(57)【要約】【課題】チューニングし易く、しかも車両後退時においても車両挙動が安定する電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。【解決手段】車両の操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出する操舵補助指令値算出部と、操舵補助指令値に基づいて電圧指令値を算出する電流制御部と、電圧指令値に基づいてモータを駆動するモータ駆動部と、モータの角速度及び角加速度、操舵補助指令値及び操舵トルクに基づいてＳＡＴ推定値を求めるＳＡＴ推定手段とを具備し、ＳＡＴ推定値を操舵補助指令値に付与してモータを駆動し、モータによるアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、ＳＡＴ推定値のゲインを車両の前進時と後退時とで変える機能を設ける。【選択図】図１
2008265524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出する操舵補助指令値算出部と、前記操舵補助指令値に基づいて電圧指令値を算出する電流制御部と、前記電圧指令値に基づいてモータを駆動するモータ駆動部と、前記モータの角速度及び角加速度、前記操舵補助指令値及び前記操舵トルクに基づいてＳＡＴ推定値を求めるＳＡＴ推定手段とを具備し、前記ＳＡＴ推定値を前記操舵補助指令値に付与して前記モータを駆動し、前記モータによるアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記ＳＡＴ推定値のゲインを前記車両の前進時と後退時とで変える機能を具備し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ＳＡＴ推定値のゲインを前記車両の後退時に上げるようになっている請求項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ＳＡＴ推定値のゲインを前記車両の後退速度に応じて変えるようになっている請求項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ＳＡＴ推定手段に代えてＳＡＴ測定手段を用いている請求項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の制御装置。
【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に関し、特に車両の前進時と後退時にセルフアライニングトルク（以下、「ＳＡＴ」とする）フィードバック値のゲインを変更可能にして安定性を向上した電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置にモータの回転力で補助力（操舵補助力）を付与する電動パワーステアリング装置は、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補助力（アシスト力）を付与するようになっている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置の一般的な構成例を、図３を参照して説明する。ステアリングホイール（ハンドル）１のコラム軸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を経て操向車輪のタイロッド６に結合されている。コラム軸２には、ステアリングホイール１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、ステアリングホイール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。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１００には、バッテリ１４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、コントロールユニット１００には、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖが入力され、操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
このように構成された電動パワーステアリング装置について、その制御装置の構成例を図４を参照して説明する。
【０００５】
トルクセンサ１０からの操舵トルクＴ及び車速センサ１２からの車速Ｖはトルク系１１０を構成する操舵補助指令値算出部１１１に入力され、操舵補助指令値算出部１１１で算出された操舵補助指令値Ｉａが位相補償部１１２で位相補償されて加算部１０７Ａに入力される。また、操舵トルクＴはトルク系１１０を構成する微分部１１３に入力され、微分補償された操舵トルクＴａが加算部１０７Ａに入力される。
【０００６】
加算部１０７Ａには補償信号ＣＭ２も入力されており、加算部１０７Ａでの加算結果である操舵補助指令値Ｉｃがモータ２０の相数に合った電流指令値Ｉｄを演算する電流指令値演算部１０１に入力される。電流指令値Ｉｄは電流制御系１２０を構成する減算部１２１に入力され、減算部１２１にはモータ電流検出部１２５で検出されたモータ電流Ｉｍがフィードバック入力されており、電流指令値Ｉｄとモータ電流Ｉｍとの偏差（＝Ｉｄ−Ｉｍ）が比例積分制御のＰＩ制御部１２２に入力され、ＰＩ制御された電流指令値がパルス幅制御のＰＷＭ制御部１２３に入力されて電圧指令値Ｖｅとなり、電圧指令値Ｖｅによりインバータ１２４を介してモータ２０が駆動される。
【０００７】
モータ２０にはレゾルバ等の回転センサ２１が取り付けられており、回転センサ２１の信号を入力する角速度演算部１０２でモータ２０の角速度ωが演算され、角速度ωは角加速度演算部１０３、収れん性制御部１０４及びＳＡＴ推定部１０６に入力される。収れん性制御部１０４は、車両のヨーの収れん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ものである。角加速度演算部１０３で演算された角加速度ω＊は慣性補償部１０５及びＳＡＴ推定部１０６に入力され、操舵トルクＴ及び操舵補助指令値ＩｂもＳＡＴ推定部１０６に入力されている。慣性補償部１０５は、操舵系の慣性により発生する力相当分をアシストするものであり、慣性感又は制御の応答性の悪化を防止する。
【０００８】
一方、ＳＡＴ推定部１０６で推定されたＳＡＴ推定値ＳＡＴ＊は減算部１０７Ｃにフィードバック入力され、減算部１０７Ｃで慣性補償部１０５からの慣性信号Ｎ１から減算され、その減算結果である補償信号ＣＭ１が加算部１０７Ｂに入力される。収れん性制御部１０４からの収れん性信号Ｎ２も加算部１０７Ｂに入力され、加算部１０７Ｂで補償信号ＣＭ１が加算された補償信号ＣＭ２が加算部１０７Ａに入力されている。上述のようにして補償若しくは補正された操舵補助指令値Ｉｃによって、モータ２０は駆動制御される。
【０００９】
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様子を図５に示して説明すると、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、モータ２０の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じ、これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。
J・ω＊  +  Fr・sign(ω) +  ＳＡＴ  =  Tm +  Ｔ  ・・・（１）
ここで、初期値ゼロとして上記（１）式をラプラス変換し、ＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
ＳＡＴ(s) =  Tm(s) +  Ｔ(s)  −  J・ω＊(s) +  Fr・sign(ω(s))  ・・・（２）
上記（２）式から分るように、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、モータ回転角速度ω、回転角加速度ω＊、操舵補助指令値及び操舵トルクＴよりＳＡＴを推定することができる。
また、ＳＡＴ推定部１０６で推定したＳＡＴ情報をそのままフィードバックするとステアリングが重くなり過ぎるため、操舵感覚を向上することができない。そのため、図６に示すように、推定したＳＡＴの大きさを必要十分な値に減少させるゲインを持つＱフィルタと、図７に示すような車速Ｖに感応したゲインＫ１を持つゲイン部とで、操舵感覚を向上するのに必要十分なＳＡＴ情報のみをＳＡＴ推定値ＳＡＴ＊としてフィードバックしている。
【００１０】
このような電動パワーステアリング装置において、従来はロバスト安定化補償により、システムの安定性と路面情報及び外乱情報の感度特性が同時に設計されるようになっている（例えば特開平８−２９０７７８号（特許文献１））。しかしながら、この制御装置では、ステアリング中立点付近の操舵時の反力が小さいため、摩擦の影響により、路面情報をドライバに正確に伝えることが困難であると共に、操舵角と操舵力との間のヒステリシス特性を油圧式パワーステアリング並みの特性にすることが困難である。
【００１１】
かかる問題を解決する制御装置として、つまり周波数領域で路面情報及び外乱等の信号処理を行うことにより、チューニングし易く、安全で快適な操舵性能が得られる装置として、特開２００２−３６９５６５号公報（特許文献２）に開示されたものがある。
【００１２】
特許文献２に開示された制御装置は、モータ回転角速度、モータ回転角加速度、操舵補助力及び操舵信号を入力してＳＡＴの推定若しくはセンサによる測定を行うＳＡＴフィードバック部を設け、ＳＡＴフィードバック部で求められたＳＡＴ値を、フィードバックフィルタを通して操舵補助指令値にフィードバックしている。
【特許文献１】特開平８−２９０７７８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６９５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献２の装置は、ＳＡＴフィードバック部で求められたＳＡＴ値をフィードバックフィルタを通して操舵補助指令値にフィードバックし、車両の前進時には車両挙動に応じて補償量を補正しているので、ドライバは適切なハンドル操作を行うことができる。しかしながら、特許文献２の装置は、車両が後退（バック）することを何ら考慮しておらず、車両の後退時に車両挙動が不安定になる問題がある。
【００１４】
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、チューニングし易く、しかも車両後退時においても車両挙動が安定する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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、車両の操舵トルクに基づいて操舵補助指令値を算出する操舵補助指令値算出部と、前記操舵補助指令値に基づいて電圧指令値を算出する電流制御部と、前記電圧指令値に基づいてモータを駆動するモータ駆動部と、前記モータの角速度及び角加速度、前記操舵補助指令値及び前記操舵トルクに基づいてＳＡＴ推定値を求めるＳＡＴ推定手段とを具備し、前記ＳＡＴ推定値を前記操舵補助指令値に付与して前記モータを駆動し、前記モータによるアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記ＳＡＴ推定値のゲインを前記車両の前進時と後退時とで変える機能を設けることにより達成される。
【００１６】
本発明の上記目的は、前記ＳＡＴ推定値のゲインを前記車両の後退時に上げるようになっていることにより、或いは前記ＳＡＴ推定値のゲインを前記車両の後退速度に応じて変えるようになっていることにより、或いは前記ＳＡＴ推定手段に代えてＳＡＴ測定手段を用いていることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、ＳＡＴ推定値若しくはセンサで測定されたＳＡＴ値のフィードバック量を車両の前進時と後退時とで可変して操舵補助指令値に付与するようにしているので、チューニングし易く、車両後退時においても車両挙動が安定する利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置では、ＳＡＴ推定値若しくはセンサで測定されたＳＡＴ値を車両の前進時と後退時とで可変して操舵補助指令値に付与している。即ち車両後退時には、車両前進時に比べてＳＡＴフィードバック量のゲインを上げるようにしている。このため、車両前進時においても、更に車両後退時においても車両挙動が安定する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明の構成例を図４に対応させて示しており、本発明ではＳＡＴ推定部１０６で推定されたＳＡＴ推定値ＳＡＴ＊を、ゲインＫ２可変のゲイン部１３０を経て減算部１０７Ｃに入力している。そして、ゲイン部１３０のゲインＫ２をミッション部若しくはＣＡＮ（Control  Area  Network）からの車両後退信号Ｂで可変する。ゲイン部１３０は、車両後退信号Ｂが入力されていない車両前進時又は停止時にはゲインＫ２を小さくし、車両後退信号Ｂが入力されたときにゲインＫ２が大きくなるように切替えている。その他の構成要素及びその作用は図４と同様である。
【００２１】
ゲイン部１３０の特性は図２に示すように、車両の前進時には前進速度に応じて山形に変化するゲインＡＫ２となり、車両の後退時には、ゲインＡＫ２よりも大きく、ステップ状に変化して一定となるゲインＢＫ２となる。従って、車両の後退時には、前進時に比べて大きなゲインでＳＡＴ推定値ＳＡＴ＊が減算部１０７Ｃにフィードバックされる。即ち、車両前進時のＳＡＴフィードバック量は
ＡＫ２・ＳＡＴ＊          ・・・（３）
であるのに対し、車両後退時のＳＡＴフィードバック量は
ＢＫ２・ＳＡＴ＊（＞ＡＫ２・ＳＡＴ＊）          ・・・（４）
となる。このように、車両後退時にＳＡＴ推定値ＳＡＴ＊のフィードバック量が大きくなるため、車両後退時においても車両挙動が安定する。
【００２２】
なお、上述ではＳＡＴ推定部１０６で推定したＳＡＴ推定値ＳＡＴ＊をフィードバックする例を説明しているが、ＳＡＴセンサで測定したＳＡＴ値に対して、ゲインを変えてフィードバックするようにしても良い。
【００２３】
また、本発明は、コラム式及びピニオン式電動パワーステアリング装置に適用できることは勿論、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るゲイン部の特性例を示す図である。
【図３】従来の電動パワーステアリング装置の一般的な構成図である。
【図４】従来の電動パワーステアリング装置の制御装置の一例を示すブロック図である。
【図５】ＳＡＴを説明するための図である。
【図６】ＳＡＴ推定部の構成例を示すブロック図である。
【図７】ゲイン部の特性例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１                  ステアリングホイール（ハンドル）
３                  減速ギア
１０                トルクセンサ
１２                車速センサ
１４                バッテリ
２０                モータ
２１                回転センサ
１００              コントロールユニット
１０１              電流指令値演算部
１０２              角速度演算部
１０３              角加速度演算部
１０４              収れん性制御部
１０５              慣性補償部
１０６              ＳＡＴ推定部
１１０              トルク系
１１１              操舵補助指令値算出部
１１２              位相補償部
１１３              微分部
１２０              電流制御系
１２１              減算部
１２２              ＰＩ制御部
１２３              ＰＷＭ制御部
１２４              インバータ
１２５              モータ電流検出部
１３０              ゲイン部
【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】
2008265524.tif 000007
【図６】
2008265524.tif 000008
【図７】
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