(57)【要約】【課題】トルク検出手段にて検出された検出値に基づいて補正電流を設定する構成において外乱入力による影響を抑制することをより効率的に行うことができる技術を提供する。【解決手段】ステアリングシャフトとピニオンシャフトとの間に生じるトルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサが検出した検出トルクＴを補正する制御用トルク値設定部２６と、制御用トルク値設定部２６が補正した制御用トルク値Ｔｃに基づいて基本目標電流を設定する基本目標電流算出部と、制御用トルク値Ｔｃに基づいて目標電流を補正する保舵補助電流を設定する保舵補助電流算出部と、基本目標電流と保舵補助電流とに基づいて目標電流を設定する目標電流決定部と、を備え、制御用トルク値設定部２６は、規範ラック軸力算出部２６２ａが算出した規範ラック軸力Ｆｒｍと実ラック軸力算出部２６２ｂが算出した実ラック軸力Ｆｒａとの偏差に基づいて検出トルクＴを補正する。【選択図】図１３
2015189416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、
前記ステアリングホイールに連動して回転するステアリングシャフトと転動輪を転動させるラック軸に軸方向の力を付与するピニオンシャフトとの間に生じるトルクを検出するトルク検出手段と、
前記トルク検出手段が検出した検出トルクを補正するトルク補正手段と、
前記トルク補正手段が補正した補正後の検出トルクである補正後トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を設定する基本目標電流設定手段と、
前記補正後トルクに基づいて前記目標電流を補正する補正電流を設定する補正電流設定手段と、
前記基本目標電流と前記補正電流とに基づいて前記目標電流を設定する目標電流設定手段と、
を備え、
前記トルク補正手段は、
前記ステアリングホイールの回転角度である舵角と前記車両の移動速度である車速とに基づいて前記ラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力を算出する規範ラック軸力算出手段と、
前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力を算出する実ラック軸力算出手段と、
を有し、
前記規範ラック軸力算出手段が算出した前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力算出手段が算出した前記実ラック軸力との偏差に基づいて前記検出トルクを補正する
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】
前記トルク補正手段は、前記車速に基づいて前記検出トルクを補正する
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】
前記トルク補正手段は、前記電動モータの回転速度に基づいて前記検出トルクを補正する
ことを特徴とする請求項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】
コンピュータに、
車両のステアリングホイールに連動して回転するステアリングシャフトと転動輪を転動させるラック軸に軸方向の力を付与するピニオンシャフトとの間に生じるトルクの検出値である検出トルクを補正するトルク補正機能と、
前記トルク補正機能が補正した補正後の検出トルクである補正後トルクに基づいて電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を設定する基本目標電流設定機能と、
前記補正後トルクに基づいて前記目標電流を補正する補正電流を設定する補正電流設定機能と、
前記基本目標電流と前記補正電流とに基づいて前記目標電流を設定する目標電流設定機能と、
を備え、
前記トルク補正機能は、
前記ステアリングホイールの回転角度である舵角と前記車両の移動速度である車速とに基づいて前記ラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力を算出する規範ラック軸力算出機能と、
前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力を算出する実ラック軸力算出機能と、
を有し、
前記規範ラック軸力算出機能が算出した前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力算出機能が算出した前記実ラック軸力との偏差に基づいて前記検出トルクを補正する
こ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およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動パワーステアリング装置において、トルクセンサにて検出された操舵トルクに基づいて、基本制御に加えて、補正制御のための補正制御量を設定する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載のパワーステアリング装置は、補助操舵トルクを発生するモータを備えるとともに、運転者の操舵トルクに応じてモータを制御するための制御量Ｉｃを設定する制御量設定部と、車両が走行中の道路の横断勾配を検出する横断勾配検出部と、検出された横断勾配に応じてモータを制御するための補正制御量Ｉｓを設定する補正制御量設定部と、制御量Ｉｃとゲイン補正された補正制御量Ｉｓ’とを加算する加算器と、その加算値によりモータを駆動制御する制御部とにより構成される。
このように、特許文献１に記載のパワーステアリング装置における制御量設定部および補正制御量設定部は、ともにトルクセンサにて検出された操舵トルクに基づいて制御量Ｉｃおよび補正制御量Ｉｓを設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４４５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のパワーステアリング装置における補正制御は、車両が走行中の道路の横断勾配に応じてモータを制御するための補正制御であるが、その他の補正制御においても、トルクセンサ（トルク検出手段）にて検出された検出値に基づいて補正電流を設定することが考えられる。
一方、パワーステアリング装置においては、路面の変化などによる外乱入力を考慮することが重要である。
本発明は、トルク検出手段にて検出された検出値に基づいて補正電流を設定する構成において外乱入力による影響を抑制することをより効率的に行う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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、前記ステアリングホイールに連動して回転するステアリングシャフトと転動輪を転動させるラック軸に軸方向の力を付与するピニオンシャフトとの間に生じるトルクを検出するトルク検出手段と、前記トルク検出手段が検出した検出トルクを補正するトルク補正手段と、前記トルク補正手段が補正した補正後の検出トルクである補正後トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を設定する基本目標電流設定手段と、前記補正後トルクに基づいて前記目標電流を補正する補正電流を設定する補正電流設定手段と、前記基本目標電流と前記補正電流とに基づいて前記目標電流を設定する目標電流設定手段と、を備え、前記トルク補正手段は、前記ステアリングホイールの回転角度である舵角と前記車両の移動速度である車速とに基づいて前記ラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力を算出する規範ラック軸力算出手段と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力を算出する実ラック軸力算出手段と、を有し、前記規範ラック軸力算出手段が算出した前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力算出手段が算出した前記実ラック軸力との偏差に基づいて前記検出トルクを補正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。
【０００６】
ここで、前記トルク補正手段は、前記車速に基づいて前記検出トルクを補正してもよい。
また、前記トルク補正手段は、前記電動モータの回転速度に基づいて前記検出トルクを補正してもよい。
【０００７】
他の観点から捉えると、本発明は、コンピュータに、車両のステアリングホイールに連動して回転するステアリングシャフトと転動輪を転動させるラック軸に軸方向の力を付与するピニオンシャフトとの間に生じるトルクの検出値である検出トルクを補正するトルク補正機能と、前記トルク補正機能が補正した補正後の検出トルクである補正後トルクに基づいて電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を設定する基本目標電流設定機能と、前記補正後トルクに基づいて前記目標電流を補正する補正電流を設定する補正電流設定機能と、前記基本目標電流と前記補正電流とに基づいて前記目標電流を設定する目標電流設定機能と、を備え、前記トルク補正機能は、前記ステアリングホイールの回転角度である舵角と前記車両の移動速度である車速とに基づいて前記ラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力を算出する規範ラック軸力算出機能と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力を算出する実ラック軸力算出機能と、を有し、前記規範ラック軸力算出機能が算出した前記規範ラック軸力と前記実ラック軸力算出機能が算出した前記実ラック軸力との偏差に基づいて前記検出トルクを補正することを実現させるプログラムである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トルク検出手段にて検出された検出値に基づいて補正電流を設定する構成において外乱入力による影響を抑制することをより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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】制御装置の概略構成図である。
【図３】制御部の概略構成図である。
【図４】基本目標電流算出部の概略構成図である。
【図５】制御用トルク値および車速とベース電流との対応を示す制御マップの概略図である。
【図６】保舵補助電流算出部の概略構成図である。
【図７】傾斜角度検出部の概略構成図である。
【図８】合計トルクとベース傾斜角度との対応を示す制御マップの概略図である。
【図９】傾斜角度補正係数と車速との対応を示す制御マップの概略図である。
【図１０】オフセット量と車速との対応を示す制御マップの概略図である。
【図１１】保舵補助ベース電流と偏差角度との対応を示す制御マップの概略図である。
【図１２】車速と電流補正係数との対応を示す制御マップの概略図である。
【図１３】制御用トルク値設定部の概略構成図である。
【図１４】車速補正係数と車速との対応を示す制御マップの概略図である。
【図１５】回転速度補正係数とモータ回転速度の絶対値との対応を示す制御マップの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
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、車両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の一例としての自動車に適用した構成を例示している。
【００１１】
ステアリング装置１００は、自動車の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（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。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。
【００１２】
また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪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。これらラック軸１０５、ピニオンシャフト１０６などが、ステアリングホイール１０１の回転操作力を前輪１５０の転動力として伝達する伝達機構として機能する。ピニオンシャフト１０６は、前輪１５０を転動させるラック軸１０５に対して、回転することにより前輪１５０を転動させる駆動力（ラック軸力）を加える。
【００１３】
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ヤボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギヤボックス１０７内にてトーションバー１１２を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。そして、ステアリングギヤボックス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との相対回転角度に基づいて、言い換えればトーションバー１１２の捩れ量に基づいて、ステアリングシャフト１０２とピニオンシャフト１０６との間に作用するトルクを検出するトルク検出手段の一例としてのトルクセンサ１０９が設けられている。言い換えれば、トルクセンサ１０９は、トーションバー１１２にはたらくトルクを検出する。
【００１４】
また、ステアリング装置１００は、ステアリングギヤボックス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。減速機構１１１は、例えば、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール（不図示）と、電動モータ１１０の出力軸に固定されたウォームギヤ（不図示）などから構成される。電動モータ１１０は、ピニオンシャフト１０６に回転駆動力を加えることにより、ラック軸１０５に前輪１５０を転動させる駆動力（ラック軸力）を加える。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、電動モータ１１０の回転角度であるモータ回転角度θに連動した回転角度信号θｓを出力するレゾルバ１２０を有する３相ブラシレスモータである。
【００１５】
また、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からの出力信号が入力される。また、制御装置１０には、自動車に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク（ＣＡＮ）を介して、自動車の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０、ヨーレイトセンサ１８０などからの出力信号が入力される。
【００１６】
以上のように構成されたステアリング装置１００は、トルクセンサ１０９が検出した検出トルクＴに基づいて電動モータ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。
【００１７】
次に、制御装置１０について説明する。
図２は、制御装置１０の概略構成図である。
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。
制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された検出トルクＴが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄ、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、レゾルバ１２０からの回転角度信号θｓなどが入力される。
【００１８】
そして、制御装置１０は、電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを算出（設定）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Ｉｔ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。
また、制御装置１０は、電動モータ１１０のモータ回転角度θを算出するモータ回転角度算出部７１と、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θに基づいて、モータ回転速度Ｎｍを算出するモータ回転速度算出部７２と、ステアリングホイール１０１の回転角度である舵角Ｒａを算出する舵角算出部７３と、を備えている。
【００１９】
先ずは、目標電流算出部２０について詳述する。
目標電流算出部２０は、トルク信号Ｔｄに基づいて電動モータ１１０の制御用に用いるトルク値である制御用トルク値Ｔｃを設定するトルク補正手段の一例としての制御用トルク値設定部２６と、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃおよび車速Ｖｃに基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔの基本となる基本目標電流Ｉｔｆを算出（設定）する基本目標電流設定手段の一例としての基本目標電流算出部２７と、を備えている。また、目標電流算出部２０は、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃに基づいてステアリングホイール１０１の保舵状況に応じたアシスト力を電動モータ１１０が与えるための電流である保舵補助電流Ｉｈを算出（設定）する保舵補助電流算出部２８と、基本目標電流Ｉｔｆと保舵補助電流Ｉｈとに基づいて最終的に目標電流Ｉｔを決定（設定）する目標電流設定手段の一例としての目標電流決定部２９と、を備えている。
制御用トルク値設定部２６、基本目標電流算出部２７、保舵補助電流算出部２８および目標電流決定部２９については後で詳述する。
【００２０】
図３は、制御部３０の概略構成図である。
制御部３０は、図３に示すように、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Ｉｍを検出するモータ電流検出部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Ｉｔ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Ｉｍ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。
【００２１】
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Ｉｔとモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍ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。
【００２２】
フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流Ｉｔと実電流Ｉｍ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信号を出力する。
【００２３】
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Ｉｍの値を検出する。
【００２４】
モータ回転角度算出部７１（図２参照）は、レゾルバ１２０からの回転角度信号θｓに基づいてモータ回転角度θを算出する。
モータ回転速度算出部７２（図２参照）は、モータ回転角度算出部７１が算出したモータ回転角度θに基づいて電動モータ１１０のモータ回転速度Ｎｍを算出する。
【００２５】
舵角算出部７３（図２参照）は、ステアリングホイール１０１、減速機構１１１などが機械的に連結されているためにステアリングホイール１０１の回転角度（舵角Ｒａ）と電動モータ１１０のモータ回転角度θとの間に相関関係があることに鑑み、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θに基づいて舵角Ｒａを算出する。舵角算出部７３は、例えば、モータ回転角度算出部７１にて定期的（例えば１ミリ秒毎）に算出されたモータ回転角度θの前回値と今回値との差分の積算値に基づいて舵角Ｒａを算出する。
【００２６】
次に、基本目標電流算出部２７について詳述する。
図４は、基本目標電流算出部２７の概略構成図である。
基本目標電流算出部２７は、基本目標電流Ｉｔｆを設定する上でベースとなるベース電流Ｉｂ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イナーシャ補償電流Ｉｓを算出するイナーシャ補償電流算出部２２と、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄ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、基本目標電流算出部２７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基本目標電流Ｉｔｆを決定する基本目標電流決定部２５を備えている。
なお、目標電流算出部２０には、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃ、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃ、モータ回転速度算出部７２にて算出されたモータ回転速度Ｎｍの情報などが入力される。
【００２７】
図５は、制御用トルク値Ｔｃおよび車速Ｖｃとベース電流Ｉｂとの対応を示す制御マップの概略図である。
ベース電流算出部２１は、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃと、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃとに応じたベース電流Ｉｂを算出する。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、制御用トルク値Ｔｃおよび車速Ｖｃとベース電流Ｉｂとの対応を示す図５に例示した制御マップに、制御用トルク値Ｔｃおよび車速Ｖｃを代入することによりベース電流Ｉｂを算出する。
【００２８】
イナーシャ補償電流算出部２２は、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃと、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃとに応じた電動モータ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Ｉｓを算出する。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、制御用トルク値Ｔｃおよび車速Ｖｃとイナーシャ補償電流Ｉｓとの対応を示す制御マップに、制御用トルク値Ｔｃおよび車速Ｖｃを代入することによりイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。
【００２９】
ダンパー補償電流算出部２３は、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃと、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃと、モータ回転速度算出部７２にて算出されたモータ回転速度Ｎｍとに応じた、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出する。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、制御用トルク値Ｔｃ、車速Ｖｃおよびモータ回転速度Ｎｍと、ダンパー補償電流Ｉｄとの対応を示す制御マップに、制御用トルク値Ｔｃ、車速Ｖｃおよびモータ回転速度Ｎｍを代入することによりダンパー補償電流Ｉｄを算出する。
【００３０】
基本目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１にて算出されたベース電流Ｉｂ、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Ｉｄに基づいて基本目標電流Ｉｔｆを決定する。基本目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流Ｉｂに、イナーシャ補償電流Ｉｓを加算するとともにダンパー補償電流Ｉｄを減算して得た電流を基本目標電流Ｉｔｆとして決定する。
【００３１】
次に、保舵補助電流算出部２８について詳述する。
図６は、保舵補助電流算出部２８の概略構成図である。
保舵補助電流算出部２８は、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃなどに基づいて、横断勾配の傾斜角度Ａｓを検出する傾斜角度検出部２８１と、車速センサ１７０からの車速信号ｖ（車速Ｖｃ）に基づいて傾斜角度Ａｓに対する不感帯領域を設定するためのオフセット量Ａｓｏを設定するオフセット量設定部２８２とを備えている。また、保舵補助電流算出部２８は、傾斜角度検出部２８１にて算出された傾斜角度Ａｓからオフセット量設定部２８２にて設定されたオフセット量Ａｓｏを減算する減算部２８３と、傾斜角度Ａｓとオフセット量Ａｓｏとの減算値に基づいて保舵補助電流Ｉｈのベースとなる保舵補助ベース電流Ｉｈｂを算出する保舵補助ベース電流算出部２８４とを備えている。また、保舵補助電流算出部２８は、車速Ｖｃに応じて保舵補助ベース電流Ｉｈｂを補正するための電流補正係数Ｋｃを設定する補正係数設定部２８５と、保舵補助ベース電流算出部２８４が算出した保舵補助ベース電流Ｉｈｂと、補正係数設定部２８５が設定した電流補正係数Ｋｃとを乗算することにより保舵補助電流Ｉｈを算出する乗算部２８６とを備えている。
【００３２】
先ずは、傾斜角度検出部２８１について詳述する。
図７は、傾斜角度検出部２８１の概略構成図である。
傾斜角度検出部２８１は、傾斜角度Ａｓのベース値であるベース傾斜角度Ａｓｂを算出するベース傾斜角度算出部２８１ａと、車速Ｖｃに基づいて傾斜角度補正係数Ｋａを設定する傾斜角度補正係数設定部２８１ｂと、ベース傾斜角度Ａｓｂと傾斜角度補正係数Ｋａとを乗算するベース傾斜角度補正部２８１ｃと、を備えている。
また、傾斜角度検出部２８１は、横断勾配のある道路を走行しているか否かを判定する横断勾配走行判定部２８１ｄと、横断勾配走行判定部２８１ｄからの出力に基づいて傾斜角度Ａｓを設定する傾斜角度設定部２８１ｅと、を備えている。
【００３３】
ベース傾斜角度算出部２８１ａは、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃおよび目標電流算出部２０が算出した目標電流Ｉｔに基づいてベース傾斜角度Ａｓｂを算出する。例えば、ベース傾斜角度算出部２８１ａは、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃと目標電流Ｉｔによって電動モータ１１０が発生するアシストトルクとを加算した合計トルクＴａに応じたベース傾斜角度Ａｓｂを算出する。合計トルクＴａに基づいてベース傾斜角度Ａｓｂを算出するのは、横断勾配がある路面では、車両の直進状態は、電動モータ１１０によるアシストトルクと、ステアリングシャフト１０２とピニオンシャフト１０６との間に作用するトルク（保舵状態においては主に運転者の操舵トルク）の両方で維持されるためである。
【００３４】
図８は、合計トルクＴａとベース傾斜角度Ａｓｂとの対応を示す制御マップの概略図である。図８に示した制御マップは、車速Ｖｃがある特定の車速である場合の制御マップの概略図である。
ベース傾斜角度算出部２８１ａ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、合計トルクＴａとベース傾斜角度Ａｓｂとの対応を示す図８に例示した制御マップに、目標電流算出部２０が算出した目標電流Ｉｔにより電動モータ１１０が発生するアシストトルクを推定するとともに、推定したアシストトルクと制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃとを加算した合計トルクＴａを算出して代入することによりベース傾斜角度Ａｓｂを算出する。
【００３５】
傾斜角度補正係数設定部２８１ｂは、ベース傾斜角度算出部２８１ａにて算出されたベース傾斜角度Ａｓｂに対して車速Ｖｃに応じた補正を行うための傾斜角度補正係数Ｋａを設定する。
図９は、傾斜角度補正係数Ｋａと車速Ｖｃとの対応を示す制御マップの概略図である。
傾斜角度補正係数設定部２８１ｂは、車速Ｖｃに基づいて傾斜角度補正係数Ｋａを設定する。傾斜角度補正係数設定部２８１ｂ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、傾斜角度補正係数Ｋａと車速Ｖｃとの対応を示す図９に例示した制御マップに、車速Ｖｃを代入することにより傾斜角度補正係数Ｋａを算出する。
【００３６】
ベース傾斜角度補正部２８１ｃは、ベース傾斜角度算出部２８１ａにて算出されたベース傾斜角度Ａｓｂと傾斜角度補正係数設定部２８１ｂにて設定された傾斜角度補正係数Ｋａとを乗算することにより補正後ベース傾斜角度Ａｓｂｃ算出する（Ａｓｂｃ＝Ａｓｂ×Ｋａ）。
図９においては、車速Ｖｃが大きくなるに従ってセルフアライニングトルクが大きくなることに鑑み、車速Ｖｃが大きくなるに従って傾斜角度補正係数Ｋａが小さくなるように設定されている。そして、ベース傾斜角度補正部２８１ｃは、この傾斜角度補正係数Ｋａをベース傾斜角度Ａｓｂに乗算することにより、同じ傾斜角度Ａｓでありながら、車速Ｖｃが大きくなるほど傾斜角度Ａｓが大きくなるように算出してしまうのを防止し、セルフアライニングトルクの成分を除去した傾斜角度Ａｓを設定するために補正する。なお、図９においては、図８の制御マップの基となっている特定の車速Ｖｃである場合の傾斜角度補正係数Ｋａが１である。
【００３７】
横断勾配走行判定部２８１ｄは、横断勾配のある道路を走行しているか否かを判定する。例えば、横断勾配走行判定部２８１ｄは、所定値以上の操舵トルクを発生させた状態で、車両が所定速度以上で直進走行し、かつその走行が所定時間以上連続したときに横断勾配のある道路を走行していると判定する。つまり、横断勾配走行判定部２８１ｄは、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが所定速度以上であり、かつヨーレイトセンサ１８０にて検出されたヨーレイトｙの絶対値が所定ヨーレイト以下であり、かつトルクセンサ１０９にて検出された検出トルクＴが所定トルク以上である走行状態が所定時間以上続いたときに横断勾配のある道路を走行していると判定する。
【００３８】
傾斜角度設定部２８１ｅは、横断勾配走行判定部２８１ｄが横断勾配のある道路を走行していると判定した場合には、ベース傾斜角度補正部２８１ｃが算出した補正後ベース傾斜角度Ａｓｂｃを傾斜角度Ａｓとして設定し、横断勾配走行判定部２８１ｄが横断勾配のある道路を走行していると判定していない場合には、傾斜角度Ａｓとして零を設定する。
【００３９】
次に、オフセット量設定部２８２について詳述する。
図１０は、オフセット量Ａｓｏと車速Ｖｃとの対応を示す制御マップの概略図である。
オフセット量設定部２８２は、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃに基づいてオフセット量Ａｓｏを設定する。オフセット量設定部２８２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、オフセット量Ａｓｏと車速Ｖｃとの対応を示す図１０に例示した制御マップに、車速Ｖｃを代入することによりオフセット量Ａｓｏを算出する。
なお、オフセット量Ａｓｏは、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃに基づいて傾斜角度Ａｓに対する不感帯領域を設定するための値である。
【００４０】
減算部２８３は、傾斜角度設定部２８１ｅが設定した傾斜角度Ａｓからオフセット量Ａｓｏを減算することにより偏差角度ΔＡｓを算出する。
保舵補助ベース電流算出部２８４は、減算部２８３が算出した偏差角度ΔＡｓが零よりも大きい場合に、偏差角度ΔＡｓに応じた補助操舵トルクを付与するための保舵補助電流Ｉｈのベースとなる保舵補助ベース電流Ｉｈｂを設定する。
【００４１】
図１１は、保舵補助ベース電流Ｉｈｂと偏差角度ΔＡｓとの対応を示す制御マップの概略図である。
保舵補助ベース電流算出部２８４は、減算部２８３が算出した偏差角度ΔＡｓに応じた保舵補助ベース電流Ｉｈｂを設定する。保舵補助ベース電流算出部２８４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、保舵補助ベース電流Ｉｈｂと偏差角度ΔＡｓとの対応を示す図１１に例示した制御マップに、偏差角度ΔＡｓを代入することにより保舵補助ベース電流Ｉｈｂを算出し、これを保舵補助ベース電流Ｉｈｂとして設定する。
【００４２】
他方、保舵補助ベース電流算出部２８４は、減算部２８３が算出した偏差角度ΔＡｓが零よりも大きくない場合には、保舵補助ベース電流Ｉｈｂとして零を設定する。つまり、保舵補助ベース電流算出部２８４は、傾斜角度設定部２８１ｅが設定した傾斜角度Ａｓがオフセット量Ａｓｏよりも小さい場合には保舵補助ベース電流Ｉｈｂとして零を設定する。
このように、オフセット量Ａｓｏは、保舵補助電流Ｉｈを決定するにあたっての不感帯領域を定める。そして、図１０に示した制御マップにおいては、車速Ｖｃが大きいほどオフセット量Ａｓｏを小さくし、不感帯領域を小さくしている。
【００４３】
図１２は、車速Ｖｃと電流補正係数Ｋｃとの対応を示す制御マップの概略図である。
補正係数設定部２８５は、車速Ｖｃに応じた電流補正係数Ｋｃを設定する。補正係数設定部２８５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、車速Ｖｃと電流補正係数Ｋｃとの対応を示す図１２に例示した制御マップに、車速Ｖｃを代入することにより電流補正係数Ｋｃを算出し、これを電流補正係数Ｋｃとして設定する。
【００４４】
乗算部２８６は、保舵補助ベース電流算出部２８４にて設定された保舵補助ベース電流Ｉｈｂと補正係数設定部２８５が設定した電流補正係数Ｋｃとを乗算することにより保舵補助電流Ｉｈを算出し、出力する。
【００４５】
以上、説明したように、保舵補助電流算出部２８は、横断勾配のある道路で車両を直進する際に、ステアリングホイール１０１の舵角Ｒａを横断勾配に基づいて定められる保舵角に保持するための保舵アシスト力を電動モータ１１０に付与させる保舵補助電流Ｉｈを算出する。そして、この保舵補助電流Ｉｈが目標電流Ｉｔに加味されることにより、横断勾配のある道路を直進する際の操舵負担が軽減される。
【００４６】
そして、目標電流決定部２９は、ＲＡＭなどの記憶領域に記憶された、基本目標電流算出部２７が算出した基本目標電流Ｉｔｆと保舵補助電流算出部２８が算出した保舵補助電流Ｉｈとを加算した値を目標電流Ｉｔとして決定する。
上述したように、保舵補助電流Ｉｈは、目標電流Ｉｔを補正する補正電流の一例であり、保舵補助電流算出部２８は、補正電流設定手段の一例として機能する。
【００４７】
次は、制御用トルク値設定部２６について詳述する。
図１３は、制御用トルク値設定部２６の概略構成図である。
制御用トルク値設定部２６は、トルクセンサ１０９にて検出された検出トルクＴの位相を補償する位相補償部２６１と、制御用トルク値Ｔｃを補正するための補正トルク値Ｔｆを設定する補正トルク値設定部２６２と、を備えている。また、制御用トルク値設定部２６は、位相補償部２６１にて位相が補償された補償検出トルクＴ´と補正トルク値設定部２６２が設定した補正トルク値Ｔｆとに基づいて制御用トルク値Ｔｃを決定する制御用トルク値決定部２６３を備えている。
【００４８】
補正トルク値設定部２６２は、ラック軸１０５に生じる規範となる軸力である規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する規範ラック軸力算出部２６２ａと、ラック軸１０５に生じる実際の軸力である実ラック軸力Ｆｒａを算出する実ラック軸力算出部２６２ｂと、を備えている。また、補正トルク値設定部２６２は、規範ラック軸力算出部２６２ａが算出した規範ラック軸力Ｆｒｍと実ラック軸力算出部２６２ｂが算出した実ラック軸力Ｆｒａとの偏差であるラック軸力偏差ΔＦｒを算出するラック軸力偏差算出部２６２ｃと、ラック軸力偏差算出部２６２ｃが算出したラック軸力偏差ΔＦｒに基づいて補正トルク値Ｔｆのベースとなるベース補正トルク値Ｔｆｂを設定するベース補正トルク値設定部２６２ｄと、を備えている。また、補正トルク値設定部２６２は、車速Ｖｃに基づいて補正トルク値Ｔｆを補正するための車速補正係数Ｋｖを設定する車速補正係数設定部２６２ｅと、モータ回転速度Ｎｍに基づいて補正トルク値Ｔｆを補正するための回転速度補正係数Ｋｍを設定する回転速度補正係数設定部２６２ｆと、を備えている。また、補正トルク値設定部２６２は、ベース補正トルク値設定部２６２ｄが設定したベース補正トルク値Ｔｆｂと、車速補正係数設定部２６２ｅが設定した車速補正係数Ｋｖと、回転速度補正係数設定部２６２ｆが設定した回転速度補正係数Ｋｍとに基づいて補正トルク値Ｔｆを決定する補正トルク値決定部２６２ｇを備えている。
【００４９】
規範ラック軸力算出部２６２ａは、舵角算出部７３にて算出された舵角Ｒａと車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃとに基づいて規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。つまり、規範ラック軸力算出部２６２ａは、舵角Ｒａと車速Ｖｃとに応じた規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。なお、規範ラック軸力算出部２６２ａ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、舵角Ｒａおよび車速Ｖｃと規範ラック軸力Ｆｒｍとの対応を示す制御マップ又は算出式に、舵角Ｒａおよび車速Ｖｃを代入することにより規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。
【００５０】
実ラック軸力算出部２６２ｂは、トルクセンサ１０９にて検出された検出トルクＴと、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θと、モータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍとに基づいて実ラック軸力Ｆｒａを算出する。
ここで、実ラック軸力Ｆｒａは、本実施の形態に係るステアリング装置１００がピニオン型の装置であることから、ピニオンシャフト１０６から与えられる軸力に等しいとして、ピニオンシャフト１０６に加えられたピニオントルクＴｐに基づいて算出する。実ラック軸力Ｆｒａは、ピニオントルクＴｐをピニオン１０６ａのピッチ円半径ｒｐで除算した値である（Ｆｒａ＝Ｔｐ／ｒｐ）。
【００５１】
ピニオントルクＴｐは、ステアリングシャフト１０２とピニオンシャフト１０６との間に作用するトルク（検出トルクＴ）と電動モータ１１０の出力軸トルクＴｏから加えられるモータトルクＴｍとを加算したトルクと推定することができる（Ｔｐ＝Ｔ＋Ｔｍ）。
【００５２】
モータトルクＴｍは、出力軸トルクＴｏに減速機構１１１の減速比（ギア比）Ｎを乗算した値である（Ｔｍ＝Ｔｏ×Ｎ）。
出力軸トルクＴｏは、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θおよびモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍを、予めＲＯＭに記憶しておいた算出式に代入することにより算出することができる。なお、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θを用いる代わりに、モータ逆起電力から所定の式により算出したモータ回転角度θを用いてもよい。
【００５３】
ラック軸力偏差算出部２６２ｃは、実ラック軸力算出部２６２ｂが算出した実ラック軸力Ｆｒａから規範ラック軸力算出部２６２ａが算出した規範ラック軸力Ｆｒｍを減算することによりラック軸力偏差ΔＦｒを算出する（ΔＦｒ＝Ｆｒａ−Ｆｒｍ）。
【００５４】
ベース補正トルク値設定部２６２ｄは、ラック軸力偏差算出部２６２ｃが算出したラック軸力偏差ΔＦｒにピニオン１０６ａのピッチ円半径ｒｐを乗算することにより得た値をベース補正トルク値Ｔｆｂとして設定する（Ｔｆｂ＝ΔＦｒ×ｒｐ）。
【００５５】
図１４は、車速補正係数Ｋｖと車速Ｖｃとの対応を示す制御マップの概略図である。
車速補正係数設定部２６２ｅは、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃに基づいて車速補正係数Ｋｖを設定する。車速補正係数設定部２６２ｅ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、車速補正係数Ｋｖと車速Ｖｃとの対応を示す図１４に例示した制御マップに、車速Ｖｃを代入することにより車速補正係数Ｋｖを算出する。
【００５６】
図１５は、回転速度補正係数Ｋｍとモータ回転速度Ｎｍの絶対値との対応を示す制御マップの概略図である。
回転速度補正係数設定部２６２ｆは、モータ回転速度算出部７２にて算出されたモータ回転速度Ｎｍの絶対値に基づいて回転速度補正係数Ｋｍを設定する。回転速度補正係数設定部２６２ｆ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、回転速度補正係数Ｋｍとモータ回転速度Ｎｍの絶対値との対応を示す図１５に例示した制御マップに、モータ回転速度Ｎｍの絶対値を代入することにより回転速度補正係数Ｋｍを算出する。
【００５７】
補正トルク値決定部２６２ｇは、ベース補正トルク値設定部２６２ｄが設定したベース補正トルク値Ｔｆｂと、車速補正係数設定部２６２ｅが設定した車速補正係数Ｋｖと、回転速度補正係数設定部２６２ｆが設定した回転速度補正係数Ｋｍとを乗算することにより得た値を補正トルク値Ｔｆとして決定する（Ｔｆ＝Ｔｆｂ×Ｋｖ×Ｋｍ）。
【００５８】
制御用トルク値決定部２６３は、位相補償部２６１にて位相が補償された補償検出トルクＴ´と補正トルク値設定部２６２が設定した補正トルク値Ｔｆとを加算することにより得た値を制御用トルク値Ｔｃとして決定する（Ｔｃ＝Ｔ´＋Ｔｆ）。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態に係る目標電流算出部２０においては、制御用トルク値設定部２６が、舵角Ｒａと車速Ｖｃとに基づいて算出された規範ラック軸力Ｆｒｍと実ラック軸力Ｆｒａとの偏差に基づいてトルクセンサ１０９にて検出された検出トルクＴを補正した制御用トルク値Ｔｃを設定する。そして、制御用トルク値設定部２６が設定した制御用トルク値Ｔｃに基づいて、基本目標電流算出部２７が目標電流Ｉｔの基本となる基本目標電流Ｉｔｆを設定し、保舵補助電流算出部２８が保舵補助電流Ｉｈを設定する。そして、目標電流決定部２９が基本目標電流Ｉｔｆと保舵補助電流Ｉｈとを加算することにより得た値を目標電流Ｉｔとして設定する。
【００６０】
そして、本実施の形態に係る制御用トルク値設定部２６においては、ラック軸１０５に生じる実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも大きくなるほど、補正トルク値Ｔｆが大きくなり、制御用トルク値Ｔｃが大きくなるように設定される。そして、制御用トルク値Ｔｃが大きくなると、基本目標電流Ｉｔｆおよび保舵補助電流Ｉｈが大きくなるように設定され、目標電流Ｉｔが増大する。他方、ラック軸１０５に生じる実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも小さい場合は、実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも小さくなるほど、補正トルク値Ｔｆが小さくなり、制御用トルク値Ｔｃが小さくなるように設定される。そして、制御用トルク値Ｔｃが小さくなると、基本目標電流Ｉｔｆおよび保舵補助電流Ｉｈが小さくなるように設定され、目標電流Ｉｔが減少する。
【００６１】
このように、本実施の形態に係る目標電流算出部２０によれば、路面の変化などによる外乱が入力した場合もその外乱入力を考慮した制御用トルク値Ｔｃが設定され、外乱入力による影響を抑制するような基本目標電流Ｉｔｆおよび保舵補助電流Ｉｈが設定される。そして、このような外乱入力による影響の抑制を、基本目標電流算出部２７および保舵補助電流算出部２８が制御用の電流を設定するのに用いる制御用トルク値Ｔｃを設定することのみで行うのでより効率的である。
以上説明したように、本実施の形態に係るステアリング装置１００によれば、トルクセンサ１０９にて検出された検出トルクＴに基づいて基本目標電流Ｉｔｆおよび保舵補助電流Ｉｈを設定する構成において外乱入力による影響を抑制することをより効率的に行うことができる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態においては、基本目標電流Ｉｔｆに加減算することで目標電流Ｉｔを補正する補正電流としてステアリングホイール１０１の保舵状況に応じたアシスト力を与えるための電流である保舵補助電流Ｉｈを例示したが、特にかかる電流に限定されない。目標電流Ｉｔを補正する補正電流であればいかなる電流であってもよく、かかる補正電流を設定する際に制御用トルク値Ｔｃに基づいて設定することで外乱入力による影響を抑制することをより効率的に行うことができる。
【００６３】
＜プログラムの説明＞
また以上説明した制御装置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。
【００６４】
よって制御装置１０が行なう処理は、コンピュータに、車両のステアリングホイール１０１に連動して回転するステアリングシャフト１０２と転動輪を転動させるラック軸１０５に軸方向の力を付与するピニオンシャフト１０６との間に生じるトルクの検出値である検出トルクＴを補正するトルク補正機能と、トルク補正機能が補正した補正後の検出トルクＴである補正後トルクに基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔの基本となる基本目標電流Ｉｔｆを設定する基本目標電流設定機能と、補正後トルクに基づいて目標電流Ｉｔを補正する補正電流の一例としての保舵補助電流Ｉｈを設定する補正電流設定機能と、基本目標電流Ｉｔｆと保舵補助電流Ｉｈとに基づいて目標電流Ｉｔを設定する目標電流設定機能と、を備え、トルク補正機能は、ステアリングホイール１０１の回転角度である舵角Ｒａと車両の移動速度である車速Ｖｃとに基づいてラック軸１０５に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する規範ラック軸力算出機能と、ラック軸１０５に生じる実際の軸力である実ラック軸力Ｆｒａを算出する実ラック軸力算出機能と、を有し、規範ラック軸力算出機能が算出した規範ラック軸力Ｆｒｍと実ラック軸力算出機能が算出した実ラック軸力Ｆｒａとの偏差に基づいて検出トルクＴを補正することを実現させるプログラムとして捉えることもできる。
【００６５】
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】
【００６６】
１０…制御装置、２０…目標電流算出部、２１…ベース電流算出部、２６…制御用トルク値設定部、２７…基本目標電流算出部、２８…保舵補助電流算出部、２９…目標電流決定部、３０…制御部、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…電動モータ、２６２…補正トルク値設定部、２６３…制御用トルク値決定部
【図１】
2015189416.tif 000003
【図２】
2015189416.tif 000004
【図３】
2015189416.tif 000005
【図４】
2015189416.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015189416.tif 000008
【図７】
2015189416.tif 000009
【図８】
2015189416.tif 000010
【図９】
2015189416.tif 000011
【図１０】
2015189416.tif 000012
【図１１】
2015189416.tif 000013
【図１２】
2015189416.tif 000014
【図１３】
2015189416.tif 000015
【図１４】
2015189416.tif 000016
【図１５】
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