(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電動パワーステアリング装置に関し、トルクセンサを要することなく、適切な操舵アシストを行なえるようにして低コストで操舵フィーリングを向上させることができるようにする。【解決手段】ＤＣモータ１１を流れる電流ｉを検出する電流検出手段２１と、ＤＣモータ１１へのモータ負荷電圧値ｖをフィードバック制御することによりＤＣモータ１１の作動を制御する制御手段３０とをそなえ、制御手段３０に、ＤＣモータ１１へのモータ負荷電圧値ｖと、検出されたモータ電流値ｉ及び車両のヨーレイトｒとを用いて、ＤＣモータ１１を含む操舵−車両系のモデルに基づいて、少なくとも操舵−車両系に加わるドライバトルクＴｈを推定する推定手段３１と、推定されたドライバトルクＴｈに応じて、ＤＣモータ１１へ与えるべき目標モータ負荷電圧値を設定する設定手段３２とを設け、設定された目標モータ負荷電圧値をＤＣモータ１１へ与える。【選択図】　　　　図１
2004050972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されＤＣモータを用いて操舵をアシストする電動パワーステアリング装置であって、
該ＤＣモータを流れる電流を検出する電流検出手段と、
該車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、
該ＤＣモータへのモータ付加電圧値をフィードバック制御することにより該ＤＣモータへの付加電圧を制御する制御手段とをそなえ、
該制御手段は、
該ＤＣモータへのモータ付加電圧値と、該電流検出手段により検出されたモータ電流値と、該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトとを用いて、該ＤＣモータを含む操舵−車両系の制御系のモデルに基づいて、少なくとも該ＤＣモータの制御系に加わるドライバトルクを推定する推定手段と、
該推定手段により推定された該ドライバトルクに応じて、該ＤＣモータへ与えるべき目標モータ付加電圧値を設定する設定手段とを備え、
該設定手段により設定された該目標モータ付加電圧値を該ＤＣモータへ与え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】
該推定手段は、該ＤＣモータへのモータ付加電圧値と、該電流検出手段により検出されたモータ電流値と、該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトとを用いて、該ＤＣモータを含む操舵−車両系の制御系のモデルに基づいて、該ＤＣモータの制御系に加わる該ドライバトルクに加えて、該ＤＣモータの角速度，該車両の操舵輪の舵角及び該車両の重心スリップ角のうちの少なくともいずれかを推定するとともに、
該設定手段は、該電流検出手段により検出された該電流値と該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトと該推定手段により推定された各推定値とに応じて、該ＤＣモータへ与えるべき目標モータ付加電圧値を設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
該推定手段は、状態量としての該モータ付加電圧値，該モータ電流値，該車両のヨーレイトから、状態量としての該モータ電流値，該ＤＣモータの角速度，該外乱トルク，該車両の操舵輪の舵角，該車両の重心スリップ角，該車両のヨーレイトのうちの少なくともいずれかの量を推定するオブザーバと、
該オブザーバにより推定された上記の推定量に基づいて該ドライバトルクを算出するドライバトルク演算部とから構成されている
ことを特徴とする、請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
該車両の車速を検出する車速検出手段をそなえ、
該設定手段は、該電流検出手段により検出された該電流値と該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトと該推定手段により推定された各推定値と、該車速検出手段により検出された車速とに応じて、該ＤＣモータへ与えるべき該目標モータ付加電圧値を設定する
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
該設定手段は、該電流値と該ヨーレイトと該推定手段により推定された各推定値を、それぞれに対して該車速に応じて設定される各制御ゲインで乗算処理した値の総和を該目標モータ付加電圧値に設定する
ことを特徴とする、請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
車両に搭載され操舵系に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを備え、該操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいてＤＣモータを用いて操舵をアシストする電動パワーステアリング装置であって、
該操舵トルクセンサの故障を検出する操舵トルクセンサ故障検出手段と、
該ＤＣモータを流れる電流を検出する電流検出手段と、
該ＤＣモータへの付加電圧を制御する制御手段とをそなえ、
該制御手段は、
操舵トルクセンサ故障検出手段が該操舵トルクセンサの故障を検出したときに、該ＤＣモータへのモータ付加電圧値と、該電流検出手段により検出されたモータ電流値と、該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトとを用いて、該ＤＣモータを含む操舵−車両系の制御系のモデルに基づいて、少なくとも該ＤＣモータの制御系に加わる外乱トルクを推定する推定手段と、
該推定手段により推定された該外乱トルクに応じて、該ＤＣモータへ与えるべき目標モータ付加電圧値を設定する設定手段とを備え、
該設定手段により設定された該目標モータ付加電圧値を該ＤＣモータへ与えることを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されＤＣモータを用いて操舵をアシストする電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のパワーステアリング装置としては、油圧式のものが普及しているが、きめの細かい操舵アシスト制御を実施するには、電動式のものの方が有利であり、近年、電動パワーステアリング装置に関する技術が開発されている。
このような電動パワーステアリング装置では、操舵系に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、車速を検出する車速検出センサとを設けて、これらのセンサで検出された操舵トルクと車速とに応じて、モータによるアシストトルクを制御するのが一般的であった。
これに対して、さらに、操舵フィーリングを改善するために、モータの角速度や角加速度に基づいて、ステアリング系の慣性、粘性等を補償する制御方法も提案されている。
【０００３】
このような観点から、特許第３１３３９１４号公報には、操舵系に連結されたモータをＰＷＭ制御する電動パワーステアリング装置において、ＰＷＭ搬送波周波数よりも低い遮断周波数の低域通過特性を有する回路によって矩形波成分を除去してモータ印可電圧を検出して、このモータ印可電圧に基づいてモータ角速度を推定する技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動パワーステアリング装置に関する技術では、よりきめの細かい操舵アシストを実現でき操舵フィーリングの向上を図れるものの、制御モータによるアシストトルクを制御するためにいずれも操舵トルクセンサが必要であり、この分コスト増あるいはトルクセンサ故障時に操舵アシストが行なえなくなるといった不具合を招いていた。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、トルクセンサを要することなく、適切な操舵アシストを行なえるようにして操舵フィーリングを向上させることができるようにした、電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の電動パワーステアリング装置は、車両に搭載されＤＣモータを用いて操舵をアシストする電動パワーステアリング装置であって、該ＤＣモータを流れる電流を検出する電流検出手段と、該車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、該ＤＣモータへのモータ付加電圧値をフィードバック制御することにより該ＤＣモータの作動を制御する制御手段とをそなえ、該制御手段は、該ＤＣモータへのモータ付加電圧値と、該電流検出手段により検出されたモータ電流値と、該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトとを用いて、該ＤＣモータの制御系に加わるドライバトルクを推定する推定手段と、該推定手段により推定された該ドライバトルクに応じて、該ＤＣモータへ与えるべき目標モータ付加電圧値を設定する設定手段とを備え、該設定手段により設定された該目標モータ付加電圧値を該ＤＣモータへ与えるように構成される。
【０００７】
なお、該推定手段は、該ＤＣモータへのモータ付加電圧値と、該電流検出手段により検出されたモータ電流値と、該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトとを用いて、該ＤＣモータを含む操舵−車両系の制御系のモデルに基づいて、該ＤＣモータの制御系に加わる該ドライバトルクに加えて、該ＤＣモータの角速度，該車両の操舵輪の舵角及び該車両の重心スリップ角のうちの少なくともいずれかを推定するとともに、該設定手段は、該電流検出手段により検出された該電流値と該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトと該推定手段により推定された各推定値とに応じて、該ＤＣモータへ与えるべき目標モータ付加電圧値を設定することが好ましい（請求項２）。
【０００８】
また、該推定手段は、状態量としての該モータ付加電圧値，該モータ電流値，該車両のヨーレイトから、状態量としての該モータ電流値，該ＤＣモータの角速度，該外乱トルク，該車両の操舵輪の舵角，該車両の重心スリップ角，該車両のヨーレイトのうちの少なくともいずれかの量を推定するオブザーバと、該オブザーバにより推定された上記の推定量に基づいて該ドライバトルクを算出するドライバトルク演算部とから構成されていることが好ましい（請求項３）。
【０００９】
該車両の車速を検出する車速検出手段をさらにそなえ、該設定手段は、該電流検出手段により検出された該電流値と該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトと該推定手段により推定された各推定値と、該車速検出手段により検出された車速とに応じて、該ＤＣモータへ与えるべき該目標モータ付加電圧値を設定することが好ましい（請求項４）。
【００１０】
該設定手段は、該電流値と該ヨーレイトと該推定手段により推定された各推定値を、それぞれに対して該車速に応じて設定される各制御ゲインで乗算処理した値の総和を該目標モータ付加電圧値に設定することが好ましい（請求項５）。
また、本発明の電動パワーステアリング装置（請求項６）は、車両に搭載され操舵系に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを備え、該操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいてＤＣモータを用いて操舵をアシストする電動パワーステアリング装置であって、該操舵トルクセンサの故障を検出する操舵トルクセンサ故障検出手段と、該ＤＣモータを流れる電流を検出する電流検出手段と、該ＤＣモータへの付加電圧を制御する制御手段とをそなえて構成される。該制御手段は、操舵トルクセンサ故障検出手段が該操舵トルクセンサの故障を検出したときに、該ＤＣモータへのモータ付加電圧値と、該電流検出手段により検出されたモータ電流値と、該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトとを用いて、該ＤＣモータを含む操舵−車両系の制御系のモデルに基づいて、少なくとも該ＤＣモータの制御系に加わる外乱トルクを推定する推定手段と、該推定手段により推定された該外乱トルクに応じて、該ＤＣモータへ与えるべき目標モータ付加電圧値を設定する設定手段とを備え、該設定手段により設定された該目標モータ付加電圧値を該ＤＣモータへ与える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の第１実施形態を説明すると、図１〜図４は本発明の第１実施形態としての電動パワーステアリング装置について示すもので、図１はその機能構成を示すブロック図、図２，図３はそのオブザーバのブロック図、図４はその制御に用いる速度対応制御ゲインの特性を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、本電動パワーステアリング装置は、ＤＣモータの制御系（モータへの付加電圧を制御入力としてモータの出力トルクや回転数を制御する系全体、以下、モータ制御系という）を含む操舵−車両系（車両の操舵装置とこの操舵装置によって運動する車体の系全体）１に対して、ＤＣモータ１１によって発生するトルク（操舵アシストトルク）Ｔｍを付与して、ドライバの操舵負担を軽減できるようになっている。ＤＣモータ１１による操舵アシストトルクＴｍは、モータ制御系に加わるトルク（外乱トルク）ｗに応じて与えることで、フィーリング良くドライバの操舵負担を軽減できる。
【００１３】
この場合の外乱トルクｗとは、ドライバトルクＴｈと車両が路面から受ける操舵反力トルクＴｃとの加算値であり（ｗ＝Ｔｈ＋Ｔｃ）、モータ制御系には、この外乱トルクｗと操舵アシストトルクＴｍとが加わることになる。
また、ＤＣモータ１１によって発生する操舵アシストトルクＴｍは、ＤＣモータ１１の作動電流（モータ電流）ｉに応じたもの、即ち、モータ電流ｉにモータトルク定数ＫＴを乗算したものになる。
【００１４】
さらに、本装置におけるＤＣモータ１１は、モータへの付加電圧を制御することで、モータ電流ｉを調整するようになっており、このモータ付加電圧ｖを制御するために、制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０がそなえられている。
したがって、ＥＣＵ３０は、ドライバトルクＴｈと操舵反力トルクＴｃとの加算値を推定し、主として、このドライバトルクＴｈと操舵反力トルクＴｃとに応じて目標モータ付加電圧値（以下、目標電圧値という）ｖｔを設定し、この目標電圧値ｖｔにモータ付加電圧ｖを制御することによって、操舵アシストトルクＴｍを調整するようになっている。
【００１５】
ただし、目標電圧値ｖｔは、ドライバトルクＴｈ及び操舵反力トルクＴｃのみならず、モータ電流推定値ｉｅ，モータ角速度（ＤＣモータ１１の角速度）推定値ωｅ，車両の前輪操舵角推定値δｅ，車両の重心スリップ角推定値βｅ及び車両のヨーレイト推定値ｒｅにも応じて設定されるようになっている。
そこで、ＥＣＵ３０には、外乱トルク推定値ｗｅ，モータ電流推定値ｉｅ，モータ角速度（ＤＣモータ１１の角速度）推定値ωｅ，車両の前輪操舵角推定値δｅ，車両の重心スリップ角推定値βｅ及び車両のヨーレイト推定値ｒｅを推定するための、推定手段３１と、推定手段３１で推定された各推定値ｗｅ，ｉｅ，ωｅ，δｅ，βｅ，ｒｅに基づいて制御量（目標電圧値）ｖｔを設定する設定手段としての制御量設定部３２とがそなえられている。
【００１６】
推定手段３１は、オブザーバ３１ａとドライバトルク演算部３１ｂとをそなえている。
オブザーバ３１ａでは、モータ付加電圧値ｖと、電流検出手段（電流センサ）４１により検出されたモータ電流値ｉｓと、ヨーレイト検出手段（ヨーレイトセンサ或いはヨーレイトを算出する手段）４２により検出された車両のヨーレイトｒｓとを用いて、モータ制御系のモデルに基づいて、外乱トルク推定値ｗｅ，モータ電流推定値ｉｅ，モータ角速度（ＤＣモータ１１の角速度）推定値ωｅ，車両の前輪操舵角推定値δｅ，車両の重心スリップ角推定値βｅ及び車両のヨーレイト推定値Ｋｅを推定する。
【００１７】
このオブザーバ３１ａによる推定についてさらに説明すると、ＤＣモータ１１は、図２に示すようにモデル化することができる。
ただし、図２において、ｖ，ｉｓ，ｉｅ，ωｅはいずれも変数（状態量）であって、ｖは入力電圧（モータ付加電圧）の指令値、ｉｓは電流（モータ電流）の検出値、ｉｅは電流（モータ電流）の推定値、ωｅはモータ角速度の推定値、ｗｅは外乱トルクの推定値（＝ドライバトルク推定値Ｔｈｅと操舵反力トルク推定値Ｔｃｅとの加算値、ｗｅ＝Ｔｈｅ＋Ｔｃｅ）である。
【００１８】
また、Ｌ，Ｒ，ＫＴ，ＫＥ，ＩＭはいずれもモータ固有のパラメータ（定数値）であって、Ｌはコイルのインダクタンス、Ｒはコイルの抵抗、ＫＴはトルク定数、ＫＥは逆起電力定数、ＩＭはモータの慣性モーメントである。ｌｍ１〜ｌｍ３はオブザーバの定数である。
このようなモデルから、モータ電流の微分方程式は次式（１）のように、モータ角速度の微分方程式は次式（２）のようにたてることができる。
【００１９】
Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）＋Ｒ・ｉ＋ＫＥ・ω＝ｖ　　・・・（１）
ＩＭ（ｄω／ｄｔ）＝ＫＴ・ｉ＋ｗ　　　　　　・・・（２）
式（１），（２）を状態方程式で表現すると、次式（３）のようになる。
【００２０】
【数１】
2004050972.tif 000003
【００２１】
ここで、外乱ｗを状態変数に拡張すると、次式（４）が得られる。
【００２２】
【数２】
2004050972.tif 000004
【００２３】
式（４）に基づいて、電流ｉを観測値（検出値）とした場合のオブザーバの状態方程式を示すと、次式（５）のようになる。
【００２４】
【数３】
2004050972.tif 000005
【００２５】
上記の状態方程式（５）において、ｉｅ，ωｅ，ｗｅはいずれも状態量としての推定値（前述のモータ電流推定値，モータ角速度推定値，外乱トルク推定値）であり、ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３はいずれも係数である。ここで、係数ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３を定めることによって、状態量ｉｅ，ωｅ，ｗｅを推定するオブザーバを構成することができる。また、係数ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３は周波数特性を考慮した数式演算によって、適正値を設定することができる。
【００２６】
また、操舵−車両系１は、図３に示すようにモデル化することができる。
ただし、図３において、ωｅ，δｅ，βｅ，ｒｓ，ｒｅはいずれも変数（状態量）であって、ωｅはモータ角速度の推定値、δｅは前輪実舵角（操舵角）の推定値、βｅは車両の重心スリップ角の推定値、ｒｓは車両のヨーレイトの検出値、ｒｅは車両のヨーレイトの推定値、ωｅはモータ角速度の推定値、ｗｅは外乱トルクの推定値（＝ドライバトルク推定値Ｔｈｅと操舵反力トルク推定値Ｔｃｅとの加算値、ｗｅ＝Ｔｈｅ＋Ｔｃｅ）である。また、Ｋｇ，ｍ，Ｉ，Ｖ，Ｋｆ，Ｋｒ，ｌｆ，ｌｒはいずれもモータ制御系に固有のパラメータ（定数値）であって、Ｋｇは操舵ギア比（モータ位相角度と前輪（操舵輪）舵角との比）、ｍは車両の質量、Ｉは車両の慣性モーメント、Ｖは車速、Ｋｆは前輪コーナリングパワー、Ｋｒは後輪コーナリングパワー、ｌｆは重心から前輪軸までの距離、ｌｒは重心から後輪軸までの距離である。ｌｖ１〜ｌｖ３はオブザーバの定数である。
【００２７】
このようなモデルから、操舵角δｅの微分方程式は次式（６）のように、重心スリップ角βｅの微分方程式は次式（７）のように、ヨーレイトｒｓの微分方程式は次式（８）のように、たてることができる。
ｄδｅ／ｄｔ＝ωｅ／Ｋｇ　　　　　　　　　　　　　　・・・（６）
ｄβｅ／ｄｔ＝（２Ｋｆ／ｍＶ）δｅ−［ｍＶ２＋２（ｌｆＫｆ−ｌｒＫｒ）／ｍＶ２］ｒｅ−［２（Ｋｆ＋Ｋｒ）／ｍＶ］βｅ　　　　　・・・（７）
ｄｒｅ／ｄｔ＝（２ｌｆＫｆ／Ｉ）δｅ−［２（ｌｆＫｆ−ｌｒＫｒ）／Ｉ］βｅ−［２（ｌｆ２Ｋｆ＋ｌｒ２Ｋｒ）／ＩＶ］ｒｅ　・・・（８）
式（６）〜（８）を状態方程式で表現すると、次式（９）のようになる。
【００２８】
【数４】
2004050972.tif 000006
【００２９】
式（９）に基づいてヨーレイト検出値ｒｓを観測値とし、モータ角速度推定値ωｓｅを入力値とした場合のオブザーバの状態方程式を示すと次式（１０）のようになる。
【００３０】
【数５】
2004050972.tif 000007
【００３１】
上記の状態方程式（１０）において、δｅ，βｅ，ｒｅはいずれも状態量としての推定値（前述の前輪実舵角推定値，重心スリップ角推定値，ヨーレイト推定値）であり、ｌｖ１，ｌｖ２，ｌｖ３はいずれも係数である。ここで、係数ｌｖ１，ｌｖ２，ｌｖ３を定めることによって、状態量δｅ，βｅ，ｒｅを推定するオブザーバを構成することができる。また、係数ｌｖ１，ｌｖ２，ｌｖ３は周波数特性を考慮した数式演算によって、適正値を設定することができる。
【００３２】
演算部３１ｂでは、このようなオブザーバ３１ａによる推定結果から演算によってドライバトルク推定値Ｔｈｅを求める。
つまり、前輪タイヤの横滑り角βｆｅと操舵反力（セルフアライニングトルク）との関係を求めると、前輪タイヤの横滑り角βｆｅは、次式（１１）で算出することができる。
βｆｅ＝βｅ＋（ｌｆ／Ｖ）ｒｅ−δｅ　　　　　　　　　　　　　　・・・（１１）
前輪タイヤの横滑り角βｆｅが小さい領域では、キングピン軸回りの操舵反力トルクＴｓｅは、次式（１２）で算出することができる（ただし、ξは復元モーメントトレールである）。
Ｔｓｅ＝２ξＫｆβｆｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１２）
ただし、ξは復元モーメントトレールである。
【００３３】
ここで、キングピン軸回りの操舵反力トルクＴｓｅをコラム軸（操舵軸）回りの操舵反力トルクＴｃｅに換算すると、次式（１３）のようになる。
Ｔｃｅ＝（２ξＫｆ／Ｋｇ）βｆｅ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１３）
ただし、Ｋｇはステアリングギア比である。
したがって、演算部３１ｂでは、次式（１４）に示すように、上記の推定値ｗｅ，βｅ，ｒｅ，δｅからドライバトルク推定値Ｔｈｅを算出することができる。
Ｔｈｅ＝ｗｅ−Ｔｃｅ＝ｗｅ−（２ξＫｆ／Ｋｇ）βｆｅ
＝ｗｅ−（２ξＫｆ／Ｋｇ）［βｅ＋（ｌｆ／Ｖ）ｒｅ−δｅ］　　　　・・・（１４）
制御量設定部３２は、このように推定されたモータ電流推定値ｉｅ（この推定値はモータ電流検出値ｉｓで置き換えることができる），モータ角速度推定値ωｅ，ドライバトルク推定値Ｔｈｅ，前輪操舵角推定値δｅ，重心スリップ角推定値βｅ及びヨーレイト推定値ｒｅ（この推定値はヨーレイト検出値ｒｓで置き換えることができる）と車速検出手段（車速センサ）４２からの検出情報とを入力され、各推定値ｉｅ，ωｅ，Ｔｈｅ，δｅ，βｅ，ｒｅを、それぞれの速度対応ゲインＫｉ，Ｋω，ＫＴｈ，Ｋδ，Ｋβ，Ｋｒで乗算処理し、これらを、次式（１５）のように加算して目標電圧値ｖｔを設定するようになっている。
ｖｔ＝−Ｋｉ・ｉｅ−Ｋω・ωｅ＋ＫＴｈ・Ｔｈｅ−Ｋδ・δｅ−Ｋβ・βｅ−Ｋｒ・ｒｅ・・・（１５）
なお、速度対応ゲインＫｉ，Ｋω，ＫＴｈ，Ｋδ，Ｋβ，Ｋｒはそれぞれ図４に示すような特性で設定される。
【００３４】
モータ電流制御ゲインＫｉは、図４（ａ）に示すように、車速にほとんど依存せずにほぼ定数に設定されており、目標電圧値ｖｔに値Ｋｉ・ｉｅを反映させることで、制御の動特性が向上するようになっている。
モータ角速度制御ゲインＫωは、図４（ｂ）に示すように、車速の増大に応じて増加するように設定されており、目標電圧値ｖｔに値Ｋω・ωｅを反映させることで、急操舵された際などに過剰な角速度の発生を抑制するようになっている。
【００３５】
ドライバトルク制御ゲインＫＴｈは、図４（ｃ）に示すように、車速の増大に応じて減少するように設定されており、車速が高くなるほど目標電圧値ｖｔを小さくして、操舵アシストトルクＴｍを減少させるようになっている。これは、車速が高いほど操舵安定感（保舵感）を重視して操舵アシストを弱め、逆に、車速が低いほど操舵操作を容易にできるように操舵アシストを強めるようにしているのである。速度対応ゲインＫｉ，Ｋω，ＫＴｈのうちこのドライバトルク制御ゲインＫＴｈが最も大きく設定され、ドライバトルク制御ゲインＫＴｈが目標電圧値ｖｔに最も大きく影響するようになっている。
【００３６】
前輪操舵角制御ゲインＫδは、図４（ｄ）に示すように、低車速時には負の値となって、車速の増加に応じて増加（負の値の場合には値の大きさが小さくなる）して高車速時には正の値となるように設定されている。ただし、極低速時には、車速の増加に応じて減少（負の値であって、絶対値の大きさは車速増加に応じて増加する）ようになっている。低速時に前輪操舵角制御ゲインＫδが負に設定されているのは、操舵角と同じ向きにアシストトルクを与えて操舵操作を容易にするためである。高速になるのに従って前輪操舵角制御ゲインＫδが増加して正になるように設定されているのは、車速が高いほど操舵安定感を重視すると共に、高速走行時の操舵フィーリングを向上させようとするものである。
【００３７】
重心スリップ角制御ゲインＫβは、図４（ｅ）に示すように、車速の増加に応じて増加するように設定されている。ただし、極低速時には、車速の増加に応じて急増しその後は緩やかに増加するようになっている。これは、低速から高速まで車両の安定性を保つと共に操舵フィーリングを向上させようとするものである。
ヨーレイト制御ゲインＫｒは、図４（ｆ）に示すように、低車速時には０で、高中車速時には車速の増加に応じて増加するように設定されている。これも、上記と同様に、低速から高速まで車両の安定性を保つと共に操舵フィーリングを向上させようとするものである。
【００３８】
本発明の第１実施形態としての電動パワーステアリング装置は、上述のように構成されているので、モータ指令値であるモータ付加電圧ｖと電流センサ２１で検出されるモータ電流ｉとヨーレイトセンサ２３で検出されるヨーレイトｒから、操舵トルク（ドライバトルク）Ｔｈを推定して、この推定したドライバトルクＴｈに応じて、モータ１１の付加電圧ｖを制御することにより、モータトルクＴｍを調整するので、トルクセンサを要することなく、演算ソフトを追加するだけで、ドライバの操舵負荷状態に応じて適切に操舵アシストを実施することができる。すなわち、低コストで操舵フィーリングを向上させることができる。
【００３９】
また、ドライバトルクＴｈを、車速の増大に応じて減少するように設定されるドライバトルク制御ゲインＫＴｈにより処理した上で、モータ１１の付加電圧ｖを制御するので、車速が低いほど操舵アシストが強められ操舵操作を容易にできるようになり、車速が高いほど操舵アシストが弱められ操舵安定感（保舵感）が増大し、操舵アシストを車速に応じて適切に実施することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、モータ１１の付加電圧ｖの制御にモータ電流ｉをモータ電流制御ゲインＫｉで処理した上で反映させているので、制御の動特性を向上させることができ、応答性のよい操舵アシスト制御を実現できる。
また、モータ１１の付加電圧ｖの制御にモータ角速度ωをモータ角速度制御ゲインＫωで処理した上で反映させているので、過剰な角速度の発生を抑制することができ、モータの保護も図ることができる。
【００４１】
さらに、モータ１１の付加電圧ｖの制御に前輪操舵角δを前輪操舵角制御ゲインＫδで処理した上で反映させているので、据え切り操舵の容易性を考慮しながら低速時にステアリング操作を容易にすることができると共に、高速走行時の操舵フィーリングを向上させることができる。
また、モータ１１の付加電圧ｖの制御に重心スリップ角βを重心スリップ角制御ゲインＫβで処理した上で反映させていることや、モータ１１の付加電圧ｖの制御にヨーレイトｒをヨーレイト制御ゲインＫｒで処理した上で反映させていることにより、高速走行時の操舵フィーリングを向上させることができる。
【００４２】
なお、制御の動特性に特に課題がなければ、モータ１１の付加電圧ｖの制御にモータ電流ｉを反映させる必要はなく、モータ１１に過剰な角速度が発生するおそれがなければ、モータ１１の付加電圧ｖの制御にモータ角速度ωを反映させる必要はない。
また、操舵フィーリングを微妙に調整する必要が低ければ、モータ１１の付加電圧ｖの制御に、前輪操舵角δや重心スリップ角βやヨーレイトｒの一部を反映させるようにしたり、或いは、これらを反映させないようにしたりして、制御の簡素化を図ることもできる。
【００４３】
つぎに、本発明の第２実施形態を説明すると、図５は本発明の第２実施形態としての電動パワーステアリング装置の機能構成を示すブロック図である。
本実施形態は、上述第１実施形態で説明したように、トルクセンサを用いずに操舵アシストを制御する手法を、トルクセンサ付き電動パワーステアリング装置におけるトルクセンサ故障時のバックアップとして利用するものである。
【００４４】
つまり、本実施形態では、従来のトルクセンサ付き電動パワーステアリング装置に対して、トルクセンサ故障検出装置を追加するとともに、電動パワーステアリング制御装置に、適宜のソフトウェア，ハードウェアを追加して、トルクセンサ故障検出装置によりトルクセンサの故障の発生が検出されると、表示装置を通じてドライバに対してこの故障発生を知らせる一方で、トルクセンサを利用しない上述の手法を適用して操舵アシストを継続するようにしている。
【００４５】
具体的には、図５に示すように、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）５１を設け、ＥＣＵ３０には、この操舵トルクセンサ５１からの実操舵トルクの検出信号に基づいて実操舵トルクに対応してＤＣモータ２の付加電圧ｖを設定する第１制御量設定部（設定手段）５２を設け、操舵トルクセンサ５１が正常に作動しているときには、この第１制御量設定部５２により実操舵トルクに基づいて設定された付加電圧ｖをＤＣモータ２に与えて、実操舵トルクに対応して操舵アシストを行なうようにする。
【００４６】
さらに、上述の実施形態の制御量設定部３２、つまり、オブザーバ３１の推定に基づいてＤＣモータ２の付加電圧ｖを設定する制御量設定部３２をバックアップ用の第２制御量設定部（設定手段）３２´として設ける。そして、操舵トルクセンサ５１の故障を検出する操舵トルクセンサ故障検出手段５３を設けるとともに、故障検出手段５３により操舵トルクセンサ５１の故障が検出されたら、第１制御量設定部５２に代えて第２制御量設定部３２´によりＤＣモータ２の付加電圧ｖの設定を行なうように切り換える制御量設定切換部５４を設ける。
【００４７】
本発明の第２実施形態としての電動パワーステアリング装置は、上述のように構成されているので、操舵トルクセンサ５１が故障した場合にも、第２制御量設定部３２´によりＤＣモータ２の付加電圧ｖの設定を行なうことができるようになる。
すなわち、トルクセンサ故障時でも、操舵アシストが不可能になる事態を回避でき、常に操舵フィーリングを向上させることが可能になる。
【００４８】
また、トルクセンサの故障対策としては、予備のトルクセンサを別に設けることも考えられるが、本実施形態の構成を適用することで予備のトルクセンサが不要になる。
さらに、２つのトルクセンサをそなえた電動パワーステアリング装置において本実施形態の構成を適用すると、何れか一方のトルクセンサが故障して２つのトルクセンサの出力値の差が所定値以上になった場合に、ドライバトルクの推定値と２つのトルクセンサの出力値とを比較して、ドライバトルクの推定値との差が少ない方のトルクセンサの出力を利用して操舵アシストを継続する一方で、トルクセンサの故障を報知すればよい。この場合、何れのセンサが故障しているかがわかるので、故障しているトルクセンサを区別できるように報知することもできる。また、２つのトルクセンサの両方が故障した場合には、ドライバトルクの推定値を利用して操舵アシスト制御を継続させることもできる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、速度対応ゲインＫｉ，Ｋω，ＫＴｈ，Ｋδ，Ｋβ，Ｋγについては、図４に各設定例を示したが、速度対応ゲインＫｉ，Ｋω，ＫＴｈ，Ｋδ，Ｋβ，Ｋγの設定特性はこれに限るものではなく、系の安定性や操舵フィーリングを向上させることができるように、速度対応ゲインＫｉ，Ｋω，ＫＴｈ，Ｋδ，Ｋβ，Ｋγを車速に応じて適宜設定することが重要である。
【００５０】
また、制御量設定部３２に、速度対応ゲイン処理機能に加えて、位相進み補償器や位相遅れ補償器を追加して、位相を調整するようにして、より適切に操舵アシスト制御を行なうことも考えられる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の電動パワーステアリング装置（請求項１）によれば、トルクセンサを要することなく、演算ソフトを追加するだけで、ドライバの操舵付加状態に応じて適切に操舵アシストを実施することができ、低コストで操舵フィーリングを向上させることができる。
【００５２】
さらに、該推定手段を、該ＤＣモータへのモータ付加電圧値と、該電流検出手段により検出されたモータ電流値と、該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトとを用いて、該ＤＣモータを含む操舵−車両系制御系のモデルに基づいて、該ＤＣモータの制御系に加わる該ドライバトルクに加えて、該ＤＣモータの角速度，該車両の操舵輪の舵角及び該車両の重心スリップ角のうちの少なくともいずれかを推定するとともに、該設定手段は、該電流検出手段により検出された該電流値と該ヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトと該推定手段により推定された各推定値とに応じて、該ＤＣモータへ与えるべき目標モータ付加電圧値を設定するように構成すれば、制御の動特性を向上させ応答性のよい操舵アシスト制御を実現することや、モータにおける過剰な角速度の発生を抑制して、モータの保護を図ることや、きめの細かい操舵フィーリングの向上が可能になる（請求項２）。
【００５３】
設定手段が、電流検出手段により検出された電流値とヨーレイト検出手段により検出された車両のヨーレイトと推定手段により推定された各推定値と、車速検出手段により検出された車速とに応じて、ＤＣモータへ与えるべき該目標モータ付加電圧値を設定することことで、車速に応じて綿密に操舵アシストを制御することができる（請求項４，５）。
【００５４】
また、本発明の電動パワーステアリング装置（請求項６）によれば、トルクセンサ故障時でも、操舵アシストが不可能になる事態を回避でき、常に操舵フィーリングを向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての電動パワーステアリング装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての電動パワーステアリング装置にかかるモータ制御系の状態量を推定するオブザーバのブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての電動パワーステアリング装置にかかる操舵−車両系の状態量を推定するオブザーバのブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態としての電動パワーステアリング装置における制御に用いる速度対応制御ゲインの特性を示す図であって、（ａ）はモータ電流に関する制御ゲインを示し、（ｂ）はモータ角速度に関する制御ゲインを示し、（ｃ）はドライバトルクに関する制御ゲインを示し、（ｄ）は前輪操舵角に関する制御ゲインを示し、（ｅ）は重心スリップ角に関する制御ゲインを示し、（ｆ）はヨーレイトに関する制御ゲインを示す。
【図５】本発明の第２実施形態としての電動パワーステアリング装置の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　操舵−車両系
１１　ＤＣモータ
２１　電流検出手段
２２　車速検出手段
２３　ヨーレイト検出手段
３０　制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１　推定手段
３１ａ　オブザーバ
３１ｂ　ドライバトルク演算部
３２　設定手段としての制御量設定部
３２´　第２制御量設定部（設定手段）
４１　モータトルク演算部
５１　操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
５２　第１制御量設定部（設定手段）
５３　操舵トルクセンサ故障検出手段
【図１】
2004050972.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004050972.tif 000011
【図５】
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