(57)【要約】【課題】トルクステアおよび制動時偏向を防止することが可能な電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】車両のステアリング系に発生する操舵トルクＴおよび車速Ｖに基づいて演算した操舵補助指令値Ｉと、ステアリング系に操舵補助力を付与する操舵補助モータ２０の電流検出値Ｉｍとに基づいて、操舵補助モータ２０を制御する電動パワーステアリングの制御装置において、補償制御手段２１０は、操舵補助指令値Ｉを補償することにより、ステアリング系のステアリング特性を補償する補償制御を行い、車両の前後加速度ΔＶに基づいて補償制御の補償量を決定する。【選択図】        図３
2008221929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリング系に発生する操舵トルクおよび前記車両の速度に基づいて演算した操舵補助指令値と、前記ステアリング系に操舵補助力を付与する操舵補助モータの電流検出値とに基づいて、前記操舵補助モータを制御する電動パワーステアリングの制御装置において、
前記操舵補助指令値を補償することにより、前記ステアリング系のステアリング特性を補償する補償制御を行い、前記車両の前後加速度に基づいて、前記補償制御の補償量を決定する補償制御手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記補償制御手段は、前記車両の前後加速度の符号に基づいて、前記補償制御の制御内容を切り替え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の制御装置。
【請求項３】
前記補償制御は、応答性を高めるためのトルク微分補償制御と、ハンドル回転を妨げる方向に制御する収斂性補償制御と、ハンドル回転を助ける方向に制御する慣性補償制御とを含み、
前記補償制御手段は、前記車両の前後加速度に基づいて、前記トルク微分補償制御、前記収斂性補償制御、および前記慣性補償制御の補償量を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項４】
前記補償制御手段は、前記車両の前後加速度が正の所定値以上である場合には、前記トルク微分補償制御の補償量を通常制御時に比して増加、前記収斂性補償制御の補償量を通常制御時に比して増加、および前記慣性補償制御の補償量を通常制御時に比して減少させる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の制御装置。
【請求項５】
前記補償制御手段は、前記車両の前後加速度が負の所定値以下である場合には、前記トルク微分補償制御の補償量を通常制御時に比して減少、前記収斂性補償制御の補償量を通常制御時に比して増加、および前記慣性補償制御の補償量を通常制御時に比して減少させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項６】
前記補償制御手段は、ＳＡＴ（セルフアライニングトルク）値または操舵角検出値に基づいて、前記所定値を変更することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項７】
車両のステアリング系に発生する操舵トルクおよび前記車両の速度に基づいて演算した操舵補助指令値と、前記ステアリング系に操舵補助力を付与する操舵補助モータの電流検出値とに基づいて、前記操舵補助モータを制御する電動パワーステアリングの制御方法において、
前記操舵補助指令値を補償することにより、前記ステアリング系のステアリング特性を補償する補償制御を行い、前記車両の前後加速度に基づいて、前記補償制御の補償量を決定する補償制御工程を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法。
【請求項８】
車両のステアリング系に発生する操舵トルクおよび前記車両の速度に基づいて演算した操舵補助指令値と、前記ステアリング系に操舵補助力を付与する操舵補助モータの電流検出値とに基づいて、前記操舵補助モータを制御する電動パワーステアリングの制御装置に搭載されるプログラムにおいて、
前記操舵補助指令値を補償することにより、前記ステアリング系のステアリング特性を補償する補償制御を行い、前記車両の前後加速度に基づいて、前記補償制御の補償量を決定する補償制御工程を、コンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータが実行するためのプログラム。
【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の制御装置、電動パワーステアリング装置の制御方法、およびコンピュータが実行するためのプログラムに関し、詳細には、トルクステアおよび制動時偏向を防止することが可能な電動パワーステアリング装置の制御装置、電動パワーステアリング装置の制御方法、およびコンピュータが実行するためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車やトラック等の車両の操舵力を軽減するため、操舵補助モータによって操舵を補助する、いわゆる電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置がある。電動パワーステアリング装置では、操舵補助モータの駆動力を、減速機を介してギヤまたはベルト等の伝送機構により、ステアリングシャフトまたはラック軸に補助力を付与するようになっている。かかる電動パワーステアリング装置の制御装置は、操舵補助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。かかるフィードバック制御は、操舵補助指令値に応じた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）制御のデューティー比の調整で行っている。
【０００３】
ところで、ＦＦ車や４ＷＤ車のように、操舵用の車輪が走行用の駆動輪を兼ねる車両においては、エンジンルームにおけるレイアウトの制約が大きく、原動機より出力されたトルクを伝える伝達部の左右における等剛性を成立させることが難しい。例えば、エンジンや変速機の配置上、ドライブシャフトの左右の軸の長さの差が大きく、左右のジョイント屈曲角に差が出ることがある。このため、車両進行の乱れを引き起こし、ステアリング操舵力や保舵力が変化を起こしてしまったり、ドライバに対して困難かつ煩雑なステアリング操作を強いることになってしまう。
【０００４】
具体的には、伝達される駆動力のアンバランスにより、駆動力の変化が大きい加速時および発進時（ΔＶ＝大）にハンドル取られ、すなわち、トルクステアが発生するという問題がある。また、制動時においては、伝達される制動力のアンバランスやタイヤおよびサスペンションへの様々な方向からの力によって、制動力の変化が大きい急制動時（ΔＶ＝大）に、進路の乱れを引き起こす現象、すなわち、制動時偏向が発生するという問題がある。
【０００５】
例えば、特許文献１の電動パワーステアリング装置では、ＦＦ車のトルクステアを防止するために、モータの角速度推定値により車両の収斂性制御を行なうと共に、車両の加速度が所定値以下のときに収斂性制御のゲインを小さくし、加速度が所定値を超えたときにゲインを大きくするように変化させる技術が提案されている。しかしながら、同文献では、制動時偏向を防止する技術に関しては何ら言及されていない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６３２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トルクステアおよび制動時偏向を防止することが可能な電動パワーステアリング装置の制御装置、電動パワーステアリング装置の制御方法、およびコンピュータが実行するためのプログラム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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車両のステアリング系に発生する操舵トルクおよび前記車両の速度に基づいて演算した操舵補助指令値と、前記ステアリング系に操舵補助力を付与する操舵補助モータの電流検出値とに基づいて、前記操舵補助モータを制御する電動パワーステアリングの制御装置において、前記操舵補助指令値を補償することにより、前記ステアリング系のステアリング特性を補償する補償制御を行い、前記車両の前後加速度に基づいて、前記補償制御の補償量を決定する補償制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記補償制御手段は、前記車両の前後加速度の符号に基づいて、前記補償制御の制御内容を切り替えることが望ましい。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記補償制御は、操舵力の変動を抑制するトルク微分補償制御と、ハンドル回転を妨げる方向に制御する収斂性補償制御と、ハンドル回転を助ける方向に制御する慣性補償制御とを含み、前記補償制御手段は、前記車両の前後加速度に基づいて、前記トルク微分補償制御、前記収斂性補償制御、および前記慣性補償制御の補償量を変更することが望ましい。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記補償制御手段は、前記車両の前後加速度が正の所定値以上である場合には、前記トルク微分補償制御の補償量を通常制御時に比して増加、前記収斂性補償制御の補償量を通常制御時に比して増加、および前記慣性補償制御の補償量を通常制御時に比して減少させることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記補償制御手段は、前記車両の前後加速度が負の所定値以下である場合には、前記トルク微分補償制御の補償量を通常制御時に比して減少、前記収斂性補償制御の補償量を通常制御時に比して増加、および前記慣性補償制御の補償量を通常制御時に比して減少させることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記補償制御手段は、ＳＡＴ（セルフアライニングトルク）値または操舵角検出値に基づいて、前記所定値を変更することが望ましい。
【００１４】
上記した課題を解決して、本発明の目的を達成するために、本発明は、車両のステアリング系に発生する操舵トルクおよび前記車両の速度に基づいて演算した操舵補助指令値と、前記ステアリング系に操舵補助力を付与する操舵補助モータの電流検出値とに基づいて、前記操舵補助モータを制御する電動パワーステアリングの制御方法において、前記操舵補助指令値を補償することにより、前記ステアリング系のステアリング特性を補償する補償制御を行い、前記車両の前後加速度に基づいて、前記補償制御の補償量を決定する補償制御工程を含むことを特徴とする。
【００１５】
上記した課題を解決して、本発明の目的を達成するために、本発明は、車両のステアリング系に発生する操舵トルクおよび前記車両の速度に基づいて演算した操舵補助指令値と、前記ステアリング系に操舵補助力を付与する操舵補助モータの電流検出値とに基づいて、前記操舵補助モータを制御する電動パワーステアリングの制御装置に搭載されるプログラムにおいて、前記操舵補助指令値を補償することにより、前記ステアリング系のステアリング特性を補償する補償制御を行い、前記車両の前後加速度に基づいて、前記補償制御の補償量を決定する補償制御工程を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、車両のステアリング系に発生する操舵トルクおよび前記車両の速度に基づいて演算した操舵補助指令値と、前記ステアリング系に操舵補助力を付与する操舵補助モータの電流検出値とに基づいて、前記操舵補助モータを制御する電動パワーステアリングの制御装置において、前記操舵補助指令値を補償することにより、前記ステアリング系のステアリング特性を補償する補償制御を行い、前記車両の前後加速度に基づいて、前記補償制御の補償量を決定する補償制御手段を備えているので、加速と減速に応じて、ステアリング特性の補償制御の補償量を変化させることによって、トルクステアおよび制動時偏向を抑制することができ、トルクステアおよび制動時偏向を防止することが可能な電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することが可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１８】
図１は、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示す図である。図１において、操向ハンドル１のステアリング軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａおよび４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。ステアリング軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助する操舵補助モータ２０が、減速ギア３を介してステアリング軸２に連結されている。ここで、操舵補助モータ２０は、例えば、ブラシレスモータやブラシモータである。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３０には、バッテリ１４から内蔵の電源リレー１３を経て電力が供給され、イグニションキー１１からイグニション信号が供給される。また、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Ｔと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいて、操舵補助モータ２０の操舵補助指令値を演算し、操舵補助モータ２０の電流検出値と、操舵補助指令値に応じた電流指令値とに基づいて、操舵補助モータ２０の電流検出値が電流指令値に追従するように操舵補助モータ２０を駆動制御する。
【００１９】
図２は、図１のコントロールユニット３０のハードウェア構成を示す図である。コントロールユニット３０は、図２に示すように、ＭＣＵ（マイクロコントロールユニット）１００と、ＦＥＴプリドライバ回路１１０と、モータ駆動回路（インバータ）１２０と、電流検出回路１３０と、位置検出回路１４０等を備えている。
【００２０】
ＭＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１（制御手段）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）１０４，Ａ／Ｄ変換器１０５、インターフェース１０６、バス１０７等を備えている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された各種プログラムを実行して電動パワーステアリング装置を制御する。
【００２１】
ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行する各種プログラムを格納する。具体的には、ＲＯＭ１０２には、操舵補助モータ２０を制御するモータ制御処理（操舵補助処理）を実行するためのモータ制御プログラムや、エラー診断処理を実行するためのエラー診断プログラム等が格納されている。
【００２２】
ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行する場合にその作業領域として使用され、処理過程で必要とするデータや処理結果等が記憶されるものである。
【００２３】
ＥＥＰＲＯＭ１０４は、電源遮断後においても記憶内容を保持可能な不揮発性メモリであり、ＣＰＵ１０１が、電動パワーステアリング装置の制御で使用する制御データ等が格納される。なお、ここでは、不揮発性メモリとして、ＥＥＰＲＯＭを使用することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、ＦＬＡＳＨ−ＲＯＭ、ＳＤＲＡＭ等の不揮発性メモリを使用することにしてもよい。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器１０５は、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴ、電流検出回路１３０からの操舵補助モータ２０の電流検出値Ｉｍ、および位置検出回路１４０からのモータ回転角信号θ等を入力し、デジタル信号に変換する。インターフェース１０６は、車速センサ１２からの車速Ｖ（車速パルス）をＣＡＮ通信で受け取るためのものである。
【００２５】
上記構成において、ＣＰＵ１０１が、ＲＯＭ１０２に格納されたモータ制御プログラムを実行することにより、トルク制御手段、モータ電流制御手段、および補償制御手段として機能する（図３参照）。
【００２６】
ＦＥＴプリドライバ回路１１０は、ＭＣＵ１００から入力されるＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を、各相正負の通電信号（Ｕp，Ｕn、Ｖp、Ｖn、Ｗp，Ｗn）に変換して、モータ駆動回路１２０に出力する。
【００２７】
モータ駆動回路１２０は、一対のＦＥＴスイッチング素子からなるブリッジ回路をＵ相用，Ｖ相用，Ｗ相用として３相分備えており、各ＦＥＴスイッチング素子には還流ダイオードが並列接続されている。このブリッジ回路には、バッテリ１４から電源リレー１３を介して直流電圧が印加される。各ＦＥＴスイッチング素子の制御端子（ゲート端子）には、ＦＥＴプリドライバ回路１１０から通電信号が入力される。モータ駆動回路１２０に印加される直流電圧は、モータ駆動回路１２０内のＦＥＴスイッチング素子のスイッチング動作によって３相の交流電圧に変換され、それにより操舵補助モータ２０が駆動される。このブリッジ回路には、シャント抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続されている。このシャント抵抗Ｒ１，Ｒ２に電流検出回路１３０が接続され、これによって、操舵補助モータ２０の電流検出値Ｉｍを検出するようになっている。
【００２８】
位置検出回路１４０は、位置センサ２１に励磁電流を与えるとともに、位置センサ２１からの出力信号をモータ回転角信号θとして、Ａ／Ｄ変換器１０５に出力する。
【００２９】
図３は、ＣＰＵ１０１がモータ制御プログラムを実行することにより実現する機能（ＭＣＵの機能構成）を示す図である。
【００３０】
ＭＣＵ１００は、図３に示すように、操舵トルクＴと車速Ｖに基づいて操舵補助指令値を算出するトルク制御手段２００と、操舵補助指令値を補償することにより、ステアリング系のステアリング特性を補償する補償制御を行い、車両の前後加速度ΔＶに基づいて、補償制御の補償量を決定する補償制御手段２１０と、操舵補助モータ２０の駆動に関連した制御を行うモータ電流制御手段２２０とで構成されている。
【００３１】
上記構成のＭＣＵ１００では、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴが、トルク制御手段２００のアシスト量演算部２０１、補償制御手段２１０のトルク微分補償部２１１およびＳＡＴ推定部２１８に入力される。また、車速センサ１２で検出された車速Ｖが、トルク制御手段２００のアシスト量演算部２０１、補償制御手段２１０の車速微分部２１２に入力される。
【００３２】
トルク制御手段２００は、アシスト量演算部２０１と、位相補償部２０２とを備えている。アシスト量演算部２０１は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと、車速センサ１２で検出された車速Ｖが入力される。アシスト量演算部２０１は、車速Ｖをパラメータとして操舵トルクＴに対応する操舵補助指令値Ｉを格納しており、入力される操舵トルクＴ及び車速Ｖに基いて、操舵補助モータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定して、位相補償部２０２に出力する。位相補償部２０２は、操舵系の安定性を高めるために、操舵補助指令値Ｉを位相補償して加算部２１９に出力する。
【００３３】
補償制御手段２１０は、トルク微分補償部２１１と、車速微分部２１２と、比較部２１３と、モータ角速度推定部２１４と、モータ角加速度推定部２１５と、収斂性補償部２１６と、慣性補償部２１７と、ＳＡＴ（セルフトルクアライニング）推定部２１８と、加算部２１９とを備えている。
【００３４】
加算部２１９は、位相補償部２０２で位相補償された操舵補助指令値Ｉに、トルク微分補償部２１１のトルク微分補償値（補償量）、収斂性補償部２１６の収斂性補償値（補償量、慣性補償部２１７の慣性補償値（補償量）、およびＳＡＴ推定部２１８で算出されたＳＡＴ値を加算してトルク指令値Ｔｒｅｆを決定する。これにより、ステアリング特性の補償がなされたトルク指令値Ｔｒｅｆが決定される。車速微分部２１２は、車速センサ１２から入力される車速Ｖを微分して車両の前後加速度ΔＶを算出し、比較部２１３に出力する。
【００３５】
比較部２１３は、後述するように、トルクステアおよび制動時偏向を軽減するために、車両の前後加速度ΔＶを所定値（正の所定値α1、負の所定値α2）と比較して、トルク微分補償部２１１のトルク微分ゲインＫｔ、収斂性補償部２１６の収斂性ゲインＫｄ、慣性補償部２１７の慣性補償ゲインＫｉをそれぞれ決定して、トルク微分補償部２１１、収斂性補償部２１６、および慣性補償部２１７に出力する。
【００３６】
トルク微分補償部２１１は、応答性を高めるためのものであり、ステアリングの中立点付近の制御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現するフィードフォワード系の補償部であり、トルクセンサ１０から入力される操舵トルクＴと、比較部２１３から入力されるトルク微分ゲインＫｔとに基づいたトルク微分補償値を算出して加算部２１９に出力する。
【００３７】
モータ角速度推定部２１４は、位置検出回路１４０から入力されるモータ回転角信号θに基づいてモータ角速度ωを推定し、推定したモータ角速度ωを、モータ角加速度推定部２１５、収斂性補償部２１６、およびＳＡＴ推定部２１８に出力する。
【００３８】
モータ角加速度推定部２１５は、モータ角速度推定部２１４から入力されるモータ角速度ωに基づいて、モータ角加速度＊ωを推定し、推定したモータ角加速度＊ωを慣性補償部２１７およびＳＡＴ推定部２１８に出力する。
【００３９】
収斂性補償部２１６は、ハンドル回転を妨げる方向に制御するものであり、具体的には、車両のヨーの収斂性を改善するために、ハンドルが振れ回る動作に対してブレーキをかけるようになっており、入力されるモータ角速度ωと、比較部２１３から入力される収斂性ゲインＫｄとに基づいて、車両のヨーの収斂性を補償する収斂性補償値を算出して加算部２１９に出力する。
【００４０】
慣性補償部２１７は、ハンドル回転を助ける方向に制御し、具体的には、操舵補助モータ２０の慣性により発生する力相当分をアシストして慣性感又は制御の応答性の悪化を防止するものであり、入力されるモータ角加速度＊ωと、比較部２１３で算出された慣性補償ゲインＫｉとに基づいて、操舵補助モータ２０の慣性を補償する慣性補償値を算出し、加算部２１９に出力する。
【００４１】
ＳＡＴ推定部２１８は、ハンドルに適切な路面情報を反力として与えるようになっており、操舵トルクＴと、アシスト量演算部２０１の操舵補助指令値Ｉ、モータ角速度ωと、モータ角加速度＊ωが入力され、下式（１）に従って、ＳＡＴ値を推定する。ここで、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの状態を図４に示して説明する。ドライバがハンドルを操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従って操舵補助モータ２０がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪が転舵され、反力としてＳＡＴが発生する。また、その際、操舵補助モータ２０の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記式（１）のような運動方程式が得られる。
【００４２】
Ｊ・＊ω＋Ｆｒ・ｓｉｇｎ（ω）＋ＳＡＴ＝Ｔｍ＋Ｔ・・・（１）
ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、ＳＡＴについて解くと下記式（２）を導出することができる。
【００４３】
ＳＡＴ（ｓ）＝Ｔｍ（ｓ）＋Ｔ（ｓ）−Ｊ・＊ω（ｓ）−Ｆｒ・ｓｉｇｎ（ω（ｓ））  ・・・（２）
【００４４】
上記（２）式から分るように、操舵補助モータ２０の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ω、モータ角加速度＊ω、操舵補助力Ｉ及び操舵トルクＴよりＳＡＴ（セルフアライニングトルク）値を推定することができる。
【００４５】
モータ電流制御手段２２０は、電流指令値演算部２２１と、減算部２２２と、ＰＩ制御部２２３と、ＰＷＭ制御部２２４とを備えている。
【００４６】
電流指令値演算部２２１は、加算器２１９からトルク指令値Ｔｒｅｆが入力され、当該トルク指令値Ｔｒｅｆに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆを決定して、減算部２２２に出力する。なお、ブラシレスモータでは、トルク指令値Ｔｒｅｆの他に回転子のロータ角度も電流指令値演算部２２１に入力して電流指令値Ｉｒｅｆが決定される。
【００４７】
一方、操舵補助モータ２０のモータ電流は、電流検出値Ｉｍとして、電流検出回路１３０で検出され、電流指令値Ｉｒｅｆとともに減算部２２２へ入力される。減算部２２２は、それらの偏差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉｍを算出して、ＰＩ（比例積分）制御部２２２に出力する。ＰＩ（比例積分）制御部２２２は、偏差ΔＩの比例積分出力として、電圧補償量ＶｒｅｆをＰＷＭ制御部２２４に出力する。ＰＷＭ制御部２２４は、電圧補償量ＶｒｅｆをＰＷＭ処理して、ＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を出力する。このＰＷＭ制御信号は、ＦＥＴプリドライバ回路１１０に入力され、ＦＥＴプリドライバ回路１１０およびモータ駆動回路１２０を介して、操舵補助モータ２０が駆動される。
【００４８】
上記構成のＭＣＵ１００の動作例１を図５および図６を参照して説明する。図５は、比較部２１３の動作例１を説明するためのフローチャートである。図６は、トルク微分補正ゲインＫｔ1、収斂性補正ゲインＫｄ1、慣性補償補正ゲインＫｉ1の関数を示す図である。この動作例１では、トルクステアの抑制制御について説明する。
【００４９】
上述したように、ＦＦ車および４ＷＤ車などのように、操舵用の車輪が走行用の駆動輪を兼ねる車両においては、伝達される駆動力のアンバランスにより、駆動力の変化が大きい加速時および発進時（ΔＶ＝大）に、トルクステアが発生する。この場合、ステアリングの動きとしては、タイロッド６、ピニオンラック機構５を通じてステアリング軸２上の逆入力トルクとして伝わる。トルクセンサ１０は、この逆入力に応じたトルクを検出し、この検出トルクに基づいて操舵補助モータ２０が駆動され、トルクステアが軽減される方向へアシストされる。
【００５０】
しかしながら、各部伝達機構を介してトルクセンサ１０が逆入力トルクを検出し、その後トルクステアが軽減される方向へアシストされるため、車両挙動に対して、トルクステアを軽減する方向のアシストは遅れて発生することになり、トルクステアに対する抑制としては不十分である。そこで、動作例１では、フィードフォワード系のトルク微分補償部２１１のトルク微分補償制御をトルクステアの抑制に使用し、通常制御時に比してその補償量を増加することで、アシストの遅れを解消してトルクステアを軽減する。
【００５１】
また、動作例１では、収斂性補償部２１６の収斂性制御をトルクステアの抑制に使用し、通常制御時に比してその補償量を増加することで、逆入力トルクに対してステアリング軸２を動かされにくくしてトルクステアを軽減する。
【００５２】
さらに、動作例１では、慣性補償部２１７の慣性補償制御をトルクステアの抑制に使用し、通常制御時に比してその補償量を減少させることで、操舵補助モータ２０の応答を遅らせ、逆入力トルクに対してステアリング軸２を動かされにくくしてトルクステアを軽減する。
【００５３】
図５において、Ｋｔはトルク微分ゲイン、Ｋｄは収斂性ゲイン、Ｋｉは慣性補償ゲイン、Ｋｔ0は通常制御時のトルク微分ゲイン、Ｋｄ0は通常制御時の収斂性ゲイン、Ｋｉ0は通常制御時の慣性補償ゲイン、Ｋｔ1はトルク微分補正ゲイン、Ｋｄ1は収斂性補正ゲイン、Ｋｉ1は慣性補償補正ゲイン、ΔＶは車速微分による車両の前後加速度、α1は正の所定値を示している。
【００５４】
図６は、上記トルク微分補正ゲインＫｔ1、上記収斂性補正ゲインＫｄ1、上記慣性補償補正ゲインＫｉ1の関数を示しており、横軸は車両の前後加速度ΔＶ、縦軸はゲインを示している。同図において、ΔＶ≧α1（正の所定値）の場合には、トルク微分補正ゲインＫｔ1＝Ｆ1（ΔＶ）、収斂性補正ゲインＫｄ1＝Ｆ2（ΔＶ）、上記慣性補償補正ゲインＫｉ1＝Ｆ3（ΔＶ）となる。トルク微分補正ゲインＫｔ1および収斂性補正ゲインＫｄ1は、ΔＶが大きくなるほど大きくなり、他方、慣性補償補正ゲインＫｉ1は、ΔＶが大きくなるほど小さくなる。
【００５５】
ここで、同図においては、Ｆ1（ΔＶ）、Ｆ2（ΔＶ）、およびＦ3（ΔＶ）を線形関数としているが、非線形関数でもよい。また、トルク微分補正ゲインＫｔ1、上記収斂性補正ゲインＫｄ1、および上記慣性補償補正ゲインＫｉ1に対して、正の所定値をα1として共通にしているが、それぞれ異なる値にしてもよい。
【００５６】
図５において、比較部２１３は、ΔＶ≧α1（正の所定値）であるか否かを判定する（ステップＳ１）。比較部２１３は、ΔＶ≧α1（正の所定値）である場合には（ステップＳ１の「Ｙｅｓ」）、Ｋｔ＝Ｋｔ0×Ｋｔ1、Ｋｄ＝Ｋｄ0×Ｋｄ1、Ｋｉ＝Ｋｉ0×Ｋｉ1とする一方（ステップＳ２）、ΔＶ≧α1（正の所定値）でない場合には（ステップＳ１の「Ｎｏ」）、ステップＳ４に移行する。ステップＳ３では、比較部２１３は、所定時間経過したか否かを判断し、所定時間経過した場合には（ステップＳ３の「Ｙｅｓ」）、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、Ｋｔ＝Ｋｔ0、Ｋｄ＝Ｋｄ0、Ｋｉ＝Ｋｉ0とする。
【００５７】
これにより、車両の前後加速度ΔＶが、α1（正の所定値）以上の場合、すなわち、加速時および発進時（ΔＶ＝大）には、トルク微分補償部２１１では、トルク微分ゲインＫｔが通常制御時に比して増加するのでトルク微分補償値が増加し、また、収斂性補償部２１６では、収斂性ゲインＫｄが通常制御時に比して増加するので収斂性補償値が増加し、また、慣性補償部２１７では、慣性補償ゲインＫｉが通常制御時に比して減少するので慣性補償値が減少することになり、トルクステアを有効に抑制することが可能となる。
【００５８】
上記構成のＭＣＵ１００の動作例２を図７および図８を参照して説明する。図７は、比較部２１３の動作例２を説明するためのフローチャートである。図８は、トルク微分補正ゲインＫｔ2、収斂性補正ゲインＫｄ2、慣性補償補正ゲインＫｉ2の関数を示す図である。この動作例２では、制動時偏向の抑制制御について説明する。
【００５９】
上述したように、制動時においては、伝達される制動力のアンバランスやタイヤおよびサスペンションへの様々な方向からの力によって、制動力の変化が大きい急制動時（ΔＶ＝大）に制動時偏向が発生する。この場合、タイヤおよびサスペンションは、様々な方向から力が加わって、ステアリングの反対側からステアリング軸２を捩ろうとする力を発生させ、特にステアリング保舵時においては、保舵力が負荷となり、タイヤおよびサスペンション側から捩る力は、タイロッド６、ラックピニオン機構５、およびステアリング軸２を通じて伝わる。
【００６０】
しかしながら、トルクセンサ１０は、この力に応じたトルクを検出し、この検出トルクに基づいて操舵補助モータ２０が駆動され、タイヤおよびサスペンション側から捩る力を軽減する方向へアシストされる。すなわち、電動パワーステアリング装置のアシストは、制動時偏向を助長してしまうことになり得る。
【００６１】
そこで、動作例２では、フィードフォワード系のトルク微分補償部２１１の微分補償制御を制動時偏向の抑制に使用し、通常制御時に比してその補償量を下げることによって、アシストを遅らせアシスト量を即座に減らすことで、制動時偏向を軽減する。
【００６２】
また、動作例２では、収斂性補償部２１６の収斂性補償制御を制動時偏向の抑制に使用し、通常制御時に比してその補償量を上げることによって、逆入力トルクに対してステアリング軸を動かされにくくして制動時偏向を軽減する。
【００６３】
また、動作例２では、慣性補償部２１７の慣性補償制御を制動時偏向の抑制に使用し、通常制御時に比してその補償量を下げることによって、操舵補助モータ２０の応答を遅らせ、逆入力トルクに対してステアリング軸２を動かされにくくし、制動時偏向を軽減する。
【００６４】
図７において、Ｋｔはトルク微分ゲイン、Ｋｄは収斂性ゲイン、Ｋｉは慣性補償ゲイン、Ｋｔ0は通常制御時のトルク微分ゲイン、Ｋｄ0は通常制御時の収斂性ゲイン、Ｋｉ0は通常制御時の慣性補償ゲイン、Ｋｔ2はトルク微分補正ゲイン、Ｋｄ2は収斂性補正ゲイン、Ｋｉ2は慣性補償補正ゲイン、ΔＶは車速微分による車両の前後加速度、α2は負の所定値を示している。
【００６５】
図８は、上記トルク微分補正ゲインＫｔ2、上記収斂性補正ゲインＫｄ2、上記慣性補償補正ゲインＫｉ2の関数を示しており、横軸は車両の前後加速度ΔＶ、縦軸はゲインを示している。同図において、ΔＶ≦α2の場合には、トルク微分補正ゲインＫｔ2＝Ｆ4（ΔＶ）、収斂性補正ゲインＫｄ2＝Ｆ5（ΔＶ）、上記慣性補償補正ゲインＫｉ2＝Ｆ6（ΔＶ）となる。トルク微分補正ゲインＫｔ2および慣性補償補正ゲインＫｉ2は、ΔＶが小さくなるほど小さくなり、他方、収斂性補正ゲインＫｄ2は、ΔＶが小さくなるほど大きくなる。ここで、同図においては、Ｆ4（ΔＶ）、Ｆ5（ΔＶ）、およびＦ6（ΔＶ）を線形関数としているが、非線形関数でもよい。また、トルク微分補正ゲインＫｔ2、上記収斂性補正ゲインＫｄ2、および上記慣性補償補正ゲインＫｉ2に対して、負の所定値をα2として共通にしているが、それぞれ異なる値にしてもよい。
【００６６】
図７において、比較部２１３は、ΔＶ≦α2であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。比較部２１３は、ΔＶ≦α2である場合には（ステップＳ１１の「Ｙｅｓ」）、Ｋｔ＝Ｋｔ0×Ｋｔ2、Ｋｄ＝Ｋｄ0×Ｋｄ2、Ｋｉ＝Ｋｉ0×Ｋｉ2とする一方（ステップＳ１２）、ΔＶ≦α2でない場合には（ステップＳ１１の「Ｎｏ」）、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１３では、比較部２１３は、所定時間経過したか否かを判断し、所定時間経過した場合には（ステップＳ１３の「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、Ｋｔ＝Ｋｔ0、Ｋｄ＝Ｋｄ0、Ｋｉ＝Ｋｉ0とする。
【００６７】
これにより、車両の前後加速度ΔＶが、負の所定値α2以下の場合、すなわち、急制動時（ΔＶ＝大）には、トルク微分補償部２１１では、トルク微分ゲインＫｔが通常制御時に比して減少するのでトルク微分補償値（補償量）が減少し、また、収斂性補償部２１６では、収斂性ゲインＫｄが通常制御時に比して増加するので収斂性補償値（補償量）が増加し、また、慣性補償部２１７では、慣性補償ゲインＫｉが通常制御時に比して減少するので慣性補償値（補償量）が減少することになり、制動時偏向を有効に抑制することが可能となる。
【００６８】
なお、動作例１および動作例２を組み合わせて実施することにしてもよい。図９は、動作例１と動作例２を組み合わせた動作のフローチャートを示している。図９において、図６および図８と同様な処理を行うステップには同一のステップ番号を付してある。
【００６９】
以上説明したように、実施例１によれば、補償制御手段２１０は、ステアリング特性を補償する補償制御を行い、車両の前後加速度ΔＶに基づいて、補償制御の補正量を決定することとしたので、トルクステアおよび制動時偏向を軽減することが可能となる。また、電動パワーステアリング装置のユニット単体でトルクステアおよび制動時偏向を軽減することができ、他ユニットとの協調制御を用いる必要がないため、簡素であり開発工数を削減することができる。また、車輪速センサや駆動力センサなど、他に複雑なユニットを持つ必要がないため、安価な構成とすることができる。
【００７０】
また、実施例１によれば、補償制御手段２１０は、車両の前後加速度ΔＶの符号に基づいて、補償制御の制御内容を切り替えることとしたので、車両の前後加速度が正の場合には、トルクステアを軽減し、車両の前後加速度が負の場合には、制動時偏向を軽減することが可能となる。
【００７１】
また、実施例１によれば、補償制御は、操舵力の変動を抑制するトルク微分補償制御と、ハンドル回転を妨げる方向に制御する収斂性補償制御と、ハンドル回転を助ける方向に制御する慣性補償制御とを含み、補償制御手段２１０は、車両の前後加速度ΔＶに基づいて、トルク微分補償制御、収斂性補償制御、および慣性補償制御の補償量を変更することとしたので、ステアリング特性を補償する複数の補償制御を使用して、トルクステアおよび制動時偏向を抑制することができ、より効果的にトルクステアおよび制動時偏向を軽減することが可能となる。
【００７２】
また、実施例１によれば、補償制御手段２１０は、車両の前後加速度ΔＶが正の所定値（α1）以上である場合には、トルク微分補償制御の補償量を通常制御時に比して増加、前記収斂性補償制御の補償量を通常制御時に比して増加、および慣性補償制御の補償量を通常制御時に比して減少させることとしたので、トルク微分補償制御ではアシストの遅れを解消し、収斂性制御では、逆入力トルクに対してステアリング軸を動かされにくくし、慣性補償制御では、操舵補助モータ４０の応答を遅らせ、逆入力トルクに対してステアリング軸を動かされにくくすることによりトルクステアを軽減することが可能となる。
【００７３】
また、実施例１によれば、補償制御手段２１０は、車両の前後加速度が負の所定値（α2）以下である場合には、トルク微分補償制御の補償量を通常制御時に比して減少、収斂性補償制御の補償量を通常制御時に比して増加、および慣性補償制御の補償量を通常制御時に比して減少させることとしたので、トルク微分補償制御では、アシストを遅らせアシスト量を即座に減らし、収斂性補償制御では、逆入力トルクに対してステアリング軸を動かされにくくし、慣性補償制御では、操舵補助モータ２０の応答を遅らせ、逆入力トルクに対してステアリング軸を動かされにくくすることにより制動時偏向を軽減することが可能となる。
【００７４】
また、実施例１によれば、車両の前後加速度ΔＶ≧α1（正の所定値）の場合には、トルク微分補正ゲインＫｔ1＝Ｆ1（ΔＶ）、収斂性補正ゲインＫｄ1＝Ｆ2（ΔＶ）、慣性補償補正ゲインＫｉ1＝Ｆ3（ΔＶ）、車両の前後加速度ΔＶ≦α2（負の所定値）の場合には、トルク微分補正ゲインＫｔ2＝Ｆ4（ΔＶ）、収斂性補正ゲインＫｄ2＝Ｆ5（ΔＶ）、上記慣性補償補正ゲインＫｉ2＝Ｆ6（ΔＶ）とし、車両の前後加速度ΔＶに応じて補正量を可変としているので、車両の前後加速度ΔＶが小さい場合には比較的小さい補正量とするため、通常のステアリング操舵への影響を低減することが可能となる。
【実施例２】
【００７５】
実施例１では、比較部２１３が使用する正の所定値α1，負の所定値α2を固定値としているが、実施例２は、正の所定値α1，負の所定値α2を可変としたものである。
【００７６】
図１０は、実施例２に係わるＭＣＵ１００の機能構成図を示しており、ＳＡＴ値に応じて、正の所定値α1，負の所定値α2を可変とした場合の構成を示す図である。図１０において、図３と同等機能を有する部位には同一符号を付し、共通する部分の説明は省略する。
【００７７】
図１０において、ＳＡＴ推定部２１８は、推定したＳＡＴ値を比較部２１３に出力する。比較部２１３は、ＳＡＴ値と、正の所定値α1，負の所定値α2との関係を示すマップを備えており、ＳＡＴ推定部２１８から入力されるＳＡＴ値に基づいて、正の所定値α1，負の所定値α2を決定し、車両の前後加速度ΔＶを決定した正の所定値α1，負の所定値α2と比較して、トルク微分補償部２１１のトルク微分ゲインＫｔ、収斂性補償部２１６の収斂性ゲインＫｄ、慣性補償部２１７の慣性補償ゲインＫｉをそれぞれ算出して、トルク微分補償部２１１、収斂性補償部２１６、および慣性補償部２１７に出力する。
【００７８】
図１１は、ＳＡＴ値と正の所定値α1，負の所定値α2の関係を示すマップの一例を示す図である。同図において、｜α1｜＝｜α2｜としており、横軸はＳＡＴ値、縦軸は所定値α1、α2の絶対値を示している。ここでは、｜α1｜＝｜α2｜としているが、｜α1｜≠｜α2｜としてもよい。
【００７９】
図１１において、ＳＡＴ値が小さい場合に比してＳＡＴ値が大きい場合に、所定値の絶対値（｜α1｜、｜α2｜）を大きく設定している。したがって、ＳＡＴ値が小さい方がトルクステアおよび制動時偏向の抑制制御が強く作用することになる（図６，８参照）。これにより、トルクステアおよび制動時偏向の抑制制御を作動させたい直進加速中や直進制動中には、トルクステアおよび制動時偏向の抑制制御が強く作用して、トルクステアおよび制動時偏向を効果的に軽減することができ、また、通常の操舵中には、トルクステアおよび制動時偏向の抑制制御が弱く作用して、当該トルクステアおよび制動時偏向の抑制制御の介入による操舵性能の変化を抑えることができる。なお、ここでは、ＳＡＴ値を推定することとしたが、ＳＡＴ値は、推定値に限られるものではなく、センサなどによる測定検出値でもよい。
【００８０】
なお、タイヤおよび路面のグリップがある程度確保されている場合、車両走行特性として、操舵角検出値とＳＡＴ値は相関があるので、ＳＡＴ検出値の代わりに操舵角検出値を用いることにしてもよい。
【００８１】
図１２は、実施例２に係わるＭＣＵ１００の機能構成図を示しており、操舵角検出値に応じて、正の所定値α1，負の所定値α2を可変とした場合の構成を示す図である。図１２において、図３と同等機能を有する部位には同一符号を付し、共通する部分の説明は省略する。
【００８２】
図１２において、操舵角検出部３００は、検出した操舵角検出値を比較部２１３に出力する。比較部２１３は、操舵角検出値と正の所定値α1，負の所定値α2の関係を示すマップを備えており、操舵角検出部３００から入力される操舵角検出値に基づいて、正の所定値α1，負の所定値α2を決定し、車両の前後加速度ΔＶを決定した正の所定値α1，負の所定値α2と比較して、トルク微分補償部２１１のトルク微分ゲインＫｔ、収斂性補償部２１６の収斂性ゲインＫｄ、慣性補償部２１７の慣性補償ゲインＫｉをそれぞれ算出して、トルク微分補償部２１１、収斂性補償部２１６、および慣性補償部２１７に出力する。
【００８３】
図１３は、操舵角検出値と正の所定値α1，負の所定値α2の関係を示すマップの一例を示す図である。同図において、｜α1｜＝｜α2｜としており、横軸は操舵角検出値、縦軸は所定値α1、α2の絶対値を示している。ここでは、｜α1｜＝｜α2｜としているが、｜α1｜≠｜α2｜としてもよい。
【００８４】
実施例２によれば、補償制御手段２１０は、ＳＡＴ（セルフアライニングトルク）値または操舵角検出値に基づいて、所定値（α1、α2）を変更することとしたので、トルクステアおよび制動時偏向の抑制制御を作動させたい直進加速中や直進制動中には、トルクステアおよび制動時偏向の抑制制御が強く作用して、トルクステアおよび制動時偏向を効果的に軽減することができ、また、通常の操舵中には、トルクステアおよび制動時偏向の抑制制御が弱く作用して、当該トルクステアおよび制動時偏向の抑制制御の介入による操舵性能の変化を抑えることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置、電動パワーステアリング装置の制御方法、およびコンピュータが実行するためのプログラムは、トルクステアおよび制動時偏向を軽減する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示す図である。
【図２】図１のコントロールユニットのハードウェア構成を示す図である。
【図３】ＣＰＵがモータ制御プログラムを実行することにより実現する機能（ＭＣＵの機能構成）を示す図である。
【図４】路面からステアリングまでの間に発生するトルクの状態を説明するための図である。
【図５】比較部の動作例１を説明するためのフローチャートである。
【図６】トルク微分補正ゲインＫｔ1、収斂性補正ゲインＫｄ1、慣性補償補正ゲインＫｉ1の関数を示す図である。
【図７】比較部の動作例２を説明するためのフローチャートである。
【図８】トルク微分補正ゲインＫｔ2、収斂性補正ゲインＫｄ2、慣性補償補正ゲインＫｉ2の関数を示す図である。
【図９】動作例１と動作例２を組み合わせた場合のフローチャートである。
【図１０】実施例２に係わるＭＣＵの機能構成図である（その１）。
【図１１】ＳＡＴ値と所定値の関係を示すマップの一例を示す図である。
【図１２】実施例２に係わるＭＣＵの機能構成図である（その２）。
【図１３】操舵角検出値と所定値の関係を示すマップの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  操向ハンドル
２  ステアリング軸
３  減速ギア
４ａ，４ｂ  ユニバーサルジョイント
５  ピニオンラック機構
６  タイロッド
１０  トルクセンサ
１２  車速センサ
１４  バッテリ
２０  操舵補助モータ
３０  コントロールユニット
１００  ＭＣＵ（マイクロコントロールユニット）
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  ＥＥＰＲＯＭ
１０５  Ａ／Ｄ変換器
１０６  インターフェース
１０７  バス
１１０  ＦＥＴプリドライバ回路
１２０  モータ駆動回路（インバータ）
１３０  電流検出回路
１４０  位置検出回路
２００  トルク制御手段
２０１  アシスト量演算部
２０２  位相補償部
２１０  補償制御手段
２１１  トルク微分補償部
２１２  車速微分部
２１３  比較部
２１４  モータ角速度推定部
２１５  モータ角加速度推定部
２１６  収斂性補償部
２１７  慣性補償部
２１８  ＳＡＴ（セルフトルクアライニング）推定部
２１９  加算部
２２０  モータ電流制御手段
２２１  電流指令値演算部
２２２  減算部
２２３  ＰＩ制御部
２２４  ＰＷＭ制御部
【図１】
2008221929.tif 000003
【図２】
2008221929.tif 000004
【図３】
2008221929.tif 000005
【図４】
2008221929.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008221929.tif 000008
【図７】
2008221929.tif 000009
【図８】
2008221929.tif 000010
【図９】
2008221929.tif 000011
【図１０】
2008221929.tif 000012
【図１１】
2008221929.tif 000013
【図１２】
2008221929.tif 000014
【図１３】
2008221929.tif 000015