(57)【要約】【課題】運転者の操舵感が向上す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、操舵機構にアシストトルクを付与するモータの駆動をアシスト指令値Ｔａ＊に基づき制御する制御装置を備える。制御装置は、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖから第１アシスト成分Ｔａ１を演算する。また操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１から転舵角指令値θｐ＊を演算し、転舵角θｐを転舵角指令値θｐ＊に一致させる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。そして制御装置は第１アシスト成分Ｔａ１に第２アシスト成分Ｔａ２を加算してアシスト指令値Ｔａ＊を演算する。ここでは車両のラックシャフトに作用する軸力Ｆを検出する軸力センサを設ける。そして軸力センサの検出軸力Ｆに基づいて路面状態トルク成分Ｔａｒを演算し、路面状態トルク成分Ｔａｒに基づいてアシスト指令値Ｔａ＊を変化させる。【選択図】図３
2014000943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのアシストトルクを車両の操舵機構に付与するアシスト機構と、
前記モータの駆動をアシスト指令値に基づき制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
転舵輪の転舵角の目標値となる転舵角指令値を演算する転舵角指令値演算部と、
前記転舵輪の転舵角を前記転舵角指令値に一致させる転舵角フィードバック制御の実行により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、
前記アシスト成分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、
路面状態に起因して前記転舵輪に作用する反力に応じた路面状態トルク成分を演算する路面状態補償部と、を有し、
前記路面状態トルク成分に基づいて前記アシスト指令値を変化させる
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、
前記操舵機構に付与される操舵トルクに基づいて基本アシスト成分を演算する基本アシスト成分演算部を更に有し、
前記アシスト指令値演算部は、
前記基本アシスト成分と前記アシスト成分とを加算した値を基礎として前記アシスト指令値を演算する
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１又は２に記載の電動パワーステアリング装置において、
路面から前記転舵輪に作用する路面反力を検出する路面反力検出部を更に備え、
前記路面状態補償部は、
前記路面反力検出部の検出路面反力から所定周波数帯域に属する反力を抽出することにより前記路面状態トルク成分を演算する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記所定周波数帯域は、車体の固有振動の周波数を除く周波数帯域に設定される
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３又は４に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記路面状態補償部は、
前記転舵輪が転舵する際に同転舵輪に作用する反力を操舵反力とするとき、前記検出路面反力から前記操舵反力を除去する処理を行い、同処理後の検出路面反力に基づいて前記路面状態トルク成分を演算する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記転舵角指令値演算部は、
前記操舵機構に付与される操舵トルクを含む入力情報に応じた理想的な転舵輪の転舵角をモデル化した理想モデルに基づき前記転舵角指令値を演算し、
前記制御部は、
前記路面状態トルク成分に基づいて前記アシスト指令値を変化させるべく、前記理想モデルへの入力情報を前記路面状態トルク成分に基づいて変化させる
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵機構にモータの動力を付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。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駆動が制御される。すなわち、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。また目標転舵角に実転舵角を追従させる転舵角フィードバック制御を実行して得られる第２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４５３０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで車両の走行の際、転舵輪には路面状態に応じた振動が生じ、この振動が車両の操舵機構を介してステアリングホイールに伝達される。よって運転者はステアリングホイールを把持している手に伝わる振動により路面状態（ロードインフォメーション）を把握することができる。しかしながら特許文献１に記載のパワーステアリング装置では、路面状態に応じて操舵機構に発生する振動も転舵角フィードバック制御により抑制されてしまうため、運転者は路面状態に対応する操舵感（手応え感）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、運転者の操舵感が向上する電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータのアシストトルクを車両の操舵機構に付与するアシスト機構と、前記モータの駆動をアシスト指令値に基づき制御する制御部と、を備え、前記制御部は、転舵輪の転舵角の目標値となる転舵角指令値を演算する転舵角指令値演算部と、前記転舵輪の転舵角を前記転舵角指令値に一致させる転舵角フィードバック制御の実行により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、前記アシスト成分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、路面状態に起因して前記転舵輪に作用する反力に応じた路面状態トルク成分を演算する路面状態補償部と、を有し、前記路面状態トルク成分に基づいて前記アシスト指令値を変化させることを要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、アシスト指令値に基づくアシストトルクが操舵機構に付与されることにより転舵輪の転舵角が転舵角指令値に一致するように制御されるため、外乱に起因する操舵機構の振動を的確に抑制することができる。しかも、路面状態に応じた反力が転舵輪に作用すると、この反力に基づき設定される路面状態トルク成分によりアシスト指令値が変化する。これにより操舵機構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、運転者の操舵感がその都度の路面状態に応じて変化する。よって運転者は操舵感の変化により路面状態を把握することができるため、運転者の操舵感が向上する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、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、前記操舵機構に付与される操舵トルクに基づいて基本アシスト成分を演算する基本アシスト成分演算部を更に有し、前記アシスト指令値演算部は、前記基本アシスト成分と前記アシスト成分とを加算した値を基礎として前記アシスト指令値を演算することを要旨とする。
【００１０】
同構成によれば、転舵角フィードバック制御部により演算されるアシスト成分に基づくアシストトルクが操舵機構に付与されることにより、操舵機構の振動を的確に抑制することができる。また基本アシスト成分演算部により演算されるアシスト成分に基づくアシストトルクが操舵機構に付与されることにより、運転者のステアリング操作を的確に補助することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置において、路面から前記転舵輪に作用する路面反力を検出する路面反力検出部を更に備え、前記路面状態補償部は、前記路面反力検出部の検出路面反力から所定周波数帯域に属する反力を抽出することにより前記路面状態トルク成分を演算することを要旨とする。
【００１２】
路面反力検出部の検出路面反力には、路面状態に起因して転舵輪に作用する反力以外の様々な外乱が含まれているが、外乱の種類は概ね周波数で判別することができる。よって上記構成によれば、路面状態をより適切に反映したトルク成分を演算することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、前記所定周波数帯域は、車体の固有振動の周波数を除く周波数帯域に設定されることを要旨とする。
【００１４】
路面反力検出部の検出路面反力に含まれる最も大きい外乱は車体の固有振動であるが、その周波数は予め実験などにより容易に測定することができる。よって上記構成のように、所定周波数帯域を車体の固有振動の周波数を除く周波数帯域に設定すれば、検出路面反力から車体の固有振動に起因する外乱を除去することができる。これにより路面状態トルク成分を容易に演算することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の電動パワーステアリング装置において、前記路面状態補償部は、前記転舵輪が転舵する際に同転舵輪に作用する反力を操舵反力とするとき、前記検出路面反力から前記操舵反力を除去する処理を行い、同処理後の検出路面反力に基づいて前記路面状態トルク成分を演算することを要旨とする。
【００１６】
路面反力検出部の検出路面反力には操舵反力も含まれている。よって上記構成のように、検出路面反力から操舵反力を除去する処理を行い、処理後の検出路面反力に基づいて路面状態トルク成分を演算すれば、路面状態をより適切に反映したトルク成分を演算することができる。
【００１７】
そして、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置では、請求項６に記載の発明のように、前記転舵角指令値演算部は、前記操舵機構に付与される操舵トルクを含む入力情報に応じた理想的な転舵輪の転舵角をモデル化した理想モデルに基づき前記転舵角指令値を演算し、前記制御部は、前記路面状態トルク成分に基づいて前記アシスト指令値を変化させるべく、前記理想モデルへの入力情報を前記路面状態トルク成分に基づいて変化させる、といった構成を採用することが有効である。これにより路面状態に応じてアシスト指令値を容易に変化させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、運転者の操舵感が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の電動パワーステアリング装置の一実施形態についてその構成を示すブロック図。
【図２】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】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制御ブロック図。
【図４】操舵トルク、車速、及び第１アシスト成分の関係を示すグラフ。
【図５】実施形態の電動パワーステアリング装置について路面状態補償部の構成を示す制御ブロック図。
【図６】（ａ）は、軸力センサの検出軸力の推移例を示すグラフ。（ｂ）は、ローパスフィルタの出力例を示すグラフ。（ｃ）は、軸力センサの検出軸力とローパスフィルタの出力との差分値の推移例を示すグラフ。
【図７】実施形態の電動パワーステアリング装置についてバンドパスフィルタの通過周波数帯域の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の電動パワーステアリング装置を具体化した一実施形態について図１〜図７を参照して説明する。
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の操作に基づいて転舵輪１５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。
【００２１】
操舵機構１は、運転者により操作されるステアリングホイール１０、及び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は、ステアリングホイール１０の中心に連結されたコラムシャフト１１ａ、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂ、及びインターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃからなる。ピニオンシャフト１１ｃ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。これにより、運転者のステアリングホイール１０の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１５に伝達されることにより転舵輪１５の転舵角θｐが変化し、車両の進行方向が変更される。
【００２２】
アシスト機構２は、コラムシャフト１１ａ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は三相交流モータからなる。このモータ２０の回転がギア機構２１を介してコラムシャフト１１ａに伝達されることで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。
【００２３】
また、このパワーステアリング装置は、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を備えている。例えばコラムシャフト１１ａ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（トルク検出部）４が設けられている。ラックシャフト１３には、その軸方向に作用する力（軸力）Ｆを検出する軸力センサ５が設けられている。ラックシャフト１３の軸力Ｆと転舵輪１５に作用する路面反力との間には相関関係があるため、本実施形態では軸力センサ５が路面反力検出部として用いられている。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）３に取り込まれている。制御装置３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。
【００２４】
図２に示すように、制御装置３は、車載バッテリなどの電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）から供給される直流電圧を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧に変換するインバータ回路３０、及びインバータ回路３０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するマイコン３１を備えている。
【００２５】
インバータ回路３０は、マイコン３１から出力されるＰＷＭ駆動信号に基づいて電源からの直流電圧を三相交流電圧に変換する。変換された三相交流電圧は、ＵＬ線、ＶＬ線、及びＷＬ線を介してモータ２０に供給される。
【００２６】
ＵＬ線、ＶＬ線、及びＷＬ線には、それらを流れる各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗがそれぞれ設けられている。電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの出力はマイコン３１に取り込まれている。
【００２７】
マイコン３１には、トルクセンサ４、軸力センサ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ている。マイコン３１は、各センサにより検出される操舵トルクＴｈ、ラックシャフト１３の軸力Ｆ、車速Ｖ、モータ回転角θｍ、及び各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいてＰＷＭ駆動信号を生成する。そして、マイコン３１は、このＰＷＭ駆動信号をインバータ回路３０に出力することでインバータ回路３０をＰＷＭ駆動し、モータ２０の駆動を制御する。
【００２８】
次に図３の制御ブロックを参照してマイコン３１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３１は、車速Ｖ、操舵トルクＴｈ、軸力Ｆ、及びモータ回転角θｍに基づいてアシスト指令値Ｔａ＊を演算するアシスト指令値演算部４０を備えている。
【００２９】
アシスト指令値演算部４０は、車速Ｖ及び操舵トルクＴｈに基づいてアシスト指令値Ｔａ＊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４１を備えている。基本アシスト成分演算部４１は、例えば図４に示すように操舵トルク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い値に設定する。基本アシスト成分演算部４１は、図４に示すようなマップを用いて車速Ｖ及び操舵トルクＴｈから第１アシスト成分Ｔａ１を演算し、演算した第１アシスト成分Ｔａ１を図３に示すように転舵角指令値演算部４４に出力する。
【００３０】
転舵角指令値演算部４４には、基本アシスト成分演算部４１からの第１アシスト成分Ｔａ１の他、操舵トルクＴｈが入力される。転舵角指令値演算部４４は、第１アシスト成分Ｔａ１と操舵トルクＴｈとを加算して基本駆動トルクを求め、求めた基本駆動トルクから理想モデルに基づいて転舵輪１５の転舵角θｐの目標値となる転舵角指令値θｐ＊を演算する。理想モデルは、基本駆動トルクに応じた理想的な転舵角を予め実験などによりモデル化したものである。転舵角指令値演算部４４は、演算した転舵角指令値θｐ＊を転舵角フィードバック制御部４５に出力する。
【００３１】
一方、図１に示すように、モータ２０はギア機構２１を介してコラムシャフト１１ａ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。そのためモータ回転角θｍと転舵輪１５の転舵角θｐとの間にも相関関係がある。図３に示すように、アシスト指令値演算部４０は、こうした相関関係を利用してモータ回転角θｍから転舵輪１５の実際の転舵角（実転舵角）θｐを演算する転舵角演算部４３を備えている。転舵角演算部４３は、演算した実転舵角θｐを転舵角フィードバック制御部４５に出力する。
【００３２】
転舵角フィードバック制御部４５は、実転舵角θｐを転舵角指令値θｐ＊に一致させるべく、それらの偏差に基づくフィードバック制御を行い、第２アシスト成分Ｔａ２を生成する。
【００３３】
そしてアシスト指令値演算部４０は、第１アシスト成分Ｔａ１に第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Ｔａ＊を演算し、このアシスト指令値Ｔａ＊を電流指令値演算部５０に出力する。
【００３４】
電流指令値演算部５０は、アシスト指令値Ｔａ＊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、この電流指令値Ｉｑ＊をＰＷＭ駆動信号生成部６０に出力する。なお、本実施形態においてｄ軸上の電流指令値Ｉｄ＊は「０」とされており、電流指令値演算部５０は、この電流指令値Ｉｄ＊もＰＷＭ駆動信号生成部６０に出力する。
【００３５】
ＰＷＭ駆動信号生成部６０には、電流指令値演算部５０からの電流指令値Ｉｑ＊，Ｉｄ＊の他、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ及びモータ回転角θｍの情報が入力される。ＰＷＭ駆動信号生成部６０は、モータ回転角θｍを用いて各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに変換する。そしてＰＷＭ駆動信号生成部６０は、ｑ軸電流値Ｉｑが電流指令値Ｉｑ＊となり、ｄ軸電流値Ｉｄが電流指令値Ｉｄ＊となるようにそれらの偏差に基づくフィードバック制御を行い、ＰＷＭ駆動信号を生成する。これにより、インバータ回路３０がＰＷＭ駆動し、アシスト指令値Ｔａ＊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、ステアリング操作を補助するアシスト制御が実行される。
【００３６】
このような構成によれば、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Ｔａ＊に含まれるため、このアシスト指令値Ｔａ＊に基づくアシストトルクがステアリングシャフト１１に付与されることにより、転舵輪１５の実転舵角θｐが転舵角指令値θｐ＊に一致するように制御される。この転舵角フィードバック制御により転舵輪１５からの逆入力を効果的に打ち消すことができるため、外乱に起因する操舵機構１の振動を的確に抑制することができる。また転舵角指令値演算部４４の理想モデルを適宜調整することにより、搭載車両の実際の特性によらず、任意の特性を制御により形成することができる。すなわち所望の操舵感を実現することができる。
【００３７】
ところで運転者は、転舵輪１５から操舵機構１を介してステアリングホイール１０に伝達される逆入力から路面状態や転舵輪１５のグリップ力等、走行中の車両に関する多くのロードインフォメーションを取得する。このため転舵角フィードバック制御により転舵輪１５からの逆入力を全て打ち消してしまうと、運転者はロードインフォメーションをステアリングホイール１０から得ることができず、操舵感の悪化を招くおそれがある。
【００３８】
ここで図１に示す軸力センサ５により検出されるラックシャフト１３の軸力Ｆには、路面状態に応じて転舵輪１５に作用する軸力の情報が含まれている。そこで本実施形態では、軸力センサ５の検出軸力Ｆから路面状態に起因する軸力を抽出する。そして、この路面状態に起因する軸力に基づいてアシスト指令値Ｔａ＊を変化させることにより運転者の操舵感をその都度の路面状態に応じて変化させる。以下、その詳細を説明する。
【００３９】
図３に示すように、アシスト指令値演算部４０は、軸力センサ５の検出軸力Ｆから路面状態トルク成分Ｔａｒを演算する路面状態補償部４２を備えている。図５の制御ブロックに示すように、路面状態補償部４２は、検出軸力Ｆにフィルタリング処理を施すローパスフィルタ４２ａを備えている。
【００４０】
ここで軸力センサ５の検出軸力Ｆには、路面状態に応じて転舵輪１５に作用する反力の他、例えばステアリング操作に応じて転舵輪１５が転舵する際に転舵輪１５に作用する反力（操舵反力）も含まれている。これらのうち、前者の反力の時間的な波形は後者の反力の時間的な波形よりも周波数が高い。このため検出軸力Ｆは、周波数の高い波形と周波数の低い波形とが合成された例えば図６（ａ）に示すような波形で変化する。この検出軸力Ｆの波形にローパスフィルタ４２ａを通じてフィルタリング処理を施すと、ローパスフィルタ４２ａの出力として図６（ｂ）に示すような操舵反力の波形が抽出される。したがって、検出軸力Ｆからローパスフィルタ４２ａの出力を除去すれば、図６（ｃ）に示すように検出軸力Ｆから操舵反力を除去することができる。そして図５に示すように、操舵反力の除去された補正後の検出軸力Ｆ’はバンドパスフィルタ４２ｂに入力される。
【００４１】
一方、軸力センサ５の検出軸力Ｆには、路面状態に起因してラックシャフト１３に作用する軸力以外の様々な外乱が含まれているが、外乱の種類は概ね周波数で判別可能である。こうした外乱のうち、最も影響が大きいのは、例えばサスペンションの振動や、シミー現象及びフラッタ現象に起因する振動などの車体の固有振動である。本実施形態では、車体の各種固有振動の周波数が実験などにより予め測定されている。そして図７に示すように、バンドパスフィルタ４２ｂの通過周波数帯域が車体の固有振動の周波数を除くようにして所定の周波数ｆａを中心とする周波数帯域に設定されている。これにより図５に示すように、補正後の検出軸力Ｆ’をバンドパスフィルタ４２ｂを通すことで、検出軸力Ｆ’から車両の固有振動に起因する外乱が除去され、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が抽出される。このバンドパスフィルタ４２ｂの出力は軸力／トルク変換部４２ｃに入力される。
【００４２】
軸力／トルク変換部４２ｃは、路面状態に起因する軸力Ｆｒに基づいて路面状態トルク成分Ｔａｒを演算する。なお、路面状態トルク成分Ｔａｒは、路面状態に起因する軸力Ｆｒにピニオンシャフト１１ｃの半径を掛ける等、周知の方法により演算することができる。この演算された路面状態トルク成分Ｔａｒが路面状態補償部４２の出力となる。
【００４３】
そして図３に示すように、路面状態補償部４２から出力される路面状態トルク成分Ｔａｒと第１アシスト成分Ｔａ１とが加算されて転舵角指令値演算部４４に入力される。よって転舵角指令値演算部４４は、第１アシスト成分Ｔａ１及び路面状態トルク成分Ｔａｒの加算値と操舵トルクＴｈとの総和から理想モデルに基づいて転舵角指令値θｐ＊を演算する。
【００４４】
次に、本実施形態のパワーステアリング装置の動作例（作用）について図１及び図３を参照して説明する。
図１に示す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より転舵輪１５に振動が生じると、この振動に応じた軸力がラックシャフト１３に作用し、軸力センサ５の検出軸力Ｆが変化する。このとき、図３に示すように、アシスト指令値演算部４０では、軸力センサ５の検出軸力Ｆが変化すると、路面状態トルク成分Ｔａｒが変化する。したがって、転舵角指令値演算部４４の入力情報である第１アシスト成分Ｔａ１の値が変化するため、転舵角指令値演算部４４により演算される転舵角指令値θｐ＊が変化する。よって、転舵角フィードバック制御部４５により演算される第２アシスト成分Ｔａ２が変化し、アシスト指令値Ｔａ＊の大きさが変化する。これにより、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、運転者の操舵感も路面状態に応じて変化する。このため運転者は操舵感の変化によりロードインフォメーションを感じることができるため、操舵感が向上する。
【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、以下のような効果が得られる。
（１）制御装置３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４１を設けた。また操舵トルクＴｈ及び第１アシスト成分Ｔａ１から理想モデルに基づいて転舵角指令値θｐ＊を演算する転舵角指令値演算部４４と、実転舵角θｐを転舵角指令値θｐ＊に一致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４５とを設けた。そしてアシスト指令値演算部４０では、第１アシスト成分Ｔａ１と第２アシスト成分Ｔａ２とを加算した値を基礎としてアシスト指令値Ｔａ＊を演算することとした。これにより運転者のステアリング操作を的確に補助しつつ、転舵角フィードバック制御を通じて操舵機構１の振動を的確に抑制することができる。
【００４６】
（２）電動パワーステアリング装置には、ラックシャフト１３に作用する軸力Ｆを検出する軸力センサ５を設けた。また制御装置３には、軸力センサ５の検出軸力Ｆから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を演算し、この軸力Ｆｒに基づいて路面状態トルク成分Ｔａｒを演算する路面状態補償部４２を設けた。そしてアシスト指令値演算部４０では、路面状態トルク成分Ｔａｒに基づいてアシスト指令値Ｔａ＊を変化させることとした。これにより、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、運転者の操舵感がその都度の路面状態に応じて変化するようになる。このため、運転者の操舵感が向上する。
【００４７】
（３）路面状態補償部４２では、軸力センサ５の検出軸力Ｆから周波数ｆａを中心とする周波数帯域に属する軸力を抽出することにより路面状態トルク成分Ｔａｒを演算することとした。これにより、路面状態をより適切に反映したトルク成分Ｔａｒを演算することができる。
【００４８】
（４）路面状態補償部４２では、軸力センサ５の検出軸力Ｆから操舵反力を除去する処理を行い、処理後の検出軸力Ｆに基づいて路面状態トルク成分Ｔａｒを演算することとした。これにより、路面状態をより適切に反映したトルク成分Ｔａｒを演算することができる。
【００４９】
（５）制御装置３では、転舵角指令値演算部４４の入力情報である第１アシスト成分Ｔａ１の値を路面状態トルク成分Ｔａｒに基づいて変化させることとした。これにより路面状態に応じてアシスト指令値Ｔａ＊を容易に変化させることができる。
【００５０】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・転舵角指令値演算部４４の理想モデルは、第１アシスト成分Ｔａ１及び操舵トルクＴｈの総和に基づいて転舵角指令値θｐ＊を設定するものに限らない。例えば操舵トルクＴｈのみに基づいて転舵角指令値θｐ＊を設定するものであってもよい。
【００５１】
・上記実施形態では、路面状態トルク成分Ｔａｒと第１アシスト成分Ｔａ１とを加算して転舵角指令値演算部４４に入力した。これに代えて、路面状態トルク成分Ｔａｒと第１アシスト成分Ｔａ１とを転舵角指令値演算部４４に別々に入力する。そして転舵角指令値演算部４４が操舵トルクＴｈ、第１アシスト成分Ｔａ１、及び路面状態トルク成分Ｔａｒの総和を演算し、その演算結果に基づいて転舵角指令値θｐ＊を演算してもよい。また路面状態トルク成分Ｔａｒを転舵角指令値演算部４４に入力する方法に代えて、例えば転舵角フィードバック制御部４５から出力される第２アシスト成分Ｔａ２を路面状態トルク成分Ｔａｒに基づいて変化させてもよい。要は、路面状態トルク成分Ｔａｒに基づいてアシスト指令値Ｔａ＊を変化させるものであればよい。いずれの構成でも路面状態に応じてアシスト指令値Ｔａ＊が変化するため、運転者は操舵感の変化に基づいてロードインフォメーションを感じることができる。
【００５２】
・転舵角指令値演算部４４は、理想モデルを用いて転舵角指令値θｐ＊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４１のように、マップ演算により転舵角指令値θｐ＊を演算するものであってもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、軸力センサ５の検出軸力Ｆから車体の固有振動に起因する外乱を除去することができるようにバンドパスフィルタ４２ｂの通過周波数帯域を設定した。しかしながら、検出軸力Ｆから車体の固有振動に起因する外乱以外の外乱も除去したい場合には、バンドパスフィルタ４２ｂの通過周波数帯域を適宜調整してもよい。また、車体の固有振動の影響が小さい場合には、バンドパスフィルタ４２ｂの周波数帯域を車体の固有振動の周波数を含む帯域に設定してもよい。
【００５４】
・検出軸力Ｆから除去したい外乱の種類によっては、路面状態補償部４２に、ローパスフィルタ４２ａやバンドパスフィルタ４２ｂ以外の適宜のフィルタ回路を設けてもよい。
・上記実施形態では、転舵輪１５の路面反力を検出する路面反力検出部として軸力センサ５を用いたが、路面反力を直接検出することのできるセンサを用いてもよい。この種のセンサとしては、例えばタイヤハブに設けられるタイヤ荷重センサなどがある。
【００５５】
・トルクセンサ４は、操舵トルクＴｈを検出可能であれば、例えばインターミディエイトシャフト１１ｂやピニオンシャフト１１ｃなどの操舵機構１の適宜の場所に設けてもよい。
【００５６】
・上記実施形態では、転舵輪１５の実転舵角を検出するセンサとして回転角センサ７及び転舵角演算部４３を用いたが、本発明はこのような構成に限定されない。例えばステアリングシャフト１１の回転角を検出するセンサや、転舵輪１５の転舵角を直接検出するセンサなどを用いてもよい。
【００５７】
・基本アシスト成分演算部４１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。またアシスト勾配に基づいてトルクセンサ４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を実行してもよい。
【００５８】
・基本アシスト成分演算部４１を省略し、転舵角フィードバック制御部４５により演算される第２アシスト成分Ｔａ２のみに基づいてアシスト指令値Ｔａ＊を設定してもよい。この場合、例えば転舵角指令値演算部４４に入力される操舵トルクＴｈを路面状態トルク成分Ｔａｒに基づいて変化させれば、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、運転者の操舵感が路面状態に応じて変化するようになる。
【００５９】
・転舵角フィードバック制御は、例えばインターミディエイトシャフト１１ｂの回転角やピニオンシャフト１１ｃの回転角など、転舵角θｐに換算可能な適宜の回転軸の回転角を利用して行ってもよい。具体的には、転舵角指令値演算部４４では第１アシスト成分Ｔａ１及び操舵トルクＴｈに基づいてピニオンシャフト１１ｃの回転角指令値を演算する。また転舵角フィードバック制御部４５では、ピニオンシャフト１１ｃの実回転角が回転角指令値となるように、それらの偏差に基づくフィードバック制御を行い、第２アシスト成分Ｔａ２を生成する。このような構成であっても、上記実施形態による効果と同等の効果を得ることができる。
【００６０】
・上記実施形態では、本発明を、コラムシャフト１１ａ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適用した。これに変えて、例えばピニオンシャフト１１ｃにアシストトルクを付与したり、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本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…操舵機構、２…アシスト機構、３…制御装置（制御部）、５…軸力センサ（路面反力検出部）、１５…転舵輪、２０…モータ、４０…アシスト指令値演算部、４１…基本アシスト成分演算部、４２…路面状態補償部、４４…転舵角指令値演算部、４５…転舵角フィードバック制御部。
【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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