(57)【要約】【課題】ステアリングホイールの操作速度が所定の操舵速度以上となり、電動モータにより発生することができる出力が足りなくなった場合でも、運転者が違和感を覚えにくい電動パワーステアリング装置等を提供する。【解決手段】ステアリングホイール１０１の操作に対し車輪１５０を転舵させるアシスト力を付与する電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動を制御する制御装置１０と、を備え、制御装置１０は、運転者がステアリングホイール１０１に入力する入力トルクが急に増加する現象を抑制するように、電動モータ１１０が発生することができる最大出力に対し電動モータ１１０が発生している出力の割合である電動モータ１１０の能力使用率に基づいて電動モータ１１０の駆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１００。【選択図】図１
2014180975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操作に対し車輪を転舵させるアシスト力を付与する電動モータと、
前記電動モータの駆動を制御するモータ制御手段と、
を備え、
前記モータ制御手段は、運転者が前記ステアリングホイールに入力する入力トルクが急に増加する現象を抑制するように、前記電動モータが発生することができる最大出力に対し当該電動モータが発生している出力の割合である当該電動モータの能力使用率に基づいて当該電動モータの駆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】
前記モータ制御手段は、前記電動モータの能力使用率が１前後の領域において、当該電動モータに供給する電流を減少させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モータ制御手段は、前記電動モータの能力使用率が１前後の領域において、運転者が前記ステアリングホイールに入力する入力トルクが徐々に増加するように当該電動モータに供給する電流を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記モータ制御手段は、
前記電動モータの能力使用率を算出する能力使用率算出部と、
前記能力使用率算出部により算出された前記電動モータの能力使用率により定まる目標電流補正率を算出する目標電流補正率算出部と、
前記電動モータに供給する目標電流に前記目標電流補正率算出部により算出された前記目標電流補正率を乗算することで補正後の目標電流である補正目標電流を算出する補正目標電流算出部と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記電動モータの回転速度を把握可能な情報を取得する取得手段と、
前記電動モータに実際に流れる実電流を検出するモータ電流検出手段と、
をさらに備え、
前記モータ制御手段は、前記電動モータの能力使用率を当該電動モータの回転速度と前記実電流に基づき算出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
コンピュータに、
ステアリングホイールの操作に対し車輪を転舵させるアシスト力を付与する電動モータに供給する目標電流を決定する機能と、
前記電動モータが発生することができる最大出力に対し当該電動モータが発生している出力の割合である当該電動モータの能力使用率を求める機能と、
決定された前記目標電流を、前記電動モータの能力使用率に基づいて補正する機能と、
を実現させるプログラム。
【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、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両のステアリング系に電動モータを備え、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストして車輪を転舵させる電動パワーステアリング装置が提案されている。
この電動パワーステアリング装置の電動モータの駆動は、制御装置にて制御される。制御装置は、電動モータの駆動を制御するために、まず、操舵トルクや車速などに応じて電動モータに供給する目標電流を設定する。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置は、トルクセンサからのトルク信号τと車速センサからの車速信号ｖとを入力し、これらの値に基づいて電流指令値を設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１９３７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここでステアリングホイールの操作速度が所定の操舵速度以上になったときに電動モータにより発生することができる出力が足りなくなることがある。この場合、運転者がステアリングホイールに入力するトルクが急に大きくなるため、運転者が違和感を覚えることがあった。
本発明は、ステアリングホイールの操作速度が所定の操舵速度以上となり、電動モータにより発生することができる出力が足りなくなった場合でも、運転者が違和感を覚えにくい電動パワーステアリング装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明は、ステアリングホイールの操作に対し車輪を転舵させるアシスト力を付与する電動モータと、電動モータの駆動を制御するモータ制御手段と、を備え、モータ制御手段は、運転者がステアリングホイールに入力する入力トルクが急に増加する現象を抑制するように、電動モータが発生することができる最大出力に対し電動モータが発生している出力の割合である電動モータの能力使用率に基づいて電動モータの駆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である。
【０００７】
ここで、モータ制御手段は、電動モータの能力使用率が１前後の領域において、電動モータに供給する電流を減少させる制御を行うことが好ましい。
またモータ制御手段は、電動モータの能力使用率が１前後の領域において、運転者がステアリングホイールに入力する入力トルクが徐々に増加するように電動モータに供給する電流を補正することが好ましい。
【０００８】
さらにモータ制御手段は、電動モータの能力使用率を算出する能力使用率算出部と、能力使用率算出部により算出された電動モータの能力使用率により定まる目標電流補正率を算出する目標電流補正率算出部と、電動モータに供給する目標電流に目標電流補正率算出部により算出された目標電流補正率を乗算することで補正後の目標電流である補正目標電流を算出する補正目標電流算出部と、を備えることが好ましい。
またさらに電動モータの回転速度を把握可能な情報を取得する取得手段と、電動モータに実際に流れる実電流を検出するモータ電流検出手段と、をさらに備え、モータ制御手段は、電動モータの能力使用率を電動モータの回転速度と実電流に基づき算出することが好ましい。
【０００９】
また本発明は、コンピュータに、ステアリングホイールの操作に対し車輪を転舵させるアシスト力を付与する電動モータに供給する目標電流を決定する機能と、電動モータが発生することができる最大出力に対し電動モータが発生している出力の割合である電動モータの能力使用率を求める機能と、決定された目標電流を、電動モータの能力使用率に基づいて補正する機能と、を実現させるプログラムある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステアリングホイールの操作速度が所定の操舵速度以上となり、電動モータにより発生することができる出力が足りなくなった場合でも、運転者が違和感を覚えにくい電動パワーステアリング装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成図である。
【図３】目標電流算出部の概略構成図である。
【図４】制御部の概略構成図である。
【図５】（ａ）は、電動モータで発生するモータトルクと電動モータの回転速度との関係を示した図である。（ｂ）は、（ａ）の特性を有する電動モータを使用した場合において、ステアリングホイールの転舵速度と操舵トルクとの関係を示した図である。（ｃ）は、キャッチアップポイントと操舵トルク勾配との関係を示した図である。
【図６】（ａ）は、補正部を設けないときのステアリングホイールの転舵速度と操舵トルクとの関係を示した図であり、種々の操舵トルクを採るときの関係を図示したものである。（ｂ）は、実電流に対する、モータトルク、出力および回転速度の関係について示した概念図である。
【図７】目標電流補正率算出部で設定される電動モータの能力使用率と目標電流補正率との関係について示した図である。
【図８】（ａ）は、補正部を設け、目標電流を補正した後の補正目標電流を用いたときのステアリングホイールの転舵速度と操舵トルクとの関係を示した図である。（ｂ）は、キャッチアップポイントと操舵トルク勾配との関係を示した図である。
【図９】制御装置の動作について説明したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜電動パワーステアリング装置全体の説明＞
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては車両に適用した構成を例示している。
【００１３】
ステアリング装置１００は、ドライバが操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。ステアリングシャフト１０２と上部連結シャフト１０３とが自在継手１０３ａを介して連結されており、上部連結シャフト１０３と下部連結シャフト１０８とが自在継手１０３ｂを介して連結されている。
【００１４】
また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の車輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている。
【００１５】
また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギアボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギアボックス１０７にてトーションバーを介して下部連結シャフト１０８と連結されている。ステアリングギアボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対角度に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０９が設けられている。
【００１６】
また、ステアリング装置１００は、ステアリングギアボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、３相ブラシレスモータである。電動モータ１１０に実際に流れる実電流の大きさおよび方向は、モータ電流検出部３３（図４参照）にて検出される。
そして、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９の出力値、車両の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０の出力値が入力される。
【００１７】
以上のように構成されたステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴをトルクセンサ１０９にて検出し、その検出トルクに応じて電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の発生トルクをピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。言い換えると電動モータ１１０は、ステアリングホイール１０１の操作に対し車輪１５０を転舵させるアシスト力を付与する。
【００１８】
＜制御装置１０の説明＞
次に、制御装置１０について説明する。
図２は、電動パワーステアリング装置１００の制御装置１０の概略構成図である。
本実施の形態では、制御装置１０は、電動モータ１１０の駆動を制御するモータ制御手段の一例である。制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等からなる算術論理演算回路である。実際には、制御装置１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等により実現される。
制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄと、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが出力信号に変換された車速信号ｖが入力される。
そして、制御装置１０は、トルク信号Ｔｄに基づいて目標トルクを算出し、この目標トルクを電動モータ１１０が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部３０とを有している。
【００１９】
＜目標電流算出部２０の説明＞
次に、目標電流算出部２０について詳述する。
図３は、目標電流算出部２０の概略構成図である。
目標電流算出部２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部２２と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部２３とを備えている。また、目標電流算出部２０は、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３にて算出された値に基づいて目標電流を決定する目標電流決定部２５と、目標電流決定部２５が決定した目標電流を補正する補正部２７とを備えている。
【００２０】
なお、目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖ、電動モータ１１０の回転速度Ｎｒが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｒｓ、後述する実電流検出信号Ｉｒｍなどが入力される。回転速度信号Ｎｒｓは、例えば３相ブラシレスモータである電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転位置を検出するセンサ（例えば、回転子の回転位置を検出するレゾルバ、ロータリエンコーダ等で構成されるロータ位置検出回路）にて検出された電動モータ１１０の回転角度が微分されることにより得られた値が出力信号に変換されたものであることを例示することができる。本実施の形態では、このセンサを電動モータ１１０の回転速度を把握可能な情報を取得する取得手段として捉えることができる。
【００２１】
ベース電流算出部２１は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速センサ１７０からの車速信号ｖとに基づいてベース電流Ｉｂを算出し、このベース電流Ｉｂの情報を含むベース電流信号Ｉｍｂを出力する。なお、ベース電流算出部２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖとベース電流Ｉｂとの対応を示すマップに、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖを代入することによりベース電流信号Ｉｍｂを算出する。
【００２２】
イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Ｉｓを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。
【００２３】
ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度信号Ｎｒｓとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Ｉｄを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖおよび回転速度信号Ｎｒｓと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖと回転速度信号Ｎｒｓとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
【００２４】
目標電流決定部２５は、電動モータ１１０に供給する目標電流を決定する。目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１にて算出されたベース電流信号Ｉｍｂ、イナーシャ補償電流算出部２２にて算出されたイナーシャ補償電流信号Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３にて算出されたダンパー補償電流信号Ｉｄに基づいて目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ＩＴＡを出力する。ただし本実施の形態では、この目標電流は、補正部２７により補正されるため、ここで決定される目標電流は、最終的な目標電流ではなく、仮の目標電流となる。目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流Ｉｂに、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、補償電流と目標電流との対応を示すマップに代入することにより目標電流を算出する。
【００２５】
補正部２７は、後に詳述するが、目標電流決定部２５が算出した目標電流信号ＩＴＡを補正し、補正後の値を最終的な目標電流とし、補正目標電流信号ＩＴＦを出力する。
【００２６】
＜制御部３０の説明＞
次に、制御部３０について詳述する。
図４は、制御部３０の概略構成図である。
制御部３０は、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部３２と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流Ｉｒを検出し、実電流検出信号Ｉｒｍをモータ駆動制御部３１に出力するモータ電流検出手段の一例としてのモータ電流検出部３３とを有している。
モータ駆動制御部３１は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流（補正目標電流信号ＩＴＦが示す値）と、モータ電流検出部３３にて検出された電動モータ１１０へ供給される実電流Ｉｒとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４０と、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部６０とを有している。
【００２７】
フィードバック制御部４０は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流とモータ電流検出部３３にて検出された実電流との偏差を求める偏差演算部４１と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２とを有している。
【００２８】
フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流と実電流とが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、偏差演算部４１にて算出された偏差に対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、加算演算部でこれらの値を加算する。
ＰＷＭ信号生成部６０は、フィードバック制御部４０からの出力値に基づいて電動モータ１１０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号６０ａを出力する。
【００２９】
モータ駆動部３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
モータ電流検出部３３は、モータ駆動部３２に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れる実電流の値を検出する。
【００３０】
ここで運転者が、ステアリングホイール１０１を所定の速度以上で回転させた場合（ステアリングホイール１０１の転舵速度が所定の速度以上だった場合）、電動モータ１１０により発生することができる出力が足りなくなるときがある。
図５（ａ）は、電動モータ１１０で発生するモータトルクと電動モータ１１０の回転速度との関係を示した図である。図５（ａ）では、縦軸は、電動モータ１１０の回転速度Ｎｒを表わし、横軸は、電動モータ１１０で発生するモータトルクＴｒを表わしている。
図示するように電動モータ１１０の回転速度Ｎｒが増加するに従い、電動モータ１１０で発生するモータトルクＴｒは、減少する。即ち、回転速度ＮｒとモータトルクＴｒは、逆の動きをする。これは電動モータとして一般的な特性である。
【００３１】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の特性を有する電動モータ１１０を使用した場合において、ステアリングホイール１０１の転舵速度と操舵トルクＴとの関係を示した図である。図５（ｂ）では、横軸はステアリングホイール１０１の転舵速度を表わし、縦軸は、操舵トルクＴを表わす。この操舵トルクＴは、運転者がステアリングホイール１０１に入力するトルクと言い換えることもできる。
【００３２】
図示するようにステアリングホイール１０１の転舵速度が小さいときは、操舵トルクＴは、ほとんど変化しない。これは、電動モータ１１０で発生している出力が電動モータ１１０で発生することができる最大出力以下であり、十分なアシスト力を発揮できていることを意味する。しかしステアリングホイール１０１の転舵速度が大きくなるに従い、電動モータ１１０の回転速度は増加する。このとき電動モータ１１０で発生するモータトルクＴｒは、図５（ａ）に示すように減少する。そしてステアリングホイール１０１の転舵速度が所定の速度以上で回転させた場合、アシスト力を発生するために必要とされる出力が、電動モータ１１０で発生することができる最大出力を上回る現象が生じる。
【００３３】
本実施の形態では、電動モータ１１０で発生することができる最大出力になるときのステアリングホイール１０１の転舵速度を「キャッチアップポイント」と言うことにする。図５（ｂ）では、このキャッチアップポイントを「Ａ」として図示している。
そしてこのキャッチアップポイントＡ以上で運転者がステアリングホイール１０１を回転させた場合、電動モータ１１０は、運転者のステアリングホイール１０１の操作により、いわば回されている状態となる。そのため運転者は、電動モータ１１０により本来アシストされるべきトルクに対して足りない分のトルクをステアリングホイール１０１に入力する必要があるばかりか、それに加え、電動モータ１１０を余計に回すトルクについてもステアリングホイール１０１に入力する必要がある。その結果、キャッチアップポイントＡ以降は、操舵トルクＴは、図示するように急激に増加する。そしてこのとき、運転者にとっては、キャッチアップポイントＡを境に、ステアリングホイール１０１の操作が急に重くなったように感じ、違和感を覚えることになる。なおキャッチアップポイントＡ以上において、ステアリングホイール１０１の転舵速度と操舵トルクＴとの関係は、略直線状に近似できる。ここではこの直線の傾きを、以後、「操舵トルク勾配」と言うことがある。
【００３４】
図５（ｃ）は、キャッチアップポイントと操舵トルク勾配との関係を示した図である。図５（ｃ）では、横軸はキャッチアップポイントを表わし、縦軸は、操舵トルク勾配を表わしている。
この図５（ｃ）では、電動パワーステアリング装置１００に要求される特性として、運転者が違和感を覚えない許容範囲Ｅ１と、運転者が違和感を覚える範囲である非許容範囲Ｅ２を示している。つまりキャッチアップポイントは、まず図中Ｆで示す所定の値以上であることが求められる。即ち、操舵速度がＦ未満の領域では、電動モータ１１０は、最大出力に達しないことが求められる。また上述した操舵トルク勾配は、キャッチアップポイントが比較的低い領域では、小さいことが求められるが、キャッチアップポイントが比較的高い領域では、より大きくても許容される。即ち、電動モータ１１０の特性としてキャッチアップポイントが比較的小さい場合、キャッチアップポイント以上での操舵トルクＴは、あまり急激に増加しないことが求められる。一方、キャッチアップポイントが比較的大きい場合、キャッチアップポイント以上での操舵トルクＴは、ある程度急激に増加してもよい。
【００３５】
しかしながら電動モータ１１０の特性として、キャッチアップポイントを大きくし、そして操舵トルク勾配を小さくするためには、電動モータ１１０の最大出力を大きくする必要がある。これは電動モータ１１０の製造費用が高くなるとともに重量が大きくなる問題が生ずる。
そこで本実施の形態では、以下のような構成を有する補正部２７を設け、この問題の抑制を図っている。
【００３６】
＜補正部２７の説明＞
次に、図３に戻り、補正部２７について詳述する。
補正部２７は、目標電流決定部２５により決定された目標電流を、電動モータ１１０が発生することができる最大出力に対し電動モータ１１０が発生している出力の割合である電動モータの能力使用率に基づいて補正する。
【００３７】
補正部２７は、電動モータ１１０の能力使用率を算出する能力使用率算出部２７１と、能力使用率算出部２７１により算出された電動モータ１１０の能力使用率により定まる目標電流補正率を算出する目標電流補正率算出部２７２と、目標電流決定部２５により決定された目標電流に目標電流補正率算出部２７２により算出された目標電流補正率を乗算することで補正後の目標電流である補正目標電流を算出する補正目標電流算出部２７３とを備える。
【００３８】
能力使用率算出部２７１は、動作している電動モータ１１０において、キャッチアップポイントＡで電動モータ１１０が出力する出力値に対して実際に現在出力している出力値の割合（使用割合）である能力使用率を算出する。この能力使用率は、キャッチアップポイントＡにおける電動モータ１１０の出力値をＰａ、電動モータ１１０の現在の出力値をＰｒとすると、Ｐｒ／Ｐａとして定義される。
【００３９】
図６（ａ）は、補正部２７を設けないときのステアリングホイール１０１の転舵速度と操舵トルクＴとの関係を示した図であり、種々の操舵トルクＴを採るときの関係を図示したものである。
図示するように操舵トルクＴが小さい場合は、キャッチアップポイントＡは、大きくなり、操舵トルクＴが大きい場合は、キャッチアップポイントＡは、小さくなる。図６（ａ）では、キャッチアップポイントＡを結んだ線を点線で図示している。
【００４０】
図６（ｂ）は、実電流Ｉｒに対する、モータトルクＴｒ、出力Ｐｒおよび回転速度Ｎｒの関係について示した概念図である。
図示するように実電流Ｉｒが増加した場合、モータトルクＴｒは増加する。そして図５（ａ）でも説明したように回転速度ＮｒとモータトルクＴｒは、逆の動きをするため、回転速度Ｎｒは減少する。このとき、
Ｐｒ＝Ｔｒ×Ｎｒ    …（１）
として定義できる。
【００４１】
同様にして転舵速度がキャッチアップポイントにおけるモータトルクＴａ、出力Ｐａおよび回転速度Ｎａの関係は、Ｐａ＝Ｔａ×Ｎａとなる。なお転舵速度がキャッチアップポイントに至るまでの領域でモータトルクＴｒはほぼ変化せず、これはキャッチアップポイントにおいても同様の値となる。よってこの場合、Ｔｒ＝Ｔａとすることができる。つまり
Ｐａ＝Ｔｒ×Ｎａ    …（２）
となるため、（１）と（２）式から能力使用率であるＰｒ／Ｐａは、Ｎｒ／Ｎａと同値となる。即ち、Ｐｒ／Ｐａ＝Ｎｒ／Ｎａであるため、Ｎｒ／Ｎａにより能力使用率を算出することができる。
【００４２】
なお図６（ａ）に示すように、キャッチアップポイントＡは、操舵トルクＴにより変動する。キャッチアップポイントＡは、上述の通りステアリングホイール１０１の転舵速度であり、電動モータ１１０の回転速度Ｎｒとの間に比例関係がある。よって回転速度ＮａもキャッチアップポイントＡの移動に従い変動する。本実施の形態では、回転速度Ｎａを、実電流Ｉｒから算出する。例えば、電動モータ１１０の無負荷回転速度（図６（ｂ）では、実電流Ｉｒ＝０のときの回転速度Ｎｒ）や誘起電圧定数を用いることで、算出することができる。また回転速度Ｎａと実電流Ｉｒとを関連付けたマップを作成し、これにより回転速度Ｎａを算出してもよい。
【００４３】
まとめると本実施の形態の能力使用率算出部２７１は、電動モータ１１０の回転速度を把握可能な情報として、回転速度信号Ｎｒｓを取得し、これにより電動モータ１１０の回転速度Ｎｒを把握する。また実電流検出信号Ｉｒｍを取得し、実電流ＩｒからキャッチアップポイントＡにおける電動モータ１１０の回転速度Ｎａを求める。そしてＮｒ／Ｎａにより電動モータ１１０の能力使用率を算出する。つまり本実施の形態では、電動モータ１１０の能力使用率は、電動モータ１１０の回転速度と電動モータ１１０に実際に流れる実電流に基づき算出される。
【００４４】
目標電流補正率算出部２７２は、目標電流決定部２５が算出した目標電流を補正するための目標電流補正率を算出する。本実施の形態において、目標電流補正率は、電動モータ１１０の能力使用率により定まる。より具体的には、目標電流補正率算出部２７２は、電動モータ１１０の能力使用率が１前後の領域において目標電流を減少させる補正を行うように目標電流補正率を算出する。つまり電動モータ１１０の能力使用率が１前後の領域において目標電流は、補正が行われるが、この領域以外の領域では、補正は行われない。
【００４５】
図７は、目標電流補正率算出部２７２で設定される電動モータ１１０の能力使用率と目標電流補正率との関係について示した図である。
図示するように電動モータ１１０の能力使用率Ｎｒ／Ｎａが１の箇所を中心に目標電流補正率は、１より小さく設定される。この範囲は、例えば、０．９≦Ｎｒ／Ｎａ≦１．２であり、また最小の目標電流補正率は、例えば０．７である。またＮｒ／Ｎａがこの範囲を外れるＮｒ／Ｎａ＜０．９およびＮｒ／Ｎａ＞１．２の範囲では、目標電流補正率は、１に設定される。即ち、能力使用率Ｎｒ／Ｎａがこの範囲のときは、目標電流の補正は行われない。
【００４６】
目標電流補正率算出部２７２は、図７のように設定されるマップを参照し、電動モータ１１０の能力使用率Ｎｒ／Ｎａの値に対する目標電流補正率を算出する。
【００４７】
補正目標電流算出部２７３は、目標電流決定部２５が算出した目標電流に目標電流補正率算出部２７２により算出された目標電流補正率を乗算し、補正後の目標電流である補正目標電流を算出する。
これにより補正目標電流は、電動モータ１１０の能力使用率Ｎｒ／Ｎａが１前後の領域においては、目標電流決定部２５が算出した目標電流より小さな値となる。また電動モータ１１０の能力使用率Ｎｒ／Ｎａがこの範囲を外れるときは、補正目標電流と目標電流は、同じとなる。
【００４８】
図８（ａ）は、補正部２７を設け、目標電流を補正した後の補正目標電流を用いたときのステアリングホイール１０１の転舵速度と操舵トルクＴとの関係を示した図である。図８（ａ）は、図５（ｂ）と対応関係にあり、図５（ｂ）が目標電流をそのまま用いるのに比較して、補正目標電流を用いる点で異なる。
図８（ａ）では、補正目標電流を用いたときのステアリングホイール１０１の転舵速度と操舵トルクＴとの関係を実線で示している。また目標電流を補正せずそのまま用いたときのステアリングホイール１０１の転舵速度と操舵トルクＴとの関係を一点鎖線で示している。即ち、この一点鎖線の部分は、図５（ｂ）と同様となる。
図８（ａ）において、目標電流をそのまま用いたときのキャッチアップポイントは、「Ａ」の点となり、補正目標電流を用いたときのキャッチアップポイントは「Ａ’」の点となる。図示するようにキャッチアップポイント以降において、目標電流をそのまま用いる場合と補正目標電流を用いる場合とで、相違が生じていることがわかる。即ち、目標電流をそのまま用いる場合は、キャッチアップポイントＡの箇所で屈曲点が生じる。この場合、上述の通り、運転者は、キャッチアップポイントＡを境に、ステアリングホイール１０１の操作が急に重くなったように感じ、違和感を覚える。
【００４９】
一方、補正目標電流を用いた場合は、このような屈曲点は生じず、キャッチアップポイントＡ’以降で、ステアリングホイール１０１の転舵速度と操舵トルクＴとの関係とは滑らかな曲線を描く。この場合、上述したキャッチアップポイントＡを境に、ステアリングホイール１０１の操作が急に重くなる現象は生じず、運転者は、キャッチアップポイントＡ’以降で、ステアリングホイール１０１の操作が徐々に重くなっていくと感じる。その結果、運転者は、違和感を覚えにくくなる。
【００５０】
これは、補正目標電流算出部２７３により、補正目標電流として、電動モータ１１０の能力使用率Ｎｒ／Ｎａが１前後の領域において、目標電流より小さな値とした効果である。つまり、これによりキャッチアップポイントＡ’より電動モータ１１０が発生する出力Ｐｒは、徐々に小さくなり始める。そのため、この減少分について、運転者がステアリングホイール１０１に入力する必要がある入力トルクは増加していく。これは、図７に示したマップでは、Ｂ点の箇所に対応する。即ち操舵トルクＴは、キャッチアップポイントＡ’以降は、図８（ａ）に示すように徐々に増加する。ただし、電動モータ１１０の能力使用率Ｎｒ／Ｎａが１を超えると、補正目標電流は、目標電流に近づいていき、補正を行わない範囲に達したところで、補正目標電流と目標電流は一致する。そのため、再び、操舵トルクＴは一致する。これは、図７に示したマップでは、Ｃ点の箇所に対応する。
【００５１】
図８（ｂ）は、キャッチアップポイントと操舵トルク勾配との関係を示した図であり、図５（ｃ）に対応する。
そして目標電流をそのまま用いる場合に対し、補正目標電流を用いた場合に、非許容範囲Ｅ２から許容範囲Ｅ１内に入り得ることを示している。つまりまずここでは、目標電流をそのまま用いる場合は、点Ｇの非許容範囲Ｅ２内にある場合を示している。そして補正目標電流を用いた場合には、キャッチアップポイントは小さくなる（キャッチアップポイントＡ’＜キャッチアップポイントＡ）が、操舵トルク勾配についても、キャッチアップポイントＡ’近傍では、小さくなるため、点Ｇ’の許容範囲Ｅ１内に入り得る。
【００５２】
＜制御装置１０の動作の説明＞
次に、制御装置１０の動作について説明する。
図９は、制御装置１０の動作について説明したフローチャートである。
まず制御装置１０の目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖ、回転速度信号Ｎｒｓなどが入力される（ステップ１０１）。
【００５３】
次にこれらのトルク信号Ｔｄ、車速信号ｖ、回転速度信号Ｎｒｓを基にして、目標電流算出部２０のベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２およびダンパー補償電流算出部２３において、それぞれベース電流、イナーシャ補償電流およびダンパー補償電流が算出され、さらに目標電流決定部２５で、目標電流が算出される（ステップ１０２）。
【００５４】
次に補正部２７の能力使用率算出部２７１が、回転速度信号Ｎｒｓと電動モータ１１０に実際に流れる実電流を基にして電動モータ１１０の能力使用率を算出する（ステップ１０３）。
さらに目標電流補正率算出部２７２が、能力使用率算出部２７１により算出された電動モータ１１０の能力使用率により定まる目標電流補正率を算出する（ステップ１０４）。
そして補正目標電流算出部２７３が、目標電流決定部２５により決定された目標電流に目標電流補正率算出部２７２により算出された目標電流補正率を乗算することで補正後の目標電流である補正目標電流を算出する（ステップ１０５）。
【００５５】
そして制御部３０が、図５で説明したように、補正目標電流を基に電動モータ１１０の作動を制御する（ステップ１０６）。
これにより電動モータ１１０によって、ステアリングホイール１０１の操作に対し車輪１５０を転舵させるアシスト力が付与される。
【００５６】
以上説明したように、制御装置１０は、運転者がステアリングホイール１０１に入力する入力トルクが急に増加する現象を抑制するように、電動モータ１１０が発生することができる最大出力に対し電動モータ１１０が発生している出力の割合である電動モータ１１０の能力使用率に基づいて電動モータ１１０の駆動を制御する。具体的には、制御装置１０は、電動モータ１１０の能力使用率が１前後の領域において、電動モータ１１０に供給する電流を減少させる制御を行う。またこのとき制御装置１０は、電動モータ１１０の能力使用率が１前後の領域において、運転者がステアリングホイール１０１に入力する入力トルクが徐々に増加するように電動モータ１１０に供給する電流を補正する。
【００５７】
＜プログラムの説明＞
なお本実施の形態における制御装置１０が行なう処理は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより実現することができる。この場合、制御装置１０に設けられた制御用コンピュータ内部の図示しないＣＰＵが、制御装置１０の各機能を実現するプログラムを実行し、これらの各機能を実現させる。
【００５８】
よって制御装置１０が行なう処理は、コンピュータに、ステアリングホイール１０１の操作に対し車輪１５０を転舵させるアシスト力を付与する電動モータ１１０に供給する目標電流を決定する機能と、電動モータ１１０が発生することができる最大出力に対し電動モータ１１０が発生している出力の割合である電動モータ１１０の能力使用率を求める機能と、決定された目標電流を、電動モータ１１０の能力使用率に基づいて補正する機能と、を実現させるプログラムとして捉えることもできる。
【００５９】
なお、本実施の形態を実現するプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納して提供することも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…制御装置、２０…目標電流算出部、２５…目標電流決定部、２７…補正部、３０…制御部、３３…モータ電流検出部、１００…電動パワーステアリング装置、１０１…ステアリングホイール（ハンドル）、１１０…電動モータ、１５０…車輪、２７１…能力使用率算出部、２７２…目標電流補正率算出部、２７３…補正目標電流算出部
【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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