(57)【要約】【課題】ボール螺子装置に起因した非追従状態の発生に伴う急峻且つ瞬間的な操舵トルクの変動を緩和して、より良好な操舵フィーリングを実現することのできる電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】追従補償制御部は、ステアリングシャフトにおけるトーションバーよりもステアリング側の第１回転角θsが継続的且つ一方向に変化する状態にあるにもかかわらず、そのトーションバーよりもラック軸側の第２回転角θpが変化しない場合に、ボール螺子装置に起因する非追従状態が発生したものと判定する。そして、操舵系に付与するアシスト力を増大させるべく、その出力する追従補償制御量（の絶対値）を増加する。【選択図】図３
2012016974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール螺子装置を用いてモータの回転をラック軸の軸方向移動に変換することにより操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捻れ角に基づいて前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクに基づいて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリングシャフトにおける前記トーションバーよりもステアリング側の第１回転角を検出する第１回転角検出手段と、
前記ステアリングシャフトにおける前記トーションバーよりもラック軸側の第２回転角を検出する第２回転角検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記第１回転角が継続的且つ一方向に変化する状態にあるにもかかわらず、前記第２回転角が変化しない場合には、前記ボール螺子装置に起因する前記ラック軸の非追従状態が発生したものと判定して、前記アシスト力を増大させるべく前記操舵力補助装置の作動を制御すること、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に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記非追従状態が解消されるべき回転角度範囲を超えて、前記第２回転角が変化した場合には、前記アシスト力の増大を解除すべく前記操舵力補助装置の作動を制御すること、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又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、舵角変化に対抗する反力の影響が小さな高車速領域にある場合に限定して、前記非追従状態の判定処理を実行すること、
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１〜請求項３の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、制限時間を設定して、前記アシスト力を増大させること、
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するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボール螺子装置を用いてモータの回転をラック軸の往復動に変換することにより、操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
即ち、ボール螺子装置は、螺子軸とボール螺子ナットとの間に形成された螺旋状の転動路内を複数のボールが負荷を受けつつ転動することにより、そのボール螺子ナットの回転を螺子軸の軸方向移動に変換する。そして、上記ようなラックアシスト型のＥＰＳは、ラック軸の外周に螺子溝を螺刻することにより螺子軸を形成し、その螺子軸に螺着されたボール螺子ナットをモータ駆動することにより、モータトルクを軸方向の押圧力に変換してラック軸に伝達する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５６４１４号公報
【特許文献２】特開２０００−１０３３４９号公報
【特許文献３】特開２００６−１３１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなボール螺子装置を用いるＥＰＳでは、そのボール螺子装置に起因して、ステアリング操作に対するラック軸の追従性が著しく低下した状態、即ち非追従状態となることがある。
【０００６】
例えば、車両走行時の微細な振動に曝されるＥＰＳのボール螺子装置では、その振動により転動路内に配設された各ボールの間隔が詰ることで、所謂「千鳥状」のボール配列になる可能性がある。そして、そのボール配列変化によって、各ボールが互いの転動を阻害する状態となり、ごく限定的な回転角度範囲ではあるものの、ボール螺子ナットが円滑に回転できなくなることで、上記のようなボール螺子装置に起因した非追従状態が発生する。そして、その発生により生ずる急峻且つ瞬間的な操舵トルクの変動（トルクスパイク）が、操舵フィーリングの阻害要因となるおそれがある。
【０００７】
そして、こうした急峻且つ瞬間的なトルク変動を引き起こすボール螺子装置に起因した非追従状態は、上記のようなボール配列の変化（転動路の歪みや凹凸等を発生要因とするものを含む）によるもの以外にも、様々なメカニズムにより発生する。
【０００８】
尚、従来、ＥＰＳにおいては、多くの場合、その操舵系に介在された減速機構及び連結機構等に生ずる摩擦（静止摩擦、クーロン摩擦及び粘性摩擦等）の影響を抑制すべく摩擦補償制御が行われている（例えば、特許文献２参照）。そして、例えば、特許文献３には、その操舵速度（操舵角速度）とモータ回転角速度を換算することにより得られる換算操舵角速度との差分に基づいて、上記摩擦補償成分を演算する構成が開示されている。
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２に示されるような従来の摩擦補償の多くは、定常的に存在する摩擦を補償するものであり、上記のようなボール螺子装置に起因した非追従状態の発生に伴う急峻且つ瞬間的な操舵トルクの変動に対応するものではない。そして、特許文献３に示される従来技術もまた、こうした瞬発的且つ急峻な操舵トルクの変動に対する効果は限定的であり、有効な解決手段とは成り得ていないのが実情である。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ボール螺子装置に起因した非追従状態の発生に伴う急峻且つ瞬間的な操舵トルクの変動を緩和して、より良好な操舵フィーリングを実現することの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】
【００１１】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ボール螺子装置を用いてモータの回転をラック軸の軸方向移動に変換することにより操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捻れ角に基づいて前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクに基づいて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ステアリングシャフトにおける前記トーションバーよりもステアリング側の第１回転角を検出する第１回転角検出手段と、前記ステアリングシャフトにおける前記トーションバーよりもラック軸側の第２回転角を検出する第２回転角検出手段とを備え、前記制御手段は、前記第１回転角が継続的且つ一方向に変化する状態にあるにもかかわらず、前記第２回転角が変化しない場合には、前記ボール螺子装置に起因した前記ラック軸の非追従状態が発生したものと判定して、前記アシスト力を増大させるべく前記操舵力補助装置の作動を制御すること、を要旨とする。
【００１２】
即ち、上記のように第１回転角及び第２回転角の変化を監視し、直接的に、そのボール螺子装置に起因した非追従状態にある場合に生ずる現象を捉えることで、より迅速に、当該非追従状態の発生を検出することができる。そして、その非追従状態の発生を示す現象の継続を判定条件に加えることで、高い判定精度を確保することができる。従って、上記構成によれば、早期且つ適切に大幅なアシスト力の増大を実行して、効果的に、ボール螺子装置に起因した非追従状態の発生により生ずる急峻なトルク変動を緩和することができる。その結果、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記非追従状態が解消されるべき回転角度範囲を超えて、前記第２回転角が変化した場合には、前記アシスト力の増大を解除すべく前記操舵力補助装置の作動を制御すること、を要旨とする。
【００１４】
即ち、ボール螺子装置に起因する非追従状態に伴うトルク変動は、極めて急峻ではあるもの、ごく限定的な回転角度範囲における瞬間的なものである。このため、その解消後においても上記アシスト力の増大が継続されるとすれば、過剰アシストの発生を招く結果となり、ひいてはそのトルク変動を助長するおそれがある。しかしながら、上記構成によれば、適切なタイミングでアシスト力の増大を解除して、当該アシスト力の増大が非追従状態の解消後も継続される事態を回避することができる。そして、これにより、過剰アシストの発生を抑制することができ、その結果、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、舵角変化に対抗する反力の影響が小さな高車速領域にある場合に限定して、前記非追従状態の判定処理を実行すること、を要旨とする。
【００１６】
即ち、停車又は低速走行時には、そのステアリング操作により生ずる舵角変化に対抗して、ラック軸に大きな反力が作用する場合がある（例えば、所謂据え切り時）。そして、この反力によりラック軸の移動が阻害されることで、ボール螺子装置に起因した非追従状態の発生時と同様、ステアリング側の第１回転角は変化するにもかかわらずラック軸側の第２回転角は変化しない状態となる可能性があり、その結果、非追従状態判定に誤りが生ずるおそれがある。しかしながら、上記構成によれば、このような誤判定が発生する可能性を排除することができる。その結果、非追従状態判定の精度を高めることができる。尚、停止又は低速走行時には、そのステアリング操作に要求される操舵トルクが大きくなることで、ボール螺子装置に起因した非追従状態の発生に伴うトルク変動の影響が、相対的に小さなものとなる。従って、上記のように非追従状態の判定処理を停止しても、その操舵フィーリングを損ねることはない。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、制限時間を設定して、前記アシスト力を増大させること、を要旨とする。
上記構成によれば、ボール螺子装置以外の構成を要因とする非追従状態が発生した場合において、過大なアシスト力が操舵系に付与される事態を回避することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ボール螺子装置に起因した非追従状態の発生に伴う急峻且つ瞬間的な操舵トルクの変動を緩和して、より良好な操舵フィーリングを実現することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの制御ブロック図。
【図３】ボール螺子装置に起因する非追従状態判定の処理手順を示すフローチャート。
【図４】ボール螺子装置に起因する非追従状態の確定後におけるアシスト力の増大及びその解除の処理手順を示すフローチャート。
【図５】追従補償制御の態様を示す説明図。
【図６】別例のＥＰＳの概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
【００２１】
また、ＥＰＳ１は、操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。
【００２２】
詳述すると、本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源としてのモータ１２と、ラック軸５に設けられたボール螺子装置１３とを備えた所謂ラックアシスト型のＥＰＳとして構成されている。尚、本実施形態のモータ１２には、中空状のモータ軸を有するブラシレスモータが採用されるとともに、同モータ１２は、ラック軸５と同軸に配置されている。そして、ボール螺子装置１３は、ラック軸５の外周に螺子溝を螺刻することにより螺子軸を形成し、その螺子軸に複数のボールを介してボール螺子ナットを螺着する周知の構成を有している。
【００２３】
また、本実施形態のモータ１２は、上記ＥＣＵ１１が供給する三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づき回転する。そして、本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、そのモータ１２の回転をボール螺子装置１３によりラック軸５の軸方向移動に変換する、即ちそのモータトルクを軸方向の押圧力に変換してラック軸５に伝達することにより、操舵系にアシスト力を付与する構成となっている。
【００２４】
一方、ＥＣＵ１１は、トルクセンサ１４の出力信号に基づいて、ステアリングシャフト３を介して伝達される操舵トルクτを検出する。本実施形態では、ステアリングシャフト３の途中（ピニオンシャフト３ｃ）には、トーションバー１５が設けられている。そして、本実施形態のトルクセンサ１４は、このトーションバー１５の両端に一対の回転角センサ１６ａ，１６ｂを配置してなる所謂ツインレゾルバ型のトルクセンサとして構成されている。
【００２５】
即ち、ＥＣＵ１１は、トルクセンサ１４を構成する上記二つの回転角センサ１６ａ，１６ｂが出力する二系統のセンサ信号Ｓa，Ｓbに基づいて、ステアリングシャフト３におけるトーションバー１５を挟んでステアリング２側の第１回転角θs、及びラック軸５側の第２回転角θpを検出する。そして、これら第１回転角θs及び第２回転角θpの差分、即ちトーションバー１５の捻れ角に基づいて、操舵トルクτを検出する。
【００２６】
また、本実施形態のＥＣＵ１１には、車速センサ１７により検出される車速Ｖが入力されるようになっており、同ＥＣＵ１１は、これら操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、そのＥＰＳアクチュエータ１０に発生させるべきアシスト力の目標値（目標アシスト力）を演算する。そして、その目標アシスト力を発生させるべく、駆動源であるモータ１２に駆動電力を供給することにより、同ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する構成となっている。
【００２７】
次に、本実施形態のＥＰＳにおけるアシスト制御の態様について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳの制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するマイコン２１と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２に駆動電力を供給する駆動回路２２とを備えている。
【００２８】
尚、以下に示す制御ブロックは、マイコン２１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。そして、同マイコン２１は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
【００２９】
詳述すると、本実施形態のマイコン２１は、電流指令値演算部２５と、当該電流指令値演算部２５が演算する電流指令値Ｉ*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部２６とを備えている。また、本実施形態のマイコン２１において、上記トルクセンサ１４（回転角センサ１６ａ，１６ｂ）が出力するセンサ信号Ｓa，Ｓbは、操舵トルク検出部２７に入力される。そして、電流指令値演算部２５は、この操舵トルク検出部２７が出力する操舵トルクτ、及び上記車速センサ１７により検出された車速Ｖに基づいて、上記ＥＰＳアクチュエータ１０に発生させるべき目標アシスト力に対応した電流指令値Ｉ*を演算する。
【００３０】
具体的には、電流指令値演算部２５は、目標アシスト力の基礎成分として基本アシスト制御量Ｉas*を演算する基本アシスト制御部２８を備えており、当該基本アシスト制御部２８は、その入力される操舵トルクτ（の絶対値）が大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きなアシスト力に対応した基本アシスト制御量Ｉas*を演算する。そして、電流指令値演算部２５は、この基本アシスト制御部２８が演算する基本アシスト制御量Ｉas*に基づいて、そのパワーアシスト制御の目標アシスト力に対応した電流指令値Ｉ*をモータ制御信号出力部２６に出力する。
【００３１】
また、本実施形態のマイコン２１は、電流センサ２９の出力信号に基づいてモータ１２に通電される実電流値Ｉを検出する。そして、モータ制御信号出力部２６は、上記電流指令値演算部２５の出力する電流指令値Ｉ*に、その実電流値Ｉを追従させるべく電流フィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
【００３２】
具体的には、本実施形態のマイコン２１は、モータ１２の実電流値Ｉとして三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。また、本実施形態のマイコン２１は、モータ１２に設けられた回転角センサ（モータレゾルバ３０）の出力信号に基づいて、モータ回転角θmを検出する。そして、本実施形態のモータ制御信号出力部２６は、そのモータ回転角θmに基づいて、上記相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを二相回転座標系（ｄ／ｑ）のｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換する。
【００３３】
即ち、本実施形態では、上記電流指令値演算部２５は、その電流指令値Ｉ*として、ｑ電流指令値を出力する。尚、ｄ軸電流指令値は「０」に固定される。そして、本実施形態のモータ制御信号出力部２６は、これら各軸電流指令値及び実電流値を用いたｄ／ｑ座標系の電流フィードバック制御により、その駆動回路２２に出力するモータ制御信号の生成を実行する構成となっている。
【００３４】
（追従補償制御）
次に、本実施形態における追従補償制御の態様について説明する。
上述のように、ボール螺子装置を用いてモータの回転をラック軸の軸方向移動に変換するラックアシスト型のＥＰＳにおいては、そのボール螺子装置に起因したラック軸の非追従状態が発生する可能性がある。そして、当該非追従状態の発生に伴う急峻且つ瞬間的な操舵トルクの変動が、その操舵フィーリングの阻害要因となるおそれがある。
【００３５】
この点を踏まえ、本実施形態では、図２に示すように、マイコン２１の電流指令値演算部２５には、こうしたボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生に伴う操舵トルクの変動を緩和する補償成分として、追従補償制御量Ｉfx*を演算する追従補償制御部３１が設けられている。そして、電流指令値演算部２５は、この追従補償制御部３１の演算する追従補償制御量Ｉfx*を、加算器３２において基本アシスト制御部２８の演算する基本アシスト制御量Ｉas*に重畳することにより、そのパワーアシスト制御における目標アシスト力としての電流指令値Ｉ*を演算する構成となっている。
【００３６】
詳述すると、本実施形態の追従補償制御部３１には、上記のように操舵トルク検出部２７が操舵トルクτを検出する際、トーションバー１５の捻れ角を演算すべく検出する当該トーションバー１５両端におけるステアリングシャフト３の回転角、即ちステアリング２側の第１回転角θs、及びラック軸５側の第２回転角θpが入力されるようになっている。そして、追従補償制御部３１は、その第１回転角θsが継続的且つ一方向に変化する状態にあるにもかかわらず、第２回転角θpが変化しない場合に、上記ボール螺子装置１３に起因した非追従状態が発生したものと判定する。
【００３７】
即ち、上記のようなボール螺子装置１３に起因した非追従状態が発生することで、ごく限定的な回転角度範囲ではあるものの、ステアリングシャフト３は、そのラック軸５側が回転できない状態となる。従って、上記判定により、精度良く、そのボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生を検出することができる。
【００３８】
具体的には、本実施形態の追従補償制御部３１は、その記憶領域３３に、前回周期において検出された上記第１回転角θs及び第２回転角θpの各前回値θs_b，θp_bを保持する。そして、これら各前回値θs_b，θp_bと今回周期において検出された第１回転角θs及び第２回転角θpとの差分をとることにより、それぞれの変化量Δθs，Δθpを演算する（Δθs＝θs−θs_b，Δθp＝θp−θp_b）。
【００３９】
即ち、第１回転角θsの変化量Δθs（の絶対値）が所定の閾値θ１よりも大きい（|Δθs|＞θ１）ことをもって、当該第１回転角θsの「変化」を検出することができ、第２回転角θpの変化量Δθp（の絶対値）が所定の閾値θ２よりも小さい（|Δθp|＜θ２）ことをもって、当該第２回転角θpの「不変」を検出することができる。尚、これらの各閾値θ１，θ２については、検出誤差を考慮した上で、「不変」に対応する理論上の値、即ち「０」を基準として任意に設定すればよい。そして、継続して第１回転角θsの変化量Δθsの符号に変化がないことをもって、当該第１回転角θsが一方向に変化していると判定することができる。
【００４０】
また、本実施形態の追従補償制御部３１には、車速Ｖが入力されるようになっている。そして、その車速Ｖが、舵角変化に対抗する反力、即ちステアリング操作時、ラック軸５に作用する反力の影響が小さな高車速領域にある場合（例えば、７０Ｋｍ／ｈ以上）に限定して、その非追従状態の検出を行うことにより、当該非追従状態判定の精度を高める構成となっている。
【００４１】
次に、本実施形態の追従補償制御における非追従状態判定の処理手順について説明する。
図３のフローチャートに示すように、本実施形態の追従補償制御部３１は、その非追従状態判定において、まず車速Ｖが上記「舵角変化に対抗する反力の影響が小さな高車速領域」に対応して設定された所定の閾値Ｖ０を超えるか否かを判定する（ステップ１０１）。そして、車速Ｖが閾値Ｖ０を超える場合（Ｖ＞Ｖ０、ステップ１０１：ＹＥＳ）には、続いて、今回周期において検出された第１回転角θs及び第２回転角θpと前回周期において検出された各前回値θs_b，θp_bとの差分をとることにより、それぞれの変化量Δθs，Δθpを演算する（Δθs＝θs−θs_b，Δθp＝θp−θp_b、ステップ１０２）。
【００４２】
次に、追従補償制御部３１は、第１回転角θsの変化量Δθs（の絶対値）が所定の閾値θ１が大きいか否かを判定し（ステップ１０３）、その変化量Δθsが閾値θ１よりも大きい場合（Δθs＞θ１、ステップ１０３：ＹＥＳ）には、続いて第２回転角θpの変化量Δθp（の絶対値）が所定の閾値θ２よりも小さいか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、その変化量Δθpが閾値θ２よりも小さい場合（|Δθp|＜θ２、ステップ１０４：ＹＥＳ）には、既に非追従状態が検出されていることを示す検出フラグをセットされているか否かを判定する（ステップ１０５）。
【００４３】
そして、検出フラグがセットされていない場合（ステップ１０５：ＮＯ）には、当該検出フラグをセットして（ステップ１０６）、その非追従状態が検出されている状況が継続していることを示す継続カウンタのインクリメントを実行する（ｎ＝ｎ＋１，ステップ１０７）。
【００４４】
また、上記ステップ１０５において、既に検出フラグがセットされている場合（ステップ１０５：ＹＥＳ）、本実施形態の追従補償制御部３１は、続いて第１回転角θsの変化方向が一定であるか否かを判定する（ステップ１０８）。そして、第１回転角θsが一方向に変化している場合（ステップ１０８：ＹＥＳ）には、上記ステップ１０７において、継続カウンタをインクリメントする。
【００４５】
次に、追従補償制御部３１は、上記継続カウンタのカウント値ｎが所定の閾値ｎ０を超えるか否かを判定する（ステップ１０９）。尚、この場合における閾値ｎ０については、その非追従状態判定を実行する演算周期に当該閾値ｎ０を乗ずることにより得られる継続時間が、例えば「５０ｍ秒」程度となるよう設定すればよい。そして、そのカウント値ｎが閾値ｎ０を超える場合（ｎ＞ｎ０、ステップ１０９：ＹＥＳ）には、確定フラグをセットすることにより、ボール螺子装置１３に起因した非追従状態にあることを確定する（ステップ１１０）。
【００４６】
尚、本実施形態の追従補償制御部３１は、上記ステップ１１０において、非追従状態にあることを確定した後、その確定した時点（演算周期）における第２回転角θpの値を、確定角θp_fxとして、その記憶領域３３に記憶（保持）する（図２参照、ステップ１１１）。更に、追従補償制御部３１は、その非追従状態にあること確定した時点（演算周期）からの経過時間を計測すべく経過タイマをセットする（ｔ＝０、ステップ１１２）。
【００４７】
そして、上記ステップ１０９において、継続カウンタのカウント値ｎが所定の閾値ｎ０以下であると判定した場合（ｎ≦ｎ０、ステップ１０９：ＮＯ）には、上記ステップ１１０〜ステップ１１２の処理を実行しない。
【００４８】
一方、上記ステップ１０１において、車速Ｖが閾値Ｖ０以下である場合（Ｖ≦Ｖ０、ステップ１０１：ＮＯ）、本実施形態の追従補償制御部３１は、上記ステップ１０２〜ステップ１１２の処理を実行しない。また、上記ステップ１０３において第１回転角θsの変化量Δθsが閾値θ１以下であると判定した場合（Δθs≦θ１、ステップ１０３：ＮＯ）、又は上記ステップ１０４において第２回転角θpの変化量Δθpが閾値θ２以上であると判定した場合（|Δθp|≧θ２、ステップ１０４：ＮＯ）には、上記ステップ１０５〜ステップ１１２の処理を実行しない。更に、上記ステップ１０８において第１回転角θsの変化方向が一定ではないと判定した場合（ステップ１０８：ＮＯ）には、上記ステップ１０７〜ステップ１１２の処理を実行しない。
【００４９】
そして、本実施形態の追従補償制御部３１は、これら「非追従状態に関する判定条件を満たしていない」と判定した場合には、その検出フラグをリセットし（ステップ１１３）、及び継続カウンタをクリアする（ｎ＝０、ステップ１１４）。
【００５０】
本実施形態の追従補償制御部３１は、上記非追従状態判定の実行により、ボール螺子装置１３に起因した非追従状態にあることを確定した場合には、操舵系に付与するアシスト力を増大させるべく、その出力する追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を増加させる。そして、当該非追従状態にあることを確定した時点における第２回転角θpの値、即ちその記憶領域３３に保持する確定角θp_fx（図３参照、ステップ１１１）を基準とする所定の回転角θ３を超えて、当該第２回転角θpが変化した場合には、上記アシスト力の増大を解除すべく、その出力する追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を低減する。
【００５１】
即ち、ステアリング操作に対するラック軸５の追従性が低下した場合には、操舵系に付与するアシスト力を増大させることにより、その操舵トルクの変動を緩和することができる。しかしながら、上記ボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生に伴うトルク変動は、極めて急峻ではあるが、ごく限定的な回転角度範囲における瞬間的なものであり、その解消後も上記アシスト力の増大が継続されるとすれば、過剰アシストの発生を招く結果となり、ひいてはそのトルク変動を助長するおそれがある。
【００５２】
しかし、そのボール螺子装置１３に起因する非追従状態が解消されるべき回転角度範囲は、実験やシミュレーション等により、予め知ることができる（例えば、「電気角５°（４Ｘ）」程度）。従って、この予め知り得た値を上記所定の回転角θ３に設定する。そして、上記のように非追従状態にあることを確定した時点に保持した確定角θp_fx（図２参照）から、その所定の回転角θ３を超えて第２回転角θpが変化した場合にアシスト力の増大を解除することで、当該アシスト力の増大を要因とした過剰アシストの発生を招くことなく、効果的に、ボール螺子装置１３に起因する非追従状態の発生によるトルク変動を緩和することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、その追従補償制御を実行するための補償成分である追従補償制御量Ｉfx*を漸次増大させることにより、そのアシスト力の増大を実行する。そして、これにより、当該アシスト力の増大に伴うトルク変動、及び過剰アシストの発生を抑制する構成となっている。
【００５４】
次に、本実施形態の追従補償制御におけるアシスト力の増大、及びその解除の処理手順について説明する。
図４のフローチャートに示すように、追従補償制御部３１は、先ず上記確定フラグがセットされているか否かを判定し（ステップ２０１）、当該確定フラグがセットされている場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）には、続いて第１回転角θsの変化方向が一定であるか否かを判定する（ステップ２０２）。そして、第１回転角θsが一方向に変化している場合（ステップ２０２：ＹＥＳ）には、上記確定角θp_fxから所定の回転角θ３を超えて第２回転角θpが変化したか否かを判定する（ステップ２０３）。
【００５５】
そして、このステップ２０３において、所定の回転角θ３を超えた第２回転角θpの変化はないと判定した場合（|θp−θp_fx|≦θ３、ステップ２０３：ＮＯ）に、前回周期において出力した追従補償制御量Ｉfx*の前回値Ｉfx*_bに所定の加算値αを加算することにより、当該追従補償制御量Ｉfx*の漸増処理を実行する（Ｉfx*＝Ｉfx*_b＋α、ステップ２０４）。
【００５６】
尚、本実施形態の追従補償制御部３１は、今回周期において出力した追従補償制御量Ｉfx*の値を上記記憶領域３３に記憶することにより、演算周期毎に、当該追従補償制御量Ｉfx*の前回値Ｉfx*_bを更新する。そして、その漸増処理に用いる所定の加算値αの符号は、言うまでもなく、追従補償制御量Ｉfx*の符号に合わせたものとなっている。
【００５７】
一方、上記ステップ２０３において、上記確定角θp_fxから所定の回転角θ３を超えて第２回転角θpが変化したと判定した場合（|θp−θp_fx|＞θ３、ステップ２０３：ＹＥＳ）、追従補償制御部３１は、確定フラグをリセットし（ステップ２０５）、その追従補償制御量Ｉfx*の漸次低減する追従補償制御量漸減処理へと移行する（ステップ２０６）。そして、本実施形態では、上記ステップ２０２において、第１回転角θsの変化方向が一定ではないと判定した場合（ステップ２０２：ＮＯ）も同様に、確定フラグをリセットして（ステップ２０５）、追従補償制御量漸減処理へと移行する（ステップ２０６）。
【００５８】
また、本実施形態の追従補償制御部３１は、上記ステップ２０４における追従補償制御量Ｉfx*の漸増処理を実行した後は、続いて、その追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を所定の上限値Ｉ０以下に抑える制限処理を実行する（ステップ２０７）。そして、その非追従状態の発生を確定した時点からの経過時間ｔ（図３参照、ステップ１１２）を取得し（ステップ２０８）、当該経過時間ｔが所定時間ｔ０を経過しているか否かを判定する（ステップ２０９）。
【００５９】
即ち、本実施形態の追従補償制御部３１は、制限時間（上記所定時間ｔ０）を設定して、そのボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生時におけるアシスト力の増大を実行する。そして、上記ステップ２０９において、その経過時間ｔが所定時間ｔ０を経過していると判定した場合（ステップ２０９：ＹＥＳ）には、確定フラグをリセットして（ステップ２０５）、追従補償制御量漸減処理へと移行する（ステップ２０６）。
【００６０】
尚、上記ステップ２０９において、経過時間ｔが所定時間ｔ０を経過していないと判定した場合（ステップ２０９：ＮＯ）には、上記ステップ２０５及びステップ２０６の処理は実行しない。そして、上記ステップ２０１において、確定フラグがセットされていない場合（ステップ２０１：ＮＯ）には、上記ステップ２０２以降の処理を実行しない。
【００６１】
次に、上記のように構成された本実施形態のＥＰＳ１の作用について説明する。
図５に示すように、ステアリング操作の開始により（操舵開始：時間Ｔ１）、ステアリングシャフト３は、トーションバー１５の捩れを伴いつつ、先ず、そのステアリング２側（第１回転角θs）が回転する。そして、そのトーションバー１５の捩れ角に基づき操舵トルクτが検出されることにより電流指令値Ｉ*が演算され、ＥＰＳアクチュエータ１０のモータ１２に駆動電力が供給されることにより、操舵系にアシスト力が付与される。
【００６２】
そして、操舵系を伝達する操舵トルクτとトーションバー１５の復元力とが釣り合うことでステアリングシャフト３のラック軸５側（第２回転角θp）が回転し（時間Ｔ２）、その検出される操舵トルクτの値が一定となることにより、電流指令値Ｉ*は一定となる。
【００６３】
さて、このようなステアリング操作の途中において、上記のようなボール螺子装置１３に起因した非追従状態が発生した場合（時間Ｔ３）、ステアリングシャフト３のステアリング２側は、回転し続けようとするにも関わらず、そのラック軸５側は、瞬間的に、回転できない状態となる。そして、このときに生ずる急峻なトルク変動が、操舵フィーリングの阻害要因となる。
【００６４】
ここで、こうしたボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生時においても、トーションバー１５の捩れ角が増大することで、操舵系に付与されるアシスト力が増大する（時間Ｔ３〜時間Ｔ４における電流指令値Ｉ*の増加）。しかしながら、これは、上記ステアリング操作の開始時（操舵開始：Ｔ１）と同様、ボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生後の極めて短時間内で起こる現象であり、このときのアシスト増加分では、当該非追従状態の発生により生ずる急峻なトルク変動を緩和するには至らない。
【００６５】
この点、本実施形態のＥＰＳ１では、第１回転角θs及び第２回転角θpの変化を監視し、その「ステアリングシャフト３のステアリング２側は回転状態にあるにも関わらずラック軸５側は非回転状態となる現象」を直接的に捉えることにより、迅速に、そのボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生が検出される。また、その非追従状態の発生を示す現象が継続すること（図３参照、継続カウンタの閾値ｎ０に相当）を確認した上で当該追従状態の発生を確定することにより（時間Ｔ４）、高い判定精度が確保される。そして、これにより、早期且つ適切に大幅なアシスト力の増大を行うことが可能となり（時間Ｔ４〜時間Ｔ５における追従補償制御量Ｉfx*の漸増）、その結果、より効果的に、その非追従状態の発生により生ずる急峻なトルク変動を緩和することが可能となっている。
【００６６】
更に、本実施形態のＥＰＳ１では、そのボール螺子装置１３に起因する非追従状態の発生により固着したラック軸５側の第２回転角θpが（θp＝θp_fx）、当該非追従状態が解消されるべき回転角度範囲に対応する所定の回転角θ３を超えて変化した場合に、上記アシスト力の増大が解除され（時間Ｔ５）、以降、そのアシスト力が低減される。そして、これにより、適切なタイミングでアシスト力の増大を解除することが可能となり、その結果、当該アシスト力の増大が非追従状態の解消後も継続される事態を回避して、過剰アシストの発生を抑制することが可能となっている。
【００６７】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）マイコン２１（の電流指令値演算部２５）は、ボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生に伴う操舵トルクの変動を緩和する補償成分として、追従補償制御量Ｉfx*を演算する追従補償制御部３１を備える。追従補償制御部３１は、ステアリングシャフト３におけるトーションバー１５よりもステアリング２側の第１回転角θsが継続的且つ一方向に変化する状態にあるにもかかわらず、そのトーションバー１５よりもラック軸５側の第２回転角θpが変化しない場合に、ボール螺子装置１３に起因する非追従状態が発生したものと判定する。そして、操舵系に付与するアシスト力を増大させるべく、その出力する追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を増加する。
【００６８】
即ち、上記のように第１回転角θs及び第２回転角θpの変化を監視し、直接的に、そのボール螺子装置１３に起因した非追従状態にある場合に生ずる現象を捉えることで、より迅速に、当該非追従状態の発生を検出することができる。そして、その非追従状態の発生を示す現象の継続を判定条件に加えることで、高い判定精度を確保することができる。従って、上記構成によれば、早期且つ適切に大幅なアシスト力の増大を実行して、効果的に、ボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生により生ずる急峻なトルク変動を緩和することができる。その結果、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。
【００６９】
（２）追従補償制御部３１は、ボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生により固着したラック軸５側の第２回転角θpが（θp＝θp_fx）、当該非追従状態が解消されるべき回転角度範囲に対応する所定の回転角θ３を超えて変化した場合には、上記アシスト力の増大を解除すべく、その出力する追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を低減する。
【００７０】
即ち、ボール螺子装置１３に起因する非追従状態に伴うトルク変動は、極めて急峻ではあるもの、ごく限定的な回転角度範囲における瞬間的なものである。このため、その解消後においても上記アシスト力の増大が継続されるとすれば、過剰アシストの発生を招く結果となり、ひいてはそのトルク変動を助長するおそれがある。
【００７１】
しかしながら、上記構成によれば、適切なタイミングでアシスト力の増大を解除して、当該アシスト力の増大が非追従状態の解消後も継続される事態を回避することができる。そして、これにより、過剰アシストの発生を抑制することができ、その結果、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。
【００７２】
（３）追従補償制御部３１は、舵角変化に対抗する反力、即ちステアリング操作時、ラック軸５に作用する反力の影響が小さな高車速領域にある場合に限定して、ボール螺子装置１３に起因する非追従状態の判定処理を実行する。
【００７３】
即ち、停車又は低速走行時には、そのステアリング操作により生ずる舵角変化に対抗して、ラック軸５に大きな反力が作用する場合がある（例えば、所謂据え切り時）。これによりラック軸５の移動が阻害されることで、ボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生時と同様、ステアリング２側の第１回転角θsは変化するにもかかわらずラック軸５側の第２回転角θpは変化しない状態となる可能性があり、その結果、その非追従状態判定に誤りが生ずるおそれがある。しかしながら、上記構成によれば、このような誤判定が発生する可能性を排除することができる。その結果、非追従状態判定の精度を高めることができる。尚、停止又は低速走行時には、そのステアリング操作に要求される操舵トルクが大きくなることで、上記ボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生に伴うトルク変動の影響が、相対的に小さなものとなる。従って、上記のように非追従状態の判定処理を停止しても、その操舵フィーリングを損ねることはない。
【００７４】
（４）追従補償制御部３１は、ボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生を確定した時点からの経過時間ｔを計測する。そして、その経過時間ｔが所定時間ｔ０を経過していると判定した場合には、上記アシスト力の増大を解除すべく、その出力する追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を低減する。
【００７５】
即ち、制限時間（上記所定時間ｔ０）を設定して、そのボール螺子装置１３に起因した非追従状態の発生時におけるアシスト力の増大を実行する。これにより、当該ボール螺子装置１３以外の構成を要因とする非追従状態が発生した場合に、過大なアシスト力が操舵系に付与される事態を回避することができる。
【００７６】
（５）追従補償制御部３１は、アシスト力の増大を実行する際には、その補償成分である追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を漸次増大させる。これにより、当該アシスト力の増大に伴うトルク変動、及び過剰アシストの発生を抑制することができる。
【００７７】
（６）追従補償制御部３１は、追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を所定の上限値Ｉ０以下に抑える制限処理を実行する。これにより、過剰アシストの発生を抑制することができる。
【００７８】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態は、モータ１２がラック軸５と同軸に配置される所謂ラック同軸型に具体化したが、モータ軸とラック軸５とが平行に配置された所謂ラックパラレル型や、そのモータ軸がラック軸５に斜交するように配置された所謂ラッククロス型に具体化してもよい。
【００７９】
・上記実施形態では、舵角変化に対抗する反力の影響が小さな高車速領域にある場合に限定して、ボール螺子装置１３に起因する非追従状態の判定処理を実行することとしたが、このような車速条件のない構成としてもよい。
【００８０】
・上記実施形態では、アシスト力の増大を実行する際には、その補償成分である追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を漸次増大させることとした。しかし、これに限らず、一定の増加量を追従補償制御量Ｉfx*に加える構成であってもよい。
【００８１】
・上記実施形態では、アシスト力の増大を解除する際には、その補償成分である追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を漸次低減することとした。しかし、これに限らず、その増大分をゼロとする構成であってもよい。
【００８２】
・上記実施形態では、制限時間を設定してアシスト力の増大を実行することとしたが、このような制限時間は、必ずしも設定しなくともよい。
・上記実施形態では、追従補償制御量Ｉfx*（の絶対値）を所定の上限値Ｉ０以下に制限することとしたが、必ずしも、このような制限処理は、行わなくともよい。また、追従補償制御量Ｉfx*が上限値Ｉ０に達した後は、当該追従補償制御量Ｉfx*を漸次低減する構成としてもよい。
【００８３】
・また、ボール螺子装置１３に起因する非追従状態の発生を確定した後に、その非追従状態判定を実行しない期間を設定する構成としてもよい。
・上記実施形態では、ステアリングシャフト３の途中（ピニオンシャフト３ｃ）には、所謂ツインレゾルバ型のトルクセンサ１４が設けられる。そして、このトルクセンサ１４を構成する二つの回転角センサ１６ａ，１６ｂが、それぞれ第１回転角検出手段及び第２回転角検出手段を構成することとした。しかし、これら第１回転角検出手段及び第２回転角検出手段を構成については、これに限るものではない。
【００８４】
具体的には、図６に示すように、トーションバー１５両端の第１回転角θs及び第２回転角θpを検出できないツインレゾルバ型以外のトルクセンサ３４を有するものにおいては、例えば、コラムシャフト３ａに設けられたステアリングセンサ（操舵角センサ）３５を第１回転角検出手段として、ステアリング２側の第１回転角θsを検出する。そして、モータレゾルバ３０が検出するモータ回転角θmをラック軸５側の第２回転角θpを換算することにより（換算第２回転角θp_cnv）、当該モータレゾルバ３０を第２回転角検出手段とする構成であってもよい。
【００８５】
・また、上記非追従状態が解消されるべき回転角度範囲に対応する所定の回転角θ３を超えた第２回転角θpの変化に加え、当該第２回転角θpの変化方向が第１回転角の変化方向と同一方向であることを要件としてもよい。
【００８６】
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を記載する。
（イ）前記制御手段は、前記アシスト力を漸次増大させること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。これにより、アシスト力の増大に伴うトルク変動、及び過剰アシストの発生を抑制することができる。
【００８７】
（ロ）前記制御手段は、前記アシスト力の増大に上限を設定すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。これにより、過剰アシストの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、５…ラック軸、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１３…ボール螺子装置、１４，３４…トルクセンサ、１５…トーションバー、１６ａ，１６ｂ…回転角センサ、１７…車速センサ、２１…マイコン、２２…駆動回路、２５…電流指令値演算部、２７…操舵トルク検出部、２８…基本アシスト制御部、２９…電流センサ、３０…モータレゾルバ、３１…追従補償制御部、３２…加算器、３５…ステアリングセンサ、Ｉ…実電流値、Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、Ｉ*…電流指令値、Ｉas*…基本アシスト制御量、Ｉfx*…追従補償制御量、Ｉfx*_b…前回値、α…加算値、Ｉ０…上限値、Ｓa，Ｓb…センサ信号、τ…操舵トルク、θs…第１回転角、θs_b…前回値、Δθs…変化量、θ１…閾値、θp…第２回転角、θp_b…前回値、Δθp…変化量、θ２…閾値、θp_fx…確定角、θ３…回転角、ｎ…カウント値、ｎ０…閾値、Ｖ…車速、Ｖ０…閾値、ｔ…経過時間、ｔ０…閾値、θp_cnv…換算第２回転角、θm…モータ回転角。
【図１】
2012016974.tif 000003
【図２】
2012016974.tif 000004
【図３】
2012016974.tif 000005
【図４】
2012016974.tif 000006
【図５】
2012016974.tif 000007
【図６】
2012016974.tif 000008