(57)【要約】【課題】振動および異音の発生を抑制す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。【解決手段】制御ゲイン設定部５８は、操舵トルクＴｈ、機械角θＭおよびｑ軸検出電流Ｉｑに基づいて、ＰＩ制御部５５内の比例要素５５ａのゲイン（比例ゲイン）ＫＰと積分要素５５ｂのゲイン（積分ゲイン）ＫＩを可変設定し、これにより制御応答性を変更する。具体的には、制御ゲイン設定部５８は、伝達誤差発生領域であるか否かを判別し、伝達誤差発生領域であると判別しているときには、電動モータ１９の制御応答性を低下させる。これにより、伝達誤差発生領域での振動および異音の発生を抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊びを有する少なくとも１つの動力伝達装置を介して、電動モータから転舵軸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、
前記電動モータの電流指令値を設定するための電流指令値設定手段と、
前記電動モータに流れるモータ電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出される検出電流値が、前記電流指令値設定手段によって設定される電流指令値に近づくように、前記電動モータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
操舵部材が操作されていない直近の非操舵状態からの前記電動モータの回転角変化量を演算する回転角変化量演算手段と、
前記回転角変化量演算手段によって演算される回転角変化量の絶対値が、予め設定された所定回転量以下であるときに、前記フィードバック制御手段の制御応答性を低下させる応答性低下手段とを含む、電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記所定回転量が、前記電動モータと前記転舵軸との間に存在する前記動力伝達装置の遊びの総和量に対応する前記電動モータの回転量である、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】
前記応答性低下手段は、前記フィードバック制御手段の制御ゲインを変更させることにより、前記フィードバック制御手段の応答性を低下させるように構成されている、請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記応答性低下手段は、前記回転角変化量演算手段によって演算される回転角変化量の絶対値が、予め設定された所定回転量以下で、かつ前記電動モータのモータトルクが所定トルク以下であるときに、前記フィードバック制御手段の応答性を低下させるように構成されている、請求項１に記載の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】
この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として、デュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置（ＤＰ−ＥＰＳ）がある。デュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール等の操舵部材と、操舵部材の回転に連動して転舵輪を転舵する転舵機構と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構とを備えている。
転舵機構は、操舵部材の回転に応じて回転する第１のピニオン軸と、自動車の左右方向に沿って延びたラック軸とを含む。ラック軸の各端部には、タイロッドおよびナックルアームを介して転舵輪が連結されている。第１のピニオン軸の先端には、第１のピニオンが連結されている。ラック軸には、第１のピニオンに噛み合う第１のラックが形成されている。第１のピニオンおよび第１のラックからなる第１のラック＆ピニオン機構によって、ピニオン軸の回転がラック軸の軸方向移動に変換される。ラック軸が軸方向に移動することによって、転舵輪が転舵される。
【０００３】
操舵補助機構は、操舵補助用の電動モータと、電動モータのトルクがカップリング（軸継手）および減速機構を介して伝達される第２のピニオン軸と、第２のピニオン軸の先端に連結された第２のピニオンと、ラック軸に設けられ、第２のピニオンに噛み合う第２のラックとを備えている。カップリングは、電動モータの駆動軸と減速機構の入力軸とを連結するためのものである。電動モータによって第２のピニオンが回転されると、第２のピニオンおよび第２のラックからなる第２のラック＆ピニオン機構によって、ピニオン軸の回転がラック軸の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪が転舵される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−９１２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したような従来のデュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置においては、電動モータとラック軸との間に、カップリング、減速機構および第２のラック＆ピニオン機構といった動力伝達装置が介在している。これらの各動力伝達装置は、遊び（ガタ）を有している。このため、ステアリングホイール等の操舵部材が操作されていない状態から電動モータの回転を開始させたときには、回転開始直後において、モータトルクがラック軸に正確に伝達されない回転角領域が生じる。この回転角領域においては、振動や異音が発生しやすくなる。特に、電動パワーステアリング装置の性能を向上させるために、電動モータの制御応答性を高くすると、センサノイズ等が増幅されやすくなるため、前記回転角領域において振動や異音が発生しやすくなる。
【０００６】
この発明の目的は、振動および異音の発生を抑制す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である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、遊びを有する少なくとも１つの動力伝達装置（２０；２１；２３，２４）を介して、電動モータ（１９）から転舵軸（１５）に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置（１）であって、前記電動モータの電流指令値を設定するための電流指令値設定手段（５１）と、前記電動モータに流れるモータ電流を検出する電流検出手段（３３，５３）と、前記電流検出手段によって検出される検出電流値が、前記電流指令値設定手段によって設定される電流指令値に近づくように、前記電動モータをフィードバック制御するフィードバック制御手段（５４，５５）と、操舵部材（２）が操作されていない直近の非操舵状態からの前記電動モータの回転角変化量を演算する回転角変化量演算手段（５２，５８）と、前記回転角変化量演算手段によって演算される回転角変化量の絶対値が、予め設定された所定回転量（α）以下であるときに、前記フィードバック制御手段の制御応答性を低下させる応答性低下手段（５５，５８；５９，６０）とを含む、電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００８】
遊びを有する少なくとも１つの動力伝達装置を介して、電動モータから転舵軸に操舵補助力が与えられるので、操舵部材が操作されていない状態から電動モータの回転を開始させたときには、回転開始直後において、モータトルクが操舵軸に正確に伝達されない回転角領域（伝達誤差発生領域）が生じる。この発明では、操舵部材が操作されていない直近の非操舵状態からの電動モータの回転角変化量が予め設定された所定回転量以下であるときに、フィードバック制御手段の制御応答性を低下させることができる。これにより、前記伝達誤差発生領域において、電動モータの制御応答性を低下させることが可能となるから、振動および異音の発生を抑制することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記所定回転量が、前記電動モータと前記転舵軸との間に存在する前記動力伝達装置の遊びの総和量に対応する前記電動モータの回転量である、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置である。この構成によれば、前記伝達誤差発生領域において、電動モータの制御応答性を低下させることができるから、振動および異音の発生を抑制することができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記応答性低下手段は、前記フィードバック制御手段の制御ゲイン（ＫＰ，ＫＩ）を変更させることにより、前記フィードバック制御手段の応答性を低下させるように構成されている、請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置である。
請求項４記載の発明は、前記応答性低下手段は、前記回転角変化量演算手段によって演算される回転角変化量の絶対値が、予め設定された所定回転量（α）以下で、かつ前記電動モータのモータトルクが所定トルク（β）以下であるときに、前記フィードバック制御手段の応答性を低下させるように構成されている、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵの電気的構成を示す概略図である。
【図３】図３は、電動モータの構成を説明するための図解図である。
【図４】図４は、検出操舵トルクに対するｑ軸電流指令値の設定例を示すグラフである。
【図５】図５は、実験により求められたハンドル回転角に対するハンドルトルクの変化の一例を模式的に表したグラフである。
【図６】図６は、制御ゲイン設定部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。
【００１３】
転舵機構４は、第１のピニオン軸１４と、転舵軸としてのラック軸１５とを含む。ラック軸１５の各端部には、タイロッド１６およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。第１のピニオン軸１４は、中間軸７に連結された入力軸８と、入力軸８にトーションバー１０を介して連結された出力軸９とを含む。出力軸９の先端（図１では下端）には、第１のピニオン１７が連結されている。ステアリングホイール２が回転されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。
【００１４】
第１のピニオン軸１４の周囲には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクは、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic  Control  Unit）１３に入力される。
ラック軸１５は、自動車の左右方向（直進方向に直交する方向）に沿って直線状に延びている。ラック軸１５の軸方向の第１端部側には、第１のピニオン１７に噛み合う第１のラック１８が形成されている。この第１のピニオン１７および第１のラック１８によって、第１のラック＆ピニオン機構１７，１８が構成されている。第１のラック＆ピニオン機構１７，１８によって、第１のピニオン軸１４の回転がラック軸１５の軸方向移動に変換される。ラック軸１５を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。
【００１５】
ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、第１のピニオン軸１４に伝達される。そして、第１のピニオン軸１４の回転は、第１のラック＆ピニオン機構１７，１８によって、ラック軸１５の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１９と、カップリング（軸継手）２０と、減速機構２１と、第２ピニオン軸２２と、第２のピニオン２３と、第２のラック２４とを含む。カップリング２０は、電動モータ１９の駆動軸と減速機構２１の入力軸（ウォーム軸）とを連結する。減速機構２１は、カップリング２０によって電動モータ１９の駆動軸に連結されたウォーム軸と、第２ピニオン軸２２と同方向に回転可能に連結され、ウォーム軸と噛み合うウォームホイールとからなる。第２のピニオン２３は、第２のピニオン軸２２の先端（図１では下端）に連結されている。第２のラック２４は、ラック軸１５の軸方向の第２端部側に設けられており、第２のピニオン２３に噛み合っている。第２のピニオン２３および第２のラック２４によって、第２のラック＆ピニオン機構２３，２４が構成されている。電動モータ１９は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。
【００１６】
電動モータ１９が回転駆動されると、電動モータ１９の回転がカップリング２０および減速機構２１を介して第２のピニオン軸２２に伝達される。第２のピニオン軸２２の回転は、第２のラック＆ピニオン機構２３，２４によって、ラック軸１５の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１９によって第２のピニオン軸２２を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。
【００１７】
電動モータ１９のロータの回転角は、レゾルバ等の回転角センサ２５によって検出される。回転角センサ２５の出力信号は、ＥＣＵ１３に入力される。
電動モータ１９は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１３によって制御される。ＥＣＵ１３は、回転角センサ２５の出力信号およびトルクセンサ１１によって検出される操舵トルクに基づいて、電動モータ１９を制御する。
【００１８】
図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１３の電気的構成を示す概略図である。
ＥＣＵ１３は、回転角センサ２５の出力信号およびトルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｈに応じて電動モータ１９を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。
ＥＣＵ１３は、マイクロコンピュータ３１と、このマイクロコンピュータ３１によって制御され、電動モータ１９に電力を供給する駆動回路（三相インバータ回路）３２と、電動モータ１９の各相のステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出部３３とを備えている。
【００１９】
電動モータ１９は、図３に図解的に示すように、界磁としてのロータ４１と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の界磁巻線１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗを含むステータ４２とを備えている。各相の界磁巻線１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗの方向にＵ軸、Ｖ軸およびＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ４１の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ４１の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとった二相回転座標系（ｄｑ座標系。実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系は、ロータ４１とともに回転する回転座標系である。ｄｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ４１のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を零とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ４１の回転角（ロータ角（電気角））θＥは、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄｑ座標系は、ロータ角θに従う実回転座標系である。このロータ角θＥを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。
【００２０】
駆動回路３２は、複数のスイッチング素子を含む三相インバータ回路から構成されている。電流検出部３３は、電動モータ１９のＵ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流ＩＵＶＷ」という。）を検出する。
マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、電流指令値設定部５１と、回転角演算部５２と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部５３と、電流偏差演算部５４と、ＰＩ（比例積分）制御部５５と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部５６と、ＰＷＭ制御部５７と、制御ゲイン設定部５８とが含まれている。
【００２１】
電流指令値生成部５１は、トルクセンサ１１によって検出される検出操舵トルクＴｈに基づいて、電動モータ１９に流すべき電流の指令値である電流指令値を設定する。具体的には、電流指令値設定部５１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊（以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Ｉｄｑ＊」という。）を生成する。さらに具体的には、電流指令値生成部５１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を有意値とする一方で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を零とする。
【００２２】
より具体的には、電流指令値設定部５１は、検出操舵トルクとｑ軸電流指令値Ｉｑ＊との関係を記憶したマップに基づいて、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を設定する。図４は、検出操舵トルクに対するｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の設定例を示すグラフである。
検出操舵トルクＴｈは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、電動モータ１９によって左方向操舵のためのアシストトルクを発生させるときには正の値とされ、電動モータ１９によって右方向操舵のためのアシストトルクを発生させるときには負の値とされる。
【００２３】
ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、検出操舵トルクＴｈの正の値に対しては正の値をとり、検出操舵トルクＴｈの負の値に対しては負の値をとる。検出操舵トルクＴｈが−Ｔｈ１〜Ｔｈ１の範囲の微小な値のときには、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴが−Ｔｈ１〜Ｔｈ１の範囲以外の領域においては、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、検出操舵トルクＴの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。電流指令値設定部５１によって設定された二相電流指令値Ｉｄｑ＊は、電流偏差演算部５４に与えられる。
【００２４】
回転角演算部５２は、回転角センサ２５の出力信号に基づいて、電動モータ１９のロータの回転角（電気角θ-Ｅおよび中立位置を基準とした機械角θＭ）を演算する。
ＵＶＷ／ｄｑ変換部５３は、電流検出部３３によって検出されるＵＶＷ座標系の三相検出電流ＩＵＶＷ（Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷ）を、ｄｑ座標系の二相検出電流ＩｄおよびＩｑ（以下総称するときには「二相検出電流Ｉｄｑ」という。）に変換する。これらが電流偏差演算部５４に与えられるようになっている。ＵＶＷ／ｄｑ変換部５３における座標変換には、回転角演算部５２によって演算された電気角θＥが用いられる。
【００２５】
電流偏差演算部５４は、電流指令値設定部５１によって設定される二相電流指令値Ｉｄｑ＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部５３から与えられる二相検出電流Ｉｄｑとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部５４は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に対するｄ軸検出電流Ｉｄの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に対するｑ軸検出電流Ｉｑの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部５５に与えられる。
【００２６】
ＰＩ制御部５５は、電流偏差演算部５４によって演算された各電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、電動モータ１９に印加すべき二相電圧指令値Ｖｄｑ＊（ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊）を生成する。この二相電圧指令値Ｖｄｑ＊は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部５６に与えられる。
より具体的には、ＰＩ制御部５５は、比例要素５５ａと、積分要素５５ｂと、加算器５５ｃとを備えている。ただし、ＫＰは比例ゲイン、ＫＩは積分ゲイン、１／ｓは積分演算子である。比例要素５５ａおよび積分要素５５ｂの演算結果が加算器５５ｃで加算されることによって、二相電圧指令値Ｖｄｑ＊が求められる。
【００２７】
ｄｑ／ＵＶＷ変換部５６は、二相電圧指令値Ｖｄｑ＊を三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊に変換する。この座標変換には、回転角演算部５２によって演算された電気角θＥが用いられる。三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊は、Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊、Ｖ相電圧指令値ＶＶ＊およびＷ相電圧指令値ＶＷ＊からなる。この三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊は、ＰＷＭ制御部５７に与えられる。
【００２８】
ＰＷＭ制御部５７は、Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊、Ｖ相電圧指令値ＶＶ＊およびＷ相電圧指令値ＶＷ＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成する。また、ＰＷＭ制御部５７は、これらのＰＷＭ制御信号に基づいて、駆動回路３２内の各スイッチング素子をオンオフ制御する。これにより、三相電圧指令値ＶＵＶＷ＊に相当する電圧が電動モータ１９の各相の界磁巻線１９Ｕ，１９Ｖ、１９Ｗに印加されることになる。
【００２９】
電流偏差演算部５４およびＰＩ制御部５５は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ１９に流れる電流が、電流指令値設定部５１によって設定される二相電流指令値Ｉｄｑ＊に近づくように制御される。
制御ゲイン設定部５８には、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｈ、回転角演算部５２によって演算される機械角θＭおよびＵＶＷ／ｄｑ変換部５３によって得られるｑ軸検出電流Ｉｑが入力する。機械角θＭは、中立位置を基準としたロータの正逆両方向の回転量（回転角）であり、中立位置から左操舵方向への回転量が正の値にとられ、中立位置から右操舵方向への回転量が負の値にとられている。制御ゲイン設定部５８は、操舵トルクＴｈ、機械角θＭおよびｑ軸検出電流Ｉｑに基づいて、ＰＩ制御部５５内の比例要素５５ａのゲイン（比例ゲイン）ＫＰと積分要素５５ｂのゲイン（積分ゲイン）ＫＩを可変設定し、これにより制御応答性を変更する。
【００３０】
制御ゲイン設定部５８によるゲイン制御の考え方について説明する。図１に示すように、電動モータ１９とラック軸１５との間には、カップリング２０、減速機構２１および第２のラック＆ピニオン機構２３，２４といった動力伝達装置が介在している。これらの動力伝達装置は、遊び（ガタ）を有している。このため、ステアリングホイール２が操作されていない状態（以下、「非操舵状態」という）から電動モータ１９の回転を開始させたときには、回転開始直後において、モータトルクがラック軸１５に正確に伝達されない回転角領域（以下、「伝達誤差発生領域」という）が生じる。この伝達誤差発生領域は、電動モータ１９とラック軸１５との間に介在する動力伝達装置の遊びの総和量に対応する電動モータ１９の回転量に相当する。
【００３１】
伝達誤差発生領域においては、振動や騒音が発生しやすくなる。特に、電動パワーステアリング装置の性能を向上させるために、電動モータの制御応答性を高くすると、センサノイズ等が増幅されやすくなるため、伝達誤差発生領域において振動や異音が発生しやすくなる。そこで、制御ゲイン設定部５８は、伝達誤差発生領域であるか否かを判別し、伝達誤差発生領域であると判別しているときには、電動モータ１９の制御応答性を低下させる。これにより、伝達誤差発生領域での振動および異音の発生を抑制する。
【００３２】
伝達誤差発生領域であるか否かを判別するために、伝達誤差発生領域に対応するロータの回転量（回転角）（以下、「第１閾値α」という）と、この伝達誤差発生領域を乗り越えるのに最低限必要なモータトルクの大きさ（以下、「第２閾値β」という）とが、例えば実験により予め求められて、制御ゲイン設定部５８に設定されている。この実験は、例えば次のようにして行われる。
【００３３】
電動パワーステアリング装置１から電動モータ１９を取り外す。そして、減速機構２１のウォーム軸を回転させるための道具として、電動モータ１９の駆動軸に取り付けられていたカップリング２０の一方の部材と同じ種類の部材を有するハンドルを用意する。ラック軸１５を軸方向に移動できないように固定した状態で、前記ハンドルを用いて減速機構２１のウォーム軸を例えば左操舵方向に回転させていく。この際に、ハンドルの回転角とハンドルの回転トルク（以下、「ハンドルトルク」という）とを計測する。ハンドルを回転できなくなるまで、測定を続ける。ハンドルを右操舵方向に回転させる場合についても、同様な実験を行なう。
【００３４】
図５は、実験により求められたハンドル回転角に対するハンドルトルクの変化の一例を模式的に表したグラフである。実験開始時のハンドルの回転角位置を基準位置Ｐｓとすると、図５において、横軸は、基準位置Ｐｓからのハンドルの回転量（ハンドル回転角）［deg］を示し、縦軸はハンドルトルクを表している。図５の折れ線Ｌは、基準位置Ｐｓからハンドルを左操舵方向に回転させたときのハンドル回転角に対するハンドルトルクの変化を表し、図５の折れ線Ｒは、基準位置Ｐｓからハンドルを右操舵方向に回転させたときのハンドル回転角に対するハンドルトルクの変化を表している。
【００３５】
基準位置Ｐｓからハンドルを左操舵方向に回転させていくと、まず、カップリング２０の遊びの影響によりハンドルの回転角の増加に対してハンドルトルクが増加しない領域が現われる。その次に、減速機構２１の遊びの影響によりハンドルの回転角の増加に対してハンドルトルクが増加しない領域が現われる。その次に、第２のラック＆ピニオン機構２３，２４の影響によりハンドルの回転角の増加に対してハンドルトルクが増加しない領域が現われる。その次に、ハンドルの回転角の増加に対してハンドルトルクがリニアに増加する領域が現われた後、ハンドルが回転しなくなる。
【００３６】
ハンドルの回転角の増加に対してハンドルトルクがリニアに増加する領域が開始する時点のハンドルの回転角（基準位置Ｐｓからのハンドルの回転量）の値を第１閾値αとして設定し、その時点でのハンドルトルクの値を第２閾値βとして設定する。
基準位置Ｐｓからハンドルを右操舵方向に回転させていったときのハンドル回転角に対するハンドルトルクの変化も、基準位置Ｐｓからハンドルを右操舵方向に回転させていったと同様であるのでその説明を省略する。
【００３７】
図６は、制御ゲイン設定部の動作を示すフローチャートである。図６の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
制御ゲイン設定部５８は、トルクセンサ１１によって検出された操舵トルクＴｈ、回転角演算部５２によって演算された機械角θＭおよびＵＶＷ／ｄｑ変換部５３によって得られたｑ軸検出電流Ｉｑを取得する（ステップＳ１）。以下、今回取得された機械角θＭをθＭｎで表し、前回取得された機械角θＭをθＭ（ｎ−１）で表すことにする。また、直近の非操舵状態での電動モータ１９の回転角（機械角）を基準回転角といい、変数θＳで表すことにする。θＳの初期値は、例えば零に設定される。
【００３８】
次に、制御ゲイン設定部５８は、非操舵状態であるか否かを判別するために、次式(1)で示す第１の条件を満たしているか否かを判別する（ステップＳ２）。
｜θＭ−θＭ（ｎ−１）｜≦ＡでかつＴｈ≦Ｂ    …(1)
前記式(1)において｜θＭ−θＭ（ｎ−１）｜は、電動モータ１９のロータ角速度（絶対値）である。Ａ（Ａ＞０）は、予め設定された所定値であり、たとえば１．０［deg／sec］に対応する値に設定される。Ｂ（Ｂ＞０）は、予め設定された所定値であり、たとえば０．２５［Nm］に設定される。
【００３９】
第１の条件を満たしている場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御ゲイン設定部５８は、非操舵状態であると判別し、今回取得した機械角θＭｎを基準回転角θＳとして設定する（ステップＳ３）。つまり、基準回転角θＳを更新する。また、制御ゲイン設定部５８は、ＰＩ制御部５４内の比例ゲインＫＰを比較的小さな第１の比例ゲインＫＰ１に設定するとともに、積分ゲインＫＩを比較的小さな第１の積分ゲインＫＩ１に設定する（ステップＳ６）。そして、制御ゲイン設定部５８は、今回の演算周期での処理を終了する。
【００４０】
前記ステップＳ２において、第１の条件を満たしていないと判別された場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、制御ゲイン設定部５８は、ステアリングホイール２が操作されている状態であると判別し、モータトルクＴｍを次式(2)に基づいて演算する（ステップＳ４）。
Ｔｍ＝Ｉｑ・ＫＴ    …(2)
前記式(2)において、Ｉｑは今回取得したｑ軸検出電流であり、ＫＴは電動モータ１９のトルク定数である。
【００４１】
次に、制御ゲイン設定部５８は、伝達誤差発生領域であるか否かを判別するために、次式(3)で示す第２の条件を満たしているか否かを判別する（ステップＳ５）。
｜θＭｎ−θＳ｜≦αでかつ｜Ｔｍ｜≦β    …(3)
前記式(3)において、｜θＭｎ−θＳ｜は、直近の無操舵状態からのロータの回転量（絶対値）を表している。｜Ｔｍ｜は、前記ステップＳ４で演算されたモータトルクＴｍの絶対値である。αは前述した第１閾値であり、βは前述した第２閾値である。
【００４２】
第２の条件を満たしているときには（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御ゲイン設定部５８は、直近の無操舵状態からのロータの回転量が伝達誤差発生領域内にあると判別し、ＰＩ制御部５４内の比例ゲインＫＰを比較的小さな第１の比例ゲインＫＰ１に設定するとともに、積分ゲインＫＩを比較的小さな第１の積分ゲインＫＩ１に設定する（ステップＳ６）。これにより、振動および異音が発生しやすい伝達誤差発生領域において、電動モータ１９の制御応答性を低下させることができるため、振動および異音の発生を抑制することができる。そして、制御ゲイン設定部５８は、今回の演算周期での処理を終了する。
【００４３】
前記ステップＳ５において、第２の条件を満たしていないと判別されたときには（ステップＳ５：ＮＯ）、直近の無操舵状態からのロータの回転量が伝達誤差発生領域を超えたと判別し、ＰＩ制御部５４内の比例ゲインＫＰを比較的大きな第２の比例ゲインＫＰ２に設定するとともに、積分ゲインＫＩを比較的大きな第２の積分ゲインＫＩ２に設定する（ステップＳ７）。これにより、伝達誤差発生領域以外の領域において、電動モータ１９の制御応答性を高めることができるため、電動パワーステアリング装置１の性能を向上させることができる。そして、制御ゲイン設定部５８は、今回の演算周期での処理を終了する。
【００４４】
前記実施形態によれば、振動および異音が発生しやすい伝達誤差発生領域において、電動モータ１９の制御応答性を低下させることができるため、振動および異音の発生を抑制することができる。一方、伝達誤差発生領域以外の領域においては、電動モータ１９の制御応答性を高めることができるため、電動パワーステアリング装置１の性能を向上させることができる。
【００４５】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、伝達誤差発生領域であるか否かを判別するための条件は、｜θＭｎ−θＳ｜≦αでかつ｜Ｔｍ｜≦βであるが、｜θＭｎ−θＳ｜が第１閾値α以下であること（｜θＭｎ−θＳ｜≦α）のみを条件としてもよい。
また、図１に破線で示すように、制御ゲイン設定部５８に加えてまたは代えて、トルクセンサ１１と電流指令値設定部との間に、トルクセンサ１１の出力信号に対して位相補償処理を施す位相補償処理部５９を設けるとともに、位相補償処理部５９の位相補償特性（伝達関数）を変更設定する位相補償特性設定部６０とを設けるようにしてもよい。位相補償特性設定部６０は、制御ゲイン設定部５８と同様な方法で伝達誤差発生領域であるか否かを判別し、伝達誤差発生領域である場合に制御応答が低下するように、位相補償処理部５９の位相補償特性を変更するようにしてもよい。
【００４６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、５…操舵補助機構、１１…トルクセンサ、１３…ＥＣＵ、１５…ラック軸、１９…電動モータ、２０…カップリング、２１…減速機構、２３…第２のピニオン、２４…第２のラック、２５…回転角センサ、３１…マイクロコンピュータ、３３…電流検出部、５１…電流指令値設定部、５２…回転角演算部、５４…電流偏差演算部、５５…ＰＩ制御部、５８…制御ゲイン設定部、５９…位相補償処理部、９０…位相補償特性設定部
【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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