JP5055741B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や車両の操舵系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、特にダンピング機能を改良し、中立からの切出しのすっきり感や切増し時の手ごたえ感を損なうことなく、ハンドル戻し時の強い戻され感を低減した電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

自動車や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（アシスト）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１８に示して説明すると、操向ハンドル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、操向ハンドル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、操向ハンドル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、イグニションキー１１からイグニションキー信号が入力され、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値Ｔと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいて、アシストマップ等を用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（又はＭＰＵやＭＣＵ）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１９のようになっている。

図１９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で検出されて入力される操舵トルクＴ及び車速センサ１２からの車速Ｖは、操舵補助指令値演算部３１に入力されて基本操舵補助指令値Ｉｒｅｆ１が演算される。演算された基本操舵補助指令値Ｉｒｅｆ１は操舵系の安定性を高めるための位相補償部３２で位相補償され、位相補償された操舵補助指令値Ｉｒｅｆ２が加算部３０Ａに入力される。また、収れん性制御部３３及び慣性補償部３４の各補償信号が加算部３０Ｄで加算され、加算部３０Ｄで得られた補償信号ＣＭが加算部３０Ａに入力され、操舵補助指令値Ｉｒｅｆ２と加算される。加算部３０Ａでの加算結果である操舵補助指令値Ｉｒｅｆ３は、加算部３０Ｂに入力される。

操舵トルクＴは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３５に入力され、微分補償された操舵トルクＴＡは加算部３０Ｂに入力される。加算部３０Ｂは操舵補助指令値Ｉｒｅｆ３と操舵トルクＴＡを加算し、その加算結果である操舵補助指令値Ｉｒｅｆ４は減算部３０Ｃに入力される。
減算部３０Ｃは操舵補助指令値Ｉｒｅｆ４とモータ電流ｉとの偏差（Ｉｒｅｆ４−ｉ）を求め、偏差（Ｉｒｅｆ４−ｉ）はＰＩ制御部３６でＰＩ制御され、更にＰＷＭ制御部３７に入力されてデューティを演算され、インバータ３８を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出手段（図示せず）で検出され、減算部３０Ｃ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において、近年操舵時にのみモータを駆動することにより電力消費量が少なくて済む電動パワーステアリングが増加しており、大型車両にも搭載されるようになって来ている。大型車になると、タイヤと直進方向に戻る力（復元力、ＳＡＴ（セルフアライニングトルク））も大きくなり、特にハンドル戻し時に戻され感が強くなり、操舵フィーリングを悪化させる原因となっている。

従来装置として、例えば特許第２７９１２９９号（特許文献１）及び特開２００４−２７６８２１号公報（特許文献２）がある。特許文献１では、モータ速度と車速に基づいてダンピング補償値を求め、操舵トルクに基づいた指令値に加算して電流指令値としている。また、特許文献２では、操舵速度に応じた補償電流値を設定する補償電流設定手段と、操舵トルクに基づいて補償電流値を補正する補正手段とを具備し、補正手段は操舵トルクの絶対値が大きくなるほど補償電流の絶対値が大きくなるように補正している。
特許第２７９１２９９号公報 特開２００４−２７６８２１号公報

しかし、特許文献１ではモータ速度と車速に基づいて補償電流を求めているが、ＳＡＴ（復元力）の大きさを考慮していないため、ＳＡＴが小さい中立付近と、ある程度ＳＡＴが大きくなった操舵角度での操舵フィーリングの両立が困難である。つまり、大きいＳＡＴによる戻され感を低減するために、大きなダンピング補償値を与えると、中立付近ですっきり感が損なわれてしまう。

また、特許文献２では、操舵トルクが大きいときにはダンピング補償値が大きくなるように補正しているが、操舵トルクとＳＡＴは必ずしも一致しないため不十分である。操舵トルクは、例えば保舵力を軽めになるようにアシストマップが設定された場合には、車両の復元力が大きい場合でも操舵トルクが小さく、ダンピング補償値が十分に大きくならず、戻され感を十分に低減することができない。戻され感を十分に低減するために補正を大きくすると、中立付近でのすっきり感が損なわれる。また、特許文献１及び２に記載の装置には切増しと切戻しの区別がないため、すっきり感と戻され感の低減を両立することが難しい。

本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、ステアリング系に与えるダンピング機能を改良し、中立からの切出しのすっきり感や切増し時の手ごたえ感を損なうことなく、ハンドル戻し時の強い戻され感を低減した操舵フィーリングの良い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、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクと車速に基づいて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した指令値に基づいて、前記モータを制御するようになってい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、操舵速度、前記車速、ＳＡＴ推定値、及び切増し／切戻し判定信号を入力し、ダンピング補償値を出力する補正部を備え、前記補正部は、前記操舵速度に基づいて基本ダンピング補償値を演算する、基本ダンピング補償部と、前記車速に基づいて車速ゲインを計算する、車速ゲイン計算部と、前記操舵速度及び前記ＳＡＴ推定値に基づいて補正値を演算する、補正値演算部と、前記切増し／切戻し判定信号に基づいて切増し／切戻しゲインを選択する、切増し／切戻しゲイン選択部とを具備し、前記補正部では、前記車速ゲイン計算部で計算された前記車速ゲイン、前記補正値演算部で演算された前記補正値、前記切増し／切戻しゲイン選択部で選択された前記切増し／切戻しゲイン、及び、前記基本ダンピング補償部で演算された前記基本ダンピング補償値に基づいて、前記ダンピング補償値を演算するようになっており、前記補正部から出力された前記ダンピング補償値を前記操舵補助指令値に加算することにより、或いは、前記補正値演算部は、前記ＳＡＴ推定値からゲインへゲイン変換する、ゲイン部と、予め設定された、ＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップに基づいて、前記ＳＡＴ推定値の絶対値に対するＳＡＴ補正値を演算する、ＳＡＴ補正値演算部とを具備し、前記補正値演算部では、前記ゲイン部で得られた前記ゲイン、前記ＳＡＴ補正値演算部で演算された前記ＳＡＴ補正値、及び前記操舵速度に基づいて、前記補正値を演算することによって達成される。

本発明の上記目的は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクと車速に基づいて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した指令値に基づいて、前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、操舵速度、前記車速、ＳＡＴ推定値、及び切増し／切戻し判定信号を入力し、ダンピング補償値を出力する補正部を備え、前記補正部は、前記操舵速度に基づいて基本ダンピング補償値を演算する、基本ダンピング補償部と、前記車速に基づいて車速ゲインを計算する、車速ゲイン計算部と、前記ＳＡＴ推定値に基づいて補正値を演算する、補正値演算部と、前記切増し／切戻し判定信号に基づいて切増し／切戻しゲインを選択する、切増し／切戻しゲイン選択部とを具備し、前記補正部では、前記車速ゲイン計算部で計算された前記車速ゲイン、前記補正値演算部で演算された前記補正値、前記切増し／切戻しゲイン選択部で選択された前記切増し／切戻しゲイン、及び、前記基本ダンピング補償部で演算された前記基本ダンピング補償値に基づいて、前記ダンピング補償値を演算するようになっており、前記補正部から出力された前記ダンピング補償値を前記操舵補助指令値に加算することによって達成される。
本発明の上記目的は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクと車速に基づいて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した指令値に基づいて、前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、操舵速度、前記車速、ＳＡＴ推定値、及び切増し／切戻し判定信号を入力し、ダンピング補償値を出力する補正部を備え、前記補正部は、前記操舵速度に基づいて基本ダンピング補償値を演算する、基本ダンピング補償部と、前記車速及び前記ＳＡＴ推定値に基づいて補正値を演算する、補正値演算部と、前記切増し／切戻し判定信号に基づいて切増し／切戻しゲインを選択する、切増し／切戻しゲイン選択部とを具備し、前記補正部では、前記補正値演算部で演算された前記補正値、前記切増し／切戻しゲイン選択部で選択された前記切増し／切戻しゲイン、及び、前記基本ダンピング補償部で演算された前記基本ダンピング補償値に基づいて、前記ダンピング補償値を演算するようになっており、前記補正部から出力された前記ダンピング補償値を前記操舵補助指令値に加算することにより、或いは、前記補正値演算部では、予め設定された、ＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップに基づいて、前記車速及び前記ＳＡＴ推定値に応じて、前記補正値を演算するようになっており、前記ＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップは、複数の車速に対応するマップであることによって達成される。
本発明の上記目的は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクと車速に基づいて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した指令値に基づいて、前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、操舵速度、前記車速、ＳＡＴ推定値、及び切増し／切戻し判定信号を入力し、ダンピング補償値を出力する補正部を備え、前記補正部は、前記操舵速度に基づいて基本ダンピング補償値を演算する、基本ダンピング補償部と、前記車速、前記ＳＡＴ推定値、及び前記切増し／切戻し判定信号に基づいて補正値を演算する、補正値演算部とを具備し、前記補正部では、前記補正値演算部で演算された前記補正値、及び、前記基本ダンピング補償部で演算された前記基本ダンピング補償値に基づいて、前記ダンピング補償値を演算するようになっており、前記補正部から出力された前記ダンピング補償値を前記操舵補助指令値に加算することにより、或いは、前記補正値演算部では、予め設定された、二つのＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップに基づいて、前記車速、前記ＳＡＴ推定値、及び前記切増し／切戻し判定信号に応じて、前記補正値を演算するようになっており、前記二つのＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップの一つは、前記切増し／切戻し判定信号が切増しである場合に使用する、複数の車速に対応するマップであり、前記二つのＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップのもう一つは、前記切増し／切戻し判定信号が切戻しである場合に使用する、複数の車速に対応するマップであることによって達成される。
本発明の上記目的は、前記ＳＡＴ推定値に代わり、ピニオントルク、ラック軸力、前記操舵補助指令値をピニオントルク相当に換算した値と前記操舵トルクの和、舵角、ラック変位のいずれかを用いることにより、或いは前記操舵速度はモータ角度信号に基づいていることにより、或いは前記操舵速度は舵角センサの信号に基づいていることにより、或いはモータ電流及びモータ端子電圧からモータ角速度を推定し、操舵速度として用いることにより、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、ＳＡＴ推定値やハンドルの切増しや切戻しを考慮してダンピング補償値の補正を行っているので、中立からの切出しのすっきり感や切増し時の手ごたえ感を損なうことなく、ハンドル戻し時の強い戻され感を低減した操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置の制御装置を実現できる。

また、油圧パワーシリンダのシールによる摺動抵抗は圧力によって変化し、図２０に示すような特性となる。これは、電動パワーステアリング装置において、油圧パワーステアリングと同等の特性を得るためには、ＳＡＴが大きいときにはシステムに与える抵抗分を大きく設定することが望ましいこと示唆しており、本発明ではダンピング補償値をＳＡＴ推定値に応じて補正することで達成している。

本発明は、操舵速度に基づいて基本ダンピング補償値を演算し、ＳＡＴ推定値及び操舵速度に基づいてダンピング補償値を補正する補正部を設け、補正部の出力で基本ダンピング補償値を補正し、補正されたダンピング補償値を操舵補助指令値に加算している。ＳＡＴ推定値やハンドルの切増しや切戻しを考慮してダンピング補償値の補正を行っているので、中立からの切出しのすっきり感や切増し時の手ごたえ感を損なうことなく、ハンドル戻し時の強い戻され感を低減した操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置の制御装置を実現できる。

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１は本発明の基本構成を図１９に対応させて示しており、操舵補助指令値Ｉｒｅｆ２にダンピング補償値ＤＣを演算して加算する補正部１００が設けられており、補正部１００には車速Ｖ、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴ、操舵速度ω、切増し／切戻し判定信号ＤＳが入力されている。

補正部１００は図２に示す構成となっており、操舵速度ωに基づいて基本ダンピング補償値ωｇを求める基本ダンピング補償部１０１と、車速Ｖに基づいて車速ゲインＶｇを計算する車速ゲイン計算部１０２と、操舵速度ω及びＳＡＴ推定値＊ＳＡＴに基づいて補正値ＣＲ１を演算する補正値演算部１１０と、切増し／切戻し判定信号ＤＳに基づいて切増し／切戻しゲインＭｇを選択する切増し／切戻しゲイン選択部１０３と、車速ゲイン計算部１０２からの車速ゲインＶｇ及び補正値演算部１１０からの補正値ＣＲ１を乗算する乗算部１０４Ａと、乗算部１０４Ａの乗算結果と切増し／切戻しゲイン選択部１０３で選択された切増し／切戻しゲインＭｇとを乗算する乗算部１０４Ｂと、乗算部１０４Ｂの乗算結果と基本ダンピング補償部１０１からの基本ダンピング補償値ωｇとを乗算する乗算部１０４Ｃと、乗算部１０４の出力の最大値を制限するリミッタ１０５と、符号を反転させる符号反転部１０６とを具備している。

なお、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴは、特開２００２−３６９５６５で示されるような方法で推定される。即ち、車両のステアリング系では、運転者がハンドルを操舵することによって操舵トルクＴｈが発生し、その操舵トルクＴｈに従ってモータがアシストトルクＴｍを発生し、その結果、車輪が転舵され、反力としてＳＡＴが発生する。その際、モータの慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じ、これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。

J・dω/dt + Fr・sign(ω) + SAT = Tm + Th ・・・(1)

ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、ＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。

SAT(s) = Tm(s) + Th(s) − J・s・ω(s) + Fr・sign(ω(s)) ・・・(2)

上記（２）式から分るように、モータの慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ回転角速度ω、回転角加速度dω/dt、操舵補助力及び操舵信号よりＳＡＴを推定することができる。

なお、切増し／切戻しの判定は特許第３６９２６６０号のように、トルクセンサで検出された操舵トルクの方向と操舵速度の方向が一致しない場合を切戻しと判定し、一致する場合を切増しと判定する。

また、基本ダンピング補償部１０１は、図３（Ａ）に示すような線形特性で基本ダンピング補償値ωｇを出力するか、或いは図３（Ｂ）に示すような非線形特性で基本ダンピング補償値ωｇを出力する。いずれの特性を用いても良い。

補正値演算部１１０は図４に示す構成となっており、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴを入力してゲイン変換するゲイン部１１１と、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴを入力し、その絶対値｜＊ＳＡＴ｜に対するＳＡＴ補正値ＳＡＴ２を演算するＳＡＴ補正値演算部１１２と、ゲイン部１１１からのゲインＳＡＴ１と操舵速度ωを乗算する乗算部１１３と、ＳＡＴ補正値演算部からのＳＡＴ補正値ＳＡＴ２から乗算部１１３の乗算結果を減算する減算部１１４とで構成されている。なお、ＳＡＴ補正値演算部１１２は、絶対値｜＊ＳＡＴ｜に対して図５（Ａ）又は図５（Ｂ）に示す特性でＳＡＴ補正値ＳＡＴ２を出力する。

このような構成において、従来と同様に操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆ２及び補償信号ＣＭの演算が実行されると共に、本発明ではダンピングを与えるために、操舵速度ωに応じたダンピング補償値ＤＣを演算する。操舵速度ωが大きいほどダンピング補償値ＤＣが大きくなり、例えばハンドル戻し時にはアシストトルク（ブレーキ力）が増すような電流指令値Ｉｒｅｆ４ａになり、これにより操舵トルクＴを軽減でき、不快なハンドルの戻され感を低減することができる。ここで、ＳＡＴが大きいほど大きくなるように基本ダンピング補償値ωｇを補正するようにすれば、更にハンドルの戻され感を低減することができる。逆に、直進状態のようにＳＡＴが小さい場合には、基本ダンピング補償値ωｇに対する補正が小さくなるようにすることで、中立からハンドルを切り出すときのすっきり感を出すことができる。ハンドル中立から更に切増したときはＳＡＴも大きくなるため、ダンピング補償値ＤＣも大きくなり操舵トルクＴは大きくなる。
このような補正を基本ダンピング補償値ωｇに対して行うことにより、切り出し時のすっきり感と車両の動き合った手ごたえ感を実現することができる。図６は、操舵速度が一定の場合のＳＡＴ推定値＊ＳＡＴに対する補正値ＣＲ１の特性例を示しており、操舵速度による補正分ＳＡＴ１×ωとＳＡＴ推定値＊ＳＡＴによる補正値ＳＡＴ２を示している。説明を簡単にするために、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴは正のみとする。図６には操舵速度ωが正（ω＞０）、即ち切増し状態の場合と操舵速度ωが負（ω＜０）、即ち切戻し状態の場合が示されている。切増し(ω＞０)ではＳＡＴ１は正であり、補正分ＳＡＴ１×ωも正となる。加算部１１４によってＳＡＴ２−ＳＡＴ１×ωが演算されるので、ＣＲ１としては図６の切増し特性Ａとなる。切戻し(ω＜０)ではＳＡＴ１は正であるが、ＳＡＴ１*ωは負となる。加算部１１４によってＳＡＴ２−ＳＡＴ１×ωが演算されるので、ＣＲ１としては図６の切戻し特性Ｂとなる。このように操舵方向によって補正量を調整できるので、切増し時はダンピング補償値が小さくでき、すっきり感を損なわないようにできる。また、切戻し時はダンピング補償値を大きくし、戻され感を低減できるようになるため、前述の操舵感に対する課題を両立できる。ＳＡＴ２はハンドル切り出し時のすっきり感を出すためにＳＡＴ推定値＊ＳＡＴに対して緩やかに立ち上げ、以後は車両の動きに合った手ごたえ感を出すために、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴに応じて大きくなるようになっている。

また、保舵したときはω＝０であり、ダンピング補償値ＤＣは零となるため、操舵トルクＴが切増し時よりも小さくなり、保舵時の軽さを実現できる。高速ほど復元力が大きくなるため、車速Ｖに応じてダンピング補償値ＤＣを調整できるようにすれば、運転者の操舵感を更に良好にできる。さらに、切増し/切戻しの判定信号ＤＳでダンピング補償値ＤＣを調整するようにすれば、操舵感を更に良好にできる。図７に操舵速度毎、切増し状態、切戻し状態のダンピング補償値ＤＣの特性例を示す。図７にはＳＡＴ推定値＊ＳＡＴが正のみを示している。切増し時はダンピング補償値ＤＣは負であり、切増し方向に対して抵抗する電流指令値となることを示している。切戻し時はダンピング補償値ＤＣは正であり、戻り方向に抵抗する電流指令値となることを示している。
図８に操舵角θとモータによるアシストトルクの例と、操舵角θと操舵トルクＴの例を示す。操舵角θが大きくなるに従ってＳＡＴは大きくなり、切増し時はω＞０、切戻し時はω＜０、保舵時はω＝０であり、モータによるアシストトルクは同図(Ａ)のようになり、操舵トルクＴは同図(Ｂ)のようになる。切増し時はすっきり感を損なわないようにダンピング補償値の絶対値を小さめに、切戻し時は過度の戻され感にならないようにダンピング補償値の絶対値を大きくすることが望ましい。図８（Ｂ）の場合のダンピング補償値の符号について説明すると、切増し側は負、戻し時は正である。この特性図から分かるように、操舵角θが大きくなるとＳＡＴも大きくなるので、操舵角θが大きくなるに従って曲線が作る幅（ヒステリシス）が大きくなっている。保舵直前は操舵速度が遅くなるため、ダンピング補償値が小さくなり、ヒステリシスも小さくなる。
図９は補正部１００の第２実施例を図２に対応させて示しており、補正値演算部１１０ＡはＳＡＴ推定値＊ＳＡＴのみに従って補正値ＣＲ２を求めている。基本ダンピング補償値ωｇと補正値ＣＲ２は上述した切り出し時のすっきり感、切増し時の手ごたえ感、ハンドル戻り速度だけではなく、緊急回避性能からその量を決めることが望ましい。つまり、ダンピングを大きくすると緊急回避時に大きな操舵トルクＴが必要になることで回避が困難になり、逆にダンピングが小さ過ぎると、操舵トルクＴが小さいため切り込み過ぎとなり、安定感を損ねる可能性があるからである。

図１０は補正部１００の第３実施例を図２に対応させて示しており、補正値演算部１１０ＢはＳＡＴ推定値＊ＳＡＴ及び車速Ｖに従って補正値ＣＲ３を求めていると共に、車速ゲインＶｇを求める車速ゲイン部がない構成となっている。補正値演算部１１０Ｂ内のＳＡＴ補正値演算部は、絶対値｜＊ＳＡＴ｜に対して図１１（Ａ）又は図１１（Ｂ）に示す特性でＳＡＴ補正値ＣＲ３を出力する。基本ダンピング補償値ωｇとＳＡＴ補正値ＳＡＴ３は上述した切り出し時のすっきり感、切増し時の手ごたえ感、ハンドル戻り速度だけではなく、緊急回避性能からその量を決めることが望ましい。

図１２は車速Ｖの高速、低速に対するダンピング補償値ＤＣの特性例を示しており、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴが小さいときには、高速に対するダンピング補償値ＤＣを低速のそれよりも小さくしている。これは、高速では手ごたえ感を出すために基本補助指令値が小さめに設定されているため、大きなダンピング補償値を与えるとすっきり感が損なわれるからである。 高速では復元力が低速のそれよりも大きくなるため、切増して切戻す際に戻され感が強くなる。戻され感を低減するため、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴが大きいときは、高速でのダンピング補償値を低速のそれよりも大きくしている。このため、図１０に示すように、ＳＡＴ推定値＊ＳＡＴを入力して車速Ｖに基づいてゲイン変換する補正値演算部１１０Ｂからの補正値ＣＲ３を乗算部１０４Ｂに入力し、切増し／切戻しゲイン選択部１０３からの切増し／切戻しゲインＭｇを乗算部１０４Ｂで乗算し、この乗算結果を補正値ＣＲ３ａとして乗算部１０４Ｃに入力している。
更に、図１３は補正部１００の第４実施例を図２に対応させて示しており、補正値演算部１１０ＣはＳＡＴ推定値＊ＳＡＴ、車速Ｖ及び切増し／切戻し判定信号ＤＳに従って補正値ＣＲ４を求めていると共に、車速ゲインＶｇを求める車速ゲイン部及び切増し／切戻しゲイン判定部がない構成となっている。補正値演算部１１０Ｃ内のＳＡＴ補正値演算部は、絶対値｜＊ＳＡＴ｜に対して図１４（Ａ）又は図１４（Ｂ）に示す特性でＳＡＴ補正値ＣＲ４を出力する。基本ダンピング補償値ωｇとＳＡＴ補正値ＣＲ４は上述した切り出し時のすっきり感、切増し時の手ごたえ感、ハンドル戻り速度だけではなく、緊急回避性能からその量を決めることが望ましい。

演算順序は次のようになる。補正値演算部１１０Ｃは、先ず切増し/切戻し判定信号ＤＳに従って切増しの演算式又はマップ（図１４（Ａ）の特性）を参照するか、或いは切戻しの演算式又はマップ（図１４（Ｂ）の特性）を参照するかを判定し、次に車速ＶとＳＡＴ推定値*ＳＡＴに従って補正値ＣＲ４を演算する。

次に、ダンピング補償値の補正を補間によって行う方法を、図１５のフローチャートに示して説明する。

先ずＳＡＴ推定値＊ＳＡＴと車速Ｖを読み取り（ステップＳ１）、車速Ｖより図１６に示すように、下記（１）式の関係にある車速１特性と車速２特性を選択する（ステップＳ２）。

車速１ ≦ 車速Ｖ ≦ 車速２ ・・・（１）

そして、選択された車速１と車速２に基づき、図１６に示すようにＳＡＴ推定値＊ＳＡＴの絶対値からゲインＧ１及びＧ２を求め（ステップＳ３）、予め決められている図１７に示すような補間ゲインＨ３を求める（ステップＳ４）。次に、下記（２）式に従って、図１６に示す補間ゲインＧ３を演算する。

Ｇ３＝（Ｇ２−Ｇ１）×Ｈ３＋Ｇ１ ・・・（２）

以上の動作により、車速ＶにおけるゲインＧ３を求めることができる。

なお、ＳＡＴ推定値に代わり、ピニオントルク、ラック軸力、操舵補助指令値をピニオントルク相当に換算した値と前記操舵トルクの和、前記操舵補助指令値と前記操舵トルクを操舵補助指令値相当に換算した値の和、舵角、ラック変位のいずれかを用いることも可能である。また、操舵速度はモータ角度信号或いは舵角センサの信号によって求めることも可能であり、モータ電流及びモータ端子電圧からモータ角速度を推定し、舵角速度として用いることも可能である。

本発明の基本構成例を示すブロック図である。 補正部の構成例（第１実施例）を示すブロック図である。 基本ダンピング補償部の特性例を示す特性図である。 補正値演算部の構成例を示すブロック図である。 ＳＡＴ補正値演算部の特性例を示す特性図である。 本発明による動作特性例を示す図である。 本発明による動作特性例を示す図である。 本発明による動作特性例を示す図である。 補正部の構成例（第２実施例）を示すブロック図である。 補正部の構成例（第３実施例）を示すブロック図である。 ＳＡＴ補正値演算部の特性例を示す特性図である。 本発明による動作特性例を示す図である。 補正部の構成例（第４実施例）を示すブロック図である。 本発明による動作特性例を示す図である。 補間動作例を示すフローチャートである。 補間を説明するための図である。 補間を説明するための図である。 電動パワーステアリング装置の一般的な構成例を示す図である。 コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。 油圧パワーシリンダのシールによる摺動抵抗の例を示す図である。

符号の説明

１ 操行ハンドル
２ コラム軸
３ 減速ギア
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１４ バッテリ
２０ モータ
３０ コントロールユニット
３１ 操舵補助指令値演算部
３２ 位相補償部
３３ 収れん性制御部
３４ 慣性補償部
３５ 微分補償部
３６ ＰＩ制御部
３７ ＰＷＭ制御部
３８ インバータ
１００ 補正部
１０１ 基本ダンンピング補償部
１０２ 車速ゲイン計算部
１０３ 切増し／切戻しゲイン選択部
１０５ リミッタ
１０６ 符号反転部
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ 補正値演算部
１１１ ゲイン部
１１２ ＳＡＴ補正値演算部

Claims (11)

1. ステアリングシャフトに発生する操舵トルクと車速に基づいて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した指令値に基づいて、前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   操舵速度、前記車速、ＳＡＴ推定値、及び切増し／切戻し判定信号を入力し、ダンピング補償値を出力する補正部を備え、
   前記補正部は、
   前記操舵速度に基づいて基本ダンピング補償値を演算する、基本ダンピング補償部と、
   前記車速に基づいて車速ゲインを計算する、車速ゲイン計算部と、
   前記操舵速度及び前記ＳＡＴ推定値に基づいて補正値を演算する、補正値演算部と、
   前記切増し／切戻し判定信号に基づいて切増し／切戻しゲインを選択する、切増し／切戻しゲイン選択部とを具備し、
   前記補正部では、前記車速ゲイン計算部で計算された前記車速ゲイン、前記補正値演算部で演算された前記補正値、前記切増し／切戻しゲイン選択部で選択された前記切増し／切戻しゲイン、及び、前記基本ダンピング補償部で演算された前記基本ダンピング補償値に基づいて、前記ダンピング補償値を演算するようになっており、
   前記補正部から出力された前記ダンピング補償値を前記操舵補助指令値に加算する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. 前記補正値演算部は、
   前記ＳＡＴ推定値からゲインへゲイン変換する、ゲイン部と、
   予め設定された、ＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップに基づいて、前記ＳＡＴ推定値の絶対値に対するＳＡＴ補正値を演算する、ＳＡＴ補正値演算部とを具備し、
   前記補正値演算部では、前記ゲイン部で得られた前記ゲイン、前記ＳＡＴ補正値演算部で演算された前記ＳＡＴ補正値、及び前記操舵速度に基づいて、前記補正値を演算する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. ステアリングシャフトに発生する操舵トルクと車速に基づいて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した指令値に基づいて、前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   操舵速度、前記車速、ＳＡＴ推定値、及び切増し／切戻し判定信号を入力し、ダンピング補償値を出力する補正部を備え、
   前記補正部は、
   前記操舵速度に基づいて基本ダンピング補償値を演算する、基本ダンピング補償部と、
   前記車速に基づいて車速ゲインを計算する、車速ゲイン計算部と、
   前記ＳＡＴ推定値に基づいて補正値を演算する、補正値演算部と、
   前記切増し／切戻し判定信号に基づいて切増し／切戻しゲインを選択する、切増し／切戻しゲイン選択部とを具備し、
   前記補正部では、前記車速ゲイン計算部で計算された前記車速ゲイン、前記補正値演算部で演算された前記補正値、前記切増し／切戻しゲイン選択部で選択された前記切増し／切戻しゲイン、及び、前記基本ダンピング補償部で演算された前記基本ダンピング補償値に基づいて、前記ダンピング補償値を演算するようになっており、
   前記補正部から出力された前記ダンピング補償値を前記操舵補助指令値に加算する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。
4. ステアリングシャフトに発生する操舵トルクと車速に基づいて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した指令値に基づいて、前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   操舵速度、前記車速、ＳＡＴ推定値、及び切増し／切戻し判定信号を入力し、ダンピング補償値を出力する補正部を備え、
   前記補正部は、
   前記操舵速度に基づいて基本ダンピング補償値を演算する、基本ダンピング補償部と、
   前記車速及び前記ＳＡＴ推定値に基づいて補正値を演算する、補正値演算部と、
   前記切増し／切戻し判定信号に基づいて切増し／切戻しゲインを選択する、切増し／切戻しゲイン選択部とを具備し、
   前記補正部では、前記補正値演算部で演算された前記補正値、前記切増し／切戻しゲイン選択部で選択された前記切増し／切戻しゲイン、及び、前記基本ダンピング補償部で演算された前記基本ダンピング補償値に基づいて、前記ダンピング補償値を演算するようになっており、
   前記補正部から出力された前記ダンピング補償値を前記操舵補助指令値に加算する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。
5. 前記補正値演算部では、予め設定された、ＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップに基づいて、前記車速及び前記ＳＡＴ推定値に応じて、前記補正値を演算するようになっており、
   前記ＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップは、複数の車速に対応するマップである請求項４に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
6. ステアリングシャフトに発生する操舵トルクと車速に基づいて演算された操舵補助指令値と、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータの電流検出値とから演算した指令値に基づいて、前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   操舵速度、前記車速、ＳＡＴ推定値、及び切増し／切戻し判定信号を入力し、ダンピング補償値を出力する補正部を備え、
   前記補正部は、
   前記操舵速度に基づいて基本ダンピング補償値を演算する、基本ダンピング補償部と、
   前記車速、前記ＳＡＴ推定値、及び前記切増し／切戻し判定信号に基づいて補正値を演算する、補正値演算部とを具備し、
   前記補正部では、前記補正値演算部で演算された前記補正値、及び、前記基本ダンピング補償部で演算された前記基本ダンピング補償値に基づいて、前記ダンピング補償値を演算するようになっており、
   前記補正部から出力された前記ダンピング補償値を前記操舵補助指令値に加算する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。
7. 前記補正値演算部では、
   予め設定された、二つのＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップに基づいて、前記車速、前記ＳＡＴ推定値、及び前記切増し／切戻し判定信号に応じて、前記補正値を演算するようになっており、
   前記二つのＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップの一つは、前記切増し／切戻し判定信号が切増しである場合に使用する、複数の車速に対応するマップであり、
   前記二つのＳＡＴ推定値の絶対値対ＳＡＴ補正値マップのもう一つは、前記切増し／切戻し判定信号が切戻しである場合に使用する、複数の車速に対応するマップである請求項６に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
8. 前記ＳＡＴ推定値に代わり、ピニオントルク、ラック軸力、前記操舵補助指令値をピニオントルク相当に換算した値と前記操舵トルクの和、舵角、ラック変位のいずれかを用いる請求項１及至７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。
9. 前記操舵速度はモータ角度信号に基づいている請求項１及至８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。
10. 前記操舵速度は舵角センサの信号に基づいている請求項１及至８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。
11. モータ電流及びモータ端子電圧からモータ角速度を推定し、前記操舵速度として用いる請求項１及至８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。

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