(57)【要約】【課題】正確なモータ角速度演算値を求めることのできる車両用操舵装置を得る。【解決手段】車両のステアリング軸に付与される操舵トルクを補助するモータと、モータを制御する制御装置８とを備えた車両用操舵装置であって、モータ角速度ωｍを演算するモータ角速度演算手段２４と、車両の走行輪の角度を示す車両状態を検出する車両状態検出手段２３と、モータ角速度ωｍと車両状態とに基づいて、モータ角速度ωｍのオフセット量ωｄｉｓｔを演算するオフセット量演算手段２５と、モータ角速度ωｍをオフセット量ωｄｉｓｔに基づいて補正するモータ角速度補正手段２６とをさらに備えている。【選択図】図２
2008195192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリング軸に付与される操舵トルクを補助するモータと、
前記モータを制御する制御装置と
を備えた車両用操舵装置であって、
前記モータのモータ角速度を演算するモータ角速度演算手段と、
前記車両の走行輪の角度を示す車両状態を検出する車両状態検出手段と、
前記モータ角速度の演算値と前記車両状態とに基づいて、前記モータ角速度の演算値のオフセット量を演算するオフセット量演算手段と、
前記モータ角速度の演算値を前記オフセット量の演算値に基づいて補正するモータ角速度補正手段と
をさらに備えたこと特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記車両状態検出手段は、前記ステアリング軸の操舵角を検出する操舵角検出手段を含み、
前記車両状態は、前記操舵角の検出値からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記車両状態検出手段は、
前記車両の走行輪が路面から受ける路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記ステアリング軸の操舵角に対する前記路面反力トルクの変化率を表す定数を前記車速に応じて予め設定する定数設定手段とを含み、
前記車両状態は、前記路面反力トルクの検出値および前記定数からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記車両状態検出手段は、
前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記ステアリング軸の操舵角に対する前記ヨーレートの変化率を表す定数を前記車速に応じて予め設定する定数設定手段とを含み、
前記車両状態は、前記ヨーレートの検出値および前記定数からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記車両状態検出手段は、
前記車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記ステアリング軸の操舵角に対する前記横加速度の変化率を表す定数を前記車速に応じて予め設定する定数設定手段とを含み、
前記車両状態は、前記横加速度の検出値および前記定数からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
前記オフセット量演算手段は、外乱オブザーバを含むことを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、操舵アシスト用のモータとしてブラシ付モータを用いた電動パワーステアリング装置などの車両用操舵装置に関し、特にモータ角速度の演算値のオフセット量演算により正確なモータ角速度を取得する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用操舵装置（電動パワーステアリング装置）において、操舵アシスト用のモータ角速度ωｍ［ｒａｄ／ｓ］は、モータ端子間電圧（検出値）Ｖｍ［Ｖ］、モータ回路抵抗Ｒ［Ω］、ラプラス演算子ｓ、インダクタンスＬ［Ｈ］、モータ回路電流ｉｍ［Ａ］、逆起電定数Ｋｂ［（ｒａｄ／ｓ）／Ｖ］を用いて、以下の式（１）により演算することができる。
【０００３】
【数１】
2008195192.tif 000003
【０００４】
なお、電動パワーステアリング装置においては、少なくとも１０［Ｈｚ］の応答性があればよいので、インダクタンスによる高周波成分は無視されている。しかし、式（１）では、ブラシ付モータのブラシ接触電圧降下（ブラシ損失）を考慮していないので、小電流時のモータ角速度演算値の精度が低下するという課題がある。
【０００５】
そこで、従来から、モータ角速度の演算精度を向上させるために、ブラシ付モータのブラシとコミュテータとの間で発生するブラシ接触電圧降下分を考慮して、モータ回路電流ｉｍに対するブラシ接触電圧降下分の関数データを予めマップとしてメモリに記憶し、モータ端子間電圧Ｖｍから、モータ回路抵抗Ｒによる電圧降下分と、モータ回路電流ｉｍに対応したブラシ接触電圧降下分とを差分して、モータ角速度を演算する車両用操舵装置（電動式ステアリング制御装置）が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
上記特許文献１に記載の電動式ステアリング制御装置では、ブラシ付モータのブラシ接触電圧降下分を、モータ回路電流ｉｍに対するブラシ接触電圧降下分の関数データとしてマップ化して、ブラシ接触電圧降下分を補正している。しかしながら、ブラシ接触電圧降下分は、ブラシの酸化皮膜により変動するので、常に一定の状態とは限らず、マップ化によるブラシ接触電圧降下の補償処理のみでは、モータの角速度演算値にオフセット量が残存する可能性がある。
【０００７】
【特許文献１】特許第３８４７４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の車両用操舵装置では、上記特許文献１に記載の電動式ステアリング装置の場合、ブラシ付モータのモータ角速度演算値を得るために、ブラシ接触電圧降下分を関数データとしてマップ化して、ブラシ接触電圧降下分を補正しているが、ブラシ接触電圧降下分が常に一定の状態とは限らないので、モータの角速度演算値にオフセット量が残存する可能性があり、依然として正確なモータの角速度演算値を得ることができないという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータ角速度演算値に残存する微小なオフセット量を、モータ角速度演算値と、車両状態（ハンドルの操舵角から得られる信号、操舵角に相当するパラメータ、または、操舵角を表すパラメータを入力とする外乱オブザーバ）とを用いて推定演算し、オフセット量を用いてモータ角速度演算値を補正することにより、正確なモータ角速度を演算することのできる車両用操舵装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による車両用操舵装置は、車両のステアリング軸に付与される操舵トルクを補助するモータと、モータを制御する制御装置とを備えた車両用操舵装置であって、モータのモータ角速度を演算するモータ角速度演算手段と、車両の走行輪の角度を示す車両状態を検出する車両状態検出手段と、モータ角速度の演算値と車両状態とに基づいて、モータ角速度の演算値のオフセット量を演算するオフセット量演算手段と、モータ角速度の演算値をオフセット量の演算値に基づいて補正するモータ角速度補正手段とをさらに備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、予め設定されたマップに基づいてブラシ付モータのブラシ接触電圧降下分を補償した値に残存するモータ角速度演算値のオフセット量を演算することができ、演算したオフセット量にてモータ角速度演算値を補正し、正確なモータ角速度演算値を演算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る代表的な車両用操舵装置の全体構成を図式的に示すブロック構成図である。
図１において、車両用操舵装置は、車両の運転者により操舵されるハンドル１と、ハンドル１に連結されたステアリング軸２と、ステアリング軸２の先端部に設けられたステアリングギアＢＯＸ３と、ステアリング軸２に設けられたトルクセンサ４および操舵アシスト用のモータ５と、ステアリングギアＢＯＸ３に連結されたラックアンドピニオン機構のラックピニオン軸６と、ラックピニオン軸６の両端に連結された走行輪７と、トルクセンサ４の検出値に基づいてモータ５を駆動する制御装置８とを備えている。
【００１３】
トルクセンサ４は、操舵トルクＴｓの検出値を操舵トルク検出信号Ｔｓｄとして制御装置８に入力する。
制御装置８は、操舵トルク検出信号Ｔｓｄに基づいて、モータ５に対する印加電圧Ｖｉを演算する。モータ５の電流検出信号（モータ電流）ｉｍおよび電圧検出信号（モータ端子間電圧）Ｖｍは、制御装置８にフィードバックされている。
【００１４】
モータ５は、制御装置８の制御下でフィードバック駆動され、ハンドル１からステアリング軸２に付与される操舵トルクＴｓを補助する。
これにより、ハンドル１からステアリング軸２を通じて付与された操舵トルクＴｓと、モータ５からステアリング軸２に付加されるアシストトルクＴａｓと、を足し合わせたトルクを、ステアリングギアＢＯＸ３を介して数倍に増幅し、ラックピニオン軸６を介して走行輪７を駆動するようになっている。
【００１５】
なお、走行輪７には、路面からの路面反力トルクＴａｌｉｇｎが印加され、また、ステアリング軸２には、ステアリングギアＢＯＸ３からの摩擦トルクＴｆが印加され、ステアリング軸２には、ステアリング軸反力Ｔｒが発生する。
【００１６】
図１に示す車両用操舵装置は、運転者の操舵トルクＴｓに応じたアシストトルクＴａｓを発生させることを主な機能とし、トルクセンサ４は、運転者がハンドル１を操舵したときの操舵トルクＴｓを測定し、制御装置８に操舵トルク検出信号Ｔｓｄとして、電気的に信号を送信する。制御装置８は、モータ５の状態量（電流検出信号ｉｍおよび電圧検出信号Ｖｍ）と操舵トルク検出信号Ｔｓｄとに基づいて、アシストトルクＴａｓを発生させるための印加電圧Ｖｉを演算し、モータ５に印加電圧Ｖｉを供給してアシストトルクＴａｓを発生させる。
【００１７】
図２は図１内の制御装置８の具体的構成を示す機能ブロック図である。
図２において、制御装置８は、マイコン２０と、モータ電流検出手段２１と、モータ端子間電圧検出手段２２と、車両状態検出手段２３とを備えている。
また、マイコン２０は、モータ角速度演算手段２４と、オフセット量演算手段２５と、モータ角速度補正手段２６とを備えている。
【００１８】
車両状態検出手段２３は、車両の走行輪７の角度を示す車両状態を検出する。
マイコン２０内において、モータ角速度演算手段２４は、モータ電流検出手段２１からの電流検出信号（モータ電流）ｉｍと、モータ端子間電圧検出手段２２からの電圧検出信号（モータ端子間電圧）Ｖｍとに基づいて、モータ５のモータ角速度ωｍを演算する。
【００１９】
また、オフセット量演算手段２５は、モータ角速度ωｍの演算値と車両状態とに基づいて、モータ角速度ωｍの演算値のオフセット量ωｄｉｓｔを推定演算する。
さらに、モータ角速度補正手段２６は、モータ角速度ωｍの演算値を、オフセット量ωｄｉｓｔの演算値に基づいて補正し、補正後のモータ角速度ωｃを出力する。
【００２０】
上記構成により、マイコン２０内のモータ角速度演算手段２４は、モータ電流検出手段２１およびモータ端子間電圧検出手段２２の各出力信号を入力情報として、モータ角速度ωｍの演算値を求め、オフセット量演算手段２５は、モータ角速度演算手段２４の出力値と車両の走行輪７の角度を示す車両状態（検出値）とを入力情報として、ブラシ接触電圧降下補償後のモータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔを推定演算する。
なお、図２においては、この発明に直接関係する部分のみを示しているが、制御装置８およびマイコン２０は、図示した機能のみならず、車両用操舵装置としての他の各種機能（図示せず）も有している。
【００２１】
以下、図３のタイミングチャートを参照しながら、図１および図２に示したこの発明の実施の形態１について説明する。
なお、制御装置８において、車両状態（車両の走行輪７の角度を示す）を検出する車両状態検出手段２３は、たとえば操舵角センサ（図示せず）を含み、運転者による操舵角を直接検出してもよく、または、他のシステムからＣＡＮ（コントロールエリアネットワーク）などを通じて、車輪の舵角を表す状態量を取得してもよい。
【００２２】
また、マイコン２０内のモータ角速度演算手段２４は、公知技術（たとえば、特開２００２−２７２１７８号公報参照）に基づき、電圧指令値と、モータ回路電流と、モータ回路抵抗と、予め設定されたマップに基づいてブラシ接触電圧降下を補償するブラシ接触電圧降下補償値と、逆起電圧定数とを用いて、モータ角速度ωｍの演算値を求めることができる。
【００２３】
図３は、運転者がハンドル１に付与する操舵角θと、操舵角θに応じてアシスト駆動されるモータ５のモータ角速度ωｍの演算値（破線波形）および真値（実線波形）と、モータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔと、補正後のモータ角速度ωｃ（破線波形）との各時間変化を示している。
【００２４】
まず、前述のように、予め設定されたマップに基づくブラシ接触電圧降下の補償処理のみでは補償できないことから、図３において、モータ角速度演算手段２４から出力されるモータ角速度ωｍ（演算値）に、オフセット量ωｄｉｓｔが残存するものと仮定すると、モータ角速度の真値ω（実線波形）は、以下の式（２）で表すことができる。
【００２５】
【数２】
2008195192.tif 000004
【００２６】
続いて、オフセット量演算手段２５は、モータ角速度演算手段２４から出力されるモータ角速度ωｍと、車両状態検出手段２３から出力される車両の走行輪７の角度を示す車両状態（たとえば、操舵角θ）の微分値ｄθ／ｄｔとから、モータ角速度ωｍ（演算値）のオフセット量ωｄｉｓｔを、以下の式（３）で得ることができる。
【００２７】
【数３】
2008195192.tif 000005
【００２８】
以下、モータ角速度補正手段２６は、モータ角速度ωｍの演算値およびオフセット量ωｄｉｓｔに基づき、前述の式（２）を用いて、補正後のモータ角速度ωｃ（≒ω）を出力する。補正後のモータ角速度ωｃは、図３に示すように、モータ角速度の真値ωにほぼ一致した正確な値となる。
【００２９】
次に、図４のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１による制御装置８の動作について説明する。
図４において、マイコン２０は、まず、モータ電流検出手段２１を介して、モータ５に流れるモータ電流Ｉｍ（検出値）を読み込み、メモリに記憶させる（ステップＳ１０１）。
【００３０】
また、モータ端子間電圧検出手段２２を介して、モータ５に発生するモータ端子間電圧Ｖｍ（検出値）を読み込み、メモリに記憶させる（ステップＳ１０２）。
さらに、車両状態検出手段２３を介して、ハンドル１の操舵角θ（検出値）を、車両の走行輪７の角度を示す車両状態として読み込み、メモリに記憶させる（ステップＳ１０３）。
【００３１】
続いて、モータ角速度演算手段２４は、メモリに記憶されたモータ電流Ｉｍおよびモータ端子間電圧Ｖｍと、予めメモリに記憶されたモータ逆起電圧定数Ｋｂとを用いて、前述の式（１）のように、モータ角速度ωｍを演算する（ステップＳ１０４）。
【００３２】
次に、オフセット量演算手段２５は、ステップＳ１０４で演算されてメモリに記憶されたモータ角速度ωｍ（演算値）と、メモリに記憶された操舵角θとを用いて、モータ角速度ωｍ（演算値）のオフセット量ωｄｉｓｔを推定演算する（ステップＳ１０５）。
最後に、モータ角速度補正手段２６は、モータ角速度ωｍ（演算値）を、オフセット量ωｄｉｓｔを用いて補正演算し、補正後のモータ角速度ωｃを出力する（ステップＳ１０６）。
【００３３】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、運転者により車両のステアリング軸２に付与される操舵トルクＴｓを補助するモータ５と、モータ５を制御する制御装置８とを備えた車両用操舵装置であって、モータ５のモータ角速度ωｍを演算するモータ角速度演算手段２４と、車両の走行輪７の角度を示す車両状態（操舵角θ）を検出する車両状態検出手段２３と、モータ角速度ωｍの演算値と車両状態（操舵角θの検出値）とに基づいて、モータ角速度の演算値のオフセット量ωｄｉｓｔを演算するオフセット量演算手段２５と、モータ角速度の演算値をオフセット量ωｄｉｓｔの演算値に基づいて補正するモータ角速度補正手段２６とをさらに備え、操舵角θとモータ角速度ωｍの演算値とに基づいて、モータ角速度ωｍの演算値のブラシ接触電圧降下補償後に残存するオフセット量ωｄｉｓｔを推定演算するので、オフセット量ωｄｉｓｔの影響を受けることのない正確なモータ角速度ωｃを演算することができ、高い制御信頼性の車両用操舵装置を実現することができる。
【００３４】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、車両状態として操舵角θを用いたが、図５に示すように、路面反力トルクＴａｌｉｇｎと車速Ｖに関連した定数Ｋａｌｉｇｎとを用いてもよい。
以下、図５および図６を参照しながら、この発明の実施の形態２に係る車両用操舵装置について説明する。なお、この発明の実施の形態２に係る車両用操舵装置の全体構成および基本動作は、図１および図３に示した通りである。
【００３５】
図５はこの発明の実施の形態２に係る制御装置８Ａを示す機能ブロック図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。この場合、車両状態検出手段２３Ａの構成およびマイコン２０Ａの一部構成が前述と異なる。
【００３６】
図５において、車両状態検出手段２３Ａは、路面反力トルク検出手段３１と、車速検出手段３２と、マイコン２０Ａ内の定数設定手段３３とを備えている。
路面反力トルク検出手段３１は、車両の走行輪７が路面から受ける路面反力トルクＴａｌｉｇｎを検出し、車速検出手段３２は、車両の車速Ｖを検出する。
定数設定手段３３は、ステアリング軸２の操舵角θに対する路面反力トルクＴａｌｉｇｎの変化率（Ｔａｌｉｇｎ／θ）を表す定数Ｋａｌｉｇｎを、車速Ｖに応じて予め設定する。
【００３７】
車両状態検出手段２３Ａは、車両の走行輪７の角度を示す車両状態として、路面反力トルク検出手段３１により検出される路面反力トルクＴａｌｉｇｎと、定数設定手段３３により設定される定数Ｋａｌｉｇｎ（操舵角θに対する路面反力トルクＴａｌｉｇｎの変化率を表す）を出力する。
【００３８】
オフセット量演算手段２５Ａは、外乱オブザーバ（後述する）を含み、モータ角速度演算手段２４からのモータ角速度ωｍと、路面反力トルク検出手段３１からの路面反力トルクＴａｌｉｇｎと、車速Ｖごとに設定される定数設定手段３３からの定数Ｋａｌｉｇｎとを入力情報として、ブラシ接触電圧降下補償後のモータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔを推定演算する。
【００３９】
ここで、車両の走行輪７の角度を表す車両状態は、路面反力トルクＴａｌｉｇｎと、車速Ｖに応じて設定される定数Ｋａｌｉｇｎとからなり、操舵角θは、路面反力トルクＴａｌｉｇｎと、車速Ｖに応じて設定される定数Ｋａｌｉｇｎとを用いて、以下の式（４）のように表される。
【００４０】
【数４】
2008195192.tif 000006
【００４１】
次に、図６のフローチャートを参照しながら、図５に示したこの発明の実施の形態２による動作について説明する。
図６において、ステップＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０５、Ｓ２０８は、それぞれ、前述（図４参照）のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６と同様の処理である。
【００４２】
マイコン２０Ａは、まず、モータ電流検出手段２１を介してモータ電流Ｉｍを読み込みメモリに記憶し（ステップＳ２０１）、モータ端子間電圧検出手段２２を介してモータ端子間電圧Ｖｍを読み込みメモリに記憶する（ステップＳ２０２）。
続いて、路面反力トルク検出手段３１を介して路面反力トルクＴａｌｉｇｎを読み込みメモリに記憶し（ステップＳ２０３）、車速検出手段３２を介して車速Ｖを読み込みメモリに記憶する（ステップＳ２０４）。
【００４３】
また、モータ角速度演算手段２４は、メモリに記憶されたモータ電流Ｉｍおよびモータ端子間電圧Ｖｍと、予めメモリに記憶されたモータ逆起電圧定数Ｋｂとを用いて、前述の式（１）のように、モータ角速度ωｍを演算する（ステップＳ２０５）。
次に、定数設定手段３３は、メモリに記憶された車速Ｖから、予めメモリに記憶された車速Ｖごとに設定された操舵角θと路面反力トルクＴａｌｉｇｎとの関係（変化率Ｔａｌｉｇｎ／θ）を示す定数Ｋａｌｉｇｎを演算する（ステップＳ２０６）。
【００４４】
次に、オフセット量演算手段２５Ａは、ステップＳ２０５で演算されてメモリに記憶されたモータ角速度ωｍ（演算値）と、メモリに記憶された路面反力トルクＴａｌｉｇｎと、ステップＳ２０６で演算されたＫａｌｉｇｎとに基づいて、モータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔを演算する（ステップＳ２０７）。
最後に、モータ角速度補正手段２６は、モータ角速度ωｍ（演算値）を、オフセット量ωｄｉｓｔを用いて補正演算し、補正後のモータ角速度ωｃを出力する（ステップＳ２０８）。
【００４５】
なお、路面反力トルク検出手段３１としては、公知技術（たとえば、特開２００５−３２４７３７号公報参照）に基づき、運転者の操舵トルクＴｓと電動パワーステアリングのアシストトルクＴａｓとから路面反力トルクＴａｌｉｇｎを演算する演算手段を用いてもよく、または、ロードセルなどを用いて路面反力トルクＴａｌｉｇｎを直接測定するセンサ手段を用いてもよい。
【００４６】
ここで、オフセット量演算手段２５Ａの処理について、さらに詳細に説明する。
前述のように、モータ角速度演算手段２４で演算されたモータ角速度ωｍには、ブラシ接触電圧降下分を十分補正できていないオフセット量ωｄｉｓｔが残存するので、モータ角速度の真値ωは、前述の式（２）で表すことができる。
【００４７】
また、前述の式（３）に基づき、モータ角速度の真値ωは、モータ角速度演算手段２４で演算されたモータ角速度ωｍと、操舵角θの微分値ｄθ／ｄｔおよびモータ角速度ωｍから演算されるオフセット量ωｄｉｓｔと、から演算することができる。
ここで、路面反力トルクＴａｌｉｇｎと操舵角θとの関係は、前述の式（４）で表されるので、式（４）の両辺を時間ｔで微分することにより、以下の式（５）を得ることができる。
【００４８】
【数５】
2008195192.tif 000007
【００４９】
また、式（２）、式（５）から、モータ角速度ωｍ（演算値）とオフセット量ωｄｉｓｔとの関係は、路面反力トルクＴａｌｉｇｎおよび定数Ｋａｌｉｇｎを用いて、以下の式（６）で表すことができる。
【００５０】
【数６】
2008195192.tif 000008
【００５１】
ここで、モータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔの動特性が、以下の式（７）で与えられるステップ状であるものとして、モータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔをモデル化する。
【００５２】
【数７】
2008195192.tif 000009
【００５３】
このとき、オフセット量モデルを表す式（６）を含むモータ角速度ωｍ（演算値）および路面反力トルクＴａｌｉｇｎ、に対するモータ角速度演算値のオフセット量モデルは、以下の式（８）のようになる。
【００５４】
【数８】
2008195192.tif 000010
【００５５】
すなわち、モータ角速度演算値のオフセット量モデルを表す式（６）の中の状態量であるオフセット量ωｄｉｓｔは、オフセット量演算手段２５Ａ内の外乱オブザーバにより、式（８）のように演算される。
式（８）の拡大系を可観測正準形に変換すると、モータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔを演算する外乱オブザーバの基本式は、以下の式（９）となる。
【００５６】
【数９】
2008195192.tif 000011
【００５７】
ここで、外乱オブザーバの中間状態量を、以下のように表す。
【００５８】
【数１０】
2008195192.tif 000012
【００５９】
このとき、モータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔを演算する外乱オブザーバは、以下の式（１０）で構成される。
【００６０】
【数１１】
2008195192.tif 000013
【００６１】
ただし、式（１０）において、外乱オブザーバの極ｆＬ１は、外乱オブザーバの出力が安定するような値（好ましくは「１００以下」の値、さらに好ましくは「５０以下」の値）に設定されて、モータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔが演算される。
【００６２】
このように、この発明の実施の形態２によれば、車両状態検出手段２３Ａは、車両の走行輪７が路面から受ける路面反力トルクＴａｌｉｇｎを検出する路面反力トルク検出手段３１と、車両の車速Ｖを検出する車速検出手段３２と、ステアリング軸２の操舵角θに対する路面反力トルクＴａｌｉｇｎの変化率を表す定数Ｋａｌｉｇｎを車速Ｖに応じて予め設定する定数設定手段３３とを含み、車両状態は、路面反力トルクＴａｌｉｇｎの検出値および定数Ｋａｌｉｇｎからなる。
【００６３】
これにより、オフセット量演算手段２５Ａにおいて、モータ角速度ωｍ（演算値）と、車両状態（路面反力トルクＴａｌｉｇｎ、車速Ｖごとに設定される定数Ｋａｌｉｇｎ）とを入力情報とする外乱オブザーバを用いて、ブラシ接触電圧降下補償後のモータ角速度演算値に残存するオフセット量ωｄｉｓｔを、さらに正確に演算することができる。
【００６４】
また、演算したオフセット量ωｄｉｓｔを用いて、モータ角速度ωｍの演算値を補正することにより、さらに正確な補正後のモータ角速度ωｃを得ることができる。
なお、補正後のモータ角速度ωｃを用いて電動パワーステアリング制御を行うこともでき、補正後のモータ角速度ωｃを積分して操舵角θを演算することもできる。このことは、以下の実施の形態においても同様である。
【００６５】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図５参照）では、路面反力トルク検出手段３１と路面反力トルクＴａｌｉｇｎに関する定数設定手段３３とを有する車両状態検出手段２３Ａを用いたが、図７に示すように、ヨーレート検出手段４１とヨーレートγに関する定数設定手段３３Ｂとを有する車両状態検出手段２３Ｂを用いてもよい。
【００６６】
以下、図７を参照しながら、この発明の実施の形態３について説明する。なお、この発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置の全体構成および基本動作は、図１および図３に示した通りである。
【００６７】
図７はこの発明の実施の形態３に係る制御装置８Ｂを示す機能ブロック図であり、前述（図５参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。この場合、車両の走行輪７の角度を示す車両状態を検出する車両状態検出手段２３Ｂの構成が前述と異なる。
【００６８】
図７において、車両状態検出手段２３Ｂは、ヨーレート検出手段４１と、車速検出手段３２と、マイコン２０Ｂ内の定数設定手段３３Ｂとを備えている。
ヨーレート検出手段４１は、車両に発生するヨーレートγを検出してオフセット量演算手段２５Ｂに入力し、車速検出手段３２は、車速Ｖを検出して定数設定手段３３Ｂに入力する。
【００６９】
定数設定手段３３Ｂは、ステアリング軸２の操舵角θに対するヨーレートγの変化率を表す定数Ｋγを、車速Ｖに応じて予め設定する。
車両状態検出手段２３Ｂは、車両の走行輪７の角度を示す車両状態として、ヨーレートγの検出値と、車速Ｖごとに設定された定数Ｋγ（操舵角θとヨーレートγとの変化率γ／θを表す）とを生成し、オフセット量演算手段２５Ｂに入力する。
【００７０】
オフセット量演算手段２５Ｂは、外乱オブザーバを含み、モータ角速度演算手段２４からのモータ角速度ωｍとヨーレート検出手段４１からのヨーレートγと、定数設定手段３３Ｂからの定数Ｋγとに基づいて、ブラシ接触電圧降下補償後のモータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔを推定演算する。
【００７１】
ここで、車両に発生するヨーレートγは、車両のスタビリティファクタＡと、車速Ｖと、ホイールベースＬと、ラックピニオン軸６のギア比Ｇｒｐと、操舵角θとを用いて、以下の式（１１）で表すことができる。
【００７２】
【数１２】
2008195192.tif 000014
【００７３】
式（１１）から、ヨーレートγを用いて操舵角θを表すと、以下の式（１２）のようになり、式（１２）から、定数Ｋγは、以下の式（１３）のようになる。
【００７４】
【数１３】
2008195192.tif 000015
【００７５】
以下、前述の実施の形態２と同様に、オフセット量演算手段２５Ｂにおいて、モータ角速度ωｍ（演算値）と、車両状態（ヨーレートγ、車速Ｖごとに設定される定数Ｋγ）とを入力情報とする外乱オブザーバを用いることにより、ブラシ接触電圧降下補償後のモータ角速度演算値に残存するオフセット量ωｄｉｓｔを演算する。
【００７６】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、車両状態検出手段２３Ｂは、車両のヨーレートγを検出するヨーレート検出手段４１と、車速Ｖを検出する車速検出手段３２と、ステアリング軸２の操舵角θに対するヨーレートγの変化率（γ／θ）を表す定数Ｋγを車速Ｖに応じて予め設定する定数設定手段３３Ｂとを含み、車両状態は、ヨーレートγの検出値および定数Ｋγからなるので、ブラシ接触電圧降下補償後のモータ角速度演算値に残存するオフセット量ωｄｉｓｔを正確に演算することができる。
また、演算したオフセット量ωｄｉｓｔを用いて、モータ角速度ωｍの演算値を補正することにより、さらに正確な補正後のモータ角速度ωｃを演算することができる。
【００７７】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図７参照）では、ヨーレート検出手段４１とヨーレートγに関する定数設定手段３３Ｂとを有する車両状態検出手段２３Ｂを用いたが、図８に示すように、横加速度検出手段５１と横加速度Ｇｙに関する定数設定手段３３Ｃとを有する車両状態検出手段２３Ｃを用いてもよい。
【００７８】
以下、図８を参照しながら、この発明の実施の形態４について説明する。なお、この発明の実施の形態４に係る車両用操舵装置の全体構成および基本動作は、図１および図３に示した通りである。
【００７９】
図８はこの発明の実施の形態４に係る制御装置８Ｃを示す機能ブロック図であり、前述（図５参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。この場合、車両の走行輪７の角度を示す車両状態を検出する車両状態検出手段２３Ｃの構成が前述と異なる。
【００８０】
図８において、車両状態検出手段２３Ｃは、横加速度検出手段５１と、車速検出手段３２と、マイコン２０Ｃ内の定数設定手段３３Ｃとを備えている。
横加速度検出手段５１は、車両に発生する横加速度Ｇｙを検出し、車速検出手段３２と、車速Ｖを検出する。
【００８１】
定数設定手段３３Ｃは、ステアリング軸２の操舵角θに対する横加速度Ｇｙの変化率（Ｇｙ／θ）を表す定数ＫＧｙを車速Ｖに応じて予め設定する。
オフセット量演算手段２５Ｃは、モータ角速度演算手段２４からのモータ角速度ωｍと、横加速度検出手段５１からの横加速度Ｇｙと、定数設定手段３３Ｃからの車速Ｖに応じた定数ＫＧｙとに基づいて、ブラシ接触電圧降下補償後のモータ角速度演算値のオフセット量ωｄｉｓｔを演算する。
ここで、車両に発生する横加速度Ｇｙは、ヨーレートγと、車両のスタビリティファクタＡと、車速Ｖと、ホイールベースＬと、ラックピニオン軸６のギア比Ｇｒｐと、操舵角θとを用いて、以下の式（１４）で表すことができる。
【００８２】
【数１４】
2008195192.tif 000016
【００８３】
式（１４）から、横加速度Ｇｙを用いて操舵角θを表すと、以下の式（１５）のようになり、式（１５）から、定数ＫＧｙは、以下の式（１６）のようになる。
【００８４】
【数１５】
2008195192.tif 000017
【００８５】
以下、前述と同様に、オフセット量演算手段２５Ｃにおいて、モータ角速度ωｍ（演算値）と、車両状態（横加速度Ｇｙ、車速Ｖごとに設定される定数ＫＧｙ）とを入力情報とする外乱オブザーバを用いることにより、ブラシ接触電圧降下補償後のモータ角速度演算値に残存するオフセット量ωｄｉｓｔを演算する。
【００８６】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、車両状態検出手段２３Ｃは、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度検出手段５１と、車速Ｖを検出する車速検出手段３２と、ステアリング軸２の操舵角θに対する横加速度Ｇｙの変化率Ｇｙ／θを表す定数ＫＧｙを車速Ｖに応じて予め設定する定数設定手段３３Ｃとを含み、車両状態は、横加速度Ｇｙの検出値および定数ＫＧｙからなるので、ブラシ接触電圧降下補償後のモータ角速度演算値に残存するオフセット量ωｄｉｓｔを正確に演算することができる。
また、演算したオフセット量ωｄｉｓｔを用いて、モータ角速度ωｍの演算値を補正することにより、さらに正確な補正後のモータ角速度ωｃを演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置の全体構成を図式的に示すブロック構成図である。
【図２】図１内の制御装置の具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるモータ角速度演算値のオフセット量の演算処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２に係る制御装置の具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態３に係る制御装置の具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る制御装置の具体的構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  ハンドル、２  ステアリング軸、４  トルクセンサ、５  モータ、７  走行輪、８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ  制御装置、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  マイコン、２１  モータ電流検出手段、２２  モータ端子間電圧検出手段、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ  車両状態検出手段、２４  モータ角速度演算手段、２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ  オフセット量演算手段、２６  モータ角速度補正手段、３１  路面反力トルク検出手段、３２  車速検出手段、３３、３３Ｂ、３３Ｃ  定数設定手段、４１  ヨーレート検出手段、５１  横加速度検出手段、Ｋａｌｉｇｎ、Ｋγ、ＫＧｙ  定数、Ｔａｓ  アシストトルク、Ｔａｌｉｇｎ  路面反力トルク、Ｔｓ  操舵トルク、Ｔｓｄ  操舵トルク検出信号、Ｖｉ  印加電圧、ｉｍ  モータ電流（電流検出信号）、Ｖｍ  モータ端子間電圧（電圧検出信号）、ωｃ  補正後のモータ角速度、ωｄｉｓｔ  オフセット量、ωｍ  モータ角速度（検出値）。
【図１】
2008195192.tif 000018
【図２】
2008195192.tif 000019
【図３】
2008195192.tif 000020
【図４】
2008195192.tif 000021
【図５】
2008195192.tif 000022
【図６】
2008195192.tif 000023
【図７】
2008195192.tif 000024
【図８】
2008195192.tif 000025