(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング側入力軸とタイヤ側出力軸とを連結しているトーションバーを有し、そのトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出するトルクセンサと、
アシストトルクを発生させるモータとを備え、
前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記モータに発生させるアシストトルクを決定する電動パワーステアリング装置であって、
タイヤからステアリングホイール側へ伝達され、路面反力に起因するトルクと路面状況に起因するトルクとを含む逆伝達トルクのうち、少なくとも路面反力に起因するトルクを含むように逆伝達トルクを逐次決定する逆伝達トルク決定手段と、
その逆伝達トルク決定手段によって少なくとも路面反力に起因するトルクを含むように決定された逆伝達トルクに基づいてアシストゲインを決定するアシストゲイン生成器とをさらに備え、
前記トルクセンサによって検出されたトルクに前記アシストゲイン生成器によって決定されたアシストゲインを乗じて得られる値に基づいて、前記モータに発生させるアシストトルクを決定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】
請求項１において、
前記逆伝達トルク決定手段は、少なくとも路面反力に起因するトルクを含み、かつ、前記路面状況に起因するトルクを含まないように逆伝達トルクを決定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】
請求項１又は２において、
前記逆伝達トルク決定手段は、前記アシストトルクの指令値と、前記トルクセンサの検出値と前記モータの回転速度とに基づいて、外乱オブザーバにより前記逆伝達トルクを推定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４】
請求項３において、
前記逆伝達トルク決定手段は、前記外乱オブザーバのカットオフ周波数が、ドライバーがステアリングホイールを操舵する際に生じる路面反力に起因する逆伝達トルクの周波数帯と、路面状況がタイヤに伝達されることに起因する逆伝達トルクの周波数帯とを分ける周波数に設定することにより、前記路面反力に起因する起因する逆伝達トルクを決定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５】
請求項１において、
前記逆伝達トルク決定手段として、前記トルクセンサからタイヤまでの動力伝達経路に設けられた第２のトルクセンサを備えてい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６】
請求項１乃至５のいずれか１項において、
前記アシストゲイン生成器は、前記逆伝達トルクに作用する第１ゲインと、前記逆伝達トルクに作用しない第２ゲインとを備え、前記逆伝達トルク決定手段によって決定された逆伝達トルクに前記第１ゲインを乗じた値と前記第２ゲインとの和を前記アシストゲインと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７】
請求項１乃至６のいずれか１項において、
ステアリングホイールに入力されるトルクに対する前記トルクセンサによって検出されるトルクおよびモータ速度を含む系全体を安定化させるための補償量を、前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて算出する安定化制御器をさらに備え、
前記アシストトルクの指令値が、前記トルクセンサによって検出されたトルクに前記アシストゲイン生成器によって決定されたアシストゲインを乗じて得られる値と、前記安定化制御器にて算出された補償量とに基づいて決定されるようになっており、
前記安定化制御器は、前記アシストゲインに応じて前記補償量を変化させ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８】
請求項７において、
前記安定化制御器は、
前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記アシストゲインが所定の最小値であるとしたときの前記補償量を最小時補償量として算出する第１補償部と、
前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記アシストゲインが所定の最大値であるとしたときの前記補償量を最大時補償量として算出する第２補償部と、
前記最小時補償量と前記最大時補償量とを用い、線形補間によって、前記アシストゲイン生成器によって決定されたアシストゲインに対応した前記補償量を決定する線形補間部とを備えてい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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、モータに発生させるアシストトルクの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイールと一体回転する入力軸とピニオン軸などの出力軸との間にトルクセンサが設けられている。このトルクセンサは、上記入力軸と出力軸とを連結するトーションバーを有しており、このトーションバーのねじれ角に基づいてトルクを検出するものである。
【０００３】
そして、制御装置は、上記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、モータに発生させるアシストトルクを決定している。ただし、最終的なアシストトルクの指令値は、トルクセンサによって検出されたトルクのみに基づいて決定するのではなく、位相補償、慣性補償、ダンピング制御、戻し制御を行なって最終的なアシストトルクの指令値を決定している。上記補償や制御の内容は、具体的には、位相補償はトルクセンサの検出信号の位相を進めて、系を安定化させるものであり、慣性補償はモータなどの慣性による応答遅れを補償するものであり、ダンピング制御は、ステアリングホイールの収斂性を向上させるためのものであり、戻し制御はステアリングホイールの戻り時の操舵性を向上させる制御である。
【特許文献１】２００２−２４９０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
入力軸と出力軸との間に設けられたトルクセンサによって検出されるトルクは、主としてドライバーがステアリングホイールに入力した操舵力を反映したものである。また、上記各種補償や制御も路面からタイヤを介してステアリングホイールに伝達されるトルクを考慮したものではない。このように、上記特許文献１の装置は、路面からステアリングホイール側へ伝達される力が考慮されていないので、操舵フィーリングが十分に良好とはいえなかった。
【０００５】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、路面から伝達される力に応じたアシストトルクを発生させ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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その目的を達成するための請求項１記載の発明は、ステアリング側入力軸とタイヤ側出力軸とを連結しているトーションバーを有し、そのトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出するトルクセンサと、アシストトルクを発生させるモータとを備え、前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記モータに発生させるアシストトルクを決定する電動パワーステアリング装置であって、
タイヤからステアリングホイール側へ伝達され、路面反力に起因するトルクと路面状況に起因するトルクとを含む逆伝達トルクのうち、少なくとも路面反力に起因するトルクを含むように逆伝達トルクを逐次決定する逆伝達トルク決定手段と、その逆伝達トルク決定手段によって少なくとも路面反力に起因するトルクを含むように決定された逆伝達トルクに基づいてアシストゲインを決定するアシストゲイン生成器とをさらに備え、
前記トルクセンサによって検出されたトルクに前記アシストゲイン生成器によって決定されたアシストゲインを乗じて得られる値に基づいて、前記モータに発生させるアシストトルクを決定することを特徴とする。
【０００７】
このように、タイヤからステアリングホイール側へ伝達され、路面反力に起因するトルクと路面状況に起因するトルクとを含む逆伝達トルクのうち、少なくとも路面反力に起因するトルクを含むように逆伝達トルクを決定し、その逆伝達トルクに基づいてアシストゲインを決定するようにすれば、路面から伝達される力に応じたアシストトルクを発生させることができるようになる。その結果、ドライバーは路面からの力を把握しつつステアリングホイールの操作を行なうことができる。
【０００８】
ここで、請求項２のように、前記逆伝達トルク決定手段は、少なくとも路面反力に起因するトルクを含み、かつ、前記路面状況に起因するトルクを含まないように逆伝達トルクを決定することが好ましい。
また、逆伝達トルクは、請求項３のように推定によって決定することができる。その請求項３は、請求項１又は２において、前記逆伝達トルク決定手段は、前記アシストトルクの指令値と、前記トルクセンサの検出値と前記モータの回転速度とに基づいて、外乱オブザーバにより前記逆伝達トルクを推定することを特徴とする。
【０００９】
このように外乱オブザーバを用いた推定により逆伝達トルクを決定すれば、逆伝達トルクを検出するための特別な機械的構成を備える必要がない。
【００１０】
上記外乱オブザーバのカットオフ周波数は、請求項４記載のように、ドライバーがステアリングホイールを操舵する際に生じる路面反力に起因する逆伝達トルクの周波数帯と、路面状況がタイヤに伝達されることに起因する逆伝達トルクの周波数帯とを分ける周波数に設定されていることが好ましい。
【００１１】
このようにすれば、外乱オブザーバによって推定される逆伝達トルクは、主として、ドライバーがステアリングホイールを操舵する際に生じる路面反力に起因するものとなる結果、アシストトルクは、路面状況がタイヤに伝達されることに起因する逆伝達トルクによってはあまり変化しないことになる。これは、路面状況がタイヤに伝達されることに起因する逆伝達トルクは、そのままステアリングホイールへ伝達されることを意味する。従って、ドライバーはステアリングホイールから路面状況を把握することが可能となる。また、ドライバーがステアリングホイールを操舵する際に生じる路面反力はアシストトルクに反映されるので、操舵フィーリングも良好となる。
【００１２】
逆伝達トルクは、請求項５のようにしても検出することができる。その請求項５は、請求項１において、前記逆伝達トルク決定手段として、前記トルクセンサからタイヤまでの動力伝達経路に設けられた第２のトルクセンサを備えていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６は、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記アシストゲイン生成器は、前記逆伝達トルクに作用する第１ゲインと、前記逆伝達トルクに作用しない第２ゲインとを備え、前記逆伝達トルク決定手段によって決定された逆伝達トルクに前記第１ゲインを乗じた値と前記第２ゲインとの和を前記アシストゲインとすることを特徴とする。
【００１４】
このように、第１ゲインを逆伝達トルクに作用させる一方で、第２ゲインは逆伝達トルクに作用させないようにすれば、これら第１、第２ゲインは互いに関連しないことになる。従って、所望する操舵フィーリングを得るためのゲインの調整が容易となる。
【００１５】
請求項７は、請求項１乃至６のいずれか１項において、
ステアリングホイールに入力されるトルクに対する前記トルクセンサによって検出されるトルクおよびモータ速度を含む系全体を安定化させるための補償量を、前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて算出する安定化制御器をさらに備え、
前記アシストトルクの指令値が、前記トルクセンサによって検出されたトルクに前記アシストゲイン生成器によって決定されたアシストゲインを乗じて得られる値と、前記安定化制御器にて算出された補償量とに基づいて決定されるようになっており、
前記安定化制御器は、前記アシストゲインに応じて前記補償量を変化させることを特徴とする。
【００１６】
この請求項７記載の発明によれば、補償量を算出する安定化制御器を備えており、アシストトルクの指令値はその補償量に基づいて決定されるので、安定な制御を行うことができる。ただし、本発明者は、ステアリングホイールに入力されるトルクと前記トルクセンサによって検出されるトルクとの関係はアシストゲインによって変化することを見出した。従って、安定化制御器においてアシストゲインと無関係に補償量が算出されるとすると、十分に安定な制御を行うことができない。しかし、請求項７では、安定化制御器は、トルクセンサによって検出されるトルクに応じて算出する補償量を、アシストゲインに応じて変化させている。従って、十分に安定な制御を行うことが可能となる。
【００１７】
請求項８は、請求項７において、前記安定化制御器が、前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記アシストゲインが所定の最小値であるとしたときの前記補償量を最小時補償量として算出する第１補償部と、前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて、前記アシストゲインが所定の最大値であるとしたときの前記補償量を最大時補償量として算出する第２補償部と、前記最小時補償量と前記最大時補償量とを用い、線形補間によって、前記アシストゲイン生成器によって決定されたアシストゲインに対応した前記補償量を決定する線形補間部とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
このようにすれば、種々のアシストゲインに応じた安定化制御器を簡単な構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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、本発明が適用された電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）の全体構成を示す模式図である。
【００２０】
図１に示されるように、ステアリングホイール（以下、ハンドルという）２にはステアリング軸３が接続されており、ステアリング軸３はハンドル２と一体回転する。このステアリンク軸３には減速機構５が取り付けられている。減速機構５はモータ６の回転を減速してステアリング軸３に伝達する。モータ６は、ドライバーの操舵力を補助する操舵補助トルクを発生するものであり、減速機構５を介してステアリング軸３に接続されている。
【００２１】
トルクセンサ４は、図示しないトーションバーを備えており、そのトーションバーによってステアリング軸３とインターミディエイトシャフト７とが連結されている。ステアリング軸３がインターミディエイトシャフト７に対して回転すると、その回転に応じてトーションバーにねじれが生じる。トルクセンサ４には、このねじれを検出するセンサが備えられており、検出したねじれを制御装置１へ逐次供給する。
【００２２】
インターミディエイトシャフト７のステアリング軸３とは反対側の端は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置８のピニオン軸９に連結されている。このピニオン軸９とラック軸１０とによってギヤ装置８は構成される。そして、ラック軸１０の両端には、図示しないタイロッド及びナックルアームを介して左右操舵輪としての一対のタイヤ１１がそれぞれ連結されている。従って、ピニオン軸９の回転運動がラック軸１０の直線運動に変換されると、そのラック軸１０の直線運動変位に応じた角度だけ、左右のタイヤ１１が転舵される。
【００２３】
車速センサ１２、回転角センサ１３、モータ電流検出回路１４は、それぞれ、車速Ｖ、モータ６の回転角θｃ、モータ６を流れる電流を逐次検出し、検出した車速Ｖ、回転角θｃ、モータ電流値を示す信号を制御装置１に逐次供給する。また、トルクセンサ４によって検出されたトルク（以下、トーショントルクという）Ｔｓを示す信号も制御装置１に入力される。制御装置１は、供給される上記信号に基づいてモータ６の駆動を制御する。
【００２４】
次に、図２を参照して、制御装置１の構成や機能等について説明する。この制御装置１は、マイクロコンピュータを備えており、一部または全部の機能がそのマイクロコンピュータによって実現される。
【００２５】
制御装置１は、アシストゲイン生成器１１０、安定化制御器１２０、ダンピング制御部１３０、トルクハイパスフィルタ部１３２を備えており、これらを用いてモータ６に発生させるべきアシストトルクの指令値であるアシスト指令値Ｔａ＊を決定する。
【００２６】
電流指令値変換器１４０は、予め記憶されているマップあるいは関係式に基づいて、アシスト指令値Ｔａ＊を電流指令値に変換する。電流制御部１４２は、たとえば、４つのＭＯＳＦＥＴからなるブリッジ回路等の周知のモータ駆動回路を備えており、モータ電流検出回路１３によって検出されるモータ電流値が、電流指令値変換器１４０から供給される電流指令値となるようにモータ駆動回路のフィードバック制御を行なう。なお、前述のモータ電流検出回路１３は、モータ駆動回路と接地ラインとの間に設けられた電流検出抵抗の両端間の電圧を検出することによって、モータ６に流れる電流を検出している。
【００２７】
次に、上記アシスト指令値Ｔａ＊の決定処理について説明する。アシスト指令値Ｔａ＊は、基本アシスト要求値Ｔｂに第１補償量δＴ１と第２補償量δＴ２とを加えた値であり、また、上記基本アシスト要求値Ｔｂは、トーショントルクＴｓに、アシストゲイン生成器１１０によって生成されたアシストゲインＫａを乗じることによって得られる。
【００２８】
上記アシストゲインＫａを生成するアシストゲイン生成器１１０は、ニュートラルゲイン部１１１と、負荷外乱オブザーバ１１２と、外乱依存ゲイン演算部１１３と、加算部１１４とを備えている。
【００２９】
ニュートラルゲイン部１１１は、車速Ｖに応じたニュートラルゲインＫｎを設定する部分であり、車速Ｖが低いほどニュートラルゲインＫｎは高い値に設定されるようになっている。なお、このニュートラルゲインＫｎは車速Ｖに応じて一意に定まり、ドライバーがハンドル２に入力しているトルクを主として表すトーショントルクＴｓに依存しないことから、基礎となるゲインあるいはハンドルが中立位置のときのゲインといえる。
【００３０】
負荷外乱オブザーバ１１２には、トーショントルクＴｓと、モータ６の回転角θｃと、アシストトルク指令値Ｔａ＊とが入力され、これらに基づいて下記式１から、外乱負荷を推定する。ここで、外乱負荷とは、トルクセンサ４が検出することを目的としているトルク、すなわち転者がハンドルに入力したトルクに対して外乱となるトルクであり、タイヤ側からトルクセンサ４に加えられるトルク（以下、逆伝達トルクＴｘという）である。この逆伝達トルクＴｘには、たとえば、ドライバーがハンドル２を切った時に生じる路面反力や、道路に存在するギャップ（凹凸）を車両が通過する際に、そのギャップによってタイヤ１１が回転させられることよるトルクなどがある。
【００３１】
ただし、式１において、カットオフ周波数τは、ドライバーがハンドル２を操舵する際に生じる路面反力に起因する逆伝達トルクＴｘの周波数帯と、路面状況がタイヤ１１に伝達されることに起因する逆伝達トルクＴｘの周波数帯とを分ける周波数に設定されている。具体的には、本実施形態では、カットオフ周波数τは５Ｈｚに設定されている。そのため、この負荷外乱オブザーバ１１２によって推定される逆伝達トルクＴｘは、主として、ドライバーがハンドル２を切った時に生じる路面反力に起因するトルクとなる。
【数１】
0004561806.tif 000002
【００３２】
上記式１は、図１に示したＥＰＳをモデル化した図３に示すモデルを用いて導出したものである。そこで、この図３のモデルを説明する。図３に示すモデルは、ハンドル部２００とモータ部２１０とラック部２２０とを有しており、ハンドル部２００とモータ部２１０とはトーションバーを表すバネ２３０によって連結されている。また、モータ部２１０とラック部２２０とはインターミディエイトシャフト７を表すバネ２４０によって連結されている。また、２５０は回転の際の摩擦抵抗を意味している。
【００３３】
この図３において、Ｔはトルク、Ｋはねじりばね定数、Ｉはイナーシャ、Ｃは回転摩擦係数、θは回転角、ｈはハンドル部２００、ｃはモータ部２１０、Ｌはラック部２２０、ｉはインターミディエイトシャフト７を示している。また、Ｔａはアシストトルクを示し、Ｔｓは前述のようにトーショントルクを示している。この図３のモデルから、下記式２〜４に示す等式が成り立つ。
【数２】
0004561806.tif 000003
【数３】
0004561806.tif 000004
【数４】
0004561806.tif 000005
【００３４】
また、図３のモデルにおいて、タイヤ側からトーションバーに伝達されるトルク、すなわち、逆伝達トルクＴｘは、インターミディエイトシャフト７を表すバネ２４０に加えられるトルク（すなわちインターミディエイトトルク）に、モータ部２１０の粘性摩擦トルクを加えることによって求められる。従って、逆伝達トルクＴｘは下記式５によって表すことができる。
【数５】
0004561806.tif 000006
【００３５】
さらに、式３を用いると、式５は次の式６に変形することができる。
【数６】
0004561806.tif 000007
【００３６】
この式６において、右辺第２項はトーショントルクＴｓである。従って、逆伝達トルクＴｘは、アシストトルクＴａと、トーショントルクＴｓとモータ６の回転速度θｃとによって推定可能であるといえる。
【００３７】
そして、ノイズ除去を目的に１／（τｓ＋１）のローパスフィルターを作用させると、下記式７が得られ、さらに、式７を変形すると、前述の式１が得られるのである。
【数７】
0004561806.tif 000008
【００３８】
図１に戻って、外乱依存ゲイン演算部１１３は、車速Ｖに応じてビルドゲインＫｂを設定し、その設定したビルドゲインＫｂを、負荷外乱オブザーバ１１２によって推定された逆伝達トルクＴｘに乗じる。上記ビルドゲインＫｂは車速Ｖが低いほど高い値に設定される。
【００３９】
加算器１１４は、ニュートラルゲイン部１１１にて設定されたニュートラルゲインＫｎに、外乱依存ゲイン演算部１１３によって算出された値（＝Ｋｂ・Ｔｘ）を加算することによって、アシストゲインＫａを算出する。このアシストゲインＫａは、乗算器１５０と、安定化制御器１２０の線形補間部１２３に供給される。
【００４０】
乗算器１５０は、トーショントルクＴｓにアシストゲインＫａを乗じることによって、基本アシスト要求値Ｔｂを算出する。ここまでの説明で示されるように、本実施形態の制御装置１は、基本アシスト要求値Ｔｂの調整を、ニュートラルゲインＫｎとビルドゲインＫｂの２つのゲインの調整のみによって行なう。そのため、操舵フィーリングの調整が容易である。
【００４１】
図４は、上記ニュートラルゲインＫｎおよびビルドゲインＫｂと、操舵フィーリングとの関係を例示する図である。なお、この図４の例は、車速Ｖが３０〜４０Ｋｍ／ｈ程度の場合である。
【００４２】
図４中に示すように、ニュートラルゲインＫｎを調整することにより、Ｎ感を調整できる。なお、Ｎ感とは、例えば、ハンドル２が中立位置である場合におけるハンドル２の操舵重さである。また、ビルドゲインＫｂを調整することにより、高負荷時（ハンドル２の操舵量が多いとき）のハンドル２の操舵重さを調整できる。
【００４３】
また、図４において、最適線Ｌは、この最適線Ｌ上に位置するようにニュートラルゲインＫｎとビルドゲインＫｂとを調整すると、操舵フィーリングが特に良好となる線である。この最適線Ｌは実験に基づいて得た線である。
【００４４】
図５は、ニュートラルゲインＫｎを０〜１として、ビルドゲインＫｂを種々変更したときの逆伝達トルクＴｘとトーショントルクＴｓとの関係を調べた図である。図５からも、ニュートラルゲインＫｎとビルドゲインＫｂとを調整することにより、操舵重さを調整できることが分かる。
【００４５】
また、図５から次のことも分かる。図５に示されるように、ビルドゲインＫｂの値によらず、逆伝達トルクＴｘが増加するとトーショントルクＴｓは増加している。また、前述のように、逆伝達トルクＴｘはハンドル２を操舵する際の路面反力を主として表している。そして、この路面反力は、ハンドル２を切り増して行くに従って増加する。従って、本実施形態のＥＰＳは、ハンドル２を中立位置から切り増していくほどハンドル２が重くなっていくのである。
【００４６】
再び説明を図１に戻す。加算器１５２は、上記基本アシスト要求値Ｔｂに第１補償量δＴ１と第２補償量δＴ２を加算することによって、アシスト指令値Ｔａ＊を算出する。上記第１補償量δＴ１は安定化制御器１２０によって求められる。
【００４７】
次に、この安定化制御器１２０を説明する。安定化制御器１２０は、アシストゲインＫａの値に応じて特性が変化するように設計されており、アシストゲインＫａによって定まった特性において、トーショントルクＴｓを入力として第１補償量δＴ１を決定する。
【００４８】
安定化制御器１２０が、アシストゲインＫａの値に応じて特性が変化するように設計されているのは、アシストゲインＫａが変化することによって、ドライバーがハンドル２に入力するトルクを入力としトーショントルクＴｓを出力とする制御系の共振特性が変化するからである。図６（ａ）に示すボード線図は、基本アシスト要求値Ｔｂをそのままアシスト指令値Ｔａ＊として用いて上記制御系の制御を行った場合の共振特性を示す図であり、各線は互いにアシストゲインＫａが異なっている。この図６（ａ）から、アシストゲインＫａが異なると制御系の共振特性が変化することが分かる。なお、アシストゲインＫａと共振特性との関係は、より具体的には、アシストゲインＫａが大きくなるほど、共振周波数が大きくなる関係である。
【００４９】
安定化制御器１２０は、具体的には、第１補償部１２１と、第２補償部１２２と、線形補間部１２３とを備えている。第１補償部１２１は、アシストゲインＫａがゼロであるとしたときに、系を安定化させるように伝達関数（以下、Ｇｍｉｎ（ｚ）とする）が設定されている。この第１補償部１２１にはトーショントルクＴｓが入力され、次式８から、補償量δＴｍｉｎを逐次算出する。
（式８）  δＴｍｉｎ＝Ｇｍｉｎ（ｚ）・Ｔｓ
【００５０】
一方、第２補償部１２２は、アシストゲインＫａが最大値Ｋｍａｘであるとしたときに、系を安定化させるように伝達関数（以下、Ｇｍａｘ（ｚ）とする）が設定されている。なお、アシストゲインＫａの最大値Ｋｍａｘは、実験に基づいて設定した値を用いる。この第２補償部１２２にもトーショントルクＴｓが入力され、次式９から、補償量δＴｍａｘを逐次算出する。
（式９）  δＴｍａｘ＝Ｇｍａｘ（ｚ）・Ｔｓ
【００５１】
線形補間部１２３は、上記２つの補償量δＴｍｉｎ、δＴｍａｘを線形補間することによって、アシストゲインがＫａであるときの第１補償量δＴ１を決定する。すなわち、下記式１０から第１補償量δＴ１を決定する。
【数８】
0004561806.tif 000009
【００５２】
図６（ｂ）のボード線図において、各一点差線は、図６（ａ）に示した各実線を一点鎖線とした線である。この一点鎖線に対して、実線は、基本アシスト要求値Ｔｂに安定化制御器１２０にて決定された補償量δＴ１を加えた値をアシスト指令値Ｔａ＊として用いて制御を行った場合の共振特性を示す図である。
【００５３】
図６（ｂ）から、安定化制御器１２０を備えることにより、アシストゲインＫａの値に関わらず、制御系が安定化することが分かる。換言すれば、ハンドル２の操舵量に関わらず、ハンドル操舵入力に対するトーショントルクＴｓの応答が均一になり、ドライバーは操舵時の車両の挙動が把握しやすくなることが分かる。
【００５４】
従って、基本アシスト要求値Ｔｂに第１補償量δＴ１を加えた値をアシスト指令値Ｔａ＊として用いて制御を行っても、十分に良好な操舵フィーリングが得られる。しかし、本実施形態では、さらに、操舵フィーリングを向上させるために、第２補償量δＴ２を算出している。
【００５５】
次に、その第２補償量δＴ２について説明する。第２補償量δＴ２は、ダンピング制御部１３０によって算出された補償量とトルクハイパスフィルタ部１３２によって算出された補償量とが加算器１５４によって加算された値である。
【００５６】
上記ダンピング制御部１３０は、ハンドル２の収斂性と車両のヨー角の収束性を向上させるための補償を行なう部分であり、トルクハイパスフィルタ部１３２は、ハンドル２の操舵初期の手応えの向上、および外乱抑制のための補償を行なう部分である。
【００５７】
これらダンピング制御部１３０およびトルクハイパスフィルタ部１３２はいずれも公知の構成であるが、詳細な説明は省略するが、ダンピング制御部１３０には、車速Ｖとモータ６の回転角θｃとが入力され、回転角θｃの変化から操舵角の相対角の変化速度を算出し、算出した操舵角の相対角の変化速度と車速Ｖとから、モータ６の制動するための補償量を算出する。一方、トルクハイパスフィルタ部１３２には、トーショントルクＴｓと車速Ｖとが入力され、それらから、初期手応えを向上させるとともに、外乱を抑制するための補償量を算出する。
【００５８】
これらダンピング制御部１３０およびトルクハイパスフィルタ部１３２にてそれぞれ算出された補償量が加算器１５４にて加算されて第２補償量δＴ２が得られる。そして、前述のように、この第２補償量δＴ２と、安定化制御器１２０にて算出された第１補償量δＴ１とが基本アシスト要求値Ｔｂに加算された値がアシスト指令値Ｔａ＊として、電流指令値変換器１４０に供給される。
【００５９】
以上、説明した本実施形態では、モータ２によって発生させるアシストトルクＴａを、路面からハンドル側に伝達される逆伝達トルクＴｘに応じて変化させている。従って、ドライバーは路面からの力を把握しつつハンドル２の操作を行なうことができる。
【００６０】
また、本実施形態では、外乱オブザーバ１１２のカットオフ周波数τを５Ｈｚとしているので、アシストトルクＴａは、路面状況がタイヤ１１に伝達されることに起因する逆伝達トルクＴｘによってはあまり変化しない。その結果、路面状況がタイヤ１１に伝達されることに起因する逆伝達トルクＴｘは、そのままハンドル２へ伝達されることになるので、ドライバーはハンドル２から路面状況を把握することが可能となる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００６２】
たとえば、前述の実施形態では、アシスト指令値Ｔａ＊は、基本アシスト要求値Ｔｂに第１補償量δＴ１および第２補償量δＴ２を加えた値であったが、第２補償量δＴ２を加算せず、基本アシスト要求値Ｔｂに第１補償量δＴ１を加えた値をアシスト指令値Ｔａ＊としてもよい。
【００６３】
また、前述の実施形態では、負荷外乱オブザーバ１１２のカットオフ周波数τを５Ｈｚとしていたが、１０Ｈｚ程度までであれば、５Ｈｚより高い周波数であってもよい。
【００６４】
また、前述の実施形態では、外乱オブザーバ１１２を用いて推定によって逆伝達トルクＴｘを決定していたが、トルクセンサ４とは別に、そのトルクセンサ４からタイヤ１１までの動力伝達経路に第２のトルクセンサを設け、その第２のトルクセンサの検出値を逆伝達トルクＴｘとして用いてもよい。
【００６５】
また、前述の実施形態のＥＰＳはコラム式のＥＰＳであったが、ラックアシスト式など、他の形式のＥＰＳに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施の実施形態となる電動パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１の制御装置１の構成および機能を示すブロック図である。
【図３】図１に示したＥＰＳに基づいて作成したモデルを示す図である。
【図４】ニュートラルゲインＫｎおよびビルドゲインＫｂと、操舵フィーリングとの関係を例示する図である。
【図５】ニュートラルゲインＫｎを０〜１として、ビルドゲインＫｂを変更したときの逆伝達トルクＴｘとトーショントルクＴｓとの関係を調べた図である。
【図６】（ａ）は、基本アシスト要求値Ｔｂをアシスト指令値Ｔａ＊として用いて制御を行った場合のボード線図であり、（ｂ）は、基本アシスト要求値Ｔｂに第１補償量δＴ１を加えた値をアシスト指令値Ｔａ＊として用いて制御を行った場合のボード線図である。
【符号の説明】
【００６７】
１：制御装置、      ２：ステアリングホイール（ハンドル）、      ３：ステアリング軸、      ４：トルクセンサ、      ５：減速機構、      ６：モータ、      ７：インターミディエイトシャフト、      ８：ギヤ装置、      ９：ピニオン軸、      １０：ラック軸、      １１：タイヤ、      １２：車速センサ、      １３：回転角センサ、      １４：モータ電流検出回路、      １１０：アシストゲイン生成器、      １１１：ニュートラルゲイン部、      １１２：負荷外乱オブザーバ、      １１３：外乱依存ゲイン演算部、      １２０：安定化制御器、      １２１：第１補償部、      １２２：第２補償部、      １２３：線形補間部、      １３０：ダンピング制御部、      １３２：トルクハイパスフィルタ部、      １４０：電流指令値変換部、      １４２：電流制御部、      １５０：乗算器、      １５２：加算器、      １５４：加算器、      ２００：ハンドル部、      ２１０：モータ部、      ２２０：ラック部、      ２３０：バネ、      ２４０：バネ、      ２５０：摩擦抵抗
【図１】
0004561806.tif 000010
【図２】
0004561806.tif 000011
【図３】
0004561806.tif 000012
【図４】
0004561806.tif 000013
【図５】
0004561806.tif 000014
【図６】
0004561806.tif 000015