(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
少なくとも前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、
前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、
前記電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御部と、
ステアリングホイールの操舵速度を検出する操舵速度検出部と、を備え、
前記電流指令値演算部は、
前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて、基本アシスト電流指令値を演算する基本アシスト電流演算部と、
操舵トルクの微分値に応じて、トルク微分補償値を演算するトルク微分補償値演算部と、
前記操舵速度検出部で検出した操舵速度が、前記操舵補助トルクの振動外乱により車体で共振現象が発生する特定操舵速度領域にあるとき、当該特定操舵速度領域外にあるときと比較して、前記トルク微分補償値演算部で演算したトルク微分補償値が小さくなるように減少補正する補正部と、
前記操舵補助トルクの振動周波数と操舵速度との関係を示す、複数の振動の発生要因のそれぞれに対応する複数の関係式を個別に用いて、前記発生要因毎に前記操舵補助トルクの振動周波数が車体の固有周波数の範囲内となるときの操舵速度領域を算出し、これを前記特定操舵速度領域として設定する特定操舵速度設定部と、を備え、
前記基本アシスト電流演算部で演算した基本アシスト電流指令値に、前記補正部で補正した後の前記トルク微分補償値を加味して前記電流指令値を演算するように構成されてい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】
前記複数の関係式は、操舵速度をω、減速ギヤの従動ギヤの歯数をＮとして、減速ギヤの噛み合い振動によってステアリングシャフトに発生する振動周波数ｆの式である下式（１）を含む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。
ｆ＝ω／３６０・Ｎ  ………（１）
【請求項３】
前記複数の関係式は、操舵速度をω、減速ギヤ比をＧ、モータ極対数をＭ、振動要因のモータ電気角次数成分をｎとして、モータトルク変動によってステアリングシャフトに発生する振動周波数ｆの式である下式（２）を含む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。
ｆ＝ω／３６０・Ｇ・Ｍ・ｎ  ………（２）
【請求項４】
前記モータ電機角次数成分は、少なくとも、モータ電気角１次成分と、モータ電気角２次成分と、モータ電気角６次成分とを含むことを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記複数の関係式は、操舵速度をω、減速ギヤ比をＧ、モータ機械角次数成分をｋとして、モータ取り付け誤差によってステアリングシャフトに発生する振動周波数ｆの式である下式（３）を含む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。
ｆ＝ω／３６０・Ｇ・ｋ  ………（３）
【請求項６】
前記トルク微分補償値演算部は、前記操舵トルクの微分値に応じて、前記ステアリング機構に対する静摩擦を補償するためのトルク微分補償値を演算することを特徴とする請求項１〜５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７】
前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクを微分し、操舵トルク微分値を演算する操舵トルク微分値演算部と、
車速を検出する車速検出部と、を備え、
前記トルク微分補償値演算部は、
前記操舵トルク微分値演算部で演算した操舵トルク微分値に、前記車速検出部で検出した車速に応じた車速感応ゲインを乗算することで、操舵トルクの微分値に応じたトルク微分補償値を演算することを特徴とする請求項１〜６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８】
前記基本アシスト電流演算部で演算した基本アシスト電流指令値を微分し、基本アシスト電流微分値を演算する基本アシスト電流微分値演算部と、
車速を検出する車速検出部と、を備え、
前記トルク微分補償値演算部は、
前記基本アシスト電流微分値演算部で演算した基本アシスト電流微分値に、前記車速検出部で検出した車速に応じた車速感応ゲインを乗算することで、操舵トルクの微分値に応じたトルク微分補償値を演算することを特徴とする請求項１〜６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９】
前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部を備え、
前記操舵速度検出部は、前記操舵角検出部で検出した操舵角の微分値を、前記操舵速度として検出することを特徴とする請求項１〜８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１０】
前記電動モータのモータ回転角を検出する回転角検出部を備え、
前記操舵速度検出部は、前記回転角検出部で検出したモータ回転角の微分値を、前記操舵速度として検出することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項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、操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与す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、ステアリング装置として、運転者がステアリングホイールを操舵する操舵トルクに応じて電動モータ駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が普及している。
このような電動パワーステアリング装置として、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、操舵トルクに応じた基本アシスト制御量を、操舵トルクの微分値に応じたトルク微分補償値で補償するものである。ここでは、操舵速度が大きくなるにしたがってトルク微分補償値が小さくなるように補正している。これにより、操舵速度が速いときにトルク微分補償値が大きくなりすぎてしまうのを抑制し、操舵速度にかかわらず良好な操舵フィーリングを保つようにしている。
また、同じく良好な操舵フィーリングを得るための電動パワーステアリング装置として、例えば特許文献２に記載の技術がある。この技術は、操舵トルク微分値を操舵角微分値で除した値にゲインを掛けた値を、トルク微分補償値としたものである。これにより、ハンドルをゆっくりと切り始めた場合にトルク微分補償値が小さくなるのを抑制し、良好な操舵フィーリングを得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１４１２１号公報
【特許文献２】特開２００２−３２６５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電動パワーステアリング装置では、アシストトルクの振動周波数と機械系の共振周波数とが重なる特定の操舵速度で、比較的大きな振動が継続して発生する共振現象が生じる。すると、車両の乗員に不快な音・振動を感じさせてしまう。
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の技術にあっては、操舵フィーリングを保つことを目的とし、操舵速度が大きくなるにつれてトルク微分補償値が小さくなるようにしているため、共振現象が発生する特定の操舵速度領域のみでトルク微分補償値を小さくすることはできない。そのため、上記の共振現象を十分に抑えることができない。また、仮に共振現象を抑えることを目的としてトルク微分補償値を全体的に比較的小さい値に設定すると、共振現象が発生する操舵速度領域以外での操舵フィーリングを良好に保つことができない。
そこで、本発明は、操舵フィーリングを保ちつつアシストトルクの振動を抑制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を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置の第１の態様は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、少なくとも前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御部と、ステアリングホイールの操舵速度を検出する操舵速度検出部と、を備える。前記電流指令値演算部は、少なくとも前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて、基本アシスト電流指令値を演算する基本アシスト電流指令値演算部と、操舵トルクの微分値に応じて、トルク微分補償値を演算するトルク微分補償値演算部と、前記操舵速度検出部で検出した操舵速度が、前記操舵補助トルクの振動外乱により車体で共振現象が発生する特定操舵速度領域にあるとき、当該特定操舵速度領域外にあるときと比較して、前記トルク微分補償値演算部で演算したトルク微分補償値が小さくなるように減少補正する補正部と、を備える。そして、前記電流指令値演算部は、前記基本アシスト電流指令値演算部で演算した基本アシスト電流指令値に、前記補正部で補正した後の前記トルク微分補償値を加味して前記電流指令値を演算するように構成されている。【０００６】
このように、共振現象が発生し易い特定操舵速度域でのトルク微分補償値を、それ以外の操舵速度域でのトルク微分補償値と比較して小さくするので、アシストトルクに現れる共振による変動を抑えることができ、車両の乗員が音や振動を不快に感じるのを抑制することができる。また、特定操舵速度域以外ではトルク微分補償値を減少させないため、良好な操舵フィーリングを確保することができる。【０００７】
また、第２の態様は、前記トルク微分補償値演算部が、前記操舵トルクの微分値に応じて、前記ステアリング機構に対する静摩擦を補償するためのトルク微分補償値を演算するのが好ましい。
このように、基本アシスト電流指令値に、ステアリング機構に対する静摩擦を補償するためのトルク微分補償値を加味して電流指令値を演算するので、操舵フィーリングを適切に改善することができる。【０００８】
また、第３の態様は、前記操舵補助トルクの振動周波数と操舵速度との関係を示す関係式に基づいて、前記操舵補助トルクの振動周波数が車体の固有周波数付近となるときの操舵速度領域を算出し、これを前記特定操舵速度領域として設定する特定操舵速度設定部を備えるのが好ましい。
これにより、共振現象が発生し易い特定操舵速度域を適切に設定することができる。特に、操舵補助トルクの振動周波数と操舵速度との関係は、減速ギヤの噛み合い振動やモータトルク変動などの振動要因に応じて異なる。そのため、操舵補助トルクの振動周波数と操舵速度との関係を示す関係式を振動要因毎に用意し、当該関係式に基づいて特定操舵速度域を設定することで、効果的に共振現象を抑えることができる。【０００９】
さらに、第４の態様は、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクを微分し、操舵トルク微分値を演算する操舵トルク微分値演算部と、車速を検出する車速検出部と、を備え、前記トルク微分補償値演算部は、前記操舵トルク微分値演算部で演算した操舵トルク微分値に、前記車速検出部で検出した車速に応じた車速感応ゲインを乗算することで、操舵トルクの微分値に応じたトルク微分補償値を演算するのが好ましい。
このように、操舵トルクを微分した操舵トルク微分値を用いるので、操舵トルクの微分値に応じたトルク微分補償値を適切に演算することができる。【００１０】
また、第５の態様は、前記基本アシスト電流指令値演算部で演算した基本アシスト電流指令値を微分し、基本アシスト電流微分値を演算する基本アシスト電流微分値演算部と、車速を検出する車速検出部と、を備え、前記トルク微分補償値演算部は、前記基本アシスト電流微分値演算部で演算した基本アシスト電流指令値の微分値に、前記車速検出部で検出した車速に応じた車速感応ゲインを乗算することで、操舵トルクの微分値に応じたトルク微分補償値を演算するのか好ましい。
このように、操舵トルクに基づいて演算した基本アシスト電流指令値の微分値を用いるので、操舵トルクの微分値に応じたトルク微分補償値を適切に演算することができる。【００１１】
さらにまた、第６の態様は、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部を備え、前記操舵速度検出部は、前記操舵角検出部で検出した操舵角の微分値を、前記操舵速度として検出するのが好ましい。これにより、精度良く操舵速度を検出することができる。
また、第７の態様は、前記電動モータのモータ回転角を検出する回転角検出部を備え、前記操舵速度部は、前記回転角検出部で検出したモータ回転角の微分値を、前記操舵速度として検出するのが好ましい。このように、操舵補助制御で一般的に用いられるモータ回転角を微分して操舵速度を検出するので、操舵角センサや操舵角速度センサ等、操舵速度検出用のセンサを新たに設ける必要がない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、共振現象が発生し易い特定操舵速度のみでトルク微分補償値を減少させることで、アシスト電流の振動成分を抑え、運転者にアシストトルクの変動を感じさせるのを抑制することができる。また、上記の特定操舵速度のみでトルク微分補償値を減少補正するので、操舵フィーリングを重視したアシスト特性に設定することが可能となる。したがって、操舵フィーリングを確保しつつ振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態における電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ゲイン算出マップである。
【図４】操舵補助制御の制御系を示すブロック図である。
【図５】理想的な微分補償器の周波数特性を示す図である。
【図６】第２の実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第３の実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における電動パワーステアリング装置を示す全体構成図である。
図中、符号１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出部としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
【００１５】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結された減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結されて操舵系に対して補助操舵力を発生する電動モータ１３とを備えている。
操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気信号で検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。この操舵トルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔは制御装置１４に入力される。
【００１６】
制御装置１４には、直流電源としてのバッテリ１５（例えば１３Ｖ）から電源供給されることによって作動する。バッテリ１５の負極は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッションスイッチ１６を介して制御装置１４に接続されると共に、イグニッションスイッチ１６を介さず直接、制御装置１４に接続されている。
制御装置１４には、操舵トルクＴの他に、車速センサ１７で検出した車速Ｖｓや操舵角センサ１８で検出した操舵角θが入力され、これらに応じた操舵補助力（操舵補助トルク）を操舵系に付与する操舵補助制御を行う。具体的には、上記操舵補助力を電動モータ１３で発生するための電流指令値を算出し、算出した電流指令値とモータ電流検出値とにより、電動モータ１３に供給する駆動電流をフィードバック制御する。
【００１７】
図２は、制御装置１４の構成を示すブロック図である。この図２に示すように、制御装置１４は、上記電流指令値を算出するアシスト電流指令値算出部２０と、電流制御部４０と、駆動回路６０とを備える。
アシスト電流指令値算出部２０は、基本アシスト電流演算部２１と、位相補償部２２と、微分回路２３と、ゲイン演算部２４と、ゲイン乗算部２５と、微分回路２６と、ゲイン演算部２７と、ゲイン乗算部２８と、加算部２９とを備える。
基本アシスト電流演算部２１は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｓを入力し、操舵トルクＴ及び車速Ｖｓに応じた操舵補助力を電動モータ１３で発生するための基本アシスト電流指令値を演算する。
【００１８】
位相補償部２２は、基本アシスト電流演算部２１で演算した基本アシスト電流指令値に対して位相補償を行い、位相補償後の基本アシスト電流指令値を後述する加算部２９に出力する。ここで、位相補償部２２は、ｓをラプラス演算子とする特性式Ｇ（ｓ）＝（Ｔ１・ｓ＋１）／（Ｔ２・ｓ＋１）で表される位相進み補償器或いは位相遅れ補償器で構成されている。
微分回路２３は、操舵トルクＴを微分して操舵トルク微分値を演算する。
ゲイン演算部２４は、車速Ｖｓを入力し、変換テーブル若しくは演算処理により、車速Ｖｓに応じて変化するゲインＧｖを演算する。ゲインＧｖは、例えば低車速域にて車速Ｖｓの増加にしたがって増加し、中高車速域にて車速Ｖｓの増加にしたがって減少する特性とする。
【００１９】
ゲイン乗算部２５は、微分回路２３が出力した操舵トルク微分値に、ゲイン演算部２４で演算したゲインＧｖを乗算し、トルク微分補償値を演算する。
ここで、微分回路２３、ゲイン演算部２４及びゲイン乗算部２５で、トルク微分補償器を構成している。このトルク微分補償器は、静摩擦の補償、操舵フィーリング向上及び安定性の向上を目的として設けている。
また、微分回路２６は、操舵角θを微分して操舵速度を演算する。
ゲイン乗算部２７は、微分回路２６が出力した操舵速度を入力し、図３に示すゲイン算出マップを参照して、操舵速度に応じて変化するゲインＧｓを演算する。ゲイン算出マップは、図３に示すように、横軸に操舵速度の絶対値、縦軸にゲインＧｓをとり、所定の操舵速度域において、ゲインＧｓを他の操舵速度領域でのゲイン基準値Ｇｓ０（例えばＧｓ０＝１）に比べて小さく算出するように設定されている。
【００２０】
ここで、ゲインＧｓを小さくする操舵速度領域は、アシストトルクの振動周波数と機械系の共振周波数（車体の固有周波数）とが重なることに起因して比較的大きな振動が発生する、所謂共振現象が発生しやすい操舵速度域に設定する。この点については、後で詳述する。
ゲイン乗算部２８は、ゲイン乗算部２５が出力したトルク微分補償値に、ゲイン演算部２７で演算したゲインＧｓを乗算することで、補正後のトルク微分補償値を演算する。すなわち、特定操舵速度域のトルク微分補償値が、他の操舵速度域のトルク微分補償値と比較して小さくなるように補正している。
【００２１】
そして、加算部２９は、位相補償部２２が出力した位相補償後の基本アシスト電流指令値に、ゲイン乗算部２８が出力した補正後のトルク微分補償値を加算し、その結果をアシスト電流指令値算出部２０の出力である電流指令値Ｉｒとして、電流制御部４０に出力する。
電流制御部４０は、アシスト電流指令値算出部２０が算出した電流指令値Ｉｒを入力し、電流指令値Ｉｒと電動モータ１３の実モータ電流との電流偏差を算出する。そして、当該電流偏差に対してＰＩ制御を施して電圧指令値を算出し、その電圧指令値に基づいて電動モータ１３を駆動制御するための駆動回路６０の半導体スイッチング素子を作動するＰＷＭ信号のデューティ比を演算する。これを駆動回路６０に出力する。
駆動回路６０は、電流制御部４０で演算したデューティ比に基づいて上記半導体スイッチング素子を作動することで、電動モータ１３を駆動する。
【００２２】
次に、共振現象が発生しやすい操舵速度域について、具体的に説明する。
図４に示すように、操舵補助制御では、先ず、上述したように操舵トルクＴ、車速Ｖｓ及び操舵角θに基づいて電流指令値Ｉｒを算出する（アシスト電流指令値算出部２０）。次に、電動モータ１３の実モータ電流を検出し（電流検出部８０）、電流指令値Ｉｒと電動モータ１３の実モータ電流との偏差に基づいてＰＩ制御を施し、電動モータ１３の駆動回路６０の半導体スイッチング素子を作動するためのＰＷＭ信号のデューティ比を演算する（電流制御部４０）。そして、演算したデューティ比に基づいて駆動回路６０の半導体スイッチング素子を作動し、電動モータ１３を駆動制御する。電動モータ１３が駆動すると、その回転力がモータ軸に連結された減速ギヤ１１に伝達し、さらにそれが減速ギヤ１１に連結されたステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達することでアシスト力が付与される。
【００２３】
電流指令値Ｉｒに基づいて電動モータ１３を駆動し、操舵系にアシスト力を付与するまでのループには、減速ギヤ１１の噛み合い誤差や、電流検出部８０（モータ電流検出センサ）による電流検出誤差、駆動回路６０の半導体スイッチング素子を作動する際のデッドタイムによる誤差、電動モータ１３の取り付け誤差（モータ回転軸中心のズレ）等が含まれる。
そして、これらの誤差は、アシストトルクに振動が発生する要因となり得る。すなわち、アシストトルクに振動が発生する要因として、第一に、減速ギヤ１１の噛み合い振動が挙げられる。このときステアリングシャフト２に発生する振動周波数ｆ［Ｈｚ］は、次式で表すことができる。
ｆ＝ω／３６０・Ｎ  ………（１）
ここで、ωは操舵速度［ｄｅｇ／ｓ］、Ｎは従動ギヤの歯数である。
【００２４】
また、アシストトルクに振動が発生する第二の要因としては、モータトルク変動が挙げられる。そして、このときステアリングシャフト２に発生する振動周波数ｆ［Ｈｚ］は、変動要因に応じてモータ角度の次数成分で変化する。
ｆ＝ω／３６０・Ｇ・Ｍ・ｎ  ………（２）
ここで、Ｇは減速ギヤ比、Ｍはモータ極対数、ｎは振動要因のモータ電気角次数成分である。主な振動要因とモータ電気角次数成分との関係は、次のとおりである。
モータ電気角１次成分：電流検出値オフセット誤差
モータ電気角２次成分：電流検出値ゲイン誤差
モータ電気角６次成分：デッドタイム誤差、モータ逆起電圧誤差、モータ角度センサ誤差
【００２５】
さらに、アシストトルクに振動が発生する第三の要因としては、モータ取り付け誤差が挙げられる。このときステアリングシャフト２に発生する振動周波数ｆ［Ｈｚ］は、モータ機械角によって変化する。
ｆ＝ω／３６０・Ｇ・ｋ  ………（３）
ここで、ｋは振動要因のモータ機械角次数成分である。主な振動要因とモータ機械角次数成分との関係は、次のとおりである。
モータ機械角１次成分：モータ回転軸中心のズレ
【００２６】
このように、アシストトルクの振動周波数ｆと操舵速度ωとの間には、振動要因に応じて上記（１）〜（３）式で表される関係式が成り立つ。そこで、本実施形態では、上記（１）〜（３）式を利用して、共振現象が発生し易い操舵速度、即ち振動周波数ｆが車体の固有周波数と等しくなるときの操舵速度を予め算出し、その操舵速度付近でのトルク微分補償値がそれ以外の操舵速度でのトルク微分補償値と比較して小さくなるようにゲインＧｓを設定する。なお、共振現象が複数の操舵速度で発生する場合には、ゲインＧｓを低減する操舵速度も複数個所に設定する。
【００２７】
車体の固有周波数は、車両各部の剛性によって決まるものであり、一般に４０Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下の範囲内にある。そこで、例えば、減速ギヤ１１の噛み合い振動が要因となって発生するアシストトルク変動に着目して、共振現象が発生し易い操舵速度を算出する場合には、上記（１）式をもとに、振動周波数ｆが車体の固有周波数範囲（４０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）と一致するときの操舵速度域を割り出し（特定操舵速度設定部）、その操舵速度域を共振現象が発生し易い操舵速度域とする。
【００２８】
次に、第１の実施形態の動作について説明する。
運転者が操舵操作を行うと、その操舵操作によって操舵トルクセンサ３は操舵トルクＴを検出し、操舵角センサ１８は操舵角θを検出する。また、車両が走行中である場合には、その車速Ｖｓを車速センサ１７で検出する。そして、これら操舵トルクＴ、操舵角θ、車速Ｖｓは制御装置１４に入力される。このとき、制御装置１４は操舵トルクＴ及び車速Ｖｓに応じた基本アシスト電流指令値を算出し、算出した基本アシスト電流指令値に対して位相補償を施す。一方で、制御装置１４は、操舵フィーリングを向上させるために、操舵トルク微分値に応じたトルク微分補償値を算出する。そして、基本アシスト電流指令値にトルク微分補償値を加算することで電流指令値Ｉｒを算出し、その電流指令値Ｉｒに基づいて電動モータ１３を駆動制御する。これにより、運転者の操舵操作に応じたアシストトルクが操舵系に付与され、運転者は軽い操舵を行うことができる。
【００２９】
ところで、車両で音・振動が発生する周波数は、車両各部の剛性によって決まる共振周波数であり、４０Ｈｚ〜６０Ｈｚの間にあることが多い。そして、車両ボディに伝わるアシストトルク変動の振動周波数が、車両ボディの共振周波数付近となると、車両で発生する音・振動が大きくなる。
一方、アシストトルクの振動外乱は、ステアリングホイールを介して運転者にも伝わる。そして、アシストトルクの振動外乱のうち、運転者に伝わった成分は操舵トルクセンサが操舵トルク信号の振動として検知し、制御装置１４内での操舵補助制御に使用される。特に、アシストトルクの振動外乱により共振現象が発生している場合は、車両ボディだけでなくステアリングシステムも振動するため、操舵トルク信号の変動として検知されやすくなる。
【００３０】
操舵フィーリングの改善を目的として適用されているトルク微分補償器は、微分補償器であるため、図５に示すように、高周波数になると周波数振幅特性が大きくなる特性がある。通常、操舵領域に影響があるとされる周波数領域は２０Ｈｚ以下であり、仮に４０Ｈｚ〜６０Ｈｚの振動周波数を有する振動が操舵トルク信号に含まれている場合、トルク微分補償器は、操舵領域に影響のある周波数異常の周波数成分を不必要に増幅させてしまう。すると、この場合には、トルク微分補償値がアシストトルクの変動として現れ、運転者に不快な振動として感じさせてしまう。
【００３１】
そこで、本実施形態では、共振現象が発生し易い操舵速度では、それ以外の操舵速度の場合と比較してトルク微分補償値を小さく演算する。これにより、アシスト電流の振動成分を抑え、結果的に運転者がアシストトルクの変動を感じるのを抑制することができる。
また、共振現象が発生する操舵速度領域付近のみでトルク微分補償値を減少させるので、操舵フィーリングを重視したアシスト特性に設定することが可能となり、共振現象が発生する操舵速度領域外では良好な操舵フィーリングを確保することができる。すなわち、操舵に必要な振動（走行時の路面反力等による振動）の周波数はそのままに、車両の乗員が不快に感じる振動成分を低減することができる。
【００３２】
さらに、トルク微分補償値を減少させる操舵速度領域は、アシストトルクの振動外乱の要因に応じて設定する。したがって、アシストトルクに現れる共振による変動を適切に抑制することができる。また、操舵速度とアシストトルク変動外乱の周波数との関係を示す関係式が、アシストトルクの振動要因毎に異なることを考慮し、当該振動要因毎の関係式（上記（１）〜（３）式）を用いて共振現象が発生し易い操舵速度を特定する。したがって、より適切にアシストトルクに現れる共振による変動を抑制することができる。
以上のように、共振現象が発生し易い操舵速度領域では、アシストトルクに現れる共振による変動を抑えることができ、それ以外の操舵速度領域では、操舵フィーリングの特性を良好に切り分けた制御が可能となる。
【００３３】
なお、図１において、操舵トルクセンサ３が操舵トルク検出部に対応し、車速センサ１７が車速検出部に対応し、操舵角センサ１８が操舵角検出部に対応している。また、図２において、アシスト電流指令値算出部２０が電流指令値演算部に対応し、電流制御部４０及び駆動回路６０がモータ制御部に対応している。
さらに、基本アシスト電流演算部２１が基本アシスト電流演算部に対応し、微分回路２３が操舵トルク微分値演算部に対応し、微分回路２６が操舵速度検出部に対応し、ゲイン演算部２４、ゲイン乗算部２５、ゲイン演算部２７及びゲイン乗算部２８がトルク微分補償値演算部に対応している。また、ゲイン演算部２７及びゲイン乗算部２８が補正部に対応している。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、上述した第１の実施形態において、操舵角の微分値を操舵速度として検出しているのに対し、電動モータ１３のモータ回転角の微分値を操舵速度として検出するようにしたものである。
図６は、本実施形態における制御装置１４の構成を示すブロック図である。
この図６に示すように、制御装置１４は、図２における微分回路２６、ゲイン演算部２７、ゲイン乗算部２８及び加算部２９を、微分回路３０、ゲイン演算部３１、ゲイン乗算部３２及び加算部３３に置換したことを除いては、図２に示す制御装置１４と同様の構成を有する。したがって、ここでは構成の異なる部分を中心に説明する。
【００３５】
微分回路３０は、モータ角度センサ１３ａで検出した電動モータ１３のモータ回転角を入力し、当該モータ回転角を微分してモータ角速度を演算する。
ゲイン演算部３１は、微分回路３０が出力したモータ角速度を入力し、予め設定したゲイン算出マップを参照し、モータ角速度に応じて変化するゲインＧｓを演算する。ゲイン算出マップは、図３のゲイン算出マップと同様に、所定のモータ角速度において、ゲインＧｓを他の操舵速度領域でのゲインＧｓ０（例えばＧｓ０＝１）に比べて小さく算出するように設定されている。
ゲイン乗算部３２は、ゲイン乗算部２５が出力したトルク微分補償値に、ゲイン演算部３１で演算したゲインＧｓを乗算することで、補正後のトルク微分補償値を演算する。
【００３６】
加算部３３は、位相補償部２２が出力した位相補償後の基本アシスト電流指令値に、ゲイン乗算部３２が出力した補正後のトルク微分補償値を加算し、その結果をアシスト電流指令値算出部２０の出力である電流指令値Ｉｒとして、電流制御部４０に出力する。
このように、モータ角度センサ１３ａの検出値（モータ回転角）の微分値を操舵速度として用いることで、操舵角センサ１８の検出値（操舵角θ）の微分値を操舵速度とした第１の実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、本実施形態では、操舵角センサ１８が不要となるため、その分のコストを削減することができる。電動パワーステアリング装置には、一般に、モータ回転角を検出するモータ角度センサや、モータの逆起電力等からモータ角速度を推定するモータ角速度推定部が備えられている。そのため、これらを用いることで、操舵速度検出用に新たにセンサ等を設ける必要がない。
なお、図６において、モータ角度センサ１３ａが回転角検出部に対応している。
【００３７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
この第３の実施形態は、上述した第１及び第２の実施形態において、操舵トルクの微分値にゲインＧｖを乗算してトルク微分補償値を演算しているのに対し、基本アシスト電流指令値の微分値にゲインＧｖを乗算してトルク微分補償値を演算するようにしたものである。
図７は、本実施形態における制御装置１４の構成を示すブロック図である。
この図７に示すように、制御装置１４は、図２における微分回路２３、ゲイン演算部２４、ゲイン乗算部２５、ゲイン乗算部２８及び加算部２９を、微分回路３４、ゲイン演算部３５、ゲイン乗算部３６、ゲイン乗算部３７及び加算部３８に置換したことを除いては、図２に示す制御装置１４と同様の構成を有する。したがって、ここでは構成の異なる部分を中心に説明する。
【００３８】
微分回路３４は、基本アシスト電流演算部２１で演算した基本アシスト電流指令値を微分し、基本アシスト電流微分値を演算する。
ゲイン演算部３５は、車速Ｖｓを入力し、ゲイン演算部２４と同様に車速Ｖｓに応じて変化するゲインＧｖを演算し、これをゲイン乗算部３６に出力する。
ゲイン乗算部３６は、微分回路３４が出力した基本アシスト電流微分値に、ゲイン演算部３５で演算したゲインＧｖを乗算し、基本アシスト電流微分補償値を演算する。
ゲイン乗算部３７は、ゲイン乗算部３６が出力した基本アシスト電流微分補償値に、ゲイン演算部２７で演算したゲインＧｓを乗算することで、補正後の基本アシスト電流微分補償値を演算する。
【００３９】
加算部３８は、位相補償部２２が出力した位相補償後の基本アシスト電流指令値に、ゲイン乗算部３７が出力した補正後の基本アシスト電流微分補償値を加算し、その結果をアシスト電流指令値算出部２０の出力である電流指令値Ｉｒとして、電流制御部４０に出力する。
このように、操舵トルクＴに応じた値である基本アシスト電流指令値の微分値に基づいてトルク微分補償値を演算した場合にも、操舵トルクＴの微分値に基づいてトルク微分補償値を演算する第１の実施形態と同様の効果が得られる。
なお、この第３の実施形態においては、上述した第２の実施形態と同様に、操舵角センサ１８を無くし、モータ角度センサ１３ａで検出したモータ回転角の微分値を操舵速度として用いるようにしてもよい。
なお、図７において、微分回路３４が基本アシスト電流微分値演算部に対応している。
【産業上の利用の可能性】
【００４０】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、共振現象が発生し易い特定操舵速度のみでトルク微分補償値を減少させることで、アシスト電流の振動成分を抑え、運転者にアシストトルクの変動を感じさせるのを抑制することができる。また、上記の特定操舵速度のみでトルク微分補償値を減少補正するので、操舵フィーリングを重視したアシスト特性に設定することが可能となる。したがって、操舵フィーリングを確保しつつ振動を抑制することができ、有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…操舵トルクセンサ、８…ステアリングギヤ、１０…操舵補助機構、１３…電動モータ、１３ａ…モータ角度センサ、１４…制御装置、１５…バッテリ、１６…イグニッションスイッチ、１７…車速センサ、１８…操舵角センサ、２０…アシスト電流指令値算出部、２１…基本アシスト電流演算部、２２…位相補償部、２３…微分回路、２４…ゲイン演算部、２５…ゲイン乗算部、２６…微分回路、２７…ゲイン演算部、２８…ゲイン乗算部、２９…加算部、３０…微分回路、３１…ゲイン演算部、３２…ゲイン乗算部、３３…加算部、３４…微分回路、３５…ゲイン演算部、３６…ゲイン乗算部、３７…ゲイン乗算部、３８…加算部、４０…電流制御部、６０…駆動回路、８０…電流検出部
【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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