(57)【要約】アシスト指令値演算部（２３）は、アシスト勾配（Ｒag）に基づいてトルク微分値（dＴh）に基づくトルク微分制御量（Ｔdt*）を増減しつつ、操舵トルク（Ｔh）に基づく基本アシスト制御量（Ｔas*）にトルク微分制御量（Ｔdt*）を加算した値を基礎として第１のアシスト成分（Ｔa１*）を演算する。また、アシスト指令値演算部（２３）は、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部（４０）を備えている。ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部（４０）は、操舵トルク（Ｔh）及び第１のアシスト成分（Ｔa１*）に基づき転舵輪の舵角に換算可能なピニオン角指令値を演算して回転角フィードバック制御を実行する。アシスト指令値演算部（２３）は、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部（４０）により演算される第２のアシスト成分（Ｔa２*）を第１のアシスト成分（Ｔa１*）に加算した値に基づいて、アシスト指令値（Ｔa*）を演算する。
2012133590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵力補助装置と制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵力補助装置は、モータを駆動源として備えると共に操舵系にアシスト力を付与し、
前記制御手段は、ステアリングシャフトに伝達される操舵トルクに基づいて前記アシスト力の基礎成分を決定し、
前記制御手段は、前記操舵トルクの変化に対する前記基礎成分の変化の割合に基づいて補償成分を増減しつつ、前記基礎成分に前記補償成分を加算した値を基礎として第１のアシスト成分を演算し、
前記制御手段は、前記操舵トルク及び第１のアシスト成分に基づき転舵輪の舵角に換算可能な回転軸の回転角指令値を演算し、
前記制御手段は、前記回転角指令値に基づく回転角フィードバック制御を実行して第２のアシスト成分を演算し、
前記制御手段は、前記第１のアシスト成分に前記第２のアシスト成分を加算した値を基礎とするアシスト指令値に基づいて、前記操舵力補助装置の作動を制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項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、
前記制御手段は、前記操舵トルク及び第１のアシスト成分の加算値に基づいて前記回転軸に伝達される入力トルクを演算し、
前記制御手段は、入力トルクに対する前記回転角の理想モデルに基づいて前記回転角指令値を演算することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記理想モデルは、回転角に基づくバネ項、回転角速度に基づく粘性項、並びに、前記バネ項及び前記粘性項の各制御出力であるバネ成分及び粘性成分を前記入力トルクから減じた値に基づく慣性項により表され、
前記制御手段は、前記バネ項の特性を変更可能な設定手段を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項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、
前記制御手段は、前記アシスト指令値に対応する電流指令値に基づき電流フィードバック制御を実行して、前記モータに駆動電力を供給して前記操舵力補助装置の作動を制御し、
前記制御手段は、前記電流指令値と実電流値との間の電流偏差に基づいて、前記回転角指令値の演算に用いる前記第１のアシスト成分の値を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうち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、
前記制御手段は、検出される操舵トルクの位相補償を実行し、
前記制御手段は、位相補償後の操舵トルクに基づいて前記基礎成分を演算し、
前記制御手段は、前記操舵トルクの変化に対する前記基礎成分の変化の割合に基づいて前記位相補償の特性を変更することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
請求項２〜５のうち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、
前記制御手段は、前記回転軸の回転角速度に基づいて摩擦成分を演算し、
前記制御手段は、前記操舵トルク及び第１のアシスト成分の加算値から前記摩擦成分を減算した値に基づいて、前記入力トルクを演算することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうち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、
前記制御手段は、前記アシスト指令値に対応する電流指令値に基づいて電流フィードバック制御を実行し、
前記制御手段は、前記モータに駆動電力を供給して前記操舵力補助装置の作動を制御すると共に、前記電流指令値と実電流値との偏差に基づいて前記第２のアシスト成分の値を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうち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、
前記回転角フィードバック制御の実行に用いる実回転角を検出できない場合、前記制御手段は、前記第２のアシスト成分の演算を停止することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置は、更に、
前記第２のアシスト成分を低減するロードインフォメーション補償成分を演算するロードインフォメーション補償手段を備え、
前記ロードインフォメーション補償成分の大きさに応じて、前記第２のアシスト成分の大きさが調整可能であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ロードインフォメーション補償手段は、車速が速いほど、前記ロードインフォメーション補償成分を小さくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記回転角フィードバック制御に用いる実回転角を検出できない場合、前記ロードインフォメーション補償手段は、前記ロードインフォメーション補償成分により前記第２のアシスト成分を相殺することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１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、
前記制御手段は、前記回転軸に伝達される入力トルクに対する前記回転角の理想モデルに基づき前記回転角指令値を演算して前記回転角フィードバック制御を実行し、
前記ロードインフォメーション補償手段は、前記回転軸の回転角偏差及び回転角速度偏差の少なくとも何れかに基づいて前記理想モデルからの乖離度を推定し、
前記ロードインフォメーション補償手段は、前記乖離度に応じて前記ロードインフォメーション補償成分の大きさを変更することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ロードインフォメーション補償手段は、前記回転軸の回転角偏差及び回転角速度偏差の少なくとも何れかに基づいて前記理想モデルから乖離した状態にあると推定される場合、前記ロードインフォメーション補償成分により前記第２のアシスト成分を相殺することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
請求項９〜１３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、
前記ロードインフォメーション補償手段は、制動時に、前記ロードインフォメーション補償成分を小さくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１５】
請求項９〜１４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、
前記ロードインフォメーション補償手段は、停車時に、前記ロードインフォメーション補償成分を小さくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを駆動源として備えた電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が知られている。ＥＰＳでは、高い制御性を利用して、優れた操舵フィーリングを実現するための様々な技術が提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１に記載のＥＰＳは、操舵トルク変化に対するアシスト力変化の割合であるアシスト勾配に基づいて、各種補償制御の特性を最適化する。即ち、操舵トルクの微分値に基づく補償成分であるトルク微分制御量を演算する。そして、その補償成分を、目標アシスト力に対応するアシスト指令値の基礎成分に加算する。これにより、操舵トルク変化に対するアシスト力付与の応答性を高めることができる。よって、アシスト力付与の応答遅れが抑えられるため、ステアリングホイールの切り始めに生じる引っ掛かり感や、切り終わりに生じる流れ感等を回避できる。また、転舵輪からの逆入力振動を効果的に抑制することもできる。【０００４】
一方、アシスト勾配の大きな領域では、僅かな操舵トルク変化に対してアシスト力が大きく変化する。このような領域では、位相進み特性を有するトルク微分制御量が大きくなり過ぎる。これにより、ステアリングホイール操作時の手応え感が減少するため、操舵フィーリングが低下する虞がある。【０００５】
しかしながら、上記従来技術により、アシスト勾配の増大に応じてトルク微分制御量を低減することで、幅広い制御領域に亘り、トルク微分制御量を最適化することができる。これにより、優れた操舵特性を有し且つ逆入力振動の影響の少ない良好な操舵フィーリングを実現することができる。【０００６】
また、特許文献２に記載のＥＰＳは、操舵角に基づき目標操舵トルクを定める第１の規範モデル、及び操舵トルクに基づき操舵系の目標舵角（目標転舵角）を定める第２の規範モデルを備えている。これら両規範モデル（理想モデル）に基づいて、モータの作動が制御される。即ち、目標操舵トルクに実操舵トルクを追従させるべくトルクフィードバック制御を実行して得られる第１のアシスト成分によって、操舵トルクを常に最適な値にすることができる。また、目標舵角に実舵角を追従させる舵角フィードバック制御を実行して得られる第２のアシスト成分によって、転舵輪からの逆入力振動を打ち消すこともできる。つまり、第１及び第２のアシスト成分の加算値に基づきモータの作動を制御すれば、優れた操舵特性を有し且つ逆入力振動の影響の少ない操舵フィーリングを実現することができる。【０００７】
近年、車両には、より高い水準の静粛性が求められている。しかしながら、特許文献１に開示の従来技術では、逆入力振動の抑制と優れた操舵特性の実現とを両立させることが困難である。具体的には、直進制動時等に生じる小さな逆入力振動、即ち比較的周波数の高い振動成分の低減が求められている。この要求を満たすためにトルク微分制御量を増大すれば、操舵特性が損なわれる。【０００８】
これに対し、特許文献２に開示の従来技術を採用すれば、理論上、全ての逆入力振動を抑制することができる。しかしながら、二つの規範モデルが干渉する可能性を考慮すれば、各規範モデルの双方に対して実際の操舵状態を一致させることはできない。よって、高い水準で逆入力振動の抑制と優れた操舵特性とを両立させることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１３１１９１号公報
【特許文献２】特許第４４５３０１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、より高い水準で逆入力振動を抑制しつつ、優れた操舵特性を実現することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、操舵力補助装置と制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置が提供される。操舵力補助装置は、モータを駆動源として備えると共に操舵系にアシスト力を付与し、制御手段は、ステアリングシャフトに伝達される操舵トルクに基づいてアシスト力の基礎成分を決定する。制御手段は、操舵トルクの変化に対する基礎成分の変化の割合に基づいて補償成分を増減しつつ、基礎成分に補償成分を加算した値を基礎として第１のアシスト成分を演算し、制御手段は、操舵トルク及び第１のアシスト成分に基づき転舵輪の舵角に換算可能な回転軸の回転角指令値を演算し、制御手段は、回転角指令値に基づく回転角フィードバック制御を実行して第２のアシスト成分を演算し、制御手段は、第１のアシスト成分に第２のアシスト成分を加算した値を基礎とするアシスト指令値に基づいて、操舵力補助装置の作動を制御する。【００１２】
この構成によれば、転舵輪の舵角に換算可能な回転軸の回転角指令値は、操舵トルク及び第１のアシスト成分に基づいて演算される。そして、回転角指令値に基づく回転角フィードバック制御の実行により第２のアシスト成分を演算することで、転舵輪からの逆入力振動を効果的に打ち消すことができる。これにより、逆入力振動の低減機能を考慮することなく、操舵特性に重点を置いて、アシスト勾配に基づく各種補償制御特性の最適化制御を設計することができる。【００１３】
上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、操舵トルク及び第１のアシスト成分の加算値に基づいて回転軸に伝達される入力トルクを演算し、制御手段は、入力トルクに対する回転角の理想モデルに基づいて回転角指令値を演算することが好ましい。【００１４】
この構成によれば、アシスト指令値の演算に用いる理想モデルは、第２のアシスト成分を演算する際に用いるモデル一つのみである。このため、第２のアシスト成分と第１のアシスト成分とが干渉することはない。従って、より高い水準で逆入力振動を抑制しつつ、優れた操舵特性を実現することができる。【００１５】
上記の電動パワーステアリング装置において、理想モデルは、回転角に基づくバネ項、回転角速度に基づく粘性項、並びに、バネ項及び粘性項の各制御出力であるバネ成分及び粘性成分を入力トルクから減じた値に基づく慣性項により表され、制御手段は、バネ項の特性を変更可能な設定手段を備えることが好ましい。【００１６】
ここで、入力トルクに対する回転角の理想モデルは、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）を構成する各要素の特性に依存するＥＰＳ側理想モデルと、ＥＰＳが搭載される車両側の特性に依存する車両側理想モデルとに分けられる。この場合、ＥＰＳ側理想モデルは、慣性項及び粘性項により構成され、車両側理想モデルは、バネ項により構成される。【００１７】
この構成によれば、入力トルクに対する回転角の理想モデルのバネ項の特性が変更可能になるため、操舵特性に影響する車両側の特性を任意に設定することができる。即ち、実際の特性に依らず、制御により車両側の特性を任意に形成できるため、設計自由度が向上する。これにより、搭載車両に関わらず、操舵特性を共通の設定にすることができ、汎用性が高められる。【００１８】
上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、アシスト指令値に対応する電流指令値に基づき電流フィードバック制御を実行して、モータに駆動電力を供給して操舵力補助装置の作動を制御し、制御手段は、電流指令値と実電流値との間の電流偏差に基づいて、回転角指令値の演算に用いる第１のアシスト成分の値を補正することが好ましい。【００１９】
一般に、バッテリー等の車載電源を用いるＥＰＳでは、制御手段が出力可能な電圧に限りがある。このため、高速操舵時等に、アシストトルクが不足する虞があり、更には、回転角フィードバック制御における偏差が拡大してアシスト不足が助長される虞がある。この点、本発明によれば、電流偏差に応じて、回転角指令値の演算に用いる第１のアシスト成分の値が低減される。これにより、回転角フィードバック制御における偏差の拡大が抑えられる。【００２０】
上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、検出される操舵トルクの位相補償を実行し、制御手段は、位相補償後の操舵トルクに基づいて基礎成分を演算し、制御手段は、操舵トルクの変化に対する基礎成分の変化の割合に基づいて位相補償の特性を変更することが好ましい。【００２１】
この構成によれば、操舵トルクの変化に対する基礎成分の変化の割合であるアシスト勾配の上昇に応じて位相補償の特性を変更すると共に、電流フィードバック制御を設計することにより、振動の発生が抑えられ、制御が安定化し、電流制御の応答性が高められ、良好な操舵フィーリングが得られる。【００２２】
上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、回転軸の回転角速度に基づいて摩擦成分を演算し、制御手段は、操舵トルク及び第１のアシスト成分の加算値から摩擦成分を減算した値に基づいて、入力トルクを演算することが好ましい。【００２３】
この構成によれば、入力トルクを精度良く演算することができる。【００２４】
上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、アシスト指令値に対応する電流指令値に基づいて電流フィードバック制御を実行し、制御手段は、モータに駆動電力を供給して操舵力補助装置の作動を制御すると共に、電流指令値と実電流値との偏差に基づいて第２のアシスト成分の値を補正することが好ましい。【００２５】
上記の電動パワーステアリング装置において、回転角フィードバック制御の実行に用いる実回転角を検出できない場合、制御手段は、第２のアシスト成分の演算を停止することが好ましい。【００２６】
上記の電動パワーステアリング装置において、第２のアシスト成分を低減するロードインフォメーション補償成分を演算するロードインフォメーション補償手段を備え、ロードインフォメーション補償成分の大きさに応じて、第２のアシスト成分の大きさが調整可能であることが好ましい。【００２７】
運転者は、操舵系を介してステアリングホイールに伝達される逆入力トルクから、路面状態や転舵輪のグリップ力等、走行中の車両に関する多くの情報を取得する。つまり、転舵輪からの逆入力はロードインフォメーションであり、その全てを打ち消してしまうと、操舵フィーリングの低下を招く虞がある。この点、本発明によれば、ロードインフォメーション補償成分の設定により、第２のアシスト成分の大きさを自在に制御することができる。そして、第２の制御成分とロードインフォメーション補償成分との差により表面化する逆入力トルクを、ロードインフォメーションとしてステアリングホイールに伝達させることができる。これにより、転舵輪から入力されるノイズとしての振動を抑制しつつ、必要なロードインフォメーションを取得することができる。その結果、逆入力振動を抑制しつつ、優れた操舵特性を実現することができる。【００２８】
上記の電動パワーステアリング装置において、ロードインフォメーション補償手段は、車速が速いほど、ロードインフォメーション補償成分を小さくすることが好ましい。【００２９】
直進制動時等に生ずる逆入力振動は、車速と共に増大する。この点、本発明によれば、車速が速いほどロードインフォメーション補償成分を小さくすることで、「回転角フィードバック制御の実行による振動抑制作用を有効に機能させる。その結果、ノイズとなる逆入力振動を効果的に抑制しつつ、より多くのロードインフォメーションがステアリングホイールに伝達される。【００３０】
上記の電動パワーステアリング装置において、回転角フィードバック制御に用いる実回転角を検出できない場合、ロードインフォメーション補償手段は、ロードインフォメーション補償成分により第２のアシスト成分を相殺することが好ましい。【００３１】
上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、回転軸に伝達される入力トルクに対する回転角の理想モデルに基づき回転角指令値を演算して回転角フィードバック制御を実行し、ロードインフォメーション補償手段は、回転軸の回転角偏差及び回転角速度偏差の少なくとも何れかに基づいて理想モデルからの乖離度を推定し、ロードインフォメーション補償手段は、乖離度に応じてロードインフォメーション補償成分の大きさを変更することが好ましい。【００３２】
通常は、回転角偏差及び回転角速度偏差が拡大するほど、理想モデルからの乖離度が高いと推定される。この場合、乖離度が高いほど、ロードインフォメーション補償成分を大きくする。そして、「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御」を無効化することで、制御が安定化する。【００３３】
上記の電動パワーステアリング装置において、ロードインフォメーション補償手段は、回転軸の回転角偏差及び回転角速度偏差の少なくとも何れかに基づいて理想モデルから乖離した状態にあると推定される場合、ロードインフォメーション補償成分により第２のアシスト成分を相殺することが好ましい。【００３４】
正常な実回転角を検出できなければ、回転角フィードバック制御を正しく実行することができない。また、回転角フィードバック制御の実行時、回転角偏差（及び回転角速度偏差）が著しく拡大した状態にある場合は、理想モデルに基づき演算される回転角指令値に実回転角を追従させることができない状態、即ち、理想モデルから乖離した状態にあると推定される。このような状況下で回転角フィードバック制御を継続すると、アシスト不足が助長されるため、制御が不安定になる虞がある。この点、本発明によれば、「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御を停止すべき状況」にある場合、理想モデルに基づく回転角フィードバック制御を全て無効化する。こうして、速やかにフェールセーフを図ることで、より高い信頼性を確保することができる。【００３５】
上記の電動パワーステアリング装置において、ロードインフォメーション補償手段は、制動時に、ロードインフォメーション補償成分を小さくすることが好ましい。【００３６】
制動時には、ノイズとして認識され易い比較的周波数の高い振動が発生する。この点、本発明によれば、制動時におけるロードインフォメーション補償成分を小さくして、回転角フィードバック制御の実行による振動抑制作用を有効に機能させることができる。その結果、ノイズとなる逆入力振動を効果的に抑制しつつ、より多くのロードインフォメーションがステアリングホイールに伝達される。【００３７】
上記の電動パワーステアリング装置において、ロードインフォメーション補償手段は、停車時に、ロードインフォメーション補償成分を小さくすることが好ましい。【００３８】
この構成によれば、停車時に、回転角フィードバック制御の影響によりステアリングホイールの舵角が中立位置に復帰する現象を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るＥＰＳの構成を示すブロック図。
【図３】基本アシスト制御演算及びアシスト勾配の概要を示すグラフ。
【図４】アシスト勾配に基づく位相補償制御の最適化を示すグラフ。
【図５】トルク微分値とトルク微分基礎制御量との関係を示すグラフ。
【図６】アシスト勾配とアシスト勾配ゲインとの関係を示すグラフ。
【図７】ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部の構成を示すブロック図。
【図８】ピニオン角指令値演算部の構成を示すブロック図。
【図９】バネ特性制御演算部の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るＥＰＳの構成を示すブロック図。
【図１１】ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部の構成を示すブロック図。
【図１２】２入力２出力モデルのブロック図。
【図１３】モデル負荷特性、実負荷特性、及び制御負荷特性を複素平面上に示すグラフ。
【図１４】ゲイン切替判定の処理手順を示すフローチャート。
【図１５】ゲイン切替制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
（第１実施形態）
以下、本発明の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）を具体化した第１実施形態について図１〜図９を参照して説明する。
【００４１】
図１に示すように、ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト３に固定されている。ステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５に連結されている。ステアリングホイール２の操作に伴い、ステアリングシャフト３が回転する。ステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４により、ラック軸５の往復直線運動に変換される。ステアリングシャフト３は、互いに連結されたコラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃからなる。ラック軸５の往復直線運動は、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して、図示しないナックルに伝達される。これにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
【００４２】
ＥＰＳ１は、操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。ＥＰＳアクチュエータ１０は、ステアリングホイール２の操作を補助するためのアシスト力を操舵系に付与する。
【００４３】
ＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源であるモータ１２を備えたコラム型のＥＰＳアクチュエータである。モータ１２は、減速機構１３を介してコラムシャフト３ａに連結されている。モータ１２は、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づき回転するブラシレスモータである。ＥＰＳアクチュエータ１０は、モータ１２の回転を減速してからコラムシャフト３ａに伝達する。これにより、操舵系には、モータトルクがアシスト力として付与される。
【００４４】
ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４が接続されている。トルクセンサ１４は、コラムシャフト３ａに設けられたトーションバー１５の捻れに基づいて、ステアリングシャフト３に伝達される操舵トルクＴhを演算する。ＥＣＵ１１には、車速センサ１６が接続されている。ＥＣＵ１１は、各センサにより検出される操舵トルクＴh（及び操舵トルク微分値dＴh）及び車速Ｖに基づいて、モータ１２に駆動電力を供給する。こうして、ＥＣＵ１１は、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する。
【００４５】
次に、ＥＰＳ１によるアシスト制御について図２を参照して説明する。
【００４６】
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するマイコン２１と、モータ制御信号に基づいてモータ１２に駆動電力を供給する駆動回路２２とを備えている。以下に示す制御ブロックは、マイコン２１が実行するコンピュータプログラムにより実現される。マイコン２１は、所定のサンプリング周期で各状態量を検出する。そして、マイコン２１は、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、モータ制御信号を生成する。
【００４７】
マイコン２１は、アシスト指令値演算部２３と、電流指令値演算部２４とを備えている。アシスト指令値演算部２３は、操舵トルクＴh及び車速Ｖに基づいてモータ１２に発生させるべきアシストトルク、即ち、目標アシスト力に対応したアシスト指令値Ｔa*を演算する。電流指令値演算部２４は、アシスト指令値Ｔa*に対応した電流指令値Ｉ*を演算する。マイコン２１は、電流指令値Ｉ*にモータ１２の実電流値Ｉを追従させる。モータ制御信号生成部２５は、電流偏差ΔＩに基づく電流フィードバック制御を実行する。これにより、モータ制御信号生成部２５は、モータ制御信号を生成し、駆動回路２２に出力する。
【００４８】
電流指令値演算部２４は、電流指令値Ｉ*としてｄ／ｑ座標系のｑ軸電流指令値を演算する（ｄ軸電流指令値はゼロ）。モータ制御信号生成部２５には、電流指令値Ｉ*と共に、電流センサ２６により実電流値Ｉとして検出される三相の相電流値（Ｉu，Ｉv，Ｉw）、及びモータレゾルバ（回転角センサ）２７により検出されるモータ回転角θmが入力される。電流指令値演算部２４は、各相電流値を、モータ回転角θmに従う回転座標としてのｄ／ｑ座標にそれぞれ写像する。電流指令値演算部２４は、ｄ／ｑ座標系において電流フィードバック制御を実行し、モータ制御信号を生成する。
【００４９】
アシスト指令値演算部２３は、アシスト指令値Ｔa*の基礎成分として基本アシスト制御量Ｔas*を演算する基本アシスト制御部３１を備えている。アシスト指令値演算部２３は、操舵トルクＴhの位相を遅らせる位相補償制御部３２を備えている。基本アシスト制御部３１は、位相補償制御部３２による位相補償後の操舵トルクＴh´及び車速Ｖに基づいて、基本アシスト制御量Ｔas*を演算する。
【００５０】
図３に示すように、基本アシスト制御部３１は、操舵トルクＴh´の絶対値が大きいほど、車速Ｖが小さいほど、より大きな絶対値となる基本アシスト制御量Ｔas*を演算する。特に操舵トルクＴh´との関係では、操舵トルクＴh´が大きいほど、操舵トルクＴh´の変化に対する基本アシスト制御量Ｔas*の変化の割合が大きくなる。即ち、操舵トルクＴh´が大きいほど、接線Ｌ１，Ｌ２の傾きで表されるアシスト勾配Ｒagが大きくなる。
【００５１】
図２に示すように、基本アシスト制御部３１は、操舵トルクＴh´（及び車速Ｖ）に応じたアシスト勾配Ｒagを位相補償制御部３２に出力する。位相補償制御部３２は、アシスト勾配Ｒagに基づいて、位相補償制御の特性（フィルタ係数）を変更する。
【００５２】
図４に示すように、位相補償制御部３２は、アシスト勾配Ｒagの上昇に応じて、ゲインを低減させるように、位相補償の特性を変更する。第１実施形態では、モータ制御信号生成部２５による電流フィードバック制御により、振動の発生が抑えられ、制御の安定性を確保しつつ、電流制御の応答性が高められて、良好な操舵フィーリングが実現されている。
【００５３】
図２に示すように、アシスト指令値演算部２３は、操舵トルクＴhの微分値（トルク微分値dＴh）に基づき補償成分としてのトルク微分制御量Ｔdt*を演算するトルク微分制御部３３を備えている。
【００５４】
図５に示すように、トルク微分制御部３３は、トルク微分値dＴhに応じてトルク微分基礎制御量εdtを演算する。このとき、トルク微分値dＴhの絶対値が大きいほど、トルク微分基礎制御量εdtの絶対値は大きくなる。また、トルク微分制御部３３には、アシスト勾配Ｒagも入力される。図６に示すように、トルク微分制御部３３は、アシスト勾配Ｒagに従ってアシスト勾配ゲインＫagを演算する（Ｋag＝１．０〜０）。このとき、アシスト勾配Ｒagの絶対値が大きいほど、アシスト勾配ゲインＫagはより小さくなる。トルク微分制御部３３は、トルク微分基礎制御量εdt及びアシスト勾配ゲインＫagを乗算した値をトルク微分制御量Ｔdt*として出力する（Ｔdt*＝εdt×Ｋag）。
【００５５】
図２に示すように、基本アシスト制御量Ｔas*及びトルク微分制御量Ｔdt*は、加算器３４にそれぞれ入力される。アシスト指令値演算部２３は、基本アシスト制御量Ｔas*及びトルク微分制御量Ｔdt*を加算した値を基礎とした第１のアシスト成分Ｔa１*を演算する。
【００５６】
マイコン２１は、モータ回転角θmに基づいてピニオンシャフト３ｃの回転角（ピニオン角θp）を演算するピニオン角演算部３９を備えている。ピニオン角θpは、転舵輪７の舵角に換算可能な回転軸の回転角として用いられる。アシスト指令値演算部２３は、ピニオン角θpに基づく回転角フィードバック制御を実行して第２のアシスト成分Ｔa２*を演算するピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０を備えている。
【００５７】
図７に示すように、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、トルク指令値演算部４１、ピニオン角指令値演算部４２、及びＦ／Ｂ演算部５８を備えている。
【００５８】
トルク指令値演算部４１は、第１のアシスト成分Ｔa１*（Ｔa１**）及び操舵トルクＴhを加算して、トルク指令値Ｔp*の基礎値Ｔp_b*を演算する。トルク指令値演算部４１は、ピニオン角速度ωpに基づいて摩擦トルク成分Ｔfr*を演算する摩擦トルク演算部４４を備えている。トルク指令値演算部４１は、摩擦トルク成分Ｔfr*を基礎値Ｔp_b*から減算してトルク指令値Ｔp*を算出し、ピニオン角指令値演算部４２に出力する。トルク指令値Ｔp*は、ピニオンシャフト３ｃに伝達される入力トルクに対応する。
【００５９】
ピニオン角指令値演算部４２は、トルク指令値Ｔp*の入力トルクにより回転するピニオンシャフト３ｃの理想モデル（入力トルク・回転角モデル）に基づいて、ピニオン角指令値θp*を演算する。ピニオン角指令値θp*は、転舵輪７の舵角に換算可能な回転軸の回転角指令値として演算される。また、「入力トルク・回転角モデル」は、ピニオンシャフト３ｃの回転角（ピニオン角指令値θp*）に基づくバネ項、ピニオンシャフト３ｃの回転角速度（ピニオン角速度ωp*）に基づく粘性項、並びに、慣性項により表される。慣性項は、バネ項及び粘性項の各制御出力であるバネ成分及び粘性成分を入力トルク（トルク指令値Ｔp*）から減じた値に基づくものである。図８に示すように、ピニオン角指令値演算部４２は、慣性項に対応する慣性制御演算部４５、粘性項に対応する粘性制御演算部４６、及びバネ項に対応するバネ特性制御演算部４７を備えている
ピニオン角指令値演算部４２では、トルク指令値演算部４１から出力されるトルク指令値Ｔp*が、粘性制御演算部４６から出力される粘性成分Ｔvi*、及びバネ特性制御演算部４７から出力されるバネ成分Ｔsp*と共に、減算器４８に入力される。減算器４８は、トルク指令値Ｔp*から粘性成分Ｔvi*及びバネ成分Ｔsp*を減算して値（Ｔp**）を生成し、慣性制御演算部４５に出力する。慣性制御演算部４５は、値（Ｔp**）に基づいて、ピニオンシャフト３ｃの角加速度指令値、即ちピニオン角加速度指令値αp*を演算する。
【００６０】
ピニオン角指令値演算部４２は、ピニオン角加速度指令値αp*を積分することによりピニオン角速度指令値ωp*を演算する積分器４９を備えている。粘性制御演算部４６は、ピニオン角速度指令値ωp*に基づいて、粘性成分Ｔvi*を演算する。更に、ピニオン角指令値演算部４２では、積分器５０が、ピニオン角速度指令値ωp*を積分することによりピニオン角指令値θp*を演算する。バネ特性制御演算部４７は、ピニオン角指令値θp*に基づいてバネ成分Ｔsp*を演算する。
【００６１】
ここで、入力トルクに対するピニオンシャフト３ｃの回転角（ピニオン角θp）の理想モデルである「入力トルク・回転角モデル」について説明する。「入力トルク・回転角モデル」は、ステアリングシャフト３やモータ１２等、ＥＰＳ１を構成する各要素の特性に依存するＥＰＳ側理想モデルと、ＥＰＳ１が搭載される車両側の特性に依存する車両側理想モデルとに分けられる。通常、操舵特性に影響を与える車両側の特性は、例えば、サスペンションやホイールアライメントの仕様、及び転舵輪７のグリップ力等により決定される。ＥＰＳ側理想モデルは、慣性項及び粘性項により構成され、車両側理想モデルは、バネ項により構成される。
【００６２】
即ち、ピニオン角指令値演算部４２では、ＥＰＳ側理想モデルが、慣性制御演算部４５及び粘性制御演算部４６により具体化され、車両側理想モデルが、バネ特性制御演算部４７により具体化されている。ピニオン角指令値演算部４２は、「入力トルク・回転角モデル」のバネ特性を変更して車両側の特性を任意に設定可能なバネ特性変更機能を備えている。
【００６３】
図９に示すように、バネ特性制御演算部４７には、ピニオン角指令値θp*とともに、ピニオン角速度指令値ωp*及びピニオン角加速度指令値αp*がそれぞれ入力される。バネ特性制御演算部４７は、各次元（角度、速度及び角速度）の指令値に基づいてバネ成分Ｔsp*を演算する車両特性フィルタ５１を備えている。
【００６４】
車両特性フィルタ５１は、各次元の指令値にそれぞれ対応する周波数特性フィルタ５３ａ〜５３ｃを備えている。車両特性フィルタ５１は、更に、フィルタ処理後のピニオン角指令値θp**、ピニオン角速度指令値ωp**及びピニオン角加速度指令値αp**に対しそれぞれ対応するゲインを乗ずるゲイン乗算部５４ａ〜５４ｃを備えている。車両特性フィルタ５１は、各ゲイン乗算部５４ａ〜５４ｃから出力される各次元の制御量（バネ制御量εsp、粘性制御量εvi、及び慣性制御量εin）を加算してバネ成分Ｔsp*を生成し、減算器４８に出力する。
【００６５】
バネ特性制御演算部４７は、車両特性設定部５５を備えている。車両特性設定部５５は、車速Ｖに応じて変化するフィルタ係数Ａ，Ｂ、バネゲインＫsp、粘性ゲインＫvi、及び慣性ゲインＫinをそれぞれ演算する。車両特性設定部５５は、車速Ｖと各フィルタ係数Ａ，Ｂとの関係がそれぞれ記録された係数マップ５６ａ，５６ｂを備えている。車両特性設定部５５は、更に、車速ＶとバネゲインＫspとの関係が記録されたゲインマップ５７ａ、車速Ｖと粘性ゲインＫviとの関係が記録されたゲインマップ５７ｂ、車速Ｖと慣性ゲインＫinとの関係が記録されたゲインマップ５７ｃを備えている。車両特性設定部５５は、各マップを参照することにより、車速Ｖに応じた各フィルタ係数Ａ，Ｂ、バネゲインＫsp、粘性ゲインＫvi、及び慣性ゲインＫinをそれぞれ演算する。
【００６６】
車両特性フィルタ５１では、各周波数特性フィルタ５３ａ〜５３ｃが、車両特性設定部５５により演算される各フィルタ係数Ａ，Ｂに基づいて、フィルタ処理をそれぞれ実行する。各ゲイン乗算部５４ａ〜５４ｃもまた、車両特性設定部５５により演算されるバネゲインＫsp、粘性ゲインＫvi、及び慣性ゲインＫinの乗算をそれぞれ実行する。
【００６７】
即ち、車両特性設定部５５により、理想モデルとしての「入力トルク・回転角モデル」のバネ特性を変更可能な設定手段が構成されている。バネ特性制御演算部４７は、各係数マップ５６ａ，５６ｂ及び各ゲインマップ５７ａ〜５７ｃの設計、即ち各フィルタ係数（Ａ，Ｂ）及び各ゲイン（Ｋsp，Ｋvi，Ｋv）と車速Ｖとの関係を変更することにより、「入力トルク・回転角モデル」のバネ特性を変更する。こうして、操舵特性に影響する車両側の特性を任意に設定することができる。
【００６８】
図７に示すように、ピニオン角指令値演算部４２により演算されたピニオン角指令値θp*は、ピニオン角演算部３９により検出された実回転角としてのピニオン角θpと共に、Ｆ／Ｂ演算部５８に入力される。Ｆ／Ｂ演算部５８は、ピニオン角指令値θp*とピニオン角θpとの間の偏差に基づく回転角フィードバック制御として、比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）を実行する。こうして、Ｆ／Ｂ演算部５８は、第２のアシスト成分Ｔa２*を生成する。
【００６９】
図２に示すように、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０には、ピニオン角演算部３９によるピニオン角θpの検出が正常か否かを示す状態信号Ｓtrが入力される。正常なピニオン角θpを検出できなくなる場合として、例えば、相対角として検出されるモータ回転角θmを絶対角であるピニオン角θpに換算する際、その中点（ゼロ点）が不明となった場合等が挙げられる。状態信号Ｓtrが正常なピニオン角θpを検出できない旨を示す場合、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、第２のアシスト成分Ｔa２*の演算を停止する。
【００７０】
第２のアシスト成分Ｔa２*は、第１のアシスト成分Ｔa１*と共に加算器５９に入力される。また、アシスト指令値演算部２３は、ピニオン角速度ωpに基づいて位相進み特性を有するフィードフォワード成分Ｔff*を演算するＦ／Ｆ補償制御部６０を備えている。加算器５９には、Ｆ／Ｆ補償制御部６０から出力されるフィードフォワード成分Ｔff*も入力される。アシスト指令値演算部２３は、第１及び第２のアシスト成分Ｔa１*，Ｔa２*、並びにフィードフォワード成分Ｔff*を加算した値に基づいてアシスト指令値Ｔa*を生成し、電流指令値演算部２４に出力する。
【００７１】
即ち、第１実施形態によれば、入力トルクに対するピニオン角θpの理想モデル（入力トルク・回転角モデル）に基づきピニオン角指令値θp*が演算され、ピニオン角指令値θp*に基づく回転角フィードバック制御の実行により第２のアシスト成分Ｔa２*が演算される。これにより、例えば、直進制動時等に生ずる比較的周波数の高い成分を含む転舵輪７からの逆入力振動を効果的に打ち消すことができる。よって、逆入力振動の低減機能を考慮することなく、操舵特性に重点を置いて、第１のアシスト成分Ｔa１*を演算する際のトルク微分制御（トルク微分制御部３３）を含むアシスト勾配Ｒagに基づく各種補償制御特性の最適化制御を設計することができる。アシスト指令値Ｔa*の演算に用いる理想モデルは、「入力トルク・回転角モデル」一つのみである。このため、第１のアシスト成分Ｔa１*と第２のアシスト成分Ｔa２*とが干渉することはない。
【００７２】
更に、ピニオン角θpの微分値であるピニオン角速度ωpに基づいて、位相進み特性を有するフィードフォワード成分Ｔff*を演算する。これにより、回転角フィードバック制御の応答性が向上する。特に、正常なピニオン角θpを検出できない場合、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、第２のアシスト成分Ｔa２*の演算を停止する。このため、演算停止時には、アシスト指令値Ｔa*の減少によりトルク変動が生ずる可能がある。しかしながら、第１実施形態によれば、フィードフォワード成分Ｔff*を並行して演算することで、アシスト指令値Ｔa*の落ち込みを緩和することができる。
【００７３】
また、図２及び図７に示すように、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０には、モータ制御信号生成部２５にて電流フィードバック制御を実行する際に演算される電流偏差ΔＩ（ΔＩ＝Ｉ*−Ｉ）が入力される。また、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、電流偏差ΔＩに基づいて第１のアシスト成分Ｔa１*を補正する電流偏差補正演算部６１を備えている。トルク指令値演算部４１は、補正後の第１のアシスト成分Ｔa１**に基づいてトルク指令値Ｔp*の演算を実行する。
【００７４】
以上、第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００７５】
（１）アシスト指令値演算部２３は、アシスト勾配Ｒagに基づいて、トルク微分値dＴhに基づくトルク微分制御量Ｔdt*を増減しつつ、トルク微分制御量Ｔdt*を操舵トルクＴhに基づく基本アシスト制御量Ｔas*に加算した値を基礎として第１のアシスト成分Ｔa１*を演算する。
【００７６】
また、アシスト指令値演算部２３は、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０を備えている。ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、操舵トルクＴh及び第１のアシスト成分Ｔa１*に基づき、転舵輪７の舵角に換算可能なピニオン角指令値θp*を演算する。そして、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、ピニオン角指令値θp*に基づいて回転角フィードバック制御を実行する。更に、アシスト指令値演算部２３は、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０により演算された第２のアシスト成分Ｔa２*を第１のアシスト成分Ｔa１*に加算した値に基づいてアシスト指令値Ｔa*を演算する。
【００７７】
即ち、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、ピニオンシャフト３ｃに伝達される入力トルクに対するピニオン角θpの理想モデル（入力トルク・回転角モデル）に基づいて、ピニオン角指令値θp*を演算することができる。そして、ピニオン角指令値θp*に基づく回転角フィードバック制御を実行して第２のアシスト成分Ｔa２*を演算する。これにより、直進制動時等に生ずる比較的周波数の高い成分も含む転舵輪７からの逆入力振動を効果的に打ち消すことができる。これにより、逆入力振動の低減機能を考慮することなく、操舵特性に重点を置いて、トルク微分制御、及びトルク微分制御を含むアシスト勾配Ｒagに基づく各種補償制御特性の最適化制御を設計することができる。また、アシスト指令値Ｔa*の演算に用いる理想モデルは、「入力トルク・回転角モデル」一つのみである。このため、第１のアシスト成分Ｔa１*と第２のアシスト成分Ｔa２*とが干渉することはない。従って、より高い水準で逆入力振動を抑制しつつ、優れた操舵特性を実現することができる。
【００７８】
（２）ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、トルク指令値演算部４１を備えている。トルク指令値演算部４１は、操舵トルクＴh及び第１のアシスト成分Ｔa１*に基づいて、ピニオンシャフト３ｃに伝達される入力トルクに対応したトルク指令値Ｔp*を演算する。また、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、「入力トルク・回転角モデル」に基づいてピニオン角指令値θp*を演算するピニオン角指令値演算部４２を備えている。ピニオン角指令値演算部４２は、理想モデルのバネ特性を変更可能なバネ特性変更機能を備えている。
【００７９】
即ち、理想モデルとしての「入力トルク・回転角モデル」は、ピニオンシャフト３ｃの回転角（ピニオン角指令値θp*）に基づくバネ項、ピニオンシャフト３ｃの回転角速度（ピニオン角速度ωp*）に基づく粘性項、並びに、バネ成分及び粘性成分を入力トルク（トルク指令値Ｔp*）から減じた値に基づく慣性項により表される。また、「入力トルク・回転角モデル」は、更に、ＥＰＳ側理想モデルと、車両側理想モデルとに分けられる。ＥＰＳ側理想モデルは、慣性項及び粘性項により構成され、車両側理想モデルは、バネ項により構成される。
【００８０】
この構成によれば、「入力トルク・回転角モデル」のバネ特性が変更可能であるため、操舵特性に影響する車両側の特性を任意に設定することができる。即ち、実際の特性に依らず、制御により任意の特性を形成できるため、設計自由度が向上する。従って、搭載車両に関わらず、操舵特性を共通の設定にすることができ、汎用性が高められる。
【００８１】
（３）アシスト指令値演算部２３は、ピニオン角速度ωpに基づいてフィードフォワード成分Ｔff*を演算する。アシスト指令値演算部２３は、第１及び第２のアシスト成分Ｔa１*，Ｔa２*、並びにフィードフォワード成分Ｔff*を加算した値に基づいて、アシスト指令値Ｔa*を演算する。このように、ピニオン角θpの微分値であるピニオン角速度ωpに基づいて位相進み特性を有するフィードフォワード成分Ｔff*を演算することにより、回転角フィードバック制御の応答性が向上する。また、正常なピニオン角θpを検出できない場合、第２のアシスト成分Ｔa２*の演算を停止せざるを得ない。この場合、演算停止によりアシスト指令値Ｔa*が減少するため、トルク変動が生ずる虞がある。しかしながら、この構成によれば、フィードフォワード成分Ｔff*がアシスト指令値Ｔa*の落ち込みを緩和して、操舵フィーリングに与える影響を抑えることができる。
【００８２】
（４）マイコン２１は、アシスト指令値Ｔa*に対応する電流指令値Ｉ*に基づいて電流フィードバック制御を実行し、モータ制御信号を生成する。ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０は、電流指令値Ｉ*と実電流値Ｉとの間の電流偏差ΔＩに基づいて、ピニオン角指令値θp*（トルク指令値Ｔp*）の演算に用いる第１のアシスト成分Ｔa１*の値を補正する。即ち、車載電源（バッテリー等）を用いるＥＰＳ１では、駆動回路２２が出力可能な電圧には限りがある。このため、高速操舵時等にアシストトルクが不足する虞がある。これにより、回転角フィードバック制御における偏差が拡大し、アシスト不足が助長される虞がある。この点、この構成によれば、電流偏差ΔＩが適正範囲を超えて拡大した場合、電流偏差ΔＩに応じてピニオン角指令値θp*の演算に用いる第１のアシスト成分Ｔa１*の値を低減する。これにより、回転角フィードバック制御における偏差の拡大を抑えることができる。
【００８３】
（５）マイコン２１は、操舵トルクＴhの位相補償を実行する位相補償制御部３２と、位相補償後の操舵トルクＴh´に基づいて基本アシスト制御量Ｔas*を演算する基本アシスト制御部３１とを備えている。基本アシスト制御部３１は、操舵トルクＴh´（及び車速Ｖ）に応じたアシスト勾配Ｒagを位相補償制御部３２に出力する。位相補償制御部３２は、アシスト勾配Ｒagに基づいて、位相補償制御の特性を変更する。即ち、この構成によれば、アシスト勾配Ｒagの上昇に応じて位相補償制御の特性を変更すると共に、モータ制御信号生成部２５により実行される電流フィードバック制御を設計する。これにより、振動の発生が抑えられ、制御が安定化し、電流制御の応答性が高められ、良好な操舵フィーリングが得られる。
【００８４】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を図１０〜図１５を参照して説明する。なお、第２実施形態における第１実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００８５】
図１０に示すように、アシスト指令値演算部１２３は、ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０を備えている。ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、第２のアシスト成分Ｔa２*に基づいて、第２のアシスト成分Ｔa２*を低減するロードインフォメーション制御量Ｔrif*を演算する。また、アシスト指令値演算部１２３は、加算器３４よりも下流側に減算器１６１を備えている。減算器１６１は、ロードインフォメーション制御量Ｔrif*を第１のアシスト成分Ｔa１*に重畳（減算）する。
【００８６】
図１１に示すように、ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、ロードＩＦゲインＫrifを演算するロードＩＦゲイン演算部１６２と、乗算器１６３とを備えている。乗算器１６３は、第２のアシスト成分Ｔa２*に対してロードＩＦゲインＫrifを乗ずることにより、ロードインフォメーション制御量Ｔrif*を演算する。
【００８７】
ここで、入力トルクに対するピニオン角θpの理想モデル（入力トルク・回転角モデル）に基づく回転角フィードバック制御を実行し、ピニオン角指令値θp*に実回転角であるピニオン角θpを追従させると、転舵輪７からの逆入力振動を効果的に打ち消すことができる。しかしながら、運転者は、操舵系を介してステアリングホイール２に伝達される逆入力トルクから、路面状態や転舵輪７のグリップ力等、走行中の車両に関する多くの情報を取得する。このため、ロードインフォメーションの全てを打ち消してしまうと、操舵フィーリングの低下を招く虞がある。
【００８８】
この点を踏まえ、アシスト指令値演算部１２３は、第２のアシスト成分Ｔa２*を低減するロードインフォメーション制御量Ｔrif*を第１のアシスト成分Ｔa１**に重畳する。アシスト指令値演算部１２３は、第１のアシスト成分Ｔa１**に基づいてアシスト指令値Ｔa*を演算する。具体的には、図１０に示すように、重畳後の第１のアシスト成分Ｔa１**に基づいて、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０が「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御」を実行する。次に、重畳後の第１のアシスト成分Ｔa１**に、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０により演算された第２のアシスト成分Ｔa２*が加算される。続いて、ロードＩＦゲインＫrifに示される倍率（Ｋrif＝１〜０）で、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０により実行される「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御」が無効化される。これにより、転舵輪７からの逆入力トルクが、ロードインフォメーションとしてステアリングホイール２に伝達される（ロードインフォメーション補償制御）。
【００８９】
一般的なＥＰＳの場合、ステアリングシャフト３には、トーションバー１５が設けられている。この場合の操舵感性能は、「操舵トルク（Ｔh）」「転舵輪からの逆入力（Ｆ）」を入力とし、「ステアリングホイールの舵角（θh）」「転舵輪の舵角に換算可能の回転角（θp）」を出力としたモデル（２入力２出力モデル）により評価することができる。「操舵感性能」は、各状態量の相関関係により表現される４項目、即ち、「操舵応答性（θh＆Ｔh）」「車両一体感（Ｔh＆θp）」「耐外乱性能（Ｆ＆θh）」「ロードインフォメーション（Ｆ＆Ｔh）」により構成されている。ロードインフォメーション補償制御を実行する場合、「２入力２出力モデル」は、図１２に示すブロック線図により表される。
【００９０】
図１２中、「Ｇh」は、トーションバー１５及びステアリングホイール２間の伝達関数（ＴＢ上側伝達関数）であり、「Ｇp」は、トーションバー１５及び転舵輪７間の伝達関数（ＴＢ下側伝達関数）である。「ｋs」は、トーションバー１５のバネ定数、「Ｔs」は、トーションバー１５下側の伝達トルク、「Ｔa」は、アシストトルクである。
【００９１】
更に、理想モデル（入力トルク・回転角モデル）におけるＴＢ下側伝達関数を「Ｇpm」とし、実際の車両におけるＴＢ下側伝達関数を「Ｇpr」とする。また、理想モデルの負荷特性（モデル負荷特性）に対する車両の負荷特性（実負荷特性）の位相差を「θ０」とし、理想モデルの負荷特性（モデル負荷特性）に対するロードインフォメーション補償制御実行時の負荷特性（制御負荷特性）の位相差を「θ１」とする。図１３に示すように、各負荷特性を複素平面上に表すことで、「制御負荷特性」は、「モデル負荷特性（Ｋrif＝０）」と「実負荷特性（Ｋrif＝１）」との間の特性となる。
【００９２】
ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、ロードＩＦゲインＫrifの設定により、「制御負荷特性」を、「モデル負荷特性（Ｋrif＝０）」と「実負荷特性（Ｋrif＝１）」との間で自在に制御することができる。ＥＰＳ１は、理想モデルとの間の負荷特性の差による逆入力トルクを、ロードインフォメーションとしてステアリングホイール２に伝達させることができる。これにより、転舵輪７から入力されるノイズとしての振動が抑制されることに加え、必要なロードインフォメーションを取得することができる。
【００９３】
図１１に示すように、ロードＩＦゲイン演算部１６２は、車速Ｖに基づいてロードＩＦゲインＫrifを演算する。ロードＩＦゲイン演算部１６２は、車速Ｖが速いほど、ロードＩＦゲインＫrifがより小さくなるように演算する。停車状態に対応する車速Ｖ１以下の領域では、ロードＩＦゲインＫrifが一定の値となる（Ｋrif＝１）。直進制動時等に生ずる逆入力振動は、車速Ｖと共に増大する。従って、車速Ｖに応じてロードＩＦゲインＫrifを変更すれば、ノイズとなる逆入力振動を効果的に抑制したうえで、より多くのロードインフォメーションをステアリングホイール２に伝達することができる。
【００９４】
また、ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、ロードＩＦゲインＫrifとして「１」を演算する異常時ゲイン演算部１６４と、切替制御部１６５とを備えている。切替制御部１６５は、異常時ゲイン演算部１６４又はロードＩＦゲイン演算部１６２の各演算値の何れか一方のみをロードＩＦゲインＫrifとして乗算器６３に出力する。
【００９５】
ロードＩＦゲインＫrifを「１」とすることにより、ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０から出力されるロードインフォメーション制御量Ｔrif*は、第２のアシスト成分Ｔa２*を相殺する値になる（Ｔrif*＝Ｔa２*）。つまり、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０により実行される「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御」が全て無効化される。そして、図１３に示すように、ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、特定条件成立時の「制御負荷特性」を「実負荷特性」に等しくする。
【００９６】
ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、ゲイン切替判定部１６６を備えている。切替制御部１６５の作動は、ゲイン切替判定部１６６により制御される。図１１に示すように、ゲイン切替判定部１６６には、ピニオン角演算部３９によるピニオン角θpの検出が正常か否かを示す状態信号Ｓtrが入力される。正常なピニオン角θpを検出できなくなる場合として、相対角として検出されるモータ回転角θmを絶対角であるピニオン角θpに換算する際、その中点（ゼロ点）が不明となった場合等が挙げられる。状態信号Ｓtrが「正常なピニオン角θpを検出できない状態にあること」を示す場合、ゲイン切替判定部１６６は、乗算器１６３に出力されるロードＩＦゲインＫrifの値を、異常時ゲイン演算部１６４の演算値である「１」に切り替える。
【００９７】
また、ゲイン切替判定部１６６には、ピニオン角指令値θp*とピニオン角θpとの間の回転角偏差Δθp、及びピニオン角速度指令値ωp*とピニオン角速度ωpとの間の回転角速度偏差Δωpがそれぞれ入力される。回転角偏差Δθp及び回転角速度偏差Δωpに基づいて理想モデルから乖離した状態にあると推定される場合にも、ゲイン切替判定部１６６は、乗算器１６３に出力されるロードＩＦゲインＫrifの値を、異常時ゲイン演算部１６４の演算値である「１」に切り替える。
【００９８】
図１４に示すように、ゲイン切替判定部１６６は、先ず、状態信号Ｓtrに基づきピニオン角θpの検出が正常か否かを判定する（ステップ１０１）。次に、ステップ１０１において、ピニオン角θpの検出が正常であると判定した場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）、ゲイン切替判定部１６６は、回転角偏差Δθp（の絶対値）が所定値Ａ以下であるか否かを判定する（ステップ１０２）。ステップ１０２において、回転角偏差Δθpが所定値Ａ以下であると判定した場合（|Δθp|≦Ａ、ステップ１０２：ＹＥＳ）、ゲイン切替判定部１６６は、回転角速度偏差Δωp（の絶対値）が所定値Ｂ以下であるか否かを判定する（ステップ１０３）。回転角速度偏差Δωpが所定値Ｂ以下であると判定した場合（|Δωp|≦Ｂ、ステップ１０３：ＹＥＳ）、ゲイン切替判定部１６６は、車速Ｖに応じて変化するロードＩＦゲイン演算部１６２の演算値をロードＩＦゲインＫrifとして出力すべき旨を判定する（通常出力、ステップ１０４）。
【００９９】
一方、正常なピニオン角θpを検出できないと判定した場合（ステップ１０１：ＮＯ）、ゲイン切替判定部１６６は、異常時ゲイン演算部１６４の演算値である「１」をロードＩＦゲインＫrifとして出力すべき旨を判定する（異常時出力、ステップ１０５）。回転角偏差Δθpが所定値Ａよりも大きいと判定した場合（|Δθp|＞Ａ、ステップ１０２：ＮＯ）、又は回転角速度偏差Δωpが所定値Ｂより大きいと判定した場合（|Δωp|＞Ｂ、ステップ１０３：ＮＯ）も、ゲイン切替判定部１６６は、ステップ１０５を実行して、ロードＩＦゲインＫrifとして「１」を出力すべき旨を判定する。
【０１００】
即ち、正常なピニオン角θpを検出できなければ、回転角フィードバック制御を正しく実行することはできない。また、回転角フィードバック制御の実行時、回転角偏差Δθp（及び回転角速度偏差Δωp）が著しく拡大した状態にある場合は、理想モデルに基づき演算されるピニオン角指令値θp*に実回転角であるピニオン角θpを追従させることができない状態、即ち、理想モデルから乖離した状態にあると推定される。尚、回転角偏差Δθpや回転角速度偏差Δωpが著しく拡大する状況として、例えば、縁石衝突時やステアリングエンドを超えた切り込み操舵時、或いは電源電圧に基づく電流制御の限界を超えた場合等が挙げられる。このような状況下で回転角フィードバック制御を継続すると、アシスト不足が助長され、制御の不安定化を招く虞がある。
【０１０１】
「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御を停止すべき状況」に対応する特定条件が成立した場合、ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、ロードＩＦゲインＫrifの値を「１」に設定して、第２のアシスト成分Ｔa２*を相殺するようなロードインフォメーション制御量Ｔrif*を演算する。こうして演算されたロードインフォメーション制御量Ｔrif*により、理想モデルに基づく回転角フィードバック制御を全て無効化することによって、速やかなフェールセーフが行われる。
【０１０２】
以上、第２実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【０１０３】
（６）アシスト指令値演算部１２３は、ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０を備えている。ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、理想モデルに基づく回転角フィードバック制御を実行して得られる第２のアシスト成分Ｔa２*にロードＩＦゲインＫrifを乗ずる。これにより、第２のアシスト成分Ｔa２*を低減するロードインフォメーション制御量Ｔrif*が演算される。この構成によれば、ロードＩＦゲインＫrifの設定により、制御上の負荷特性（制御負荷特性）を、理想モデルの負荷特性（モデル負荷特性：Ｋrif＝０）と実際の車両の負荷特性（実負荷特性：Ｋrif＝１）との間で自在に制御することができる。そして、理想モデルとの間の負荷特性の差により表面化する逆入力トルクを、ロードインフォメーションとしてステアリングホイール２に伝達させることができる。これにより、転舵輪７から入力されるノイズとしての振動を抑制しつつ、必要なロードインフォメーションを取得することができる。
【０１０４】
（７）ロードインフォメーション補償手段としてのロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、車速Ｖに基づいてロードＩＦゲインＫrifを演算するロードＩＦゲイン演算部１６２を備えている。ロードＩＦゲイン演算部１６２は、車速Ｖが速いほどロードＩＦゲインＫrifの値がより小さくなるように演算する。即ち、直進制動時等に生ずる逆入力振動は、車速Ｖと共に増大する。従って、この構成によれば、車速Ｖに応じてロードＩＦゲインＫrifを変更し、「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御」の実行による振動抑制作用を有効に機能させる。その結果、ノイズとなる逆入力振動を効果的に抑制しつつ、より多くのロードインフォメーションがステアリングホイール２に伝達される。
【０１０５】
（８）状態信号Ｓtrが「正常なピニオン角θpの検出ができない状態にあること」を示す場合、ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、ロードＩＦゲインＫrifの値を「１」に設定して、第２のアシスト成分Ｔa２*を相殺するようなロードインフォメーション制御量Ｔrif*を演算する。
【０１０６】
（９）回転角偏差Δθp及び回転角速度偏差Δωpの少なくとも何れかに基づいて理想モデルから乖離した状態にあると推定される場合、ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０は、ロードＩＦゲインＫrifの値を「１」として第２のアシスト成分Ｔa２*を相殺するようなロードインフォメーション制御量Ｔrif*を演算する。
【０１０７】
一般に、正常なピニオン角θpを検出できなければ、正しく回転角フィードバック制御を実行することができない。また、回転角フィードバック制御の実行時、回転角偏差Δθp（及び回転角速度偏差Δωp）が著しく拡大した状態にある場合は、理想モデルに基づき演算されるピニオン角指令値θp*に実回転角であるピニオン角θpを追従させることができない状態、即ち、理想モデルから乖離した状態にあると推定される。このような状況下で回転角フィードバック制御を継続すると、アシスト不足が助長されるため、制御が不安定になる虞がある。この点、（８）（９）の構成により、理想モデルに基づく回転角フィードバック制御を全て無効化することで、「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御を停止すべき状況」にある場合に、速やかにフェールセーフを図ることができる。その結果、より高い信頼性を確保することができる。
【０１０８】
尚、第１及び第２実施形態は、以下のように変更してもよい。
【０１０９】
・本発明を、ピニオン型やラックアシスト型等のＥＰＳに適用してもよい。
【０１１０】
・転舵輪７の舵角に換算可能な回転軸は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂであってよく、モータ回転軸であってもよい。
【０１１１】
・トルク微分制御及び操舵トルクＴhの位相補償制御について、他の補償制御の実行と共に、アシスト勾配Ｒagに基づき、制御特性を最適化してもよい。また、他の補償制御についてもアシスト勾配Ｒagに基づき、制御特性を最適化してもよい。
【０１１２】
・トルク微分制御部３３では、アシスト勾配ゲインＫagに応じて増減する値をトルク微分制御量Ｔdt*（Ｔdt*＝εdt×Ｋag）として演算したが、トルク微分制御部３３の外部でアシスト勾配ゲインＫagに基づきトルク微分制御量Ｔdt*を補正してもよい。
【０１１３】
・ピニオン角演算部３９は、モータレゾルバ（回転角センサ）２７により検出されるモータ回転角θmに基づいてピニオン角θpを検出していたが、回転角センサにより実測してもよい。
【０１１４】
・トルク指令値演算部４１は、ピニオン角速度ωpに基づいて摩擦トルク成分Ｔfr*を演算する摩擦トルク演算部４４を備え、第１のアシスト成分Ｔa１*及び操舵トルクＴhの加算値から摩擦トルク成分Ｔfr*を減算しトルク指令値Ｔp*を生成していたが、第１のアシスト成分Ｔa１*及び操舵トルクＴhの加算値を基礎とするものに摩擦トルク成分Ｔfr*以外の成分を加えてもよい。また、摩擦トルク成分Ｔfr*の演算を省略してもよい。
【０１１５】
・電流偏差補正演算部６１は、電流偏差ΔＩに基づいて、ピニオン角指令値θp*（トルク指令値Ｔp*）の演算に用いる第１のアシスト成分Ｔa１*を補正していたが、ピニオン角指令値演算部４２により演算されたピニオン角指令値θp*を補正してもよい。また、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０により演算された第２のアシスト成分Ｔa２*を低減するように補正してもよい。この場合も、回転角フィードバック制御における偏差の拡大を抑えることができる。但し、第１のアシスト成分Ｔa１*を補正する構成は、入力トルクに対する回転角の理想モデルのかたちを崩すことなくアシスト指令値Ｔa*を低減できるとの利点を有している。
【０１１６】
・また、電流偏差ΔＩが適正範囲を超えて拡大した場合に限らず、電流偏差ΔＩに応じて、電流偏差ΔＩに基づく補正を低減してもよい。また、電流偏差ΔＩが適正範囲を超えた場合、回転角フィードバック制御に用いる第１のアシスト成分Ｔa１*を所定値以下に制限してもよい。
【０１１７】
・車速Ｖに応じて、ロードインフォメーション補償成分としてのロードＩＦゲインＫrifを変更したが、制動時には、ロードインフォメーション制御量Ｔrif*が小さくなるようにロードＩＦゲインＫrifを変更してもよい。具体的には、図１５のフローチャートに示すように、制動中であるか否かを判定し（ステップ２０１）、制動中でない場合（ステップ２０１：ＮＯ）、車速Ｖに応じたロードＩＦゲインＫrifを演算する（ステップ２０２）。ステップ２０１において、制動中であると判定した場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）、より小さなロードＩＦゲインＫrifを演算する（ステップ２０３）。即ち、制動時には、ノイズとして認識され易い比較的周波数の高い振動が発生する。この場合、ロードインフォメーション制御量Ｔrif*を小さくして、「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御」の実行による振動抑制作用を有効に機能させる。その結果、ノイズとなる逆入力振動を効果的に抑制しつつ、より多くのロードインフォメーションをステアリングホイール２に伝達することができる。
【０１１８】
・回転角偏差Δθp又は回転角速度偏差Δωpの少なくとも何れかが著しく拡大し、理想モデルから乖離した状態にあると推定される場合、ロードＩＦゲインＫrifの値を「１」として、第２のアシスト成分Ｔa２*を相殺するようなロードインフォメーション制御量Ｔrif*を演算したが、以下のように変更してもよい。即ち、回転角偏差Δθp又は回転角速度偏差Δωpの少なくとも何れかに基づいて理想モデルからの乖離度（乖離の程度）を推定し、乖離度に基づいてロードＩＦゲインＫrifを変更してもよい。通常は、回転角偏差Δθp及び回転角速度偏差Δωpが拡大するほど、理想モデルからの乖離度が高いと推定される。この場合、乖離度が高いほど、ロードインフォメーション制御量Ｔrif*が大きくなるようにロードＩＦゲインＫrifを変更して、「理想モデルに基づく回転角フィードバック制御」を無効化すれば、制御が安定化する。
【０１１９】
・ロードインフォメーションＦ／Ｂ制御部１６０では、ロードＩＦゲインＫrifの値を自動的に変更したが、運転者が設定手段を操作することでロードＩＦゲインＫrifの値を変更可能としてもよい。例えば、路面凍結時等、低μ路を走行する場合、より多くのロードインフォメーションを取得できることが望ましい。この場合、設定手段を設定して取得可能なロードインフォメーションの量を設定できれば、操舵フィーリングを向上させることができる。
【０１２０】
・基本アシスト制御量Ｔas*及びトルク微分制御量Ｔdt*を加算する加算器３４よりも下流側に設けられた減算器１６１において、ロードインフォメーション制御量Ｔrif*を第１のアシスト成分Ｔa１*に重畳（減算）したが、ピニオン角Ｆ／Ｂ制御部４０の上流及び加算器５９の上流のそれぞれにおいて、第１のアシスト成分Ｔa１*にロードインフォメーション制御量Ｔrif*を重畳してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2012133590.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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