(57)【要約】【課題】舵角センサ等が設けられることなく、舵角を推定することにより各種補償のための制御が行われる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】目標電流設定部１２は、操舵トルクＴを受け取り電流目標値Ｉｔの算出基礎となる基本アシスト電流値Ｉｔ’を出力するアシスト電流設定部１２１と、当該基本アシスト電流値Ｉｔ’に基づき推定舵角θｅを出力する舵角推定部１２２と、この推定舵角θｅを受け取りハンドルの戻り時の操舵性を向上させるための戻し制御電流値Ｉｒを出力する戻し制御部１２３と、上記基本アシスト電流値Ｉｔ’に戻し制御電流値Ｉｒを加算することにより得られる上記電流目標値Ｉｔを出力する加算器１２４とを含む。この舵角推定部１２２により舵角を検知するセンサを必要とすることなく、推定舵角θｅに基づく戻し制御部１２３などの各種補償を行うことができる。【選択図】        図３
2004255932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記電動モータに供給すべき電流の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記電流目標値と前記電動モータに流れる電流との電流偏差に基づき、前記電動モータに対してフィードバック制御を行う制御手段と
を備え、
前記目標値設定手段は、
前記操舵トルクに基づき、前記操舵補助力を与えるために前記電動モータに供給すべき電流の目標値である基本アシスト電流値を算出するアシスト電流算出手段と、
前記操舵トルクおよび前記基本アシスト電流値の一方または双方に基づき、前記操作手段の操作による操舵角または前記車両の車輪の転舵角のいずれかを示す舵角の推定値である推定舵角を算出する舵角推定手段と、
前記推定舵角に基づき前記車両操舵の操作性を向上させるための補償電流値を設定する補償電流値設定手段と、
前記基本アシスト電流値を前記補償電流値によって補正することにより前記電流目標値を算出する補正手段と
を含むことを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記補償電流値設定手段は、前記操作手段の所定の中立位置への戻し操作における操作性を向上させる戻し制御のための補償電流値を設定す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。
【請求項３】
前記補償電流値設定手段は、前記車両のステアリング機構を含む装置全体のバネ力低減に相当する補償電流値を設定す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。
【請求項４】
車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記操作手段の操作による操舵角または前記車両の車輪の転舵角のいずれかを示す舵角を検出する舵角センサと、
前記電動モータに供給すべき電流の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記電流目標値と前記電動モータに流れる電流との電流偏差に基づき、前記電動モータに対してフィードバック制御を行う制御手段と
を備え、
前記目標値設定手段は、
前記車両のステアリング機構を含む装置全体のバネ力低減に相当する補償電流値を設定する補償電流値設定手段と、
前記操舵トルクに基づき前記操舵補助力を与えるために前記電動モータに供給すべき電流の目標値である基本アシスト電流値を算出し、算出された当該基本アシスト電流値を前記補償電流値によって補正することにより前記電流目標値を設定する目標値算出手段と
を含むことを特徴とする、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、電動モータによって車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置では、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出して当該操舵トルクを示すトルク検出信号を出力するトルクセンサが設けられており、そのトルクセンサからのトルク検出信号に基づき電動モータに流すべき電流の目標値が設定される。なお、この目標値の設定には、予め定められたトルク値と電流値との対応関係を示すテーブル（「アシストテーブル」と呼ばれる）が用いられる。そして、比例積分制御器によりこの目標値と電動モータに実際に流れる電流の検出値との偏差に基づき、電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動モータの駆動手段は、その指令値に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成されるモータ駆動回路とから成り、そのデューティ比に応じた電圧すなわち指令値に応じた電圧を電動モータに印加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流は電流検出回路によって検出され、上記目標値とこの検出値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用される。
【０００３】
以上のように、従来の電動パワーステアリング装置では、電動モータに流すべき電流の目標値は操舵トルクに応じて決定されるが、さらに詳しくは、操舵トルクに応じて決定され操舵補助力を与えるために電動モータに流すべき電流の目標値（「基本アシスト電流値」と呼ばれる）に対して、操舵操作の操作性を向上させる各種補償のための（正値または負値の）電流値が加算されることにより、電動モータに流すべき電流の目標値が決定されることが多い。この補償を行うための制御には、従来より、ハンドルの戻り時の操舵性を向上させるための戻し制御や、ハンドルの戻り時にハンドルが所定の中立位置を超えて回転することを防止する収斂制御（ダンピング制御）などがある。
【０００４】
上記戻し制御は、車輪が直進方向に戻ろうとする力（「セルフアライニングトルク」と呼ばれる）が小さい車両、すなわちハンドルの戻りが悪い車両について、ハンドルの回転角度（舵角）またはその変化速度（操舵角速度）に基づき、ハンドルを戻すように行われる。この戻し制御により、ハンドルが速く中立位置に戻るため、ハンドルが中立位置に戻らないで止まった状態での舵角（以下「残留舵角」という）が大きくなることを防止することができる。図８はこの残留舵角を示す図である。
【０００５】
また、上記収斂制御は、セルフアライニングトルクが大きい車両、すなわちハンドルの戻りがきつい車両について、舵角や操舵角速度に基づきハンドルが所定の中立位置を超えて回転しないように行われる。
【０００６】
ここで、上記各種補償のための制御で必要とされる舵角は、通常、ハンドル近傍に設けられる舵角センサにより検出される。また、特開２００２−１０４２１１号公報では、舵角センサに代えてモータの回転角速度を検出する角速度センサが設けられており、このセンサで検出される角速度を積分することにより上記舵角を推定する構成が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１０４２１１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の電動パワーステアリング装置では、上記各種補償のための制御において必要となる舵角または操舵角速度を検出するためのセンサが不可欠となるので、装置のコストが高くなる。さらに、操舵角速度に基づき上記補償が行われる構成では、舵角がほとんど変化しない場合（運転者によりハンドルが所定の角度で維持される場合）には操舵角速度を検出することができないため制御量が得られない。
【０００９】
また、従来の電動パワーステアリング装置では、車輪が直進方向に戻ろうとする力（「セルフアライニングトルク」と呼ばれる）が大きい車両、すなわちハンドルの戻りがきつい車両につき、以下のような問題点がある。すなわち、ハンドルの戻り時にハンドルが中立位置を超えて回転する挙動が、当該中立位置に収斂する減衰振動として繰り返されることがある。この振動を以下ではハンドル振動という。上記車両ではハンドルの戻りがきついため、このハンドル振動の周期が短くなる（周波数が高くなる）。具体的には、手放し操作時に車両が短い周期で左右に振れることになり、場合により運転者がその挙動に対して不安感または違和感を覚えることがあり得る。ここで上述の収斂制御が行われる場合、ハンドル振動は低減されるが、ハンドルの回転が抑えられるためハンドルを切り込む際の操舵感が大きく犠牲になることがある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、舵角センサおよび操舵角速度センサが設けられることなく、舵角を推定することにより各種補償のための制御が行われる電動パワーステアリング装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明のさらなる目的は、セルフアライニングトルクが大きい車両においてもハンドル振動の周期が短くなることのない電動パワーステアリング装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記電動モータに供給すべき電流の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記電流目標値と前記電動モータに流れる電流との電流偏差に基づき、前記電動モータに対してフィードバック制御を行う制御手段と
を備え、
前記目標値設定手段は、
前記操舵トルクに基づき、前記操舵補助力を与えるために前記電動モータに供給すべき電流の目標値である基本アシスト電流値を算出するアシスト電流算出手段と、
前記操舵トルクおよび前記基本アシスト電流値の一方または双方に基づき、前記操作手段の操作による操舵角または前記車両の車輪の転舵角のいずれかを示す舵角の推定値である推定舵角を算出する舵角推定手段と、
前記推定舵角に基づき前記車両操舵の操作性を向上させるための補償電流値を設定する補償電流値設定手段と、
前記基本アシスト電流値を前記補償電流値によって補正することにより前記電流目標値を算出する補正手段と
を含むことを特徴とする。
【００１３】
このような第１の発明によれば、舵角推定手段により推定舵角が算出されるので、車両に舵角センサ（および操舵角速度センサ）を備えることなく、推定舵角に基づき操舵操作の操作性を向上させるための各種補償を行うことができる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、
前記補償電流値設定手段は、前記操作手段の所定の中立位置への戻し操作における操作性を向上させる戻し制御のための補償電流値を設定することを特徴とする。
【００１５】
このような第２の発明によれば、車両に舵角センサ（および操舵角速度センサ）を備えることなく、戻し制御のための補償電流値が付加される。このようにして補正された操舵補助力が電動モータにより与えられるため、典型的にはセルフアライニングトルクの小さい車両における残留舵角を小さくすることができる。よって、操作手段を精度よく戻す操作が可能となる等、操作手段の操作性を良好に保つことができる。
【００１６】
第３の発明は、第１の発明において、
前記補償電流値設定手段は、前記車両のステアリング機構を含む装置全体のバネ力低減に相当する補償電流値を設定することを特徴とする。
【００１７】
このような第３の発明によれば、車両に舵角センサ（および操舵角速度センサ）を備えることなく、装置全体のバネ力低減に相当する補償電流値が付加される。このようにして補正された操舵補助力が電動モータにより与えられるため、典型的にはセルフアライニングトルクの大きい車両においても操作手段の振動周期を長くすることができ、かつ振幅も小さくすることができる。よって、操作手段を切り込む際の操舵感を犠牲にすることなく、運転者が操作手段の挙動に対して不安感または違和感を覚えることがない状態を保つことができる。
【００１８】
第４の発明は、車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記操作手段の操作による操舵角または前記車両の車輪の転舵角のいずれかを示す舵角を検出する舵角センサと、
前記電動モータに供給すべき電流の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記電流目標値と前記電動モータに流れる電流との電流偏差に基づき、前記電動モータに対してフィードバック制御を行う制御手段と
を備え、
前記目標値設定手段は、
前記車両のステアリング機構を含む装置全体のバネ力低減に相当する補償電流値を設定する補償電流値設定手段と、
前記操舵トルクに基づき前記操舵補助力を与えるために前記電動モータに供給すべき電流の目標値である基本アシスト電流値を算出し、算出された当該基本アシスト電流値を前記補償電流値によって補正することにより前記電流目標値を設定する目標値算出手段と
を含むことを特徴とする。
【００１９】
このような第４の発明によれば、舵角センサからの舵角に基づき装置全体のバネ力低減に相当する補償電流値が付加される。このようにして補正された操舵補助力が電動モータにより与えられるため、第３の発明と同様に操作手段の振動周期を長くすることができ、操作手段を切り込む際の操舵感を犠牲にすることなく、運転者が操作手段の挙動に対して不安感または違和感を覚えることがない状態を保つことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。
＜１．第１の実施形態＞
＜１．１  全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示した概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、この電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速を検出する車速センサ４と、ハンドル操作（操舵操作）による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ６と、そのモータ６の発生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７と、車載バッテリ８からイグニションスイッチ９を介して電源の供給を受け、トルクセンサ３、および車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。
【００２１】
ここで、ステアリングシャフト１０２において、ハンドル１００側の部分と、減速ギヤ７を介して操舵補助トルクの加えられる部分との間にはトーションバーが介装されている。トルクセンサ３は、そのトーションバーのねじれを検出することにより操舵トルクを検出する。このようにして検出された操舵トルクの検出値Ｔは、操舵トルク検出信号としてトルクセンサ３から出力され、ＥＣＵ５に入力される。また、車速センサ４は、車両の走行速度である車速の検出値Ｖを示す信号を車速信号として出力する。この車速信号もＥＣＵ５に入力される。
【００２２】
このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ３によって検出され、その操舵トルクの検出値Ｔと車速センサ４によって検出された車速の検出値Ｖとに基づいてＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作による運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、モータ６の発生する操舵補助力によるトルクとの和が出力トルクとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。
【００２３】
＜１．２  制御装置の構成および動作＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の機能的構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、モータ制御部として機能するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、そのマイコン１０から出力される指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路１８と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧をモータ６に印加するモータ駆動回路２０と、モータ６に流れる電流を検出する電流検出器１９とから構成される。
【００２４】
マイコン１０は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、目標電流設定部１２と減算器１４とフィードバック制御演算部（以下「ＦＢ制御演算部」と略記する）１６とからなるモータ制御部として機能する。このモータ制御部において、目標電流設定部１２は、トルクセンサ３から出力される操舵トルクの検出値Ｔ（以下、単に「操舵トルクＴ」という）と、車速センサ４から出力される車速の検出値Ｖ（以下、単に「車速Ｖ」という）とに基づき、モータ６に流すべき電流の目標値Ｉｔを決定する。この目標電流設定部１２の詳細な構成および動作については後述する。減算器１４は、この目標電流設定部１２から出力される電流目標値Ｉｔと電流検出器１９から出力されるモータ電流の検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓを算出する。ＦＢ制御演算部１６は、この偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づく比例積分制御演算によって、ＰＷＭ信号生成回路１８に与えるべきフィードバック制御のための上記指令値Ｄを生成する。
【００２５】
ＰＷＭ信号生成回路１８は、この指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス信号、すなわち指令値Ｄに応じてパルス幅の変化するＰＷＭ信号を生成する。モータ駆動回路２０は、典型的にはバッテリ８の電源ラインと接地ラインとの間に接続される４個の電力用の電界効果型トランジスタからなるブリッジ回路であって、ＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）に応じた電圧をモータ６に印加する。モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさおよび方向のトルクを発生する。このように、電流目標値Ｉｔを受け取る減算器１４、ＦＢ制御演算部１６、ＰＷＭ信号生成回路１８、モータ駆動回路２０、およびモータ電流の検出値Ｉｓを減算器１４へ出力する電流検出器１９は、モータ６に対するフィードバック制御を行う制御手段を構成する。なお、上記電動モータ６はブラシ付きの一般的な直流モータであるが、本発明における駆動手段としての電動モータは、上記モータに限定されるものではなく、例えばブラシレスモータであってもよい。
【００２６】
＜１．３  目標電流設定部の詳細な構成および動作＞
図３は、上記第１の実施形態における目標電流設定部１２の構成を示すブロック図である。この目標電流設定部１２は、操舵トルクＴを受け取り電流目標値Ｉｔを算出する基礎となる値であって操舵補助力を与えるために電動モータに流すべき電流の目標値である基本アシスト電流値Ｉｔ’を出力するアシスト電流設定部１２１と、当該基本アシスト電流値Ｉｔ’に基づきハンドル１００の回転角度である舵角の推定値θｅ（以下「推定舵角θｅ」という）を出力する舵角推定部１２２と、この推定舵角θｅを受け取りハンドルの戻り時の操舵性を向上させるための戻し制御電流値Ｉｒを出力する戻し制御部１２３と、上記基本アシスト電流値Ｉｔ’に戻し制御電流値Ｉｒを加算することにより得られる上記電流目標値Ｉｔを出力する加算器１２４とを含む。なお、本発明における舵角は、ハンドルの回転角度または直進方向に対するタイヤの方向角である転舵角のいずれであってもよいが、説明の便宜のため、以下では舵角はハンドルの回転角度を示すものとして説明する。また、上記操舵トルクＴは、所定のパラメータを有する位相進み等のフィルタからなる図示されない位相補償器を通すことにより位相補償が行われてもよい。以下、目標電流設定部１２の各構成要素の動作について詳細に説明する。
【００２７】
なお、以下では、マイコン１０が所定のプログラムを実行することにより、目標電流設定部１２における各種構成要素がソフトウェア的に実現されるように構成されるが、これらの構成要素の一部または全部は、専用の電子回路等によりハードウェア的に実現されてもよい。
【００２８】
アシスト電流設定部１２１は、トルクセンサ３からの操舵トルクＴと車速Ｖとに基づき基本アシスト電流値Ｉｔ’を算出する。具体的には、適切な操舵補助力を発生させるためにモータ６に供給すべき電流目標値を算出するための基礎となる基本アシスト電流値Ｉｔ’と操舵トルクＴとの関係を車速Ｖをパラメータとして示すアシストテーブルがアシスト電流設定部１２１に予め保持されており、アシスト電流設定部１２１は、このアシストテーブルを参照して基本アシスト電流値Ｉｔ’を設定する。このアシストテーブルは、車速Ｖが小さいほど、また操舵トルクＴが大きいほど基本アシスト電流値Ｉｔ’を大きくするように設定される。そうすれば、ハンドルが重いときほど操舵補助力が大きくなり、操舵操作が容易になる。
【００２９】
舵角推定部１２２には、上記アシストテーブルのように、基本アシスト電流値Ｉｔ’と推定舵角θｅとの関係を車速Ｖをパラメータとして示すテーブル（以下「舵角推定テーブル」という）が内部に予め保持されており、舵角推定部１２２は、この舵角推定テーブルを参照して推定舵角θｅを算出する。図４は、この舵角推定テーブルを例示する図である。図では、実線で示される車速Ｖが１０ｋｍ／ｈであるとき、および一点鎖線で示される車速Ｖが３０ｋｍ／ｈであるときの、推定舵角θｅの絶対値と基本アシスト電流値Ｉｔ’との関係が示されている。なお、図では上記２種類の車速Ｖに関する関係のみが例示されているが、実際にはさらに多くの種類の車速に関する関係が含まれる。もっとも、舵角推定テーブルは、基本アシスト電流値Ｉｔ’と推定舵角θｅとの関係を示していれば足りるため、車速Ｖをパラメータとしない構成も考えられる。図示される舵角推定テーブルは、車速Ｖが大きいほど、また基本アシスト電流値Ｉｔ’が大きいほど、推定舵角θｅが大きくなるように設定されている。舵角推定テーブルは、特に舵角が比較的小さな値であるときに、舵角と車速Ｖおよび基本アシスト電流値Ｉｔ’との間に強い相関関係が見られることから、典型的には実測値に基づき予め決定される。なお、上記舵角推定テーブルに代えて、上記相関関係を示す所定の関数式等に基づき推定舵角θｅが算出されてもよい。
【００３０】
戻し制御部１２３は、上記舵角推定部１２２から与えられる推定舵角θｅに基づき、ハンドルを戻すように作用する戻し制御電流値Ｉｒを出力する。この戻し制御部１２３には、具体的には、上記戻し制御電流値Ｉｒと推定舵角θｅとの関係を示すテーブルまたは戻し制御電流値Ｉｒを算出するために推定舵角θｅに乗算されるべき所定のゲインＫｒが予め保持されている。戻し制御部１２３は、このテーブルまたはゲインＫｒに基づき戻し制御電流値Ｉｒを設定する。なお、このテーブルは、アシストテーブルや舵角推定テーブルと同様に、車速Ｖをパラメータとして上記関係を示すテーブルであってもよい。以上のように設定される戻し制御電流値Ｉｒは、加算器１２４により基本アシスト電流値Ｉｔ’に加算され、当該加算値（加算結果）は電流目標値Ｉｔとして出力される。以下、戻し制御部１２３により行われる制御動作につき詳述する。
【００３１】
＜１．４  戻し制御部の制御動作＞
上述のように、残留舵角を小さくするために戻し制御部１２３により推定舵角θｅに基づき制御が行われるのは以下の理由による。本電動パワーステアリング装置のハンドル１００から車輪１０８までの機構の運動方程式は、ハンドル軸に換算した場合、一般的には次式（１）のように表される。
【数１】
2004255932.tif 000003
【００３２】
ここで、Ｔはトルクを示し、θは舵角を示し、Ｊはイナーシャ（慣性係数）を示し、ｃは粘性係数（ダンピング係数）を示し、ｋはバネ定数（バネ力）を示す。また、上式（１）に示す系の共振周波数ｆは、次式（２）のように示される。
【数２】
2004255932.tif 000004
【００３３】
この共振周波数ｆが高いほどハンドルの回転周波数が高くなるため、上式（２）の分子であるｋを大きくするように電動モータ６の制御を行うことにより、ハンドルの戻りを速くすることができる。ここで、現実のバネ力ｋは、本電動パワーステアリング装置のハンドル１００から車輪１０８までの機構の剛性、タイヤ自体の剛性、またはタイヤの転舵角に応じて生じる路面反力などに基づくほぼ固定された値であるため、これらの特性を自在に変更することは極めて困難である。しかし、ハンドルを中立位置に戻すように上記バネ力付加に相当する戻し制御電流が設定されるときには、現実のバネ力は変化しなくてもバネ力が見かけ上は大きくなったものとして取り扱うことができるため、ハンドルの戻りが速くなる。したがって、ｋを見かけ上大きくするように電動モータ６の制御を行うことにより、残留舵角を小さくすることができる。そこで、戻し制御部１２３は、推定舵角θｅに基づきバネ力付加に相当する戻し制御電流値Ｉｒを上記テーブルまたはゲインＫｒに基づき出力する。
【００３４】
図５は戻し制御部により残留舵角が小さくなることを示す図である。図中の点線は、戻し制御部１２３による上記制御が行われない場合の舵角の時間変化を示し、実線は、戻し制御部１２３による制御が行われる場合の舵角の時間変化を示す。図示されるように、戻し制御部１２３によってハンドルが中立位置に戻るため、ハンドルが中立位置に戻らないで止まった状態での舵角（残留舵角）を小さく（典型的にはゼロに）することができる。
【００３５】
＜１．５  効果＞
以上のように、上記第１の実施形態によれば、舵角推定部１２２により推定舵角θｅが算出される。このことにより、車両に舵角センサ（および操舵角速度センサ）を備えることなく、舵角に基づく戻し制御を含む各種補償を行うことができる。また、上記第１の実施形態によれば、戻し制御部１２３によりバネ力付加に相当する戻し制御電流値Ｉｒが付加される。このようにして補正された操舵補助力が電動モータにより与えられるため、典型的にはセルフアライニングトルクの小さい車両における残留舵角を小さくすることができる。よって、ハンドルを精度よく戻す操作が可能となる等、ハンドル操作の操作性を良好に保つことができる。
【００３６】
＜２．第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、上記第１の実施形態の場合とは異なり、セルフアライニングトルクの大きい車両に搭載される。この電動パワーステアリング装置の構成は、図１および図２に示す上記第１の実施形態とほぼ同様であるため、同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略する。図６は、本実施形態における目標電流設定部の構成を示すブロック図である。この目標電流設定部１２は、第１の実施形態における戻し制御部１２３に代えて、ハンドル振動抑制部２２３が備えられる点が異なる。以下、このハンドル振動抑制部２２３について説明する。
【００３７】
ハンドル振動抑制部２２３は、前述したハンドル振動の周期が短くなることを防止するための振動抑制電流値Ｉｃを出力する。このハンドル振動抑制部２２３には、振動抑制電流値Ｉｃと推定舵角θｅとの関係を示すテーブルまたは振動抑制電流値Ｉｃを算出するために推定舵角θｅに乗算されるべき所定のゲインＫｃが予め保持されている。ハンドル振動抑制部２２３は、このテーブルまたはゲインＫｃに基づき振動抑制電流値Ｉｃを設定する。
【００３８】
ここで、ハンドル振動の周波数は、上式（２）に示す共振周波数ｆが低いほどが低くなる。すなわち共振周波数ｆが低いほどハンドル振動の周期が長くなる。よって、上式（２）の分子であるｋを小さくするように電動モータ６の制御を行うことにより、ハンドル振動の周期を長くすることができる。もっとも、上述のように、現実のバネ力ｋを自在に変更することは極めて困難であるが、バネ力低減に相当する振動抑制電流が設定されるときには、現実のバネ力は変化しなくてもバネ力が見かけ上は小さくなったものとして取り扱うことができるため、ハンドル振動の周期が長くなる。したがって、ｋを見かけ上小さくするように電動モータ６の制御を行うことにより、ハンドル振動の周期が短くなることを防止することができる。そこで、ハンドル振動抑制部２２３は、推定舵角θｅに基づきバネ力を低減させることに相当する振動抑制電流値Ｉｃを上記テーブルまたはゲインＫｃに基づき出力する。
【００３９】
図７は、ハンドル振動抑制部２２３により短い周期のハンドル振動が防止されることを示す図である。図中の点線は、ハンドル振動抑制部２２３による上記制御が行われない場合の舵角の時間変化を示し、実線は、ハンドル振動抑制部２２３による制御が行われる場合の舵角の時間変化を示す。図示されるように、ハンドル振動抑制部２２３によってバネ力が低減される（ように取り扱うことができる）ことにより共振周波数は低くなり、かつ同一時刻における振幅（すなわちハンドルの中立位置からの舵角の大きさ）も小さくなるため、ハンドル振動の周期が長くなり、かつその振幅も小さくなる。
【００４０】
以上のように、上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に舵角センサ（および操舵角速度センサ）を備えることなく、舵角に基づく制御を行うことができる。また、上記第２の実施形態によれば、ハンドル振動抑制部２２３により共振周波数が低くなるように制御される。このようにして補正された操舵補助力が電動モータにより与えられるため、典型的にはセルフアライニングトルクの大きい車両においてもハンドル振動の周期を長くすることができ、かつ振幅も小さくすることができる。よって、ハンドルを切り込む際の操舵感を犠牲にすることなく、運転者がハンドルの挙動に対して不安感または違和感を覚えることがない状態を保つことができる。
【００４１】
＜３．第１および第２の実施形態の変形例＞
上記第１および第２の実施形態における舵角推定部１２２は、舵角に代わる推定舵角θｅを算出するため、舵角センサを省略することができるが、本発明では、第１の実施形態における戻し制御部１２３または第２の実施形態におけるハンドル振動抑制部２２３のほか、（推定）舵角に基づき操舵操作の操作性を高めるための各種補償手段または制御手段に広く適用することができる。
【００４２】
上記第１および第２の実施形態における舵角推定部１２２は、アシスト電流設定部１２１からの基本アシスト電流値Ｉｔ’を受け取るが、これに代えてトルクセンサ３からの操舵トルク値Ｔを受け取り、この操舵トルク値Ｔと車速Ｖとに基づき推定舵角θｅを算出してもよい。すなわち、舵角推定部１２２には、操舵トルク値Ｔと推定舵角θｅとの関係を車速Ｖをパラメータとして示す舵角推定テーブルが内部に予め保持されており、舵角推定部１２２は、この舵角推定テーブルを参照して推定舵角θｅを算出する。この舵角推定テーブルも前述と同様に、特に舵角が比較的小さな値であるときに、舵角と車速Ｖおよび操舵トルク値Ｔとの間に強い相関関係が見られることから、典型的には実測値に基づき予め決定される。なお、舵角推定部１２２は、基本アシスト電流値Ｉｔ’および操舵トルク値Ｔを受け取り、これらの双方に基づき推定舵角θｅを算出してもよい。また、上記舵角推定テーブルに代えて、上記相関関係を示す所定の関数式等に基づき推定舵角θｅが算出されてもよい。
【００４３】
上記第２の実施形態におけるハンドル振動抑制部２２３は、舵角推定部１２２からの舵角推定値θｅを受け取るが、舵角推定部１２２が省略されて、これに代えて設けられる舵角センサからの実際の舵角がハンドル振動抑制部２２３に与えられる構成でもよい。この構成では、舵角センサが必要となるが、実際の舵角に基づいてより正確なハンドル振動抑制部２２３による制御が行われるため、ハンドル振動の周期を長くすることができ、かつ振幅も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。
【図２】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態における目標電流設定部の構成を示すブロック図である。
【図４】上記実施形態における舵角推定テーブルを例示する図である。
【図５】上記実施形態における戻し制御部により残留舵角が小さくなることを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における目標電流設定部の構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態におけるハンドル振動抑制部により短い周期のハンドル振動が防止されることを示す図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置において生じる残留舵角を示す図である。
【符号の説明】
３    …トルクセンサ
４    …車速センサ
５    …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６    …モータ
１０  …マイクロコンピュータ（モータ制御部）
１２  …目標電流設定部（目標値設定手段）
１４  …減算器
１６  …フィードバック制御演算部（ＦＢ制御演算部）
１８  …ＰＷＭ信号生成回路
１９  …電流検出器
２０  …モータ駆動回路
１２１  …アシスト電流設定部
１２２  …舵角推定部
１２３  …戻し制御部（補償電流値設定手段）
１２４  …加算器
２２３  …ハンドル振動抑制部（補償電流値設定手段）
Ｉｔ  …電流目標値
Ｉｔ’…基本アシスト電流値
Ｉｓ  …電流検出値
Ｉｒ  …戻し制御電流値
Ｉｃ  …振動抑制電流値
Ｖ    …車速
Ｔ    …操舵トルク
θｅ  …推定舵角
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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