(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵系を操舵する操舵部を用いて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モータを制御する自動操舵モードを有する電動パワーステアリング装置において、
前記目標操舵角、第１の操舵状態信号、第２の操舵状態信号及び第３の操舵状態信号に基づいて第１のモータ電流指令値を算出する舵角制御部を備え、
前記舵角制御部は、
前記第１の操舵状態信号及び前記目標操舵角に基づいて、モータ速度指令値を出力する位置制御部と、
前記モータ速度指令値及び前記第２の操舵状態信号に基づいて、第２のモータ電流指令値を出力する速度制御部と、
前記第３の操舵状態信号から略１５０Ｈｚ以下の周波数成分を遮断して、前記速度制御部のゲインを大きくした場合に発生する高周波の振動を抑制する第３のモータ電流指令値を出力する安定化補償部と、
前記第２のモータ電流指令値と前記第３のモータ電流指令値とを加算入力し、第１の加算値を出力する第１の加算部とで構成され、
前記第１の加算値に基づいて、前記第１のモータ電流指令値を出力する電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記第１の操舵状態信号を実操舵角、前記第２の操舵状態信号を前記モータのモータ角速度及び前記第３の操舵状態信号を前記モータ角速度とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記第１の操舵状態信号をハンドル角、前記第２の操舵状態信号を前記モータのモータ角速度及び前記第３の操舵状態信号を捩れトルク信号とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記第１の操舵状態信号を実操舵角、前記第２の操舵状態信号を前記モータのモータ角速度及び前記第３の操舵状態信号をコラム角とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記位置制御部は、
前記第１の操舵状態信号及び前記目標操舵角の偏差を、偏差ゲイン倍して、前記モータ速度指令値を出力する請求項２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】
前記速度制御部は、
前記モータ速度指令値及び前記第２の操舵状態信号の操舵角速度偏差を積分ゲイン倍した積分ゲイン値と、前記操舵角速度偏差を比例ゲイン倍した比例ゲイン値とを加算した第２のモータ速度指令値を出力する請求項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】
前記舵角制御部の最終段に上限値及び下限値を制限する出力リミッタが備えられており、前記出力リミッタから前記第１のモータ電流指令値を出力する請求項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】
前記舵角制御部は、
前記目標操舵角に基づいて、フィードフォワード処理をしてフィードフォワードモータ角速度指令値を出力するモータ角速度指令フィードフォワードフィルタ部と、
前記位置制御部からの出力と前記フィードフォワードモータ角速度指令値とを加算し、前記速度制御部に前記モータ速度指令値を出力する第２の加算部と、
を備える請求項１乃至７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９】
前記舵角制御部は、
所定の周期における前記目標操舵角について徐々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を備える請求項１乃至８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１０】
前記舵角制御部は、
前記目標操舵角における所定の中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して、前記位置制御部に出力するハンドル振動除去部を備える請求項１乃至９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１１】
前記舵角制御部は、
捩れトルク信号に基づいて、所定の第２の遮断周波数以上の第４のモータ電流指令値を出力するハンドル制振部を備え、
前記第１の加算部に前記第４のモータ電流指令値を入力する請求項１乃至１０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１２】
前記所定の中心周波数は、前記自動操舵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１０に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記所定の第２の遮断周波数は、前記自動操舵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１１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記安定化補償部は、前記第３の操舵状態信号に対してフィルタリング処理を施す１次フィルタ又は２次フィルタである請求項１乃至１３のいずれか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であって、速度制御部（例えば、ＰＩ(Proportional-Integral)制御、Ｐ制御、ＰＩＤ(Proportional-Integral-Differential)制御、比例先行型ＰＩ制御）を用い、更にモータ角速度に基づいてモータ電流補償値をモータ電流指令値に付加することによって、速度制御部のゲインを大きくした場合でも、高周波の振動を抑え、モータ速度指令に対するモータ角速度の追従性を高めることができる電動パワーステアリング装置に関する。また、フィルタ（ハンドル振動除去部及びハンドル制振部）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（ＥＰＳ）の一般的な構成を図１に示して説明すると、操向ハンドル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、操向ハンドル１の操舵トルク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、操向ハンドル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θｈ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)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１００には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／デジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１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。また、ハンドル軸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θhd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θhd、コラム角θcの関係を示す機構図は、図３に示す。【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（比例先行型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、目標舵角に対し追従性が不足し、またステアリングホイー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ドライバに違和感を与えるという問題が生じる。また、速度ＰＩ制御のゲインが大きくなった場合、高域の発振及び振動が発生するという問題が生じる。【０００９】
特許文献２〜３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が、ステアリングホイー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に発生する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、速度制御部（ＰＩ(Proportional-Integral)制御、Ｐ制御、ＰＩＤ(Proportional-Integral-Differential)制御、比例先行型ＰＩ制御）を用いて、更にモータ角速度に基づいてモータ電流補償値をモータ電流指令値に付加することによって、速度制御部のゲインを大きくした場合でも、高周波の振動を抑え、モータ速度指令に対するモータ角速度の追従性を高めることにある。また、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】
本発明の上記目的は、車両の操舵系を操舵する操舵部を用いて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モータを制御する自動操舵モードを有する電動パワーステアリング装置において、前記目標操舵角、第１の操舵状態信号、第２の操舵状態信号及び第３の操舵状態信号に基づいて第１のモータ電流指令値を算出する舵角制御部を備え、前記舵角制御部は、前記第１の操舵状態信号及び前記目標操舵角に基づいて、モータ速度指令値を出力する位置制御部と、前記モータ速度指令値及び前記第２の操舵状態信号に基づいて、第２のモータ電流指令値を出力する速度制御部と、前記第３の操舵状態信号から略１５０Ｈｚ以下の周波数成分を遮断して、前記速度制御部のゲインを大きくした場合に発生する高周波の振動を抑制する第３のモータ電流指令値を出力する安定化補償部と、前記第２のモータ電流指令値と前記第３のモータ電流指令値とを加算入力し、第１の加算値を出力する第１の加算部とで構成され、前記第１の加算値に基づいて、前記第１のモータ電流指令値を出力することにより達成される。
【００１２】
また、本発明の上記目的は、前記第１の操舵状態信号を実操舵角、前記第２の操舵状態信号を前記モータのモータ角速度及び前記第３の操舵状態信号を前記モータ角速度とすることにより、或いは前記第１の操舵状態信号をハンドル角、前記第２の操舵状態信号を前記モータのモータ角速度及び前記第３の操舵状態信号を捩れトルク信号とすることにより、或いは前記第１の操舵状態信号を実操舵角、前記第２の操舵状態信号を前記モータのモータ角速度及び前記第３の操舵状態信号をコラム角とすることにより、或いは前記位置制御部は、前記第１の操舵状態信号及び前記目標操舵角の偏差を、偏差ゲイン倍して、前記モータ速度指令値を出力することにより、或いは前記速度制御部は、前記モータ速度指令値及び前記第２の操舵状態信号との操舵角速度偏差を積分ゲイン倍した積分ゲイン値と、前記操舵角速度偏差を比例ゲイン倍した比例ゲイン値とを加算した第２のモータ速度指令値を出力することにより、或いは前記舵角制御部の最終段に上限値及び下限値を制限する出力リミッタが備えられており、前記出力リミッタから前記第１のモータ電流指令値を出力することにより、或いは前記舵角制御部は、前記目標操舵角に基づいて、フィードフォワード処理をしてフィードフォワードモータ角速度指令値を出力するモータ角速度指令フィードフォワードフィルタ部と、前記位置制御部からの出力と前記フィードフォワードモータ角速度指令値とを加算し、前記速度制御部に前記モータ速度指令値を出力する第２の加算部と、を備えることにより、或いは前記舵角制御部は、所定の周期における前記目標操舵角について徐々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を備えることにより、或いは前記舵角制御部は、前記目標操舵角における所定の中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して、前記位置制御部に出力するハンドル振動除去部を備えることにより、或いは前記舵角制御部は、捩れトルク信号に基づいて、所定の第２の遮断周波数以上の第４のモータ電流指令値を出力するハンドル制振部を備え、前記第１の加算部に前記第４のモータ電流指令値を加算入力することにより、或いは前記所定の中心周波数は、前記自動操舵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ことにより、或いは前記所定の第２の遮断周波数は、前記自動操舵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ことにより、或いは前記安定化補償部は、前記第３の操舵状態信号に対してフィルタリング処理を施す１次フィルタ又は２次フィルタであることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電動パワーステアリング装置に拠れば、速度制御部（ＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、比例先行型ＰＩ制御）を用い、更にモータ角速度、トーションバートルク又はコラム角に基づいてモータ電流補償値をモータ電流指令値に付加する安定化補償部を備えることによって、速度制御部のゲインを大きくした場合でも、高周波の振動を抑え、モータ速度指令に対するモータ角速度の追従性を高めることができる。また、応答特性起因の振動を除去するとともに、フィルタ（ハンドル振動除去部及びハンドル制振部）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）を除去することが可能となる。【００１４】
更に、モータ速度指令フィードフォワードフィルタ（以下、モータ速度指令ＦＦフィルタとする。）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。
【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実施形態における、舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態における、レートリミッタの一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１実施形態における、レートリミッタによる目標操舵角の平滑化の例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態において、安定化補償部を設けなかった場合における、モータ角速度（細線）及び舵角制御部が出力するモータ電流指令値（太線）の時間変化（０〜２秒）を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態において、安定化補償部を設けた場合における、モータ角速度（細線）及び舵角制御部が出力するモータ電流指令値（太線）の時間変化（０〜２秒）を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例１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１１】本発明の第１実施形態の変形例１における、舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１実施形態の変形例２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１３】本発明の第１実施形態の変形例２における、舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２実施形態における、舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第２実施形態における、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（１２．５［Hz］を中心としたノッチフィルタの特性図である。）。
【図１６】本発明の第２実施形態における、目標操舵角θrefからハンドル舵角θhまでの、全体のブロック線図である。
【図１７】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について、図１７（Ａ）は従来例におけるゲインの周波数特性を示す図であり、図１７（Ｂ）は本発明の第１実施形態における伝達関数のゲインの周波数特性を示す図であり、図１７（Ｃ）は従来例における位相の周波数特性を示す図であり、図１７（Ｄ）は本発明の第１実施形態における伝達関数の位相の周波数特性を示す図である。
【図１８】トーションバートルクの時間応答を示す図であって、波形（Ａ）はハンドル振動除去部が無い場合のトーションバートルクの時間応答であり、波形（Ｂ）はハンドル振動除去部が有る場合のトーションバートルクの時間応答である。
【図１９】ハンドル舵角の時間応答を示す図であって、波形（Ａ）は、ハンドル振動除去部が無い場合にける目標操舵角に追従するハンドル舵角の時間応答であり、波形（Ｂ）は、ハンドル振動除去部が有る場合にける目標操舵角に追従するハンドル舵角の時間応答であり、波形（Ｃ）は、目標操舵角の時間変化である。
【図２０】本発明の第２実施形態の変形例３における、舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第２実施形態の変形例４における、舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第３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２３】本発明の第３実施形態における、舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図２４】（Ａ）は、ハンドル制振部のゲインの周波数特性を示す図である。（Ｂ）は、ハンドル制振部の位相の周波数特性を示す図である。
【図２５】本発明の第３実施形態における、目標操舵角θrefからハンドル舵角θhまでの、全体のブロック線図である。
【図２６】本発明の第３実施形態における、目標操舵角θrefからハンドル舵角θhまでの、等価変換した全体のブロック線図である。
【図２７】本発明の第３実施形態における、目標操舵角θrefからハンドル舵角θhまでの、等価変換した全体のブロック線図である。
【図２８】ハンドル舵角の時間応答を示す図であって、波形（Ａ）は、目標操舵角の時間変化であり、波形（Ｂ）は、目標操舵角を入力したときのハンドル舵角θhの時間応答であり、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ハンドル舵角θhの時間応答である。
【図２９】ハンドル舵角の時間応答を示す図であって、波形（Ａ）はハンドル制振部、ハンドル振動除去部等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であり（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の時間応答であり（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の時間応答である（太線）。
【図３０】本発明の第３実施形態の変形例５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３１】本発明の第３実施形態の変形例５における、舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図３２】本発明の第３実施形態の変形例６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３３】本発明の第３実施形態の変形例６における、舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図３４】本発明の第４実施形態における舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図３５】目標舵角及び実操舵角の時間応答を示す図であって、波形（Ａ）は、目標舵角の時間応答であり、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であり、波形（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である。
【図３６】本発明の第４実施形態の変形例７における舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図３７】本発明の第４実施形態の変形例８における舵角制御部の構成例を示すブロック図である。
【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であって、速度制御部（例えば、ＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、比例先行型ＰＩ制御）を用い、更にモータ角速度、トーションバートルク又はコラム角に基づいてモータ電流補償値をモータ電流指令値に付加する安定化補償部を備えることによって、速度制御部のゲインを大きくした場合でも、高周波の振動を抑え、モータ速度指令に対するモータ角速度の追従性を高めることができる電動パワーステアリング装置である。また、応答特性起因の振動を除去するとともに、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。
【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、本発明の第１実施形態のパワーステアリング装置では、２つの動作モード、即ちアシストモード及び自動モードを用いる。それぞれ、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。
【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２０１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２０１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２０１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２０１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（図示しない）で構成されている。
【００２３】
舵角制御部２０１は、図５の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。そして、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レートリミッタ処理をするレートリミッタ２１１が設けられる。そして、レートリミッタ２１１は、目標操舵角θrefをレートリミッタ処理した目標操舵角θtaを減算部２１３Ａに加算入力する。
【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が減算入力される。そして、減算部２１３Ｂで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。
【００２５】
更に、減算部２１３Ｃの出力は、加算部２１３Ｄに加算入力されるとともに、安定化補償部２２０によってモータ角速度ωcがフィルタリング処理を施された出力が、加算部２１３Ｄに加算入力される。
【００２６】
次に、リミッタ２１７は、それぞれ設定された上限値及び下限値に制限するものである。そして、リミッタ２１７は、加算部２１３Ｄからの加算結果を制限したものを電流指令値Ｉｍｒｅｆとして、切換部１４２に出力する。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する。
【００２７】
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２０１に、目標操舵角に対するレートリミッタ２１１、速度制御部のゲインを大きくした際、システムの安定化に寄与し、高周波の振動を抑える安定化補償部２２０を設けることが特徴である。これによって、モータ速度指令値に対するモータ角速度ωｃの追従性を高めることができる。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を得られ、車速に関係なく、目標操舵角θrefに対して正確に車両を移動させることができるため、運転者に対してより安全性を向上させるものである。
【００２８】
ここで、レートリミッタ２１１について説明する。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、レートリミッタ２１１の出力の過去値との減算結果である差分θｔ１が変化分設定部２１１−２に入力される。変化分設定部２１１−２は、変化分θｔ２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、上限又は下限を保持部（Ｚ−１）２１１−４からの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又は徐々に出力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。
【００２９】
次に、本発明の第１実施形態において、安定化補償部を設けた場合と、安定化補償部を設けない場合のそれぞれのモータ角速度の時間変化から、安定化補償部の効果を説明する。先ず、安定化補償部を設けていない場合における、モータ角速度及びモータ速度指令値の時間変化を図８に示す。また、安定化補償部を設けた場合における、モータ角速度及びモータ速度指令値の時間変化を図９に示す。なお、図８及び図９の横軸の範囲は、０〜２秒の時間の範囲を表している。そして、モータ角速度［deg/s］及びモータ速度指令値［deg/s］は、コラム軸上の回転角速度に変換（換算）したものである。モータ角速度の変化する様子は太線で、モータ速度指令値の変化する様子は、細線でそれぞれ表される。図８及び図９からは、安定化補償部２２０を設けることにより、システムの安定化に寄与し、高域の発振及び振動が抑えられることが確認できる。つまり、高域の発振及び振動を抑えた状態において、速度制御部２１５のゲインを大きくすることができることを示している。安定化補償部２２０は、モータ角速度に対してフィルタリング処理を施す。例えば、安定化補償部２２０は、以下に示す数１のような遮断周波数ｆc1を有する１次フィルタとして設定することができる。
【００３０】
【数１】
0006610848.tif 000002
図１０は、本発明の第１実施形態の変形例１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ＥＣＵ２４０を介して駆動制御される。
【００３１】
舵角制御部２０２は、図１１の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。
【００３２】
変形例１では、ハンドル角θhdは減算部２１３Ａに減算入力され、安定化補償部２２０にトーションバートルクＴtを入力する点で第１実施形態と異なっている。
【００３３】
その他の構成及び作用効果については、第１実施形態と同様である。
【００３４】
図１２は、本発明の第１実施形態の変形例２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ＥＣＵ３４０を介して駆動制御される。
【００３５】
舵角制御部２０３は、図１３の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。
【００３６】
変形例２では、安定化補償部２２０にコラム角θcを入力する点で第１実施形態と異なっている。
【００３７】
その他の構成及び作用効果については、第１実施形態と同様である。
【００３８】
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つつ説明する。このため、説明の便宜上、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、または符号の後に「Ｘ」を付してその説明を省略する。
【００３９】
第２実施形態と第１実施形態との相違点は、ハンドル振動除去部２１２を舵角制御部２０１Ｘに設けた点である。
【００４０】
図１４は、本発明の第２実施形態に係る舵角制御部の構成例を示すブロック図である。ハンドル振動除去部２１２は、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（バネ慣性系に起因する振動）を除去するものである。
【００４１】
そのため、ハンドル振動除去部２１２は、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による所定の周波数以下の成分を遮断した信号を減算部２１３Ａに加算入力するものである。また、実操舵角θｈは減算部２１３Aに減算入力されるため、ハンドル振動除去部２１２の出力と、実操舵角θｈとの差分が、位置制御部２１４に入力されるような構成となっている。これにより、モータ速度指令に対するモータ角速度の追従性を高め、さらにステアリングホイールのバネ慣性系が考慮されているため、バネ慣性系起因の振動成分を除去して、ステアリングホイールの振動を抑え、動作中のハンドル振動を抑制することが可能である。
【００４２】
ここで、ハンドル振動除去部２１２の周波数特性について説明する。先ず、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、２次フィルタがその用途に適する。実施形態において使用される２次フィルタは、例えば、ノッチフィルタの伝達関数の式である数２として表現することができる。
【００４３】
【数２】
0006610848.tif 000003
そして、数２の各定数は、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１５に示す。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ステアリングホイー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±５［Hz］の範囲に設定されて良い。さらに、ωnとωdは一致せず、２π×７．５〜２π×１７．５［rad/s］の範囲でも良い。
【００４４】
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（減速機分考慮）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。また、安定化補償部は、周波数高域へ影響するものとし、省略している。
θref：目標操舵角[rad]   
θh：実操舵角[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ローパスフィルタ（ＬＰＦ）をかける（図示はしない）。
Ｔt:トーションバートルク[N・m]     
Ｉref：モータ電流指令値[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から実操舵角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。
【００４５】
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。
【００４６】
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での減算結果がモータ電流指令値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がモータ電流指令値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に基づいてモータ電流指令値Ｉref及びモータトルクＴｍが生成される。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、実操舵角θhが生成される。積分部３２０ｃから生成された実操舵角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、実操舵角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と実操舵角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。
【００４７】
したがって、図１６のように表された全体ブロック線図における、目標操舵角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３のように表される。
【００４８】
【数３】
0006610848.tif 000004
そして、数３内のＧθi及びＧitは、それぞれ数４及び数５のように表される。
【００４９】
【数４】
0006610848.tif 000005
【００５０】
【数５】
0006610848.tif 000006
また、数４内のＧωi及びＧihは、それぞれ数６及び数７のように表される。
【００５１】
【数６】
0006610848.tif 000007
【００５２】
【数７】
0006610848.tif 000008
また、数５内のＧicは、数８のように表される。
【００５３】
【数８】
0006610848.tif 000009
さらに、数５及び数８に現れるＧctは、数９のように表される。
【００５４】
【数９】
0006610848.tif 000010
ここで、以上のように説明し、図１６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２００Ｘに組み込んだ場合とそうで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、計算（シミュレーション）を行い、比較した結果を図１７に示す。
【００５５】
図１７において、ハンドル振動除去部２１２を、舵角制御部２００Ｘに設けない場合のゲインの周波数特性は点線（Ａ）で、位相の周波数特性は点線（Ｃ）で表わされ、ハンドル振動除去部２１２を、舵角制御部２００Ｘに設けた場合のゲインの周波数特性は実線（Ｂ）で、位相の周波数特性は実線（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２００Ｘ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。即ち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ハンドル振動が除去されている様子が分かる。また、後述する図１９の舵角応答した際のトーションバートルクを図１８に示した。さらに、振動の収れん性が向上している。
【００５６】
本発明の効果について説明するため、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１８に示す。図１８が示す通り、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。
【００５７】
さらに、図１９には、舵角制御部２００Ｘに目標操舵角θrefを入力したときの実操舵角θhの時間応答を示す。波形（Ａ）は、ハンドル振動除去部が無い場合にける目標操舵角に追従する実操舵角の時間応答である。波形（Ｂ）は、ハンドル振動除去部が有る場合にける目標操舵角に追従する実操舵角の時間応答である。なお、図１９の最も左側のグラフ、即ち波形（Ｃ）は、目標操舵角の時間変化である。また、図１８の（Ａ）、（Ｂ）と図１９の（Ａ）、（Ｂ）は同じシミュレーション結果における、時系列データである。
【００５８】
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実操舵角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実操舵角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が実操舵角θhの時間応答に影響しないことを示している。
【００５９】
図２０は、本発明の第２実施形態の変形例３に係る舵角制御部２０２Xの構成例を示すブロック図である。ハンドル振動除去部２１２は、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（バネ慣性系に起因する振動）を除去するものである。
【００６０】
変形例３では、ハンドル角θhdは減算部２１３Ａに減算入力され、安定化補償部２２０にトーションバートルクＴtを入力する点で第２実施形態と異なっている。
【００６１】
その他の構成及び作用効果については、第２実施形態と同様である。
【００６２】
図２１は、本発明の第２実施形態の変形例４に係る舵角制御部２０３Xの構成例を示すブロック図である。ハンドル振動除去部２１２は、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（バネ慣性系に起因する振動）を除去するものである。
【００６３】
変形例４では、安定化補償部２２０にコラム角θcを入力する点で第２実施形態と異なっている。
【００６４】
その他の構成及び作用効果については、第２実施形態と同様である。
【００６５】
次に、第３実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。なお、説明の便宜上、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、または符号の後に「Ｙ」を付してその説明を省略する。
【００６６】
第３実施形態と第２実施形態との相違点は、ハンドル制振部２１６を舵角制御部２０１Ｙに設けた点である。ハンドル制振部２１６により、ハンドル振動を更に抑制することができる。
【００６７】
図２２は、本発明の第３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２２において、第２実施形態との相違点に注目して説明する。舵角制御部２０１Ｙ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、更に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２０１Ｙを具備している。即ち前述した図１４の構成に加えて、トーションバートルクＴtを舵角制御部２０１Ｙに入力するような構成となっている。なお、トーションバートルクＴtの信号は、捩れトルク信号とも呼ぶ。
【００６８】
次に、図２３は、本発明の第３実施形態における、舵角制御部２０１Ｙの構成例を示すブロック図である。先ず、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２０１Ｙに設けられたものである。舵角制御部２０１Ｙにおける減算部２１３Cの出力は、加算部２１３Dに加算入力されるとともに、安定化補償部２２０によってモータ角速度ωcがフィルタリング処理された出力は、加算部２１３Dに加算入力される。加算部２１３Ｄの出力は、加算部２１３Ｅに加算入力される。更に、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するように信号処理をする。そして、ハンドル制振部２１６の出力は、加算部２１３Ｅに加算入力される。そして、加算部２１３Ｅの出力が最終段のリミッタ２１７に入力されるように構成されている。即ち図１４の構成に加えて、加算部２１３Ｄの出力する信号とハンドル制振部２１６の出力とを加算部２１３Eで加算してリミッタ２１７に入力するような構成となっている。このため、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ことができる。
【００６９】
また、図２４にハンドル制振部の周波数特性に関して、ゲインの周波数特性を示す特性図（Ａ）、位相の周波数特性を示す特性図（Ｂ）を示す。図２４の特性図が示すようにハンドル制振部２１６は、位相進みフィルタであり、カットオフ周波数は１２．５［Hz］で、それ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。位相進み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ステアリングホイー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±５［Hz］の範囲に設定されて良い。また、位相進みフィルタに限らず、１２．５［Hz］近辺の共振ゲイン特性を低減し得るフィルタであれば良い。
【００７０】
第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、目標操舵角θrefから実操舵角θhまでの、全体ブロック線図は、図２５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。
【００７１】
図２５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、前述（図１６）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。
【００７２】
図２５に示すような目標舵角θrefから実操舵角θhまでの全体のブロック線図を等価変換すると、図２６のようなブロック線図になり、さらに、等価変換すると図２７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。
【００７３】
そして、図２７のように表された全体ブロック線図における、目標操舵角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３のように表され、数３内のＧθi及びＧitは、それぞれ数４及び数５のように表される。
【００７４】
第３実施形態においては、数４内のＧih及びＧωiは、それぞれ数１０及び数１１のように表される。
【００７５】
【数１０】
0006610848.tif 000011
【００７６】
【数１１】
0006610848.tif 000012
さらに、数１１内のＧt´は、数１２のように表される。
【００７７】
【数１２】
0006610848.tif 000013
さらに、数５内のＧct及びＧicは、それぞれ数１３及び数１４のように表される。
【００７８】
【数１３】
0006610848.tif 000014
【００７９】
【数１４】
0006610848.tif 000015
ここで、本発明の第３実施形態の効果について図２８を用いて説明する。図２８の波形（Ａ）は目標操舵角の時間変化を示す。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実操舵角θhの時間応答を示している。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実操舵角θhの時間応答を示している。トーションバートルクの時間応答のシミュレーション結果を図２９に示す。図２９に示した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舵角制御部が、動作中のハンドル振動を抑制するという効果がある。さらに、振動の収れん性が向上している。
【００８０】
図３０は、本発明の第３実施形態の変形例５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。
【００８１】
また、図３１は、本発明の第３実施形態の変形例５における、舵角制御部２０２Ｙの構成例を示すブロック図である。
【００８２】
変形例５では、ハンドル角θhdは減算部２１３Ａに減算入力され、安定化補償部２２０にトーションバートルクＴtを入力する点で第３実施形態と異なっている。
【００８３】
その他の構成及び作用効果については、第３実施形態と同様である。
【００８４】
図３２は、本発明の第３実施形態の変形例６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。
【００８５】
また、図３３は、本発明の第３実施形態の変形例６における、舵角制御部２０３Ｙの構成例を示すブロック図である。
【００８６】
変形例６では、安定化補償部２２０にコラム角θcを入力する点で第３実施形態と異なっている。
【００８７】
その他の構成及び作用効果については、第３実施形態と同様である。
【００８８】
次に、第４実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８９】
第４実施形態と上記第３実施形態との相違点は、モータ速度指令ＦＦフィルタ２１８を舵角制御部２０１Ｚに設けた点である。このため、説明の便宜上、上述した第１実施形態から第３実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、または符号の後に「Ｚ」を付してその説明を省略する。
【００９０】
図３４は、本発明の第４実施形態における、舵角制御部２０１Ｚの構成例を示すブロック図である。
【００９１】
図３４において、第３実施形態との相違点に注目して説明する。舵角制御部２０１Ｚにおける、レートリミッタ２１１の出力は、モータ速度指令ＦＦフィルタ２１８に入力される。そして、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、ＦＦ（フィードフォワード）処理し、フィードフォワードモータ角速度指令値として、加算器２１３Ｆに加算入力するように、舵角制御部２０１Ｚは、構成されている。そして、モータ速度指令ＦＦフィルタ２１８は、目標操舵角に対する実操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２０１Ｚに設けられたものである。
【００９２】
次に、モータ速度指令ＦＦフィルタ２１８を舵角制御部２０１Ｚに設けた場合、シミュレーションを行った結果を図３５に示す。図３５において、波形（Ａ）は、目標操舵角の時間変化、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、波形（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３５が示している通り、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。モータ速度指令ＦＦフィルタによって、レートリミッタ処理後の目標操舵角に対する実操舵角の制御帯域を高周波側まで広げることができる。また、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ため、急なレーンチェンジに対しても効果的である。
【００９３】
図３６は、本発明の第４実施形態の変形例７における、舵角制御部２０２Ｚの構成例を示すブロック図である。
【００９４】
変形例７では、ハンドル角θhdは減算部２１３Ａに減算入力され、安定化補償部２２０にトーションバートルクＴtを入力する点で第４実施形態と異なっている。
【００９５】
その他の構成及び作用効果については、第４実施形態と同様である。
【００９６】
図３７は、本発明の第４実施形態の変形例８における、舵角制御部２０３Ｚの構成例を示すブロック図である。
【００９７】
変形例８では、安定化補償部２２０にコラム角θcを入力する点で第４実施形態と異なっている。
【００９８】
その他の構成及び作用効果については、第４実施形態と同様である。
【００９９】
なお、前述した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例（例えば、目標操舵角、実操舵角、トーションバートルク、モータ角速度等のセンサ情報又は制御量等）を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明は、その技術思想又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。このため、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。例えば、レートリミッタ又はリミッタ等が削除された構成が発明として抽出され得る。なお、本発明の実施形態における図示したグラフ等は、全てシミュレーションによる数値解析の結果を示している。
【０１００】
なお、本発明の各実施形態において、実操舵角、モータ角速度及びトーションバートルク（捩れトルク）は、総じて操舵状態信号と称する。いずれもハンドル操作又は電動パワーステアリング装置のモータの状態に関する信号又はデータである。
【符号の説明】
【０１０１】
２                                        コラム軸（ハンドル軸）
２Ａ                                      入力シャフト
２Ｂ                                      出力シャフト
２０                                      モータ
２３                                      トーションバー
１００                                    コントロールユニット
１３０                                    車両側のＥＣＵ
１３１                                    切換指令部
１３２                                    目標操舵角生成部
１４０、１４０Ａ                          ＥＰＳ側のＥＣＵ
２４０、２４０Ａ                          ＥＰＳ側のＥＣＵ
３４０、３４０Ａ                          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
１５１                                    回転センサ
１５２                                    舵角センサ
２０１、２０１Ｘ、２０１Ｙ、２０１Ｚ      舵角制御部
２０２、２０２Ｘ、２０２Ｙ、２０２Ｚ      舵角制御部
２０３、２０３Ｘ、２０３Ｙ、２０３Ｚ      舵角制御部
２１１                                    レートリミッタ
２１２                                    ハンドル振動除去部
２１３Ａ、２１３Ｂ、２１３Ｃ              減算部
２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆ              加算部
２１４                                    位置制御部
２１５                                    速度制御部
２１５ａ                                  積分部（ゲインＫiv倍）
２１５ｂ                                  比例部（Ｋpv）
２１６                                    ハンドル制振部
２１７                                    リミッタ
２１８                                    モータ速度指令ＦＦフィルタ
２２０                                    安定化補償部
３１１                                    レートリミッタ
３１２                                    ハンドル振動除去部
３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃ、３１３ｄ    減算部
３１３ｅ                                  加算部
３１４                                    比例部（Ｋpp）
３１５ａ                                  積分部（ゲインＫiv）
３１５ｂ                                  比例部（Ｋpv）
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
３１８ｂ                                  積分部（１／ｓ）
３１９                                    微分部（ｓ）
３２０ａ                                  遅延部
３２０ｂ                                  ハンドル慣性部
３２０ｃ                                  積分部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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