JP6519281B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

車両の操舵機構にモータの動力を付与することにより、運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が知られている。このようなＥＰＳでは、ラックエンド当てやモータが高出力で駆動する状態が継続することによって、モータの高負荷状態が継続し、モータなどに過熱が生じてしまうおそれがある。このため、たとえば特許文献１のＥＰＳでは、過熱を防止するためにモータの電流指令値が制限される。

特開２０１０−１２６０８１号公報

特許文献１のＥＰＳにおいて、電流指令値を制限しているときには、運転者が切り戻しをしても適切なアシスト制御ができないため、運転者が引っかかりを感じてしまう。この引っかかり感は、電流指令値を制限することにより、実際のアシスト力と目標のアシスト力が乖離してしまうために発生する。すなわち、実際のアシスト力が目標のアシスト力に追従するのが遅れてしまうために、運転者は操舵フィーリングの急激な変化を感じてしまう。

本発明の目的は、実際のアシスト力が目標のアシスト力により早く追従する電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成しうる電動パワーステアリング装置は、モータを駆動源として、操舵機構にアシスト力を付与するアシスト機構と、操舵に連動して回転するシャフトに設けられたトルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて前記モータに対する電流指令値を演算して、前記モータが高負荷状態にあるときのモータ電流値を基準として設定される電流制限値よりも前記電流指令値の絶対値が大きい場合に前記電流指令値を制限する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記操舵トルクを位相補償することにより位相補償後の補正トルクである補償値を演算して前記電流指令値を補償する位相補償部を有し、前記電流指令値が制限される場合に、前記位相補償を制限する。

この構成によれば、電流指令値が制限された場合に電流指令値への位相補償を制限することによって、電流指令値の追従性は高められる。このため、モータが実際に付与するアシスト力と目標のアシスト力をより短時間で一致できるようになる。

上記の電動パワーステアリング装置において、前記位相補償部は、位相遅れ補償部を含み、前記位相遅れ補償部は、操舵トルクの位相を遅らせることにより位相遅れ補償後の補正トルクである第１の補償値を演算することが好ましい。

上記の電動パワーステアリング装置において、前記位相補償部は、位相進み補償部を含み、前記位相進み補償部は、操舵トルクの位相を進ませることにより位相進み補償後の補正トルクである第２の補償値を演算することが好ましい。

これらの構成によれば、位相遅れ補償制御部または位相進み補償部で位相補償が行われた場合には、第１の補償値および第２の補償値は入力された操舵トルクとは異なる位相を有するため、操舵トルクを変化させたときには第１の補償値および第２の補償値は異なるタイミングで追従することとなる。このため、位相遅れ補償または位相進み補償を制限することにより、第１の補償値および第２の補償値の追従性は高められる。

上記の電動パワーステアリング装置において、前記制御装置は、前記電流制限値よりも前記電流指令値の絶対値が大きい場合、かつ前記電流制限値よりも前記電流指令値の基本成分である基本制御量の絶対値が大きい場合に前記電流指令値を制限することが好ましい。

この構成によれば、これら２つの条件を満たした場合に電流指令値を制限することで、より確実に電流指令値を制限することができる。たとえば、電流制限値よりも電流指令値の絶対値が大きいか否かという判定のみでは、ノイズ等や様々な制御により電流指令値が変動する場合には、位相補償の制限と再開が繰り返されてしまうおそれがある。

上記の電動パワーステアリング装置において、前記制御装置が前記位相補償を制限している場合、前記操舵トルクの絶対値が前記位相補償部により演算された補償値の絶対値よりも大きいという条件を満たしたとき、前記位相補償の制限を解除することが好ましい。

この構成によれば、一定の条件を満たした場合に位相補償を実行することにより、位相補償の制限と実行が繰り返されることを抑制できる。
上記の電動パワーステアリング装置において、前記制御装置が前記位相補償を制限している場合、前記電流指令値と前記位相補償部により演算された補償値との差の絶対値が前記電流制限値よりも大きいという条件を満たしたとき、前記位相補償の制限を解除することが好ましい。

この構成によれば、一定の条件を満たした場合に位相補償を実行することにより、基本制御量が急変することや、電流指令値が変動することを抑制できる。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、実際のアシスト力と目標のアシスト力をより早く追従できる。

電動パワーステアリング装置の構成を示す構成図。 電動パワーステアリング装置について、その制御ブロックの概略構成を示すブロック図。 電動パワーステアリング装置について、その位相遅れ補償制御部の概略構成を示すブロック図。 アシスト勾配に基づく位相遅れ補償制御の態様を示す説明図。 基本アシスト制御量とアシスト勾配との関係を示す説明図。 電動パワーステアリング装置について、その位相進み補償制御部の概略構成を示すブロック図。 位相補償ＯＦＦフラグが入力されたときの、アシスト勾配ゲイン演算部のアシスト勾配ゲインの演算手順を示すフローチャート。 アシスト勾配とアシスト勾配ゲインとの関係を示す説明図。 位相補償ＯＦＦフラグが入力されたときの、トルク微分制御部のシフトトルク微分値の演算手順を示すフローチャート。 位相補償ＯＦＦフラグのＯＮとＯＦＦを判定する手順を示すフローチャート。

以下、電動パワーステアリング装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１は運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構３、およびアシスト機構３を制御するＥＣＵ（電子制御装置）３０を備えている。

操舵機構２は、ステアリングホイール１０およびステアリングホイール１０と一体回転するステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａ、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂ、およびインターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部はラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２に連結されている。したがって、操舵機構２では、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃの先端に設けられたピニオンギヤと、ラックシャフト１２に形成されたラックからなるラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動は、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変化する。

アシスト機構３は、アシスト力の発生源であるモータ２０を備えている。モータ２０の回転軸２１は、減速機構２２を介してコラムシャフト１１ａに連結されている。減速機構２２はモータ２０の回転を減速し、当該減速した回転力をコラムシャフト１１ａに伝達する。すなわち、ステアリングシャフト１１にモータ２０の回転力（トルク）がアシスト力として付与されることにより、運転者のステアリング操作が補助される。モータ２０としては、たとえば、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づいて回転する３相ブラシレスモータが採用されている。

ＥＣＵ３０は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づいてモータ２０を制御する。各種のセンサとしては、たとえばトルクセンサ４０、回転角センサ４１、および車速センサ４２がある。トルクセンサ４０はコラムシャフト１１ａに設けられ、回転角センサ４１はモータ２０に設けられている。トルクセンサ４０は、運転者のステアリング操作に伴いステアリングシャフト１１に付与される操舵トルクＴｈ０を検出する。回転角センサ４１は、回転軸２１の回転角θｍを検出する。車速センサ４２は、車両の走行速度である車速Ｖを検出する。ＥＣＵ３０は各センサの出力に基づいて、目標のアシスト力を設定し、実際のアシスト力が目標のアシスト力となるように、モータ２０に供給される電流を制御する。

次に、ＥＣＵの構成を詳細に説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ３０は、モータ制御信号を駆動回路３２に出力するマイコン（マイクロコンピュータ）３１と、そのモータ制御信号に基づいてモータ２０に駆動電力を供給する駆動回路３２とを備えている。

マイコン３１は、アシスト指令値演算部３３と、電流指令値演算部３４と、電流制限制御部３５と、モータ制御信号生成部３６と、判定部３８と、電流制限値出力部３９とを備えている。アシスト指令値演算部３３は、トルクセンサ４０および車速センサ４２から得られる操舵トルクＴｈ０および車速Ｖに基づいてモータ２０に付与すべきアシストトルクに対応した基本アシスト制御量Ｔａｓ＊およびシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算する。電流指令値演算部３４は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊およびシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊に基づき電流指令値Ｉａ＊を演算する。電流制限制御部３５は、電流指令値Ｉａ＊が一定時間、ある閾値（高負荷継続時の電流制限値Ｉｌｉｍ）よりも大きい場合に電流指令値Ｉａ＊を制限して、その制限された電流指令値Ｉ＊を出力する。電流制限値出力部３９は、予め記憶している電流制限値Ｉｌｉｍを、電流制限制御部３５および判定部３８に出力する。モータ制御信号生成部３６は、駆動回路３２とアシスト機構３との間の給電経路に設けられた電流センサ３７により検出される実電流値Ｉ、および回転角センサ４１により検出される回転角θｍに基づいて、電流指令値Ｉ＊に実電流値Ｉを追従させるように、モータ制御信号を生成する。なお、電流制限値Ｉｌｉｍは、モータ２０が高負荷状態にあるときの実電流値Ｉを基準として設定される。

つぎに、アシスト指令値演算部３３について具体的に説明する。アシスト指令値演算部３３は、トルクシフト制御部５０と、位相遅れ補償制御部５１と、基本アシスト制御部５２と、位相進み補償制御部５３とを備えている。

トルクシフト制御部５０は、操舵フィーリングを向上させるため、トルクセンサ４０により検出される操舵トルクＴｈ０をステアリングホイール１０の操舵状態に基づいて補正することにより補正トルクＴｈを演算する。具体的には、トルクシフト制御部５０は、ステアリングホイール１０が保舵状態や切り戻し状態の場合には操舵トルクＴｈ０が増大するように補正し、切り込み状態の場合には操舵トルクＴｈ０に対する補正量を「０」とすることで、補正トルクＴｈを演算する。

位相遅れ補償制御部５１は、トルクシフト制御部５０から出力される補正トルクＴｈの位相を遅らせる。基本アシスト制御部５２は、位相遅れ補償制御部５１による位相遅れ補償後の操舵トルクＴｈ’および車速Ｖに基づいて、電流指令値Ｉａ＊に対応したアシスト指令値の基礎成分として基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。位相進み補償制御部５３は、補正トルクＴｈの微分値（補正トルク微分値ｄＴｈ）に基づく補償成分として、その位相を進ませることによりシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算する。

図３に示すように、位相遅れ補償制御部５１は、後述の位相補償ＯＦＦフラグおよびアシスト勾配Ｒａｇに基づいて、アシスト勾配ゲインＫａｇを演算するアシスト勾配ゲイン演算部５１ａと、アシスト勾配Ｒａｇに基づいて位相遅れ補償の特性（フィルタの係数など）を変更するアシスト勾配感応フィルタ５１ｂを有している。位相遅れ補償制御部５１は、基本アシスト制御部５２から取り込まれるアシスト勾配Ｒａｇの値の絶対値が大きいほど、より小さなアシスト勾配ゲインＫａｇを演算する。アシスト勾配ゲインＫａｇは、０〜１．０の範囲で設定される値である。

また、図４のグラフに示すように、アシスト勾配感応フィルタ５１ｂは、アシスト勾配Ｒａｇ（アシスト勾配ゲインＫａｇ）に応じて選択された周波数ｆごとにゲインＧの異なるフィルタを選択して位相遅れ補償を行う。ゲインＧとは、アシスト勾配感応フィルタ５１ｂの入力と出力の比、すなわち、位相遅れ補償前の補正トルクＴｈと位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の比のことである。位相遅れ補償制御部５１は、アシスト勾配Ｒａｇの上昇に応じて（アシスト勾配ゲインＫａｇの低下に応じて）、位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’（第１の補償値）の位相が遅れるように（ゲインを低減するように）、その位相遅れ補償の特性（ゲインＧなど）を変更する。

図５のグラフに示すように、基本アシスト制御部５２は、位相遅れ補償後の操舵トルクＴｈ’の絶対値が大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きな絶対値を有する基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の絶対値が大きいほど、アシスト勾配Ｒａｇの絶対値が大きくなるように設計されている。なお、アシスト勾配Ｒａｇとは、位相遅れ補償後の操舵トルクＴｈ’の変化に対する基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の変化の割合である。たとえば、アシスト勾配Ｒａｇは、図５で示される接線Ｌの傾きである。

図６に示すように、位相進み補償制御部５３は、トルク微分値演算部５３ａと、ローパスフィルタ５３ｂと、システム安定化制御部５３ｃとを有している。トルク微分値演算部５３ａは、入力される位相補償ＯＦＦフラグおよび補正トルクＴｈに基づいて、補正トルク微分値ｄＴｈを演算する。ローパスフィルタ５３ｂは、入力された補正トルク微分値ｄＴｈをローパスフィルタ処理してフィルタ後の補正トルク微分値ｄＴｈ’（位相進み補償後の補正トルクである第２の補償値）を出力する。システム安定化制御部５３ｃは、フィルタ後の補正トルク微分値ｄＴｈ’およびアシスト勾配Ｒａｇに基づいて、システム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算する。システム安定化制御部５３ｃは、補正トルク微分値ｄＴｈ’の絶対値が大きいほど、より絶対値の大きなシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算する。

判定部３８は、位相遅れ補償制御部５１による位相遅れ補償および位相進み補償制御部５３による位相進み補償が実行されている場合に、電流指令値Ｉａ＊に基づきモータ２０が高負荷継続状態にあるか否かを判定する。判定部３８は、モータ２０の高負荷継続状態などに応じて位相補償ＯＦＦフラグを出力する。すなわち、判定部３８は、電流指令値Ｉａ＊と電流制限値Ｉｌｉｍとを比較すること、および基本アシスト制御量Ｔａｓ＊と電流制限値Ｉｌｉｍと比較することにより、モータ２０が高負荷継続状態にあるか否かを判定する。なお、電流制限値Ｉｌｉｍが電流値であることに対応して、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を電流表示した状態で電流制限値Ｉｌｉｍと比較する。判定部３８は、電流指令値Ｉａ＊が電流制限制御部３５によって制限されている場合、位相補償ＯＦＦフラグを位相遅れ補償制御部５１、および位相進み補償制御部５３に出力する。なお、位相遅れ補償制御部５１および位相進み補償制御部５３は、位相補償ＯＦＦフラグが「ＯＮ」を示すものである場合には位相補償（位相遅れ補償、位相進み補償）を制限し、「ＯＦＦ」を示すものである場合には位相補償を継続する。

また、判定部３８は、特殊条件下において、運転者の違和感を低減することやトルクの変動を抑制するためにも設けられている。たとえば、電流指令値Ｉａ＊を制限しているときに、位相遅れ補償制御部５１へと位相補償ＯＦＦフラグが出力されることによって、位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’が急激に変化するおそれがある。この場合、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊も急激に変化する。また、電流指令値Ｉａ＊を制限しているときに、位相進み補償制御部５３へ出力される位相補償ＯＦＦフラグが「ＯＮ」と「ＯＦＦ」を繰り返すことによって、位相進み補償後のシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊が変動するおそれもある。これらの位相遅れ補償制御部５１および位相進み補償制御部５３で発生しうる状況は、具体的には、電流指令値Ｉａ＊が電流制限値Ｉｌｉｍと近い値であるときである。

つぎに、アシスト勾配ゲイン演算部５１ａの動作を説明する。
図７のフローチャートに示すように、アシスト勾配ゲイン演算部５１ａは、まず入力された位相補償ＯＦＦフラグがＯＮか否かを判定する（ステップＳ１１）。位相補償ＯＦＦフラグがＯＦＦの場合には、通常通りのアシスト勾配ゲインＫａｇ（通常値）を出力し（ステップＳ１２）、処理を終了する。通常通りのアシスト勾配ゲインＫａｇは、入力されるアシスト勾配Ｒａｇの絶対値に応じて、変化する値である。これに対して、位相補償ＯＦＦフラグがＯＮの場合には、アシスト勾配ゲイン演算部５１ａはアシスト勾配ゲインＫａｇを「１」として出力し（ステップＳ１３）、処理を終了する。

ところで、アシスト勾配ゲインＫａｇとアシスト勾配Ｒａｇとの間には、図８のグラフに示されるような関係がある。すなわち、アシスト勾配ゲインＫａｇはアシスト勾配Ｒａｇに対して反比例するように、０〜１．０の範囲で設定される値である。また、アシスト勾配ゲインＫａｇが「１」のとき、アシスト勾配Ｒａｇは「０」である。このため、図４に示すように、アシスト勾配Ｒａｇが「０」に近づくほど（アシスト勾配ゲインＫａｇが「１」に近づくほど）、アシスト勾配感応フィルタ５１ｂは、周波数ｆによらずにゲインＧがほとんど「１」になるようなフィルタを用いて位相遅れ補償を行う。このため、アシスト勾配Ｒａｇが「０」のとき（アシスト勾配ゲインＫａｇが「１」のとき）、アシスト勾配感応フィルタ５１ｂに入力される補正トルクＴｈと、出力される補正トルクＴｈ’は変わらない。このため、アシスト勾配ゲインＫａｇを「１」にしてアシスト勾配感応フィルタ５１ｂを実行する制御は、位相遅れ補償を行わないことに等しい。位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の位相が遅れることが抑制されるため、補正トルクＴｈ’の追従性が高められる。

つぎに、トルク微分値演算部５３ａの動作を説明する。
図９に示すように、トルク微分値演算部５３ａは、まず入力された位相補償ＯＦＦフラグがＯＮか否かを判定する（ステップＳ２１）。位相補償ＯＦＦフラグがＯＦＦの場合には、通常通りのフィルタ後の補正トルク微分値ｄＴｈ’を出力し（ステップＳ２２）、処理を終了する。これに対して、位相補償ＯＦＦフラグがＯＮの場合には、フィルタ後の補正トルク微分値ｄＴｈ’を「０」として出力し（ステップＳ２３）、処理を終了する。

ところで、トルク微分値演算部５３ａにおいて、補正トルク微分値ｄＴｈ’を「０」とすると、ローパスフィルタ５３ｂにおける処理は実質的には行われなくなる。すなわち、補正トルク微分値ｄＴｈが「０」の場合、フィルタ後の補正トルク微分値ｄＴｈ’も「０」となる。ローパスフィルタ５３ｂは、入力値の低周波成分についてはほとんどその周波数特性を変えることなく、入力値のまま出力するためである。このため、ローパスフィルタ５３ｂの処理を経ても補正トルク微分値ｄＴｈの位相などの周波数特性は変わらず、電流指令値Ｉａ＊の実電流値Ｉに対する追従に応じて、アシスト勾配感応フィルタ５１ｂの補正トルク微分値ｄＴｈの追従性は高められる。

つぎに、位相補償ＯＦＦフラグのＯＮおよびＯＦＦの判定方法について説明する。
図１０のフローチャートに示す手順で、判定部３８は位相補償ＯＦＦフラグのＯＮおよびＯＦＦを判定する。なお、判定部３８は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊、補正トルクＴｈ、補正トルクＴｈ’、システム安定化制御量Ｔｄｔ＊を、いずれも電流値へ変換された状態で位相補償ＯＦＦフラグの判定に用いる。

まず、電流指令値Ｉａ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否か、および基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３１）。

電流指令値Ｉａ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」以下、および基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」以下の場合（ステップＳ３１でＮＯ）には、位相補償ＯＦＦフラグをＯＦＦに設定し、処理を終了する（ステップＳ３２）。このとき、位相遅れ補償および位相進み補償は継続される。すなわち、ステップＳ３１の第１条件および第２条件を満たさない場合には、電流指令値Ｉａ＊は高負荷な状態にない。このため、位相遅れ補償および位相進み補償を制限しなくても、モータ２０が実際に付与するアシスト力と目標のアシスト力が乖離しにくいため、ひいては電流指令値Ｉａ＊の実電流値Ｉに対する追従性を高める必要性は低い。

これに対して、電流指令値Ｉａ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいときには、電流指令値Ｉａ＊が電流制限値Ｉｌｉｍよりも大きい状態、すなわち高負荷な状態である。また、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいとき、ノイズや様々な補償制御により電流指令値Ｉａ＊が変動するために、位相補償ＯＦＦフラグがＯＮとＯＦＦを繰り返してしまう。このため、電流指令値Ｉａ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」より大きい、かつ基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きい場合（ステップＳ３１でＹＥＳ）には、ステップＳ３３へ移行する。このステップＳ３３では、前回（１周期前）の位相補償ＯＦＦフラグがＯＮであったか否かを判定する。なお、初期状態の位相補償ＯＦＦフラグは、通常ＯＦＦと設定されている。前回の位相補償ＯＦＦフラグがＯＦＦのとき（ステップＳ３３でＮＯ）、位相補償ＯＦＦフラグをＯＮに設定し（ステップＳ３４）、処理を終了する。すなわち、位相補償ＯＦＦフラグをＯＮに設定することにより、位相遅れ補償および位相進み補償を制限する。このため、実電流値Ｉの電流指令値Ｉａ＊に対する追従性が高められる。

先のステップＳ３３において、前回の位相補償ＯＦＦフラグがＯＮの場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）には、ステップＳ３５へ処理を移行する。
ステップＳ３５では、補正トルクＴｈの絶対値と位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の絶対値の差が「０」よりも大きいか否か、および電流指令値Ｉａ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の差の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否かを判定する。補正トルクＴｈの絶対値と位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の絶対値の差が「０」よりも大きいか否かという判定条件は、位相遅れ補償を制限することによって基本アシスト制御量Ｔａｓ＊が急変することを抑制するために設けられている。電流指令値Ｉａ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の差の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否かという判定条件は、位相進み補償を制限することによって、位相補償ＯＦＦフラグがＯＮとＯＦＦを繰り返して、モータ２０が実際に付与するアシスト力の変動を抑制するために設けられている。

たとえば、補正トルクＴｈの絶対値と位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の絶対値の差が「０」以下の場合には、位相遅れ補償を制限することによって、補正トルクＴｈが急変していると考えられる。すなわち、位相遅れ補償によってアシスト勾配感応フィルタ５１ｂを通したにも関わらず、位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’より補正トルクＴｈの絶対値のほうが大きい場合は正常な動作と考えられないからである。これは、前回の位相補償ＯＦＦフラグがＯＮであるため、前回行った位相遅れ補償および位相進み補償によって、生じた動作と考えられる。具体的には、電流制限値Ｉｌｉｍと電流指令値Ｉａ＊がほぼ同じ値の状況が生じていると想定される。この状況は、たとえば、電流指令値Ｉａ＊を制限している状況から制限していない状況に切り替わるときに生じやすい。特に、電流制限値Ｉｌｉｍを漸減しているような状況で生じやすい。

また、電流指令値Ｉａ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の差の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」以下の場合には、位相進み補償を制限することによって、電流指令値Ｉａ＊が変動していると考えられる。具体的には、位相進み補償の制限と位相進み補償の再開を繰り返しているような状況が生じていると想定される。この状況は、たとえば、電流指令値Ｉａ＊を制限している状況から制限していない状況に切り替わるときに生じやすい。

このため、補正トルクＴｈの絶対値と位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の絶対値の差が「０」よりも大きい、かつ電流指令値Ｉａ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の差の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きい場合（ステップＳ３５でＹＥＳ）には、位相補償ＯＦＦフラグはＯＮのまま維持し（ステップＳ３６）、処理を終了する。このため、位相遅れ補償および位相進み補償は引き続き制限される。これに対し、補正トルクＴｈの絶対値と位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の絶対値の差が「０」以下、および電流指令値Ｉａ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の差の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」以下の場合（ステップＳ３５でＮＯ）には、位相補償ＯＦＦフラグをＯＦＦにして（ステップ３７）、処理を終了する。このため、位相遅れ補償および位相進み補償が実行される。これにより、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊が急変することや、電流指令値Ｉａ＊が変動することを抑制できる。

つぎに、位相補償を行うことによるモータ２０に実際に付与されるアシスト力と目標のアシスト力の乖離について詳しく説明する。運転者がいわゆるラックエンド当て等を継続して行うと、電流指令値Ｉａ＊が高負荷な状態になるために電流指令値Ｉａ＊が制限されてしまい、ステアリングホイール１０の切り戻しをする場合に運転者が引っかかり感を感じてしまう。この引っかかり感は、電流制限制御部３５により電流指令値Ｉａ＊が制限されることにより、モータ２０が実際に付与するアシスト力と目標のアシスト力が乖離してしまうために生じる。このような乖離が生じてしまった場合には、実際に付与されるアシスト力を目標のアシスト力に短時間で追従させたい。しかし、位相遅れ補償および位相進み補償を行うことによって、電流指令値Ｉａ＊の追従性は低くなってしまう。たとえば、位相遅れ補償制御部５１で位相遅れ補償が行われた場合には、位相補償後の補正トルクＴｈ’は補正トルクＴｈよりも位相が遅れているため、補正トルクＴｈを変化させても、位相補償後の補正トルクＴｈ’は遅れて追従することとなる。このため、位相遅れ補償を制限することにより、位相補償後の補正トルクＴｈ’の追従性は高められ、モータ２０が実際に付与するアシスト力と目標のアシスト力をより短時間で一致できるようになる。

また、位相遅れ補償制御部５１および位相進み補償制御部５３で行われる位相遅れ補償および位相進み補償の制限について説明する。まず、位相遅れ補償制御部５１では、位相補償ＯＦＦフラグのＯＮを示す信号が位相遅れ補償制御部５１に入力されることにより、アシスト勾配ゲイン演算部５１ａは図７に示すような判定を行う。そして、位相補償ＯＦＦフラグがＯＮの場合には、アシスト勾配ゲインＫａｇを「１」と設定することにより、実質的に位相遅れ補償が制限される。また、位相進み補償制御部５３では、位相補償ＯＦＦフラグのＯＮを示す信号が位相進み補償制御部５３に入力されることにより、トルク微分値演算部５３ａは図８に示すような判定を行う。そして、位相補償ＯＦＦフラグがＯＮの場合には、トルク微分値ｄＴｈ’を「０」と出力するため、実質的に位相進み補償が制限される。

本実施形態の効果を説明する。
（１）電流指令値Ｉａ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きくて、前回の位相補償ＯＦＦフラグがＯＦＦのときには、位相補償ＯＦＦフラグをＯＮにすることで、位相遅れ補償および位相進み補償を制限する。位相遅れ補償および位相進み補償を制限することによって、補正トルクＴｈ、位相補償後の補正トルクＴｈ’、およびシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の追従性は高められ、ひいては電流指令値Ｉａ＊の追従性は高められる。このため、モータ２０が実際に付与するアシスト力と目標のアシスト力をより短時間で一致できるようになる。よって、位相遅れ補償および位相進み補償を制限することにより、運転者が感じる引っかかり感を抑制することができる。

（２）基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きい場合にも、前回の位相補償ＯＦＦフラグがＯＦＦのとき、位相補償ＯＦＦフラグがＯＮにされる。このため、位相補償ＯＦＦフラグがＯＮとＯＦＦを繰り返すことを抑制することができる。

（３）補正トルクＴｈの絶対値と位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の絶対値の差が「０」よりも大きいか否か、および電流指令値Ｉａ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の差の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否かを判定して、位相補償ＯＦＦフラグを出力する。このため、制御の安定性の観点から望ましくない場合に位相補償を再度実行してしまうことで、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊が急変することや、電流指令値Ｉａ＊が変動することを抑制できる。

（４）位相補償ＯＦＦフラグが位相遅れ補償制御部５１および位相進み補償制御部５３に入力されることにより、図７および図９に示されるような簡単な処理で位相遅れ補償および位相進み補償が制限される。このような簡単な処理により、位相遅れ補償および位相進み補償を制限することができる。

なお、本実施形態は次のように変更してもよい。
・本実施形態では、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊に対して補償制御を行うために、位相遅れ補償制御部５１および位相進み補償制御部５３が設けられたが、いずれか一方のみを設けるようにしてもよい。また、位相遅れ補償制御部５１および位相進み補償制御部５３に限らず、ダンピング制御部などの他の補償制御部を設けてもよい。

・本実施形態では、トルクシフト制御部５０から出力される補正トルクＴｈが、位相遅れ補償制御部５１および位相進み補償制御部５３に入力されたが、これに限らない。たとえば、位相進み補償制御部５３に操舵トルクＴｈ０が入力されて、操舵トルクＴｈ０に基づいてシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊を演算してもよい。また、トルクシフト制御部５０を設けず、操舵トルクＴｈ０を用いて位相遅れ補償および位相進み補償をしてもよい。

・本実施形態では、位相進み補償制御部５３においてトルク微分値演算部５３ａを設けて、補正トルク微分値を用いて位相進み補償を行ったが、これに限らない。たとえば、補正トルクの差分値を用いて位相進み補償を行ってもよい。

・本実施形態では、位相進み補償制御部５３にローパスフィルタ５３ｂが設けられたが、これに限らない。たとえば、必要に応じて、補正トルク微分値ｄＴｈの低周波成分を除去するためのハイパスフィルタを設けてもよい。

・本実施形態では、電流制限値出力部３９は、その内部で記憶された電流制限値Ｉｌｉｍを電流指令値演算部３４および判定部３８に出力したが、これに限らない。たとえば、電流制限値Ｉｌｉｍは、操舵トルクＴｈ０などに応じて変化してもよい。なお、電流制限値Ｉｌｉｍが変化する場合、位相進み補償の制限と位相進み補償の再開を繰り返しているような状況が、電流制限値Ｉｌｉｍが漸減しているときに発生しやすい。

・本実施形態では、回転角センサ４１はモータ２０の回転軸２１から、回転角θｍを検出したが、これに限らない。たとえば、ピニオン角を検出するようにしてもよい。
・本実施形態では、位相補償ＯＦＦフラグのＯＮとＯＦＦを位相遅れ補償制御部５１および位相進み補償制御部５３に入力して、図７および図９の手順で実質的には位相補償を行わないようにしたが、これに限らない。たとえば、位相補償ＯＦＦフラグがＯＮである場合には、位相進み補償制御部５３には電力が供給されず、駆動しないようにしてもよい。また、たとえば、位相進み補償制御部５３から出力されるシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の値を小さくすることによって、実質的に位相補償を行わないようにしてもよい。

・本実施形態では、電流指令値Ｉａ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否か、および基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否かを判定したが、これに限らない。たとえば、「０」ではなく、閾値よりも大きいか否かを判定するようにしてもよい。閾値を用いる場合、たとえば電流指令値Ｉａ＊などの変化をある程度許容できるようになる。また、補正トルクＴｈの絶対値と位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の絶対値の差が「０」よりも大きいか否か、および電流指令値Ｉａ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の差の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否か、という判定についても同様である。

・本実施形態では、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否かを判定して、位相補償ＯＦＦフラグをＯＮにするか否かを判定したが、この判定（図１０中のステップＳ３１の第２条件）は設けられなくてよい。この場合でも、電流指令値Ｉ＊が高負荷な場合に、位相遅れ補償および位相進み補償を制限することにより、電流指令値Ｉ＊の追従性を高めることができる。また、補正トルクＴｈの絶対値と位相遅れ補償後の補正トルクＴｈ’の絶対値の差が「０」よりも大きいか否か、および電流指令値Ｉａ＊とシステム安定化制御量Ｔｄｔ＊の差の絶対値と電流制限値Ｉｌｉｍの差が「０」よりも大きいか否かを判定したが、この判定（図１０中のステップＳ３５の第２条件）は設けられなくてよい。この場合でも、電流指令値Ｉ＊が高負荷な場合に、位相遅れ補償および位相進み補償を制限することにより、電流指令値Ｉ＊の追従性を高めることができる。

・本実施形態では、モータ２０として、ブラシレスモータを用いたが、ブラシ付きのモータを用いてもよい。
・本実施形態では、コラム型の電動パワーステアリング装置に具体化して示したが、これに限らない。たとえば、ラックパラレル型の電動パワーステアリング装置であってもよい。

１…ＥＰＳ、２…操舵機構、３…アシスト機構、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト（シャフト）、１１ａ…コラムシャフト、１１ｂ…インターミディエイトシャフト、１１ｃ…ピニオンシャフト、１２…ラックシャフト、１２ａ…ねじ溝、１３…ラックアンドピニオン機構、１４…タイロッド、１５…転舵輪、２０…モータ、２１…回転軸、２２…減速機構、３０…ＥＣＵ（制御装置）、３１…マイコン、３２…駆動回路、３３…アシスト指令値演算部、３４…電流指令値演算部、３５…電流制限制御部、３６…モータ制御信号生成部、３７…電流センサ、３８…判定部、３９…アシスト変動抑制制御部、４０…トルクセンサ、４１…回転角センサ、４２…車速センサ、５０…トルクシフト制御部、５１…位相遅れ補償制御部（位相補償部）、５１ａ…アシスト勾配ゲイン演算部、５１ｂ…アシスト勾配感応フィルタ、５２…基本アシスト制御部、５３…位相進み補償制御部（位相補償部）、５３ａ…トルク微分値演算部、５３ｂ…ローパスフィルタ、５３ｃ…システム安定化制御部、５４…加算器、Ｔｈ０…操舵トルク、Ｔｈ…補正トルク、Ｔｈ’…位相遅れ補償後の補正トルク（第１の補償値）、Ｒａｇ…アシスト勾配、Ｋａｇ…アシスト勾配ゲイン、Ｇ…ゲイン、ｄＴｈ…補正トルク微分値、ｄＴｈ’…フィルタ後の補正トルク微分値（第２の補償値）、Ｔａｓ＊…基本アシスト制御量（基本制御量）、Ｔｄｔ＊…システム安定化制御量、Ｉ＊…電流指令値、Ｉｌｉｍ…電流制限値、Ｉａ＊…電流指令値、Ｖ…車速、Ｉ…実電流値（電流値）、θｍ…回転角。

Claims (6)

1. モータを駆動源として、操舵機構にアシスト力を付与するアシスト機構と、
   操舵に連動して回転するシャフトに設けられたトルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて前記モータに対する電流指令値を演算して、前記モータが高負荷状態にあるときのモータの電流値を基準として設定される電流制限値よりも前記電流指令値の絶対値が大きい場合に前記電流指令値を制限する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記操舵トルクを位相補償することにより位相補償後の補正トルクである補償値を演算して前記電流指令値を補償する位相補償部を有し、
   前記電流指令値が制限される場合に、前記位相補償を制限する電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記位相補償部は、位相遅れ補償部を含み、
   前記位相遅れ補償部は、操舵トルクの位相を遅らせることにより位相遅れ補償後の補正トルクである第１の補償値を演算する電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記位相補償部は、位相進み補償部を含み、
   前記位相進み補償部は、操舵トルクの位相を進ませることにより位相進み補償後の補正トルクである第２の補償値を演算する電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御装置は、前記電流制限値よりも前記電流指令値の絶対値が大きい場合、
   かつ前記電流制限値よりも前記電流指令値の基本成分である基本制御量の絶対値が大きい場合に前記電流指令値を制限する電動パワーステアリング装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御装置が前記位相補償を制限している場合、
   前記操舵トルクの絶対値が前記位相補償部により演算された補償値の絶対値よりも大きいという条件を満たしたとき、前記位相補償の制限を解除する電動パワーステアリング装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御装置が前記位相補償を制限している場合、
   前記電流指令値と前記位相補償部により演算された補償値との差の絶対値が前記電流制限値よりも大きいという条件を満たしたとき、前記位相補償の制限を解除する電動パワーステアリング装置。