JP2009113512A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドルの重心ズレによる操舵トルクの変動を補償すると共に、重心ズレの利点をハンドルの操舵状態に合わせて利用することにより、より操舵フィーリングを改善した電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。
【解決手段】ハンドルの重心ズレによる操舵トルク変動を打ち消すような操舵トルク変動補償値を演算し、操舵トルク変動補償値を電流指令値に付与して、操舵トルク変動を補償する操舵トルク変動補償演算手段と、センサからの検出値に基づいて補償調整値を演算し、操舵トルク変動補償値を補償調整値により調整する補償調整手段とを具備した。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のステアリング装置にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にハンドルの回転中心点と重心点とのオフセット量により発生する操舵トルク変動を補償する電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト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補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助力）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−ティ比の調整で行っている。

ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図９に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸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を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０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。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３０には、バッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニッションキー１１を経てイグニッション信号が入力され、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Ｔと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵを含む）で構成されるが、そのＣＰＵ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１０のようになる。

図１０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Ｔは操舵補助指令値演算部３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算部３２に入力される。操舵補助指令値演算部３２は、入力された操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて、メモリ３３に記憶されているアシストマップを参照してモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算部３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部３４に入力され、減算部３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算部３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部３６に入力され、その比例出力は加算部３０Ｂに入力される。微分補償部３４及び積分補償部３６の出力も加算部３０Ｂに加算入力され、加算部３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ駆動回路３７にはバッテリ１４から電力が供給され、モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出部３８で検出され、モータ電流値ｉは減算部３０Ａに入力されてフィードバックされる。

このような電動パワーステアリング装置では、ドライバがハンドル１を操作して車両がカーブを通過するとき、タイヤが路面から受ける反力によって中立点（０度）、つまり直線走行状態に戻るような力を受ける。このため、車両がカーブを通過し終えたとき、ドライバがハンドル１から手を離すと（手放し状態）、ステアリング装置は路面から受ける反力により自然に中立点に復帰し、ハンドル１が逆方向に回転するような力が、ドライバの操作するハンドル１に働く。このような動作は一般的に「ハンドル戻し」と呼ばれている。

また、このような車両に搭載される電動パワーステアリング装置のハンドルには、衝突事故等が起きたときの安全を考慮して、ドライバを保護するためのエアーバッグ等のセーフティシステムや、車両の速度や車間距離を制御するような走行支援システム等の部品が取り付けられる。ハンドルは、ドライバにとって最も重要なインタフェース部の１つであり、今後、様々なシステムが搭載される事が予想される。しかしながら、ハンドルに搭載される上述したようなシステムを構成する部品等、例えばエアーバッグシステムはハンドルと比較して非常に重量があるため、ハンドルの回転中心点（コラム軸）と重心点とが一致せず、重心ズレ（オフセット）が発生する問題がある。

ここで、ハンドル１に発生する重心ズレを図１１を参照して説明する。

図１１（ａ）は、コラム軸２に固定されたハンドル１の回転中心点Ｒｃと、ハンドル１に搭載されたエアーバッグ等の重量により偏った重心点Ｗｃとの位置を示すと共に、回転中心点Ｒｃと重心点Ｗｃとの差をオフセット量ｒとして示す。また、図１１（ｂ）は、回転中心点Ｒｃを軸としてハンドル１が１８０度回転した様子を示している。

次に、図１２及び図１３を参照して、重心ズレを持つハンドルに発生する操舵トルクＴの変動をハンドル角との関係で説明する。図１２に示すハンドル回転位置（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１３の舵角０度（ａ）〜舵角２７０度（ｄ）に対応している。例えばハンドル位置が図１２の（ａ）及び図１３の（ａ）の状態にある場合、ハンドルは中立の状態（０度）にあり、操舵トルクＴは図１３（ａ）のようにＴ_０となっており、この状態からハンドル１を図１２（ｂ）の位置へ回転操舵を行う場合に、ハンドル１の重心点Ｗｃを上側に移動するようになるため、図１３に示すように操舵トルクＴは次第に大きくなり、ハンドル操舵は徐々に重く感じるようになる。そして、図１２（ｂ）のように９０度回転した状態で、操舵トルクＴは最大トルク値Ｔ_１となる。また、図１２（ｂ）の位置から図１２（ｃ）の位置に回転操舵を行う場合も同様に重心点Ｗｃを上側に移動するようになるが、重心点Ｗｃが１８０度に近づくにつれて操舵トルクＴの大きさは図１３に示すように次第に小さくなり、舵角が１８０度となったとき（図１２（ｃ））に、舵角０度と対称になるために、操舵トルクＴは舵角０度と同じＴ_０となる。さらに、図１２（ｃ）の位置から図１２（ｄ）の位置に回転操舵を行う場合、重心点Ｗｃが上側にある状態から下側に回転するようになるので、図１３に示すように操舵トルクＴは次第に小さくなり、ハンドル操舵は徐々に軽く感じられるようになり、舵角が２７０度となったとき（図１２（ｄ））に、操舵トルクＴは最小トルク値Ｔ_２となる。さらに、図１２（ｄ）の位置から３６０度の方向、つまり図１２（ａ）の位置方向に回転操舵を行う場合も同様に重心点Ｗｃが下側に移動するが、３６０度に近づくにつれて操舵トルクＴは次第に大きくなる。

このような重心ズレによる操舵トルクＴの変動は、ドライバの操舵フィーリングを損なう原因となる。つまり、重心ズレを含むハンドルを操作する際、重心点Ｗｃの位置によりハンドル１の操舵トルクＴが変わってしまうため、ドライバに不快感を与えることになる。

かかる問題を解決する手段として、例えば特許第２５７９３８１号公報（特許文献１）に示される車両の操舵力制御装置がある。特許文献１に記載の装置では、ハンドルの操舵トルクが重く感じられるような場合には、操舵補助力を増大方向に補正して体感操舵力を軽減する一方、操舵トルクが軽く感じられるような場合には、操舵補助力を減少方向に補正して体感操舵力を増大するようにしている。即ち、少なくともハンドルの舵角を１つのパラメータとして、パワーステアリングの操舵補助力を増減制御する車両の操舵力制御装置において、ハンドルの質量及びハンドルの回転中心点から重心点までのオフセット量に基づいて操舵トルク変動量を求め、この操舵トルク変動量を打ち消すようにパワーステアリングの操舵補助力の増減制御値を補正している。

つまり、図１３の（ｂ）のような最大トルク値Ｔ_１の近辺で、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を増やし、図１３の（ｄ）のような最小トルク値Ｔ_２の近辺で、操舵補助力を減らすようにすることで、ハンドルの重心ズレによる操舵トルク変動を補償するようにしている。
特許第２５７９３８１号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、操舵トルクの変動量を補償する補償値を車速及び舵角のみによって設定しているため、状況によっては不必要な補償を行う場合があり、ハンドル戻しを悪化させてしまう問題がある。また、ハンドルの重心ズレによってもたらされる利点、例えばハンドルの戻り感を利用することができないという問題がある。

ここで、ハンドル戻しを悪化させてしまう例を、図１２を参照して説明する。例えば車速３０ｋｍ／ｈ、カーブからの立ち上がりで、ドライバはハンドル戻しを意識して「手放し状態」にあり、ハンドルの舵角が９０度で図１２（ｂ）の状態である場合、特許文献１の装置では「手放し状態」を判別することができず、操舵トルク変動を調整するためにハンドル戻しを妨げる方向にアシストトルクを出力してしまうため、ハンドル戻しを悪化させることになる。

次に、図１１を参照して、ハンドルの重心ズレがあった場合の利点を説明する。例えばハンドル１の舵角が中立の状態（０度）で、コラム軸の回転中心点Ｒｃよりも重心点Ｗｃを下側に設計することにより、ハンドル戻しの改善、中高車速領域での操舵感が改善される。例えば、図１１（ａ）のようなハンドル１の舵角が中立状態（０度）であるときは、ハンドル１の重心点Ｗｃが回転中心点Ｒｃの下側にあるため、操舵トルクが大きくなり（重くなり）、中立状態での安定感が増すことでトルクビルドアップ感を改善できる。また、図１１（ｂ）のようなハンドル１の舵角が１８０度回転した状態にあるときは、ハンドル１の重心点Ｗｃが回転中心点Ｒｃの上側にあるため、操舵トルクが小さくなり（軽くなり）、ハンドル操舵をし易くなると共に、タイヤが路面から受ける反力によって、コーナリングから中立状態に戻るようなハンドルの戻り感を改善できる。このように、ハンドルの重心ズレは操舵フィーリングを損なうだけではなく、上述したような条件にあっては操舵フィーリングを改善することができる。

本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、ハンドルの重心ズレによる操舵トルクの変動を補償すると共に、重心ズレの利点をハンドルの操舵状態に合わせて利用することにより、より操舵フィーリングを改善するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。

本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて演算された電流指令値により、ハンドルに操舵補助力を付与するモータを駆動制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記ハンドルの重心ズレによる操舵トルク変動を打ち消すような操舵トルク変動補償値を演算し、前記操舵トルク変動補償値を前記電流指令値に付与して、前記操舵トルク変動を補償する操舵トルク変動補償演算手段と、センサからの検出値に基づいて補償調整値を演算し、前記操舵トルク変動補償値を前記補償調整値により調整する補償調整手段とを具備したことにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記補償調整手段が、前記車速に対応してゲインを算出する車速感応ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算するようになっていることにより、或いは前記補償調整手段が、角速度センサからの検出値に対応してゲインを算出する角速度感応ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算するようになっていることにより、或いは前記補償調整手段が、前記操舵トルクに対応してゲインを算出する操舵トルク感応ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算するようになっていることにより、或いは前記補償調整手段が、舵角センサからの検出値に対応してゲインを算出する舵角感応ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算するようになっていることにより、或いは前記ハンドルの手放し状態或いは操舵状態を検出する手放し判定手段と、前記手放し判定手段からの検出値に対応してゲインを算出する手放し判定ゲイン手段を備え、前記補償調整手段が、前記手放し判定ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算するようになっていることにより、或いは前記操舵トルク変動補償演算手段が、前記ハンドルの質量及び前記ハンドルの回転中心点から重心点のオフセット量に基づいて前記操舵トルク変動補償値を演算するようになっていることにより、或いは前記手放し判定手段が、前記トルクセンサ、前記角速度センサ及び前記舵角センサからの検出値に基づいて、前記ハンドルの操舵状態を検出するようになっていることにより、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の制御装置によれば、ハンドルの回転中心点から重量若しくは質量の重心点までのオフセット量に基づいて算出される操舵トルク変動補償値により、ハンドルの重心ズレによる操舵トルクの変動を補償すると共に、検出されるハンドルの操舵状況、操舵トルク、舵角、角速度及び車速に基づいて、操舵トルク変動補償値を調整するようにしているので、ハンドルの重心ズレによる操舵フィーリングを改善すると共に、重心ズレによるコーナリングからのハンドル戻し感や中立点付近での安定感を得ることができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、操舵トルク変動補償演算手段により、操舵トルク変動を補償する操舵トルク変動補償値を算出する。そして、手放し判定手段により、ハンドルが「手放し状態」であるか或いは「通常操舵状態」であるかを判定すると共に、その判定結果を補償調整手段に入力する。補償調整手段は、各センサからの検出値のゲインを調整する各感応ゲイン手段からの入力値及び手放し判定手段の判定結果に基づいて、操舵トルク変動補償値を調整する補償調整値を算出する。即ち、本発明の補償調整手段は、手放し判定手段の判定結果と各感応ゲイン手段からの入力値とに基づき操舵トルク変動補償値の調整を行うため、ハンドルの操舵状況に合わせて操舵トルク変動を補償することができ、ハンドルの重心ズレによる利点を利用することができる。

先ず、重心ズレに基づく操舵トルクの変動量を補償する操舵トルク変動補償値の演算方法の例を、図１及び図２を参照して説明する。

図１（ａ）はハンドル１の重心点Ｗｃが回転中心点Ｒｃから距離ｒだけ偏心し、ハンドル１の半径がｒｗである様子を示している。つまり、ハンドル１の質量ｍが距離ｒだけオフセットしている状態を示す図であり、エアバック等を格納したハンドル１に相当するモデル図である。

このようなモデルにおける操舵トルク変動量Ｆｖは、図１（ｂ）に示すようにハンドル１を舵角θ〜（θ＋Δθ）まで操舵したときのエネルギーの釣合い式により、下記（１）式の様に求めることができる。

Ｆｖ・ｒｗ・Δθ＝ｍ・ｇ・ｒ｛−［ｃｏｓ（θ＋Δθ）］−［−ｃｏｓθ］｝

＝ｍ・ｇ・ｒ｛−ｃｏｓθ・ｃｏｓ（Δθ）＋ｓｉｎθ・ｓｉｎ（Δθ）＋ｃｏｓθ｝

・・・（１）

ここで、Δθは微小であるから、ｃｏｓΔθ≒１、ｓｉｎΔθ≒Δθであり、上記（１）式は下記（２）式のようになる。

Ｆｖ・ｒｗ・Δθ＝ｍ・ｇ・ｒ・ｓｉｎθ・Δθ ・・・（２）

上記（２）式の両辺のΔθを消去すると下記（３）式になり、さらに（４）式のように「質量ｍが距離ｒだけオフセットした場合の操舵トルク変動量Ｆｖ」の演算式を得ることができる。

Ｆｖ・ｒｗ＝ｍ・ｇ・ｒ・ｓｉｎθ ・・・（３）

Ｆｖ＝ｍ・ｇ・ｒ／ｒｗ・ｓｉｎθ ・・・（４）

このように、上記（４）式により得られた操舵トルク変動量Ｆｖを打ち消すような成分の補償値（電流値）を用いて電流指令値若しくは操舵補助指令値を補正することで、操舵トルク変動を補償することができる。また、操舵トルク変動量Ｆｖは、上記（４）式から図２に示すような特性となる。

以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図３は本発明の構成例を部分的に示すブロック図であり、本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置は、操舵トルク変動補償演算手段５０において、上記（３）式若しくは（４）式で算出される操舵トルク変動補償値Ｆｖが乗算器５１に入力され、補償調整手段６０により算出される補償調整値ｃｔ（Ｇ_Ｆ又はＧ_Ｇ）は、最大値の制限を与える制限部５２を介して乗算器５１に入力され、その乗算結果である操舵トルク変動補償出力値が、操舵トルク変動に対する補償値として電流指令値若しくは操舵補助指令値に印加される。

車速センサ６１からの車速Ｖは車速感応ゲイン手段６２に入力され、車速Ｖに対応したゲインＧ_Ａが補償調整手段６０に入力され、トルクセンサ６３からの操舵トルクＴはトルク感応ゲイン手段６４に入力され、操舵トルクＴに対応したゲインＧ_Ｂが補償調整手段６０に入力される。角速度センサ６５からの角速度ωは角速度感応ゲイン手段６６に入力され、角速度ωに対応したゲインＧ_Ｃが補償調整手段６０に入力され、舵角センサ６７からの舵角θは舵角感応ゲイン手段６８に入力され、舵角θに対応したゲインＧ_Ｄが補償調整手段６０に入力される。また、手放し判定手段７０には操舵トルクＴ、角速度ω及び舵角θが入力され、手放し判定手段７０からの手放し判定信号ｈｓは、補償調整手段６０に入力されると共に、手放し判定ゲイン手段７１によりゲイン調整されたゲインＧ_Ｅが補償調整手段６０に入力される。

また、補償調整手段６０は、手放し判定手段７０から入力される手放し判定信号ｈｓに基づき、「手放し状態」又は「通常操舵状態」の演算処理を行う。「手放し状態」の場合は、ゲインＧ_Ａ、Ｇ_Ｂ、Ｇ_Ｃ、Ｇ_Ｄ及びＧ_Ｅをそれぞれ乗算処理して補償調整値ｃｔとしてＧ_Ｆ（＝Ｇ_Ａ・Ｇ_Ｂ・Ｇ_Ｃ・Ｇ_Ｄ・Ｇ_Ｅ）を出力する。また、「通常操舵状態」の場合にはゲインＧ_Ａ、Ｇ_Ｂ、Ｇ_Ｃ及びＧ_Ｄをそれぞれ乗算処理して補償調整値ｃｔとしてＧ_Ｇ（＝Ｇ_Ａ・Ｇ_Ｂ・Ｇ_Ｃ・Ｇ_Ｄ）を出力する。

このような補償調整手段６０の構成は、例えば図４に示すようになっている。先ず、車速感応ゲイン手段６２からのゲインＧ_Ａが乗算器６０１に入力され、トルク感応ゲイン手段６４からのゲインＧ_Ｂが乗算器６０１に入力され、乗算結果であるＣＭ１は乗算器６０２に入力される。乗算器６０２は、乗算結果ＣＭ１と角速度感応ゲイン手段６６から入力されるゲインＧ_Ｃとの乗算結果ＣＭ２を乗算器６０３に入力する。乗算器６０３は、乗算結果ＣＭ２と舵角感応ゲイン手段６８から入力されるゲインＧ_Ｄとの乗算結果ＣＭ３を切替手段６１０の接点６１１及び乗算器６０４に入力する。乗算器６０４は、乗算結果ＣＭ３と手放し判定ゲイン手段７１から入力されるゲインＧ_Ｅとの乗算結果ＣＭ４を切替手段６１０の接点６１２に入力する。切替手段６１０は、手放し判定手段７０からの判定信号ｈｓに基づいて接点６１１又は接点６１２を切替制御し、補償調整値ｃｔを制限部５２へ出力する。つまり、切替手段６１０は、手放し判定手段７０からの手放し判定信号ｈｓに基づいて、乗算結果ＣＭ４のＧ_Ｆ（＝Ｇ_Ａ・Ｇ_Ｂ・Ｇ_Ｃ・Ｇ_Ｄ・Ｇ_Ｅ）又は乗算結果ＣＭ３のＧ_Ｇ（＝Ｇ_Ａ・Ｇ_Ｂ・Ｇ_Ｃ・Ｇ_Ｄ）を切替えて補償調整値ｃｔとして出力する。

このような構成において、その動作例を図５のフローチャートを参照して説明する。

先ず、操舵トルク変動補償演算手段５０により、ハンドルの重心ズレによる操舵トルク変動補償値Ｆｖを前記（４）式に従って演算して乗算器５１に入力する（ステップＳ１０）。次に、車速センサ６１により検出された車速Ｖが、車速感応ゲイン手段６２に入力され、車速Ｖに対応したゲインＧ_Ａが算出されて補償調整手段６０に入力される（ステップＳ１１）。また、トルクセンサ６３により検出された操舵トルクＴが、トルク感応ゲイン手段６４に入力され、操舵トルクＴに対応したゲインＧ_Ｂが算出されて補償調整手段６０に入力される（ステップＳ１２）。角速度センサ６５により検出された角速度ωが、角速度感応ゲイン手段６６に入力され、角速度ωに対応したゲインＧ_Ｃが算出されて補償調整手段６０に入力され（ステップＳ１３）、舵角センサ６７により検出された舵角θが、舵角感応ゲイン手段６８に入力され、舵角θに対応したゲインＧ_Ｄが算出されて補償調整手段６０に入力される（ステップＳ１４）。なお、ゲインＧ_Ａ〜Ｇ_Ｄの算出の順番は任意であり、補償調整手段６０に入力する順番も任意である。

そして、操舵トルクＴ、角速度ω及び舵角θに基づいて、手放し判定手段７０により検出される手放し判定信号ｈｓは、手放し判定ゲイン手段７１に入力され、手放し判定信号ｈｓに対応したゲインＧ_Ｅが算出されて補償調整手段６０に入力される（ステップＳ１５）。

ここで、補償調整手段６０は、手放し判定手段７０から入力される手放し判定信号ｈｓに基づいて、「手放し状態」又は「通常操舵状態」を切り替えて制御を行う。手放し判定手段７０により「手放し状態」と判定されると、「手放し状態」の手放し判定信号ｈｓが補償調整手段６０に入力され、手放し状態のステップＳ１７へ移行する。即ち、切替手段６１０の接点が“６１２”となる。一方、手放し判定手段７０により「通常操舵状態」と判定されると、「通常操舵状態」の手放し判定信号ｈｓが補償調整手段６０に入力され、通常操舵状態のステップＳ１８へ移行する（ステップＳ１６）。即ち、切替手段６１０の接点が“６１１”となる。

補償調整手段６０は、「手放し状態」の手放し判定信号ｈｓが入力されると、Ｇ_Ｆ（＝Ｇ_Ａ・Ｇ_Ｂ・Ｇ_Ｃ・Ｇ_Ｄ・Ｇ_Ｅ）を算出し、補償調整値ｃｔとして制限部５２を介して乗算器５１に入力する（ステップＳ１７）。また、補償調整手段６０は、「通常操舵状態」の手放し判定信号ｈｓが入力されるとＧ_Ｇ（＝Ｇ_Ａ・Ｇ_Ｂ・Ｇ_Ｃ・Ｇ_Ｄ）を算出し、補償調整値ｃｔとして制限部５２を介して乗算器５１に入力する（ステップＳ１８）。そして、乗算器５１では操舵トルク変動補償値Ｆｖと補償調整値Ｇ_Ｆ又はＧ_Ｇとの乗算処理を行い、乗算結果である操舵トルク変動補償出力値が、操舵トルク変動に対する電流指令値若しくは操舵補助指令値の補償値として出力される。

ここで、上述した図３の操舵トルク変動補償値Ｆｖを増減設定可能にする車速感応ゲイン手段６２、トルク感応ゲイン手段６４、角速度感応ゲイン手６６、舵角感応ゲイン手段６８及び手放し判定ゲイン手段７１におけるゲインの設定例をそれぞれ説明する。

先ず、車速感応ゲイン手段６２による車速Ｖに対応したゲインＧ_Ａについて、例えば車両が停車している状態では、ハンドル１の重心ズレによる変動を感じ易いため、ゲインを“１”と設定する。一方、車両が高速領域で走行している状態では、操舵トルク変動補償値Ｆｖを小さくするようにゲインＧ_Ａを設定することで、操舵トルクＴのビルドアップ感を改善する。

トルク感応ゲイン手段６４による操舵トルクＴに対応したゲインＧ_Ｂについて、ハンドル１の操舵トルクＴが大きい状態では、操舵トルク変動補償出力値による操舵トルク変動補償により、アシストトルクの出力不足がさらに悪化する可能性があるため、ゲインＧ_Ｂを低くするように設定する。一方、操舵トルクＴが小さい状態では、ドライバがハンドル１の重心ズレによる操舵トルク変動を感じやすくなるため、ゲインＧ_Ｂを高くするように設定する。

角速度感応ゲイン手段６６による角速度ωに対応したゲインＧ_Ｃについて、角速度ωが速い状態（緊急回避時等）では、操舵トルク変動補償出力値により転追性悪化の原因となる可能性があるため、ゲインＧ_Ｃを低くするように設定する。一方、角速度ωが遅い状態では、操舵トルク変動を感じにくいため、操舵トルク変動補償を行わなくても良い場合も考慮して大きく設定する。

舵角感応ゲイン手段６８による舵角θに対応したゲインＧ_Ｄについて、舵角θが大きい領域では、ゲインＧ_Ｄを低くするように設定することにより、ラックエンド付近でのアシストトルクの出力不足を改善する。また、舵角θに対するゲインの設定を細かく行うため舵角θが小さい領域では、操舵トルクＴが重くなる時のみを補償或いは操舵トルクＴが軽くなる時のみを補償するように大きく設定する。

手放し判定ゲイン手段７１による手放し判定信号ｈｓに対応したゲインＧ_Ｅについて、ハンドル戻し制御（アクティブリターン制御）等が搭載されている電動パワーステアリング装置では、ハンドル１の重心ズレによるハンドル戻しの改善の必要がないため、ゲインを“１”と設定する。一方、操舵トルク変動補償調整を“０”にすることによって、「手放し状態」でハンドル１の動きが不自然になる可能性があるため、「手放し状態」の場合でもゲインの設定をできるようにする。

このように、各感応ゲイン手段により、様々な状態に合わせて操舵トルクＴの変動を補償することができる。

次に、ハンドル１の「手放し状態」或いは「通常操舵状態」を検出する手放し判定手段７０の判定方法の例を、図６のフローチャート及び図７の特性図を参照して説明する。

先ず、手放し判定手段７０は、ハンドル１の操舵入力に伴ってトルクセンサ６３により検出される操舵トルクＴと所定値との比較判定を行う。操舵トルクＴが所定値より小さい場合は、十分なハンドル操舵入力が認められない状態としてステップＳ５１に移行する。一方、操舵トルクＴが所定値以上の場合には、十分なハンドル操舵入力が認められる通常の操舵状態としてステップＳ５３に移行し、「通常操舵状態」と判定される（ステップＳ５０）。次に、ステップＳ５１で行われるハンドル戻し状態の判定方法は、図７の特性判定図に示すように、図中斜線部をハンドル戻し状態として判別する例を示している。つまり、舵角センサ６７により検出される舵角θに対する角速度センサ６５により検出される角速度ωを比較することにより判定する。例えば、ハンドル１の舵角θがプラス（右きり操舵）状態で、ハンドル１の角速度ωがマイナス（左転舵）領域にある場合は、ハンドル戻し状態として「手放し状態」であるステップＳ５２に移行する。一方、舵角θがマイナス（左切り操舵）状態で、角速度ωがマイナス（左転舵）領域にある場合は、操舵中であるとして「通常操舵状態」であるステップＳ５３に移行する。このように、手放し判定された判定結果は、手放し判定信号ｈｓとして補償調整手段６０及び手放し判定ゲイン手段７０に出力される。

ここで、本発明に係る実施例として、ハンドル操舵が重くなる舵角範囲のみを補償するように、舵角感応ゲイン手段６８のゲインＧ_Ｄを設定した場合の一例を図８に示すと共に、前述した図１２及び図１３とを参照して説明する。

図８に示す例では、操舵トルク変動を全て補償するような操舵トルク変動補償出力値を実線で示し、ハンドル操舵が重くなる時のみを補償するような操舵トルク変動補償出力値を一点差線にて示している。また、前述したように図１２（ａ）〜（ｄ）及び図１３（ａ）〜（ｄ）はそれぞれのハンドルの舵角を示すと共に、図８の舵角と対応して示している。

例えば０度〜１８０度までの操舵トルク変動のみを補償し、１８０度〜３６０度まで補償しないようにする。つまり、重心ズレによる操舵トルク変動をハンドル操舵が重たく感じる舵角範囲、図１２の（ａ）〜（ｃ）、図１３の（ａ）〜（ｃ）までを補償し、図１２の（ｃ）〜（ｄ）そして（ａ）まで、図１３の（ｃ）〜（ｄ）そして３６０度までの舵角範囲では補償しないようにすることで、ドライバは重心ズレを感じることなく、ハンドル操舵を行うことができる。

なお、本説明ではＣＷ方向の操舵例を主として説明したが、ＣＣＷ方向においても同様の方法で同等の効果が得られる。また、ハンドル操舵が重くなる場合のみを操舵トルク変動補償出力値により補償する例を説明したが、操舵トルク変動補償値Ｆｖは、補償調整手段６０の補償調整値ｃｔにより増減設定が可能であり、ハンドルが軽くなる時のみを補償することも可能である。また、各センサ及び各感応ゲイン手段は、上述したセンサ以外にも所定のセンサ及び所定の感応ゲイン手段を用いて操舵トルク変動補償値Ｆｖに関連付けることにより同様の効果が得られる。

重心点位置が回転中心点より偏心したハンドルの動作を説明するための図である。 舵角に対する操舵トルクの変動成分の一例を示す特性図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の構成例の一部を示すブロック図である。 本発明に係る補償調整値を演算する構成例を示すブロック図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明に係る手放し判定手段の動作例を示すフローチャートである。 本発明に係る手放し判定手段による判定方法を説明するための特性図である。 本発明に係る操舵トルク変動補償値の調整例を示す図である。 一般的な電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。 従来の制御系の構成例を示すブロック図である。 ハンドルの回転中心点と重心点とのオフセット量を示す図である。 ハンドルと回転位置の一例を示す図である。 舵角と操舵トルク変動の関係の一例を示す特性図である。

符号の説明

１ ハンドル
２ コラム軸
２０ モータ
５０ 操舵トルク変動補償演算手段
５１ 乗算器
５２ 制限部
６０ 補償調整手段
６１ 車速センサ
６２ 車速感応ゲイン手段
６３ トルクセンサ
６４ トルク感応ゲイン手段
６５ 角速度センサ
６６ 角速度感応ゲイン手段
６７ 舵角センサ
６８ 舵角感応ゲイン手段
７０ 手放し判定手段
７１ 手放し判定ゲイン手段
６１０ 切替手段

Claims (8)

1. 操舵トルク及び車速に基づいて演算された電流指令値により、ハンドルに操舵補助力を付与するモータを駆動制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記ハンドルの重心ズレによる操舵トルク変動を打ち消すような操舵トルク変動補償値を演算し、前記操舵トルク変動補償値を前記電流指令値に付与して、前記操舵トルク変動を補償する操舵トルク変動補償演算手段と、センサからの検出値に基づいて補償調整値を演算し、前記操舵トルク変動補償値を前記補償調整値により調整する補償調整手段とを具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 前記補償調整手段が、前記車速に対応してゲインを算出する車速感応ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算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の制御装置。
3. 前記補償調整手段が、角速度センサからの検出値に対応してゲインを算出する角速度感応ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算するようになっている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 前記補償調整手段が、前記操舵トルクに対応してゲインを算出する操舵トルク感応ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算するようになっている請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
5. 前記補償調整手段が、舵角センサからの検出値に対応してゲインを算出する舵角感応ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算するようになっている請求項１乃至４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
6. 前記ハンドルの手放し状態或いは操舵状態を検出する手放し判定手段と、前記手放し判定手段からの検出値に対応してゲインを算出する手放し判定ゲイン手段を備え、前記補償調整手段が、前記手放し判定ゲイン手段からの入力値に基づいて前記補償調整値を演算するようになっている請求項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の制御装置。
7. 前記操舵トルク変動補償演算手段が、前記ハンドルの質量及び前記ハンドルの回転中心点から重心点のオフセット量に基づいて前記操舵トルク変動補償値を演算するようになっている請求項１乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
8. 前記手放し判定手段が、前記トルクセンサ、前記角速度センサ及び前記舵角センサからの検出値に基づいて、前記ハンドルの操舵状態を検出するようになっている請求項６に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

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