(57)【要約】【課題】Ｉ−Ｐ制御を用いていることによって、応答特性起因の振動を除去すると共に、ハンドル振動除去部を用いていることにより、自動モード中にトーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによる振動を除去することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】アシストモードに切り換えられた場合に第１のモータ電流指令値を出力し、自動モードに切り換えられた場合に第２のモータ電流指令値を出力し、目標操舵角について、所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、実操舵角とハンドル振動除去部の出力値の差分を入力し、モータ角速度指令値を出力する位置制御部と、モータ角速度指令値とモータ角速度の偏差を演算して入力する積分部と、モータ角速度を入力する比例部と、積分部の出力から比例部の出力を減算して第２のモータ電流指令値を出力する速度制御部とを備える。【選択図】図５
2017150445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角及び前記モータのモータ角速度に基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部とを備え、
前記舵角制御部は、
前記アシストモード時に前記第１のモータ電流指令値を出力し、前記自動モード時に前記第２のモータ電流指令値を出力する構成であり、
所定周期における前記目標操舵角について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記目標操舵角に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力を入力して所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、
前記実操舵角及び前記ハンドル振動除去部の出力値の差分を入力してモータ角速度指令値を出力する位置制御部と、
前記モータ角速度指令値及び前記モータ角速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記モータ角速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して前記第２のモータ電流指令値を出力する速度制御部と、
で構成されている電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角、前記モータのモータ角速度及びトーションバートルクに基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部とを備え、
前記舵角制御部は、
前記アシストモード時に前記第１のモータ電流指令値を出力し、前記自動モード時に前記第２のモータ電流指令値を出力する構成であり、
所定周期における前記目標操舵角について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記目標操舵角に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力を入力して所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、
前記実操舵角及び前記ハンドル振動除去部の出力値の差分を入力してモータ角速度指令値を出力する位置制御部と、
前記モータ角速度指令値及び前記モータ角速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記モータ角速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する速度制御部と、
前記トーションバートルクの信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記信号を通過させるハンドル制振部と、
で構成され、
前記舵角制御部は、前記速度制御部の出力と前記ハンドル制振部の出力とを加算して前記第２のモータ電流指令値として出力する電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記舵角制御部は、前記レートリミッタの出力を入力し、フィードフォワード処理をして出力するモータ速度指令フィードフォワードフィルタを更に備え、
前記位置制御部が比例部を有し、前記差分を前記比例部に入力し、前記比例部の出力と、前記モータ速度指令フィードフォワードフィルタとを加算して、前記モータ角速度指令値として出力するようになっている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記舵角制御部は、前記速度制御部の出力に対して、所定の上限値及び所定の下限値を設けて前記出力を制限して前記第２のモータ電流指令値を出力する出力リミッタを備える請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記ハンドル振動除去部が前記所定中心周波数の近傍を遮断するノッチフィルタである請求項１乃至４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記所定中心周波数は、前記自動モード中におけるトーションバーのバネ性とステアリングホイールの慣性モーメントによる振動周波数である請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記所定の遮断周波数は、前記自動モード中におけるトーションバーのバネ性とステアリングホイールの慣性モーメントによる振動周波数である請求項１乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記所定中心周波数が７．５〜１７．５Ｈｚである請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記所定の遮断周波数が７．５〜１７．５Ｈｚである請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角、及び前記モータのモータ角速度に基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部と、
車両情報に基づいて前記目標操舵角を算出する車両運動制御部と、
を備え、
前記車両運動制御部は、
所定周期における横位置指令について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記横位置指令に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力の振動周波数成分を除去する横位置指令振動除去部と、
横位置に基づいて横速度を演算する横速度演算部と、
前記横位置及び前記横位置指令振動除去部の出力値の差分を入力して横速度指令値を出力する横位置制御部と、
前記横速度指令値及び前記横速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記横速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する横速度制御部と、
ヨーレート信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記ヨーレート信号を通過させる車両挙動安定化部と、
で構成され、
前記車両運動制御部は、前記横速度制御部の出力と前記車両挙動安定化部の出力とを加算して前記目標操舵角とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記舵角制御部は、前記レートリミッタの出力を入力し、フィードフォワード処理をして出力する横速度指令フィードフォワードフィルタを更に備え、
前記横位置制御部が第１比例部を有し、前記差分を前記第１比例部に入力し、前記比例部の出力と、前記横速度指令フィードフォワードフィルタの出力とを加算し、前記横速度指令値として出力する請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記車両情報は、前記横位置指令、前記横位置及び前記ヨーレート信号である請求項１０又は１１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記車両挙動安定化部は、位相補償フィルタと第２比例部とから構成され、前記位相補償フィルタが、１次フィルタ又は２次フィルタである請求項１０乃至１２のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記位相補償フィルタは１次のローパスフィルタであり、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が０．５Ｈｚに設定されている請求項１３に記載の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、車両の操舵系を運転者が操舵するに際して、操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、車両が自律走行するに際して車両から随時与えられる目標操舵角に応じてモータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、Ｉ−Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）を用いることによって、応答特性起因の振動を除去すると共に、レートリミッタ及びフィルタ（ハンドル振動除去部）を用いることにより、自動モード中にトーションバーのバネ性とハンドル（ステアリングホイール）の慣性モーメントによる振動（バネ慣性系に起因する振動）を除去することができる電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｒを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θhを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）１００には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の操舵補助指令値の演算を行い、操舵補助指令値に補償等を施した電圧制御値Ｅによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されなくても良く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角θを取得することも可能である。【０００３】
コントロールユニット１００には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ)５０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ５０から受信することも可能である。また、コントロールユニット１００には、ＣＡＮ５０以外の通信、アナログ／デジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ５１も接続可能である。【０００４】
また、コラム軸（ハンドル軸）２にトーションバーを具備する電動パワーステアリング装置では、例えば図２に示すような各種センサがトーションバー２３を挟むコラム軸２に装着され、角度が検出される。即ち、ハンドル軸２のハンドル１側の入力シャフト２Ａには、角度センサとしてのホールＩＣセンサ２１及びトルクセンサ入力側ロータの２０°ロータセンサ２２が装着されている。ホールＩＣセンサ２１は２９６°周期のＡＳ＿ＩＳ角度θｎを出力する。トーションバー２３よりもハンドル１側に装着された２０°ロータセンサ２２は、２０°周期のコラム入力側角度信号θh1を出力し、コラム入力側角度信号θh1は舵角演算部５０に入力される。又はンドル軸２の出力シャフト２Ｂには、トルクセンサ出力側ロータの４０°ロータセンサ２４が装着されており、４０°ロータセンサ２４からコラム出力側角度信号θc1が出力され、コラム出力側角度信号θc1は舵角演算部５０に入力される。コラム入力側角度信号θh1及びコラム出力側角度信号θc1は共に舵角演算部５０で絶対角度に演算され、舵角演算部５０から絶対角度のハンドル角θh及びコラム角θcが出力される。なお、トーションバー捩れ角Δθ、ハンドル角θh、コラム角θcの関係を示す機構図は、図３に示すようになっている。【０００５】
他の従来技術として、並列駐車、縦列駐車を容易とする駐車支援装置を備えたパワーステアリング装置において、目標舵角と舵角の偏差に対して、速度ＰＩ制御を行い操舵制御することが知られており、例えば、特開２００３−３４１５４３号公報（特許文献１）に開示されている。【０００６】
自動モード（駐車支援機能）とアシストモードを有する車両における電動パワーステアリング装置において、速度制御ループ系をマイナーループとする位置制御系を有する舵角制御部が、目標操舵角を円滑化するためのレートリミッタを備え、該レートリミッタを１次若しくは２次のローパスフィルタ（ＬＰＦ）とすることが知られており、例えば、特開２０１３−２５２７２９号公報（特許文献２）、特開２０１４−０５４８８５号公報（特許文献３）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３４１５４３号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５２７２９号公報
【特許文献３】特開２０１４−０５４８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置では、速度ＰＩ制御を用いた舵角追従制御を行っていた車両において舵角制御を行う場合、走行車速、摩擦や路面反力の変化によって実舵角の応答が変わるため、目標舵角に対して追従性が不足し、また、ハンドルのバネ慣性系が考慮されていないために発生するハンドル振動が、運転者に違和感を与えるという問題が生じる。【０００９】
特許文献２及び３に記載された電動パワーステアリング装置では、レートリミッタを備えているため、目標操舵角が急操舵であっても、円滑に操舵することができ、低車速においても良好な応答性を奏する。しかしながら、ハンドルのバネ慣性系の共振周波数に対する設計がされていないため、ハンドル振動を除去することは困難である。【００１０】
本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、Ｉ−Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）を用いていることによって、応答特性起因の振動を除去すると共に、レートリミッタ及びフィルタ（ハンドル振動除去部）を用いることにより、自動モード中にトーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによる振動（バネ慣性系に起因する振動）を除去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】
【００１１】
本発明は、車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、前記目標操舵角、実操舵角及び前記モータのモータ角速度に基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部とを備え、前記舵角制御部は、前記アシストモード時に前記第１のモータ電流指令値を出力し、前記自動モード時に前記第２のモータ電流指令値を出力する構成であり、所定周期における前記目標操舵角について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記目標操舵角に一致させるようにするレートリミッタと、前記レートリミッタの出力を入力して所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、前記実操舵角及び前記ハンドル振動除去部の出力値の差分を入力してモータ角速度指令値を出力する位置制御部と、前記モータ角速度指令値及び前記モータ角速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記モータ角速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して前記第２のモータ電流指令値を出力する速度制御部とで構成されていることにより、
或いは前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、前記目標操舵角、実操舵角、前記モータのモータ角速度及びトーションバートルクに基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部とを備え、前記舵角制御部は、前記アシストモード時に前記第１のモータ電流指令値を出力し、前記自動モード時に前記第２のモータ電流指令値を出力する構成であり、所定周期における前記目標操舵角について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記目標操舵角に一致させるようにするレートリミッタと、前記レートリミッタの出力を入力して所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、前記実操舵角及び前記ハンドル振動除去部の出力値の差分を入力してモータ角速度指令値を出力する位置制御部と、前記モータ角速度指令値及び前記モータ角速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記モータ角速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する速度制御部と、前記トーションバートルクの信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記信号を通過させるハンドル制振部とで構成され、前記舵角制御部は、前記速度制御部の出力と前記ハンドル制振部の出力とを加算して前記第２のモータ電流指令値として出力することにより達成される。【００１２】
また、本発明は、車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、前記目標操舵角、実操舵角、及び前記モータのモータ角速度に基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部と、車両情報に基づいて前記目標操舵角を算出する車両運動制御部とを備え、前記車両運動制御部は、所定周期における横位置指令について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記横位置指令に一致させるようにするレートリミッタと、前記レートリミッタの出力の振動周波数成分を除去する横位置指令振動除去部と、横位置に基づいて横速度を演算する横速度演算部と、前記横位置及び前記横位置指令振動除去部の出力値の差分を入力して横速度指令値を出力する横位置制御部と、前記横速度指令値及び前記横速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記横速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する横速度制御部と、ヨーレート信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記ヨーレート信号を通過させる車両挙動安定化部とで構成され、前記車両運動制御部は、前記横速度制御部の出力と前記車両挙動安定化部の出力とを加算して前記目標操舵角とするすることにより達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、Ｉ−Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）を用いることによって応答特性起因の振動を除去すると共に、レートリミッタ及びフィルタ（ハンドル振動除去部）を用いることにより、自動モード中にトーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによる振動（バネ慣性系に起因する振動）を除去することが可能となる。【００１４】
また、モータ速度指令ＦＦ（フィードフォワード）フィルタによって、目標舵角に対する実舵角の制御帯域を高周波側まで広げ、舵角制御の応答性を向上させることができる。また、横位置指令振動除去部を設けることによって、車両制御中に車両の持つ共振特性（ヨー共振など）に起因する振動現象が発生するような場合、レートリミット後の横位置指令ｙrefに含まれる振動周波数成分を低減することができる。また、車両のヨーレート信号γ[rad/s]に基づく車両挙動安定化手段により、車両の振動現象に対する制振効果を一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。
【図２】センサの装着例及びコラム角、ハンドル角の関係を示す図である。
【図３】トーションバーとハンドル角、コラム角の関係を示す機構図である。
【図４】本発明の第１実施形態における、電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明で使用するレートリミッタの一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の変化分設定部の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明のハンドル振動除去部のゲイン及び位相の周波数特性を示す特性図である。
【図９】本発明の第１実施形態（目標操舵角からハンドル舵角まで）の全体のブロック線図である。
【図１０】ハンドル振動除去部の有無によるシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１１】ハンドル振動除去部の有無に対するトーションバートルクの時間応答を示すシミュレーション図である。
【図１２】ハンドル舵角の時間応答を示すシミュレーション図である。
【図１３】本発明の第２実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の舵角制御部（第２実施形態）の構成例を示すブロック図である。
【図１５】ハンドル制振部の周波数特性例を示す特性図である。
【図１６】本発明の第２実施形態を示すブロック線図である。
【図１７】本発明の第２実施形態（目標操舵角からハンドル舵角まで）を等価変換した全体のブロック線図である。
【図１８】本発明の第２実施形態（目標操舵角からハンドル舵角まで）を等価変換した全体のブロック線図である。
【図１９】ハンドル制振部及びハンドル振動除去部の有無に対するハンドル舵角の時間応答を示すシミュレーション結果である。
【図２０】ハンドル制振部及びハンドル振動除去部の有無に対するハンドル舵角の時間応答を示すシミュレーション結果である。
【図２１】本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第３実施形態の実操舵角の時間応答を示すシミュレーション結果である。
【図２３】本発明の第４実施形態における目標操舵角生成部を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第４実施形態における車両運動制御部の構成例を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第４実施形態の車両横位置の時間応答を示すシミュレーション結果である。
【図２６】図２５におけるヨーレートの応答時間のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、車両の操舵系を運転者が操舵するに際して、操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、車両が自律走行するに際して車両から随時与えられる目標操舵角に応じてモータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、Ｉ−Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）を用いることによって、応答特性起因の振動を除去すると共に、レートリミッタ及びフィルタを用いていることにより、自動モード中にトーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによる振動（バネ慣性系に起因する振動）を除去する。
【００１７】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
先ず、本発明のパワーステアリング装置では、２つの動作モード（アシストモード及び自動モード）を具備している。即ち、車両の操舵系を運転者が操舵するに際して、操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、車両が自律走行するに際して車両から随時与えられる目標操舵角に応じて、モータを制御する自動モードである。そして、自動モードとアシストモードを備える電動パワーステアリング装置を有する車両にあっては、ハンドルのバネ慣性系が考慮されなければ、ハンドルの振動を抑えることは困難である。
【００１９】
図４は、本発明の第１実施形態の構成例を示しており、モータ１５０にはモータ回転角θｓを検出するためのレゾルバ等の回転センサ１５１が接続されており、モータ１５０は車両側のＥＣＵ１３０及びＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）側のＥＣＵ１４０を介して駆動制御される。
【００２０】
車両側のＥＣＵ１３０は、運転者の意思を示すボタン、スイッチ等に基づいて、自動モード又はアシストモードの切換指令ＳＷを出力する切換指令部１３１と、カメラ（画像）や距離センサなどの信号に基づいて目標操舵角θrefを生成する目標操舵角生成部１３２とを具備している。また、コラム軸に設けられた舵角センサ１５２で検出された実操舵角θhは、車両側のＥＣＵ１３０を経てＥＰＳ側のＥＣＵ１４０内の舵角制御部２００に入力される。
【００２１】
切換指令部１３１は、自動モードに入ることを識別する信号、例えば運転者の意思をダッシュボードやハンドル周辺に設けたボタンやスイッチ、或いはシフトに設けた駐車モードなどによる車両状態の信号を基に切換指令ＳＷを出力し、切換指令ＳＷをＥＰＳ側のＥＣＵ１４０内の切換部１４２に入力する。また、目標操舵角生成部１３２は、カメラ（画像）、距離センサなどのデータを基に公知の手法で目標操舵角θrefを生成し、生成された目標操舵角θrefをＥＰＳ側のＥＣＵ１４０内の舵角制御部２００に入力する。
【００２２】
ＥＰＳ側のＥＣＵ１４０は、操舵トルクＴｈ及びモータ角速度ωcに基づいて、演算されたモータ電流指令値Ｉｔｒｅｆを出力するトルク制御部１４１と、目標操舵角θref、実操舵角θh、モータ角速度ωcに基づいて舵角自動制御のためのモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆを演算して出力する舵角制御部２００と、切換指令ＳＷによってモータ電流指令値Ｉｔｒｅｆ及びＩｍｒｅｆを切り換える切換部１４２と、切換部１４２からのモータ電流指令値（Ｉｔｒｅｆ又はＩｍｒｅｆ）に基づいてモータ１５０を駆動制御するモータ駆動部１４３と、回転センサ１５１からのモータ回転角θｓに基づいてモータ角速度ωcを演算するモータ角速度演算部１４４とを具備している。切換部１４２は、ＥＣＵ１３０の切換指令部１３１からの切換指令ＳＷに基づいて、トルク制御部１４１によるアシストモードと、舵角制御部２００による自動モードとを切り換え、アシストモードではモータ電流指令値Ｉｔｒｅｆを出力し、自動モードではモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆを出力する。また、モータ駆動部１４３は、ＰＩ電流制御部、ＰＷＭ制御部、インバータ等（いずれも図示せず）で構成されている。
【００２３】
舵角制御部２００は図５に示すような構成となっており、速度制御ループ系をマイナーループとする位置制御系となっている。目標操舵角θrefが急激に変化した場合の平滑化、つまり所定時間変化率の範囲内で円滑に変化するようにするレートリミッタ２１１に目標操舵角θrefが入力され、自動モード中におけるトーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによる振動（バネ慣性系に起因する振動）を除去するハンドル振動除去部２１２を経た目標操舵角θｔａが減算部２１３Ａに加算入力される。
【００２４】
そして、実操舵角θhは減算部２１３Ａに減算入力され、平滑化された目標操舵角θｔａとの角度偏差θｂが位置制御部（Ｋpp）２１４でゲインＫpp倍され、モータ速度指令値ωrefとして減算部２１３Ｂに加算入力される。減算部２１３Ｂにはモータ角速度演算部１４４からのモータ角速度ωcが減算入力され、演算された速度偏差Ｄｆが積分部（ゲインＫiv倍）２１５ａを経て、減算部２１３Ｃに加算入力されると共に、モータ角速度ωcは比例部２１５ｂでゲインＫpv倍されて減算部２１３Ｃに減算入力される。そして、舵角制御部２００は、減算部２１３Ｃでの減算結果がリミッタ２１７でそれぞれ設定された上限値及び下限値に制限された電流指令値Ｉｍｒｅｆを、切換部１４２に出力する。
【００２５】
なお、位置制御部２１４及び速度制御部２１５で電流指令値演算部を構成している。
【００２６】
本発明の第１実施形態において、ＥＰＳ側のＥＣＵ１４０における舵角制御部２００に、目標操舵角に対するレートリミッタ２１１、及びバネ慣性系起因の振動成分を除去するハンドル振動除去部２１２を設けることが特徴である。これにより、自動モード中におけるトーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによる振動（バネ慣性系に起因する振動）を除去することができる。そして、レートリミッタ２１１を設けることによって、目標操舵角の急変時においても、ハンドル操舵角の応答を和らげるような効果が得られるし、車速に関係なく、目標操舵角に対して正確に車両を移動させることができるので、運転者に対してより安全性を向上させることができる。
【００２７】
レートリミッタ２１１は、目標操舵角θｔが急激に変化した場合に円滑化して出力するものであり、例えば図６に示すような構成となっている。即ち、目標操舵角θｔは減算部２１１−１に加算入力され、過去値との減算結果である操舵角θｔ１が変化分設定部２１１−２で変化分θｔ２の設定をされる。変化分設定部２１１−２は、保持部（Ｚ-1）２１１−４からの過去値と入力（θｔ）の差分θｔ１を設定し、加算部２１１−３での変化分θｔ２と過去値との加算結果を新たな目標操舵角θｔ３として出力する。変化分設定部２１１−２は、変化分が設定された上限及び下限を超えないようにするものであり、その特性は演算周期Ｔ毎に入力（目標操舵角）θｔとの差分を求め、変化分設定部２１１−２の上限及び下限の範囲外の場合には、差分を過去値に加算することを繰返し行うことにより、図７に示すような階段状に出力θｔ３を変化させて、最終的に出力θｔ３を目標操舵角θｔに一致させる。また、入力（目標操舵角）θｔとの差分が変化分設定部２１１−２の上限及び下限の範囲内の場合には、変化分θｔ２＝差分θｔ１を出力し、過去値に加算するので、その結果出力θｔ３と入力（目標操舵角）θｔは一致する。これらの結果、目標操舵角θｔが急激に変化しても、急激に変化する目標操舵角θｔを滑らかに変化させることができ、急激な電流変化を防止し、運転者の自動運転の不安感を低減させる機能を果たしている。
【００２８】
次に、ハンドル振動除去部２１２の周波数特性について説明する。
【００２９】
先ず、トーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによるハンドル振動周波数は、約１２．５［Hz］であることが知られている。ハンドル振動除去部２１２は、ハンドル振動周波数近傍、即ち１２．５±５．０［Hz］のゲインを低下させるように作用するものであるから、ノッチフィルタがその用途に適する。本実施形態において使用されるノッチフィルタは、例えば、２次のフィルタの伝達関数の式として表現することができ、数１で表現できる。
【００３０】
【数１】
2017150445.tif 000003
そして、数１の各定数を、中心周波数ωn=ωd=2π×12.5[rad/s]、減衰定数ζn=0.2、減衰定数ζd=0.6とした場合のボード線図を図８に示す。この図８より、ハンドル振動除去部２１２の周波数特性において、約１２．５［Hz］を中心周波数としてゲインが低下している様子が分かる。なお、中心周波数は、トーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによるハンドル振動周波数に基づいて設定され、例えば１２．５±５Ｈｚの範囲に設定される。さらに、中心周波数ωnと中心周波数ωdは一致せず、２π×７．５〜２π×１７．５［rad/s］の範囲でも良い。
【００３１】
次に、コラムからタイヤにかけてのシステムについて、一体となった慣性系（コラム慣性）として伝達関数を用いてまとめたモデルを示す。コラム慣性系をモデル化するため、以下のような物理量を使用する。
Ｊc：コラム慣性[kg・ｍ２]  
Ｄc：コラム減衰係数[N・m/(rad/s)]
Ｊh：ハンドル慣性[kg・ｍ２]
Ｄh：ハンドル減衰係数[N・m/(rad/s)]
Ｋs：トーションバーバネ定数[N・m/rad]
Ｄ s：トーションバー減衰定数[N・m/(rad/s)]
Ｋt：モータトルク定数[N・m/A]
ただし、モータ発生トルクはコラム軸のトルクに換算（減速機構分を考慮）する。また、電流指令値Ｉrefに対し実際のモータ電流は一致しているものとして扱っているため、電流制御は省略する。
θref：目標舵角[rad] 
θh：ハンドル舵角[rad] 
θc：コラム角[rad]
ωc：コラム角速度[rad/s]
なお、コラム角速度ωcはECU内でモータ回転角を差分演算してモータ回転速度にし、さらにコラム軸換算している。実際には、高周波域のノイズ除去のためにローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いている（図示せず）。
Ｔt:トーションバートルク[N・m] 
Ｉref：電流指令値[A]
ωref：目標角速度［rad/s］
以上のような物理量を用いて、目標操舵角θrefからハンドル舵角θhまでの全体ブロック線図は、図９のような構成として示すことができる。この構成に基づいてモデルを説明する。
【００３２】
先ず、速度制御ループ系をマイナーループとする位置制御系となっており、目標操舵角θrefが急激に変化した場合の平滑化、つまり所定時間変化率の範囲内で円滑に変化するようにするレートリミッタ３１１に目標操舵角θrefが入力され、自動モード中におけるトーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによる振動（バネ慣性系に起因する振動）を除去するハンドル振動除去部３１２を経た目標操舵角θtaが減算部３１３ａに加算入力される。
【００３３】
そして、実操舵角θhは減算部３１３ａに減算入力され、平滑化された目標操舵角θtaと実操舵角θhとの角度偏差θｂが位置制御部（Ｋpp）３１４でゲインＫpp倍され、モータ速度指令値ωrefとして減算部３１３ｂに加算入力される。減算部３１３ｂで微分部３１９からのモータ角速度ωcが減算入力されて演算された速度偏差Ｄｆが、積分部（ゲインＫiv倍）３１５ａを経て減算部３１３ｃに加算入力されると共に、モータ角速度ωcは比例部３１５ｂでゲインＫpv倍されて減算部３１３ｃに減算入力される。そして、全体ブロック線図では、減算部３１３ｃでの減算結果が電流指令値Ｉrefとしてモータトルク変換部３１６に出力され、モータトルク変換部３１６が電流指令値ＩrefをモータトルクＴｍに変換して、加算部３１３ｅに出力する。そして、トーションバー部３１７から生成されるトーションバートルクＴtとモータトルクＴｍとが加算部３１３ｅに加算入力されて生成された加算トルクＴsはコラム慣性部３１８ａに入力され、コラム慣性部３１８ａの出力は積分部３１８ｂに入力される。積分部３１８ｂの出力はコラム角θcとして、微分部３１９及び減算部３１３ｄに入力される。微分部３１９は、入力されたコラム角θcの出力を、コラム角速度ωcに変換して、比例部（Ｋpv）３１５ｂ及び減算部３１３ｂに出力し、コラム角速度ωcに基づいて電流指令値Ｉref及びモータトルクＴｍが生成される。
【００３４】
一方、トーションバー部３１７から生成されるトーションバートルクＴtは遅延部３２０ａに出力され、遅延部３２０ａの出力が、ハンドル慣性部３２０ｂに入力され、続いてハンドル慣性部３２０ｂの出力が積分部３２０ｃに入力された演算結果として、ハンドル舵角θhが生成される。積分部３２０ｃから生成されたハンドル舵角θhは、減算部３１３ａに減算入力され、モータ速度指令値ωrefの生成に使用される。また、積分部３１８ｂから出力されたコラム角θcは減算部３１３ｄで減算入力され、ハンドル舵角θhは減算部３１３ｄに加算入力される。このようにして、全体のブロック線図のトーションバー部３１７において、コラム角θcとハンドル舵角θhとの差分に基づいて、トーションバートルクＴtが生成される。
【００３５】
従って、図９のように表された全体ブロック線図における、目標舵角θtaからトーションバートルクＴtまでの伝達関数Ｇθtは、以下のようになる。目標操舵角をθta[rad]とし、トーションバートルクをＴt[N・m]とすると、伝達関数Ｇθtは数２のように表される。
【００３６】
【数２】
2017150445.tif 000004
そして、数２内のＧθi及びＧitは、それぞれ数３及び数４のように表される。
【００３７】
【数３】
2017150445.tif 000005
【００３８】
【数４】
2017150445.tif 000006
また、数３内のＧωi及びＧihは、それぞれ数５及び数６のように表される。
【００３９】
【数５】
2017150445.tif 000007
【００４０】
【数６】
2017150445.tif 000008
また、数４内のＧicは、数７のように表される。
【００４１】
【数７】
2017150445.tif 000009
さらに、数４及び数７に現れるＧctは、数８のように表される。
【００４２】
【数８】
2017150445.tif 000010
ここで、以上のように説明し、図９で示したようなブロック図で構成されたモデルに基づいて、ハンドル振動除去部２１２を舵角制御部２００に組み込んだ場合と、組み込んでいない場合とにおける、目標操舵角からトーションバートルクが発生するまでの伝達関数の周波数特性についてシミュレーションを行い、比較した結果を図１０に示す。
【００４３】
図１０のシミュレーション結果において、ハンドル振動除去部２１２を、舵角制御部２００に組み込まない場合の伝達関数の周波数特性のゲインは点線（Ａ）で、位相は点線（Ｃ）で表わされ、ハンドル振動除去部２１２を、舵角制御部２００に組み込んだ場合の伝達関数の周波数特性のゲインは実線（Ｂ）で、位相は実線（Ｄ）で表される。これらを比較すると、ハンドル振動除去部２１２を、舵角制御部２００に組み込んだ場合には、約１２．５［Hz］を中心としてゲインが低下していること、つまり、トーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによるハンドル振動が除去されている様子が分かる。
【００４４】
本発明の効果を説明するため、ハンドル振動除去部２１２が有る場合と、無い場合についてのトーションバートルクの時間応答波形を図１１に示す。図１１より、ハンドル振動除去部２１２が有る場合の方が、ピークはあるものの振動が抑制されていることが分かる。
【００４５】
さらに、図１２は、舵角制御部２００に目標操舵角θrefを入力したときのハンドル舵角θhの時間応答を示している。ここで図１２の波形（Ａ）は、目標操舵角の時間変化である。波形（Ｂ）は、目標操舵角を入力したときのハンドル舵角θhの時間応答である。ハンドル振動除去部２１２が有る場合における目標操舵角に追従するハンドル舵角θhの時間応答と、ハンドル振動除去部２１２が無い場合における目標操舵角に追従するハンドル舵角θhの時間応答とがほとんど同じもので、ほぼ重なっており、ハンドル振動除去部２１２がハンドル舵角θhの時間応答に影響しないことを示している。さらに、振動の収斂（しゅうれん）性が向上していることが分かる。
【００４６】
次に、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照して説明する。
【００４７】
第２実施形態と上記第１実施形態との相違点は、トーションバートルクＴtについて所定の周波数以下を遮断して、動作中のハンドル振動を抑制するために、ハンドル制振部２１６を舵角制御部２００に設けた点である。このため、説明の便宜上、上述した実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して、又は符号の後に「Ｘ」を付してその説明を省略する。
【００４８】
図１３は、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。図１３において、前述の第１実施形態との相違点について説明する。この場合、舵角制御部２００Ｘは、ＥＰＳ側のＥＣＵ１４０Ａは、操舵トルクＴｈ及びモータ角速度ωcに基づいて、演算されたモータ電流指令値Ｉｔｒｅｆを出力するトルク制御部１４１と、目標操舵角θref、実操舵角θh、モータ角速度ωc、及びトーションバートルクＴtに基づいて舵角自動制御のためのモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆを演算して出力する舵角制御部２００Ｘを具備している。即ち前述（図４）の構成に加えて、トーションバートルクＴtを舵角制御部２００Ｘに入力するような構成となっている。図１４は、本発明の第２実施形態における、舵角制御部２００Ｘの構成例を示すブロック図である。
【００４９】
図１４において、前述の第１実施形態との相違点に注目して説明する。この場合、舵角制御部２００Ｘにおけるハンドル制振部２１６は、トーションバートルクＴtについて所定の周波数以下を遮断した信号を加算器２１３Ｄに出力する。そして、加算部２１３Ｄの出力がリミッタ２１７に入力されるように構成されている。即ち前述（図５）の構成に加えて、ハンドル制振部２１６の出力に舵角制御部２００Ｘの出力する信号を加算してリミッタ２１７に入力するような構成となっている。
【００５０】
或いは、ハンドル制振部２１６は、動作中のハンドル振動を抑制するため、舵角制御部２００Ｘに設けられたものである。図１５にハンドル制振部のゲインの周波数特性を示す特性図（Ａ）、ハンドル制振部の位相の周波数特性を示す特性図（Ｂ）を示す。図１５の特性図が示すようにハンドル制振部２１６は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）であり、カットオフ周波数は１２．５Ｈｚ以下を減衰させると共に、位相進み補償（１次）を行っている。ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、トーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによるハンドル振動周波数に基づいて設定され、例えば１２．５±５Ｈｚの範囲に設定される。
【００５１】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、目標操舵角θrefからハンドル舵角θhまでの、全体ブロック線図は、図１６のような構成として示すことができる。この構成に基づいてモデルを説明する。
【００５２】
図１６において、前述の第1実施形態１との相違点に注目して説明する。この場合、前述（図９）の構成に加えて、トーショントルクＴtがゲインＣｔ倍されて減算部３１３ｃに加算入力されるような比例ゲイン部３２１を備えている。
【００５３】
図１６に示すような目標舵角θrefからハンドル舵角θhまでの全体のブロック線図を等価変換すると、図１７のようなブロック線図になり、さらに、等価変換すると図１８のようなブロック線図になる。ただし、ここではレートリミッタ、出力リミッタ、ハンドル振動除去手段は省いている。
【００５４】
そして、図１６のように表された全体ブロック線図における、目標舵角θtaからトーションバートルクＴtまでの伝達関数Ｇθtは、目標操舵角をθta[rad]とし、トーションバートルクをＴt[N・m]とすると、上記第１実施形態と同様に、数２のように表され、数２内のＧθi及びＧitは、それぞれ数３及び数４のように表される。
【００５５】
第２実施形態においては、数３内のＧih及びＧωiは、それぞれ数９及び数１０のように表される。
【００５６】
【数９】
2017150445.tif 000011
【００５７】
【数１０】
2017150445.tif 000012
さらに、数１０内のＧt´は、数１１のように表される。
【００５８】
【数１１】
2017150445.tif 000013
さらに、数４内のＧct及びＧicは、それぞれ数１２及び数１３のように表させる。
【００５９】
【数１２】
2017150445.tif 000014
【００６０】
【数１３】
2017150445.tif 000015
ここで、本発明の第２実施形態の効果について図１９を用いて説明する。図１９の波形（Ａ）はハンドル制振部及びハンドル振動除去部の補償が無い場合の目標操舵角に対するハンドル舵角の時間応答を示している（細線）。波形（Ｂ）はハンドル振動除去部のみが有る場合の目標操舵角に対するハンドル舵角θhの時間応答を示している（点線）。波形（Ｃ）はハンドル制振部及びハンドル振動除去部の両方が有る場合の目標操舵角に対するハンドル舵角θhの時間応答を示している（太線）。図２０に示すシミュレーション結果によると、ハンドル制振部及びハンドル振動除去部を併用するものが、制振効果が最も大きいから、動作中のハンドル振動を抑制するという効果が期待できる。ただし、図２１の舵角応答した際のトーションバートルクを図２０に示す。さらに、振動の収れん性が向上している。
【００６１】
第３実施形態と上記第２実施形態との相違点は、（レートリミッタ後の）目標舵角に対する実舵角の制御帯域を高周波側まで広げるために、モータ速度指令ＦＦフィルタ２１８を舵角制御部２００Ｙに設けた点である。このため、説明の便宜上、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、又は符号の後に「Ｙ」を付してその説明を省略する。
【００６２】
図２１は、本発明の第３実施形態における、舵角制御部２００Ｙの構成例を示すブロック図である。
【００６３】
図２１において、前述の第２実施形態との相違点に注目して説明する。この場合、舵角制御部２００Ｙにおけるモータ速度指令ＦＦフィルタ２１８は、レートリミッタ２１１の出力を入力し、フィードフォワード（ＦＦ）処理をし、加算器２１３Ｅに加算入力されるように構成されている。そして、モータ速度指令ＦＦフィルタ２１８は、目標舵角に対する実舵角の制御帯域を高周波側まで広げることによって、舵角制御の応答性を向上させるため、舵角制御部２００Ｙに設けられたものである。
【００６４】
次に、モータ速度指令ＦＦフィルタについて、シミュレーション結果を示す図２２を用いて説明する。図２２において、波形（Ａ）は、目標舵角の時間変化、波形（Ｂ）は、モータ速度指令ＦＦフィルタが無い場合における実操舵角の時間応答、（Ｃ）は、モータ速度指令ＦＦフィルタが有る場合における実操舵角の時間応答を示している。図２２が示しているとおり、モータ速度指令ＦＦフィルタが無い場合より、モータ速度指令ＦＦフィルタが有る場合の方が、舵角制御の追従性が向上しているのが分かる。第３実施形態によれば、急なレーンチェンジにもより効果的に使える。なぜなら、目標操舵角に対する実操舵角の追従性が高まり、車両運動制御の応答性も向上できるからである。
【００６５】
以下、第４の実施形態について、第１実施形態〜第３実施形態との相違点を中心に図面を参照して説明する。図２３は、本発明の第４実施形態における、電動パワーステアリング装置の制御系の目標操舵角生成部１３２Ｘを示すブロック図である。
【００６６】
第４実施形態と上記第１実施形態〜第３実施形態との相違点は、車両横位置の挙動が安定化するために、車両情報（例えば、カメラ、角速度センサ、加速度センサ、ＧＰＳなど）に基づいて、横位置及び横位置指令ｙrefを算出し、横位置及び横位置指令ｙrefに基づいて、目標舵角θrefを演算する目標操舵角生成部１３２Ｘを後述する舵角制御部２００Ｙに設けた点である。
【００６７】
次に、第４実施形態における目標操舵角生成部１３２Ｘについて説明する。目標操舵角生成部１３２Ｘは、車両状態量検出器１３２ａ、目標軌道演算部１３２ｂ、車両運動制御部１３２ｃで構成されている。車両状態量検出器１３２ａは、車両情報（カメラ、角速度センサ、加速度センサ、ＧＰＳなど）に基づいて、横位置、ヨー、横Ｇ等を演算する。そして、目標軌道演算部１３２ｂは、車両状態量検出器１３２ａの演算結果に基づいて、横位置指令を演算する。そして、車両運動制御部１３２ｃは、横位置指令ｙref、横位置Ｙ[m]、ヨー及び横Ｇ等に基づいて、目標舵角θrefを演算する。なお、横位置Ｙ[m]はカメラ等の画像データ及びＧＰＳの位置情報に基づいて演算される。そして、車線に対する自社両の相対的な距離を車両運動制御部１３２ｃにフィードバックされる。車両運動制御部１３２ｃは、ほぼ直線の車道において、レーンチェンジする際に必要な機能であり、また、緩やかなカーブにおいても同様に機能する。
【００６８】
図２４は、本発明の第４実施形態における、車両運動制御部１３２ｃの構成例を示すブロック図である。図２４に示す車両運動制御部１３２ｃには、横位置指令ｙref[m]、横位置Ｙ[m]及びヨーレートγ[rad/s]が入力される。そして、横位置指令ｙref[m]が入力される横位置指令上下限リミッタ４１０と、横位置指令上下限リミッタ４１０の出力が入力される横位置指令レートリミッタ４１１が設けられている。また、横位置指令レートリミッタ４１１の出力が入力される横位置指令振動除去部４１２及び横速度指令ＦＦフィルタ４１８が設けられている。そして、横位置指令振動除去手段４１２の出力は減算部４１３Ａに加算入力され、横速度指令ＦＦフィルタ４１８の出力は加算部４１３Ｂに加算入力される。減算部４１３Ａは第２実施形態の減算部２１３Ａに対応する。
【００６９】
さらに、ヨーレートγ[rad/s]が、車両挙動安定化手段４１９に入力され、車両挙動安定化手段４１９の出力は、加算部４１３Ｅに加算入力される。加算部４１３Ｅは、第２実施形態の加算部２１３Ｄに対応する。また、横位置Ｙ[m]は、横速度演算手段４１６に入力され、減算部４１３Ａに減算入力される。減算部４１３Ａは第２実施形態の減算部２１３Ａに対応する。ヨーレートγ[rad/s]と横Ｇを置き換えても、同じ制御構成で、同様の車両挙動安定化を実現できる。（なお、車両挙動安定化が完全に一致するものではない。）ヨーレートγ[rad/s]と横Ｇの方向の定義については、実操舵角を正に（定常的）入力した際に、ヨーレートγ[rad/s]と横Ｇも正方向の値をとる。
【００７０】
次に、車両運動制御部１３２ｃの各構成の機能について説明する。
【００７１】
横位置指令上下限リミッタ４１０は、横位置指令ｙrefの上限及び下限の制限を行う。これによって、通信異常、メモリ異常などに起因し、異常値が発生した場合に、上下限リミッタにより制限することができる。
【００７２】
横位置指令レートリミッタ４１１は、横位置指令ｙrefの急変によって、出力である目標舵角目標舵角θrefが急激に変動することを避けるため、横位置指令ｙrefをレートリミット処理する。また、ドライバへの安全性向上にも繋がる。
【００７３】
横位置指令振動除去部４１２は、車両制御中に車両の持つ共振特性（ヨー共振、等）に起因する振動現象が発生するような場合、レートリミット後の横位置指令ｙrefに含まれる振動周波数成分を低減するために、位相遅れ補償、ノッチフィルタ処理又はローパスフィルタ処理を行う。また、車両のヨー共振の周波数とゲインは車速に応じて変わることが一般的に知られていることから、車速に感応して周波数特性を変化させても良い。
【００７４】
横位置制御部４１４は、横位置指令振動除去部４１２の出力信号の横位置指令値と横位置の偏差に、比例ゲインＫｐｐを乗算し、横位置制御部４１４による横速度指令値を算出する。
【００７５】
横速度制御部４１５は、横速度指令値と横速度を横速度制御部（I-P制御器）に通し、横速度が横速度指令値に追従するような目標舵角（横速度制御部の出力値）を算出する。
【００７６】
横速度演算部４１６は、検出した横位置Ｙの微分相当の演算で良い。実装するには差分と、高周波のノイズを除去するためにローパスフィルタと、ゲインを用いることができる。ローパスフィルタとしては、例えば1次形式でカットオフ周波数を10Hzから30Hzの間に設定してもよい。或いは、ハイパスフィルタを利用した擬似微分とゲインで演算しても良い。ハイパスフィルタを用いる場合、ハイパスフィルタは、例えば1次形式で、カットオフ周波数を10Hzから30Hzの間に設定するようにしても良い。
【００７７】
目標舵角出力リミッタ４１７は、目標舵角の過出力防止のため、出力リミッタで制限する。
【００７８】
横速度指令ＦＦフィルタ４１８は、横位置指令ｙrefへの横位置の追従特性を上げるために、レートリミッタ後の横位置指令ｙrefをＦＦフィルタ内でのフィルタとゲインにより、横位置制御部４１４の出力の横速度指令値に加算する。横速度指令ＦＦフィルタ４１８については、位相進み、ハイパスフィルタ又は微分相当などを用いた横位置指令ｙrefの位相を進ませるフィルタでも良い。また、車速によって、フィルタ特性とゲインを可変としても良い。緊急回避時には、通常時よりも、大きいゲインにすることによって、追従性を向上することができる。
【００７９】
車両挙動安定化部４１９は、車両のヨーレート信号γ[rad/s]に基づく車両挙動安定化部４１９により、車両の振動現象に対する制振効果が更に向上することができる。車両挙動安定化部４１９は、位相補償フィルタ４１９ａと比例部（ゲインＫyaw）４１９ｂとから構成される。そして、位相補償フィルタ４１９ａは、１次フィルタでも、２次フィルタであっても良い。また、位相補償フィルタ４１９ａは、車両挙動を安定化させ得る位相特性であればローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、ノッチフィルタ、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であっても良い。また、位相補償フィルタ４１９ａは、車速に感応して周波数特性を変化させても良い。この場合、例えば車速に対するゲインマップと、カットオフ周波数を可変する位相補償であっても良い。なお、比例部４１９ｂのゲイン係数であるＫyawは、正の値でも、負の値でも良い。
【００８０】
次に、車両運動制御部１３２ｃの効果について、シミュレーションによるヨーレートの時間応答を図２５及び図２６に示して説明する。
【００８１】
車両横位置の時間応答シミュレーションを行った結果を、図２５に示す。図２５において、波形（Ａ）は、横位置指令ｙrefの時間変化、波形（Ｂ）は、車両挙動安定化手段が有る場合における車両横位置の時間応答、波形（Ｃ）は、車両挙動安定化手段が無い場合における車両横位置の時間応答を示している。
【００８２】
車両運動制御部内において車両挙動安定化手段を設けることによって、車両横位置が振動せずに安定しており、車両挙動安定化手段を設けられていない場合は、車両横位置が安定せず振動していることが、図２５から分かる。このシミュレーションにおいては、車両挙動安定化手段の位相補償フィルタは、１次形式のローパスフィルタとし、そのカットオフ周波数を０．５Ｈｚに設定した。
【００８３】
また、図２６は、図２５のシミュレーションにおける、ヨーレートの時間変化である。波形（Ａ）は車両挙動安定化部が有る場合のヨーレートの時間応答である。また、波形（Ｂ）は車両挙動安定化部が無い場合のヨーレートの時間応答である。このシミュレーションの結果、ヨーレートの時間応答は、図２６が示すように、車両挙動安定化部が有る場合の方が、ヨーレートが振動しにくく、車両挙動安定化部が無い場合より安定していることが分かる。
【符号の説明】
【００８４】
２                        コラム軸（ハンドル軸）
２０                      モータ
２３                      トーションバー
１００                    コントロールユニット（ＥＣＵ）
１３０                    車両側のＥＣＵ
１３１                    切換指令部
１３２、１３２Ｘ          目標操舵角生成部
１３２ａ                  車両状態量検出器
１３２ｂ                  目標軌道演算部
１３２ｃ                  車両運動制御部
１４０、１４０Ａ          ＥＰＳ側のＥＣＵ
１４１                    トルク制御部
１４２                    切換部
１４３                    モータ駆動部
１５０                    モータ
２００、２００Ｘ、２００Ｙ          舵角制御部
２１１、３１１            レートリミッタ
２１２、３１２            ハンドル振動除去部
２１４                    位置制御部
２１５                    速度制御部
２１５ａ、３１５ａ、３１８ｂ、３２０ｃ、４１５ａ        積分部
２１５ｂ、３１４、３１５ｂ、４１５ｂ、４１９ｂ        比例部
２１６                    ハンドル制振部
２１８                    モータ速度指令ＦＦフィルタ
３１６                    モータトルク変換部（Ｋt）
３１７                    トーションバー部
３１８ａ                  コラム慣性部
３１９                    微分部（ｓ）
３２０ａ                  遅延部
３２０ｂ                  ハンドル慣性部
４１０                    横位置指令上下限リミッタ
４１１                    横位置指令レートリミッタ
４１２                    位置指令振動除去部
４１４                    横位置制御部
４１５                    横速度制御部
４１６                    横速度演算手段
４１８                    横速度指令FFフィルタ
４１９                    車両挙動安定化手段
４１９ａ                  位相補償フィルタ
【図１】
2017150445.tif 000016
【図２】
2017150445.tif 000017
【図３】
2017150445.tif 000018
【図４】
2017150445.tif 000019
【図５】
2017150445.tif 000020
【図６】
2017150445.tif 000021
【図７】
2017150445.tif 000022
【図８】
2017150445.tif 000023
【図９】
2017150445.tif 000024
【図１０】
2017150445.tif 000025
【図１１】
2017150445.tif 000026
【図１２】
2017150445.tif 000027
【図１３】
2017150445.tif 000028
【図１４】
2017150445.tif 000029
【図１５】
2017150445.tif 000030
【図１６】
2017150445.tif 000031
【図１７】
2017150445.tif 000032
【図１８】
2017150445.tif 000033
【図１９】
2017150445.tif 000034
【図２０】
2017150445.tif 000035
【図２１】
2017150445.tif 000036
【図２２】
2017150445.tif 000037
【図２３】
2017150445.tif 000038
【図２４】
2017150445.tif 000039
【図２５】
2017150445.tif 000040
【図２６】
2017150445.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月1日(2017.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角及び前記モータのモータ角速度に基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部とを備え、
前記舵角制御部は、
前記アシストモード時に前記第１のモータ電流指令値を出力し、前記自動モード時に前記第２のモータ電流指令値を出力する構成であり、所定周期における前記目標操舵角について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記目標操舵角に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力を入力して所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、
前記実操舵角及び前記ハンドル振動除去部の出力値の差分を入力して、モータ角速度指令値を出力する位置制御部と、
前記モータ角速度指令値及び前記モータ角速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記モータ角速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して前記第２のモータ電流指令値を出力する速度制御部と、
で構成され、
前記ハンドル振動除去部が、第１の中心周波数、第２の中心周波数、第１の減衰定数、及び第２の減衰定数に基づく２次の伝達関数として表され、前記所定中心周波数の近傍を遮断する２次フィルタであり、前記ハンドル振動除去部のゲインを、トーションバートルクとの関係を表す伝達関数の共振特性を持つ周波数帯域において、低減することによって、
前記トーションバートルクの振動を抑制し、前記振動の収斂性を向上する電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角、前記モータのモータ角速度及びトーションバートルクに基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部とを備え、
前記舵角制御部は、
前記アシストモード時に前記第１のモータ電流指令値を出力し、前記自動モード時に前記第２のモータ電流指令値を出力する構成であり、所定周期における前記目標操舵角について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記目標操舵角に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力を入力して所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、
前記実操舵角及び前記ハンドル振動除去部の出力値の差分を入力してモータ角速度指令値を出力する位置制御部と、
前記モータ角速度指令値及び前記モータ角速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記モータ角速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する速度制御部と、
前記トーションバートルクの信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記信号を通過させるハンドル制振部と、で構成され、
前記ハンドル振動除去部が、第１の中心周波数、第２の中心周波数、第１の減衰定数、及び第２の減衰定数に基づく２次の伝達関数として表され、前記所定中心周波数の近傍を遮断する２次フィルタであり、前記舵角制御部は、前記速度制御部の出力と前記ハンドル制振部の出力とを加算して前記第２のモータ電流指令値として出力し、
前記ハンドル振動除去部のゲインを、トーションバートルクとの関係を表す伝達関数の共振特性を持つ周波数帯域において、低減することによって、
前記トーションバートルクの振動を抑制し、前記振動の収斂性を向上する電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記舵角制御部は、前記レートリミッタの出力を入力し、フィードフォワード処理をして出力するモータ速度指令フィードフォワードフィルタを更に備え、
前記位置制御部が比例部を有し、前記差分を前記比例部に入力し、前記比例部の出力と、前記モータ速度指令フィードフォワードフィルタとを加算して、前記モータ角速度指令値として出力するようになっている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記舵角制御部は、前記速度制御部の出力に対して、所定の上限値及び所定の下限値を設けて前記出力を制限して、前記第２のモータ電流指令値を出力する出力リミッタを備える請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記所定の中心周波数は、前記自動モード中におけるトーションバーのバネ性とステアリングホイールの慣性モーメントによる振動周波数である請求項１乃至４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記所定の遮断周波数は、前記自動モード中におけるトーションバーのバネ性とステアリングホイールの慣性モーメントによる振動周波数である請求項１乃至４又は請求項６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記所定中心周波数は、７．５〜１７．５Ｈｚである請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記所定の遮断周波数は、７．５〜１７．５Ｈｚである請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角、及び前記モータのモータ角速度に基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部と、
車両情報に基づいて前記目標操舵角を算出する車両運動制御部と、
を備え、
前記車両運動制御部は、
所定周期における横位置指令について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記横位置指令に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力の振動周波数成分を除去する横位置指令振動除去部と、
横位置に基づいて横速度を演算する横速度演算部と、
前記横位置及び前記横位置指令振動除去部の出力値の差分を入力して横速度指令値を出力する横位置制御部と、
前記横速度指令値及び前記横速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記横速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する横速度制御部と、
ヨーレート信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記ヨーレート信号を通過させる車両挙動安定化部と、
で構成され、
前記車両運動制御部は、前記横速度制御部の出力と前記車両挙動安定化部の出力とを加算して前記目標操舵角とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記舵角制御部は、前記レートリミッタの出力を入力し、フィードフォワード処理をして出力する横速度指令フィードフォワードフィルタを更に備え、
前記横位置制御部が第１比例部を有し、前記差分を前記第１比例部に入力し、前記比例部の出力と、前記横速度指令フィードフォワードフィルタの出力とを加算し、前記横速度指令値として出力する請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記車両情報は、前記横位置指令、前記横位置及び前記ヨーレート信号である請求項１０又は１１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記車両挙動安定化部は、位相補償フィルタと第２比例部とから構成され、前記位相補償フィルタが、１次フィルタ又は２次フィルタである請求項１０乃至１２のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記位相補償フィルタは、１次のローパスフィルタであり、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が０．５Ｈｚに設定する請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置。
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月19日(2018.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第１のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角、及び前記モータのモータ角速度に基づいて第２のモータ電流指令値を算出する舵角制御部と、
車両情報に基づいて前記目標操舵角を算出する車両運動制御部と、
を備え、
前記車両運動制御部は、
所定周期における横位置指令について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記横位置指令に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力の振動周波数成分を除去する横位置指令振動除去部と、
横位置に基づいて横速度を演算する横速度演算部と、
前記横位置及び前記横位置指令振動除去部の出力値の差分を入力して横速度指令値を出力する横位置制御部と、
前記横速度指令値及び前記横速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記横速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する横速度制御部と、
ヨーレート信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記ヨーレート信号を通過させる車両挙動安定化部と、
で構成され、
前記車両運動制御部は、前記横速度制御部の出力と前記車両挙動安定化部の出力とを加算して前記目標操舵角とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記舵角制御部は、前記レートリミッタの出力を入力し、フィードフォワード処理をして出力する横速度指令フィードフォワードフィルタを更に備え、
前記横位置制御部が第１比例部を有し、前記差分を前記第１比例部に入力し、前記比例部の出力と、前記横速度指令フィードフォワードフィルタの出力とを加算し、前記横速度指令値として出力する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記車両情報は、前記横位置指令、前記横位置及び前記ヨーレート信号である請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記車両挙動安定化部は、位相補償フィルタと第２比例部とから構成され、前記位相補償フィルタが、１次フィルタ又は２次フィルタである請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記位相補償フィルタは、１次のローパスフィルタであり、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が０．５Ｈｚに設定する請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【国際調査報告】
2017150445.tif 000042
2017150445.tif 000043
2017150445.tif 000044
2017150445.tif 000045