(57)【要約】【課題】運転者の操舵感を向上させ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。【解決手段】この電動パワーステアリング装置は、モータの駆動を制御する制御装置を備える。制御装置は、操舵トルクＴｈに基づき第１アシスト成分Ｔａ１＊を演算する。また制御装置は、操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１＊の加算値からなる基本駆動トルクＴｃに基づいてトルク指令値Ｔｈ＊を演算し、トルク指令値Ｔｈ＊に基づくフィードバック制御によりアシスト補償成分Ｔａｃを演算する。さらに制御装置は、基本駆動トルクＴｃにアシスト補償成分Ｔａｃを加算した値に基づいて転舵角指令値θｔ＊を演算し、転舵角指令値θｔ＊に基づくフィードバック制御により第２アシスト成分Ｔａ２＊を演算する。制御装置は、第１アシスト成分Ｔａ１＊と第２アシスト成分Ｔａ２＊との加算値からなるアシスト指令値Ｔａｓ＊に基づいてモータの駆動を制御する。【選択図】図３
2014223832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵機構にモータのアシストトルクを付与するアシスト機構と、
前記アシストトルクの目標値に対応するアシスト指令値に基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
車両のステアリング操作に伴い前記操舵機構に付与される操舵トルクに基づいて前記アシストトルクの基礎成分である第１アシスト成分を演算する基本アシスト成分演算部と、
前記操舵トルク及び前記第１アシスト成分の加算値を基礎とする基本駆動トルクに基づいて前記操舵トルクの目標値であるトルク指令値を演算するトルク指令値演算部と、
前記操舵トルクを前記トルク指令値に追従させるトルクフィードバック制御の実行によりアシスト補償成分を演算するトルクフィードバック制御部と、
前記基本駆動トルク及び前記アシスト補償成分の加算値に基づいて車両の転舵輪の転舵角の目標値に対応する転舵角指令値を演算する転舵角指令値演算部と、
前記転舵輪の実際の転舵角を前記転舵角指令値に追従させる転舵角フィードバック制御の実行により第２アシスト成分を演算する転舵角フィードバック制御部と、
前記第１アシスト成分及び前記第２アシスト成分の加算値を基礎として前記アシスト指令値を演算するアシスト指令値演算部と、を有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、
前記制御部は、
車両に設けられた検出部を通じて検出される検出値に基づいて前記トルク指令値の補償値を演算するトルク指令値補償部を更に有し、
前記トルクフィードバック制御部は、
前記補償値を用いて補償されたトルク指令値に前記操舵トルクを追従させるトルクフィードバック制御の実行により前記アシスト補償成分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、
前記検出部は、
前記転舵輪に作用する路面反力に対応したパラメータを検出する路面反力検出部であり、
前記トルク指令値補償部は、
前記路面反力に対応したパラメータに基づいて前記補償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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵機構にモータからのアシストトルクを付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。従来、この種の電動パワーステアリング装置としては特許文献１に記載の装置がある。
【０００３】
特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、操舵トルク及び操舵角に基づいて入力トルクを演算する入力トルク生成部と、入力トルク演算部で演算された入力トルクに基づいて目標操舵角（目標転舵角）を設定する仮想ステアリングモデルとを備えている。そして、この電動パワーステアリング装置は、仮想ステアリングモデルにより設定された目標操舵角に実際の操舵角（転舵角）を追従させるフィードバック制御の実行を通じてモータの駆動を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５１３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、車両の運転状態に関わらず車両の実際の転舵角が目標転舵角に追従するため、運転者は運転状態に応じた操舵感を得ることができない。このことが操舵感の悪化を招く一つの要因となっている。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、転舵角フィードバック制御を実行しつつ、運転者の操舵感を向上させ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】
【０００７】
上記課題を解決する電動パワーステアリング装置は、車両の操舵機構にモータのアシストトルクを付与するアシスト機構と、前記アシストトルクの目標値に対応するアシスト指令値に基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、車両のステアリング操作に伴い前記操舵機構に付与される操舵トルクに基づいて前記アシストトルクの基礎成分である第１アシスト成分を演算する基本アシスト成分演算部と、前記操舵トルク及び前記第１アシスト成分の加算値を基礎とする基本駆動トルクに基づいて前記操舵トルクの目標値であるトルク指令値を演算するトルク指令値演算部と、前記操舵トルクを前記トルク指令値に追従させるトルクフィードバック制御の実行によりアシスト補償成分を演算するトルクフィードバック制御部と、前記基本駆動トルク及び前記アシスト補償成分の加算値に基づいて車両の転舵輪の転舵角の目標値に対応する転舵角指令値を演算する転舵角指令値演算部と、前記転舵輪の実際の転舵角を前記転舵角指令値に追従させる転舵角フィードバック制御の実行により第２アシスト成分を演算する転舵角フィードバック制御部と、前記第１アシスト成分及び前記第２アシスト成分の加算値を基礎として前記アシスト指令値を演算するアシスト指令値演算部と、を有する。
【０００８】
この構成によれば、トルク指令値演算部は、基本駆動トルクに対する適切なトルク指令値を、すなわち適切な操舵トルクの目標値を設定することができる。したがってトルクフィードバック制御の実行を通じて生成されるアシスト補償成分は、運転者の操舵トルクを、基本駆動トルクに応じた適切な操舵トルクに維持させるようなアシストトルクに対応した値となる。一方、上記構成のように、転舵角指令値演算部の入力情報である基本駆動トルクに対してアシスト補償成分を加算する補正を施した場合、転舵角指令値演算部で演算される転舵角指令値をトルク指令値に対応させた値にすることができる。また、転舵角指令値は、基本駆動トルクに対するアシスト補償成分の補正分だけ変化することになる。この転舵角指令値の変化により転舵角フィードバック制御部で演算される第２アシスト成分が変化し、これによりアシスト指令値が変化する。すなわちアシスト補償成分の変化はアシスト指令値の変化として表れることになる。結果的に、アシスト補償成分に対応するアシストトルク、換言すれば運転者の操舵トルクを、基本駆動トルクに応じた適切な操舵トルクに維持させるようなアシストトルクが操舵機構に付与されることになる。そのため運転者の操舵感を向上させることができる。
【０００９】
そして上記電動パワーステアリング装置について、前記制御部は、車両に設けられた検出部を通じて検出される検出値に基づいて前記トルク指令値の補償値を演算するトルク指令値補償部を更に有し、前記トルクフィードバック制御部は、前記補償値を用いて補償されたトルク指令値に前記操舵トルクを追従させるトルクフィードバック制御の実行により前記アシスト補償成分を演算することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、検出部が例えば車両の状態量を検出するものである場合、検出部の検出対象である車両の状態量が変化すると、補償値が変化し、その変化分だけトルク指令値が変化する。すなわち操舵トルクの目標値が変化する。またトルク指令値の変化に伴いアシスト補償成分が変化するため、結局、アシスト指令値が変化する。このように、上記構成によれば、車両の状態量の変化に伴いアシスト指令値が変化する。すなわち操舵機構に付与されるアシストトルクは車両の状態量に応じて変化するため、このアシストトルクの変化を通じて運転者は車両の状態に応じた操舵感を得ることができる。そのため運転者の操舵感を向上させることができる。
【００１１】
また上記電動パワーステアリング装置について、前記検出部は、前記転舵輪に作用する路面反力に対応したパラメータを検出する路面反力検出部であり、前記トルク指令値補償部は、前記路面反力に対応したパラメータに基づいて前記補償値を演算することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、運転者は、車両の状態に応じた操舵感として、路面状態に応じた操舵感を得ることができるため、路面状態を把握し易くなる。そのため運転者の操舵感を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この電動パワーステアリング装置によれば、転舵角フィードバック制御を実行しつつ、運転者の操舵感を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電動パワーステアリング装置の第１実施形態についてその概略構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態の電動パワーステアリング装置についてその制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】第１実施形態の制御装置の制御ブロック図。
【図４】操舵トルクＴｈと第１アシスト成分Ｔａ１＊との関係を示すマップの一例を示すグラフ。
【図５】基本駆動トルクＴｃとトルク指令値Ｔｈ＊との関係を示すマップの一例を示すグラフ。
【図６】第１実施形態の比較例である電動パワーステアリング装置の制御装置の制御ブロック図。
【図７】電動パワーステアリング装置の第２実施形態についてその制御装置の制御ブロック図。
【図８】第２実施形態の制御装置についてそのトルク指令値補償部の制御ブロック図。
【図９】第２実施形態のトルク指令値演算部についてそのフィルタ部の通過周波数帯域の一例を示すグラフ。
【図１０】電動パワーステアリング装置の変形例についてその制御装置の制御ブロック図。
【図１１】電動パワーステアリング装置の他の変形例についてそのトルク指令値補償部の制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図６を参照して、電動パワーステアリング装置の第１実施形態について説明する。
【００１６】
図１に示すように、この電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づき転舵輪３を転舵させる操舵機構１、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構２を備えている。
【００１７】
操舵機構１は、ステアリングホイール１０の回転軸となるステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１の下端部にはラックアンドピニオン機構１２を介してラックシャフト１３が連結されている。操舵機構１では、運転者のステアリング操作に伴いステアリングシャフト１１が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構１２を介してラックシャフト１３の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト１３の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１４を介して転舵輪３に伝達されることにより転舵輪３の転舵角θｔが変化し、車両の進行方向が変更される。
【００１８】
アシスト機構２は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与するモータ２０を備えている。モータ２０はブラシレスモータからなる。このモータ２０の回転が減速機構２１を介してステアリングシャフト１１に伝達されることによりステアリングシャフト１１にモータトルクが付与され、ステアリング操作が補助される。
【００１９】
この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１０の操作量や車両の状態量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト１１には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト１１に付与されるトルク（操舵トルク）Ｔｈを検出するトルクセンサ５が設けられている。車両には、その走行速度Ｖを検出する車速センサ６が設けられている。モータ２０には、その回転角θｍを検出する回転角センサ７が設けられている。これらのセンサの出力は制御装置（制御部）４に取り込まれる。制御装置４は各センサの出力に基づいてモータ２０の駆動を制御する。
【００２０】
図２に示すように、制御装置４は、車載バッテリ等の電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）から供給される直流電力を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換するインバータ回路４０、及びインバータ回路４０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するマイコン４１を備えている。
【００２１】
インバータ回路４０は、マイコン４１からのＰＷＭ駆動信号に基づいて三相交流電力を生成する。この三相交流電力は給電線ＷＬを介してモータ２０に供給される。給電線ＷＬには、同給電線ＷＬを流れる各相電流値Ｉを検出する電流センサ４２が設けられている。なお図２では、便宜上、各相の給電線ＷＬ及び各相の電流センサ４２をそれぞれ一つにまとめて図示している。電流センサ４２の出力はマイコン４１に取り込まれる。
【００２２】
マイコン４１には、トルクセンサ５、車速センサ６、及び回転角センサ７のそれぞれの出力も取り込まれる。マイコン４１は、各センサにより検出される操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、モータ回転角θｍ、及び各相電流値Ｉに基づいてＰＷＭ駆動信号を生成する。マイコン４１は、このＰＷＭ駆動信号をインバータ回路４０に出力することによりインバータ回路４０をＰＷＭ駆動し、モータ２０の駆動を制御する。
【００２３】
次に、マイコン４１によるモータ２０の駆動制御について詳述する。
図３に示すように、マイコン４１は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、及びモータ回転角θｍに基づいてアシスト指令値Ｔａｓ＊を演算するアシスト指令値演算部５０を有している。なおアシスト指令値Ｔａｓ＊は、モータ２０からステアリングシャフト１１に付与されるアシストトルクの目標値に対応するパラメータである。
【００２４】
アシスト指令値演算部５０は、アシスト指令値Ｔａｓ＊の基礎成分である第１アシスト成分Ｔａ１＊を演算する基本アシスト成分演算部５１を有している。基本アシスト成分演算部５１は、例えば図４に示すようなマップを有しており、このマップに基づいて操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほど第１アシスト成分Ｔａ１＊の絶対値をより大きな値に設定する。なお、操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１＊のそれぞれの正負の符号は、ステアリングホイール１０の右操舵時の方向を正に、左操舵時の方向を負にそれぞれ設定されている。そして図３に示すように、基本アシスト成分演算部５１は、演算した第１アシスト成分Ｔａ１＊を加算器５２に出力する。加算器５２は、基本アシスト成分演算部５１で演算された第１アシスト成分Ｔａ１＊と操舵トルクＴｈとを加算することで基本駆動トルクＴｃ（＝Ｔａ１＊＋Ｔｈ）を求め、求めた基本駆動トルクＴｃをトルク指令値演算部５３に出力する。
【００２５】
トルク指令値演算部５３は、基本駆動トルクＴｃに基づいてトルク指令値Ｔｈ＊を演算する。トルク指令値Ｔｈ＊は、操舵トルクＴｈの目標値に対応するパラメータである。具体的には、トルク指令値演算部５３は、例えば図５に示すようなマップを有しており、このマップに基づいて基本駆動トルクＴｃの絶対値が大きくなるほど、トルク指令値Ｔｈ＊の絶対値をより大きい値に設定する。そして図３に示すように、トルク指令値演算部５３は、演算したトルク指令値Ｔｈ＊をトルクフィードバック制御部５４に出力する。
【００２６】
トルクフィードバック制御部５４には、トルク指令値演算部５３からのトルク指令値Ｔｈ＊と共に、操舵トルクＴｈが取り込まれる。トルクフィードバック制御部５４は、トルク指令値Ｔｈ＊に操舵トルクＴｈを追従させるべく、それらの偏差に基づくフィードバック制御を行うことによりアシスト補償成分Ｔａｃを演算する。トルクフィードバック制御部５４は、演算したアシスト補償成分Ｔａｃを加算器５５に出力する。加算器５５は、加算器５２で演算された基本駆動トルクＴｃに、トルクフィードバック制御部５４で演算されたアシスト補償成分Ｔａｃを加算することで基本駆動トルクＴｃに補正を施し、補正後の基本駆動トルクＴｃｃ（＝Ｔｃ＋Ｔａｃ）を転舵角指令値演算部５６に出力する。
【００２７】
転舵角指令値演算部５６は、補正後の基本駆動トルクＴｃｃから理想モデルに基づいて転舵角指令値θｔ＊を演算する。転舵角指令値θｔ＊は、転舵輪３の転舵角θｔの目標値に対応するパラメータである。理想モデルは、基本駆動トルクＴｃに応じた理想的な転舵角を予め実験などにより測定し、その測定結果をモデル化したものである。転舵角指令値演算部５６は、理想モデルに基づいて演算した転舵角指令値θｔ＊を転舵角フィードバック制御部５７に出力する。
【００２８】
一方、アシスト指令値演算部５０は、モータ回転角θｍに基づいて転舵輪３の実際の転舵角（実転舵角）θｔを演算する転舵角演算部５８を有している。図１に示すように、モータ２０は減速機構２１を介してステアリングシャフト１１に連結されているため、モータ回転角θｍとステアリングシャフト１１の回転角との間には相関関係がある。したがってモータ回転角θｍと転舵輪３の転舵角θｔとの間にも相関関係がある。図３に示す転舵角演算部５８は、こうした相関関係を利用した演算によりモータ回転角θｍから実転舵角θｔを求め、求めた実転舵角θｔを転舵角フィードバック制御部５７に出力する。
【００２９】
転舵角フィードバック制御部５７は、転舵角演算部５８で演算された転舵角θｔを、転舵角指令値演算部５６で演算された転舵角指令値θｔ＊に追従させるべく、それらの偏差に基づくフィードバック制御を行うことにより第２アシスト成分Ｔａ２＊を演算する。転舵角フィードバック制御部５７は、演算した第２アシスト成分Ｔａ２＊を加算器５９に出力する。加算器５９は、基本アシスト成分演算部５１で演算された第１アシスト成分Ｔａ１＊と、転舵角フィードバック制御部５７で演算された第２アシスト成分Ｔａ２＊とを加算することでアシスト指令値Ｔａｓ＊（＝Ｔａ１＊＋Ｔａ２＊）を求める。そしてアシスト指令値演算部５０は、加算器５９で演算されたアシスト指令値Ｔａｓ＊を演算結果として電流指令値演算部６０に出力する。
【００３０】
電流指令値演算部６０はアシスト指令値Ｔａｓ＊に基づいてｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の電流指令値Ｉｑ＊を演算し、このｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を制御信号生成部７０に出力する。なお本実施形態では、ｄ軸上の電流指令値Ｉｄ＊が「０」に設定されており、電流指令値演算部６０は、このｄ軸電流指令値Ｉｄ＊も制御信号生成部７０に出力する。
【００３１】
制御信号生成部７０には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と共に、各相電流値Ｉ及びモータ回転角θｍが取り込まれる。制御信号生成部７０は、モータ回転角θｍに基づいて各相電流値Ｉをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２０の実際の電流値であるｄ軸電流値及びｑ軸電流値を演算する。そして制御信号生成部７０は、ｄ軸電流値をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従させるべく、またｑ軸電流値をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべく、それぞれの偏差に基づく電流フィードバック制御を行うことによりＰＷＭ駆動信号を生成する。このＰＷＭ駆動信号がマイコン４１からインバータ回路４０に出力されることによりモータ２０にＰＷＭ駆動信号に応じた駆動電力が供給され、アシスト指令値Ｔａｓ＊に応じたアシストトルクがモータ２０からステアリングシャフト１１に付与されるアシスト制御が実行される。
【００３２】
次に本実施形態の電動パワーステアリング装置の作用について説明する。
本実施形態では、図３に示すように、転舵角フィードバック制御により生成される第２アシスト成分Ｔａ２＊がアシスト指令値Ｔａｓ＊に含まれているため、アシスト指令値Ｔａｓ＊に基づくアシストトルクがステアリングシャフト１１に付与されると、実転舵角θｔが転舵角指令値θｔ＊に維持される。そのため路面状態やブレーキングなどに起因して操舵機構１に発生する逆入力振動を抑制することができる。すなわち転舵輪３から操舵機構１に逆入力振動が伝達される場合であれ、実転舵角θｔが転舵角指令値θｔ＊に維持されるように第２アシスト成分Ｔａ２＊が調整される。その結果、操舵機構１に対して逆入力振動を打ち消す方向に操舵補助が行われる。これにより操舵機構１の振動を抑制することができるため、運転者の操舵感を向上させることができる。
【００３３】
また本実施形態では、転舵角指令値演算部５６の理想モデルに基づいて転舵角指令値θｔ＊が定まる。すなわち運転者の操舵感が理想モデルに基づいて定まる。したがって理想モデルを適宜調整すれば、所望の操舵感を実現することができる。
【００３４】
さらに本実施形態のトルク指令値演算部５３は、図５に示すマップに基づいて、基本駆動トルクＴｃに対する適切な操舵トルクＴｈの目標値を設定する。したがってトルクフィードバック制御を通じて生成されるアシスト補償成分Ｔａｃは、運転者の操舵トルクＴｈを、基本駆動トルクＴｃに応じた適切な操舵トルクに維持させるようなアシストトルクに対応した値となる。一方、本実施形態では、転舵角指令値演算部５６の入力情報である基本駆動トルクＴｃに対してアシスト補償成分Ｔａｃを加算する補正を施している。これにより転舵角指令値演算部５６で演算される転舵角指令値θｔ＊は、基本駆動トルクＴｃに対するアシスト補償成分Ｔａｃの補正分だけ変化することになる。この転舵角指令値θｔ＊の変化により、転舵角フィードバック制御部５７で演算される第２アシスト成分Ｔａ２＊が変化し、アシスト指令値Ｔａｓ＊が変化する。すなわちアシスト指令値Ｔａｓ＊はアシスト補償成分Ｔａｃの変化に応じて変化することになる。結果的に、アシスト補償成分Ｔａｃに対応するアシストトルク、換言すれば運転者の操舵トルクＴｈを、基本駆動トルクＴｃに応じた適切な操舵トルクに維持させるようなアシストトルクがステアリングシャフト１１に付与されることになる。そのため運転者の操舵感を向上させることができる。
【００３５】
ところで、図６に示すように、アシスト指令値Ｔａｓ＊として、基本アシスト成分演算部５１で演算される第１アシスト成分Ｔａ１＊、転舵角フィードバック制御部５７で演算される第２アシスト成分Ｔａ２＊、及びトルクフィードバック制御部５４で演算されるアシスト補償成分Ｔａｃの総和を用いるという方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、転舵角指令値θｔ＊及びトルク指令値Ｔｈ＊がそれぞれとは関係なく独立に設定されてしまう。そのため、図６に示されるアシスト指令値Ｔａｓ＊に基づきアシスト制御を行ったとしても、実転舵角θｔを目標値である転舵角指令値θｔ＊に追従させるための第２アシスト成分Ｔａ２＊の影響により、操舵トルクＴｈを目標値であるトルク指令値Ｔｈ＊に追従させることが困難となる。また、逆に、操舵トルクＴｈを目標値であるトルク指令値Ｔｈ＊に追従させるためのアシスト補償成分Ｔａｃの影響により、実転舵角θｔを目標値である転舵角指令値θｔ＊に追従させることが困難となる。また、このようにアシスト指令値Ｔａｓ＊に第２アシスト成分Ｔａ２＊及びアシスト補償成分Ｔａｃの両者が含まれている場合、アシスト制御系が不安定になるおそれがある。すなわち、転舵角フィードバック制御系から見れば、アシスト指令値Ｔａｓ＊に含まれるアシスト補償成分Ｔａｃが外乱となって収束性を確保できない可能性がある。また、トルクフィードバック制御系からみれば、アシスト指令値Ｔａｓ＊に含まれる第２アシスト成分Ｔａ２＊が外乱となって収束性を確保できない可能性がある。そして、こうした各フィードバック制御の干渉がアシスト制御系の不安定化を招く要因となる。
【００３６】
この点、本実施形態では、図３に示すように、トルクフィードバック制御部５４の制御量であるアシスト補償成分Ｔａｃを、転舵角指令値演算部５６の入力値である基本駆動トルクＴｃに加算しているため、転舵角フィードバック制御部５７は、トルクフィードバック制御の制御量を踏まえたかたちで転舵角フィードバック制御を行うことになる。すなわち、転舵角指令値θｔ＊がトルク指令値Ｔｈ＊に対応するように設定される。そのため、図３に示されるアシスト指令値Ｔａｓ＊に基づきアシスト制御を行うことにより、操舵トルクＴｈを目標値であるトルク指令値Ｔｈ＊に追従させるとともに、実転舵角θｔを目標値である転舵角指令値θｔ＊に追従させることが可能になる。また、これによりトルクフィードバック制御と転舵角フィードバック制御との干渉を回避することができるため、各フィードバック制御の収束性を確保することができる。そのためアシスト制御系の安定性を確保することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば以下の効果が得られる。
（１）制御装置４には、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいて第１アシスト成分Ｔａ１＊を演算する基本アシスト成分演算部５１を設けた。また制御装置４には、操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１＊の加算値からなる基本駆動トルクＴｃに基づいてトルク指令値Ｔｈ＊を演算するトルク指令値演算部５３、及び操舵トルクＴｈをトルク指令値Ｔｈ＊に追従させるトルクフィードバック制御の実行によりアシスト補償成分Ｔａｃを演算するトルクフィードバック制御部５４を設けた。さらに制御装置４には、基本駆動トルクＴｃとアシスト補償成分Ｔａｃとの加算値に基づいて転舵角指令値θｔ＊を演算する転舵角指令値演算部５６、及び実転舵角θｔを転舵角指令値θｔ＊に追従させる転舵角フィードバック制御の実行により第２アシスト成分Ｔａ２＊を演算する転舵角フィードバック制御部５７を設けた。そして制御装置４では、第１アシスト成分Ｔａ１＊及び第２アシスト成分Ｔａ２＊を加算することによりアシスト指令値Ｔａｓ＊を求めることとした。これにより運転者の操舵トルクＴｈを、基本駆動トルクＴｃに応じた適切な操舵トルクに維持することができるため、運転者の操舵感を向上させることができる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
次に、図１及び図２、並びに図７〜図９を参照して、電動パワーステアリング装置の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３９】
図１に破線で示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置には、転舵輪３の路面反力に起因してラックシャフト１３の軸方向に作用する力（軸力）Ｆａを検出する軸力センサ８が設けられている。すなわち本実施形態では、この軸力センサ８が、転舵輪３に作用する路面反力に起因したパラメータを検出する路面反力検出部となっている。なお軸力Ｆａの正負の符号は、操舵トルクＴｈの正の方向を正とし、操舵トルクＴｈの負の方向を負として設定されている。軸力センサ８の出力は制御装置４に取り込まれる。図２に破線で示すように、マイコン４１は、軸力センサ８の検出軸力Ｆａに基づいてＰＷＭ駆動信号を生成する。
【００４０】
詳しくは、図７に示すように、マイコン４１は、軸力Ｆａに基づいて補償値Ｔｈ１＊を演算するトルク指令値補償部８０を備えている。図８に示すように、トルク指令値補償部８０は、軸力センサ８の検出軸力Ｆａが入力されるフィルタ部８１を有している。フィルタ部８１は、軸力センサ８の検出軸力Ｆａに対してフィルタリング処理を施すことにより、路面状態に起因してラックシャフト１３に作用する軸力Ｆｒを抽出する。
【００４１】
ところで、軸力センサ８の検出軸力Ｆａには、路面状態に起因した軸力Ｆｒの他、例えば車両振動に起因してラックシャフト１３に作用する軸力などの各種外乱が含まれている。そこで本実施形態では、検出軸力Ｆａから、路面状態に起因した軸力Ｆｒのみを抽出すべく、検出軸力Ｆａにフィルタリング処理を施している。具体的には、路面状態に起因した軸力Ｆｒに対応した周波数帯域ｆｒを実験などにより予め測定する。そして、図９に示すような周波数帯域ｆｒを通過周波数帯域とするバンドパスフィルタによりフィルタ部８１を構成する。これにより検出軸力Ｆａをフィルタ部８１に通すことで、検出軸力Ｆａから、路面状態に起因した軸力Ｆｒが抽出される。フィルタ部８１は、抽出した軸力Ｆｒを補償値演算部８２に出力する。
【００４２】
補償値演算部８２は、路面状態に起因した軸力Ｆｒに基づいて補償値Ｔｈ１＊を演算する。具体的には、補償値演算部８２は、例えば図８に示すようなマップを有しており、このマップに基づいて路面状態に起因した軸力Ｆｒの絶対値が大きくなるほど、補償値Ｔｈ１＊の絶対値をより大きい値に設定する。この補償値演算部８２で演算された補償値Ｔｈ１＊がトルク指令値補償部８０の演算結果となる。
【００４３】
図７に示すように、トルク指令値補償部８０は、演算結果である補償値Ｔｈ１＊を加算器８３に出力する。加算器８３は、トルク指令値演算部５３で演算されたトルク指令値Ｔｈ＊に、トルク指令値補償部８０で演算された補償値Ｔｈ１＊を加算することでトルク指令値Ｔｈ＊を補償し、補償後のトルク指令値Ｔｈ＊＊をトルクフィードバック制御部５４に出力する。
【００４４】
次に本実施形態の電動パワーステアリング装置の作用について説明する。
図１に示した電動パワーステアリング装置において、例えば路面状態の変化に応じた軸力がラックシャフト１３に作用すると、軸力センサ８の検出軸力Ｆａが変化する。これによりトルク指令値補償部８０で演算される補償値Ｔｈ１＊が変化し、その変化分だけトルクフィードバック制御部５４の入力値であるトルク指令値Ｔｈ＊に補償が施される。すなわち操舵トルクＴｈの目標値が補正される。そして、このトルク指令値Ｔｈ＊の変化によりアシスト補償成分Ｔａｃが変化するため、結果的にアシスト指令値Ｔａｓ＊が変化する。このように本実施形態では、路面状態に応じてアシスト指令値Ｔａｓ＊が変化する。すなわちステアリングシャフト１１に付与されるアシストトルクが路面状態に応じて変化するため、このアシストトルクの変化を通じて運転者が路面状態に応じた操舵感を得ることができる。そのため運転者の操舵感を向上させることができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、第１実施形態による（１）の効果に加え、以下の効果が得られる。
（２）制御装置４には、軸力センサ８により検出されるラックシャフト１３の軸力Ｆａに基づいて補償値Ｔｈ１＊を演算するトルク指令値補償部８０を設けた。そして制御装置４では、補償値Ｔｈ１＊を用いてトルク指令値Ｔｈ＊を補償することとした。また制御装置４では、補償後のトルク指令値Ｔｈ＊＊に操舵トルクＴｈを追従させるトルクフィードバック制御の実行によりアシスト補償成分Ｔａｃを演算することとした。これにより路面状態に応じた操舵感を運転者に与えることができるため、運転者は路面状態をより的確に把握することができる。そのため運転者の操舵感を向上させることができる。
【００４６】
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第１実施形態では、トルク指令値演算部５３の入力情報として、操舵トルクＴｈと第１アシスト成分Ｔａ１＊との加算値からなる基本駆動トルクＴｃを用いた。これに代えて、図１０に示すように、基本駆動トルクＴｃにアシスト補償成分Ｔａｃを加算した補正後の基本駆動トルクＴｃｃをトルク指令値演算部５３の入力情報として用いてもよい。また同様の構成を第２実施形態で採用してもよい。
【００４７】
・第２実施形態では、トルク指令値補償部８０がラックシャフト１３の軸力Ｆａに基づいて補償値Ｔｈ１＊を演算したが、補償値Ｔｈ１＊の演算方法は適宜変更可能である。例えば図１１に示すように、トルク指令値補償部８０は操舵トルクＴｈ、アシスト指令値Ｔａｓ＊、及びモータ回転角θｍに基づいて補償値Ｔｈ１＊を演算してもよい。具体的には、トルク指令値補償部８０は、モータ回転角θｍの経時的な変化に基づいてモータ２０の角速度ωを演算する角速度演算部８４を有している。角速度演算部８４は、演算したモータ角速度ωを摩擦トルク演算部８５に出力する。摩擦トルク演算部８５は、モータ角速度ωに基づいて摩擦トルクＴｆを演算する。摩擦トルクＴｆは、操舵機構１の駆動に際して操舵機構１に作用する各種摩擦に起因する反力トルクである。ここで、操舵機構１に作用する摩擦トルクＴｆは、ステアリングシャフト１１の角速度と比例関係にある。またステアリングシャフト１１の角速度とモータ２０の角速度ωとの間には相関関係がある。すなわちモータ２０の角速度ωと摩擦トルクＴｆとは比例関係にある。摩擦トルク演算部８５は、このようなモータ２０の角速度ωと摩擦トルクＴｆとの関係を示したマップを有しており、このマップに基づいてモータ角速度ωから摩擦トルクＴｆを演算する。一方、トルク指令値補償部８０は、操舵トルクＴｈとアシスト指令値Ｔａｓ＊とを加算することにより、操舵機構１に入力されるトルクＴｉｎ（＝Ｔｈ＋Ｔａｓ＊）を求める。ところで、この入力トルクＴｉｎは、操舵機構１に作用する反力トルクとつり合いの関係にある。操舵機構１に作用する反力トルクは、大きくは、路面反力に起因して転舵輪３から操舵機構１伝達される路面反力トルクＴｒ、及び上記の摩擦トルクＴｆからなる。すなわち入力トルクＴｉｎは、路面反力トルクＴｒ及び摩擦トルクＴｆの加算値と略等しい。これを利用し、トルク指令値補償部８０は、入力トルクＴｉｎから摩擦トルクＴｆを減算することにより路面反力トルクＴｒを求める。またトルク指令値補償部８０は、路面反力トルクＴｒに対してフィルタリング処理を施すフィルタ部８６を有している。フィルタ部８６は、路面反力トルクＴｒから車両振動などに起因した外乱成分を除去することにより、路面状態に起因した反力トルク成分Ｔｒ１を抽出し、抽出した反力トルク成分Ｔｒ１を補償値演算部８７に出力する。補償値演算部８７は、図中に示すようなマップを有しており、このマップに基づいて反力トルク成分Ｔｒ１から補償値Ｔｈ１＊を演算する。このような構成であっても、路面状態に起因した補償値Ｔｈ１＊を演算することは可能である。
【００４８】
・第２実施形態では、トルク指令値補償部８０が、路面状態に応じて変化する補償値Ｔｈ１＊を演算したが、これに代えて、車両のスリップ度合いに応じて変化する補償値Ｔｈ１＊を演算してもよい。具体的には、車両には、ステアリングホイール１０の操舵角を検出する舵角センサ、及び車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサを設ける。そしてトルク指令値補償部８０は、各センサにより検出されるステアリングホイール１０の操舵角及び車速Ｖに基づいて車両のヨーレートの理想値を演算する。またトルク指令値補償部８０は、このヨーレートの理想値と、センサにより検出される車両の実際のヨーレートとの偏差に基づいて車両のスリップ度合いを演算し、演算した車両のスリップ度合いに応じた補償値Ｔｈ１＊を演算する。これにより、車両のスリップ度合いに応じてアシストトルクが変化するため、運転者は操舵感の変化を通じて車両のスリップ状態を感知することができる。またトルク指令値補償部８０が、車両に搭載されたカメラなどを通じて運転者が居眠りをしているか否かを監視し、車両の走行中に運転者の居眠り状態を検出したときに補償値Ｔｈ１＊を変化させてもよい。これにより、車両の走行中に運転者が居眠りをしたときにアシストトルクが変化するため、操舵感の変化を通じて運転者に警報を発することができる。要は、トルク指令値補償部８０は、車両に搭載された検出部を通じて検出される検出値に基づいて補償値Ｔｈ１＊を演算するものであればよい。
【００４９】
・図４に例示した第１アシスト成分Ｔａ１＊を演算するためのマップの形状は適宜変更可能である。また、図５に例示したトルク指令値Ｔｈ＊を演算するためのマップ、並びに図８及び図１１に例示した補償値Ｔｈ１＊を演算するためのマップについても、それぞれのマップ形状を適宜変更してもよい。
【００５０】
・転舵角指令値演算部５６は、理想モデルに基づいて転舵角指令値θｔ＊を演算するものに限らない。例えば基本アシスト成分演算部５１のように、マップ演算により転舵角指令値θｔ＊を演算するものであってもよい。
【００５１】
・各実施形態では、転舵角θｔを検出する検出部として回転角センサ７及び転舵角演算部５８を用いたが、転舵角θｔを検出する検出部はこれに限定されない。例えばステアリングシャフト１１の回転角を検出する舵角センサや、転舵角θｔを直接検出するセンサ等を用いてもよい。
【００５２】
・転舵角フィードバック制御は、例えばステアリングシャフト１１の回転角など、転舵角θｔに換算可能な適宜のパラメータを用いて行ってもよい。
・基本アシスト成分演算部５１では、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいて第１アシスト成分Ｔａ１＊を設定したが、例えば操舵トルクＴｈのみに基づいて第１アシスト成分Ｔａ１＊を設定してもよい。また操舵トルクＴｈに対する第１アシスト成分Ｔａ１＊の変化率（アシスト勾配）に基づいてトルクセンサ５の検出操舵トルクＴｈの位相を変化させる、いわゆる位相補償制御を実行してもよい。さらに第１アシスト成分Ｔａ１＊の微分値が大きいほど第１アシスト成分Ｔａ１＊を大きくする、いわゆるトルク微分制御など、第１アシスト成分Ｔａ１＊を補償する各種補償制御を実行してもよい。この場合、操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１＊の加算値に、さらに各種補償制御で演算された補償値を加算した値を基本駆動トルクＴｃとして用いれば、各種補償制御の効果を得ることができる。なおこの場合、トルク指令値演算部５３は、操舵トルクＴｈ、第１アシスト成分Ｔａ１＊、及び各種補償制御の補償値の総和に基づいてトルク指令値Ｔｈ＊を演算することになる。
【００５３】
・各実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置に限らず、例えばラックシャフト１３にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…操舵機構、２…アシスト機構、３…転舵輪、４…制御装置（制御部）、８…軸力センサ（路面反力検出部）、２０…モータ、５０…アシスト指令値演算部、５１…基本アシスト成分演算部、５３…トルク指令値演算部、５４…トルクフィードバック制御部、５６…転舵角指令値演算部、５７…転舵角フィードバック制御部、８０…トルク指令値補償部。
【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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