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WO2020012689A1 - 車両用操向装置 - Google Patents

車両用操向装置 Download PDF

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Publication number
WO2020012689A1
WO2020012689A1 PCT/JP2019/006041 JP2019006041W WO2020012689A1 WO 2020012689 A1 WO2020012689 A1 WO 2020012689A1 JP 2019006041 W JP2019006041 W JP 2019006041W WO 2020012689 A1 WO2020012689 A1 WO 2020012689A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
unit
angle
torque
target
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/006041
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴弘 椿
浩保 熊谷
Original Assignee
日本精工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本精工株式会社 filed Critical 日本精工株式会社
Priority to US16/638,607 priority Critical patent/US10994776B1/en
Priority to EP19834518.3A priority patent/EP3653468A1/en
Priority to JP2019544749A priority patent/JP6628017B1/ja
Publication of WO2020012689A1 publication Critical patent/WO2020012689A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • B62D15/022—Determination of steering angle by measuring on the steering column on or near the connection between the steering wheel and steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input

Definitions

  • the present invention relates to a high-performance vehicle steering device that realizes a desired steering torque based on a torsion angle of a torsion bar or the like, is not affected by road surface conditions, and is not affected by changes in mechanical system characteristics over time.
  • An electric power steering device which is one of vehicle steering devices, applies an assisting force (steering assist force) to a steering system of a vehicle by a rotational force of a motor, and uses electric power supplied from an inverter.
  • the driving force of the controlled motor is applied to the steering shaft or the rack shaft as an assist force by a transmission mechanism including a speed reduction mechanism.
  • Such a conventional electric power steering device performs feedback control of a motor current in order to accurately generate an assist force.
  • the feedback control adjusts the motor applied voltage so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the detected motor current value is reduced.
  • PWM pulse width
  • Modulation Modulation
  • the column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of the handle 1 includes a reduction mechanism 3, universal joints 4 a and 4 b, a pinion rack mechanism 5, a tie rod 6 a, 6b, and further connected to steered wheels 8L, 8R via hub units 7a, 7b.
  • the column shaft 2 having the torsion bar is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque Ts of the steering wheel 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle ⁇ h.
  • Reference numeral 20 is connected to the column shaft 2 via the speed reduction mechanism 3.
  • the control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering device is supplied with electric power from the battery 13 and receives an ignition key signal via the ignition key 11.
  • the control unit 30 calculates a current command value of an assist (steering assist) command based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates for the current command value.
  • the current supplied to the EPS motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref to which the control is applied.
  • the control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 for transmitting and receiving various information of the vehicle, and the vehicle speed Vs can be received from the CAN 40.
  • the control unit 30 can also be connected to a non-CAN 41 for transmitting and receiving communications, analog / digital signals, radio waves, etc., other than the CAN 40.
  • the control unit 30 is mainly composed of a CPU (Central Processing Unit) (including an MCU (Micro Controller Unit), an MPU (Micro Processor Unit), etc.), but shows general functions executed by a program inside the CPU. Is as shown in FIG.
  • CPU Central Processing Unit
  • MCU Micro Controller Unit
  • MPU Micro Processor Unit
  • the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 40) are calculated by a current command value calculation unit. 31 is input.
  • the current command value calculation unit 31 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Ts and vehicle speed Vs.
  • Irefm ⁇ Im is calculated, and the deviation I is input to a PI (proportional-integral) controller 35 for improving the characteristics of the steering operation.
  • the voltage control command value Vref whose characteristics have been improved by the PI control unit 35 is input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is PWM-driven via an inverter 37 as a driving unit.
  • the current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and fed back to the subtraction unit 32B.
  • the compensation signal CM from the compensation signal generation unit 34 is added to the addition unit 32A, and the characteristics of the steering system are compensated by adding the compensation signal CM, so that the convergence and the inertia characteristics are improved.
  • the compensation signal generating unit 34 adds the self-aligning torque (SAT) 343 and the inertia 342 by the adding unit 344, further adds the convergence 341 to the addition result by the adding unit 345, and compensates the addition result of the adding unit 345.
  • the signal CM is used.
  • the steering torque applied by the driver's manual input is detected as a torsion bar torsion torque by the torque sensor, and the assist current mainly corresponding to the torque is detected.
  • the assist current mainly corresponding to the torque is detected.
  • the steering torque may be different depending on the steering angle due to a difference in the state of the road surface (for example, inclination). Steering torque may also be affected by variations in motor output characteristics over time.
  • Patent Document 1 an electric power steering device as disclosed in Japanese Patent No. 5208894 (Patent Document 1) has been proposed.
  • a steering angle and a steering torque determined based on the relationship between the steering angle or the steering torque and the response amount are determined.
  • the target value of the steering torque is set based on the relationship (steering reaction force characteristic map).
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is not affected by road surface conditions, is not affected by changes in mechanical characteristics of a steering system due to aging, and relates to a steering angle and the like.
  • An object of the present invention is to provide a vehicular steering device capable of easily realizing the same steering torque.
  • the present invention relates to a steering apparatus for a vehicle, which includes at least a torsion bar having an arbitrary spring constant and a sensor for detecting a torsion angle of the torsion bar, and controls a motor to control a steering system to assist a steering system.
  • the object is to provide a target steering torque generator for generating a target steering torque, a converter for converting the target steering torque to a target torsion angle, and a motor current command for causing the torsion angle to follow the target torsion angle.
  • a torsion angle control unit that calculates a value, and the target steering torque generation unit includes an offset correction unit that obtains a first torque signal from a characteristic corresponding to a steering angle set based on an offset value of the steering torque. And outputting the first torque signal as the target steering torque, and controlling the driving of the motor based on the motor current command value. That.
  • the offset correction unit includes an offset correction calculation unit that calculates a basic torque signal according to a steering state and the steering angle, and the basic torque signal is used for right-turn and left-turn steering. On the other hand, it has a hysteresis characteristic that saturates to a set value, and outputs the basic torque signal as the first torque signal, or the offset correction calculation unit has a width larger than the offset value.
  • the offset correction unit further comprising a vehicle speed sensitive gain unit that calculates the first torque signal by multiplying the basic torque signal by a vehicle speed sensitive gain, or The characteristic that the vehicle speed-sensitive gain decreases as the vehicle speed increases, or A basic map unit that obtains a second torque signal from the steering angle and the vehicle speed using a basic map, and a damper that obtains a third torque signal based on angular velocity information using a damper gain map that is sensitive to vehicle speed.
  • a calculating unit wherein the target steering torque is calculated from at least one of the second torque signal and the third torque signal and the first torque signal, or It is vehicle speed sensitive and has a characteristic that the second torque signal is zero when the vehicle speed is zero, or the target steering torque generation unit performs phase compensation before or after the basic map unit. Further comprising a phase compensating unit, wherein the second torque signal is obtained from the steering angle and the vehicle speed via the basic map unit and the phase compensating unit. More is more effectively achieved.
  • the torsion angle follows the target torsion angle by controlling the target torsion angle obtained based on the target steering torque generated by the target steering torque generator.
  • a desired steering torque can be realized, and an appropriate steering torque can be given based on the driver's feeling of steering.
  • the operation of the offset correction unit does not change the characteristics of the basic map unit according to the steering angle.
  • the driver does not intend due to the offset value of the steering torque.
  • the occurrence of assist can be suppressed, and the steering operation can be stabilized.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an outline of an electric power steering device.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example in a control unit (ECU) of the electric power steering device. It is a structural diagram showing an example of installation of an EPS steering system and various sensors.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example (first embodiment) of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example (first embodiment) of a target steering torque generation unit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a characteristic example of a basic map.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a characteristic example of a damper gain map.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an offset correction unit.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an outline of an electric power steering device.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example in a control unit (ECU) of the electric power steering device. It is a structural diagram showing an example
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a characteristic example of an offset correction calculation unit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a characteristic example of a vehicle speed sensitive gain. It is a block diagram showing an example of composition of a twist angle control part.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of setting upper and lower limits in an output limiting unit. 5 is a flowchart illustrating an operation example (first embodiment) of the present invention. 5 is a flowchart illustrating an operation example (first embodiment) of a target steering torque generation unit. 5 is a flowchart illustrating an operation example of a torsion angle control unit.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of a time response of a steering angle and a steering torque when there is no correction by the offset correction unit in a simulation showing the effect of the offset correction unit.
  • 9 is a graph illustrating an example of a time response of a steering angle and a steering torque when a correction is performed by an offset correction unit in a simulation illustrating an effect of the offset correction unit.
  • It is a block diagram showing an example of composition (2nd embodiment) of a target steering torque generation part. It is a block diagram showing the example of composition (3rd embodiment) of the present invention. It is a block diagram showing an example of insertion of a phase compensator.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an outline of an SBW system.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a target turning angle generation unit.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a turning angle control unit. It is a flowchart which shows the operation example (4th Embodiment) of this invention.
  • the present invention is a vehicle steering device for realizing an appropriate steering torque with respect to a steering angle or the like without being affected by a road surface condition.
  • a desired steering torque is realized by controlling so as to follow.
  • FIG. 3 is a diagram showing an installation example of an EPS steering system and various sensors.
  • the column shaft 2 is provided with a torsion bar 2A.
  • the road surface reaction force Fr and the road surface information ⁇ act on the steered wheels 8L, 8R.
  • An upper angle sensor is provided on the handle side of the column shaft 2 across the torsion bar 2A, and a lower angle sensor is provided on the steered wheel side of the column shaft 2 across the torsion bar 2A. It detects the steering wheel angle theta 1, the lower angle sensor detects the column angle theta 2.
  • Steering angle ⁇ h is detected by the steering angle sensor provided in the upper portion of the column shaft 2, the steering wheel angle theta 1 and the deviation of the column angle theta 2, the twist angle ⁇ and the torsion bar torque of the torsion bar by the following Equations 1 and 2 Tt can be determined.
  • Kt is a spring constant of the torsion bar 2A.
  • the torsion bar torque Tt can be detected, for example, by using a torque sensor disclosed in JP-A-2008-216172.
  • the torsion bar torque Tt is also treated as the steering torque Ts.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example (first embodiment) of the present invention.
  • the steering of the steering wheel of the driver is assist-controlled by a motor in the EPS steering system / vehicle system 100.
  • the vehicle speed Vs and the right-turn or left-turn steering state STs output from the right-turn / left-turn determination unit 500 are input to the target steering torque generator 200 that outputs the target steering torque Tref.
  • the target steering torque Tref is converted into a target torsion angle ⁇ ref by the converter 400, and the target torsion angle ⁇ ref is input to the torsion angle controller 300 together with the torsion angle ⁇ of the torsion bar 2A and the motor angular velocity ⁇ m.
  • the torsion angle controller 300 calculates a motor current command value Imc such that the torsion angle ⁇ becomes the target torsion angle ⁇ ref, and the EPS motor is driven by the motor current command value Imc.
  • the right-turn / left-turn determining unit 500 determines whether the steering is right-turn or left-turn based on the motor angular velocity ⁇ m, and outputs the determination result as the steering state STs. That is, if the motor angular velocity ⁇ m is a positive value, it is determined to be “right turn”, and if the motor angular velocity ⁇ m is a negative value, “left turn” is determined.
  • the steering angle [theta] h may be used an angular velocity that is calculated by performing the speed calculation with respect to the handle angle theta 1 or column angle theta 2.
  • FIG. 5 shows a configuration example of the target steering torque generator 200.
  • the target steering torque generator 200 includes a basic map unit 210, a differentiator 220, a damper gain unit 230, an offset corrector 240, a multiplier 250, and an adder 251.
  • the steering angle ⁇ h is input to the basic map unit 210, the differentiating unit 220, and the offset correction unit 240
  • the vehicle speed Vs is input to the basic map unit 210, the damper gain unit 230, and the offset correction unit 240.
  • the steering state STs output from the turning determination unit 500 is input to the offset correction unit 240.
  • the basic map unit 210 has a basic map, and outputs a torque signal (second torque signal) Tref_a using the vehicle speed Vs as a parameter using the basic map.
  • the basic map is adjusted by tuning. For example, as shown in FIG. 6A, the torque signal Tref_a increases as the magnitude (absolute value)
  • the sign unit 211 outputs the sign (+1, ⁇ 1) of the steering angle ⁇ h to the multiplying unit 212, and calculates the magnitude of the torque signal Tref_a from the magnitude of the steering angle ⁇ h using a map.
  • the torque signal Tref_a is obtained by multiplying this by the sign of the steering angle ⁇ h to obtain the torque signal Tref_a
  • a map may be formed according to the positive and negative steering angles ⁇ h as shown in FIG. In this case, the manner of change may be changed between the case where the steering angle ⁇ h is positive and the case where the steering angle ⁇ h is negative.
  • the basic map shown in FIG. 6 is vehicle speed sensitive, it need not be vehicle speed sensitive. When the vehicle speed Vs is 0, the torque signal Tref_a may be a small value instead of 0.
  • the differentiator 220 differentiates the steering angle ⁇ h to calculate a steering angular velocity ⁇ h, which is angular velocity information, and the steering angular velocity ⁇ h is input to the multiplier 250.
  • Damper gain unit 230 outputs the damper gain D G is multiplied by the steering angular speed [omega] h.
  • Steering angular velocity ⁇ h which is multiplied by the damper gain D G at multiplying unit 250 is input to the adder 252 as the torque signal (third torque signal) Tref_b.
  • Damper gain D G using the damper gain map of vehicle speed sensitive type having the damper gain unit 230 is determined according to the vehicle speed Vs. For example, as shown in FIG. 7, the damper gain map has a characteristic that it gradually increases as the vehicle speed Vs increases.
  • the damper gain map may be variable according to the steering angle ⁇ h.
  • the damper gain section 230 and the multiplication section 250 form a damper operation section.
  • the offset correction unit 240 calculates a torque signal (first torque signal) Tref_c for suppressing the occurrence of assist due to the steering torque offset value in the stationary state (vehicle speed 0 km / h).
  • first torque signal first torque signal
  • Tref_c a torque signal corresponding to the steering angle ⁇ h
  • FIG. 8 shows a configuration example of the offset correction unit 240.
  • the offset correction unit 240 includes an offset correction calculation unit 241 and a vehicle speed sensitive gain unit 242.
  • the offset correction calculation unit 241 defines the offset countermeasure characteristic as a hysteresis characteristic as shown in FIG. 9, and calculates a torque signal (basic torque signal) Tref_s based on the steering angle ⁇ h and the steering state STs.
  • the horizontal axis is the steering angle ⁇ h [deg]
  • the vertical axis is the torque signal Tref_s [Nm]
  • a hys is the hysteresis width
  • the solid line is the characteristic for right-turn steering
  • the broken line is the left-turn steering characteristic. This is an example in which the steering direction is changed from right turn to left turn at steering angle + ⁇ h2, and the steering direction is changed from left turn to right turn at steering angle - ⁇ h2.
  • FIG. 9 the horizontal axis is the steering angle ⁇ h [deg]
  • the vertical axis is the torque signal Tref_s [Nm]
  • a hys is the hysteresis width
  • the solid line is the characteristic for
  • the value of the hysteresis width A hys is set to a value larger than the offset value in order to suppress the occurrence of assist due to the steering torque offset value.
  • the offset countermeasure characteristic may be a hysteresis characteristic that changes in a curved line, instead of a hysteresis characteristic that changes linearly as shown in FIG.
  • the characteristics are symmetrical in the case of the right-turn steering and the case of the left-turn steering, the characteristics may be asymmetric. For example, if the offset value differs between right-turn steering and left-turn steering, the characteristics are asymmetric.
  • the vehicle speed sensitive gain unit 242 outputs a torque signal Tref_c by multiplying the torque signal Tref_s by a gain (vehicle speed sensitive gain) corresponding to the vehicle speed.
  • the vehicle speed sensitive gain is set to decrease as the vehicle speed Vs increases. For example, as shown in FIG. 10, when the vehicle speed Vs is 0 km / h (at a stop), the vehicle speed sensitive gain is set to 1.0, and thereafter, as the vehicle speed Vs increases, the vehicle speed sensitive gain decreases at a constant rate. That is, when the vehicle speed Vs becomes Vs1 (for example, 2 km / h), the decreasing rate is reduced, and the vehicle speed sensitive gain becomes 0 when the vehicle speed Vs is Vs2 (for example, 6 km / h).
  • the value of the vehicle speed-sensitive gain may be other than 1.0, and there may be a plurality of portions where the rate of decrease of the vehicle speed-sensitive gain changes, and the change of the vehicle speed-sensitive gain is a linear change. Instead, it may be a curved change.
  • the offset correction characteristic is given hysteresis by the offset correction calculation unit 241 and the vehicle speed-sensitive gain unit 242 makes the offset response characteristic vehicle-sensitive, thereby generating the torque signal Tref_c that reduces the influence of the offset value.
  • the generation of the assist due to the offset value of the steering torque can be suppressed by the torque signal Tref_c.
  • the hysteresis width A hys may be made variable according to the vehicle speed Vs, so that the offset countermeasure characteristic may be made vehicle sensitive. In this case, the vehicle speed sensitive gain section 242 is not required.
  • the offset countermeasure characteristic may be a characteristic other than the hysteresis characteristic.
  • the torque signals Tref_c, Tref_b and Tref_a are sequentially added by the adders 252 and 251 and output as the target steering torque Tref.
  • the steering angular velocity ⁇ h is obtained by a differential operation with respect to the steering angle ⁇ h, but a low-pass filter (LPF) process is appropriately performed to reduce the influence of high-frequency noise. Further, the differential operation and the LPF processing may be performed using a high-pass filter (HPF) and a gain. Further, the steering angular velocity ⁇ h the steering angle rather than [theta] h, is calculated by performing the processing of differential operation and LPF respect to the column angle theta 2 wheel angle theta 1 or the lower angle sensor upper angle sensor detects detects Is also good. Instead of the steering angular velocity ⁇ h, the motor angular velocity ⁇ m may be used as the angular velocity information. In this case, the differentiator 220 is not required.
  • the conversion unit 400 has a characteristic of ⁇ 1 / Kt in which the sign of the reciprocal of the spring constant Kt of the torsion bar 2A is inverted, and converts the target steering torque Tref into the target twist angle ⁇ ref.
  • the torsion angle controller 300 calculates the motor current command value Imc based on the target torsion angle ⁇ ref, the torsion angle ⁇ , and the motor angular velocity ⁇ m.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of the torsion angle controller 300.
  • the torsion angle controller 300 includes a torsion angle feedback (FB) compensator 310, a torsional angular velocity calculator 320, a speed controller 330, and a stabilization compensator. 340, an output limiter 350, a subtractor 361, and an adder 362.
  • the target twist angle ⁇ ref output from the converter 400 is added to the subtractor 361, and the twist angle ⁇ is subtracted and input to the subtractor 361.
  • the motor angular velocity ⁇ m is input to the torsional angular velocity calculator 320 and the motor angular velocity ⁇ m is input to the stabilization compensator 340.
  • the torsion angle FB compensator 310 multiplies a deviation ⁇ 0 between the target torsion angle ⁇ ref and the torsion angle ⁇ calculated by the subtractor 361 by a compensation value C FB (transfer function), and adds the torsion angle ⁇ to the target torsion angle ⁇ ref. Outputs a target torsional angular velocity ⁇ ref that follows.
  • the compensation value C FB may be a simple gain Kpp or a commonly used compensation value such as a compensation value for PI control.
  • the target torsional angular speed ⁇ ref is input to the speed control unit 330.
  • the torsion angle FB compensator 310 and the speed controller 330 allow the torsion angle ⁇ to follow the target torsion angle ⁇ ref, thereby realizing a desired steering torque.
  • the torsional angular velocity calculating section 320 calculates the torsional angular velocity ⁇ t by differentiating the torsional angle ⁇ , and the torsional angular velocity ⁇ t is input to the speed control section 330. Pseudo-differentiation by HPF and gain may be performed as the differential operation. Alternatively, the torsional angular velocity ⁇ t may be calculated from other means or from a means other than the torsional angle ⁇ and input to the velocity control unit 330.
  • the speed control unit 330 calculates a motor current command value Imca1 such that the torsional angular velocity ⁇ t follows the target torsional angular velocity ⁇ ref by IP control (proportional leading PI control).
  • the subtraction unit 333 calculates the difference ( ⁇ ref ⁇ t) between the target torsional angular velocity ⁇ ref and the torsional angular velocity ⁇ t, integrates the difference in the integration unit 331 having the gain Kvi, and adds the integration result to the subtraction unit 334. You.
  • the torsional angular velocity ⁇ t is also input to the proportional unit 332, subjected to a proportional process using the gain Kvp, and input to the subtraction unit 334 by subtraction.
  • the result of the subtraction by the subtractor 334 is output as the motor current command value Imca1.
  • the speed control unit 330 is not an IP control, but a PI control, a P (proportional) control, a PID (proportional integral derivative) control, a PI-D control (differential leading PID control), a model matching control, and a model reference.
  • the motor current command value Imca1 may be calculated by a generally used control method such as control.
  • the stabilization compensator 340 has a compensation value Cs (transfer function), and calculates a motor current command value Imca2 from the motor angular velocity ⁇ m. If the gains of the torsion angle FB compensator 310 and the speed controller 330 are increased in order to improve the followability and the disturbance characteristics, a high-frequency controlled oscillation phenomenon occurs. As a countermeasure, a transfer function (Cs) necessary for stabilizing the motor angular velocity ⁇ m is set in the stabilization compensator 340. Thereby, stabilization of the whole EPS control system can be realized.
  • the transfer function (Cs) of the stabilization compensator 340 for example, a first-order filter expressed by the following equation 3 and set by a pseudo-differentiation using a first-order HPF structure and a gain is used.
  • K sta is a gain
  • fc is a cutoff frequency, and for example, 150 [Hz] is set as fc.
  • s is a Laplace operator. Note that a second-order filter, a fourth-order filter, or the like may be used as the transfer function.
  • the motor current command value Imca1 from the speed control unit 330 and the motor current command value Imca2 from the stabilization compensation unit 340 are added by the adding unit 362 and output as the motor current command value Imcb.
  • the output limiting unit 350 outputs the motor current command value Imc by limiting the upper and lower limits of the motor current command value Imbc.
  • an upper limit value and a lower limit value for the motor current command value are set in advance, and the upper limit value is set when the input motor current command value Imcb is equal to or greater than the upper limit value, and the lower limit value is set when the input motor current command value Imbc is equal to or less than the lower limit value.
  • the motor current command value Imcb is output as the motor current command value Imc.
  • the right turn / left turn determination unit 500 inputs the motor angular velocity ⁇ m, determines whether the steering is right or left based on the sign of the motor angular velocity ⁇ m, and sets the determination result as the steering state STs.
  • the output is output to the target steering torque generator 200 (step S10).
  • the target steering torque generator 200 receives the steering angle ⁇ h and the vehicle speed Vs together with the steering state STs, and generates a target steering torque Tref (step S20). An operation example of the target steering torque generator 200 will be described with reference to the flowchart in FIG.
  • the steering angle ⁇ h input to the target steering torque generating unit 200 is provided to the basic map unit 210, the differentiating unit 220 and the offset correcting unit 240, the steering state STs is provided to the offset correcting unit 240, the vehicle speed Vs is provided to the basic map unit 210, and the damper gain unit 230. And the offset correction unit 240 (step S21).
  • the basic map unit 210 generates a torque signal Tref_a according to the steering angle ⁇ h and the vehicle speed Vs using the basic map shown in FIG. 6A or 6B, and outputs the torque signal Tref_a to the adding unit 251 (step S22). ).
  • Differentiating section 220 differentiates the steering angle ⁇ h outputs steering angular velocity [omega] h (step S23), damper gain unit 230 outputs the damper gain D G corresponding to the vehicle speed Vs by using the damper gain map shown in FIG 7 (step S24), the multiplication unit 250 calculates a torque signal Tref_b by multiplying the steering angular velocity ⁇ h and damper gain D G, and outputs the result to adding section 252 (step S25).
  • the steering angle ⁇ h and the steering state STs are input to an offset correction calculation unit 241, and the vehicle speed Vs is input to a vehicle speed sensitive gain unit 242.
  • the offset correction calculation unit 241 performs a hysteresis correction on the steering angle ⁇ h according to the steering state STs using the offset countermeasure characteristics shown in FIG. 9 (step S26), generates a torque signal Tref_s, and generates a vehicle speed. Output to the sensitive gain unit 242.
  • the vehicle speed sensitive gain unit 242 determines the vehicle speed sensitive gain according to the characteristics shown in FIG. 10 according to the vehicle speed Vs, multiplies the torque signal Tref_s, and outputs the result to the adding unit 252 as the torque signal Tref_c (step S27).
  • the offset countermeasure characteristic in the offset correction calculation unit 241 may be defined by the hysteresis width A hys and the steering angles ⁇ h1 and ⁇ h2, or may be defined by using the inclination a instead of the steering angle ⁇ h1 or ⁇ h2.
  • the addition unit 252 adds the torque signals Tref_b and Tref_c, and the addition unit 251 adds the torque signal Tref_a to the addition result to calculate the target steering torque Tref (step S28).
  • the target steering torque Tref generated by the target steering torque generator 200 is input to the converter 400, and is converted into the target twist angle ⁇ ref by the converter 400 (step S30).
  • the target twist angle ⁇ ref is input to the twist angle controller 300.
  • the torsion angle controller 300 inputs the torsion angle ⁇ and the motor angular velocity ⁇ m together with the target torsion angle ⁇ ref, and calculates a motor current command value Imc (step S40).
  • An operation example of the torsion angle control unit 300 will be described with reference to the flowchart in FIG.
  • the target torsion angle ⁇ ref input to the torsion angle controller 300 is input to the subtractor 361, the torsion angle ⁇ is input to the subtractor 361 and the torsion angular velocity calculator 320, and the motor angular velocity ⁇ m is input to the stabilization compensator 340 (step). S41).
  • the subtraction unit 361 subtracts the twist angle [Delta] [theta] from the target torsion angle Derutashitaref, deviation [Delta] [theta] 0 is calculated (step S42).
  • Deviation [Delta] [theta] 0 is input to the helix angle FB compensation unit 310, the twist angle FB compensation unit 310 compensates the deviation [Delta] [theta] 0 is multiplied by the compensation value C FB on the deviation [Delta] [theta] 0 (step S43), the target torsion angular velocity ⁇ ref Is output to the speed control unit 330.
  • the torsion angular velocity calculating section 320 to which the torsion angle ⁇ has been input calculates the torsional angular velocity ⁇ t by a differential operation with respect to the torsion angle ⁇ (step S44), and outputs it to the speed control section 330.
  • the difference between the target torsional angular velocity ⁇ ref and the torsional angular velocity ⁇ t is calculated by the subtractor 333, and the difference is integrated (Kvi / s) by the integrator 331 and added to the subtractor 334 (step S45). ). Further, the torsional angular velocity ⁇ t is subjected to proportional processing (Kvp) in the proportional unit 332, the proportional result is subtracted and input to the subtractor 334 (Step S45), and the motor current command value Imca1 as the subtraction result of the subtractor 334 is output and added. The data is input to the unit 362.
  • the stabilization compensator 340 performs stabilization compensation on the input motor angular velocity ⁇ m using the transfer function Cs expressed by Equation 3 (Step S46), and the motor current command value Imca2 from the stabilization compensator 340. Is input to the adder 362.
  • the addition unit 362 adds the motor current command values Imca1 and Imca2 (step S47), and the motor current command value Imcb, which is the addition result, is input to the output limiting unit 350.
  • the output limiting unit 350 limits the upper and lower limits of the motor current command value Imcb according to preset upper and lower limits (step S48) and outputs the result as the motor current command value Imc (step S49).
  • the motor is driven based on the motor current command value Imc output from the torsion angle controller 300, and current control is performed (step S50).
  • the differentiating unit 220 performs, as a differential operation, pseudo differentiation using an HPF and a gain.
  • Fig. 16 shows the simulation results.
  • the horizontal axis represents time [sec]
  • the vertical axis represents steering angle [deg] in FIG. 16 (A) and steering torque [Nm] in FIG. 16 (B).
  • FIG. 16A the time response of the steering angle from the initial 0 deg is shown.
  • FIG. 16B the time response of the target steering torque is indicated by a thin line
  • the time response of the detected steering torque is indicated by a thick line.
  • the target steering torque starts from 0 [Nm] and the steering torque starts from -0.05 [Nm].
  • the steering torque having the offset of 0.05 [Nm] is adjusted so as to follow the target steering torque of 0 [Nm].
  • the assist is generated by the offset value of the steering torque, and the steering angle changes as shown in FIG. That is, the steering torque does not become 0.0 [Nm] in the released state due to the offset value, and the torsion angle control attempts to make the torsion angle follow the target torsion angle. It is presumed that a change in the steering angle has occurred.
  • Fig. 17 shows the simulation results.
  • the target steering torque generation unit 200 in the first embodiment includes a basic map unit 210, a damper calculation unit (damper gain unit 230 and multiplication unit 250), and an offset correction unit 240.
  • a configuration that specializes only in suppression and includes only the offset correction unit 240 may be used.
  • FIG. 18 shows a configuration example (second embodiment) of the target steering torque generator in this case.
  • the torque signal Tref_c output from the offset corrector 240 is output as the target steering torque Tref.
  • the target steering torque generation unit may have a configuration in which the basic map unit 210 or the damper calculation unit and the offset correction unit 240 are combined.
  • the motor current command value Imc output from the torsion angle control unit in the first and second embodiments is replaced with a current command value calculated based on the steering torque in the conventional EPS (hereinafter referred to as “assist current command value”). ) May be added, for example, to the current command value Iref1 output from the current command value calculation unit 31 shown in FIG. 2 or the current command value Iref2 obtained by adding the compensation signal CM to the current command value Iref1.
  • FIG. 19 shows a configuration example (third embodiment) in which the above contents are applied to the first embodiment.
  • the assist control unit 700 includes a current command value calculation unit 31, or a current command value calculation unit 31, a compensation signal generation unit 34, and an addition unit 32A.
  • the assist current command value Iac (corresponding to the current command value Iref1 or Iref2 in FIG. 2) output from the assist control unit 700 and the motor current command value Imc output from the torsion angle control unit 300 are added by the adding unit 710.
  • the current command value Ic which is the addition result, is input to the current limiting unit 720, and the motor is driven based on the current command value Icm in which the maximum current is limited, and current control is performed.
  • a phase compensating unit 260 for performing phase compensation may be inserted before or after the basic map unit 210. That is, the configuration of the region R surrounded by the broken line in FIG. 5 may be configured as shown in FIG.
  • the phase compensator 260 sets phase lead compensation as phase compensation, and performs phase lead compensation using a primary filter with a cutoff frequency of the numerator of 1.0 Hz and a cutoff frequency of the denominator of 1.3 Hz, for example, A refreshing feel can be realized.
  • the target steering torque generator is not limited to the above-described configuration as long as the configuration is based on the steering angle.
  • the stabilization compensator may be omitted.
  • the output limiting unit can also be omitted.
  • the present invention is applied to a column type EPS, but the present invention is not limited to an upstream type such as a column type, but can be applied to a downstream type EPS such as a rack and pinion. Further, performing feedback control based on a target torsion angle can be applied to a steer-by-wire (SBW) reaction force device including at least a torsion bar (arbitrary spring constant) and a torsion angle detection sensor.
  • SBW steer-by-wire
  • An embodiment (fourth embodiment) in which the present invention is applied to an SBW reaction force device having a torsion bar will be described.
  • FIG. 21 is a diagram showing a configuration example of the SBW system corresponding to the general configuration of the electric power steering device shown in FIG.
  • the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
  • the SBW system has no intermediate shaft mechanically connected to the column shaft 2 at the universal joint 4a, and transmits the operation of the steering wheel 1 to a steering mechanism including steering wheels 8L and 8R by an electric signal.
  • the SBW system includes a reaction force device 60 and a driving device 70, and a control unit (ECU) 50 controls both devices.
  • the reaction force device 60 detects the steering angle ⁇ h with the steering angle sensor 14 and, at the same time, transmits the motion state of the vehicle transmitted from the steered wheels 8L, 8R to the driver as reaction torque.
  • the reaction torque is generated by the reaction motor 61.
  • the SBW system to which the present invention is applied is a type having a torsion bar, and the torque sensor 10 detects the steering torque Ts. I do.
  • the angle sensor 74 detects the motor angle ⁇ m of the reaction force motor 61.
  • the driving device 70 drives the driving motor 71 in accordance with the steering of the steering wheel 1 by the driver, applies the driving force to the pinion rack mechanism 5 via the gear 72, and controls the driving via the tie rods 6a and 6b.
  • the steered wheels 8L and 8R are steered.
  • An angle sensor 73 is disposed near the pinion rack mechanism 5, and detects the steered angle ⁇ t of the steered wheels 8L, 8R.
  • the ECU 50 controls the reaction device 60 and the driving device 70 in cooperation with each other based on the vehicle speed Vs from the vehicle speed sensor 12 in addition to information such as the steering angle ⁇ h and the steering angle ⁇ t output from both devices.
  • a voltage control command value Vref1 for driving and controlling the reaction force motor 61 and a voltage control command value Vref2 for driving and controlling the driving motor 71 are generated.
  • FIG. 22 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment.
  • control for the twist angle ⁇ hereinafter, referred to as “twist angle control”
  • control for the steering angle ⁇ t hereinafter, referred to as “steering angle control”
  • the control is performed by the angle control
  • the driving device is controlled by the steering angle control.
  • the driving device may be controlled by another control method.
  • the torsion angle ⁇ follows the target torsion angle ⁇ ref calculated via the target steering torque generator 200 and the converter 400 using the steering angle ⁇ h and the like by the same configuration and operation as in the first embodiment. Control is performed.
  • the motor angle ⁇ m is detected by the angle sensor 74, and the motor angular velocity ⁇ m is calculated by differentiating the motor angle ⁇ m in the angular velocity calculation unit 951.
  • the turning angle ⁇ t is detected by the angle sensor 73.
  • the current control unit 130 includes the subtraction unit 32B, the PI control unit 35, and the PWM control shown in FIG.
  • the current control is performed by driving the reaction force motor 61.
  • the target turning angle ⁇ tref is generated by the target turning angle generation unit 910 based on the steering angle ⁇ h, and the target turning angle ⁇ tref is input to the turning angle control unit 920 together with the turning angle ⁇ t.
  • the turning angle control unit 920 calculates a motor current command value Imct such that the turning angle ⁇ t becomes the target turning angle ⁇ tref. Then, based on the motor current command value Imct and the current value Imd of the drive motor 71 detected by the motor current detector 940, the current control unit 930 has the same configuration and operation as the current control unit 130, and The current control is performed by driving the control 71.
  • FIG. 23 shows a configuration example of the target turning angle generation unit 910.
  • the target turning angle generation unit 910 includes a limit unit 931, a rate limit unit 932, and a correction unit 933.
  • the limiting unit 931 limits the upper and lower limits of the steering angle ⁇ h and outputs the steering angle ⁇ h1. Like the output limiting unit 350 in the twist angle control unit 300, the upper limit and the lower limit for the steering angle ⁇ h are set in advance to limit.
  • the rate limiting unit 932 sets a limit value for the amount of change in the steering angle ⁇ h1 to limit the amount of change in the steering angle ⁇ h1, and outputs the steering angle ⁇ h2 in order to avoid a sudden change in the steering angle. For example, a difference from the steering angle ⁇ h1 one sample before is set as a change amount, and when the absolute value of the change amount is larger than a predetermined value (limit value), the steering angle is set so that the absolute value of the change amount becomes the limit value. ⁇ h1 is added or subtracted and output as the steering angle ⁇ h2. If the value is equal to or less than the limit value, the steering angle ⁇ h1 is output as it is as the steering angle ⁇ h2.
  • an upper limit value and a lower limit value may be set for the change amount so as to limit the change amount.
  • the rate may be limited.
  • the correction unit 933 corrects the steering angle ⁇ h2 and outputs a target turning angle ⁇ tref. For example, using a map that defines the characteristics of the target turning angle ⁇ tref with respect to the magnitude
  • the target turning angle ⁇ tref may be obtained simply by multiplying the steering angle ⁇ h2 by a predetermined gain.
  • FIG. 24 shows a configuration example of the turning angle control unit 920.
  • the turning angle control unit 920 has the same configuration as the configuration example of the torsion angle control unit 300 shown in FIG. 11 except that the stabilization compensation unit 340 and the addition unit 362 are included, and the target torsion angle ⁇ ref and the torsion angle are used.
  • a target turning angle ⁇ tref and a turning angle ⁇ t are input instead of the angle ⁇ , and a turning angle feedback (FB) compensating unit 921, a turning angular velocity calculating unit 922, a speed control unit 923, an output limiting unit 926, and a subtracting unit 927 are input.
  • FB turning angle feedback
  • the angle sensor 73 detects the turning angle ⁇ t
  • the angle sensor 74 detects the motor angle ⁇ m (step S110)
  • the turning angle ⁇ t is sent to the turning angle control unit 920
  • the motor angle ⁇ m is sent to the angular velocity
  • Each is input to the arithmetic unit 951.
  • Angular velocity calculating section 951 calculates motor angular velocity ⁇ m by differentiating motor angle ⁇ m, and outputs the result to right-turn / left-turn determining section 300 (step S120).
  • the target turning angle generation unit 910 inputs the steering angle ⁇ h, and the steering angle ⁇ h is input to the limiting unit 931.
  • the limiting unit 931 limits the upper and lower limit values of the steering angle ⁇ h based on the preset upper and lower limit values (step S180), and outputs the result to the rate limiting unit 932 as the steering angle ⁇ h1.
  • the rate limiting unit 932 limits the amount of change in the steering angle ⁇ h1 by a preset limit value (step S190), and outputs the result to the correcting unit 933 as the steering angle ⁇ h2.
  • the correction unit 933 corrects the steering angle ⁇ h2 to obtain a target turning angle ⁇ tref (Step S200), and outputs the target turning angle ⁇ tref to the turning angle control unit 920.
  • the turning angle control unit 920 that has input the turning angle ⁇ t and the target turning angle ⁇ tref calculates the deviation ⁇ t 0 by subtracting the turning angle ⁇ t from the target turning angle ⁇ tref in the subtraction unit 927 (step S210).
  • Deviation Derutashitati 0 is input to the turning angle FB compensation unit 921, the turning angle FB compensation unit 921 compensates the deviation Derutashitati 0 by multiplying the compensation value to the deviation ⁇ t 0 (step S220), the target turning angular velocity ⁇ tref is output to the speed control unit 923.
  • the turning angular speed calculation unit 922 receives the turning angle ⁇ t, calculates the turning angular speed ⁇ tt by a differential operation with respect to the turning angle ⁇ t (step S230), and outputs it to the speed control unit 923.
  • the speed control unit 923 calculates the motor current command value Imcta by IP control in the same manner as the speed control unit 330 (step S240), and outputs it to the output limiting unit 926.
  • the output limiting unit 926 limits the upper and lower limits of the motor current command value Imcta according to the preset upper and lower limits (step S250), and outputs the result as the motor current command value Imct (step S260).
  • the motor current command value Imct is input to the current control unit 930, and the current control unit 930 determines the driving motor based on the motor current command value Imct and the current value Imd of the driving motor 71 detected by the motor current detector 940. Then, the current control is performed to execute current control (step S270).
  • the speed control unit 923 in the turning angle control unit 920 is not an IP control but a PI control, a P control, a PID control, a PI-D Control or the like can be realized, and any control of P, I, and D may be used. Further, following control in the turning angle control unit 920 and the torsion angle control unit 300 is generally used. It may be performed with a control structure that is appropriate.
  • the turning angle control unit 920 is used in a vehicle device as long as the actual angle (here, turning angle ⁇ t) follows the target angle (here, target turning angle ⁇ tref).
  • the present invention is not limited to the control configuration. For example, a control configuration used for an industrial positioning device, an industrial robot, or the like may be applied.
  • one ECU 50 controls the reaction force device 60 and the drive device 70.
  • the ECU for the reaction force device 60 and the ECU for the drive device 70 are It may be provided.
  • the ECUs transmit and receive data by communication.
  • the SBW system shown in FIG. 21 has no mechanical connection between the reaction force device 60 and the driving device 70.
  • the column shaft 2 and the steering mechanism are connected by a clutch or the like.
  • the present invention is also applicable to an SBW system provided with a mechanical torque transmission mechanism that mechanically couples with the SBW. In such an SBW system, when the system is normal, the clutch is turned off to release the mechanical torque transmission, and when the system is abnormal, the clutch is turned on to enable the mechanical torque transmission.
  • the torsion angle controller 300 in the first to fourth embodiments and the assist controller 700 in the third embodiment directly calculate the motor current command value Imc and the assist current command value Iac, Before calculating them, the motor torque (target torque) to be output may be calculated first, and then the motor current command value and the assist current command value may be calculated. In this case, in order to obtain the motor current command value and the assist current command value from the motor torque, a generally used relationship between the motor current and the motor torque is used.
  • the drawings used above are conceptual diagrams for qualitatively describing the present invention, and the present invention is not limited to these. Further, the above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the mechanism is not limited to a torsion bar as long as the mechanism has an arbitrary spring constant between the handle and the motor or the reaction force motor.
  • a main object of the present invention is a means for realizing a target steering torque for eliminating a concern about the occurrence of assist due to an offset value of the steering torque. And the torsion angle control unit.

Landscapes

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Abstract

【課題】路面の状態に影響されず、経年によるステアリング操舵系の機構特性の変化に左右されず、操舵角等に対して適切な操舵トルクを容易に実現することが可能な車両用操向装置を提供する。 【解決手段】操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、目標捩れ角に対して捩れ角を追従させるようなモータ電流指令値を演算する捩れ角制御部とを備え、目標操舵トルク生成部が、操舵トルクのオフセット値に基づいて設定される操舵角に応じた特性より第１トルク信号を求めるオフセット補正部を具備し、第１トルク信号を目標操舵トルクとして出力し、モータ電流指令値に基づいてモータを駆動制御する。

Description

車両用操向装置
本発明は、トーションバー等の捩れ角に基づいて所望の操舵トルクを実現し、路面の状態に影響されず、経年による機構系特性の変化に左右されない高性能な車両用操向装置に関する。
　車両用操向装置の１つである電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力（操舵補助力）を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、減速機構を含む伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸にアシスト力として付与する。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、操舵補助指令値（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）制御のデューティの調整で行っている。
　電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速機構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、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、トーションバーを有するコラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θｈを検出する舵角センサ１４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が減速機構３を介してコラム軸２に連結されている。電動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（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。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Ｔｓと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。
　コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller　Area　Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。
　コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（Central　Processing　Unit）（ＭＣＵ(Micro　Controller　Unit)、ＭＰＵ(Micro　Processor　Unit)等も含む）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２のようになる。
　図２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Ｔｓ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｓは、電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ（比例積分）制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。
　加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４３と慣性３４２を加算部３４４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４１を加算部３４５で加算し、加算部３４５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。
　このように、従来の電動パワーステアリング装置でのアシスト制御では、運転者の手入力にて加えられた操舵トルクをトーションバーの捩れトルクとしてトルクセンサで検出し、主にそのトルクに応じたアシスト電流としてモータ電流を制御している。しかしながら、この方法で制御を行う場合、路面の状態（例えば傾斜）の違いにより、操舵角によって異なる操舵トルクとなってしまうことがある。モータ出力特性の経年使用によるバラツキによっても、操舵トルクに影響を与えることがある。
　かかる問題を解決するために、例えば、特許第５２０８８９４号公報（特許文献１）に示されるような電動パワーステアリング装置が提案されている。特許文献１の電動パワーステアリング装置では、運転者の触覚特性に基づく適切な操舵トルクを与えるために、操舵角又は操舵トルクと手応え量との関係に基づいて決定される操舵角と操舵トルクとの関係（操舵反力特性マップ）に基づいて、操舵トルクの目標値を設定している。
特許第５２０８８９４号公報
　しかしながら、特許文献１の電動パワーステアリング装置では、操舵反力特性マップを予め求めておかなければならず、また、操舵トルクの目標値と検出される操舵トルクとの偏差に基づいて制御を行っているので、操舵トルクに対する影響が残ってしまうおそれがある。
　本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、路面の状態に影響されず、経年によるステアリング操舵系の機構特性の変化に左右されず、操舵角等に対して同等の操舵トルクを容易に実現することが可能な車両用操向装置を提供することにある。
　本発明は、任意のバネ定数を有するトーションバー及び前記トーションバーの捩れ角を検出するセンサを少なくとも備え、モータを駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御車両用操向装置に関し、本発明の上記目的は、目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、前記目標捩れ角に対して前記捩れ角を追従させるようなモータ電流指令値を演算する捩れ角制御部とを備え、前記目標操舵トルク生成部が、操舵トルクのオフセット値に基づいて設定される操舵角に応じた特性より第１トルク信号を求めるオフセット補正部を具備し、前記第１トルク信号を前記目標操舵トルクとして出力し、前記モータ電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御することにより達成される。
　また、本発明の上記目的は、前記オフセット補正部が、操舵状態及び前記操舵角に応じて基本トルク信号を求めるオフセット補正演算部を具備し、前記基本トルク信号は、右切り及び左切り操舵に対してそれぞれ設定した値に飽和するようなヒステリシス特性を有し、前記基本トルク信号を前記第１トルク信号として出力することにより、或いは、前記オフセット補正演算部が、前記オフセット値よりも大きい幅のヒステリシス特性を有することにより、或いは、前記オフセット補正部が、前記基本トルク信号に車速感応ゲインを乗算することにより前記第１トルク信号を算出する車速感応ゲイン部を更に具備することにより、或いは、前記車速感応ゲインが、車速が大きくなるに従って小さくなる特性であることにより、或いは、前記目標操舵トルク生成部が、基本マップを用いて前記操舵角及び車速より第２トルク信号を求める基本マップ部と、車速感応であるダンパゲインマップを用いて角速度情報に基づいて第３トルク信号を求めるダンパ演算部とを更に具備し、前記第２トルク信号及び前記第３トルク信号の内の少なくとも１つの信号並びに前記第１トルク信号より前記目標操舵トルクを算出することにより、或いは、前記基本マップが、車速感応であり、車速がゼロのときに前記第２トルク信号がゼロである特性を有することにより、或いは、前記目標操舵トルク生成部が、前記基本マップ部の前段又は後段に、位相補償を行う位相補償部を更に具備し、前記基本マップ部及び前記位相補償部を介して、前記操舵角及び前記車速より前記第２トルク信号を求めることにより、より効果的に達成される。
　本発明の車両用操向装置によれば、目標操舵トルク生成部で生成される目標操舵トルクを基に求められる目標捩れ角に対して制御を行うことにより、目標捩れ角に捩れ角が追従するように動作し、所望の操舵トルクを実現し、運転者の操舵の感覚に基づく適切な操舵トルクを与えることができる。
　更に、オフセット補正部の動作により、基本マップ部の特性が舵角に応じて変化しない、例えば図６に示す据切り（車速０ｋｍ／ｈ）状態における、操舵トルクのオフセット値による運転者が意図しないアシストの発生を抑制し、ステアリング動作を安定させることができる。
電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）内の構成例を示すブロック図である。 ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例を示す構造図である。 本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 目標操舵トルク生成部の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 基本マップの特性例を示す線図である。 ダンパゲインマップの特性例を示す線図である。 オフセット補正部の構成例を示すブロック図である。 オフセット補正演算部の特性例を示す線図である。 車速感応ゲインの特性例を示す線図である。 捩れ角制御部の構成例を示すブロック図である。 出力制限部での上下限値の設定例を示す線図である。 本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 目標操舵トルク生成部の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 捩れ角制御部の動作例を示すフローチャートである。 オフセット補正部の効果を示すシミュレーションにおいて、オフセット補正部による補正がない場合の操舵角及び操舵トルクの時間応答の例を示すグラフである。 オフセット補正部の効果を示すシミュレーションにおいて、オフセット補正部による補正がある場合の操舵角及び操舵トルクの時間応答の例を示すグラフである。 目標操舵トルク生成部の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 本発明の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。 位相補償部の挿入例を示すブロック図である。 ＳＢＷシステムの概要を示す構成図である。 本発明の構成例（第４実施形態）を示すブロック図である。 目標転舵角生成部の構成例を示すブロック図である。 転舵角制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の動作例（第４実施形態）を示すフローチャートである。
　本発明は、路面の状態に影響されず、操舵角等に対して適切な操舵トルクを実現するための車両用操向装置であり、トーションバー等の捩れ角を、操舵角等に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵トルクを実現している。
　以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
　先ず、本発明に係る車両用操向装置の１つである電動パワーステアリング装置に関連する情報を検出する各種センサの設置例について説明する。図３は、ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例を示す図であり、コラム軸２にはトーションバー２Ａが備えられている。操向車輪８Ｌ,８Ｒには路面反力Ｆｒ及び路面情報μが作用する。トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２のハンドル側には上側角度センサが設けられ、トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２の操向車輪側には下側角度センサが設けられており、上側角度センサはハンドル角θ１を検出し、下側角度センサはコラム角θ２を検出する。操舵角θｈはコラム軸２の上部に設けられた舵角センサで検出され、ハンドル角θ１及びコラム角θ２の偏差から、下記数１及び数２によってトーションバーの捩れ角Δθ及びトーションバートルクＴｔを求めることができる。なお、Ｋｔはトーションバー２Ａのバネ定数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　トーションバートルクＴｔは、例えば特開２００８－２１６１７２号公報で示されるトルクセンサを用いて検出することも可能である。なお、本実施形態では、トーションバートルクＴｔを操舵トルクＴｓとしても扱うこととする。
　次に、本発明の構成例について説明する。
　図４は本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図であり、運転者のハンドル操舵はＥＰＳ操舵系／車両系１００内のモータでアシスト制御される。目標操舵トルクＴｒｅｆを出力する目標操舵トルク生成部２００には、操舵角θｈの他に、車速Ｖｓ及び右切り／左切り判定部５００から出力される右切り又は左切りの操舵状態ＳＴｓが入力される。目標操舵トルクＴｒｅｆは変換部４００で目標捩れ角Δθｒｅｆに変換され、目標捩れ角Δθｒｅｆは、トーションバー２Ａの捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍと共に捩れ角制御部３００に入力される。捩れ角制御部３００は、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｍｃを演算し、モータ電流指令値ＩｍｃによりＥＰＳのモータが駆動される。
　右切り／左切り判定部５００は、モータ角速度ωｍを基に操舵が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態ＳＴｓとして出力する。即ち、モータ角速度ωｍが正の値の場合は「右切り」と判定し、負の値の場合は「左切り」と判定する。なお、モータ角速度ωｍの代わりに、操舵角θｈ、ハンドル角θ１又はコラム角θ２に対して速度演算を行って算出される角速度を用いても良い。
　図５は目標操舵トルク生成部２００の構成例を示しており、目標操舵トルク生成部２００は、基本マップ部２１０、微分部２２０、ダンパゲイン部２３０、オフセット補正部２４０、乗算部２５０並びに加算部２５１及び２５２を備え、操舵角θｈは基本マップ部２１０、微分部２２０及びオフセット補正部２４０に入力され、車速Ｖｓは基本マップ部２１０、ダンパゲイン部２３０及びオフセット補正部２４０に入力され、右切り／左切り判定部５００から出力される操舵状態ＳＴｓはオフセット補正部２４０に入力される。
　基本マップ部２１０は、基本マップを有し、基本マップを用いて、車速Ｖｓをパラメータとするトルク信号（第２トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ａを出力する。基本マップはチューニングにより調整されており、例えば、図６（Ａ）に示されるように、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａは、操舵角θｈの大きさ（絶対値）｜θｈ｜が増加するにつれて増加し、車速Ｖｓが０［ｋｍ／ｈ］の時は０で、車速Ｖｓが増加するにつれて増加するようになっている。なお、図６（Ａ）において、符号部２１１は操舵角θｈの符号（＋１、－１）を乗算部２１２に出力しており、操舵角θｈの大きさからマップによりトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａの大きさを求め、これに操舵角θｈの符号を乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを求める構成となっているが、図６（Ｂ）に示されるように、正負の操舵角θｈに応じてマップを構成しても良く、この場合、操舵角θｈが正の場合と負の場合とで変化の態様を変えても良い。また、図６に示される基本マップは車速感応であるが、車速感応でなくても良く、車速Ｖｓが０のとき、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａは０ではなく微小な値でも良い。
　微分部２２０は、操舵角θｈを微分して角速度情報である舵角速度ωｈを算出し、舵角速度ωｈは乗算部２５０に入力される。
　ダンパゲイン部２３０は、舵角速度ωｈに乗算されるダンパゲインＤＧを出力する。乗算部２５０にてダンパゲインＤＧを乗算された舵角速度ωｈは、トルク信号（第３トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｂとして加算部２５２に入力される。ダンパゲインＤＧは、ダンパゲイン部２３０が有する車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Ｖｓに応じて求められる。ダンパゲインマップは、例えば、図７に示されるように、車速Ｖｓが高くなるに従って徐々に大きくなる特性を有する。ダンパゲインマップは操舵角θｈに応じて可変としても良い。なお、ダンパゲイン部２３０及び乗算部２５０でダンパ演算部を構成している。
　オフセット補正部２４０は、据切り（車速０ｋｍ／ｈ）状態における、操舵トルクのオフセット値によるアシストの発生を抑制するためのトルク信号（第１トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｃを算出する。手放し状態において検出される操舵トルクにオフセット値が含まれる場合、据切り状態において目標操舵トルクを０［Ｎｍ］とすると、オフセット値が存在するためにアシストが発生することがある。そこで、このオフセット値に基づいて、操舵角θｈに応じた特性（以下、「オフセット対策特性」とする）を設定し、オフセット対策特性を用いてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを算出する。図８にオフセット補正部２４０の構成例を示す。オフセット補正部２４０はオフセット補正演算部２４１及び車速感応ゲイン部２４２を備える。
　オフセット補正演算部２４１は、オフセット対策特性を図９に示されるようなヒステリシス特性として定義し、操舵角θｈ及び操舵状態ＳＴｓに基づき、トルク信号（基本トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｓを演算する。図９において、横軸は操舵角θｈ［ｄｅｇ］、縦軸はトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓ［Ｎｍ］であり、Ａｈｙｓはヒステリシス幅であり、実線は右切り操舵の場合の特性、破線は左切り操舵の場合の特性を示しており、操舵角＋θｈ２で右切りから左切りに操舵方向を変化させ、操舵角－θｈ２で左切りから右切りに操舵方向を変化させた例である。図９に示されるように、右切り操舵の場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓは、操舵角θｈが－θｈ１からθｈ２の間ではヒステリシス幅Ａｈｙｓで一定で、－θｈ２から－θｈ１の間では一定の割合（傾き）ａ＝２Ａｈｙｓ／（θｈ２－θｈ１）で変化し、左切り操舵の場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓは、操舵角θｈがθｈ１から－θｈ２の間ではヒステリシス幅Ａｈｙｓの負数－Ａｈｙｓで一定で、θｈ２からθｈ１の間では傾きａで変化する。操舵トルクのオフセット値によるアシストの発生を抑えるために、ヒステリシス幅Ａｈｙｓの値はオフセット値よりも大きい値に設定する。なお、オフセット対策特性は、図９に示されるような直線的に変化するヒステリシス特性ではなく、曲線的に変化するヒステリシス特性でも良い。また、右切り操舵の場合と左切り操舵の場合とで対称的な特性となっているが、非対称な特性でも良い。例えば、オフセット値が右切り操舵と左切り操舵で異なる場合、非対称な特性とする。
　車速感応ゲイン部２４２は、車速に応じたゲイン（車速感応ゲイン）をトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓに乗算することにより、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを出力する。車速感応ゲインは、車速Ｖｓが大きくなるに従って小さくなるように設定される。例えば、図１０に示されるように、車速Ｖｓが０ｋｍ／ｈの時（停車時）に車速感応ゲインを１．０とし、その後、車速Ｖｓが大きくなるに従って、一定の割合で車速感応ゲインは小さくなり、車速ＶｓがＶｓ１（例えば２ｋｍ／ｈ）になったら、減少する割合を小さくし、車速ＶｓがＶｓ２（例えば６ｋｍ／ｈ）の時に車速感応ゲインは０となるようにする。なお、車速Ｖｓが０ｋｍ／ｈの時の車速感応ゲインの値は１．０以外でも良く、車速感応ゲインが減少する割合が変わる箇所は複数でも良く、車速感応ゲインの変化は直線的な変化ではなく、曲線的な変化でも良い。
　このように、オフセット補正演算部２４１によりオフセット対策特性にヒステリシス性を持たせ、車速感応ゲイン部２４２によりオフセット対策特性を車速感応とすることによって、オフセット値による影響を軽減するトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを生成し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃにより、操舵トルクのオフセット値によるアシストの発生を抑制することができる。なお、車速感応ゲイン部２４２の代わりに、ヒステリシス幅Ａｈｙｓを車速Ｖｓに応じて可変とすることにより、オフセット対策特性を車速感応としても良い。この場合、車速感応ゲイン部２４２は不要となる。また、オフセット対策特性をヒステリシス特性以外の特性としても良い。
　トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃ、Ｔｒｅｆ＿ｂ及びＴｒｅｆ＿ａは、加算部２５２及び２５１で順次加算され、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力される。
　なお、舵角速度ωｈは、操舵角θｈに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を実施している。また、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とゲインにより、微分演算とＬＰＦの処理を実施しても良い。更に、舵角速度ωｈは、操舵角θｈではなく、上側角度センサが検出するハンドル角θ１又は下側角度センサが検出するコラム角θ２に対して微分演算とＬＰＦの処理を行って算出しても良い。舵角速度ωｈの代わりにモータ角速度ωｍを角速度情報として使用しても良く、この場合、微分部２２０は不要となる。
　変換部４００は、トーションバー２Ａのバネ定数Ｋｔの逆数の符号を反転した－１／Ｋｔの特性を有しており、目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する。
　捩れ角制御部３００は、目標捩れ角Δθｒｅｆ、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍに基づいてモータ電流指令値Ｉｍｃを演算する。図１１は捩れ角制御部３００の構成例を示すブロック図であり、捩れ角制御部３００は、捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部３１０、捩れ角速度演算部３２０、速度制御部３３０、安定化補償部３４０、出力制限部３５０、減算部３６１及び加算部３６２を備えており、変換部４００から出力される目標捩れ角Δθｒｅｆは減算部３６１に加算入力され、捩れ角Δθは減算部３６１に減算入力されると共に、捩れ角速度演算部３２０に入力され、モータ角速度ωｍは安定化補償部３４０に入力される。
　捩れ角ＦＢ補償部３１０は、減算部３６１で算出される目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの偏差Δθ０に対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθが追従するような目標捩れ角速度ωｒｅｆを出力する。補償値ＣＦＢは単純なゲインＫｐｐでも、ＰＩ制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。目標捩れ角速度ωｒｅｆは速度制御部３３０に入力される。捩れ角ＦＢ補償部３１０と速度制御部３３０により、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθを追従させ、所望の操舵トルクを実現することが可能となる。
　捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角Δθに対する微分演算により捩れ角速度ωｔを算出し、捩れ角速度ωｔは速度制御部３３０に入力される。微分演算として、ＨＰＦとゲインによる擬似微分を行っても良い。また、捩れ角速度ωｔを別の手段や捩れ角Δθ以外から算出し、速度制御部３３０に入力するようにしても良い。
　速度制御部３３０は、Ｉ－Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）により、目標捩れ角速度ωｒｅｆに捩れ角速度ωｔが追従するようなモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出する。減算部３３３で目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔとの差分（ωｒｅｆ－ωｔ）を算出し、その差分を、ゲインＫｖｉを有する積分部３３１にて積分し、積分結果は減算部３３４に加算入力される。捩れ角速度ωｔは比例部３３２にも入力され、ゲインＫｖｐによる比例処理を施され、減算部３３４に減算入力される。減算部３３４での減算結果がモータ電流指令値Ｉｍｃａ１として出力される。なお、速度制御部３３０は、Ｉ－Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ（比例）制御、ＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ－Ｄ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出しても良い。
　安定化補償部３４０は補償値Ｃｓ（伝達関数）を有しており、モータ角速度ωｍよりモータ電流指令値Ｉｍｃａ２を算出する。追従性及び外乱特性を向上させるために、捩れ角ＦＢ補償部３１０及び速度制御部３３０のゲインを上げると、高域の制御的な発振現象が発生してしまう。この対策として、モータ角速度ωｍに対し、安定化するために必要な伝達関数（Ｃｓ）を安定化補償部３４０に設定する。これにより、ＥＰＳ制御システム全体の安定化を実現することができる。安定化補償部３４０の伝達関数（Ｃｓ）として、例えば１次のＨＰＦの構造を用いた擬似微分とゲインにより設定した、下記数３で表わされる１次フィルタを使用する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
ここで、Ｋｓｔａはゲインで、ｆｃは遮断周波数であり、ｆｃとして例えば１５０［Ｈｚ］を設定する。ｓはラプラス演算子である。なお、伝達関数として、２次フィルタ、４次フィルタ等を使用しても良い。
　速度制御部３３０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ１及び安定化補償部３４０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ２は加算部３６２で加算され、モータ電流指令値Ｉｍｃｂとして出力される。
　出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｂの上下限値を制限して、モータ電流指令値Ｉｍｃを出力する。図１２に示されるように、モータ電流指令値に対する上限値及び下限値を予め設定し、入力するモータ電流指令値Ｉｍｃｂが、上限値以上の場合は上限値を、下限値以下の場合は下限値を、それ以外の場合はモータ電流指令値Ｉｍｃｂを、モータ電流指令値Ｉｍｃとして出力する。
　このような構成において、本実施形態の動作例を図１３～図１５のフローチャートを参照して説明する。
　動作を開始すると、右切り／左切り判定部５００は、モータ角速度ωｍを入力し、モータ角速度ωｍの符号を基に操舵が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態ＳＴｓとして、目標操舵トルク生成部２００に出力する（ステップＳ１０）。
　目標操舵トルク生成部２００は、操舵状態ＳＴｓと共に、操舵角θｈ及び車速Ｖｓを入力し、目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する（ステップＳ２０）。目標操舵トルク生成部２００の動作例については、図１４のフローチャートを参照して説明する。
　目標操舵トルク生成部２００に入力された操舵角θｈは基本マップ部２１０、微分部２２０及びオフセット補正部２４０に、操舵状態ＳＴｓはオフセット補正部２４０に、車速Ｖｓは基本マップ部２１０、ダンパゲイン部２３０及びオフセット補正部２４０にそれぞれ入力される（ステップＳ２１）。
　基本マップ部２１０は、図６（Ａ）又は（Ｂ）に示される基本マップを用いて、操舵角θｈ及び車速Ｖｓに応じたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを生成して、加算部２５１に出力する（ステップＳ２２）。
　微分部２２０は操舵角θｈを微分して舵角速度ωｈを出力し（ステップＳ２３）、ダンパゲイン部２３０は図７に示されるダンパゲインマップを用いて車速Ｖｓに応じたダンパゲインＤＧを出力し（ステップＳ２４）、乗算部２５０は舵角速度ωｈ及びダンパゲインＤＧを乗算してトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂを演算し、加算部２５２に出力する（ステップＳ２５）。
　オフセット補正部２４０では、操舵角θｈ及び操舵状態ＳＴｓはオフセット補正演算部２４１に、車速Ｖｓは車速感応ゲイン部２４２にそれぞれ入力される。オフセット補正演算部２４１は、操舵角θｈに対して、図９に示されるオフセット対策特性を用いて、操舵状態ＳＴｓに応じてヒステリシス補正を実施し（ステップＳ２６）、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓを生成し、車速感応ゲイン部２４２に出力する。車速感応ゲイン部２４２は、車速Ｖｓに応じて、図１０に示される特性により車速感応ゲインを決定し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓに乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃとして加算部２５２に出力する（ステップＳ２７）。なお、オフセット補正演算部２４１におけるオフセット対策特性を、ヒステリシス幅Ａｈｙｓ並びに操舵角θｈ１及びθｈ２で定義しても良いし、操舵角θｈ１又はθｈ２の代わりに傾きａを用いて定義しても良い。
　そして、加算部２５２にてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ及びＴｒｅｆ＿ｃが加算され、その加算結果にトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａが加算部２５１にて加算され、目標操舵トルクＴｒｅｆが演算される（ステップＳ２８）。
　目標操舵トルク生成部２００で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆは変換部４００に入力され、変換部４００で目標捩れ角Δθｒｅｆに変換される（ステップＳ３０）。目標捩れ角Δθｒｅｆは捩れ角制御部３００に入力される。
　捩れ角制御部３００は、目標捩れ角Δθｒｅｆと共に、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍを入力し、モータ電流指令値Ｉｍｃを演算する（ステップＳ４０）。捩れ角制御部３００の動作例については、図１５のフローチャートを参照して説明する。
　捩れ角制御部３００に入力された目標捩れ角Δθｒｅｆは減算部３６１に、捩れ角Δθは減算部３６１及び捩れ角速度演算部３２０に、モータ角速度ωｍは安定化補償部３４０にそれぞれ入力される（ステップＳ４１）。
　減算部３６１では、目標捩れ角Δθｒｅｆから捩れ角Δθを減算することにより、偏差Δθ０が算出される（ステップＳ４２）。偏差Δθ０は捩れ角ＦＢ補償部３１０に入力され、捩れ角ＦＢ補償部３１０は、偏差Δθ０に補償値ＣＦＢを乗算することにより偏差Δθ０を補償し（ステップＳ４３）、目標捩れ角速度ωｒｅｆを速度制御部３３０に出力する。
　捩れ角Δθを入力した捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角Δθに対する微分演算により捩れ角速度ωｔを算出し（ステップＳ４４）、速度制御部３３０に出力する。
　速度制御部３３０では、目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔの差分が減算部３３３で算出され、その差分が積分部３３１で積分（Ｋｖｉ／ｓ）されて減算部３３４に加算入力される（ステップＳ４５）。更に、捩れ角速度ωｔは比例部３３２で比例処理（Ｋｖｐ）され、比例結果が減算部３３４に減算入力され（ステップＳ４５）、減算部３３４の減算結果であるモータ電流指令値Ｉｍｃａ１が出力され、加算部３６２に入力される。
　安定化補償部３４０は、入力したモータ角速度ωｍに対して、数３で表される伝達関数Ｃｓを用いて安定化補償を行い（ステップＳ４６）、安定化補償部３４０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ２は加算部３６２に入力される。
　加算部３６２ではモータ電流指令値Ｉｍｃａ１及びＩｍｃａ２の加算が行われ（ステップＳ４７）、加算結果であるモータ電流指令値Ｉｍｃｂは出力制限部３５０に入力される。出力制限部３５０は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Ｉｍｃｂの上下限値を制限し（ステップＳ４８）、モータ電流指令値Ｉｍｃとして出力する（ステップＳ４９）。
　捩れ角制御部３００から出力されたモータ電流指令値Ｉｍｃに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される（ステップＳ５０）。
　なお、図１３～図１５におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。
　本実施形態でのオフセット補正部の効果について、シミュレーション結果を基に説明する。
　シミュレーションでは、トーションバーにおいて検出される操舵トルクに０．０５［Ｎｍ］のオフセットが発生していると想定する。また、据切り状態の操舵であるとして、車速Ｖｓが０ｋｍ／ｈの基本マップを使用する。よって、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａの値は０［Ｎｍ］となる。微分部２２０は、微分演算として、ＨＰＦとゲインによる擬似微分を行う。
　先ずは、オフセット補正部による補正がない場合の操舵角と操舵トルクの時間応答のシミュレーション結果について説明する。
　図１６にシミュレーション結果を示す。図１６において、横軸は時間［ｓｅｃ］、縦軸は、図１６（Ａ）では操舵角［ｄｅｇ］、図１６（Ｂ）では操舵トルク［Ｎｍ］である。図１６（Ａ）では、操舵角が初期の０ｄｅｇからの時間応答を示しており、図１６（Ｂ）では、目標操舵トルクの時間応答を細線で、検出される操舵トルクの時間応答を太線で示しており、目標操舵トルクは０［Ｎｍ］から、操舵トルクは－０．０５［Ｎｍ］から開始している。捩れ角制御部３００による捩れ角制御により、大きさが０．０５［Ｎｍ］のオフセットを持った操舵トルクが、目標操舵トルク０［Ｎｍ］に追従するように調整されるので、図１６（Ｂ）に示されるような時間応答になり、その結果、操舵トルクのオフセット値によるアシストが発生し、操舵角が、図１６（Ａ）に示されるように変化する。即ち、オフセット値があることにより手放し状態において操舵トルクが０．０［Ｎｍ］にならないことと、捩れ角制御が目標捩れ角に捩れ角を追従させようとすることにより、操舵トルクのオフセット値による操舵角変化が発生したものと推測される。
　次に、オフセット補正部による補正がある場合の操舵角と操舵トルクの時間応答のシミュレーション結果について説明する。このシミュレーションでは、オフセット対策特性での傾きａは０．１［Ｎｍ／ｄｅｇ］とした。
　図１７にシミュレーション結果を示す。図１７における軸の設定等は、図１６と同じである。図１７（Ａ）から、オフセット補正部による補正を行うことにより、操舵角は、初期段階では若干変化するが、その後は、オフセット値０．０５［Ｎｍ］を傾きａ＝０．１［Ｎｍ／ｄｅｇ］で除算した値である０．５［ｄｅｇ］で釣り合い、ハンドルがホールドしていることがわかる。つまり、オフセット補正部による補正により、操舵トルクのオフセット値によるアシストの発生が抑制されている。
　第１実施形態での目標操舵トルク生成部２００は基本マップ部２１０、ダンパ演算部（ダンパゲイン部２３０及び乗算部２５０）及びオフセット補正部２４０を備えているが、操舵トルクのオフセット値によるアシスト発生の抑制のみに特化し、オフセット補正部２４０のみを備える構成としても良い。この場合の目標操舵トルク生成部の構成例（第２実施形態）を図１８に示す。目標操舵トルク生成部６００では、オフセット補正部２４０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃが、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力されることになる。なお、目標操舵トルク生成部を、基本マップ部２１０又はダンパ演算部とオフセット補正部２４０を組み合わせた構成としても良い。
　第１及び第２実施形態での捩れ角制御部から出力されるモータ電流指令値Ｉｍｃに、従来のＥＰＳにおいて操舵トルクに基づいて演算される電流指令値（以下、「アシスト電流指令値」とする）を、例えば、図２に示される電流指令値演算部３１から出力される電流指令値Ｉｒｅｆ１又は電流指令値Ｉｒｅｆ１に補償信号ＣＭを加算した電流指令値Ｉｒｅｆ２等を加算して良い。
　第１実施形態に対して、上記の内容を適用した構成例（第３実施形態）を図１９に示す。アシスト制御部７００は、電流指令値演算部３１、又は、電流指令値演算部３１、補償信号生成部３４及び加算部３２Ａから構成される。アシスト制御部７００から出力されるアシスト電流指令値Ｉａｃ（図２における電流指令値Ｉｒｅｆ１又はＩｒｅｆ２に相当）と、捩れ角制御部３００から出力されるモータ電流指令値Ｉｍｃは、加算部７１０で加算され、加算結果である電流指令値Ｉｃは電流制限部７２０に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｃｍに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される。
　第１～第３実施形態のうち、基本マップ部２１０を備える目標操舵トルク生成部２００において、基本マップ部２１０の前段又は後段に位相補償を行う位相補償部２６０を挿入しても良い。つまり、図５中の破線で囲まれた領域Ｒの構成を、図２０（Ａ）又は（Ｂ）に示されるような構成にしても良い。位相補償部２６０において、位相補償として位相進み補償を設定し、例えば、分子のカットオフ周波数を１．０Ｈｚ、分母のカットオフ周波数を１．３Ｈｚとした１次フィルタで位相進み補償を行う場合、スッキリしたフィールを実現することができる。目標操舵トルク生成部に関しては、操舵角に基づいた構成であるならば、上述の構成に限られない。
　また、ＥＰＳ制御システムが安定している場合は、安定化補償部を省略しても良い。出力制限部も省略可能である。
　図１及び図３では本発明をコラム型ＥＰＳに適用しているが、本発明はコラム型等の上流型に限られず、ラック＆ピニオン等の下流型ＥＰＳにも適用可能である。更に、目標捩れ角に基づくフィードバック制御を行うということでは、トーションバー（バネ定数任意）及び捩れ角検出用のセンサを少なくとも備えるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）反力装置等にも適用可能である。本発明を、トーションバーを備えたＳＢＷ反力装置に適用した場合の実施形態（第４実施形態）について説明する。
　まずは、ＳＢＷ反力装置を含むＳＢＷシステム全体について説明する。図２１はＳＢＷシステムの構成例を、図１に示される電動パワーステアリング装置の一般的な構成に対応させて示した図である。なお、同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
　ＳＢＷシステムは、ユニバーサルジョイント４ａにてコラム軸２と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、ハンドル１の操作を電気信号によって操向車輪８Ｌ，８Ｒ等からなる転舵機構に伝えるシステムである。図２１に示されるように、ＳＢＷシステムは反力装置６０及び駆動装置７０を備え、コントロールユニット（ＥＣＵ）５０が両装置の制御を行う。反力装置６０は、舵角センサ１４にて操舵角θｈの検出を行うと同時に、操向車輪８Ｌ，８Ｒから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ６１により生成される。なお、ＳＢＷシステムの中には反力装置内にトーションバーを有さないタイプもあるが、本発明を適用するＳＢＷシステムはトーションバーを有するタイプであり、トルクセンサ１０にて操舵トルクＴｓを検出する。また、角度センサ７４が、反力用モータ６１のモータ角θｍを検出する。駆動装置７０は、運転者によるハンドル１の操舵に合わせて、駆動用モータ７１を駆動し、その駆動力を、ギア７２を介してピニオンラック機構５に付与し、タイロッド６ａ，６ｂを経て、操向車輪８Ｌ，８Ｒを転舵する。ピニオンラック機構５の近傍には角度センサ７３が配置されており、操向車輪８Ｌ，８Ｒの転舵角θｔを検出する。ＥＣＵ５０は、反力装置６０及び駆動装置７０を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θｈや転舵角θｔ等の情報に加え、車速センサ１２からの車速Ｖｓ等を基に、反力用モータ６１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１及び駆動用モータ７１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２を生成する。
　このようなＳＢＷシステムに本発明を適用した第４実施形態の構成について説明する。
　図２２は第４実施形態の構成を示すブロック図である。第４実施形態は、捩れ角Δθに対する制御（以下、「捩れ角制御」とする）と、転舵角θｔに対する制御（以下、「転舵角制御」とする）を行い、反力装置を捩れ角制御で制御し、駆動装置を転舵角制御で制御する。なお、駆動装置は他の制御方法で制御しても良い。
　捩れ角制御では、第１実施形態と同様の構成及び動作により、捩れ角Δθが、操舵角θｈ等を用いて目標操舵トルク生成部２００及び変換部４００を経て算出される目標捩れ角Δθｒｅｆに追従するような制御を行う。モータ角θｍは角度センサ７４で検出され、モータ角速度ωｍは、角速度演算部９５１にてモータ角θｍを微分することにより算出される。転舵角θｔは角度センサ７３で検出される。また、第１実施形態ではＥＰＳ操舵系／車両系１００内の処理として詳細な説明は行われていないが、電流制御部１３０は、図２に示される減算部３２Ｂ、ＰＩ制御部３５、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７と同様の構成及び動作により、捩れ角制御部３００から出力されるモータ電流指令値Ｉｍｃ及びモータ電流検出器１４０で検出される反力用モータ６１の電流値Ｉｍｒに基づいて、反力用モータ６１を駆動して、電流制御を行う。
　転舵角制御では、目標転舵角生成部９１０にて操舵角θｈに基づいて目標転舵角θｔｒｅｆが生成され、目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角θｔと共に転舵角制御部９２０に入力され、転舵角制御部９２０にて、転舵角θｔが目標転舵角θｔｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｍｃｔが演算される。そして、モータ電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器９４０で検出される駆動用モータ７１の電流値Ｉｍｄに基づいて、電流制御部９３０が、電流制御部１３０と同様の構成及び動作により、駆動用モータ７１を駆動して、電流制御を行う。
　目標転舵角生成部９１０の構成例を図２３に示す。目標転舵角生成部９１０は、制限部９３１、レート制限部９３２及び補正部９３３を備える。
　制限部９３１は、操舵角θｈの上下限値を制限して、操舵角θｈ１を出力する。捩れ角制御部３００内の出力制限部３５０と同様に、操舵角θｈに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。
　レート制限部９３２は、操舵角の急変を回避するために、操舵角θｈ１の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、操舵角θｈ２を出力する。例えば、１サンプル前の操舵角θｈ１からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値（制限値）より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θｈ１を加減算し、操舵角θｈ２として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θｈ１をそのまま操舵角θｈ２として出力する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。
　補正部９３３は、操舵角θｈ２を補正して、目標転舵角θｔｒｅｆを出力する。例えば、目標操舵トルク生成部２００内の基本マップ部２１０のように、操舵角θｈ２の大きさ｜θｈ２｜に対する目標転舵角θｔｒｅｆの特性を定義したマップを用いて、操舵角θｈ２より目標転舵角θｔｒｅｆを求める。或いは、単純に、操舵角θｈ２に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θｔｒｅｆを求めるようにしても良い。
　転舵角制御部９２０の構成例を図２４に示す。転舵角制御部９２０は、図１１に示される捩れ角制御部３００の構成例において安定化補償部３４０及び加算部３６２を除いた構成と同様の構成をしており、目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθの代わりに目標転舵角θｔｒｅｆ及び転舵角θｔを入力し、転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部９２１、転舵角速度演算部９２２、速度制御部９２３、出力制限部９２６及び減算部９２７が、それぞれ捩れ角ＦＢ補償部３１０、捩れ角速度演算部３２０、速度制御部３３０、出力制限部３５０及び減算部３６１と同様の構成で同様の動作を行う。
　このような構成において、第４実施形態の動作例を図２５のフローチャートを参照して説明する。
　動作を開始すると、角度センサ７３は転舵角θｔを検出し、角度センサ７４はモータ角θｍを検出し（ステップＳ１１０）、転舵角θｔは転舵角制御部９２０に、モータ角θｍは角速度演算部９５１にそれぞれ入力される。
　角速度演算部９５１は、モータ角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出し、右切り／左切り判定部３００に出力する（ステップＳ１２０）。
　その後、図１３に示されるステップＳ１０～Ｓ５０と同様の動作を実行し、反力用モータ６１を駆動し、電流制御を実施する（ステップＳ１３０～Ｓ１７０）。
　一方、転舵角制御においては、目標転舵角生成部９１０が操舵角θｈを入力し、操舵角θｈは制限部９３１に入力される。制限部９３１は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θｈの上下限値を制限し（ステップＳ１８０）、操舵角θｈ１としてレート制限部９３２に出力する。レート制限部９３２は、予め設定された制限値により操舵角θｈ１の変化量に対して制限をかけ（ステップＳ１９０）、操舵角θｈ２として補正部９３３に出力する。補正部９３３は、操舵角θｈ２を補正して目標転舵角θｔｒｅｆを求め（ステップＳ２００）、転舵角制御部９２０に出力する。
　転舵角θｔ及び目標転舵角θｔｒｅｆを入力した転舵角制御部９２０は、減算部９２７にて目標転舵角θｔｒｅｆから転舵角θｔを減算することにより、偏差Δθｔ０を算出する（ステップＳ２１０）。偏差Δθｔ０は転舵角ＦＢ補償部９２１に入力され、転舵角ＦＢ補償部９２１は、偏差Δθｔ０に補償値を乗算することにより偏差Δθｔ０を補償し（ステップＳ２２０）、目標転舵角速度ωｔｒｅｆを速度制御部９２３に出力する。転舵角速度演算部９２２は転舵角θｔを入力し、転舵角θｔに対する微分演算により転舵角速度ωｔｔを算出し（ステップＳ２３０）、速度制御部９２３に出力する。速度制御部９２３は、速度制御部３３０と同様にＩ－Ｐ制御によりモータ電流指令値Ｉｍｃｔａを算出し（ステップＳ２４０）、出力制限部９２６に出力する。出力制限部９２６は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Ｉｍｃｔａの上下限値を制限し（ステップＳ２５０）、モータ電流指令値Ｉｍｃｔとして出力する（ステップＳ２６０）。
　モータ電流指令値Ｉｍｃｔは電流制御部９３０に入力され、電流制御部９３０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器９４０で検出された駆動用モータ７１の電流値Ｉｍｄに基づいて、駆動用モータ７１を駆動し、電流制御を実施する（ステップＳ２７０）。
　なお、図２５におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。また、転舵角制御部９２０内の速度制御部９２３は、捩れ角制御部３００内の速度制御部３３０と同様に、Ｉ－Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、ＰＩ－Ｄ制御等、実現可能で、Ｐ、Ｉ及びＤのいずれかの制御を用いていれば良く、更に、転舵角制御部９２０及び捩れ角制御部３００での追従制御は、一般的に用いられている制御構造で行っても良い。転舵角制御部９２０については、目標角度（ここでは目標転舵角θｔｒｅｆ）に対して実角度（ここでは転舵角θｔ）が追従する制御構成であれば、車両用装置に用いられている制御構成に限定されず、例えば、産業用位置決め装置や産業用ロボット等に用いられている制御構成を適用しても良い。
　第４実施形態では、図２１に示されるように、１つのＥＣＵ５０で反力装置６０及び駆動装置７０の制御を行っているが、反力装置６０用のＥＣＵと駆動装置７０用のＥＣＵをそれぞれ設けても良い。この場合、ＥＣＵ同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。また、図２１に示されるＳＢＷシステムは反力装置６０と駆動装置７０の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸２と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるＳＢＷシステムにも、本発明は適用可能である。このようなＳＢＷシステムでは、システム正常時はクラッチをオフにして機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチをオンにして機械的トルク伝達を可能状態とする。
　上述の第１～第４実施形態での捩れ角制御部３００及び第３実施形態でのアシスト制御部７００は、直接的にモータ電流指令値Ｉｍｃ及びアシスト電流指令値Ｉａｃを演算しているが、それらを演算する前に、先ず出力したいモータトルク（目標トルク）を演算してから、モータ電流指令値及びアシスト電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクからモータ電流指令値及びアシスト電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。
　なお、上述で使用した図は、本発明に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。また、ハンドルと、モータ又は反力モータの間に任意のバネ定数を有する機構であれば、トーションバーに限定しなくても良い。
　本発明の主たる目的は、操舵トルクのオフセット値によるアシスト発生の懸念を解消するための目標操舵トルクの実現手段についてであり、目標操舵トルクに対する操舵トルクの追従性の実現手段に関しては、上記の変換部、捩れ角制御部に限定しなくても良い。
１　　　　　　　　　　　ハンドル
２　　　　　　　　　　　コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
２Ａ　　　　　　　　　　トーションバー
３　　　　　　　　　　　減速機構
１０　　　　　　　　　　トルクセンサ
１２　　　　　　　　　　車速センサ
１４　　　　　　　　　　舵角センサ
２０　　　　　　　　　　モータ
３０、５０　　　　　　　コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１　　　　　　　　　　電流指令値演算部
３３、７２０　　　　　　電流制限部
３４　　　　　　　　　　補償信号生成部
３８、１４０、９４０　　モータ電流検出器
６０　　　　　　　　　　反力装置
６１　　　　　　　　　　反力用モータ
７０　　　　　　　　　　駆動装置
７１　　　　　　　　　　駆動用モータ
７２　　　　　　　　　　ギア
７３、７４　　　　　　　角度センサ
１００　　　　　　　　　ＥＰＳ操舵系／車両系
１３０、９３０　　　　　電流制御部
２００、６００　　　　　目標操舵トルク生成部
２１０　　　　　　　　　基本マップ部
２３０　　　　　　　　　ダンパゲイン部
２４０　　　　　　　　　オフセット補正部
２４１　　　　　　　　　オフセット補正演算部
２４２　　　　　　　　　車速感応ゲイン部
２６０　　　　　　　　　位相補償部
３００　　　　　　　　　捩れ角制御部
３１０　　　　　　　　　捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部
３２０　　　　　　　　　捩れ角速度演算部
３３０、９２３　　　　　速度制御部
３４０　　　　　　　　　安定化補償部
３５０、９２６　　　　　出力制限部
４００　　　　　　　　　変換部
５００　　　　　　　　　右切り／左切り判定部
７００　　　　　　　　　アシスト制御部
９１０　　　　　　　　　目標転舵角生成部
９２０　　　　　　　　　転舵角制御部
９２１　　　　　　　　　転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部
９２２　　　　　　　　　転舵角速度演算部
９３１　　　　　　　　　制限部
９３２　　　　　　　　　レート制限部
９３３　　　　　　　　　補正部
９５１　　　　　　　　　角速度演算部

Claims (8)

  1. 任意のバネ定数を有するトーションバー及び前記トーションバーの捩れ角を検出するセンサを少なくとも備え、モータを駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、
    目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、
    前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、
    前記目標捩れ角に対して前記捩れ角を追従させるようなモータ電流指令値を演算する捩れ角制御部とを備え、
    前記目標操舵トルク生成部が、
    操舵トルクのオフセット値に基づいて設定される操舵角に応じた特性より第１トルク信号を求めるオフセット補正部を具備し、前記第１トルク信号を前記目標操舵トルクとして出力し、
    前記モータ電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御することを特徴とする車両用操向装置。
  2. 前記オフセット補正部が、
    操舵状態及び前記操舵角に応じて基本トルク信号を求めるオフセット補正演算部を具備し、前記基本トルク信号は、右切り操舵及び左切り操舵に対してそれぞれ設定した値に飽和するようなヒステリシス特性を有し、前記基本トルク信号を前記第１トルク信号として出力する請求項１に記載の車両用操向装置。
  3. 前記オフセット補正演算部が、前記オフセット値よりも大きい幅のヒステリシス特性を有する請求項２に記載の車両用操向装置。
  4. 前記オフセット補正部が、
    前記基本トルク信号に車速感応ゲインを乗算することにより前記第１トルク信号を算出する車速感応ゲイン部を更に具備する請求項２又は３に記載の車両用操向装置。
  5. 前記車速感応ゲインが、車速が大きくなるに従って小さくなる特性である請求項４に記載の車両用操向装置。
  6. 前記目標操舵トルク生成部が、
    基本マップを用いて前記操舵角及び車速より第２トルク信号を求める基本マップ部と、
    車速感応であるダンパゲインマップを用いて角速度情報に基づいて第３トルク信号を求めるダンパ演算部とを更に具備し、
    前記第２トルク信号及び前記第３トルク信号の内の少なくとも１つの信号並びに前記第１トルク信号より前記目標操舵トルクを算出する請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用操向装置。
  7. 前記基本マップが、車速感応であり、車速がゼロのときに前記第２トルク信号がゼロである特性を有する請求項６に記載の車両用操向装置。
  8. 前記目標操舵トルク生成部が、
    前記基本マップ部の前段又は後段に、位相補償を行う位相補償部を更に具備し、
    前記基本マップ部及び前記位相補償部を介して、前記操舵角及び前記車速より前記第２トルク信号を求める請求項６又は７に記載の車両用操向装置。
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