するバンドパスフィルタを用いても差し支えない。
また、前述の実施形態では、電動モータＭを制御するための目標駆動値として目標電流値を用いているが、目標電圧値や操舵補助力の目標値であるアシストトルク目標値を目標駆動値として用いてもよい。

さらに、前述の実施形態では、減速状態検出部１９は、減速度等に基づいて所定の減速状態を検出しているが、車両のブレーキ信号および車速に基づいて、車両が一定値以上の車速で制動された場合に減速状態通知を生成する構成とすることもできる。
また、前述の実施形態では、外乱トルク微分補正値Ｉｘに対して、トルク適応ゲインｇ_T、車速適応ゲインｇ_Vおよび減速状態ゲインｇ_Dをすべて乗じることとしているが、これらのうちのいずれか一つまたは二つのみを外乱トルク微分補正値Ｉｘに乗じることとしてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。 目標電流値設定部の働きを説明するための図であり、操舵トルクに対する目標電流値の関係が示されている。 位相補償部による処理を説明するための図である。 トルク微分制御部の働きを説明するための図である。 外乱トルク微分制御部の働きを説明するための図である。 トルク適応ゲインの設定例を示す図である。 車速適応ゲインの設定例を示す図である。 減速状態検出部の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１…ステアリングホイール、５…トルクセンサ、１０…マイクロコンピュータ

Claims (4)

1. 電動モータの動力を車両のステアリング機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
   車両の操向のための操作手段に加えられる操舵トルクを検出してトルク信号を出力するトルクセンサと、
   このトルクセンサが出力するトルク信号に応じたモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段と、
   前記トルクセンサが出力するトルク信号から、路面側から前記ステアリング機構へと入力される外乱に対応する外乱トルク成分を抽出して出力するフィルタリング手段と、
   このフィルタリング手段によって抽出された外乱トルク成分を微分して外乱トルク微分値を求め、この外乱トルク微分値に対応する補正値を生成する外乱トルク微分制御手段と、
   この外乱トルク微分制御手段によって生成される補正値により、前記モータ駆動目標値設定手段によって設定されるモータ駆動目標値を補正する補正手段とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記補正手段は、
   前記トルクセンサが出力するトルク信号に応じて変動するトルク適応ゲインを生成するトルク適応ゲイン生成手段と、
   前記外乱トルク微分制御手段によって生成される補正値に前記トルク適応ゲイン生成手段によって生成されるトルク適応ゲインを乗じて、ゲイン制御された補正値を生成する乗算手段と、
   この乗算手段が生成する前記ゲイン制御された補正値を前記モータ駆動目標値設定手段によって設定されるモータ駆動目標値に加算する加算手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記補正手段は、
   当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速に応じて変動する車速適応ゲインを生成する車速適応ゲイン生成手段と、
   前記外乱トルク微分制御手段によって生成される補正値に前記車速適応ゲイン生成手段によって生成される車速適応ゲインを乗じて、ゲイン制御された補正値を生成する乗算手段と、
   この乗算手段が生成する前記ゲイン制御された補正値を前記モータ駆動目標値設定手段によって設定されるモータ駆動目標値に加算する加算手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
4. 当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の所定の減速状態を検出する減速状態検出手段をさらに含み、
   前記補正手段は、
   この減速状態検出手段によって前記所定の減速状態が検出されたときに、当該所定の減速状態が検出されないときよりも大きな値となる減速状態ゲインを設定する減速状態ゲイン生成手段と、
   この減速状態ゲイン生成手段によって設定される減速状態ゲインを前記外乱トルク微分制御手段によって生成される補正値に乗じて、ゲイン制御された補正値を生成する乗算手段と、
   この乗算手段が生成する前記ゲイン制御された補正値を前記モータ駆動目標値設定手段によって設定されるモータ駆動目標値に加算する加算手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。

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