(57)【要約】【課題】電流指令値に対する応答性を低下させることなく、保舵振動を低減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。【解決手段】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モータ１２を備え、少なくとも操舵トルクＴに応じた操舵補助力を発生させるべく、電動モータ１２を駆動制御する。このとき、ステアリングホイール１が保舵状態にあると判定したときには、モータ駆動電流Ｉ（又は、電流指令値Ｉｔとモータ駆動電流Ｉとの偏差ΔＩ）に対するフィルタ処理を実施し、電流指令値Ｉｔとフィルタ処理後のモータ電流Ｉ´との偏差ΔＩ（又はフィルタ処理後の偏差ΔＩ´）に基づいて電動モータ１２を帰還制御する。【選択図】図２
2008260357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段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手段と、操舵系に付与する操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータのモータ駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、前記電流指令値と前記モータ駆動電流との偏差に基づいて前記電動モータを帰還制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
ステアリングホイールが保舵状態にあるか否かを判定する保舵状態判定手段と、前記モータ駆動電流に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記保舵状態判定手段で前記ステアリングホイールが保舵状態にあると判定したとき、前記フィルタ処理手段でフィルタ処理された前記モータ駆動電流と前記電流指令値との偏差に基づいて、前記電動モータを帰還制御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】
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段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手段と、操舵系に付与する操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータのモータ駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、前記電流指令値と前記モータ駆動電流との偏差に基づいて前記電動モータを帰還制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
ステアリングホイールが保舵状態にあるか否かを判定する保舵状態判定手段と、前記偏差に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記保舵状態判定手段で前記ステアリングホイールが保舵状態にあると判定したとき、前記フィルタ処理手段でフィルタ処理された前記偏差に基づいて、前記電動モータを帰還制御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３】
車速を検出する車速検出手段、前記電動モータのモータ回転角を検出する回転角検出手段及び前記電動モータのモータ角速度検出手段の少なくとも１つを有し、前記保舵状態判定手段は、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルク、前記電流指令値演算手段で演算した電流指令値、前記車速検出手段で検出した車速、前記回転角検出手段で検出したモータ回転角及び前記角速度検出手段で検出したモータ角速度の少なくとも１つに基づいて、前記ステアリングホイールが保舵状態にあるか否かを判定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】
前記フィルタ処理手段のフィルタは、ローパスフィルタにより構成されていることを特徴とする請求項１〜３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、操舵系に付与する操舵補助トルクを発生する電動モータを備える電動パワーステアリング装置に関し、特に保舵時の振動や異音を低減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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置として、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて操舵力を補うモータと、操舵トルクに基づいて決定する電流指令値とモータに流れるモータ電流との偏差に基づいて当該モータを帰還制御するモータ制御手段とを備え、ステアリングホイールの回転速度に対応して前記モータ制御手段の帰還応答特性を変更するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより、走行時の急操舵において遅れることなく操舵力をアシストし、停車時の微速操舵や保舵においてはステアリングホイールの振動やモータのうなり音を抑制している。
【０００３】
また、操舵トルクの時間変化量であるトルク微分値に基づいて、操舵手段が保舵状態であるか操舵状態であるかを判別し、その判別結果に基づいて、電動モータの制御ゲインを変更する電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、電動機を電流フィードバック制御により駆動制御する電動機制御手段を有する電動パワーステアリング装置として、電流フィードバックループの一巡伝達関数における交差周波数を、電動機の回転系の１次の固有振動数以上に設定することで、ハンドル保舵時の電流振動による操舵感悪化とハンドル高速回転時の機械系振動による騒音とを低減するというものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
また、操舵トルクに基づいて操舵系に対する操舵アシスト力を発生させる制御信号を電動モータに出力する制御手段を有する電動パワーステアリング装置として、電動モータの回転方向が反転し、且つモータ電流が所定の第１電流閾値以下であると判断した場合には、前記制御手段の比例ゲインを減少させるというものが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００１−２３９９４７号公報
【特許文献２】特開２００１−２５３３５８号公報
【特許文献３】特開２００２−５９８６０号公報
【特許文献４】特開２００４−３５８９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記各特許文献に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、電流指令値に対する応答性を低下させることで保舵時の振動や異音の発生を低減しているので、保舵状態から転舵状態へ移行するとき、電流指令値に対する応答性が不連続となり、操舵感に不連続感が生じてしまう。
また、保舵時に制御ゲインを下げることで電流検出値の振動の影響を低減させ、これにより保舵振動を低減させており、この場合、電流検出値と一緒に電流指令値の変化量も低減することになる。したがって、制御ゲインを下げすぎると、電流指令値に対する応答性を低下させてしまい、背反として転舵開始時に固着感やリップル感が生じてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、操舵感を損ねるような電流指令値に対する応答性の低下を行うことなく、保舵振動を低減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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段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手段と、操舵系に付与する操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータのモータ駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、前記電流指令値と前記モータ駆動電流との偏差に基づいて前記電動モータを帰還制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
ステアリングホイールが保舵状態にあるか否かを判定する保舵状態判定手段と、前記モータ駆動電流に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記保舵状態判定手段で前記ステアリングホイールが保舵状態にあると判定したとき、前記フィルタ処理手段でフィルタ処理された前記モータ駆動電流と前記電流指令値との偏差に基づいて、前記電動モータを帰還制御することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段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手段と、操舵系に付与する操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータのモータ駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、前記電流指令値と前記モータ駆動電流との偏差に基づいて前記電動モータを帰還制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
ステアリングホイールが保舵状態にあるか否かを判定する保舵状態判定手段と、前記偏差に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記保舵状態判定手段で前記ステアリングホイールが保舵状態にあると判定したとき、前記フィルタ処理手段でフィルタ処理された前記偏差に基づいて、前記電動モータを帰還制御することを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は２に係る発明において、車速を検出する車速検出手段、前記電動モータのモータ回転角を検出する回転角検出手段及び前記電動モータのモータ角速度検出手段の少なくとも１つを有し、前記保舵状態判定手段は、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルク、前記電流指令値演算手段で演算した電流指令値、前記車速検出手段で検出した車速、前記回転角検出手段で検出したモータ回転角及び前記角速度検出手段で検出したモータ角速度の少なくとも１つに基づいて、前記ステアリングホイールが保舵状態にあるか否かを判定することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１〜３の何れか１項に係る発明において、前記フィルタ処理手段のフィルタは、ローパスフィルタにより構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ステアリングホイールが保舵状態にあると判定したときに、電流検出値に対してフィルタ処理を施し、フィルタ処理後の電流検出値と電流指令値との偏差に基づいて電動モータを帰還制御するので、電流検出値のＡ／Ｄ変換による量子化誤差の影響を低減することができ、電流指令値に対する応答性を低下させることなく保舵振動を低減させることができ、操舵感を向上させることができるという効果が得られる。
【００１２】
また、ステアリングホイールが保舵状態にあると判定したときに、電流指令値と電流検出値との偏差に対してフィルタ処理を施し、フィルタ処理後の偏差に基づいて電動モータを帰還制御するので、電流検出値や操舵トルクセンサのＡ／Ｄ変換による量子化誤差の影響を低減することができ、電流指令値に対する応答性を低下させることなく保舵振動を低減させることができ、操舵感を向上させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図中、符号ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、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伝達される入力軸２ａとこの入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
【００１４】
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成される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、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成される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を介して左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって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、ギヤハウジング８ａ内に、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ｂとこのピニオン８ｂに噛合するラック軸８ｃ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８ｂに伝達された回転運動をラック軸８ｃ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に連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結された操舵補助力を発生する電動機としての例えばブラシレスモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
また、減速ギヤ１１のステアリングホイール１側に連接されたハウジング１３内に操舵トルクセンサ１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４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、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出するように構成されている。
【００１６】
そして、操舵トルクセンサ１４から出力される操舵トルク検出値Ｔは、図２に示すように、コントローラ１５に入力される。このコントローラ１５には、トルク検出値Ｔの他に車速センサ１６で検出した車速検出値Ｖ、電動モータ１２に流れるモータ電流Ｉ及びレゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角検出部１７で検出した電動モータ１２の回転角θも入力され、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させる操舵補助トルク指令値ＩM*を算出し、算出した操舵補助トルク指令値ＩM*に対して、回転角θをもとに算出するモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいて各種補償処理を行って電流指令値Ｉｔを算出する。そして、電流指令値Ｉｔとモータ電流Ｉとに基づいて電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック処理し、電動モータ１２を駆動制御するモータ電流Ｉを出力する。
【００１７】
すなわち、コントローラ１５は、操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて操舵補助トルク指令値ＩM*を演算する操舵補助トルク指令値演算部２１と、算出された操舵補助トルク指令値ＩM*を補償する指令値補償部２２と、この指令値補償部２２で補償された電流指令値Ｉｔに基づいてモータ電流Ｉを生成するモータ電流制御部２３とを備えている。
また、コントローラ１５は、操舵トルクＴに基づいて操舵トルク微分値Ｔ´を演算する微分算出部５１と、操舵トルク微分値Ｔ´、車速Ｖ、モータ回転角θ、モータ角速度ω及び電流指令値Ｉｔに基づいて、ステアリングホイール１が保舵状態にあるか否かを判定し、信号Ｓを出力する保舵状態判定部５２とを備えている。
【００１８】
ここで、保舵状態判定部５２から出力される信号Ｓは、後述するフィルタ処理部６１に出力され、後述するスイッチ６１ａの切り替えが行われるようになっている。
操舵補助トルク指令値演算部２１では、先ず、トルク指令値演算部４１で、操舵トルクＴ及び車速Ｖをもとに図３に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩM*を算出する。
【００１９】
この操舵補助トルク指令値算出マップは、図３に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値ＩM*をとると共に、車速Ｖをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値ＩM*が“０”を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助トルク指令値ＩM*が操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値ＩM*が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
【００２０】
そして、位相補償部４２で、上記操舵補助トルク指令値ＩM*に対して位相補償を行い、位相補償後の操舵補助トルク指令値ＩM*を後述する加算器３６に出力する。また、微分補償部４３では、操舵トルクＴを微分した操舵トルク微分値Ｔ´をもとに操舵トルクＴに対して補償を行い、これを後述する加算器３６に出力する。
指令値補償部２２は、回転角検出部１７で検出されるモータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出する角速度演算部３１と、この角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出する角加速度演算部３２と、角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ω及び車速Ｖに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部３３と、角加速度演算部３２で算出されたモータ角加速度α及び車速Ｖに基づいて電動モータ１２の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部３４とを少なくとも有する。
【００２１】
そして、減算器３５で、収斂性補償部３３から算出される収斂性補償値Ｉｃが慣性補償部３４から算出される慣性補償値Ｉｉから減算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助トルク指令値演算部２１から出力される操舵補助トルク指令値ＩM*に加算器３６で加算されて電流指令値Ｉｔが算出される。
また、モータ電流制御部２３は、電動モータ１２に供給されるモータ電流Ｉを検出するモータ電流検出器６０と、保舵状態判定部５２から入力される信号Ｓに応じてモータ電流Ｉにフィルタ処理を施してモータ電流Ｉ´を出力するフィルタ処理部６１と、電流指令値Ｉｔからモータ電流Ｉ´を減算して電流偏差ΔＩを求める減算器６２と、電流偏差ΔＩに対して比例積分制御を行って電圧指令値Ｖｔを算出するＰＩ制御部６３と、電圧指令値Ｖｔに基づいてデューティ演算を行ってデューティ比を算出し、そのデューティ比に基づいてパルス幅変調を行ってパルス幅変調信号を出力するＰＷＭ制御部６４と、このパルス幅変調信号に基づいてモータ電流Ｉを電動モータ１２に出力するインバータ６５とを備えている。
【００２２】
フィルタ処理部６１には、保舵状態判定部５２から出力される信号Ｓが入力される。そして、スイッチ６１ａは、ステアリングホイール１が保舵状態にないことを意味する論理値“０”の信号Ｓが入力されているときには、実線で示す状態となっており、ステアリングホイール１が保舵状態となっていることを意味する論理値“１”の信号Ｓが入力されているときには、破線で示す状態へ切り替わるようになっている。
【００２３】
このような構成により、フィルタ処理部６１は、論理値“０”の信号Ｓが入力されているときには、モータ電流検出部６０で検出したモータ電流Ｉをそのままモータ電流Ｉ´として出力する。
一方、フィルタ処理部６１は、論理値“１”の信号Ｓが入力されているときには、モータ電流検出部６０で検出したモータ電流Ｉに対してフィルタ処理を施すフィルタ６１ｂからの出力値をモータ電流Ｉ´として出力する。
【００２４】
ここで、本実施形態では、フィルタ６１ｂは、ＩＩＲローパスフィルタとする。
また、微分算出部５１は、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴを微分して、操舵トルク微分値（時間変化量）Ｔ´を算出し、これを保舵状態判定部５２へ出力する。
保舵状態判定部５２は、操舵トルク微分値Ｔ´、車速Ｖ、モータ回転角θ、モータ角速度ω及び電流指令値Ｉｔがそれぞれ入力されて、後述する保舵状態判定処理を実行し、ステアリングホイール１が保舵状態にあるか否かを示す信号Ｓを出力する。
【００２５】
図４は、保舵状態判定部５２で実行される保舵状態判定処理手順を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１で、操舵トルク微分値Ｔ´、車速Ｖ、モータ回転角θ、モータ角速度ω及び電流指令値Ｉｔの各種データを読み込み、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、以下の保舵状態判定条件が成立するか否か、即ちステアリングホイール１の操舵状態が、通常操舵状態から保舵状態に切り替わったか否かを判定する。具体的には、操舵トルク微分値Ｔ´が操舵トルク微分閾値ＴTH´（例えば、操舵トルク２ｍｓ間の変化量で４ＬＳＢ）より小さいか否か、車速Ｖが車速閾値ＶTH（例えば、８ｋｍ／ｈ）より小さいか否か、モータ回転数Ｎｍがモータ回転数閾値ＮｍTHより小さいか否か、モータ角速度ωがモータ角速度閾値ωTHより小さいか否か、及び電流指令値Ｉｔが電流指令値閾値ＩｔTH（例えば、２Ａ）より大きいか否かをそれぞれ判定する。
【００２６】
そして、Ｔ´＜ＴTH´、且つＶ＜ＶTH、且つＮｍ＜ＮｍTH、且つω＜ωTH、且つＩｔ＞ＩｔTHであるときには、ステアリングホイール１が保舵状態にあると判断してステップＳ３に移行し、それ以外のときには、ステアリングホイール１が非保舵状態であると判断してステップＳ４に移行する。
このように、車速Ｖが大きいときは、走行時の操舵性能を確保するため、フィルタ処理部６１によるフィルタ機能をオフして通常操舵時の電流制御状態を確保するようにする。
【００２７】
なお、保舵状態判定条件として、上記各条件に、操舵トルクＴが所定範囲に属するか否か（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２か否か）等の条件も加えることもできる。
そして、ステップＳ３では、論理値“１”の信号Ｓをフィルタ処理部６１に対して出力してから保舵状態判定処理を終了し、ステップＳ４では、論理値“０”の信号Ｓをフィルタ処理部６１に対して出力してから保舵状態判定処理を終了する。
【００２８】
なお、図２において、操舵トルクセンサ１４が操舵トルク検出手段に対応し、車速センサ１６が車速検出手段に対応し、操舵補助トルク指令値演算部２１及び指令値補償部２２が電流指令値演算手段に対応し、モータ電流制御部２３がモータ制御手段に対応し、保舵状態判定部５２が保舵状態判定手段に対応し、回転角検出部１７が回転角検出手段に対応し、角速度演算部３１が角速度検出手段に対応し、モータ電流検出部６０が駆動電流検出手段に対応し、フィルタ処理部６１がフィルタ処理手段に対応している。
【００２９】
次に、本発明の第１の実施形態における動作について説明する。
今、車両の走行を開始するために、イグニッションスイッチＩＧをオン状態としたものとすると、コントローラ１５に電源が投入されて操舵補助制御処理が実行開始され、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴ、車速センサ１６で検出した車速Ｖ、モータ電流検出部６０で検出したモータ電流Ｉ、回転角検出部１７で検出したモータ回転角θがコントローラ１５に供給される。
【００３０】
したがって、操舵補助トルク指令値演算部２１で、操舵トルクＴと車速Ｖとに基づいて図３に示す操舵補助指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩM*を算出する。一方、回転角検出部１７で検出したモータ回転角θが角速度演算部３１に入力されてモータ角速度ωが算出され、このモータ角速度ωが角加速度演算部３２に入力されてモータ角加速度αが算出される。
【００３１】
そして、収斂性補償部３３でモータ角速度ωに基づいて収斂性補償値Ｉｃが算出され、慣性補償部３４でモータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉが算出され、これらが減算器３５に入力されて指令値補償値Ｉｃｏｍが算出され、これが加算器３６で操舵補助トルク指令値ＩM*に加算されて電流指令値Ｉｔが算出される。
このとき、車両が走行状態にある場合には、操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴ及び車速センサ１６で検出される車速Ｖに基づいた操舵補助トルク指令値ＩM*が算出される。そして、指令値補償部２２で算出される各補償値によって操舵補助トルク指令値ＩM*に対する補償が行われ、電流指令値Ｉｔが演算される。
【００３２】
ここで、車両がカーブ路に進入し、操舵トルク微分値Ｔ´が操舵トルク微分閾値ＴTH´以上となっているものとすると、保舵状態判定部５２において、図４のステップＳ２でＮｏと判定されるため、ステップＳ４に移行してステアリングホイール１が非保舵状態にあるとして論理値“０”の信号Ｓがフィルタ処理部６１に出力される。したがって、モータ電流Ｉにフィルタ処理が施されることなく、モータ駆動電流検出部６０で検出されたモータ電流Ｉと上記電流指令値Ｉｔとに基づいた電流フィードバック制御により電動モータ１２が駆動制御される。これにより、運転者の操舵負担を軽減するような操舵補助力が発生される。
【００３３】
この状態から、車両が直進路に進入するなどにより、ステアリングホイール１が保舵状態となると、保舵状態判定部５２は、図４のステップＳ２でＹｅｓと判定してステップＳ３に移行し、論理値“１”の信号Ｓをフィルタ処理部６１に出力する。そのため、フィルタ処理部６１は、モータ電流Ｉに対してフィルタ処理を施したモータ電流Ｉ´と上記電流指令値Ｉｔとに基づいた電流フィードバック制御により電動モータ１２が駆動制御される。
【００３４】
ところで、図５に示すように、電動モータ１００の駆動制御方式として、電流検出値を用いたフィードバック制御を採用している場合、電流検出値が振動していると、ＰＩ制御器１１０からの出力（デューティ指令値）もその影響を受けて振動してしまう。
保舵振動は、Ａ／Ｄ量子化によるリミットサイクル振動で起こっており、Ａ／Ｄ量子化は、電流検出信号とトルク信号との２箇所で起こることがわかっている。
【００３５】
そこで、双方が対策できるよう、図６に示すように、ＰＩ制御器１１０の前段にＬＳＢフィルタ１２０と保舵ゲイン１３０とを設けることで、リミットサイクルの影響を低減することが考えられている。ここでは、保舵ゲインを下げることにより、信号の変化量を小さくし、電流検出値の振動の影響を低減している。なお、ＬＳＢフィルタ１２０は、保舵ゲイン１３０の前に設けることで、信号の分解能を向上させる役割を担っており、モータ回転数が所定回転数より低い低回転時にフィルタ機能がオンするように構成されている。
【００３６】
この対策により、保舵振動は低減するが、電流検出値と一緒に電流指令値の変化量も低減されてしまうため、保舵ゲインを下げすぎると電流指令値に対するデューティ指令値の応答性が低下してしまい、背反として転舵開始時における固着感が発生してしまう。
例えば、エンジン仕様車では、エンジンが常時回り、常に振動があるため、比較的高い保舵ゲインで保舵振動性能を達成でき、固着感との両立を図ることができる。しかし、ハイブリッド仕様車のようにエンジンＯＦＦ状態がある静音性の高い車両では、エンジン仕様車と同じ保舵ゲインでは保舵振動性能を達成することができず、保舵ゲインを比較的低い値まで下げる必要があるが、その保舵ゲインでは固着感が発生してしまう。このように、従来の車両では保舵振動性能と固着感との両立が困難であった。
【００３７】
ところで、電流検出値をフィードバックさせないフィードフォワード制御における保舵振動とフィードバック制御における保舵振動とを比較すると、図７に示すように、電流検出値の振動の影響を受けないフィードフォワード制御の方が、保舵振動が小さくなることがわかる。すなわち、保舵振動におけるリミットサイクルの影響は、電流検出信号が支配的であり、この電流検出信号の振動を低減すれば保舵振動が低減することがわかる。
【００３８】
そこで、本実施形態のように、保舵時において、電流検出値をローパスフィルタ処理することにより、電流検出値の振動を低減させ、その結果、電流指令値に対する応答性を低下させることなく、保舵時の振動、異音を低減させることができる。つまり、保舵ゲインを固着感が発生しない範囲に設定しても、保舵振動を低減させることができ、保舵振動性能と固着感との両立を図ることができる。
【００３９】
ここで、本実施形態で使用するフィルタとして、ＩＩＲローパスフィルタを採用している。保舵振動を低減するには、信号に含まれる保舵振動の周波数帯域（２５０Ｈｚ周辺）が低減できればよいと推測される。したがって、上記保舵振動の周波数帯域の信号が低減されるように上記フィルタを設計する。
図８は、本実施形態で使用するフィルタの周波数特性を示す図である。この図８のＡに示すように、保舵振動の周波数帯域である２５０Ｈｚで、信号が十分に低減されて保舵振動性能が達成されていることがわかる。
【００４０】
このように、ステアリングホイール１が保舵状態にある場合には、電流検出値に対して上記のように設計されたＩＩＲローパスフィルタによるフィルタ処理を施すことにより、保舵振動を効果的に低減することができる。
ところで、ステアリングホイールの保舵判定は、モータ回転数に基づいて行われるのが一般的である。しかしながら、モータ回転数のみに基づいて保舵判定を行うと、急反転時など、瞬間的にモータ回転数が０となる場合に、ステアリングホイールが保舵状態にあると判断されることになる。
【００４１】
保舵状態と判断されると、保舵状態判定部５２から論理値“１”の信号Ｓがフィルタ処理部６１に対して出力され、フィルタ機能がＯＮとなる。フィルタは応答性が低いため、急反転時に保舵状態と判断されてフィルタがＯＮになった瞬間、図９に示すように、電流検出値が不連続となり、異音が発生するおそれがある。
そこで、本実施形態では、ステアリングホイールの保舵判定に操舵トルク微分値Ｔ´を用い、急反転時は転舵→保舵状態に遷移するときに比べて操舵トルクの変動量が大きいことを考慮し、操舵トルクの変化量が閾値以上である場合には、保舵状態と判定しないようにしている。
【００４２】
これにより、急反転時において保舵状態と判定されることを防止することができるので、異音の発生を防止することができる。
このように、上記第１の実施形態では、ステアリングホイールが保舵状態にあると判定したとき、電流検出値に対してフィルタ処理を施し、フィルタ処理後の電流検出値と電流指令値との偏差に基づいて電動モータを帰還制御するので、電流検出値のＡ／Ｄ変換による量子化誤差の影響を回避することができ、保舵時の振動や異音を低減して操舵感を向上させることができる。また、このとき、電流指令値に対する応答性を低下させることがないため、例えば、転舵開始時における固着感の発生を防止することができる。
【００４３】
また、操舵トルク、電流指令値、車速、モータ回転角及びモータ角速度の少なくとも１つに基づいて、ステアリングホイールの保舵判定を行うので、確実にステアリングホイールの保舵状態を判定することができる。また、操舵トルクの変化量が所定値以上である場合には保舵状態と判定しないようにすることで、急反転時など、瞬間的にモータ回転数が０となる場合であっても、保舵状態と判定されることを回避することができる。その結果、フィルタ機能がＯＮされることに起因して電流検出値が不連続となることを回避することができ、異音の発生を防止することができる。
【００４４】
さらに、フィルタ処理として、ＩＩＲローパスフィルタによるフィルタ処理を採用するので、保舵振動の低減と固着感の低減とを実現することができる。
次に、本発明における第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、ステアリングホイール１が保舵状態にあると判定したとき、電流検出値に対してフィルタ処理を施しているのに対し、電流指令値と電流検出値との偏差に対してフィルタ処理を施すようにしたものである。
【００４５】
すなわち、第２の実施形態におけるコントローラの構成を図１０に示すように、図２におけるフィルタ処理部６１を削除し、ＰＩ制御部６３の前段にフィルタ処理部６６を追加し、保舵状態判定部５２から出力される信号Ｓを上記フィルタ処理部６６に入力するようにしたことを除いては、図２と同様の構成を有するため、構成の異なる部分を中心に説明する。
【００４６】
フィルタ処理部６６には、保舵状態判定部５２から出力される信号Ｓが入力される。そして、スイッチ６６ａは、ステアリングホイール１が保舵状態にないことを意味する論理値“０”の信号Ｓが入力されているときには、実線で示す状態となっており、ステアリングホイール１が保舵状態となっていることを意味する論理値“１”の信号Ｓが入力されているときには、破線で示す状態へ切り替わるようになっている。
【００４７】
したがって、フィルタ処理部６６は、論理値“０”の信号Ｓが入力されているときには、減算器６２で算出した電流偏差ΔＩをそのまま電流偏差ΔＩ´として出力する。
一方、フィルタ処理部６６は、論理値“１”の信号Ｓが入力されているときには、減算器６２で算出した電流偏差ΔＩに対してフィルタ処理を施すフィルタ６６ｂからの出力値を電流偏差ΔＩ´として出力する。
【００４８】
ここで、フィルタ６６ｂは、前述した第１の実施形態と同様に設計されたＩＩＲローパスフィルタとする。
このような構成により、ステアリングホイール１が通常操舵状態から保舵状態となると、保舵状態判定部５２は、図４のステップＳ２でＹｅｓと判定してステップＳ３に移行し、論理値“１”の信号Ｓをフィルタ処理部６６に出力する。そのため、フィルタ処理部６６は、電流偏差ΔＩに対してフィルタ処理を施した電流偏差ΔＩ´をＰＩ制御部６３に出力する。そして、フィルタ処理が施された電流偏差ΔＩ´に基づいた電流フィードバック制御により電動モータ１２が駆動制御される。
【００４９】
前述したように、保舵振動は、Ａ／Ｄ量子化によるリミットサイクル振動で起こっており、そのＡ／Ｄ量子化は電流検出信号とトルク信号との２箇所で起こる。したがって、電流指令値Ｉｔとモータ電流Ｉとの偏差ΔＩに対してフィルタ処理を施すことで、電流検出値及び操舵トルクセンサのＡ／Ｄ変換による量子化誤差の影響を回避することができる。
このように、上記第２の実施形態では、ステアリングホイールが保舵状態にあると判定したとき、電流指令値と電流検出値との偏差に対してフィルタ処理を施し、フィルタ処理後の偏差に基づいて電動モータを帰還制御するので、電流検出値や操舵トルクセンサのＡ／Ｄ変換による量子化誤差の影響を回避することができ、保舵振動におけるリミットサイクルの影響を低減して、より効果的に保舵時の振動や異音を低減し、操舵感を向上させることができる。
【００５０】
なお、上記各実施形態においては、電動モータ１２は、単相モータであっても、３相モータであっても、さらに、３相モータの場合は、モータの電流制御が３相制御であってもｄｑ制御であっても、本発明の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の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コントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】操舵補助トルク指令値算出マップである。
【図４】保舵状態判定部で実行される保舵状態判定処理手順を示すフローチャートである。
【図５】電流フィードバック制御の構成を示すブロック図である。
【図６】既存の保舵振動対策機能を示すブロック図である。
【図７】フィードフォワード制御における保舵振動とフィードバック制御における保舵振動とを比較した図である。
【図８】本実施形態で使用するフィルタの周波数特性を示す図である。
【図９】急反転時における電流検出値の変化を示す図である。
【図１０】第２の実施形態におけるコントローラの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
ＳＭ…ステアリング機構、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…ステアリングコラム、４，６…ユニバーサルジョイント、５…中間シャフト、８…ステアリングギヤ、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ、１２…電動モータ、１４…操舵トルクセンサ、１５…コントローラ、１６…車速センサ、１７…回転角検出部、２１…操舵補助トルク指令値演算部、２２…指令値補償部、２３…モータ電流制御部、５１…微分算出部、５２…保舵状態判定部、６１…フィルタ処理部
【図１】
2008260357.tif 000003
【図２】
2008260357.tif 000004
【図３】
2008260357.tif 000005
【図４】
2008260357.tif 000006
【図５】
2008260357.tif 000007
【図６】
2008260357.tif 000008
【図７】
2008260357.tif 000009
【図８】
2008260357.tif 000010
【図９】
2008260357.tif 000011
【図１０】
2008260357.tif 000012