(57)【要約】【課題】コラム角を操舵角や車両情報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フィーリングを実現し、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されないような電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、コラム角を操舵角及び車両情報に応じた値に角度制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部と、
を具備し、コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっ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】
前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記目標コラム角演算部が、
前記操舵角に応じて所望の操舵トルクを設定する操舵トルク設定部と、前記所望の操舵トルクをトーションバーのバネ定数で除算して目標捩れ角を算出する除算部と、前記操舵角から前記目標捩れ角を減算する第１減算部とで構成されている請求項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】
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されている請求項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】
前記目標コラム角速度演算部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の角度差を求める第２減算部と、前記角度差に比例定数を乗算して前記目標コラム角速度を演算する位置制御部とで構成されている請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記速度制御部が、
前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されている請求項４又は５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角を速度フィードフォワード制御する速度フィードフォワード制御部と、前記目標コラム角速度に前記速度フィードフォワード制御部からの速度フィードフォワード制御値を加算して最終目標コラム角速度を求める加算部と、前記最終目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて、前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されている請求項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８】
前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されている請求項４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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されず、操舵角や車両情報に応じた所望の操舵トルクを実現することが可能な電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵系をモータの回転力でアシスト制御する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシスト制御のトルク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制御のデュ−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の操舵トルクをトーションバーの捩れトルクとして検出するトルクセンサ１０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）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Ｔｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいて、アシスト指令となる電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧制御値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。操舵角を検出する舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから得ることもできる。【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Ｖｅｌ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】
このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵを含む）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、例えば図２に示されるような構成となっている。【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からの操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは電流指令値演算部３１に入力され、電流指令値演算部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいて、アシストマップ等を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａで、特性を改善するための補償部３４からの補償信号ＣＭと加算され、加算された電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部３３で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。【０００７】
減算部３２Ｂでの減算結果である偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）はＰＩ（比例積分）制御部３５でＰＩ制御され、ＰＩ制御された電圧制御値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、キャリア信号ＣＦに同期してデューティを演算され、ＰＷＭ信号でインバータ３７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂに入力されてフィードバックされる。【０００８】
補償部３４は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４３を加算部３４４で慣性補償値３４２と加算し、その加算結果に更に加算部３４５で収れん性制御値３４１を加算し、その加算結果を補償信号ＣＭとして加算部３２Ａに入力し、電流指令値の特性改善を行う。【０００９】
このように、従来の電動パワーステアリング装置によるアシスト制御では、運転者の手入力にて加えた操舵トルクを、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、主にその操舵トルクに応じてフィードフォワード的にアシスト制御のための電流指令値を設定している。そのため、車両や操舵系の製造上のバラツキ、車両や操舵系の経年変化等により、同等レベルの操舵性能を維持することが困難である。【００１０】
かかる問題を解決した車両制御装置として、特許第５２０８８９４号公報（特許文献１）が提案されている。特許文献１の車両制御装置は、ドライバの操舵によるステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、ステアリングの中立状態から、操舵方向が切り替わらずにステアリングが操舵されているとき、操舵角又はステアリングの操舵トルクが所定値未満である範囲で、操舵角の変化に対する操舵トルクの変化の割合の感覚量と、操舵トルクの感覚量とに基づいて求められる運転者の手応え量が一定であり、かつ操舵角又は操舵トルクが所定値以上である範囲で、操舵角又は操舵トルクの増加に従って手応え量が単調増加する、操舵角又は操舵トルクと手応え量との予め定められた関係に基づいて、検出された操舵角に対応する操舵トルクを目標値として設定する目標設定手段と、目標設定手段によって設定された操舵トルクの目標値が実現されるように制御する制御手段とを含む車両制御装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【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】
【００１２】
特許文献１に記載の装置では、操舵トルク（捩れ角）の目標値と検出される操舵トルク（捩れ角）との偏差を求め、その偏差に対してＰＩ（比例積分）制御を実施して、操舵トルクの目標値を実現している。その結果、車両や操舵系の製造上のバラツキや経年変化等によって、モータやステアリング機構系の摩擦量が変化するため、目標とする操舵トルクに対する追従性が影響を受ける。【００１３】
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、コラム角を操舵角や車両情報（車速、ヨーレート、横加速度（横Ｇ）など）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フィーリングを実現し、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されないような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】
【００１４】
本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになってい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、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。【００１５】
また、本発明の上記目的は、前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度であることにより、或いは前記目標コラム角演算部が、前記操舵角に応じて所望の操舵トルクを設定する操舵トルク設定部と、前記所望の操舵トルクをトーションバーのバネ定数で除算して目標捩れ角を算出する除算部と、前記操舵角から前記目標捩れ角を減算する第１減算部とで構成されていることにより、或いは前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されていることにより、或いは前記目標コラム角速度演算部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の角度差を求める第２減算部と、前記角度差に比例定数を乗算して前記目標コラム角速度を演算する位置制御部とで構成されていることにより、或いは前記速度制御部が、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されていることにより、或いは前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角を速度フィードフォワード制御する速度フィードフォワード制御部と、前記目標コラム角速度に前記速度フィードフォワード制御部からの速度フィードフォワード制御値を加算して最終目標コラム角速度を求める加算部と、前記最終目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて、前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されていることにより、或いは前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されていることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、コラム角を、操舵角と車両情報（車速、ヨーレート、横加速度など）に応じた値に追従するように角度制御することにより、所望の操舵トルクを実現している。また、所望の操舵トルクを実現するための目標コラム角と、検出される実コラム角との偏差に応じて角度制御しているので、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されずに、同等レベルの操舵性能を維持することができる。
【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制御系の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の構成例を示すブロック図である。
【図４】目標コラム角演算部の構成例を示すブロック図である。
【図５】コラム角制御部の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の全体動作例を示すフローチャートである。
【図７】コラム角制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図８】コラム角制御部の他の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の効果を説明する特性図である。
【図１０】本発明の効果を説明する特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の電動パワーステアリング装置は、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されず、操舵角や車両情報に応じた所望の操舵トルクを実現するため、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、コラム角を操舵角及び車両情報に応じた値に角度制御するようになっている。
【００１９】
これにより、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されずに、同等レベルの操舵性能を維持することができる。
【００２０】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
図３は本発明の実施形態の一例を示しており、トーションバーに対してハンドル側のハンドル角である操舵角θｈは目標コラム角演算部１１０に入力され、車速、ヨーレート、横加速度等の車両情報ＶＩも目標コラム角演算部１１０に入力される。目標コラム角演算部１１０で演算された目標コラム角θｒｅｆはコラム角制御部１２０に入力され、コラム角制御部１２０で演算された電流指令値ＩｒｅｆによってＥＰＳ操舵系１００を駆動制御する。コラム角制御部１２０は、コラム角が目標コラム角θｒｅｆに追従するような電流指令値Ｉｒｅｆを演算する。また、ＥＰＳ操舵系１００には、トーションバーに対してコラム側の角度であるコラム角を検出するセンサが設けられており、検出された実コラム角θがコラム角制御部１２０に入力されている。
【００２２】
目標コラム角演算部１１０は、例えば図４のような構成となっている。即ち、操舵角θｈは操舵トルク設定部１１１及び減算部１１３に入力され、操舵トルク設定部１１１は所定の関数に従って操舵トルクθｈに応じた所望の操舵トルクを出力する。所望の操舵トルクは除算部１１２において、トーションバーのバネ定数Ｋｔで除算され、除算結果である目標捩れ角Δθｒｅｆが減算部１１３に減算入力される。減算部１１３では操舵トルクθｈから目標捩れ角Δθｒｅｆが減算され、その減算結果である目標コラム角θｒｅｆ（＝θｈ−Δθｒｅｆ）が出力される。
【００２３】
このようにして目標コラム角演算部１１０で演算された目標コラム角θｒｅｆは、コラム角制御部１２０に入力される。コラム角制御部１２０には、実コラム角θも入力されている。
【００２４】
コラム角制御部１２０は、例えば図５のような構成となっている。即ち、目標コラム角θｒｅｆは減算部１２１に加算入力され、実コラム角θは減算部１２１に減算入力されると共に、時間微分を行う微分部１２３に入力される。減算部１２１で算出された角度差（＝θｒｅｆ−θ）は位置制御部１２２に入力され、比例定数Ｋｐｐを乗算されて目標コラム角速度ω２が演算される。減算部１２１及び位置制御部１２２で、目標コラム角速度演算部を構成している。
【００２５】
目標コラム角速度ω２は、Ｉ−Ｐ制御を行う速度制御部１３０内の減算部１３１に加算入力される。また、微分部１２３で演算された実コラム角速度ω１は速度制御部１３０内の減算部１３１に減算入力されると共に、比例制御部１３３に入力される。減算部１３１の減算結果（＝ω２−ω１）は積分部１３２に入力され、積分されると共に、積分ゲインＫｖｉを乗算されて積分結果ＳＣ１が減算部１３４に加算入力される。また、比例制御部１３３の比例制御の結果ＳＣ２は減算部１３４に減算入力され、減算部１３４の減算結果である電流指令値Ｉｒ（＝ＳＣ１−ＳＣ２）はリミッタ１２４で上下限値を制限され、電流指令値Ｉｒｅｆが出力される。速度制御部１３０は、目標コラム角速度ω２に実コラム角速度ω１が追従するような電流指令値Ｉｒを演算する。
【００２６】
このような構成において、その全体動作例を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
先ず操舵角θｈ及び車両情報ＶＩを入力し（ステップＳ１０）、目標コラム角演算部１１０は目標コラム角θｒｅｆを演算する（ステップＳ２０）。目標コラム角θｒｅｆはコラム角制御部１２０に入力され、更にＥＰＳ操舵系１００からの実コラム角θもコラム角制御部１２０に入力される（ステップＳ３０）。コラム角制御部１２０は目標コラム角θｒｅｆ及び実コラム角θに基づいて角度制御を行い（ステップＳ４０）、演算で求めた電流指令値ＩｒｅｆでＥＰＳ操舵系１００を駆動制御し（ステップＳ７０）、終了となるまで上記動作を繰り返す（ステップＳ７１）。
【００２８】
図７はコラム角制御部１２０の動作例を示しており、先ず目標コラム角θｒｅｆ及び実コラム角θが入力され（ステップＳ４１）、減算部１２１で角度差（＝θｒｅｆ−θ）が算出されて位置制御部１２２に入力され、更に実コラム角θは微分部１２３に入力される（ステップＳ４２）。位置制御部１２２では角度差に基づいて目標コラム角速度ω２が演算され（ステップＳ４３）、微分部１２３では時間微分により実コラム角速度ω１が演算される（ステップＳ４４）。
【００２９】
目標コラム角速度ω２及び実コラム角速度ω１は減算部１３１に入力され、その角速度差（＝ω２−ω１）が算出される（ステップＳ４５）。算出された角速度差は積分部１３２に入力されて積分制御され（ステップＳ４６）、実コラム角速度ω１は比例制御部１３３に入力されて比例制御される（ステップＳ４７）。積分結果ＳＣ１及び比例制御の結果ＳＣ２は減算部１３４に入力されて差（＝ＳＣ１−ＳＣ２）が算出され（ステップＳ４８）、その差が電流指令値Ｉｒとして出力され、リミッタ１２４で上下限値を制限され（ステップＳ５０）、電流指令値Ｉｒｅｆが出力される（ステップＳ５１）。
【００３０】
図８はコラム角制御部１２０の他の構成例を示しており、目標コラム角θｒｅｆの微分値にゲインＫｖｆを乗算して目標コラム角速度ω２に加算する速度フィードフォワード制御部１４０を設けている。目標コラム角速度ω２に加算した値を最終目標コラム角速度ω３とし、最終目標コラム角速度ω３を速度制御部１３０に入力している。かかる速度フィードフォワード制御部１４０により、目標コラム角θｒｅｆに対するコラム角θの追従性（即応性）が向上する。
【００３１】
例えば実施形態１として、操舵角θｈに応じて所望の操舵トルクになるような目標コラム角θｒｅｆを目標コラム角テーブルより出力し、角度制御により目標コラム角θｒｅｆにコラム角θを追従させるための電流指令値を演算する。操舵角θｈを図９（Ａ）のように動かした場合、所望の操舵トルクを実現するための目標コラム角θｒｅｆが算出され、コラム角θがこれに追従する。結果として、図９（Ｂ）に示す所望の捩れ角Δθｒｅｆ（太線）に対して、実際の捩れ角Δθは細線のようになる。図９（Ｂ）では、所望の捩れ角Δθｒｅｆ（太線）と実際の捩れ角Δθ（細線）との差は微差であり、操舵角θｈの変動がない領域では同一となる。この結果、手感に現れる操舵トルクは、図９（Ｃ）のようになる（所望の操舵トルクは省略している）。
【００３２】
また、目標コラム角θｒｅｆへの追従性を向上するために、上述の実施形態１で示した目標コラム角速度ω２に目標コラム角θｒｅｆの微分値相当にゲインを乗算したものを加算して（速度フィードフォワード制御）、最終目標コラム角速度ω３としても良い。本実施形態２のシミュレーション結果を図１０に示す。図１０（Ａ）は操舵角θｈの変化を示し、図１０（Ｂ）では所望の捩れ角Δθｒｅｆ（太線）に対して、実施形態１の捩れ角Δθ（細線）よりも本実施形態２（破線）の方が、所望の捩れ角Δθｒｅｆに追従していることが分かる。図１０（Ｂ）では、所望の捩れ角Δθｒｅｆ（太線）と実際の捩れ角Δθ（破線）とは殆ど重なっており、また、操舵角θｈの変動がない領域では、所望の捩れ角Δθｒｅｆ（太線）、実施形態１の捩れ角Δθ（細線）、本実施形態２の所望の捩れ角Δθｒｅｆ（破線）は同一となっている。手感に現れる操舵トルクは、図１０（Ｃ）のようになる。
【００３３】
なお、ＳＡＴ外乱による影響を抑制するため、角度制御の電流指令値に、ＳＡＴ推定値の電流指令値を抑制する方向に加算しても良い。また、速度制御部には上述したＩ−Ｐ制御に限らなくても良く、例えばＰＩ制御、Ｐ制御、ＰＩＤ制御、ＰＩ−Ｄ制御を用いることも可能である。
【００３４】
更に、コラム角を検出する角度センサがない場合には、操舵角（ハンドル角）からトーションバー捩れ角（トルク検出用）を減算し、「コラム角＝操舵角−捩れ角」で求めるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３５】
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）
１０            トルクセンサ
１２            車速センサ
１３            バッテリ
２０            モータ
１００          ＥＰＳ操舵系
１１０          目標コラム角演算部
１１１          操舵トルク設定部
１２０          コラム角制御部
１２２          位置制御部
１２３          微分部
１２４          リミッタ
１３０          速度制御部
１４０          速度フィードフォワード制御部
【図１】
2016072143.tif 000003
【図２】
2016072143.tif 000004
【図３】
2016072143.tif 000005
【図４】
2016072143.tif 000006
【図５】
2016072143.tif 000007
【図６】
2016072143.tif 000008
【図７】
2016072143.tif 000009
【図８】
2016072143.tif 000010
【図９】
2016072143.tif 000011
【図１０】
2016072143.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月8日(2016.3.8)
【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】
少なくとも操舵角に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、
前記速度制御部が、
前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されおり、
コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっ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】
少なくとも操舵角に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、
前記目標コラム角速度演算部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の角度差を求める第２減算部と、前記角度差に比例定数を乗算して前記目標コラム角速度を演算する位置制御部とで構成されており、
前記速度制御部が、
前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されており、
コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっ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３】
前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度である請求項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】
前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されている請求項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】
少なくとも操舵角に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角を速度フィードフォワード制御する速度フィードフォワード制御部と、前記目標コラム角速度に前記速度フィードフォワード制御部からの速度フィードフォワード制御値を加算して最終目標コラム角速度を求める加算部と、前記最終目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて、前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、
コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっ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６】
前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度である請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記目標コラム角演算部が、
前記操舵角に応じて所望の操舵トルクを設定する操舵トルク設定部と、前記所望の操舵トルクをトーションバーのバネ定数で除算して目標捩れ角を算出する除算部と、前記操舵角から前記目標捩れ角を減算する第１減算部とで構成されている請求項５又は６に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されている請求項５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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［００１２］
特許文献１に記載の装置では、操舵トルク（捩れ角）の目標値と検出される操舵トルク（捩れ角）との偏差を求め、その偏差に対してＰＩ（比例積分）制御を実施して、操舵トルクの目標値を実現している。その結果、車両や操舵系の製造上のバラツキや経年変化等によって、モータやステアリング機構系の摩擦量が変化するため、目標とする操舵トルクに対する追従性が影響を受ける。
［００１３］
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、コラム角を操舵角や車両情報（車速、ヨーレート、横加速度（横Ｇ）など）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フィーリングを実現し、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されないような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
［００１４］
本発明は、少なくとも操舵角に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになってい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、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、前記速度制御部が、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されおり、
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。また、本発明の上記目的は、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、前記目標コラム角速度演算部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の角度差を求める第２減算部と、前記角度差に比例定数を乗算して前記目標コラム角速度を演算する位置制御部とで構成されており、前記速度制御部が、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されており、コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。さらに、本発明の上記目的は、前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度であることにより、或いは前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されていることにより、より効果的に達成される。
［００１５］
また、本発明の上記目的は、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角を速度フィードフォワード制御する速度フィードフォワード制御部と、前記目標コラム角速度に前記速度フィードフォワード制御部からの速度フィードフォワード制御値を加算して最終目標コラム角速度を求める加算部と、前記最終目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて、前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。さらに、前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度であることにより、或いは前記目標コラム角演算部が、前記操舵角に応じて所望の操舵トルクを設定する操舵トルク設定部と、前記所望の操舵トルクをトーションバーのバネ定数で除算して目標捩れ角を算出する除算部と、前記操舵角から前記目標捩れ角を減算する第１減算部とで構成されていることにより、或いは前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されていることにより、より効果的に達成される。
発明の効果
［００１６］
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、コラム角を、操舵角と車両情報（車速、ヨーレート、横加速度など）に応じた値に追従するように角度制御することにより、所望の操舵トルクを実現している。また、所望の操舵トルクを実現するための目標コラム角と、検出される実コラム角との偏差に応じて角度制御しているので、車両や操舵系の製造上のバラツキ、経年変化等に影響されずに、同等レベルの操舵性能を維持することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
ラム角制御部１２０は、コラム角が目標コラム角θｒｅｆに追従するような電流指令値Ｉｒｅｆを演算する。また、ＥＰＳ操舵系１００には、トーションバーに対してコラム側の角度であるコラム角を検出するセンサが設けられており、検出された実コラム角θがコラム角制御部１２０に入力されている。
［００２２］
目標コラム角演算部１１０は、例えば図４のような構成となっている。即ち、操舵角θｈは操舵トルク設定部１１１及び減算部１１３に入力され、操舵トルク設定部１１１は所定の関数に従って操舵角θｈに応じた所望の操舵トルクを出力する。所望の操舵トルクは除算部１１２において、トーションバーのバネ定数Ｋｔで除算され、除算結果である目標捩れ角Δθｒｅｆが減算部１１３に減算入力される。減算部１１３では操舵角θｈから目標捩れ角Δθｒｅｆが減算され、その減算結果である目標コラム角θｒｅｆ（＝θｈ−Δθｒｅｆ）が出力される。
［００２３］
このようにして目標コラム角演算部１１０で演算された目標コラム角θｒｅｆは、コラム角制御部１２０に入力される。コラム角制御部１２０には、実コラム角θも入力されている。
［００２４］
コラム角制御部１２０は、例えば図５のような構成となっている。即ち、目標コラム角θｒｅｆは減算部１２１に加算入力され、実コラム角θは減算部１２１に減算入力されると共に、時間微分を行う微分部１２３に入力される。減算部１２１で算出された角度差（＝θｒｅｆ−θ）は位置制御部１２２に入力され、比例定数Ｋｐｐを乗算されて目標コラム角速度ω２が演算される。減算部１２１及び位置制御部１２２で、目標コラム角速度演算部を構成している。
［００２５］
目標コラム角速度ω２は、Ｉ−Ｐ制御を行う速度制御部１３０内の減算部１３１に加算入力される。また、微分部１２３で演算された実コラム角速度ω１は速度制御部１３０内の減算部１３１に減算入力されると共に、比例制御部１３３に入力される。減算部１３１の減算結果（＝ω２−ω１）は積分部１３２に入力され、積分されると共に、積分ゲインＫｖｉを乗算されて積
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2016072143.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月14日(2016.12.14)
【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】
少なくとも操舵角に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、
前記速度制御部が、
前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されており、
前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっ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】
少なくとも操舵角に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、
前記目標コラム角速度演算部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の角度差を求める第２減算部と、前記角度差に比例定数を乗算して前記目標コラム角速度を演算する位置制御部とで構成されており、
前記速度制御部が、
前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されており、
前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっ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３】
前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度の３つを含む請求項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】
前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されている請求項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】
少なくとも操舵角に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、
操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、
前記コラム角制御部が、
前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角を速度フィードフォワード制御する速度フィードフォワード制御部と、前記目標コラム角速度に前記速度フィードフォワード制御部からの速度フィードフォワード制御値を加算して最終目標コラム角速度を求める加算部と、前記最終目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて、前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、
前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっ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６】
前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度の３つを含む請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記目標コラム角演算部が、
前記操舵角に応じて所望の操舵トルクを設定する操舵トルク設定部と、前記所望の操舵トルクをトーションバーのバネ定数で除算して目標捩れ角を算出する除算部と、前記操舵角から前記目標捩れ角を減算する第１減算部とで構成されている請求項５又は６に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されている請求項５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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は、少なくとも操舵角に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御するようになってい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、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、前記速度制御部が、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されており、前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。また、本発明の上記目的は、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、前記目標コラム角速度演算部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の角度差を求める第２減算部と、前記角度差に比例定数を乗算して前記目標コラム角速度を演算する位置制御部とで構成されており、前記速度制御部が、前記目標コラム角速度及び前記実コラム角速度の速度差を求める第３減算部と、前記速度差を積分して積分ゲインを乗算する積分部と、実コラム角速度に比例ゲインを乗算する比例制御部と、前記積分部の出力から前記比例制御部の出力を減算して前記電流指令値を求める第４減算部とで構成されており、前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。さらに、本発明の上記目的は、前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度であることにより、或いは前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されていることにより、より効果的に達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の上記目的は、操舵角及び車両情報に基づいて目標コラム角を演算する目標コラム角演算部と、前記目標コラム角及び検出された実コラム角に基づいて前記電流指令値を演算するコラム角制御部とを具備し、前記コラム角制御部が、前記目標コラム角及び前記実コラム角の差に基づいて目標コラム角速度を演算する目標コラム角速度演算部と、前記実コラム角に基づいて実コラム角速度を演算する微分部と、前記目標コラム角を速度フィードフォワード制御する速度フィードフォワード制御部と、前記目標コラム角速度に前記速度フィードフォワード制御部からの速度フィードフォワード制御値を加算して最終目標コラム角速度を求める加算部と、前記最終目標コラム角速度及び前記実コラム角速度に基づいて、前記電流指令値を演算する速度制御部とで構成されており、前記実コラム角を前記操舵角及び前記車両情報に応じた値に角度制御するようになっていることにより達成される。さらに、前記車両情報が、少なくとも車速、ヨーレート、横加速度の３つを含むことにより、或いは前記目標コラム角演算部が、前記操舵角に応じて所望の操舵トルクを設定する操舵トルク設定部と、前記所望の操舵トルクをトーションバーのバネ定数で除算して目標捩れ角を算出する除算部と、前記操舵角から前記目標捩れ角を減算する第１減算部とで構成されていることにより、或いは前記速度制御部の出力の上下限値を制限して前記電流指令値を出力するリミッタが付加されていることにより、より効果的に達成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2016072143.tif 000014
【国際調査報告】
2016072143.tif 000015
2016072143.tif 000016
2016072143.tif 000017
2016072143.tif 000018