JP2017154632A - 電動パワーステアリング装置、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】変化する路面に起因する外乱に迅速に対応できるように電動モータの駆動を制御することができる技術を提供する。
【解決手段】車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、車両の転動輪を転動させるラック軸と、ラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力の変化速度と、ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて電動モータの駆動力を制御する制御装置と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置、プログラムに関する。

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

特開平１１−４９０００号公報

規範となるラック軸負荷（ラック軸力）と実際のラック軸負荷とに基づいて電動モータのアシスト力を制御し、変化する路面での走行安定性の向上を図るためには、変化する路面に起因する外乱に迅速に対応できるように電動モータの駆動を制御することが望ましい。
本発明は、変化する路面に起因する外乱に迅速に対応できるように電動モータの駆動を制御することができる電動パワーステアリング装置、プログラムを提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、前記車両の転動輪を転動させるラック軸と、前記ラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力の変化速度と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて前記電動モータの駆動力を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

また、他の観点から捉えると、本発明は、コンピュータに、車両の転動輪を転動させるラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力の変化速度を算出する規範変化速度算出機能と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力の変化速度を算出する実変化速度算出機能と、前記規範変化速度算出機能が算出した前記規範ラック軸力の変化速度と前記実変化速度算出機能が算出した前記実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて電動モータに供給する目標電流を設定する機能と、を実現させるプログラムである。

本発明によれば、変化する路面に起因する外乱に迅速に対応できるように電動モータの駆動を制御することができる。

実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。 制御装置の概略構成図である。 制御部の概略構成図である。 基本目標電流設定部の概略構成図である。 操舵トルク及び車速とベース電流との対応を示す制御マップの概略図である。 補正電流設定部の概略構成図である。 操舵角及び車速と規範ラック軸力との対応を示す制御マップの概略図である。 補正電流と変化速度偏差との対応を示す制御マップの概略図である。 補正電流設定部が行う補正電流設定処理の手順を示すフローチャートである。 補正電流設定部の作用を例示する図である。

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

ステアリング装置１００は、自動車１の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール１０１（以下、「ハンドル１０１」と称す。）と、ハンドル１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２と、を備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８と、を備えている。下部連結シャフト１０８は、ハンドル１０１の回転に連動して回転する。

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

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

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

また、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９からの出力信号が入力される。また、制御装置１０には、自動車１に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク（ＣＡＮ）を介して、自動車１の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速検出部１７０からの出力信号が入力される。車速検出部１７０は、自動車１に備えられて車速Ｖｃを検出するセンサからの出力信号を基に車速Ｖｃを検出する。

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

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

そして、制御装置１０は、電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを算出（設定）する目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流Ｉｔに基づいてフィードバック制御などを行う制御部３０とを有している。
また、制御装置１０は、電動モータ１１０のモータ回転角度θを算出するモータ回転角度算出部７１と、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θに基づいて、モータ回転速度Ｖｍを算出するモータ回転速度算出部７２と、を備えている。また、制御装置１０は、ハンドル１０１の回転角度である操舵角Ｒａをモータ回転角度θに基づき算出する操舵角算出部７３を備えている。

先ずは、目標電流算出部２０について詳述する。
目標電流算出部２０は、トルク信号Ｔｄ及び車速信号ｖに基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔの基本となる基本目標電流Ｉｔｆを設定する基本目標電流設定部２７を備えている。また、目標電流算出部２０は、基本目標電流Ｉｔｆを補正する補正電流Ｉｒを設定する補正電流設定部２８を備えている。また、目標電流算出部２０は、基本目標電流Ｉｔｆ、補正電流Ｉｒに基づいて最終的に目標電流Ｉｔを設定する目標電流設定部２９を備えている。
基本目標電流設定部２７、補正電流設定部２８及び目標電流設定部２９については後で詳述する。

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

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

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

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

モータ回転角度算出部７１（図２参照）は、レゾルバ１２０からの回転角度信号θｓに基づいてモータ回転角度θを算出する。
モータ回転速度算出部７２（図２参照）は、モータ回転角度算出部７１が算出したモータ回転角度θに基づいて電動モータ１１０のモータ回転速度Ｖｍを算出する。モータ回転速度算出部７２は、モータ回転速度Ｖｍの絶対値及び電動モータ１１０の回転方向を含むモータ回転速度信号Ｖｍｓを出力する。

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

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

図５は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｃとベース電流Ｉｂとの対応を示す制御マップの概略図である。
ベース電流算出部２１は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速検出部１７０からの車速信号ｖと、図５に例示した制御マップとに基づいてベース電流Ｉｂを算出する。
イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｓと、車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０及びシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。
ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｓと、車速信号ｖと、電動モータ１１０のモータ回転速度Ｖｍとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出する。

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

〔目標電流設定部〕
目標電流設定部２９は、基本目標電流設定部２７が設定した基本目標電流Ｉｔｆと補正電流設定部２８が設定した補正電流Ｉｒとを加算した値を目標電流Ｉｔとして設定する（Ｉｔ＝Ｉｔｆ＋Ｉｒ）。

ここで、トーションバー１１２の捩れ量が０の状態を中立状態（中立位置）とし、中立状態（中立位置）からのハンドル１０１の右回転時におけるハンドル１０１（下部連結シャフト１０８）とピニオンシャフト１０６との相対回転角度が変化する方向（相対回転角度が生じる方向）をプラス（操舵トルクＴがプラス）とする。また、中立状態からのハンドル１０１の左回転時におけるハンドル１０１（下部連結シャフト１０８）とピニオンシャフト１０６との相対回転角度が変化する方向（相対回転角度が生じる方向）をマイナス（操舵トルクＴがマイナス）とする。
ハンドル１０１が右方向に回転すると、ラック軸１０５に、前輪１５０を右方向に転動させるラック軸力が生じ、ハンドル１０１が左方向に回転すると、ラック軸１０５に、前輪１５０を左方向に転動させるラック軸力が生じる。以下では、ラック軸１０５に生じる前輪１５０を右方向に転動させるラック軸力の符号をプラス、ラック軸１０５に生じる前輪１５０を左方向に転動させるラック軸力の符号をマイナスとする。また、ラック軸１０５にプラスのラック軸力を生じさせる電動モータ１１０の回転方向をプラス、ラック軸１０５にマイナスのラック軸力を生じさせる電動モータ１１０の回転方向をマイナスとする。
そして、トルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴがプラスであるときに、電動モータ１１０をプラス方向に回転させるようにベース電流算出部２１にてベース電流Ｉｂが算出され、そのベース電流Ｉｂの符号をプラスとする。つまり、図４に示すように、操舵トルクＴがプラスのときにベース電流算出部２１はプラスのベース電流Ｉｂを算出し、電動モータ１１０をプラス方向に回転させる方向のトルクを発生させる。操舵トルクＴがマイナスのときにベース電流算出部２１はマイナスのベース電流Ｉｂを算出し、電動モータ１１０をマイナス方向に回転させる方向のトルクを発生させる。
また、ハンドル１０１の回転角度である操舵角Ｒａが０度である状態からハンドル１０１が右方向に回転した場合の操舵角Ｒａの符号をプラスとし、左方向に回転した場合の操舵角Ｒａの符号をマイナスとする。

〔補正電流設定部〕
次に、補正電流設定部２８について詳述する。
図６は、補正電流設定部２８の概略構成図である。
補正電流設定部２８は、ラック軸１０５に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力Ｆｒｍの変化速度と、ラック軸１０５に生じる実際の軸力である実ラック軸力Ｆｒａの変化速度との偏差に基づいて補正電流Ｉｒを設定する。

補正電流設定部２８は、ハンドル１０１の操舵状況を把握する操舵状況把握部２８０を備えている。また、補正電流設定部２８は、規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する規範ラック軸力算出部２８１と、実ラック軸力Ｆｒａを算出する実ラック軸力算出部２８２と、を備えている。また、補正電流設定部２８は、規範ラック軸力算出部２８１が算出した規範ラック軸力Ｆｒｍの変化速度である規範力変化速度Ｖｆｒｍを算出する規範ラック軸力変化速度算出部の一例としての規範力変化速度算出部２８３を備えている。また、補正電流設定部２８は、実ラック軸力算出部２８２が算出した実ラック軸力Ｆｒａの変化速度である実力変化速度Ｖｆｒａを算出する実ラック軸力変化速度算出部の一例としての実力変化速度算出部２８４を備えている。また、補正電流設定部２８は、規範力変化速度算出部２８３が算出した規範力変化速度Ｖｆｒｍと実力変化速度算出部２８４が算出した実力変化速度Ｖｆｒａとの偏差である変化速度偏差ΔＶｆｒを算出する変化速度偏差算出部２８５を備えている。また、補正電流設定部２８は、変化速度偏差算出部２８５が算出した変化速度偏差ΔＶｆｒに基づいて補正電流Ｉｒを算出する補正電流算出部２８６を備えている。

そして、補正電流設定部２８は、操舵状況把握部２８０、規範ラック軸力算出部２８１、実ラック軸力算出部２８２、規範力変化速度算出部２８３、実力変化速度算出部２８４、変化速度偏差算出部２８５、補正電流算出部２８６が後述する処理を予め設定された一定時間（例えば１ミリ秒）ごとに繰り返し実行することにより補正電流Ｉｒを算出（設定）する。

（操舵状況把握部）
操舵状況把握部２８０は、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａと、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａの今回値から前回値を減算した操舵角偏差とに基づいてハンドル１０１の操舵状況を把握する。例えば、操舵状況把握部２８０は、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａの符号と操舵角偏差の符号とを乗算した符号がプラスである場合にはハンドル１０１が切り込まれていると把握する。他方、操舵状況把握部２８０は、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａの符号と操舵角偏差の符号とを乗算した符号がマイナスである場合にはハンドル１０１が切り戻されていると把握する。また、操舵状況把握部２８０は、操舵角偏差が０である場合には保舵状態であると把握する。そして、操舵状況把握部２８０は、（１）操舵角Ｒａがプラスで切り込み方向、（２）操舵角Ｒａがプラスで切り戻し方向、（３）操舵角Ｒａがマイナスで切り込み方向、（４）操舵角Ｒａがマイナスで切り戻し方向、（５）保舵状態のいずれであるかを把握する。

（規範ラック軸力算出部）
図７は、操舵角Ｒａ及び車速Ｖｃと規範ラック軸力Ｆｒｍとの対応を示す制御マップの概略図である。
規範ラック軸力算出部２８１は、ハンドル１０１の操舵状況と車速Ｖｃとに応じた規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。規範ラック軸力算出部２８１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、ハンドル１０１の操舵状況及び車速Ｖｃと規範ラック軸力Ｆｒｍとの対応を示す図７に例示した制御マップ又は算出式に、ハンドル１０１の操舵状況及び車速Ｖｃを代入することにより規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。

規範ラック軸力算出部２８１が図７に例示した制御マップを用いて規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する場合について考える。図７に例示した制御マップにおいては、操舵角Ｒａ及び車速Ｖｃが同じであるとしても、ハンドル１０１が切り込まれている場合と切り戻されている場合とでは規範ラック軸力Ｆｒｍの値が異なる。そのため、規範ラック軸力算出部２８１は、例えば、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａと、操舵状況把握部２８０が把握したハンドル１０１の状舵状況とに基づいて規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。そして、規範ラック軸力算出部２８１は、ハンドル１０１が切り込まれている場合には、切り込まれている場合の制御マップに操舵角Ｒａ及び車速Ｖｃを代入することにより規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。他方、規範ラック軸力算出部２８１は、ハンドル１０１が切り戻されている場合には、切り戻されている場合の制御マップに操舵角Ｒａ及び車速Ｖｃを代入することにより規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。また、規範ラック軸力算出部２８１は、ハンドル１０１が保舵されている場合には規範ラック軸力Ｆｒｍを０とする。

（実ラック軸力算出部）
実ラック軸力算出部２８２は、トルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴと、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θと、モータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍとに基づいて実ラック軸力Ｆｒａを算出する。
ここで、実ラック軸力Ｆｒａは、本実施の形態に係るステアリング装置１００がピニオンアシスト装置であることから、ピニオンシャフト１０６から与えられる軸力に等しいとして、ピニオンシャフト１０６に加えられたピニオントルクＴｐに基づいて算出する。実ラック軸力Ｆｒａは、ピニオントルクＴｐをピニオン１０６ａのピッチ円半径ｒｐで除算した値である（Ｆｒａ＝Ｔｐ／ｒｐ）。

ピニオントルクＴｐは、ハンドル１０１を介して運転者から加えられる操舵トルクＴと電動モータ１１０の出力軸トルクＴｏが減速機構により増大されて加えられるモータトルクＴｍとを加算したトルクと推定することができる（Ｔｐ＝Ｔ＋Ｔｍ）。
操舵トルクＴは、トルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄに基づいて検出することができる。
モータトルクＴｍは、出力軸トルクＴｏに減速機構１１１の減速比（ギア比）Ｎを乗算した値である（Ｔｍ＝Ｔｏ×Ｎ）。
出力軸トルクＴｏは、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θ及びモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍを、予めＲＯＭに記憶しておいた算出式に代入することにより算出することができる。なお、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θを用いる代わりに、モータ逆起電力から所定の式により算出したモータ回転角度θを用いてもよい。

（規範力変化速度算出部）
規範力変化速度算出部２８３は、規範ラック軸力算出部２８１が算出した規範ラック軸力Ｆｒｍを時間微分することにより規範力変化速度Ｖｆｒｍを算出する。例えば、規範力変化速度算出部２８３は、規範ラック軸力算出部２８１が算出した規範ラック軸力Ｆｒｍの今回値Ｆｒｍ（ｎ）から前回値Ｆｒｍ（ｎ−１）を減算した値を、今回値Ｆｒｍ（ｎ）を算出した時間と前回値Ｆｒｍ（ｎ−１）を算出した時間との偏差時間Δｔｍにて除算することで規範力変化速度Ｖｆｒｍを算出する（Ｖｆｒｍ＝（Ｆｒｍ（ｎ）−Ｆｒｍ（ｎ−１））／Δｔｍ）。

（実力変化速度算出部）
実力変化速度算出部２８４は、実ラック軸力算出部２８２が算出した実ラック軸力Ｆｒａを時間微分することにより実力変化速度Ｖｆｒａを算出する。例えば、実力変化速度算出部２８４は、実ラック軸力算出部２８２が算出した実ラック軸力Ｆｒａの今回値Ｆｒａ（ｎ）から前回値Ｆｒａ（ｎ−１）を減算した値を、今回値Ｆｒａ（ｎ）を算出した時間と前回値Ｆｒａ（ｎ−１）を算出した時間との偏差時間Δｔａにて除算することで実力変化速度Ｖｆｒａを算出する（Ｖｆｒａ＝（Ｆｒａ（ｎ）−Ｆｒａ（ｎ−１））／Δｔａ）。

（変化速度偏差算出部）
変化速度偏差算出部２８５は、実力変化速度算出部２８４が算出した実力変化速度Ｖｆｒａから規範力変化速度算出部２８３が算出した規範力変化速度Ｖｆｒｍを減算することにより変化速度偏差ΔＶｆｒを算出する（ΔＶｆｒ＝Ｖｆｒａ−Ｖｆｒｍ）。

（補正電流算出部）
図８は、補正電流Ｉｒと変化速度偏差ΔＶｆｒとの対応を示す制御マップの概略図である。
補正電流算出部２８６は、変化速度偏差算出部２８５が算出した変化速度偏差ΔＶｆｒに応じた補正電流Ｉｒを算出する。補正電流算出部２８６は、変化速度偏差算出部２８５が算出した変化速度偏差ΔＶｆｒを、例えば図８に例示した制御マップ又は予め定められた算出式に代入することにより補正電流Ｉｒを算出する。図８に例示した制御マップにおいては、変化速度偏差ΔＶｆｒがプラス方向に大きくなるに従って補正電流Ｉｒがプラス方向に大きくなり、変化速度偏差ΔＶｆｒがマイナス方向に大きくなるに従って補正電流Ｉｒがマイナス方向に大きくなるように設定されている。つまり、実力変化速度Ｖｆｒａが規範力変化速度Ｖｆｒｍよりも小さいほど、言い換えれば例えば右回転方向の切り込み時にハンドル１０１が取られてしまい操舵角Ｒａの変化速度がプラス方向（右回転方向）に急激に大きくなるほど、補正電流Ｉｒがマイナス方向（ハンドル１０１の右回転を抑制する方向）に大きくなるように設定されている。他方、実力変化速度Ｖｆｒａが規範力変化速度Ｖｆｒｍよりも大きいほど、言い換えれば例えば左回転方向の切り込み時にハンドル１０１が取られてしまい操舵角Ｒａの変化速度がマイナス方向（左回転方向）に急激に大きくなるほど、補正電流Ｉｒがプラス方向（ハンドル１０１の左回転を抑制する方向）に大きくなるように設定されている。

ただし、補正電流算出部２８６は、ハンドル１０１の操舵状況に変化があった後、変化速度偏差ΔＶｆｒが０の状態からプラス方向及びマイナス方向のいずれか一方の方向の値となった場合には、一方の方向の値が継続する間は変化速度偏差ΔＶｆｒに応じた補正電流Ｉｒを算出する。他方、補正電流算出部２８６は、その後同じ操舵状況において一方の方向から他方の方向の値に切り替わった場合には変化速度偏差ΔＶｆｒに応じた補正電流Ｉｒを算出することなく補正電流Ｉｒを０とする。これは、以下の理由による。変化速度偏差ΔＶｆｒが０の状態からプラス方向及びマイナス方向のいずれか一方の方向となった場合には、ハンドル１０１が取られたことに起因して運転者の意図しない操舵角Ｒａまでハンドル１０１が回転していると考えられるのに対して、その後一方の方向から他方の方向に切り替わったときには運転者が取られたハンドル１０１を元に戻そうとしていると考えられる。ハンドル１０１が取られたことに起因して運転者の意図しない操舵角Ｒａまでハンドル１０１が回転している場合には、ハンドル取られを抑制する方向の補正電流Ｉｒを与えることは望ましいが、運転者が取られたハンドル１０１を元に戻そうとしているときには、戻す方向のハンドル１０１の操作を抑制する方向の補正電流Ｉｒを与えることが望ましくないためである。

次に、フローチャートを用いて、補正電流設定部２８が行う補正電流設定処理の手順について説明する。
図９は、補正電流設定部２８が行う補正電流設定処理の手順を示すフローチャートである。
補正電流設定部２８は、この補正電流設定処理を、例えば予め定めた期間（例えば１ミリ秒）毎に繰り返し実行する。
補正電流設定部２８は、先ず、ハンドル１０１の操舵状況（操舵角Ｒａの値、切り込み方向であるのか切り戻し方向であるのか）を把握する（Ｓ１０１）。Ｓ１０１の処理は、操舵状況把握部２８０が行う処理である。
次に、補正電流設定部２８は、規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２の処理は、規範ラック軸力算出部２８１が行う処理である。
次に、補正電流設定部２８は、実ラック軸力Ｆｒａを算出する（Ｓ１０３）。Ｓ１０３の処理は、実ラック軸力算出部２８２が行う処理である。
次に、補正電流設定部２８は、規範力変化速度Ｖｆｒｍ（＝（Ｆｒｍ（ｎ）−Ｆｒｍ（ｎ−１））／Δｔｍ）を算出する（Ｓ１０４）。Ｓ１０４の処理は、規範力変化速度算出部２８３が行う処理である。
次に、補正電流設定部２８は、実力変化速度Ｖｆｒａ（＝（Ｆｒａ（ｎ）−Ｆｒａ（ｎ−１））／Δｔａ）を算出する（Ｓ１０５）。Ｓ１０５の処理は、実力変化速度算出部２８４が行う処理である。
次に、補正電流設定部２８は、変化速度偏差ΔＶｆｒ（＝Ｖｆｒｍ−Ｖｆｒａ）を算出する（Ｓ１０６）。Ｓ１０６の処理は、変化速度偏差算出部２８５が行う処理である。
次に、補正電流設定部２８は、Ｓ１０１にて把握したハンドル１０１の操舵状況が前回から変化したかどうかを判別する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７の処理は、操舵状況把握部２８０が行う処理である。
そして、補正電流設定部２８は、ハンドル１０１の操舵状況に変化がない場合（Ｓ１０７でＹＥＳ）には、Ｓ１０６にて算出した変化速度偏差ΔＶｆｒの符号が前回から変化したかどうかを判別する（Ｓ１０８）。Ｓ１０８の処理は、補正電流算出部２８６が行う処理である。
そして、補正電流設定部２８は、変化速度偏差ΔＶｆｒの符号に変化がない場合（Ｓ１０８でＹＥＳ）には、Ｓ１０６にて算出された変化速度偏差ΔＶｆｒに応じた補正電流Ｉｒを算出する（Ｓ１０９）。Ｓ１０９の処理は、補正電流算出部２８６が行う処理である。他方、補正電流設定部２８は、変化速度偏差ΔＶｆｒの符号に変化がある場合（Ｓ１０８でＮＯ）には、補正電流Ｉｒを０とする（Ｓ１１０）。
一方、補正電流設定部２８は、ハンドル１０１の操舵状況に変化がある場合（Ｓ１０７でＮＯ）には、Ｓ１０６にて算出された変化速度偏差ΔＶｆｒに応じた補正電流Ｉｒを算出する（Ｓ１０９）。

（補正電流設定部の作用）
図１０は、補正電流設定部２８の作用を例示する図である。
例えば、ハンドル１０１が右回転方向に切り込まれているとき（操舵角Ｒａがプラスの値でありかつ徐々に大きくなっているとき）に、ハンドル１０１が右回転方向に取られてしまう場合を考える。
かかる場合、規範ラック軸力算出部２８１が算出する規範ラック軸力Ｆｒｍは、図１０（ａ）の２点鎖線で示すように、徐々に大きくなる。他方、実ラック軸力算出部２８２が算出する実ラック軸力Ｆｒａは、図１０（ａ）の実線で示すように、ハンドル１０１が回転方向に取られるため一時的に小さくなり、その後運転者が取られたハンドル１０１を元に戻そうとして大きくなる。そして、規範力変化速度算出部２８３が算出する規範力変化速度Ｖｆｒｍが０となる（図１０（ｂ）２点鎖線参照）のに対して、実力変化速度算出部２８４が算出する実力変化速度Ｖｆｒａは、図１０（ｂ）の実線で示すように、ハンドル１０１が取られることに起因して一時的にマイナスとなった後に一時的にプラスとなり０に戻る。そして、変化速度偏差算出部２８５が算出する変化速度偏差ΔＶｆｒも図１０（ｂ）の実線で示すように一時的にマイナスとなった後に一時的にプラスとなり０に戻る。その結果、補正電流算出部２８６は、変化速度偏差算出部２８５が算出する変化速度偏差ΔＶｆｒがマイナスであるときに変化速度偏差ΔＶｆｒに応じたマイナスの補正電流Ｉｒを算出する。他方、補正電流算出部２８６は、変化速度偏差ΔＶｆｒがマイナスからプラスに変化した場合（Ｓ１０８でＮＯ）には、補正電流Ｉｒを０とする。図１０（ｂ）には、上記処理にて補正電流設定部２８が設定する補正電流Ｉｒと比例する量を斜線で示している。

本実施の形態に係る補正電流設定部２８と比較する目的で、規範ラック軸力算出部２８１が算出する規範ラック軸力Ｆｒｍと実ラック軸力算出部２８２が算出する実ラック軸力Ｆｒａとの偏差に応じた補正電流Ｉｒを設定する場合について考える。図１０（ｃ）に示した実線は、実ラック軸力算出部２８２が算出する実ラック軸力Ｆｒａから規範ラック軸力算出部２８１が算出する規範ラック軸力Ｆｒｍを減算した偏差（＝Ｆｒａ−Ｆｒｍ）である。この偏差に応じて設定される補正電流Ｉｒと比例する量を図１０（ｃ）に示した斜線で示している。

図１０（ｂ）に示した斜線と図１０（ｃ）に示した斜線とを比較すると、図１０（ｂ）に示した斜線の場合の方が、図１０（ｃ）に示した斜線の場合よりも迅速により大きくなっていることから、迅速により多くの補正電流Ｉｒが設定されることを示している。従って、本実施の形態に係る補正電流設定部２８を有するステアリング装置１００によれば、例えば、ハンドル取られを抑制する方向の補正電流Ｉｒを迅速に与えることができる。その結果、変化する路面に起因する外乱に迅速に対応できるので、変化する路面での走行安定性の向上を図ることができる。

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

よって制御装置１０が行なう処理は、コンピュータに、車両の転動輪を転動させるラック軸１０５に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力Ｆｒｍの変化速度を算出する規範変化速度算出機能と、ラック軸１０５に生じる実際の軸力である実ラック軸力Ｆｒａの変化速度を算出する実変化速度算出機能と、前記規範変化速度算出機能が算出した規範ラック軸力Ｆｒｍの変化速度と前記実変化速度算出機能が算出した実ラック軸力Ｆｒａの変化速度との偏差に基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流を設定する機能と、を実現させるプログラムとして捉えることもできる。

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

１０…制御装置、２０…目標電流算出部、２１…ベース電流算出部、２７…基本目標電流設定部、２８…補正電流設定部、２９…目標電流設定部、３０…制御部、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…電動モータ、２８０…操舵状況把握部、２８１…規範ラック軸力算出部、２８２…実ラック軸力算出部、２８３…規範力変化速度算出部、２８４…実力変化速度算出部、２８５…変化速度偏差算出部、２８６…補正電流算出部

Claims (5)

1. 車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、
   前記車両の転動輪を転動させるラック軸と、
   前記ラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力の変化速度と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて前記電動モータの駆動力を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて設定した前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流と、前記偏差に基づいて設定した補正電流と、に基づいて前記目標電流を設定する
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を設定する基本目標電流設定部と、
   前記偏差に基づいて補正電流を設定する補正電流設定部と、
   前記基本目標電流設定部が設定した基本目標電流と前記補正電流設定部が設定した補正電流とに基づいて前記目標電流を設定する目標電流設定部と、
   を備える請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記補正電流設定部は、前記規範ラック軸力の変化速度を算出する規範ラック軸力変化速度算出部と、
   前記実ラック軸力の変化速度を算出する実ラック軸力変化速度算出部と、
   前記規範ラック軸力変化速度算出部が算出した前記規範ラック軸力の変化速度と前記実ラック軸力変化速度算出部が算出した前記実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて補正電流を算出する補正電流算出部と、
   を有する請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. コンピュータに、
   車両の転動輪を転動させるラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力の変化速度を算出する規範変化速度算出機能と、
   前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力の変化速度を算出する実変化速度算出機能と、
   前記規範変化速度算出機能が算出した前記規範ラック軸力の変化速度と前記実変化速度算出機能が算出した前記実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて電動モータに供給する目標電流を設定する機能と、
   を実現させるプログラム。

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