JP6326171B1 - 操舵制御装置、電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵部材の操作開始時に電動モータによるアシスト力が付与開始されるまでの時間を短くすることができる技術を提供する。
【解決手段】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、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサ１０９と、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクに基づいて電動モータの基本駆動力を設定する基本目標電流設定部と、電動モータの回転速度に基づいて、基本駆動力よりも大きい駆動力とするか否かを決定する付加決定部２２２と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、操舵制御装置、電動パワーステアリング装置に関する。

従来、電動パワーステアリング装置は、摩擦要素を有していることが知られている。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、電動モータの回転軸に取着したギアと、このギアと噛合されハンドル軸に固定されたギアとから構成された減速機を有している。そして、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置においては、車速と操舵トルクより目標電流を生成してアシスト力を発生させるようにモータ制御を行っている。

特開２００４−３３８５６２号公報

電動パワーステアリング装置などの操舵制御装置は摩擦要素を有していることから、操舵トルクに基づいて生成した目標電流に起因する電動モータの駆動力では摩擦力に打ち勝てず、ラックが移動しない（タイヤが転動しない）おそれがある。それゆえ、例えばステアリングホイール（操舵部材）の切り込み開始時に、切り込み開始から電動モータによるアシスト力が付与開始されるまでに時間差が生じるおそれがある。
本発明は、操舵部材の操作開始時に電動モータによるアシスト力が付与開始されるまでの時間を短くすることができる電動パワーステアリング装置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、操舵部材の操舵に対する補助力を加える電動モータと、前記操舵部材の操舵トルクを検出するトルク検出部と、前記トルク検出部が検出した前記操舵トルクに基づいて前記電動モータの基本駆動力を設定する基本駆動力設定部と、前記電動モータの回転速度に基づいて、前記基本駆動力よりも大きい駆動力とするか否かを決定する決定部と、前記操舵部材の操舵角に基づいて前記基本駆動力に加える付加駆動力を設定する付加駆動力設定部と、前記基本駆動力に前記付加駆動力を加えることで、前記基本駆動力よりも大きい駆動力を設定する最終駆動力設定部と、を備え、前記付加駆動力設定部は、前記電動モータの回転角度に基づいて算出された前記操舵角と、前記トルク検出部が検出した前記操舵トルクに予め定められた係数を乗算することにより算出した補正用操舵角とを加算することで補正後操舵角を算出し、前記補正後操舵角の変化量に基づいて、転動輪に伝達される過程で生じる摩擦力に前記最終駆動力が打ち勝つように前記付加駆動力を設定する操舵制御装置である。

本発明によれば、操舵部材の操作開始時に電動モータによるアシスト力が付与開始されるまでの時間を短くすることができる。

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。 第１の実施形態に係る付加電流設定部の概略構成図である。 相対操舵角とベース付加電流との対応を示す制御マップの概略図である。 目標電流設定部が行う目標電流設定処理の手順を示すフローチャートである。 操舵角と操舵トルクとの関係を示す図である。 操舵トルクとラック軸の移動量との関係を示す図である。 第２の実施形態に係る付加電流設定部の概略構成図である。 相対操舵トルクとベース付加電流との対応を示す制御マップの概略図である。 第３の実施形態に係る付加電流設定部の概略構成図である。 第４の実施形態に係る付加電流設定部の概略構成図である。 第５の実施形態に係る目標電流設定部の概略構成図である。

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。
＜第１の実施形態＞
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。なお、図１は、自動車１を前方から見た図である。

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操舵部材の一例としての車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール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、ステアリングホイール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車輪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。ピニオンシャフト１０６は、ラック軸１０５に対して、回転することにより左右の車輪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、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴを検出するトルク検出部の一例としてのトルクセンサ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、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール１１１ａと、軸継手（不図示）を介して電動モータ１１０の出力軸に連結されるウォーム１１１ｂとを有する。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に車輪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θｍに連動した回転角度信号θｍｓ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を検出する車速センサ１７０からの出力信号ｖなどが入力される。

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の駆動力（発生トルク）が、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵をアシストする。このように、電動モータ１１０は、運転者のステアリングホイール１０１の操舵に対してアシスト力（補助力）を付与する。

（制御装置）
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、車速センサ１７０からの車速Ｖｃに対応する車速信号ｖ、レゾルバ１２０からの回転角度信号θｍｓなどが入力される。

そして、制御装置１０は、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖなどに基づいて電動モータ１１０が供給するのに必要となる目標電流Ｉｔを算出（設定）する目標電流設定部２０と、目標電流設定部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とを備えている。また、制御装置１０は、電動モータ１１０のモータ回転角度θｍ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θｍ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、ステアリングホイール１０１の回転角度である操舵角θｓを算出する操舵角算出部７３を備えている。

〔目標電流設定部〕
目標電流設定部２０は、目標電流Ｉｔを設定する上で基本となる基本目標電流Ｉｂを算出する基本目標電流設定部２１と、後述する所定の場合に基本目標電流Ｉｂに付加する付加電流Ｉａを設定する付加電流設定部２２とを備えている。また、目標電流設定部２０は、最終的に電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを決定する最終目標電流設定部２３を備えている。

基本目標電流設定部２１は、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖとに基づいて基本目標電流Ｉｂを設定する。基本目標電流設定部２１は、操舵トルクＴがプラスである場合には基本目標電流Ｉｂはプラス、操舵トルクＴがマイナスである場合には基本目標電流Ｉｂはマイナスとすることを例示することができる。また、基本目標電流設定部２１は、操舵トルクＴの絶対値が同じである場合には、車速Ｖｃが低速であるほど基本目標電流Ｉｂの絶対値を大きくすることを例示することができる。なお、基本目標電流設定部２１は、操舵トルクＴの値に関わらず基本目標電流Ｉｂを０とする不感帯領域を設定しても良い。基本目標電流設定部２１が基本目標電流Ｉｂを設定するということは、言い換えれば、基本目標電流設定部２１は、操舵トルクＴに基づいて基本駆動力を設定するということである。

付加電流設定部２２については後で詳述する。
最終目標電流設定部２３は、基本目標電流設定部２１が設定した基本目標電流Ｉｂと、付加電流設定部２２が設定した付加電流Ｉａとを加算することにより得た値を目標電流Ｉｔに設定する（Ｉｔ＝Ｉｂ＋Ｉａ）。

〔制御部〕
制御部３０は、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部（不図示）と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部（不図示）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（不図示）とを有している。

モータ駆動制御部は、目標電流設定部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（不図示）を有している。また、モータ駆動制御部は、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（不図示）を有している。

モータ駆動部は、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。
モータ電流検出部は、モータ駆動部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、モータ回転速度算出部、操舵角算出部〕
モータ回転角度算出部７１は、レゾルバ１２０からの回転角度信号θｍｓに基づいてモータ回転角度θｍを算出する。
モータ回転速度算出部７２は、モータ回転角度算出部７１が算出したモータ回転角度θｍ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。

操舵角算出部７３は、ステアリングホイール１０１、減速機構１１１などが機械的に連結されているためにステアリングホイール１０１の回転角度（操舵角θｓ）と電動モータ１１０のモータ回転角度θｍ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θｍに基づいて操舵角θｓ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θｍの前回値と今回値との差分の積算値に基づいて操舵角θｓを算出する。

ここで、トーションバー１１２の捩れ量が０の状態（中立状態）からのステアリングホイール１０１の右回転時におけるステアリングホイール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、中立状態からのステアリングホイール１０１の左回転時におけるステアリングホイール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。

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を右回転方向に回転させるように基本目標電流設定部２１にて基本目標電流Ｉｂが算出され、その基本目標電流Ｉｂが流れる方向をプラスとする。つまり、操舵トルクＴがプラスのときに基本目標電流設定部２１はプラスの基本目標電流Ｉｂを算出し、電動モータ１１０を右回転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基本目標電流設定部２１はマイナスの基本目標電流Ｉｂを算出し、電動モータ１１０を左回転方向に回転させる方向のトルクを発生させる。
また、ステアリングホイール１０１の回転角度である操舵角θｓが０度である状態からステアリングホイール１０１が右方向に回転した場合に操舵角θｓがプラスとなり、左方向に回転した場合に操舵角θｓがマイナスとなる。

｛付加電流設定部｝
図３は、第１の実施形態に係る付加電流設定部２２の概略構成図である。
付加電流設定部２２は、モータ回転速度算出部７２からのモータ回転速度信号Ｖｍｓをフィルタリングするフィルタ２２１と、フィルタ２２１からの出力に基づいて付加電流Ｉａを付加するか否かを決定する付加決定部２２２とを備えている。
また、付加電流設定部２２は、操舵角θｓを補正して補正後操舵角θｃを算出する操舵角補正部２２３と、操舵角補正部２２３が算出した補正後操舵角θｃに基づいて、補正後操舵角θｃの前回値θｃ（ｎ−１）と今回値θｃ（ｎ）の相対操舵角Δθｃを算出する相対操舵角算出部２２４とを備えている。

また、付加電流設定部２２は、相対操舵角算出部２２４が算出した相対操舵角Δθｃに基づいて付加電流Ｉａのベースとなるベース付加電流Ｉａｂを算出するベース付加電流算出部２２５を備えている。
また、付加電流設定部２２は、付加決定部２２２が行った判定と、ベース付加電流算出部２２５が算出したベース付加電流Ｉａｂとに基づいて最終的に付加電流Ｉａを設定する最終付加電流設定部２２６を備えている。

フィルタ２２１は、所定の周波数より大きい周波数帯域成分を除去して所定の周波数以下の低周波数帯域成分だけを抽出する機能と、所定の周波数以下の周波数帯域内の所定周波数帯域成分を除去する機能とを備えるフィルタである。

付加決定部２２２は、フィルタ２２１からの出力値を基に、モータ回転速度算出部７２が算出したモータ回転速度Ｖｍが０である場合には付加電流Ｉａを供給すると決定し、モータ回転速度算出部７２が算出したモータ回転速度Ｖｍが０ではない場合には付加電流Ｉａを供給すると決定しない。このように、付加決定部２２２は、電動モータ１１０のモータ回転速度Ｖｍに基づいて、基本目標電流Ｉｂに起因する基本駆動力よりも大きい駆動力とするか否かを決定する決定部の一例として機能する。

操舵角補正部２２３は、操舵角算出部７３が算出した操舵角θｓと、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴとに基づいて補正後操舵角θｃを算出する。操舵角補正部２２３は、操舵角算出部７３が算出した操舵角θｓに、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴ相当分の補正用操舵角θｔを加算することにより補正後操舵角θｃを算出する（θｃ＝θｓ＋θｔ）。補正用操舵角θｔは、運転者がステアリングホイール１０１を操舵しているがトーションバー１１２が捩れるだけでピニオンシャフト１０６の回転に至っていない分の操舵角θｓである。操舵角補正部２２３は、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴに予め定められた係数（例えばトーションバー１１２のバネレートの逆数）を乗算することにより、補正用操舵角θｔを算出する。

相対操舵角算出部２２４は、補正後操舵角θｃの今回値θｃ（ｎ）から前回値θｃ（ｎ−１）を減算することにより相対操舵角Δθｃを算出する（Δθｃ＝θｃ（ｎ）−θｃ（ｎ−１））。

図４は、相対操舵角Δθｃとベース付加電流Ｉａｂとの対応を示す制御マップの概略図である。
ベース付加電流算出部２２５は、相対操舵角算出部２２４が算出した相対操舵角Δθｃに応じたベース付加電流Ｉａｂを算出する。ベース付加電流算出部２２５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、相対操舵角Δθｃとベース付加電流Ｉａｂとの対応を示す図４に例示した制御マップに、相対操舵角Δθｃを代入することによりベース付加電流Ｉａｂを算出する。ベース付加電流算出部２２５がベース付加電流Ｉａｂを算出するということは、言い換えれば、ベース付加電流算出部２２５は、操舵角θｓに基づいて、基本目標電流Ｉｂに起因する基本駆動力に加える付加駆動力を設定するということである。

なお、図４に例示した制御マップにおいては、ステアリングホイール１０１が右回転方向に切り込まれた場合には、ベース付加電流Ｉａｂはプラスとなる。右回転方向に切り込まれた場合には、操舵トルクＴはプラスとなり、基本目標電流Ｉｂはプラスとなることから、ベース付加電流Ｉａｂは、基本目標電流Ｉｂの符号と同じ符合となる。他方、ステアリングホイール１０１が左回転方向に切り込まれた場合には、ベース付加電流Ｉａｂはマイナスとなる。左回転方向に切り込まれた場合には、操舵トルクＴはマイナスとなり、基本目標電流Ｉｂはマイナスとなることから、ベース付加電流Ｉａｂは、基本目標電流Ｉｂの符号と同じ符合となる。

最終付加電流設定部２２６は、付加決定部２２２が付加電流Ｉａを供給すると決定した場合には、ベース付加電流算出部２２５が算出したベース付加電流Ｉａｂを付加電流Ｉａとして設定し、付加決定部２２２が付加電流Ｉａを供給すると決定していない場合には、付加電流Ｉａとして０を設定する。

次に、フローチャートを用いて、目標電流設定部２０が行う目標電流設定処理の手順について説明する。
図５は、目標電流設定部２０が行う目標電流設定処理の手順を示すフローチャートである。
目標電流設定部２０は、この目標電流設定処理を、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。

目標電流設定部２０は、基本目標電流Ｉｂを設定する（Ｓ５０１）。これは、基本目標電流設定部２１が上述したようにして基本目標電流Ｉｂを算出する処理である。
目標電流設定部２０は、補正後操舵角θｃを算出する（Ｓ５０２）。これは、操舵角補正部２２３が、操舵角算出部７３が算出した操舵角θｓと、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴとに基づいて算出する処理である。

その後、目標電流設定部２０は、相対操舵角Δθｃを算出する（Ｓ５０３）。これは、相対操舵角算出部２２４が、Ｓ５０２にて算出した補正後操舵角θｃの今回値θｃ（ｎ）から前回のフローのＳ５０２にて算出した補正後操舵角θｃの前回値θｃ（ｎ−１）を減算する処理である。
その後、目標電流設定部２０は、ベース付加電流Ｉａｂを算出する（Ｓ５０４）。これは、ベース付加電流算出部２２５が、Ｓ５０３にて算出した相対操舵角Δθｃに基づいて算出する処理である。

その後、目標電流設定部２０は、付加電流Ｉａを付加するか否かを判別する（Ｓ５０５）。これは、付加決定部２２２が、取得したモータ回転速度Ｖｍが０である場合には付加電流Ｉａを付加（供給）すると決定し、モータ回転速度Ｖｍが０ではない場合には付加電流Ｉａを付加（供給）しないと決定する処理である。

そして、供給すると決定した場合（Ｓ５０５でＹｅｓ）、目標電流設定部２０は、Ｓ５０４にて算出したベース付加電流Ｉａｂを付加電流Ｉａとして設定する（Ｓ５０６）。他方、供給しないと決定した場合（Ｓ５０５でＮｏ）、目標電流設定部２０は、付加電流Ｉａを０に設定する（Ｓ５０７）。

そして、目標電流設定部２０は、目標電流Ｉｔを設定する（Ｓ５０８）。これは、最終目標電流設定部２３が、Ｓ５０１にて設定した基本目標電流Ｉｂと、Ｓ５０６又はＳ５０７にて設定した付加電流Ｉａとを加算することにより得た値を目標電流Ｉｔとして設定する処理である。

以上説明したように、第１の実施形態に係るステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１の操舵に対する補助力を加える電動モータ１１０と、操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０９と、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の基本駆動力を設定する基本目標電流設定部２１と、電動モータ１１０のモータ回転速度Ｖｍに基づいて、基本駆動力よりも大きい駆動力とするか否かを決定する決定部の一例としての付加決定部２２２と、を備える操舵制御装置の一例である。そして、付加決定部２２２は、モータ回転速度Ｖｍが０である場合には基本駆動力よりも大きい駆動力とすることを決定する。

言い換えると、第１の実施形態に係るステアリング装置１００は、電動モータ１１０と、トルクセンサ１０９と、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴに基づく電動モータ１１０の基本駆動力では電動モータ１１０が回転できていないときに（モータ回転速度Ｖｍが０であるときに）、基本駆動力よりも大きい駆動力とする制御装置１０とを備える。
ここで、基本駆動力よりも大きい駆動力とする、とは、基本駆動力に、基本駆動力の電動モータ１１０の回転方向と同じ回転方向の駆動力を付加することを意味する。言い換えると、基本駆動力の基となる基本目標電流Ｉｂがプラスである場合には、基本目標電流Ｉｂに、プラスの付加電流Ｉａを加算することにより得た値を目標電流Ｉｔとする。他方、基本駆動力の基となる基本目標電流Ｉｂがマイナスである場合には、基本目標電流Ｉｂに、マイナスの付加電流Ｉａを加算することにより得た値を目標電流Ｉｔとする。

また、第１の実施形態に係るステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１の操舵角θｓに基づいて基本駆動力に加える付加駆動力を設定する付加駆動力設定部の一例としての、操舵角補正部２２３、相対操舵角算出部２２４及びベース付加電流算出部２２５を備える。
また、第１の実施形態に係るステアリング装置１００は、基本駆動力に付加駆動力を加えることで、基本駆動力よりも大きい駆動力を設定する最終駆動力設定部の一例としての最終目標電流設定部２３を備える。

《実施の形態に係るステアリング装置の作用、効果》
図６は、操舵角θｓと操舵トルクＴとの関係を示す図である。図７は、操舵トルクＴとラック軸１０５の移動量との関係を示す図である。図６及び図７においては、本実施形態に係るステアリング装置１００による関係を実線で示し、本実施形態に係るステアリング装置１００に対して目標電流Ｉｔに付加電流Ｉａが加味されない点が異なる構成を比較例として破線で示している。また、図６では、操舵角θｓが０である状態からステアリングホイール１０１が右方向に切り込まれた場合を示している。

以上説明したように構成された第１の実施形態に係るステアリング装置１００によれば、基本目標電流Ｉｂに付加電流Ｉａが加算された目標電流Ｉｔに設定されるので、付加電流Ｉａが加算されない構成（比較例）よりも、例えばステアリングホイール１０１の切り込み開始時に早期にラック軸１０５が動き、車輪１５０が転動される。つまり、ステアリングホイール１０１が切り込まれてトルクセンサ１０９が操舵トルクＴを検出していることにより設定される基本目標電流Ｉｂに起因する駆動力（基本駆動力）では、例えば電動モータ１１０の出力軸に固定されたウォーム１１１ｂとピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール１１１ａとの間の摩擦力に打ち勝てずにピニオンシャフト１０６が回転しない場合においても、付加電流Ｉａに起因する駆動力が加算されることによりピニオンシャフト１０６が回転する。それゆえ、例えばステアリングホイール１０１の切り込み開始時に電動モータ１１０によるアシスト力が付与開始されるまでの時間が短くなる。従って、第１の実施形態に係るステアリング装置１００によれば、図６、図７に示すように、例えばステアリングホイール１０１の切り込み開始初期から電動モータ１１０によるアシスト力が付与されて操舵負荷が軽減され（操舵角θｓが小さいときから操舵トルクＴが小さくなり）、早期にラック軸１０５が動き始める。また、図６、図７に示すように、比較例においては、ステアリングホイール１０１の切り込み開始初期に、操舵トルクＴを大きくしても操舵角θｓが大きくなり難い（ラック軸１０５が移動し難い）が、第１の実施形態に係るステアリング装置１００によれば、操舵トルクＴを大きくするのに応じて操舵角θｓが大きくなるので、操舵フィーリングが向上する。

なお、上述した実施形態においては、付加決定部２２２が、モータ回転速度Ｖｍが０である場合には付加電流Ｉａを供給すると決定し、モータ回転速度Ｖｍが０ではない場合には付加電流Ｉａを供給すると決定しないが、特に係る態様に限定されない。例えば、付加決定部２２２は、モータ回転速度Ｖｍの絶対値が予め定められた所定回転速度以下である場合に付加電流Ｉａを供給すると決定し、モータ回転速度Ｖｍの絶対値が所定回転速度より大きい場合には付加電流Ｉａを供給すると決定しないようにしても良い。言い換えれば、モータ回転速度Ｖｍの絶対値が所定回転速度以下である場合にはモータ回転速度Ｖｍは０であるとみなすようにしても良い（モータ回転速度Ｖｍの絶対値が所定回転速度以下である領域を不感帯領域としても良い）。

また、付加決定部２２２は、付加電流Ｉａを供給するか否かを決定する際に、モータ回転速度Ｖｍに加えて、さらに操舵角速度Ｖθと操舵角θｓとを参照して決定しても良い。付加決定部２２２は、操舵角算出部７３が算出した操舵角θｓに基づいて操舵角速度Ｖθを把握することを例示することができる。
例えば、付加決定部２２２は、モータ回転速度Ｖｍが０（又はモータ回転速度Ｖｍの絶対値が所定回転速度以下）である場合であっても、操舵角速度Ｖθの絶対値が所定速度以下であり、かつ、操舵角θｓの絶対値が所定角以下である場合には、付加電流Ｉａを供給すると決定しないようにしても良い。これにより、操舵角θｓが０付近（操舵角θｓの絶対値が所定角以下）で、運転者が意図的にステアリングホイール１０１を操舵していないにもかかわらず、ラック軸１０５が動いて車輪１５０が転動することが抑制される。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係るステアリング装置１００においては、第１の実施形態に係るステアリング装置１００に対して、制御装置１０の目標電流設定部２０の付加電流設定部２２が異なる。以下、第１の実施形態に係るステアリング装置１００と異なる点について説明し、第１の実施形態に係るステアリング装置１００と同じ点についての説明は省略する。

図８は、第２の実施形態に係る付加電流設定部２２の概略構成図である。
第２の実施形態に係る付加電流設定部２２は、第１の実施形態に係る付加電流設定部２２に対して、ベース付加電流Ｉａｂを算出する手法が異なる。第２の実施形態に係る付加電流設定部２２は、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴに基づいてベース付加電流Ｉａｂを算出する。

より具体的に、第２の実施形態に係る付加電流設定部２２は、図８に示すように、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴに基づいて、操舵トルクＴの前回値Ｔ（ｎ−１）と今回値Ｔ（ｎ）の相対操舵トルクΔＴを算出する相対操舵トルク算出部２３４と、相対操舵トルクΔＴに基づいてベース付加電流Ｉａｂを算出するベース付加電流算出部２３５とを備えている。

相対操舵トルク算出部２３４は、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴの今回値Ｔ（ｎ）から前回値Ｔ（ｎ−１）を減算することにより相対操舵トルクΔＴを算出する（ΔＴ＝Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−１））。

図９は、相対操舵トルクΔＴとベース付加電流Ｉａｂとの対応を示す制御マップの概略図である。
ベース付加電流算出部２３５は、相対操舵トルク算出部２３４が算出した相対操舵トルクΔＴに応じたベース付加電流Ｉａｂを算出する。ベース付加電流算出部２３５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、相対操舵トルクΔＴとベース付加電流Ｉａｂとの対応を示す図９に例示した制御マップに、相対操舵トルクΔＴを代入することによりベース付加電流Ｉａｂを算出する。なお、図９に例示した制御マップにおいては、相対操舵トルクΔＴの絶対値が所定値以下である場合には相対操舵トルクΔＴの絶対値が大きくなるに従ってベース付加電流Ｉａｂの絶対値が大きくなり、相対操舵トルクΔＴの絶対値が所定値より大きい場合にはベース付加電流Ｉａｂが一定となるように設定されている。図９に例示した相対操舵トルクΔＴとベース付加電流Ｉａｂとの相関関係を、車速Ｖｃに応じて変更しても良い。例えば、相対操舵トルクΔＴが同じであっても、車速Ｖｃが小さいほどベース付加電流Ｉａｂが大きくなるように設定すると良い。

第２の実施形態に係るステアリング装置１００は、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴに基づいて基本駆動力に加える付加駆動力を設定する付加駆動力設定部の一例としての、相対操舵トルク算出部２３４及びベース付加電流算出部２３５を備える。

以上説明したように構成された第２の実施形態に係るステアリング装置１００によれば、基本目標電流Ｉｂに付加電流Ｉａが加算された目標電流Ｉｔに設定されるので、例えばステアリングホイール１０１の切り込み開始時等の操作開始時に電動モータ１１０によるアシスト力が付与開始されるまでの時間が短くなる。そして、操舵トルクＴが大きくなるほど付加電流Ｉａが大きくなるので、ステアリングホイール１０１の操作開始時の操舵負荷がより精度高く軽減される。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係るステアリング装置１００においては、第１の実施形態に係るステアリング装置１００に対して、制御装置１０の目標電流設定部２０の付加電流設定部２２が異なる。以下、第１の実施形態に係るステアリング装置１００と異なる点について説明し、第１の実施形態に係るステアリング装置１００と同じ点についての説明は省略する。

図１０は、第３の実施形態に係る付加電流設定部２２の概略構成図である。
第３の実施形態に係る付加電流設定部２２は、第１の実施形態に係る付加電流設定部２２に対して、さらに所定の条件が成立した場合にはベース付加電流Ｉａｂを０とする機能を備えている点が異なる。

より具体的に、第３の実施形態に係る付加電流設定部２２は、ベース付加電流Ｉａｂを０とする所定の条件が成立しているか否かを判定する判定部２３７と、判定部２３７が行った判定と、ベース付加電流算出部２２５が算出したベース付加電流Ｉａｂとに基づいて最終的にベース付加電流Ｉａｂを設定する最終ベース付加電流設定部２３８とを備えている。

判定部２３７は、操舵角速度Ｖθの絶対値が所定速度以下であり、かつ、操舵角θｓの絶対値が所定角以下である場合には、所定の条件が成立していると判定し、操舵角速度Ｖθの絶対値が所定速度より大きいか、又は、操舵角θｓの絶対値が所定角より大きいかの少なくともいずれかの場合には、所定の条件が成立していないと判定する。判定部２３７は、操舵角算出部７３が算出した操舵角θｓに基づいて操舵角速度Ｖθを把握することを例示することができる。

最終ベース付加電流設定部２３８は、判定部２３７が所定の条件が成立していると判定した場合には、最終付加電流設定部２２６に出力するベース付加電流Ｉａｂを０に設定する。他方、最終ベース付加電流設定部２３８は、判定部２３７が所定の条件が成立していないと判定した場合には、最終付加電流設定部２２６に出力するベース付加電流Ｉａｂをベース付加電流算出部２２５が算出したベース付加電流Ｉａｂに設定する。

第３の実施形態に係るステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１の操舵角θｓに基づいて基本駆動力に加える付加駆動力を設定する付加駆動力設定部の一例としての、操舵角補正部２２３、相対操舵角算出部２２４、ベース付加電流算出部２２５、判定部２３７及び最終ベース付加電流設定部２３８を備える。そして、判定部２３７は、操舵角速度Ｖθ及び操舵角θｓに基づいて、ベース付加電流Ｉａｂ、ひいては付加電流Ｉａ（付加駆動力）を０とするか否かを決定する。

第３の実施形態に係るステアリング装置１００によれば、操舵角速度Ｖθの絶対値が所定速度以下であり、かつ、操舵角θｓの絶対値が所定角以下である場合には、付加電流Ｉａが０となる。それゆえ、操舵角θｓが０付近（操舵角θｓの絶対値が所定角以下）で、運転者が意図的にステアリングホイール１０１を操舵していないにもかかわらず、ラック軸１０５が動いて車輪１５０が転動することが抑制される。

＜第４の実施形態＞
図１１は、第４の実施形態に係る付加電流設定部２２の概略構成図である。
第４の実施形態に係るステアリング装置１００においては、第１の実施形態に係るステアリング装置１００に対して、操舵角θｓを検出する操舵角センサ１８０を備える点と、制御装置１０の目標電流設定部２０の付加電流設定部２２が異なる。以下、第１の実施形態に係るステアリング装置１００と異なる点について説明し、第１の実施形態に係るステアリング装置１００と同じ点についての説明は省略する。操舵角センサ１８０は以下の構造であることを例示することができる。つまり、ステアリングシャフト１０２自体に取り付けられてステアリングシャフト１０２と同期回転する第１回転部材（不図示）と、この第１回転部材の回転に連動して回転する第２回転部材（不図示）と、この第２回転部材に固定された着磁部の磁界変化を検出する磁気抵抗素子（不図示）とを有する。そして、操舵角センサ１８０は、ステアリングホイール１０１の回転角度に対応する正弦波及び余弦波の信号を出力する。

第４の実施形態に係る付加電流設定部２２は、第１の実施形態に係る付加電流設定部２２に対して、相対操舵角Δθｃを算出する手法が異なる。第４の実施形態に係る付加電流設定部２２の相対操舵角算出部２２４は、操舵角センサ１８０が検出した検出操舵角θｄに基づいて相対操舵角Δθｃを算出する。

より具体的に、第４の実施形態に係る相対操舵角算出部２２４は、操舵角センサ１８０が検出した検出操舵角θｄの今回値θｄ（ｎ）から前回値θｄ（ｎ−１）を減算することにより相対操舵角Δθｃを算出する（Δθｃ＝θｄ（ｎ）−θｄ（ｎ−１））。

第４の実施形態に係るステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１の操舵角θｓに基づいて基本駆動力に加える付加駆動力を設定する付加駆動力設定部の一例としての、相対操舵角算出部２２４及びベース付加電流算出部２２５を備える。そして、相対操舵角算出部２２４は、操舵角θｓを検出する操舵角センサ１８０が検出した検出操舵角θｄに基づいて、ベース付加電流Ｉａｂ、ひいては付加電流Ｉａ（付加駆動力）を設定する。

第４の実施形態に係る付加電流設定部２２によれば、操舵角θｓを検出する操舵角センサ１８０が検出した検出操舵角θｄに基づいて相対操舵角Δθｃを算出し、この相対操舵角Δθｃに基づいてベース付加電流Ｉａｂを算出するので、より精度高く運転者のステアリングホイール１０１の操作に合う付加電流Ｉａとすることができる。

＜第５の実施形態＞
図１２は、第５の実施形態に係る目標電流設定部２０の概略構成図である。
第５の実施形態に係るステアリング装置１００においては、第１の実施形態に係るステアリング装置１００に対して、目標電流設定部２０が異なる。以下、第１の実施形態に係るステアリング装置１００と異なる点について説明し、第１の実施形態に係るステアリング装置１００と同じ点についての説明は省略する。

第５の実施形態に係る目標電流設定部２０は、基本目標電流設定部２１と、フィルタ２４と、最終的に電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを、基本目標電流設定部２１が設定した基本目標電流Ｉｂにするか否かを決定する決定部２５とを備えている。また、第５の実施形態に係る目標電流設定部２０は、決定部２５が行った決定に基づいて、最終的に電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを決定する最終目標電流決定部２６を備えている。
フィルタ２４は、第１の実施形態に係るフィルタ２２１と同じ機能を有する。

決定部２５は、フィルタ２４からの出力値を基に、モータ回転速度算出部７２が算出したモータ回転速度Ｖｍが０ではない場合には基本目標電流Ｉｂを供給すると決定する。他方、決定部２５は、フィルタ２４からの出力値を基に、モータ回転速度算出部７２が算出したモータ回転速度Ｖｍが０である場合には基本目標電流Ｉｂとは異なる電流を供給すると決定する。このように、決定部２５は、電動モータ１１０のモータ回転速度Ｖｍに基づいて、基本目標電流Ｉｂに起因する基本駆動力よりも大きい駆動力とするか否かを決定する決定部の一例として機能する。なお、決定部２５は、モータ回転速度Ｖｍの絶対値が予め定められた所定回転速度以下である場合には基本目標電流Ｉｂとは異なる電流を供給すると決定し、モータ回転速度Ｖｍの絶対値が所定回転速度より大きい場合には基本目標電流Ｉｂを供給すると決定しても良い。

最終目標電流決定部２６は、決定部２５が基本目標電流Ｉｂを供給すると決定した場合には、最終的に電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを、基本目標電流Ｉｂに決定する。他方、最終目標電流決定部２６は、決定部２５が基本目標電流Ｉｂとは異なる電流を供給すると決定した場合には、最終的に電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを、基本目標電流Ｉｂよりも大きい大電流Ｉｇに決定する。

最終目標電流決定部２６は、大電流Ｉｇを以下の（１）又は（２）のように算出することを例示することができる。
（１）最終目標電流決定部２６は、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖとに基づいて大電流Ｉｇを算出する。最終目標電流決定部２６は、操舵トルクＴがプラスである場合には大電流Ｉｇはプラス、操舵トルクＴがマイナスである場合には大電流Ｉｇはマイナスとする。また、最終目標電流決定部２６は、操舵トルクＴの絶対値が同じである場合には、車速Ｖｃが低速であるほど大電流Ｉｇの絶対値を大きくする。また、最終目標電流決定部２６は、操舵トルクＴの絶対値が同じである場合には、基本目標電流Ｉｂの絶対値よりも大電流Ｉｇの絶対値を大きくする。
なお、制御装置１０は、基本目標電流Ｉｂを算出する基本用制御マップと、大電流Ｉｇを算出する大電流用制御マップとを有し、決定部２５が基本目標電流Ｉｂを供給すると決定したか否かに応じて、最終的に目標電流Ｉｔとする電流を算出する制御マップを切り替えても良い。大電流用制御マップは、操舵トルクＴの絶対値及び車速Ｖｃが同じであるとしても、基本用制御マップを用いて算出した基本目標電流Ｉｂの絶対値よりも、大電流用制御マップを用いて算出した大電流Ｉｇの絶対値の方が大きくなるように作成されている。つまり、操舵トルクＴの絶対値及び車速Ｖｃが同じであるとしても、基本用制御マップを用いて算出した基本目標電流Ｉｂに起因する電動モータ１１０の駆動力よりも、大電流用制御マップを用いて算出した大電流Ｉｇに起因する駆動力の方が大きくなるように作成されている。そして、第５の実施形態に係る目標電流設定部２０は、最終的に電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを、決定部２５が基本目標電流Ｉｂを供給すると決定した場合には、基本用制御マップを用いて算出した基本目標電流Ｉｂに決定し、決定部２５が基本目標電流Ｉｂとは異なる電流を供給すると決定した場合には、大電流用制御マップを用いて算出した大電流Ｉｇに決定すると良い。

（２）最終目標電流決定部２５は、基本目標電流Ｉｂに、予め定められたゲインＧであって１よりも大きなゲインＧを乗算することにより得た値を大電流Ｉｇ（＝Ｉｂ×Ｇ）とする。

以上説明したように構成された第５の実施形態に係るステアリング装置１００によれば、目標電流Ｉｔとして、基本目標電流Ｉｂよりも大きな大電流Ｉｇが決定される。それゆえ、例えばステアリングホイール１０１の切り込み開始時等の操作開始時に電動モータ１１０によるアシスト力が付与開始されるまでの時間が短くなる。

なお、第２の実施形態〜第５の実施形態に係る付加電流設定部２２の、第１の実施形態に係る付加電流設定部２２に対する差異点を、相互に組み合わせても良い。

また、上述した各実施形態における制御装置１０の構成要素は、ハードウェアによって実現されていても良いし、ソフトウェアによって実現されていても良い。また、本発明の構成要素の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータープログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等の外部記憶装置も含む。

１０…制御装置、２０…目標電流設定部、２１…基本目標電流設定部、２２…付加電流設定部、７２…モータ回転速度算出部、１０９…トルクセンサ、１１１…減速機構、１１２…トーションバー、２２１…フィルタ、２２２…付加決定部、２２３…操舵角補正部、２２４…相対操舵角算出部、２２５…ベース付加電流算出部、２２６…最終付加電流設定部

Claims (6)

1. 操舵部材の操舵に対する補助力を加える電動モータと、
   前記操舵部材の操舵トルクを検出するトルク検出部と、
   前記トルク検出部が検出した前記操舵トルクに基づいて前記電動モータの基本駆動力を設定する基本駆動力設定部と、
   前記電動モータの回転速度に基づいて、前記基本駆動力よりも大きい駆動力とするか否かを決定する決定部と、
   前記操舵部材の操舵角に基づいて前記基本駆動力に加える付加駆動力を設定する付加駆動力設定部と、
   前記基本駆動力に前記付加駆動力を加えることで、前記基本駆動力よりも大きい最終駆動力を設定する最終駆動力設定部と、
   を備え、
   前記付加駆動力設定部は、前記電動モータの回転角度に基づいて算出された前記操舵角と、前記トルク検出部が検出した前記操舵トルクに予め定められた係数を乗算することにより算出した補正用操舵角とを加算することで補正後操舵角を算出し、前記補正後操舵角の変化量に基づいて、転動輪に伝達される過程で生じる摩擦力に前記最終駆動力が打ち勝つように前記付加駆動力を設定する
   操舵制御装置。
2. 前記決定部は、前記操舵部材の操舵角速度と前記操舵部材の操舵角とをさらに参照して前記基本駆動力よりも大きい駆動力とするか否かを決定する
   請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記決定部は、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以下である場合には前記基本駆動力よりも大きい駆動力とすることを決定する
   請求項１又は２に記載の操舵制御装置。
4. 前記付加駆動力設定部は、前記操舵部材の操舵角速度及び前記操舵部材の操舵角に基づいて、前記付加駆動力を０とするか否かを決定する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の操舵制御装置を用いて、前記操舵部材である、車両に設けられたステアリングホイールの操舵を制御する電動パワーステアリング装置。
6. 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、
   前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出部と、
   前記トルク検出部が検出した前記操舵トルクに基づく前記電動モータの基本駆動力では前記電動モータが回転できていないときに、前記基本駆動力よりも大きい駆動力とする制御装置と、
   を備え、
   制御装置は、
   前記トルク検出部が検出した前記操舵トルクに基づいて前記電動モータの基本駆動力を設定する基本駆動力設定部と、
   前記電動モータの回転速度に基づいて、前記基本駆動力よりも大きい駆動力とするか否かを決定する決定部と、
   前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて前記基本駆動力に加える付加駆動力を設定する付加駆動力設定部と、
   前記基本駆動力に前記付加駆動力を加えることで、前記基本駆動力よりも大きい最終駆動力を設定する最終駆動力設定部と、
   を備え、
   前記付加駆動力設定部は、前記電動モータの回転角度に基づいて算出された前記操舵角と、前記トルク検出部が検出した前記操舵トルクに予め定められた係数を乗算することにより算出した補正用操舵角とを加算することで補正後操舵角を算出し、前記補正後操舵角の変化量に基づいて、転動輪に伝達される過程で生じる摩擦力に前記最終駆動力が打ち勝つように前記付加駆動力を設定する
   電動パワーステアリング装置。

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