(57)【要約】【課題】良好な操舵フィーリングが容易に得られるようにすることができる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】セルフアライニングトルクＴｘを推定し、アシスト比率決定部１２１にて、セルフアライニングトルクＴｘに応じてセルフアライニングトルクＴｘのうちモータ６が負担する比率（アシスト比率）Ｒを決定する。このアシスト比率ＲとセルフアライニングトルクＴｘとを乗じた値を基本アシスト要求値Ｔｂとし、この基本アシスト要求値Ｔｂに安定化のための補償量δＴを加えた値をアシストトルクの指令値Ｔａ＊とする。この構成により、基本アシスト要求値Ｔｂを算出するためのチューニングパラメータが、セルフアライニングトルクＴｘとアシスト比率Ｒとの間の対応関係のみであり、しかも、この対応関係は動特性を持たないので、良好な操舵フィーリングが得られるように設計することが極めて容易となる。【選択図】図２
2010184605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング側入力軸とタイヤ側出力軸とを連結しているトーションバーを有し、そのトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出するトルクセンサと、アシストトルクを発生させるモータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
タイヤに発生するセルフアライニングトルクを決定するセルフアライニングトルク決定手段と、
そのセルフアライニングトルク決定手段で決定されたセルフアライニングトルクと、セルフアライニングトルクとアシスト比率との間の予め設定された対応関係とに基づいて、セルフアライニングトルクのうちモータが負担する比率を示すアシスト比率を決定し、その決定したアシスト比率と前記セルフアライニングトルクとから指令トルクを生成する指令トルク生成器とをさらに備え、
その指令トルク生成器で生成された指令トルクに基づいて、前記モータに発生させるアシストトルクを決定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において、
前記セルフアライニングトルク決定手段は、前記アシストトルクの指令値と、前記トルクセンサの検出値と前記モータの回転速度とに基づいて、外乱オブザーバにより前記セルフアライニングトルクを推定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において、
前記外乱オブザーバのカットオフ周波数が、ドライバがステアリングホイールを操舵する際に生じる路面反力に起因するセルフアライニングトルクの周波数帯と、路面状況がタイヤに伝達されることに起因するセルフアライニングトルクの周波数帯とを分ける周波数に設定されてい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において、
前記セルフアライニングトルク決定手段として、前記トルクセンサからタイヤまでの動力伝達経路に設けられた第２のトルクセンサを備えてい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乃至４のいずれか１項において、
ステアリングホイールに入力されるトルクに対する前記トルクセンサによって検出されるトルクおよびモータ速度を含む系全体を安定化させるための補償量を、前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて算出する安定化制御器をさらに備え、
前記アシストトルクの指令値が、前記アシスト比率と前記セルフアライニングトルクとを乗じて得られる基本アシスト要求値と、前記安定化制御器にて算出された補償量とに基づいて決定されるようになっており、
前記安定化制御器は、前記アシスト比率に応じて前記補償量を変化させ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５において、
前記安定化制御器は、
前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記アシスト比率が所定の最小値であるとしたときの前記補償量を最小時補償量として算出する第１補償部と、
前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記アシスト比率が所定の最大値であるとしたときの前記補償量を最大時補償量として算出する第２補償部と、
前記最小時補償量と前記最大時補償量とを用い、線形補間によって、前記指令トルク生成器によって決定されたアシスト比率に対応した前記補償量を決定する線形補間部とを備えてい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し、特に、モータに発生させるアシストトルクの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイールと一体回転する入力軸とピニオン軸などの出力軸との間にトルクセンサが設けられている。このトルクセンサは、上記入力軸と出力軸とを連結するトーションバーを有しており、このトーションバーのねじれ角に基づいてトルクを検出するものである。
【０００３】
上記トルクセンサによって検出されたトルクに加えて、セルフアライニングトルクを用いてアシストトルクの制御を行う電動パワーステアリング装置が知られている（たとえば特許文献１）。
【０００４】
特許文献１では、モータ電流指令値Irとモータ角速度ωとを入力パラメータとしてセルフアライニングトルクESを推定し、このセルフアライニングトルクESと、バネ係数１３４（Ktb）からの出力Ttbとの加算値SatEを入力パラメータとして操舵反力ATを推定する。そして、この操舵反力ATフィードバックされて操舵トルクThとの偏差(AT-Th)がコントロールユニット１００に入力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】２００３−２００８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のものは、操舵トルクThに基づいて推定したセルフアライニングトルクAT
をフィードバックするフィードバックループが存在することに加えて、バネ係数１３４（Ktb）からの出力Ttbに基づいて操舵フィードバック部１２０にて決定される操舵反力ATをフィードバックするフィードバックループが存在するため、二重のフィードバックループ構造となっている。しかも、二重のフィードバックループ構造であることに加えて、バネ係数１３４（Ktb）からの出力Ttbは実質的に操舵トルクThと等しい。そのため、良好な操舵フィーリングが得られるようにするためのチューニングが極めて困難である。
【０００７】
また、セルフアライニングトルクESは操舵トルクATによって大きく変化するものであるが、特許文献１においてセルフアライニングトルクESを推定している外乱オブザーバは、モータ電流指令値Irとモータ角速度ωとからセルフアライニングトルクESを推定しており、操舵トルクに関連するパラメータを用いていない。そのため、セルフアライニングトルクESの推定精度が不十分であり、結果として、良好な操舵フィーリングを得ることが困難である。
【０００８】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、良好な操舵フィーリングを容易に得られるようにすることができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その目的を達成するための請求項１記載の発明は、ステアリング側入力軸とタイヤ側出力軸とを連結しているトーションバーを有し、そのトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出するトルクセンサと、アシストトルクを発生させるモータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
タイヤに発生するセルフアライニングトルクを決定するセルフアライニングトルク決定手段と、そのセルフアライニングトルク決定手段で決定されたセルフアライニングトルクと、セルフアライニングトルクとアシスト比率との間の予め設定された対応関係とに基づいて、セルフアライニングトルクのうちモータが負担する比率を示すアシスト比率を決定し、その決定したアシスト比率と前記セルフアライニングトルクとから指令トルクを生成する指令トルク生成器とをさらに備え、その指令トルク生成器で生成された指令トルクに基づいて、前記モータに発生させるアシストトルクを決定することを特徴とする。
【００１０】
このように本発明では、タイヤに発生するセルフアライニングトルクを決定し、この決定したセルフアライニングトルクと予め設定された対応関係とに基づいてアシスト比率を決定し、このアシスト比率とセルフアライニングトルクとに基づいて指令トルクを生成する。従って、指令トルクを生成するためのチューニングパラメータを上記対応関係１つのみにすることが可能であり、且つ、この対応関係は予め設定された関係であって動特性を持たないので、良好な操舵フィーリングが得られるように設計することが極めて容易となる。
【００１１】
ここで、セルフアライニングトルクは、請求項２のように推定によって決定することができる。その請求項２は、前記セルフアライニングトルク決定手段は、前記アシストトルクの指令値と、前記トルクセンサの検出値と前記モータの回転速度とに基づいて、外乱オブザーバにより前記セルフアライニングトルクを推定することを特徴とする。
【００１２】
このように外乱オブザーバを用いた推定によりセルフアライニングトルクを決定すれば、セルフアライニングトルクを決定するための特別な機械的構成を備える必要がない。また、アシストトルクの指令値、モータの回転速度に加えて、トルクセンサの検出値を用いてセルフアライニングトルクを推定している。そのため、精度よくセルフアライニングトルクを推定することができる。また、アシストトルクの指令値はセルフアライニングトルクの推定のためにフィードバックされるものの、二重のフィードバックループではない。従って、推定によりセルフアライニングトルクを決定する構成としても、チューニングを困難にしてしまうことも抑制できる。
【００１３】
上記外乱オブザーバのカットオフ周波数は、請求項３記載のように、ドライバがステアリングホイールを操舵する際に生じる路面反力に起因するセルフアライニングトルクの周波数帯と、路面状況がタイヤに伝達されることに起因するセルフアライニングトルクの周波数帯とを分ける周波数に設定されていることが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、外乱オブザーバによって推定されるセルフアライニングトルクは、主として、ドライバがステアリングホイールを操舵する際に生じる路面反力に起因するものとなる結果、アシストトルクは、路面状況がタイヤに伝達されることに起因するセルフアライニングトルクによってはあまり変化しないことになる。これは、路面状況がタイヤに伝達されることに起因するセルフアライニングトルクは、そのままステアリングホイールへ伝達されることを意味する。従って、ドライバはステアリングホイールから路面状況を把握することが可能となる。また、ドライバがステアリングホイールを操舵する際に生じる路面反力はアシストトルクに反映されるので、操舵フィーリングも良好となる。
【００１５】
セルフアライニングトルクは、請求項４のようにセンサによって検出することもできる。その請求項４は、前記セルフアライニングトルク決定手段として、前記トルクセンサからタイヤまでの動力伝達経路に設けられた第２のトルクセンサを備えていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５は、ステアリングホイールに入力されるトルクに対する前記トルクセンサによって検出されるトルクおよびモータ速度を含む系全体を安定化させるための補償量を、前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて算出する安定化制御器をさらに備え、前記アシストトルクの指令値が、前記アシスト比率と前記セルフアライニングトルクとを乗じて得られる基本アシスト要求値と、前記安定化制御器にて算出された補償量とに基づいて決定されるようになっており、前記安定化制御器は、前記アシスト比率に応じて前記補償量を変化させることを特徴とする。
【００１７】
この請求項５記載の発明によれば、補償量を算出する安定化制御器を備えており、アシストトルクの指令値はその補償量に基づいて決定されるので、安定な制御を行うことができる。ただし、本発明者は、ステアリングホイールに入力されるトルクと前記トルクセンサによって検出されるトルクとの関係はアシスト比率によって変化することを見出した。従って、安定化制御器においてアシスト比率と無関係に補償量が算出されるとすると、十分に安定な制御を行うことができない。しかし、請求項５では、安定化制御器は、トルクセンサによって検出されるトルクに応じて算出する補償量を、アシスト比率に応じて変化させている。従って、十分に安定な制御を行うことが可能となる。
【００１８】
請求項６は、前記安定化制御器が、前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記アシスト比率が所定の最小値であるとしたときの前記補償量を最小時補償量として算出する第１補償部と、前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記アシスト比率が所定の最大値であるとしたときの前記補償量を最大時補償量として算出する第２補償部と、前記最小時補償量と前記最大時補償量とを用い、線形補間によって、前記指令トルク生成器によって決定されたアシスト比率に対応した前記補償量を決定する線形補間部とを備えていることを特徴とする。このようにすれば、種々のアシスト比率に応じた安定化制御器を簡単な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の実施形態となる電動パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１の制御装置１の構成および機能を示すブロック図である。
【図３】図１に示したＥＰＳに基づいて作成したモデルを示す図である。
【図４】基本アシスト要求値Ｔｂをアシスト指令値Ｔａ＊として用いて制御を行った場合と、基本アシスト要求値Ｔｂに補償量δＴを加えた値をアシスト指令値Ｔａ＊として用いて制御を行った場合とを対比して示すボード線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用された電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）の全体構成を示す模式図である。
【００２１】
図１に示されるように、ステアリングホイール（以下、ハンドルという）２にはステアリング軸３が接続されており、ステアリング軸３はハンドル２と一体回転する。このステアリンク軸３には減速機構５が取り付けられている。減速機構５はモータ６の回転を減速してステアリング軸３に伝達する。モータ６は、ドライバの操舵力を補助する操舵補助トルクを発生するものであり、減速機構５を介してステアリング軸３に接続されている。
【００２２】
トルクセンサ４は、図示しないトーションバーを備えており、そのトーションバーによってステアリング軸３とインターミディエイトシャフト７とが連結されている。ステアリング軸３がインターミディエイトシャフト７に対して回転すると、その回転に応じてトーションバーにねじれが生じる。トルクセンサ４には、このねじれを検出するセンサが備えられており、検出したねじれを制御装置１へ逐次供給する。
【００２３】
インターミディエイトシャフト７のステアリング軸３とは反対側の端は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置８のピニオン軸９に連結されている。このピニオン軸９とラック軸１０とによってギヤ装置８は構成される。そして、ラック軸１０の両端には、図示しないタイロッド及びナックルアームを介して左右操舵輪としての一対のタイヤ１１がそれぞれ連結されている。従って、ピニオン軸９の回転運動がラック軸１０の直線運動に変換されると、そのラック軸１０の直線運動変位に応じた角度だけ、左右のタイヤ１１が転舵される。
【００２４】
車速センサ１２、回転角センサ１３、モータ電流検出回路１４は、それぞれ、車速Ｖ、モータ６の回転角θｃ、モータ６を流れる電流を逐次検出し、検出した車速Ｖ、回転角θｃ、モータ電流値を示す信号を制御装置１に逐次供給する。また、トルクセンサ４によって検出されたトルク（以下、トーショントルクという）Ｔｓを示す信号も制御装置１に入力される。制御装置１は、入力される上記信号に基づいてモータ６の駆動を制御する。
【００２５】
次に、図２を参照して、制御装置１の構成や機能等について説明する。この制御装置１は、マイクロコンピュータを備えており、一部または全部の機能がそのマイクロコンピュータによって実現される。
【００２６】
制御装置１は、セルフアライニングトルク推定器１１０、指令トルク生成器１２０、安定化制御器１３０を備えており、これらを用いてモータ６に発生させるべきアシストトルクの指令値であるアシスト指令値Ｔａ＊を決定する。
【００２７】
電流指令値変換器１５０は、予め記憶されているマップあるいは関係式に基づいて、アシスト指令値Ｔａ＊を電流指令値に変換する。電流制御部１６０は、たとえば、４つのＭＯＳＦＥＴからなるブリッジ回路等の周知のモータ駆動回路を備えており、モータ電流検出回路１４によって検出されるモータ電流値が、電流指令値変換器１５０から供給される電流指令値となるようにモータ駆動回路のフィードバック制御を行なう。なお、前述のモータ電流検出回路１４は、モータ駆動回路と接地ラインとの間に設けられた電流検出抵抗の両端間の電圧を検出することによって、モータ６に流れる電流を検出している。
【００２８】
次に、上記アシスト指令値Ｔａ＊の決定処理について説明する。アシスト指令値Ｔａ＊は、基本アシスト要求値Ｔｂに補償量δＴを加えた値であり、基本アシスト要求値Ｔｂは、セルフアライニングトルク推定器１１０によって推定されたセルフアライニングトルクＴｘに基づいて、指令トルク生成器１２０で生成される。
【００２９】
そこで、まず、セルフアライニングトルクＴｘを推定するセルフアライニングトルク推定器１１０を説明する。セルフアライニングトルク推定器１１０は外乱オブザーバ構成によりセルフアライニングトルクＴｘを推定しており、トーショントルクＴｓと、モータ６の回転角θｃと、アシストトルク指令値Ｔａ＊とが入力され、これらに基づいて下記式１からセルフアライニングトルクＴｘを推定する。
【００３０】
ここで、セルフアライニングトルクＴｘには、たとえば、ドライバがハンドル２を切った時に生じる路面反力に起因するものや、道路に存在するギャップ（凹凸）を車両が通過する際に、そのギャップによってタイヤ１１が回転させられることに起因するものなどがある。
【００３１】
ただし、式１において、カットオフ周波数τは、ドライバがハンドル２を操舵する際に生じる路面反力に起因するセルフアライニングトルクＴｘの周波数帯と、路面状況がタイヤ１１に伝達されることに起因するセルフアライニングトルクＴｘの周波数帯とを分ける周波数に設定されている。具体的には、本実施形態では、カットオフ周波数τは５Ｈｚに設定されている。そのため、このセルフアライニングトルク推定器１１０によって推定されるセルフアライニングトルクＴｘは、主として、ドライバがハンドル２を切った時に生じる路面反力に起因するトルクとなる。
【００３２】
【数１】
2010184605.tif 000003
上記式１は、図１に示したＥＰＳをモデル化した図３に示すモデルを用いて導出したものである。そこで、この図３のモデルを説明する。図３に示すモデルは、ハンドル部２００とモータ部２１０とラック部２２０とを有しており、ハンドル部２００とモータ部２１０とはトーションバーを表すバネ２３０によって連結されている。また、モータ部２１０とラック部２２０とはインターミディエイトシャフト７を表すバネ２４０によって連結されている。また、２５０は回転の際の摩擦抵抗を意味している。
【００３３】
この図３において、Ｔはトルク、Ｋはねじりばね定数、Ｉはイナーシャ、Ｃは回転摩擦係数、θは回転角、ｈはハンドル部２００、ｃはモータ部２１０、Ｌはラック部２２０、ｉはインターミディエイトシャフト７を示している。また、Ｔａはアシストトルクを示し、Ｔｓは前述のようにトーショントルクを示している。この図３のモデルから、下記式２〜４に示す等式が成り立つ。
【００３４】
【数２】
2010184605.tif 000004
【００３５】
【数３】
2010184605.tif 000005
【００３６】
【数４】
2010184605.tif 000006
また、図３のモデルにおいて、タイヤ側からトーションバーに伝達されるトルク、すなわち、セルフアライニングトルクＴｘは、インターミディエイトシャフト７を表すバネ２４０に加えられるトルク（すなわちインターミディエイトトルク）に、モータ部２１０の粘性摩擦トルクを加えることによって求められる。従って、セルフアライニングトルクＴｘは下記式５によって表すことができる。
【００３７】
【数５】
2010184605.tif 000007
さらに、式３を用いると、式５は次の式６に変形することができる。
【００３８】
【数６】
2010184605.tif 000008
この式６において、右辺第２項はトーショントルクＴｓである。従って、セルフアライニングトルクＴｘは、アシストトルクＴａと、トーショントルクＴｓとモータ６の回転速度θｃとによって推定可能であるといえる。
【００３９】
そして、ノイズ除去を目的に１／（τｓ＋１）のローパスフィルターを作用させると、下記式７が得られ、さらに、式７を変形すると、前述の式１が得られるのである。
【００４０】
【数７】
2010184605.tif 000009
図１に戻って、セルフアライニングトルク推定器１１０で推定されたセルフアライニングトルクＴｘは指令トルク生成器１２０へ入力される。この指令トルク生成器１２０は、アシスト比率決定部１２１と乗算器１２２とを備えている。
【００４１】
アシスト比率決定部１２１は、セルフアライニングトルクＴｘに対してモータ６が負担する（すなわちアシストする）比率を０〜１の範囲で決定する部分であり、セルフアライニングトルクＴｘからアシスト比率Ｒを決定するアシスト比率決定マップを有している。なお、このアシスト比率決定マップが請求項の対応関係に相当する。
【００４２】
このアシスト比率決定マップは、セルフアライニングトルクＴｘが小さいうちはアシスト比率Ｒが小さく、セルフアライニングトルクＴｘが大きくなるとアシスト比率Ｒも大きくなるように設定される。たとえば、セルフアライニングトルクＴｘが所定の範囲内では、セルフアライニングトルクＴｘとアシスト比率Ｒとが比例し、セルフアライニングトルクＴｘがその所定の範囲を超えるとアシスト比率Ｒが一定となるように設定される。
【００４３】
このようにアシスト比率決定マップを設定すると、セルフアライニングトルクＴｘが小さい高速走行時にはアシスト比率Ｒが小さくなることから、ハンドル２のふらつきを抑制できるとともに、操舵の際に適度な反力をドライバに与えることができる。一方、セルフアライニングトルクＴｘが大きい低速走行時（たとえば駐車操作時）にはアシスト比率Ｒが大きくなることから、ハンドル２を軽く切ることができる。
【００４４】
乗算器１２２では、セルフアライニングトルク推定器１１０で推定されたセルフアライニングトルクＴｘにアシスト比率決定部１２１で決定されたアシスト比率Ｒを乗じる。この乗算によって得られた値が基本アシスト要求値Ｔｂであり、この基本アシスト要求値Ｔｂを加算器１４０に出力する。
【００４５】
加算器１４０は、上記基本アシスト要求値Ｔｂに補償量δＴを加算することによってアシスト指令値Ｔａ＊を算出する。上記補償量δＴは安定化制御器１３０によって求められる。
【００４６】
次に、この安定化制御器１３０を説明する。安定化制御器１３０は、アシスト比率Ｒに応じて特性が変化するように設計されており、アシスト比率Ｒによって定まった特性において、トーショントルクＴｓを入力として補償量δＴを決定する。
【００４７】
安定化制御器１３０がアシスト比率Ｒの値に応じて特性が変化するように設計されているのは、アシスト比率Ｒが変化することによって、ドライバがハンドル２に入力するトルクを入力としトーショントルクＴｓを出力とする制御系の共振特性が変化するからである。図６に示すボード線図において、複数本の破線は、いずれも基本アシスト要求値Ｔｂをそのままアシスト指令値Ｔａ＊として用いて上記制御系の制御を行った場合の共振特性を示す図であり、各破線は互いにアシスト比率Ｒが異なっている。
【００４８】
この図４から、アシスト比率Ｒが異なると制御系の共振特性が変化することが分かる。なお、アシスト比率Ｒと共振特性との関係は、より具体的には、アシスト比率Ｒが大きくなるほど共振周波数が大きくなる関係である。
【００４９】
安定化制御器１３０は、具体的には、第１補償部１３２と、第２補償部１３４と、線形補間部１３６とを備えている。第１補償部１３２は、アシスト比率Ｒがゼロ（すなわちアシスト比率が最小）であるとしたときに、系を安定化させるように伝達関数（以下、Ｇｍｉｎ（ｚ）とする）が設定されている。この第１補償部１３２にはトーショントルクＴｓが入力され、次式８から補償量δＴｍｉｎを逐次算出する。
【００５０】
【数８】
2010184605.tif 000010
一方、第２補償部１３４は、アシスト比率Ｒが最大値Ｒｍａｘであるとしたときに、系を安定化させるように伝達関数（以下、Ｇｍａｘ（ｚ）とする）が設定されている。なお、アシスト比率Ｒの最大値Ｒｍａｘは、実験に基づいて設定した値を用いる。この第２補償部１３４にもトーショントルクＴｓが入力され、次式９から、補償量δＴｍａｘを逐次算出する。
【００５１】
【数９】
2010184605.tif 000011
線形補間部１３６には、アシスト比率決定部１２１で決定されたアシスト比率Ｒが供給され、このアシスト比率Ｒに基づき上記２つの補償量δＴｍｉｎ、δＴｍａｘを線形補間することによってアシスト比率Ｒに応じた補償量δＴを決定する。すなわち、下記式１０から補償量δＴを決定する。
【００５２】
【数１０】
2010184605.tif 000012
そして、前述のように、この補償量δＴが加算器１４０にて基本アシスト要求値Ｔｂに加算された値がアシスト指令値Ｔａ＊として、電流指令値変換器１５０に供給される。
【００５３】
図４のボード線図において、実線は、基本アシスト要求値Ｔｂに安定化制御器１３０にて決定された補償量δＴを加えた値をアシスト指令値Ｔａ＊として用いて制御を行った場合の共振特性を示す図である。なお、各実線は対応する破線と同じアシスト比率Ｒである。
【００５４】
図４から、安定化制御器１３０を備えることにより、アシスト比率Ｒの値に関わらず、制御系が安定化することが分かる。換言すれば、ハンドル２の操舵量に関わらず、ハンドル操舵入力に対するトーショントルクＴｓの応答が均一になり、ドライバは操舵時の車両の挙動を把握しやすくなることが分かる。従って、基本アシスト要求値Ｔｂに補償量δＴを加えた値をアシスト指令値Ｔａ＊として用いて制御を行うことで良好な操舵フィーリングが得られる。
【００５５】
以上、説明した本実施形態では、セルフアライニングトルクＴｘを推定し、このセルフアライニングトルクＴｘと予め設定されたアシスト比率決定マップとに基づいてアシスト比率Ｒを決定し、セルフアライニングトルクＴｘにアシスト比率Ｒを乗じることで、アシスト指令値Ｔａ＊の基本となる基本アシスト要求値Ｔｂを算出する。従って、基本アシスト要求値Ｔｂを算出するためのチューニングパラメータが、セルフアライニングトルクＴｘとアシスト比率Ｒとの間の対応関係のみであり、しかも、この対応関係は動特性を持たないので、良好な操舵フィーリングが得られるように設計することが極めて容易となる。
【００５６】
また、本実施形態では、外乱オブザーバを用いた推定によりセルフアライニングトルクＴｘを決定しているので、セルフアライニングトルクＴｘを決定するための特別な機械的構成を備える必要がない。また、アシスト指令値Ｔａ＊、モータ６の回転速度θｃ’に加えて、トーショントルクＴｓを用いてセルフアライニングトルクＴｘを推定している。そのため、精度よくセルフアライニングトルクＴｘを推定することができる。また、二重のフィードバックループを有していないので、セルフアライニングトルク推定器１１０を設けることによってチューニングを困難にしてしまうことも抑制される。
【００５７】
また、本実施形態では、トーショントルクＴｓに応じた補償量δＴを算出する安定化制御器１３０を備えており、アシスト指令値Ｔａ＊はその補償量δＴに基づいて決定される。しかも、安定化制御器１３０は、補償量δＴをアシスト比率Ｒに応じて変化させている。従って、十分に安定な制御を行うことが可能となる。
【００５８】
また、上記安定化制御器１３０は、指令トルク生成器１２０に対して並列に設けられている。そのため、安定化制御器１３０を設けることによって前述のアシスト比率決定マップのチューニングが困難になってしまうことも抑制できる。
【００５９】
また、本実施形態では、外乱オブザーバ１１２のカットオフ周波数τを５Ｈｚとしているので、アシストトルクＴａは、路面状況がタイヤ１１に伝達されることに起因するセルフアライニングトルクＴｘによってはあまり変化しない。その結果、路面状況がタイヤ１１に伝達されることに起因するセルフアライニングトルクＴｘは、そのままハンドル２へ伝達されることになるので、ドライバはハンドル２から路面状況を把握することが可能となる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００６１】
たとえば、前述の実施形態では、セルフアライニングトルク推定器１１０のカットオフ周波数τを５Ｈｚとしていたが、１０Ｈｚ程度までであれば、５Ｈｚより高い周波数であってもよい。
【００６２】
また、前述の実施形態では、セルフアライニングトルク推定器１１０を用いて推定によってセルフアライニングトルクＴｘを決定していたが、トルクセンサ４とは別に、そのトルクセンサ４からタイヤ１１までの動力伝達経路に第２のトルクセンサを設け、その第２のトルクセンサの検出値をセルフアライニングトルクＴｘとして用いてもよい。
【００６３】
また、前述の実施形態のＥＰＳはコラム式のＥＰＳであったが、ラックアシスト式など、他の形式のＥＰＳに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１：制御装置、      ２：ステアリングホイール（ハンドル）、      ３：ステアリング軸（ステアリング側入力軸）、      ４：トルクセンサ、      ５：減速機構、      ６：モータ、      ７：インターミディエイトシャフト（タイヤ側出力軸）、      ８：ギヤ装置、      ９：ピニオン軸、      １０：ラック軸、      １１：タイヤ、      １２：車速センサ、      １３：回転角センサ、      １４：モータ電流検出回路、      １１０：セルフアライニングトルク推定器（セルフアライニングトルク決定手段）、      １２０：指令トルク生成器、      １２１：アシスト比率決定部、      １２２：乗算器、      １３０：安定化制御器、      １３１：第１補償部、      １３２：第２補償部、      １３３：線形補間部、      １４０：加算器、      １５０：電流指令値変換部、      １６０：電流制御部、      ２００：ハンドル部、      ２１０：モータ部、      ２２０：ラック部、      ２３０：バネ、      ２４０：バネ、      ２５０：摩擦抵抗、      Ｔａ＊：アシスト指令値、      Ｔｂ：基本アシスト要求値、      Ｔｓ：トーショントルク、      Ｔｘ：セルフアライニングトルク、      Ｖ：車速、      θｃ：モータ６の回転角、      δＴ：補償量、      Ｒ：アシスト比率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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