(57)【要約】【課題】路面の状態に影響されず、経年によるステアリング操舵系の機構特性の変化に左右されず、操舵角等に対して適切な操舵トルクを容易に実現することが可能な車両用操向装置を提供する。【解決手段】操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、目標捩れ角に対して捩れ角を追従させるようなモータ電流指令値を演算する捩れ角制御部とを備え、目標操舵トルク生成部が、操舵トルクのオフセット値に基づいて設定される操舵角に応じた特性より第１トルク信号を求めるオフセット補正部を具備し、第１トルク信号を目標操舵トルクとして出力し、モータ電流指令値に基づいてモータを駆動制御する。【選択図】図５
2020012689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意のバネ定数を有するトーションバー及び前記トーションバーの捩れ角を検出するセンサを少なくとも備え、モータを駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、
目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、
前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、
前記目標捩れ角に対して前記捩れ角を追従させるようなモータ電流指令値を演算する捩れ角制御部とを備え、
前記目標操舵トルク生成部が、
操舵トルクのオフセット値に基づいて設定される操舵角に応じた特性より第１トルク信号を求めるオフセット補正部を具備し、前記第１トルク信号を前記目標操舵トルクとして出力し、
前記モータ電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御することを特徴とする車両用操向装置。
【請求項２】
前記オフセット補正部が、
操舵状態及び前記操舵角に応じて基本トルク信号を求めるオフセット補正演算部を具備し、前記基本トルク信号は、右切り操舵及び左切り操舵に対してそれぞれ設定した値に飽和するようなヒステリシス特性を有し、前記基本トルク信号を前記第１トルク信号として出力する請求項１に記載の車両用操向装置。
【請求項３】
前記オフセット補正演算部が、前記オフセット値よりも大きい幅のヒステリシス特性を有する請求項２に記載の車両用操向装置。
【請求項４】
前記オフセット補正部が、
前記基本トルク信号に車速感応ゲインを乗算することにより前記第１トルク信号を算出する車速感応ゲイン部を更に具備する請求項２又は３に記載の車両用操向装置。
【請求項５】
前記車速感応ゲインが、車速が大きくなるに従って小さくなる特性である請求項４に記載の車両用操向装置。
【請求項６】
前記目標操舵トルク生成部が、
基本マップを用いて前記操舵角及び車速より第２トルク信号を求める基本マップ部と、
車速感応であるダンパゲインマップを用いて角速度情報に基づいて第３トルク信号を求めるダンパ演算部とを更に具備し、
前記第２トルク信号及び前記第３トルク信号の内の少なくとも１つの信号並びに前記第１トルク信号より前記目標操舵トルクを算出する請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用操向装置。
【請求項７】
前記基本マップが、車速感応であり、車速がゼロのときに前記第２トルク信号がゼロである特性を有する請求項６に記載の車両用操向装置。
【請求項８】
前記目標操舵トルク生成部が、
前記基本マップ部の前段又は後段に、位相補償を行う位相補償部を更に具備し、
前記基本マップ部及び前記位相補償部を介して、前記操舵角及び前記車速より前記第２トルク信号を求める請求項６又は７に記載の車両用操向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トーションバー等の捩れ角に基づいて所望の操舵トルクを実現し、路面の状態に影響されず、経年による機構系特性の変化に左右されない高性能な車両用操向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操向装置の１つである電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力（操舵補助力）を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、減速機構を含む伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸にアシスト力として付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシスト力を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。【０００３】
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、ハンドル軸）２は減速機構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、トーションバーを有するコラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｓ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が減速機構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）３０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３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ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）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。【０００４】
コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller  Area  Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０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３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。【０００５】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（Central  Processing  Unit）（ＭＣＵ(Micro  Controller  Unit)、ＭＰＵ(Micro  Processor  Unit)等も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。【０００６】
図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｓは、電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ（比例積分）制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。【０００７】
加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４３と慣性３４２を加算部３４４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４１を加算部３４５で加算し、加算部３４５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。【０００８】
このように、従来の電動パワーステアリング装置でのアシスト制御では、運転者の手入力にて加えられた操舵トルクをトーションバーの捩れトルクとしてトルクセンサで検出し、主にそのトルクに応じたアシスト電流としてモータ電流を制御している。しかしながら、この方法で制御を行う場合、路面の状態（例えば傾斜）の違いにより、操舵角によって異なる操舵トルクとなってしまうことがある。モータ出力特性の経年使用によるバラツキによっても、操舵トルクに影響を与えることがある。【０００９】
かかる問題を解決するために、例えば、特許第５２０８８９４号公報（特許文献１）に示されるような電動パワーステアリング装置が提案されている。特許文献１の電動パワーステアリング装置では、運転者の触覚特性に基づく適切な操舵トルクを与えるために、操舵角又は操舵トルクと手応え量との関係に基づいて決定される操舵角と操舵トルクとの関係（操舵反力特性マップ）に基づいて、操舵トルクの目標値を設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第５２０８８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の電動パワーステアリング装置では、操舵反力特性マップを予め求めておかなければならず、また、操舵トルクの目標値と検出される操舵トルクとの偏差に基づいて制御を行っているので、操舵トルクに対する影響が残ってしまうおそれがある。【００１２】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、路面の状態に影響されず、経年によるステアリング操舵系の機構特性の変化に左右されず、操舵角等に対して同等の操舵トルクを容易に実現することが可能な車両用操向装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、任意のバネ定数を有するトーションバー及び前記トーションバーの捩れ角を検出するセンサを少なくとも備え、モータを駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御車両用操向装置に関し、本発明の上記目的は、目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、前記目標捩れ角に対して前記捩れ角を追従させるようなモータ電流指令値を演算する捩れ角制御部とを備え、前記目標操舵トルク生成部が、操舵トルクのオフセット値に基づいて設定される操舵角に応じた特性より第１トルク信号を求めるオフセット補正部を具備し、前記第１トルク信号を前記目標操舵トルクとして出力し、前記モータ電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御することにより達成される。【００１４】
また、本発明の上記目的は、前記オフセット補正部が、操舵状態及び前記操舵角に応じて基本トルク信号を求めるオフセット補正演算部を具備し、前記基本トルク信号は、右切り及び左切り操舵に対してそれぞれ設定した値に飽和するようなヒステリシス特性を有し、前記基本トルク信号を前記第１トルク信号として出力することにより、或いは、前記オフセット補正演算部が、前記オフセット値よりも大きい幅のヒステリシス特性を有することにより、或いは、前記オフセット補正部が、前記基本トルク信号に車速感応ゲインを乗算することにより前記第１トルク信号を算出する車速感応ゲイン部を更に具備することにより、或いは、前記車速感応ゲインが、車速が大きくなるに従って小さくなる特性であることにより、或いは、前記目標操舵トルク生成部が、基本マップを用いて前記操舵角及び車速より第２トルク信号を求める基本マップ部と、車速感応であるダンパゲインマップを用いて角速度情報に基づいて第３トルク信号を求めるダンパ演算部とを更に具備し、前記第２トルク信号及び前記第３トルク信号の内の少なくとも１つの信号並びに前記第１トルク信号より前記目標操舵トルクを算出することにより、或いは、前記基本マップが、車速感応であり、車速がゼロのときに前記第２トルク信号がゼロである特性を有することにより、或いは、前記目標操舵トルク生成部が、前記基本マップ部の前段又は後段に、位相補償を行う位相補償部を更に具備し、前記基本マップ部及び前記位相補償部を介して、前記操舵角及び前記車速より前記第２トルク信号を求めることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車両用操向装置によれば、目標操舵トルク生成部で生成される目標操舵トルクを基に求められる目標捩れ角に対して制御を行うことにより、目標捩れ角に捩れ角が追従するように動作し、所望の操舵トルクを実現し、運転者の操舵の感覚に基づく適切な操舵トルクを与えることができる。【００１６】
更に、オフセット補正部の動作により、基本マップ部の特性が舵角に応じて変化しない、例えば図６に示す据切り（車速０ｋｍ／ｈ）状態における、操舵トルクのオフセット値による運転者が意図しないアシストの発生を抑制し、ステアリング動作を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）内の構成例を示すブロック図である。
【図３】ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例を示す構造図である。
【図４】本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。
【図５】目標操舵トルク生成部の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。
【図６】基本マップの特性例を示す線図である。
【図７】ダンパゲインマップの特性例を示す線図である。
【図８】オフセット補正部の構成例を示すブロック図である。
【図９】オフセット補正演算部の特性例を示す線図である。
【図１０】車速感応ゲインの特性例を示す線図である。
【図１１】捩れ角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】出力制限部での上下限値の設定例を示す線図である。
【図１３】本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。
【図１４】目標操舵トルク生成部の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。
【図１５】捩れ角制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図１６】オフセット補正部の効果を示すシミュレーションにおいて、オフセット補正部による補正がない場合の操舵角及び操舵トルクの時間応答の例を示すグラフである。
【図１７】オフセット補正部の効果を示すシミュレーションにおいて、オフセット補正部による補正がある場合の操舵角及び操舵トルクの時間応答の例を示すグラフである。
【図１８】目標操舵トルク生成部の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。
【図１９】本発明の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。
【図２０】位相補償部の挿入例を示すブロック図である。
【図２１】ＳＢＷシステムの概要を示す構成図である。
【図２２】本発明の構成例（第４実施形態）を示すブロック図である。
【図２３】目標転舵角生成部の構成例を示すブロック図である。
【図２４】転舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図２５】本発明の動作例（第４実施形態）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、路面の状態に影響されず、操舵角等に対して適切な操舵トルクを実現するための車両用操向装置であり、トーションバー等の捩れ角を、操舵角等に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵トルクを実現している。
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
先ず、本発明に係る車両用操向装置の１つである電動パワーステアリング装置に関連する情報を検出する各種センサの設置例について説明する。図３は、ＥＰＳ操舵系と各種センサの設置例を示す図であり、コラム軸２にはトーションバー２Ａが備えられている。操向車輪８Ｌ,８Ｒには路面反力Ｆｒ及び路面情報μが作用する。トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２のハンドル側には上側角度センサが設けられ、トーションバー２Ａを挟んでコラム軸２の操向車輪側には下側角度センサが設けられており、上側角度センサはハンドル角θ１を検出し、下側角度センサはコラム角θ２を検出する。操舵角θｈはコラム軸２の上部に設けられた舵角センサで検出され、ハンドル角θ１及びコラム角θ２の偏差から、下記数１及び数２によってトーションバーの捩れ角Δθ及びトーションバートルクＴｔを求めることができる。なお、Ｋｔはトーションバー２Ａのバネ定数である。
【００２１】
【数１】
2020012689.tif 000003
【００２２】
【数２】
2020012689.tif 000004
トーションバートルクＴｔは、例えば特開２００８−２１６１７２号公報で示されるトルクセンサを用いて検出することも可能である。なお、本実施形態では、トーションバートルクＴｔを操舵トルクＴｓとしても扱うこととする。
【００２３】
次に、本発明の構成例について説明する。
【００２４】
図４は本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図であり、運転者のハンドル操舵はＥＰＳ操舵系／車両系１００内のモータでアシスト制御される。目標操舵トルクＴｒｅｆを出力する目標操舵トルク生成部２００には、操舵角θｈの他に、車速Ｖｓ及び右切り／左切り判定部５００から出力される右切り又は左切りの操舵状態ＳＴｓが入力される。目標操舵トルクＴｒｅｆは変換部４００で目標捩れ角Δθｒｅｆに変換され、目標捩れ角Δθｒｅｆは、トーションバー２Ａの捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍと共に捩れ角制御部３００に入力される。捩れ角制御部３００は、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｍｃを演算し、モータ電流指令値ＩｍｃによりＥＰＳのモータが駆動される。
【００２５】
右切り／左切り判定部５００は、モータ角速度ωｍを基に操舵が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態ＳＴｓとして出力する。即ち、モータ角速度ωｍが正の値の場合は「右切り」と判定し、負の値の場合は「左切り」と判定する。なお、モータ角速度ωｍの代わりに、操舵角θｈ、ハンドル角θ１又はコラム角θ２に対して速度演算を行って算出される角速度を用いても良い。
【００２６】
図５は目標操舵トルク生成部２００の構成例を示しており、目標操舵トルク生成部２００は、基本マップ部２１０、微分部２２０、ダンパゲイン部２３０、オフセット補正部２４０、乗算部２５０並びに加算部２５１及び２５２を備え、操舵角θｈは基本マップ部２１０、微分部２２０及びオフセット補正部２４０に入力され、車速Ｖｓは基本マップ部２１０、ダンパゲイン部２３０及びオフセット補正部２４０に入力され、右切り／左切り判定部５００から出力される操舵状態ＳＴｓはオフセット補正部２４０に入力される。
【００２７】
基本マップ部２１０は、基本マップを有し、基本マップを用いて、車速Ｖｓをパラメータとするトルク信号（第２トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ａを出力する。基本マップはチューニングにより調整されており、例えば、図６（Ａ）に示されるように、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａは、操舵角θｈの大きさ（絶対値）｜θｈ｜が増加するにつれて増加し、車速Ｖｓが０［ｋｍ／ｈ］の時は０で、車速Ｖｓが増加するにつれて増加するようになっている。なお、図６（Ａ）において、符号部２１１は操舵角θｈの符号（＋１、−１）を乗算部２１２に出力しており、操舵角θｈの大きさからマップによりトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａの大きさを求め、これに操舵角θｈの符号を乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを求める構成となっているが、図６（Ｂ）に示されるように、正負の操舵角θｈに応じてマップを構成しても良く、この場合、操舵角θｈが正の場合と負の場合とで変化の態様を変えても良い。また、図６に示される基本マップは車速感応であるが、車速感応でなくても良く、車速Ｖｓが０のとき、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ａは０ではなく微小な値でも良い。
【００２８】
微分部２２０は、操舵角θｈを微分して角速度情報である舵角速度ωｈを算出し、舵角速度ωｈは乗算部２５０に入力される。
【００２９】
ダンパゲイン部２３０は、舵角速度ωｈに乗算されるダンパゲインＤＧを出力する。乗算部２５０にてダンパゲインＤＧを乗算された舵角速度ωｈは、トルク信号（第３トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｂとして加算部２５２に入力される。ダンパゲインＤＧは、ダンパゲイン部２３０が有する車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Ｖｓに応じて求められる。ダンパゲインマップは、例えば、図７に示されるように、車速Ｖｓが高くなるに従って徐々に大きくなる特性を有する。ダンパゲインマップは操舵角θｈに応じて可変としても良い。なお、ダンパゲイン部２３０及び乗算部２５０でダンパ演算部を構成している。
【００３０】
オフセット補正部２４０は、据切り（車速０ｋｍ／ｈ）状態における、操舵トルクのオフセット値によるアシストの発生を抑制するためのトルク信号（第１トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｃを算出する。手放し状態において検出される操舵トルクにオフセット値が含まれる場合、据切り状態において目標操舵トルクを０［Ｎｍ］とすると、オフセット値が存在するためにアシストが発生することがある。そこで、このオフセット値に基づいて、操舵角θｈに応じた特性（以下、「オフセット対策特性」とする）を設定し、オフセット対策特性を用いてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを算出する。図８にオフセット補正部２４０の構成例を示す。オフセット補正部２４０はオフセット補正演算部２４１及び車速感応ゲイン部２４２を備える。
【００３１】
オフセット補正演算部２４１は、オフセット対策特性を図９に示されるようなヒステリシス特性として定義し、操舵角θｈ及び操舵状態ＳＴｓに基づき、トルク信号（基本トルク信号）Ｔｒｅｆ＿ｓを演算する。図９において、横軸は操舵角θｈ［ｄｅｇ］、縦軸はトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓ［Ｎｍ］であり、Ａｈｙｓはヒステリシス幅であり、実線は右切り操舵の場合の特性、破線は左切り操舵の場合の特性を示しており、操舵角＋θｈ２で右切りから左切りに操舵方向を変化させ、操舵角−θｈ２で左切りから右切りに操舵方向を変化させた例である。図９に示されるように、右切り操舵の場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓは、操舵角θｈが−θｈ１からθｈ２の間ではヒステリシス幅Ａｈｙｓで一定で、−θｈ２から−θｈ１の間では一定の割合（傾き）ａ＝２Ａｈｙｓ／（θｈ２−θｈ１）で変化し、左切り操舵の場合、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓは、操舵角θｈがθｈ１から−θｈ２の間ではヒステリシス幅Ａｈｙｓの負数−Ａｈｙｓで一定で、θｈ２からθｈ１の間では傾きａで変化する。操舵トルクのオフセット値によるアシストの発生を抑えるために、ヒステリシス幅Ａｈｙｓの値はオフセット値よりも大きい値に設定する。なお、オフセット対策特性は、図９に示されるような直線的に変化するヒステリシス特性ではなく、曲線的に変化するヒステリシス特性でも良い。また、右切り操舵の場合と左切り操舵の場合とで対称的な特性となっているが、非対称な特性でも良い。例えば、オフセット値が右切り操舵と左切り操舵で異なる場合、非対称な特性とする。
【００３２】
車速感応ゲイン部２４２は、車速に応じたゲイン（車速感応ゲイン）をトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓに乗算することにより、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを出力する。車速感応ゲインは、車速Ｖｓが大きくなるに従って小さくなるように設定される。例えば、図１０に示されるように、車速Ｖｓが０ｋｍ／ｈの時（停車時）に車速感応ゲインを１．０とし、その後、車速Ｖｓが大きくなるに従って、一定の割合で車速感応ゲインは小さくなり、車速ＶｓがＶｓ１（例えば２ｋｍ／ｈ）になったら、減少する割合を小さくし、車速ＶｓがＶｓ２（例えば６ｋｍ／ｈ）の時に車速感応ゲインは０となるようにする。なお、車速Ｖｓが０ｋｍ／ｈの時の車速感応ゲインの値は１．０以外でも良く、車速感応ゲインが減少する割合が変わる箇所は複数でも良く、車速感応ゲインの変化は直線的な変化ではなく、曲線的な変化でも良い。
【００３３】
このように、オフセット補正演算部２４１によりオフセット対策特性にヒステリシス性を持たせ、車速感応ゲイン部２４２によりオフセット対策特性を車速感応とすることによって、オフセット値による影響を軽減するトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃを生成し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃにより、操舵トルクのオフセット値によるアシストの発生を抑制することができる。なお、車速感応ゲイン部２４２の代わりに、ヒステリシス幅Ａｈｙｓを車速Ｖｓに応じて可変とすることにより、オフセット対策特性を車速感応としても良い。この場合、車速感応ゲイン部２４２は不要となる。また、オフセット対策特性をヒステリシス特性以外の特性としても良い。
【００３４】
トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃ、Ｔｒｅｆ＿ｂ及びＴｒｅｆ＿ａは、加算部２５２及び２５１で順次加算され、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力される。
【００３５】
なお、舵角速度ωｈは、操舵角θｈに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を実施している。また、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とゲインにより、微分演算とＬＰＦの処理を実施しても良い。更に、舵角速度ωｈは、操舵角θｈではなく、上側角度センサが検出するハンドル角θ１又は下側角度センサが検出するコラム角θ２に対して微分演算とＬＰＦの処理を行って算出しても良い。舵角速度ωｈの代わりにモータ角速度ωｍを角速度情報として使用しても良く、この場合、微分部２２０は不要となる。
【００３６】
変換部４００は、トーションバー２Ａのバネ定数Ｋｔの逆数の符号を反転した−１／Ｋｔの特性を有しており、目標操舵トルクＴｒｅｆを目標捩れ角Δθｒｅｆに変換する。
【００３７】
捩れ角制御部３００は、目標捩れ角Δθｒｅｆ、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍに基づいてモータ電流指令値Ｉｍｃを演算する。図１１は捩れ角制御部３００の構成例を示すブロック図であり、捩れ角制御部３００は、捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部３１０、捩れ角速度演算部３２０、速度制御部３３０、安定化補償部３４０、出力制限部３５０、減算部３６１及び加算部３６２を備えており、変換部４００から出力される目標捩れ角Δθｒｅｆは減算部３６１に加算入力され、捩れ角Δθは減算部３６１に減算入力されると共に、捩れ角速度演算部３２０に入力され、モータ角速度ωｍは安定化補償部３４０に入力される。
【００３８】
捩れ角ＦＢ補償部３１０は、減算部３６１で算出される目標捩れ角Δθｒｅｆと捩れ角Δθの偏差Δθ０に対して補償値ＣＦＢ（伝達関数）を乗算し、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθが追従するような目標捩れ角速度ωｒｅｆを出力する。補償値ＣＦＢは単純なゲインＫｐｐでも、ＰＩ制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。目標捩れ角速度ωｒｅｆは速度制御部３３０に入力される。捩れ角ＦＢ補償部３１０と速度制御部３３０により、目標捩れ角Δθｒｅｆに捩れ角Δθを追従させ、所望の操舵トルクを実現することが可能となる。
【００３９】
捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角Δθに対する微分演算により捩れ角速度ωｔを算出し、捩れ角速度ωｔは速度制御部３３０に入力される。微分演算として、ＨＰＦとゲインによる擬似微分を行っても良い。また、捩れ角速度ωｔを別の手段や捩れ角Δθ以外から算出し、速度制御部３３０に入力するようにしても良い。
【００４０】
速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御（比例先行型ＰＩ制御）により、目標捩れ角速度ωｒｅｆに捩れ角速度ωｔが追従するようなモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出する。減算部３３３で目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔとの差分（ωｒｅｆ−ωｔ）を算出し、その差分を、ゲインＫｖｉを有する積分部３３１にて積分し、積分結果は減算部３３４に加算入力される。捩れ角速度ωｔは比例部３３２にも入力され、ゲインＫｖｐによる比例処理を施され、減算部３３４に減算入力される。減算部３３４での減算結果がモータ電流指令値Ｉｍｃａ１として出力される。なお、速度制御部３３０は、Ｉ−Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ（比例）制御、ＰＩＤ（比例積分微分）制御、ＰＩ−Ｄ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値Ｉｍｃａ１を算出しても良い。
【００４１】
安定化補償部３４０は補償値Ｃｓ（伝達関数）を有しており、モータ角速度ωｍよりモータ電流指令値Ｉｍｃａ２を算出する。追従性及び外乱特性を向上させるために、捩れ角ＦＢ補償部３１０及び速度制御部３３０のゲインを上げると、高域の制御的な発振現象が発生してしまう。この対策として、モータ角速度ωｍに対し、安定化するために必要な伝達関数（Ｃｓ）を安定化補償部３４０に設定する。これにより、ＥＰＳ制御システム全体の安定化を実現することができる。安定化補償部３４０の伝達関数（Ｃｓ）として、例えば１次のＨＰＦの構造を用いた擬似微分とゲインにより設定した、下記数３で表わされる１次フィルタを使用する。
【００４２】
【数３】
2020012689.tif 000005
ここで、Ｋｓｔａはゲインで、ｆｃは遮断周波数であり、ｆｃとして例えば１５０［Ｈｚ］を設定する。ｓはラプラス演算子である。なお、伝達関数として、２次フィルタ、４次フィルタ等を使用しても良い。
【００４３】
速度制御部３３０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ１及び安定化補償部３４０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ２は加算部３６２で加算され、モータ電流指令値Ｉｍｃｂとして出力される。
【００４４】
出力制限部３５０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｂの上下限値を制限して、モータ電流指令値Ｉｍｃを出力する。図１２に示されるように、モータ電流指令値に対する上限値及び下限値を予め設定し、入力するモータ電流指令値Ｉｍｃｂが、上限値以上の場合は上限値を、下限値以下の場合は下限値を、それ以外の場合はモータ電流指令値Ｉｍｃｂを、モータ電流指令値Ｉｍｃとして出力する。
【００４５】
このような構成において、本実施形態の動作例を図１３〜図１５のフローチャートを参照して説明する。
【００４６】
動作を開始すると、右切り／左切り判定部５００は、モータ角速度ωｍを入力し、モータ角速度ωｍの符号を基に操舵が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態ＳＴｓとして、目標操舵トルク生成部２００に出力する（ステップＳ１０）。
【００４７】
目標操舵トルク生成部２００は、操舵状態ＳＴｓと共に、操舵角θｈ及び車速Ｖｓを入力し、目標操舵トルクＴｒｅｆを生成する（ステップＳ２０）。目標操舵トルク生成部２００の動作例については、図１４のフローチャートを参照して説明する。
【００４８】
目標操舵トルク生成部２００に入力された操舵角θｈは基本マップ部２１０、微分部２２０及びオフセット補正部２４０に、操舵状態ＳＴｓはオフセット補正部２４０に、車速Ｖｓは基本マップ部２１０、ダンパゲイン部２３０及びオフセット補正部２４０にそれぞれ入力される（ステップＳ２１）。
【００４９】
基本マップ部２１０は、図６（Ａ）又は（Ｂ）に示される基本マップを用いて、操舵角θｈ及び車速Ｖｓに応じたトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａを生成して、加算部２５１に出力する（ステップＳ２２）。
【００５０】
微分部２２０は操舵角θｈを微分して舵角速度ωｈを出力し（ステップＳ２３）、ダンパゲイン部２３０は図７に示されるダンパゲインマップを用いて車速Ｖｓに応じたダンパゲインＤＧを出力し（ステップＳ２４）、乗算部２５０は舵角速度ωｈ及びダンパゲインＤＧを乗算してトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂを演算し、加算部２５２に出力する（ステップＳ２５）。
【００５１】
オフセット補正部２４０では、操舵角θｈ及び操舵状態ＳＴｓはオフセット補正演算部２４１に、車速Ｖｓは車速感応ゲイン部２４２にそれぞれ入力される。オフセット補正演算部２４１は、操舵角θｈに対して、図９に示されるオフセット対策特性を用いて、操舵状態ＳＴｓに応じてヒステリシス補正を実施し（ステップＳ２６）、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓを生成し、車速感応ゲイン部２４２に出力する。車速感応ゲイン部２４２は、車速Ｖｓに応じて、図１０に示される特性により車速感応ゲインを決定し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｓに乗算し、トルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃとして加算部２５２に出力する（ステップＳ２７）。なお、オフセット補正演算部２４１におけるオフセット対策特性を、ヒステリシス幅Ａｈｙｓ並びに操舵角θｈ１及びθｈ２で定義しても良いし、操舵角θｈ１又はθｈ２の代わりに傾きａを用いて定義しても良い。
【００５２】
そして、加算部２５２にてトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｂ及びＴｒｅｆ＿ｃが加算され、その加算結果にトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａが加算部２５１にて加算され、目標操舵トルクＴｒｅｆが演算される（ステップＳ２８）。
【００５３】
目標操舵トルク生成部２００で生成された目標操舵トルクＴｒｅｆは変換部４００に入力され、変換部４００で目標捩れ角Δθｒｅｆに変換される（ステップＳ３０）。目標捩れ角Δθｒｅｆは捩れ角制御部３００に入力される。
【００５４】
捩れ角制御部３００は、目標捩れ角Δθｒｅｆと共に、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωｍを入力し、モータ電流指令値Ｉｍｃを演算する（ステップＳ４０）。捩れ角制御部３００の動作例については、図１５のフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
捩れ角制御部３００に入力された目標捩れ角Δθｒｅｆは減算部３６１に、捩れ角Δθは減算部３６１及び捩れ角速度演算部３２０に、モータ角速度ωｍは安定化補償部３４０にそれぞれ入力される（ステップＳ４１）。
【００５６】
減算部３６１では、目標捩れ角Δθｒｅｆから捩れ角Δθを減算することにより、偏差Δθ０が算出される（ステップＳ４２）。偏差Δθ０は捩れ角ＦＢ補償部３１０に入力され、捩れ角ＦＢ補償部３１０は、偏差Δθ０に補償値ＣＦＢを乗算することにより偏差Δθ０を補償し（ステップＳ４３）、目標捩れ角速度ωｒｅｆを速度制御部３３０に出力する。
【００５７】
捩れ角Δθを入力した捩れ角速度演算部３２０は、捩れ角Δθに対する微分演算により捩れ角速度ωｔを算出し（ステップＳ４４）、速度制御部３３０に出力する。
【００５８】
速度制御部３３０では、目標捩れ角速度ωｒｅｆと捩れ角速度ωｔの差分が減算部３３３で算出され、その差分が積分部３３１で積分（Ｋｖｉ／ｓ）されて減算部３３４に加算入力される（ステップＳ４５）。更に、捩れ角速度ωｔは比例部３３２で比例処理（Ｋｖｐ）され、比例結果が減算部３３４に減算入力され（ステップＳ４５）、減算部３３４の減算結果であるモータ電流指令値Ｉｍｃａ１が出力され、加算部３６２に入力される。
【００５９】
安定化補償部３４０は、入力したモータ角速度ωｍに対して、数３で表される伝達関数Ｃｓを用いて安定化補償を行い（ステップＳ４６）、安定化補償部３４０からのモータ電流指令値Ｉｍｃａ２は加算部３６２に入力される。
【００６０】
加算部３６２ではモータ電流指令値Ｉｍｃａ１及びＩｍｃａ２の加算が行われ（ステップＳ４７）、加算結果であるモータ電流指令値Ｉｍｃｂは出力制限部３５０に入力される。出力制限部３５０は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Ｉｍｃｂの上下限値を制限し（ステップＳ４８）、モータ電流指令値Ｉｍｃとして出力する（ステップＳ４９）。
【００６１】
捩れ角制御部３００から出力されたモータ電流指令値Ｉｍｃに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される（ステップＳ５０）。
【００６２】
なお、図１３〜図１５におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。
【００６３】
本実施形態でのオフセット補正部の効果について、シミュレーション結果を基に説明する。
【００６４】
シミュレーションでは、トーションバーにおいて検出される操舵トルクに０．０５［Ｎｍ］のオフセットが発生していると想定する。また、据切り状態の操舵であるとして、車速Ｖｓが０ｋｍ／ｈの基本マップを使用する。よって、基本マップ部２１０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ａの値は０［Ｎｍ］となる。微分部２２０は、微分演算として、ＨＰＦとゲインによる擬似微分を行う。
【００６５】
先ずは、オフセット補正部による補正がない場合の操舵角と操舵トルクの時間応答のシミュレーション結果について説明する。
【００６６】
図１６にシミュレーション結果を示す。図１６において、横軸は時間［ｓｅｃ］、縦軸は、図１６（Ａ）では操舵角［ｄｅｇ］、図１６（Ｂ）では操舵トルク［Ｎｍ］である。図１６（Ａ）では、操舵角が初期の０ｄｅｇからの時間応答を示しており、図１６（Ｂ）では、目標操舵トルクの時間応答を細線で、検出される操舵トルクの時間応答を太線で示しており、目標操舵トルクは０［Ｎｍ］から、操舵トルクは−０．０５［Ｎｍ］から開始している。捩れ角制御部３００による捩れ角制御により、大きさが０．０５［Ｎｍ］のオフセットを持った操舵トルクが、目標操舵トルク０［Ｎｍ］に追従するように調整されるので、図１６（Ｂ）に示されるような時間応答になり、その結果、操舵トルクのオフセット値によるアシストが発生し、操舵角が、図１６（Ａ）に示されるように変化する。即ち、オフセット値があることにより手放し状態において操舵トルクが０．０［Ｎｍ］にならないことと、捩れ角制御が目標捩れ角に捩れ角を追従させようとすることにより、操舵トルクのオフセット値による操舵角変化が発生したものと推測される。
【００６７】
次に、オフセット補正部による補正がある場合の操舵角と操舵トルクの時間応答のシミュレーション結果について説明する。このシミュレーションでは、オフセット対策特性での傾きａは０．１［Ｎｍ／ｄｅｇ］とした。
【００６８】
図１７にシミュレーション結果を示す。図１７における軸の設定等は、図１６と同じである。図１７（Ａ）から、オフセット補正部による補正を行うことにより、操舵角は、初期段階では若干変化するが、その後は、オフセット値０．０５［Ｎｍ］を傾きａ＝０．１［Ｎｍ／ｄｅｇ］で除算した値である０．５［ｄｅｇ］で釣り合い、ハンドルがホールドしていることがわかる。つまり、オフセット補正部による補正により、操舵トルクのオフセット値によるアシストの発生が抑制されている。
【００６９】
第１実施形態での目標操舵トルク生成部２００は基本マップ部２１０、ダンパ演算部（ダンパゲイン部２３０及び乗算部２５０）及びオフセット補正部２４０を備えているが、操舵トルクのオフセット値によるアシスト発生の抑制のみに特化し、オフセット補正部２４０のみを備える構成としても良い。この場合の目標操舵トルク生成部の構成例（第２実施形態）を図１８に示す。目標操舵トルク生成部６００では、オフセット補正部２４０から出力されるトルク信号Ｔｒｅｆ＿ｃが、目標操舵トルクＴｒｅｆとして出力されることになる。なお、目標操舵トルク生成部を、基本マップ部２１０又はダンパ演算部とオフセット補正部２４０を組み合わせた構成としても良い。
【００７０】
第１及び第２実施形態での捩れ角制御部から出力されるモータ電流指令値Ｉｍｃに、従来のＥＰＳにおいて操舵トルクに基づいて演算される電流指令値（以下、「アシスト電流指令値」とする）を、例えば、図２に示される電流指令値演算部３１から出力される電流指令値Ｉｒｅｆ１又は電流指令値Ｉｒｅｆ１に補償信号ＣＭを加算した電流指令値Ｉｒｅｆ２等を加算して良い。
【００７１】
第１実施形態に対して、上記の内容を適用した構成例（第３実施形態）を図１９に示す。アシスト制御部７００は、電流指令値演算部３１、又は、電流指令値演算部３１、補償信号生成部３４及び加算部３２Ａから構成される。アシスト制御部７００から出力されるアシスト電流指令値Ｉａｃ（図２における電流指令値Ｉｒｅｆ１又はＩｒｅｆ２に相当）と、捩れ角制御部３００から出力されるモータ電流指令値Ｉｍｃは、加算部７１０で加算され、加算結果である電流指令値Ｉｃは電流制限部７２０に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｃｍに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される。
【００７２】
第１〜第３実施形態のうち、基本マップ部２１０を備える目標操舵トルク生成部２００において、基本マップ部２１０の前段又は後段に位相補償を行う位相補償部２６０を挿入しても良い。つまり、図５中の破線で囲まれた領域Ｒの構成を、図２０（Ａ）又は（Ｂ）に示されるような構成にしても良い。位相補償部２６０において、位相補償として位相進み補償を設定し、例えば、分子のカットオフ周波数を１．０Ｈｚ、分母のカットオフ周波数を１．３Ｈｚとした１次フィルタで位相進み補償を行う場合、スッキリしたフィールを実現することができる。目標操舵トルク生成部に関しては、操舵角に基づいた構成であるならば、上述の構成に限られない。
【００７３】
また、ＥＰＳ制御システムが安定している場合は、安定化補償部を省略しても良い。出力制限部も省略可能である。
【００７４】
図１及び図３では本発明をコラム型ＥＰＳに適用しているが、本発明はコラム型等の上流型に限られず、ラック＆ピニオン等の下流型ＥＰＳにも適用可能である。更に、目標捩れ角に基づくフィードバック制御を行うということでは、トーションバー（バネ定数任意）及び捩れ角検出用のセンサを少なくとも備えるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）反力装置等にも適用可能である。本発明を、トーションバーを備えたＳＢＷ反力装置に適用した場合の実施形態（第４実施形態）について説明する。
【００７５】
まずは、ＳＢＷ反力装置を含むＳＢＷシステム全体について説明する。図２１はＳＢＷシステムの構成例を、図１に示される電動パワーステアリング装置の一般的な構成に対応させて示した図である。なお、同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７６】
ＳＢＷシステムは、ユニバーサルジョイント４ａにてコラム軸２と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、ハンドル１の操作を電気信号によって操向車輪８Ｌ，８Ｒ等からなる転舵機構に伝えるシステムである。図２１に示されるように、ＳＢＷシステムは反力装置６０及び駆動装置７０を備え、コントロールユニット（ＥＣＵ）５０が両装置の制御を行う。反力装置６０は、舵角センサ１４にて操舵角θｈの検出を行うと同時に、操向車輪８Ｌ，８Ｒから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ６１により生成される。なお、ＳＢＷシステムの中には反力装置内にトーションバーを有さないタイプもあるが、本発明を適用するＳＢＷシステムはトーションバーを有するタイプであり、トルクセンサ１０にて操舵トルクＴｓを検出する。また、角度センサ７４が、反力用モータ６１のモータ角θｍを検出する。駆動装置７０は、運転者によるハンドル１の操舵に合わせて、駆動用モータ７１を駆動し、その駆動力を、ギア７２を介してピニオンラック機構５に付与し、タイロッド６ａ，６ｂを経て、操向車輪８Ｌ，８Ｒを転舵する。ピニオンラック機構５の近傍には角度センサ７３が配置されており、操向車輪８Ｌ，８Ｒの転舵角θｔを検出する。ＥＣＵ５０は、反力装置６０及び駆動装置７０を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θｈや転舵角θｔ等の情報に加え、車速センサ１２からの車速Ｖｓ等を基に、反力用モータ６１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ１及び駆動用モータ７１を駆動制御する電圧制御指令値Ｖｒｅｆ２を生成する。
【００７７】
このようなＳＢＷシステムに本発明を適用した第４実施形態の構成について説明する。
【００７８】
図２２は第４実施形態の構成を示すブロック図である。第４実施形態は、捩れ角Δθに対する制御（以下、「捩れ角制御」とする）と、転舵角θｔに対する制御（以下、「転舵角制御」とする）を行い、反力装置を捩れ角制御で制御し、駆動装置を転舵角制御で制御する。なお、駆動装置は他の制御方法で制御しても良い。
【００７９】
捩れ角制御では、第１実施形態と同様の構成及び動作により、捩れ角Δθが、操舵角θｈ等を用いて目標操舵トルク生成部２００及び変換部４００を経て算出される目標捩れ角Δθｒｅｆに追従するような制御を行う。モータ角θｍは角度センサ７４で検出され、モータ角速度ωｍは、角速度演算部９５１にてモータ角θｍを微分することにより算出される。転舵角θｔは角度センサ７３で検出される。また、第１実施形態ではＥＰＳ操舵系／車両系１００内の処理として詳細な説明は行われていないが、電流制御部１３０は、図２に示される減算部３２Ｂ、ＰＩ制御部３５、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７と同様の構成及び動作により、捩れ角制御部３００から出力されるモータ電流指令値Ｉｍｃ及びモータ電流検出器１４０で検出される反力用モータ６１の電流値Ｉｍｒに基づいて、反力用モータ６１を駆動して、電流制御を行う。
【００８０】
転舵角制御では、目標転舵角生成部９１０にて操舵角θｈに基づいて目標転舵角θｔｒｅｆが生成され、目標転舵角θｔｒｅｆは転舵角θｔと共に転舵角制御部９２０に入力され、転舵角制御部９２０にて、転舵角θｔが目標転舵角θｔｒｅｆとなるようなモータ電流指令値Ｉｍｃｔが演算される。そして、モータ電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器９４０で検出される駆動用モータ７１の電流値Ｉｍｄに基づいて、電流制御部９３０が、電流制御部１３０と同様の構成及び動作により、駆動用モータ７１を駆動して、電流制御を行う。
【００８１】
目標転舵角生成部９１０の構成例を図２３に示す。目標転舵角生成部９１０は、制限部９３１、レート制限部９３２及び補正部９３３を備える。
【００８２】
制限部９３１は、操舵角θｈの上下限値を制限して、操舵角θｈ１を出力する。捩れ角制御部３００内の出力制限部３５０と同様に、操舵角θｈに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。
【００８３】
レート制限部９３２は、操舵角の急変を回避するために、操舵角θｈ１の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、操舵角θｈ２を出力する。例えば、１サンプル前の操舵角θｈ１からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値（制限値）より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θｈ１を加減算し、操舵角θｈ２として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θｈ１をそのまま操舵角θｈ２として出力する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。
【００８４】
補正部９３３は、操舵角θｈ２を補正して、目標転舵角θｔｒｅｆを出力する。例えば、目標操舵トルク生成部２００内の基本マップ部２１０のように、操舵角θｈ２の大きさ｜θｈ２｜に対する目標転舵角θｔｒｅｆの特性を定義したマップを用いて、操舵角θｈ２より目標転舵角θｔｒｅｆを求める。或いは、単純に、操舵角θｈ２に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θｔｒｅｆを求めるようにしても良い。
【００８５】
転舵角制御部９２０の構成例を図２４に示す。転舵角制御部９２０は、図１１に示される捩れ角制御部３００の構成例において安定化補償部３４０及び加算部３６２を除いた構成と同様の構成をしており、目標捩れ角Δθｒｅｆ及び捩れ角Δθの代わりに目標転舵角θｔｒｅｆ及び転舵角θｔを入力し、転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部９２１、転舵角速度演算部９２２、速度制御部９２３、出力制限部９２６及び減算部９２７が、それぞれ捩れ角ＦＢ補償部３１０、捩れ角速度演算部３２０、速度制御部３３０、出力制限部３５０及び減算部３６１と同様の構成で同様の動作を行う。
【００８６】
このような構成において、第４実施形態の動作例を図２５のフローチャートを参照して説明する。
【００８７】
動作を開始すると、角度センサ７３は転舵角θｔを検出し、角度センサ７４はモータ角θｍを検出し（ステップＳ１１０）、転舵角θｔは転舵角制御部９２０に、モータ角θｍは角速度演算部９５１にそれぞれ入力される。
【００８８】
角速度演算部９５１は、モータ角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出し、右切り／左切り判定部３００に出力する（ステップＳ１２０）。
【００８９】
その後、図１３に示されるステップＳ１０〜Ｓ５０と同様の動作を実行し、反力用モータ６１を駆動し、電流制御を実施する（ステップＳ１３０〜Ｓ１７０）。
【００９０】
一方、転舵角制御においては、目標転舵角生成部９１０が操舵角θｈを入力し、操舵角θｈは制限部９３１に入力される。制限部９３１は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θｈの上下限値を制限し（ステップＳ１８０）、操舵角θｈ１としてレート制限部９３２に出力する。レート制限部９３２は、予め設定された制限値により操舵角θｈ１の変化量に対して制限をかけ（ステップＳ１９０）、操舵角θｈ２として補正部９３３に出力する。補正部９３３は、操舵角θｈ２を補正して目標転舵角θｔｒｅｆを求め（ステップＳ２００）、転舵角制御部９２０に出力する。
【００９１】
転舵角θｔ及び目標転舵角θｔｒｅｆを入力した転舵角制御部９２０は、減算部９２７にて目標転舵角θｔｒｅｆから転舵角θｔを減算することにより、偏差Δθｔ０を算出する（ステップＳ２１０）。偏差Δθｔ０は転舵角ＦＢ補償部９２１に入力され、転舵角ＦＢ補償部９２１は、偏差Δθｔ０に補償値を乗算することにより偏差Δθｔ０を補償し（ステップＳ２２０）、目標転舵角速度ωｔｒｅｆを速度制御部９２３に出力する。転舵角速度演算部９２２は転舵角θｔを入力し、転舵角θｔに対する微分演算により転舵角速度ωｔｔを算出し（ステップＳ２３０）、速度制御部９２３に出力する。速度制御部９２３は、速度制御部３３０と同様にＩ−Ｐ制御によりモータ電流指令値Ｉｍｃｔａを算出し（ステップＳ２４０）、出力制限部９２６に出力する。出力制限部９２６は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Ｉｍｃｔａの上下限値を制限し（ステップＳ２５０）、モータ電流指令値Ｉｍｃｔとして出力する（ステップＳ２６０）。
【００９２】
モータ電流指令値Ｉｍｃｔは電流制御部９３０に入力され、電流制御部９３０は、モータ電流指令値Ｉｍｃｔ及びモータ電流検出器９４０で検出された駆動用モータ７１の電流値Ｉｍｄに基づいて、駆動用モータ７１を駆動し、電流制御を実施する（ステップＳ２７０）。
【００９３】
なお、図２５におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。また、転舵角制御部９２０内の速度制御部９２３は、捩れ角制御部３００内の速度制御部３３０と同様に、Ｉ−Ｐ制御ではなく、ＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、ＰＩ−Ｄ制御等、実現可能で、Ｐ、Ｉ及びＤのいずれかの制御を用いていれば良く、更に、転舵角制御部９２０及び捩れ角制御部３００での追従制御は、一般的に用いられている制御構造で行っても良い。転舵角制御部９２０については、目標角度（ここでは目標転舵角θｔｒｅｆ）に対して実角度（ここでは転舵角θｔ）が追従する制御構成であれば、車両用装置に用いられている制御構成に限定されず、例えば、産業用位置決め装置や産業用ロボット等に用いられている制御構成を適用しても良い。
【００９４】
第４実施形態では、図２１に示されるように、１つのＥＣＵ５０で反力装置６０及び駆動装置７０の制御を行っているが、反力装置６０用のＥＣＵと駆動装置７０用のＥＣＵをそれぞれ設けても良い。この場合、ＥＣＵ同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。また、図２１に示されるＳＢＷシステムは反力装置６０と駆動装置７０の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸２と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるＳＢＷシステムにも、本発明は適用可能である。このようなＳＢＷシステムでは、システム正常時はクラッチをオフにして機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチをオンにして機械的トルク伝達を可能状態とする。
【００９５】
上述の第１〜第４実施形態での捩れ角制御部３００及び第３実施形態でのアシスト制御部７００は、直接的にモータ電流指令値Ｉｍｃ及びアシスト電流指令値Ｉａｃを演算しているが、それらを演算する前に、先ず出力したいモータトルク（目標トルク）を演算してから、モータ電流指令値及びアシスト電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクからモータ電流指令値及びアシスト電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。
【００９６】
なお、上述で使用した図は、本発明に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。また、ハンドルと、モータ又は反力モータの間に任意のバネ定数を有する機構であれば、トーションバーに限定しなくても良い。
【００９７】
本発明の主たる目的は、操舵トルクのオフセット値によるアシスト発生の懸念を解消するための目標操舵トルクの実現手段についてであり、目標操舵トルクに対する操舵トルクの追従性の実現手段に関しては、上記の変換部、捩れ角制御部に限定しなくても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１                      ハンドル
２                      コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
２Ａ                    トーションバー
３                      減速機構
１０                    トルクセンサ
１２                    車速センサ
１４                    舵角センサ
２０                    モータ
３０、５０              コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１                    電流指令値演算部
３３、７２０            電流制限部
３４                    補償信号生成部
３８、１４０、９４０    モータ電流検出器
６０                    反力装置
６１                    反力用モータ
７０                    駆動装置
７１                    駆動用モータ
７２                    ギア
７３、７４              角度センサ
１００                  ＥＰＳ操舵系／車両系
１３０、９３０          電流制御部
２００、６００          目標操舵トルク生成部
２１０                  基本マップ部
２３０                  ダンパゲイン部
２４０                  オフセット補正部
２４１                  オフセット補正演算部
２４２                  車速感応ゲイン部
２６０                  位相補償部
３００                  捩れ角制御部
３１０                  捩れ角フィードバック（ＦＢ）補償部
３２０                  捩れ角速度演算部
３３０、９２３          速度制御部
３４０                  安定化補償部
３５０、９２６          出力制限部
４００                  変換部
５００                  右切り／左切り判定部
７００                  アシスト制御部
９１０                  目標転舵角生成部
９２０                  転舵角制御部
９２１                  転舵角フィードバック（ＦＢ）補償部
９２２                  転舵角速度演算部
９３１                  制限部
９３２                  レート制限部
９３３                  補正部
９５１                  角速度演算部
【図１】
2020012689.tif 000006
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月10日(2019.4.10)
【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】
任意のバネ定数を有するトーションバー及び前記トーションバーの捩れ角を検出するセンサを少なくとも備え、モータを駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置において、
目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、
前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、
前記目標捩れ角に対して前記捩れ角を追従させるようなモータ電流指令値を演算する捩れ角制御部とを備え、
前記目標操舵トルク生成部が、
操舵トルクのオフセット値に基づいて設定される操舵角に応じた特性より第１トルク信号を求めるオフセット補正部を具備し、前記第１トルク信号を前記目標操舵トルクとして出力し、
前記オフセット補正部が、
操舵状態及び前記操舵角に応じて基本トルク信号を求めるオフセット補正演算部を具備し、前記操舵角が、所定の角度範囲内で、操舵トルクのオフセット値の絶対値より大きなヒステリシス幅の絶対値に飽和するヒステリシス特性を有する前記基本トルク信号を前記第１トルク信号として出力し、
前記モータ電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御することを特徴とする車両用操向装置。
【請求項２】
前記操舵角が、右切り操舵では−θｈ２から＋θｈ２へ変化し、左切り操舵では＋θｈ２から−θｈ２へ変化する場合において、前記所定の角度範囲が、右切り操舵では前記操舵角が−θｈ１から＋θｈ２（θｈ２＞θｈ１＞０）の範囲内であり、左切り操舵では前記操舵角が＋θｈ１から−θｈ２の範囲内である請求項１に記載の車両用操向装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記オフセット補正部が、
前記基本トルク信号に車速感応ゲインを乗算することにより前記第１トルク信号を算出する車速感応ゲイン部を更に具備する請求項１又は２に記載の車両用操向装置。
【請求項５】
前記車速感応ゲインが、車速が大きくなるに従って小さくなる特性である請求項４に記載の車両用操向装置。
【請求項６】
前記目標操舵トルク生成部が、
基本マップを用いて前記操舵角及び車速より第２トルク信号を求める基本マップ部と、
車速感応であるダンパゲインマップを用いて角速度情報に基づいて第３トルク信号を求めるダンパ演算部とを更に具備し、
前記第２トルク信号及び前記第３トルク信号の内の少なくとも１つの信号並びに前記第１トルク信号より前記目標操舵トルクを算出する請求項１，２，４又は５のいずれかに記載の車両用操向装置。
【請求項７】
前記基本マップが、車速感応であり、車速がゼロのときに前記第２トルク信号がゼロである特性を有する請求項６に記載の車両用操向装置。
【請求項８】
前記目標操舵トルク生成部が、
前記基本マップ部の前段又は後段に、位相補償を行う位相補償部を更に具備し、
前記基本マップ部及び前記位相補償部を介して、前記操舵角及び前記車速より前記第２トルク信号を求める請求項６又は７に記載の車両用操向装置。
【国際調査報告】
2020012689.tif 000031
2020012689.tif 000032
2020012689.tif 000033