(57)【要約】      （修正有）【課題】自動操舵モードと手動操舵モードを有する車両において、自動操舵モードにおいてトルクセンサを用いないで制振効果を得ると共に、算出された目標操舵角に従って正確に操舵でき、目標操舵角が急操舵であっても円滑に操舵でき、常に目標操舵角に近づけ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。【解決手段】操舵トルク及び車速に基づいてモータ電流指令値１を演算し、モータ電流指令値１に基づいてモータを駆動してアシスト制御すると共に、自動操舵モードと手動操舵モードとを切り換える機能を有する電動パワーステアリング装置において、目標操舵角、実操舵角、車速及びモータのモータ角速度に基づいてモータ電流指令値２を算出すると共に、制振機能を有する舵角制御部により、自動操舵モード時に、モータ電流指令値２に基づいてモータを駆動制御すると共に、制振機能部によってハンドルの振動を抑制する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルク及び車速に基づいてモータ電流指令値１を演算し、前記モータ電流指令値１に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、自動操舵モードと手動操舵モードとを切り換える機能を有する電動パワーステアリング装置において、
目標操舵角、実操舵角、前記車速及び前記モータのモータ角速度に基づいてモータ電流指令値２を算出すると共に、制振機能を有する舵角制御部と、前記モータ電流指令値１及びモータ電流指令値２を入力して切り換える切換部とを具備し、
前記自動操舵モード及び手動操舵モードの切換指令に応じて前記切換部が切り換えられ、
前記自動操舵モード時に、前記モータ電流指令値２に基づいて前記モータを駆動制御すると共に、前記制振機能部によってハンドルの振動を抑制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】
前記舵角制御部が、前記目標操舵角を円滑化するレートリミッタと、前記レートリミッタの出力と前記実操舵角との操舵角偏差を比例ゲイン倍及び積分ゲイン倍して加算する比例積分部と、前記モータ角速度を速度ゲイン倍して前記比例積分部の加算値から減算してモータ電流指令値３を求める速度部と、前記モータ電流指令値３を前記車速に応じて車速ゲイン倍してモータ電流指令値４を出力する車速部と、前記モータ角速度を入力して制振用電流指令値を生成し、前記モータ電流指令値４に前記制振用電流指令値を加算して前記モータ電流指令値２を出力する制振機能部とで構成されている請求項１に記載の電動パワーテアリング装置。
【請求項３】
前記制振機能部が、前記モータ角速度を減速比で除算してコラム軸角速度を出力する分数部と、前記コラム軸角速度を関数変換して捩れ角速度推定値を得る捩れ角速度推定部と、前記捩れ角速度推定値に制振ゲインを乗算して前記制振用電流指令値を出力する制振ゲイン部とで構成されている請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記舵角制御部が、前記目標操舵角を円滑化するレートリミッタと、前記レートリミッタの出力と前記実操舵角との操舵角偏差を比例ゲイン倍及び積分ゲイン倍して加算する比例積分部と、前記モータ角速度を速度ゲイン倍して前記比例積分部の加算値から減算してモータ電流指令値３を求める速度部と、前記モータ角速度を入力して制振用電流指令値を生成し、前記モータ電流指令値３に前記制振用電流指令値を加算してモータ電流指令値５を出力する前記制振機能部と、前記モータ電流指令値５を前記車速に応じて車速ゲイン倍して前記モータ電流指令値２を出力する車速部とで構成されている請求項１に記載の電動パワーテアリング装置。
【請求項５】
前記制振機能部が、前記モータ角速度を減速比で除算してコラム軸角速度を出力する分数部と、前記コラム軸角速度を関数変換して捩れ角速度推定値を得る捩れ角速度推定部と、前記捩れ角速度推定値に位相補償を施して前記制振用電流指令値を出力する位相補償部とで構成されている請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記レートリミッタが、前記目標操舵角の過去値を保持する保持部と、前記目標操舵角と前記過去値との差分が所定の上下限値を超えないように設定する変化分設定部とで構成されている請求項２乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記舵角制御部の最終段に上下限値を制限するリミッタが設けられており、前記リミッタより前記モータ電流指令値２が出力される請求項２乃至６のいずれか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】
本発明は、自動操舵モード（駐車支援）と手動操舵モードの機能を有し、車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に自動操舵モード時の操舵制御（パーキングアシスト）の正確さと操舵フィーリングを向上すると共に、ハンドルの振動を抑制する制振機能を具備した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機構を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な概略構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト）２は、モータ２０に連結されたウォームとウォームに係合するウォームホイールとで成る減速機構３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速機構３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の操舵補助指令値の演算を行い、操舵補助指令値に補償等を施した電流制御値Ｅによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、車速ＶｅｌはＣＡＮ（Controller  Area  Network）等から受信することも可能であり、コラム軸２は、出力軸側に伸縮可能な中間シャフト（インタミシャフト）を具備する場合もある。
【０００４】
図２は中間シャフト（ロアシャフト４０）を具備する電動パワーステアリング装置の外観例を示し、図３はその断面構造を示している。コラム軸２の入力軸２ａは円筒状のコラム４１内に挿入されており、入力軸２ａの先端部に数分の隙間をもって出力軸２ｂの後面が配置されており、出力軸２ｂは更にユニバーサルジョイント４ａを介して、中間シャフトを形成するロアシャフト４０に連結されている。そして、トーションバー４２が出力軸２ｂ内を貫通して配置され、更に入力軸２ａの先端部にトーションバー４２が圧入されており、トーションバー４２と出力軸２ｂは先端側においてピン４３で固定されている。また、コラム４１に連結されたハウジング４５には、上下位置を調整するためのチルトレバー４４が設けられている。入力軸２ａと出力軸２ｂとの間には数分の隙間があり、入力軸２ａの先端部にトーションバー４２が圧入されると共に、トーションバー４２は出力軸２ｂにピン４３で固定されているので、トーションバー４２を用いてハンドルの捩れ量（捩れ角）を検出することができる。
【０００５】
コントロールユニット３０はハウジング内に内蔵されており、主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図４のようになっている。
【０００６】
図４を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは操舵補助指令値演算部３１に入力され、アシストマップを用いて操舵補助指令値Ｉｒｅｆが演算される。演算された操舵補助指令値Ｉｒｅｆは過熱保護条件等に基づいて最大出力制限部３２で出力を制限され、最大出力を制限された電流指令値Ｉは減算部３３に入力される。操舵トルクＴｒ及び車速Ｖｅｌに基づいて電流指令値Ｉを生成する部分が、トルク制御部を形成している。
【０００７】
減算部３３は、電流指令値Ｉとフィードバックされているモータ２０のモータ電流ｉとの偏差ΔＩ（＝Ｉ−ｉ）を求め、偏差ΔＩはＰＩ等の電流制御部３４で制御され、制御された電流制御値ＥはＰＷＭ制御部３５に入力されてデューティを演算され、デューティを演算されたＰＷＭ信号ＰＳによってモータ駆動回路３６を介してモータ２０を駆動する。モータ２０のモータ電流ｉはモータ電流検出回路３７で検出され、モータ電流ｉが減算部３３に入力されてフィードバックされる。
【０００８】
電流制御値Ｅでモータ電流ｉを制御し、モータ２０を駆動するモータ駆動回路３６には、半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）とモータとをブリッジ接続したブリッジ回路を使用し、電流制御値Ｅに基づいて決定されたＰＷＭ信号のデューティにより半導体スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御してモータ電流ｉを制御する。
【０００９】
このような電動パワーステアリング装置において、近年駐車支援機能（パーキングアシスト）を搭載し、自動操舵モードと手動操舵モードとを切り換える車両が出現して来ており、駐車支援機能を搭載した車両にあってはカメラ（画像）や距離センサなどのデータを基に目標操舵角を設定し、目標操舵角に従った自動制御が行われる。
【００１０】
ＷＯ  ２００８／１４６３７２（特許文献１）では、ハンドル角検出手段からのハンドル操舵角検出値と伝達特性とに基づき、副操舵角重畳機構により付加される目標副操舵角又は目標操向角を生成して、目標副操舵角と副操舵角検出手段からの副操舵角検出値とが一致するか、又は目標副操舵角と副操舵角検出手段からの副操舵角検出値とが一致するように、モータの目標駆動量を算出する目標駆動量算出手段と、目標駆動量に応じてモータを駆動するモータ駆動手段とを設け、運転者のハンドル操舵に応じて操向車輪を転舵させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ  ２００８／１４６３７２
【特許文献２】特開２００３−２３７６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、目標操舵角に対してレート制限処理を行っていないので、目標操舵角が急激に変化した場合には、運転者の操舵感を害することになってしまう。また、車速に応じたゲイン制御を行っていないので、車速に対応した緻密な制御ができないという問題がある。
【００１３】
また、自動操舵モードの舵角制御時に操舵角が動くことにより、ハンドルとトーションバーの慣性とバネ性により、ハンドルに回転振動現象が発生する場合がある。即ち、自動操舵モードの場合は手放し運転となり、モータ（２０）→ウォーム（３）→ウォームホイール（３）→出力軸（２ｂ）→ユニバーサルジョイント（４ａ）→中間シャフト（４０）→ユニバーサルジョイント（４ｂ）→ピニオンラック機構（５）→タイロッド（６ａ，６ｂ）→操向車輪（８Ｌ，８Ｒ）の順にトルク伝達され、トーションバー（４２）を介してハンドル（１）が回転するため、慣性とバネによる回転振動が発生する。また、路面の振動（走行振動）が起因し、出力軸に振動が入ってくる。このような振動を抑制する対策として、トーションバーの捩れ角度の微分（捩れ角速度）にゲインを乗算した振動用電流指令値を加算することによって、振動を抑制することができる。例えば特開２００３−２３７６０７号公報（特許文献２）では、ハンドルが接続する入力シャフトとモータが係合する出力シャフトとの間に設けられたトーションバーの捩れ角をトルクセンサを用いて検出し、捩れ角とその微分値に基づいて電流指令値を決定し、制振効果を得るようになっている。
【００１４】
しかしながら、自動操舵モードと手動操舵モード機能を有する車両にあっては、自動操舵モードはトルク制御ではなく舵角制御であるので、トルクセンサを使用することは負荷容量を増大させてしまうことになる。そのため、自動操舵モードにおいて、トルクセンサを用いることなく、つまりトルクセンサを停止させて、しかも効率良く制振効果を得ることが要請されている。
【００１５】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、自動操舵モード（駐車支援機能）と手動操舵モードを有する車両において、自動操舵モードにおいてトルクセンサを用いないで制振効果を得ると共に、算出された目標操舵角に従って正確に操舵でき、目標操舵角が急操舵であっても円滑に操舵でき、低車速においても応答性若しくは定常偏差を上げることによって、常に目標操舵角に近づけ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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、操舵トルク及び車速に基づいてモータ電流指令値１を演算し、前記モータ電流指令値１に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、自動操舵モードと手動操舵モードとを切り換える機能を有する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、目標操舵角、実操舵角、前記車速及び前記モータのモータ角速度に基づいてモータ電流指令値２を算出すると共に、制振機能を有する舵角制御部と、前記モータ電流指令値１及びモータ電流指令値２を入力して切り換える切換部とを具備し、前記自動操舵モード及び手動操舵モードの切換指令に応じて前記切換部が切り換えられ、前記自動操舵モード時に、前記モータ電流指令値２に基づいて前記モータを駆動制御すると共に、前記制振機能部によってハンドルの振動を抑制することにより達成される。
【００１７】
また、本発明の上記目的は、前記舵角制御部が、前記目標操舵角を円滑化するレートリミッタと、前記レートリミッタの出力と前記実操舵角との操舵角偏差を比例ゲイン倍及び積分ゲイン倍して加算する比例積分部と、前記モータ角速度を速度ゲイン倍して前記比例積分部の加算値から減算してモータ電流指令値３を求める速度部と、前記モータ電流指令値３を前記車速に応じて車速ゲイン倍してモータ電流指令値４を出力する車速部と、前記モータ角速度を入力して制振用電流指令値を生成し、前記モータ電流指令値４に前記制振用電流指令値を加算して前記モータ電流指令値２を出力する前記制振機能部とで構成されていることにより、或いは前記制振機能部が、前記モータ角速度を減速比で除算してコラム軸角速度を出力する分数部と、前記コラム軸角速度を関数変換して捩れ角速度推定値を得る捩れ角速度推定部と、前記捩れ角速度推定値に制振ゲインを乗算して前記制振用電流指令値を出力する制振ゲイン部とで構成されていることにより、或いは前記舵角制御部が、前記目標操舵角を円滑化するレートリミッタと、前記レートリミッタの出力と前記実操舵角との操舵角偏差を比例ゲイン倍及び積分ゲイン倍して加算する比例積分部と、前記モータ角速度を速度ゲイン倍して前記比例積分部の加算値から減算してモータ電流指令値３を求める速度部と、前記モータ角速度を入力して制振用電流指令値を生成し、前記モータ電流指令値３に前記制振用電流指令値を加算してモータ電流指令値５を出力する前記制振機能部と、前記モータ電流指令値５を前記車速に応じて車速ゲイン倍して前記モータ電流指令値２を出力する車速部とで構成されていることにより、或いは前記制振機能部が、前記モータ角速度を減速比で除算してコラム軸角速度を出力する分数部と、前記コラム軸角速度を関数変換して捩れ角速度推定値を得る捩れ角速度推定部と、前記捩れ角速度推定値に位相補償を施して前記制振用電流指令値を出力する位相補償部とで構成されていることにより、或いは前記レートリミッタが、前記目標操舵角の過去値を保持する保持部と、前記目標操舵角と前記過去値との差分が所定の上下限値を超えないように設定する変化分設定部とで構成されていることにより、或いは前記舵角制御部の最終段に上下限値を制限するリミッタが設けられており、前記リミッタより前記モータ電流指令値２が出力されることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、自動操舵モード（駐車支援機能）と手動操舵モードを有する車両において、カメラ（画像）や距離センサなどのデータから算出する目標操舵角を、車速を考慮して算出しているので、目標操舵角に対して正確に操舵することができると共に、運転者に違和感を与えることもない。また、急激な目標操舵角については円滑化して制御しているので、自動運転においても運転者に不安感を与えることもない。
【００１９】
更に、自動操舵モードにおいて、トルクセンサを停止させて、トーションバーの捩れ角度の微分（捩れ角速度）に制振ゲインを乗算した制振用電流指令値を電流指令値に加算して補正しているので、トルクセンサを用いることなく制振効果を得ることができる。また、トルクセンサ値を用いないので、制御負荷容量を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の一例を示す外観図である。
【図３】電動パワーステアリング装置の一例を示す断面図である。
【図４】コントロールユニットの一般的な構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の全体構成例を示すブロック図である。
【図６】舵角制御部の一例を示すブロック構成図である。
【図７】レートリミッタの一例を示すブロック構成図である。
【図８】変化分設定部の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の全体動作例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る舵角制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図１１】舵角制御部の他の構成例を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
自動操舵モード（駐車支援機能）と手動操舵モードの機能を有する車両にあっても、タイヤを通して操舵系に伝わる路面反力（ＳＡＴ）は車速によって異なってくる。そのため、自動操舵モード時に操舵を算出された目標操舵角に自動制御する際、車速により操舵角の応答が異なることになる。そこで本発明では、車速に応じて自動制御のモータ電流指令値を調整するようにし、タイヤが路面から受ける路面反力の影響を軽減するようにしている。また、本発明では、目標操舵角にレートリミッタによる円滑化処理を施すようにしており、目標操舵角の急変時においてもハンドル操舵角の応答を和らげる効果を得ている。車速に関係なく、目標操舵角に対して正確に車両を移動させることができ、運転者に対してより安全である。
【００２２】
更に、自動操舵モードの舵角制御時に操舵角が動くことにより、ハンドル系とトーションバーの慣性とバネ性により、ハンドルに振動現象が発生する場合があったり、路面の振動が起因して、出力軸に入ってくる。従来はトルクセンサを用いて、トーションバーの捩れ角度の微分（捩れ角速度）にゲインを乗算した振動用電流指令値を加算することによって、振動を抑制するようにしている。本発明では、トルクセンサを用いないで、出力軸に直結する回転センサでモータ角速度を検出し、モータ角速度から減速比を除算した値、つまりコラム軸角速度を入力として、その伝達関数を用いることによりトーションバーの捩れ角の角速度推定値を求め、捩れ角速度推定値に基づく制振用電流指令値によって効果的な制振効果を得ている。そのため、トルクセンサを停止させることができ、制御負荷容量を軽減することができる。
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図５は本発明の全体構成例を示しており、モータ１００にはモータ回転角θｓを検出するためのレゾルバ等の回転センサ１０１が接続されており、モータ１００は車両側のＥＣＵ１１０及びＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）側のＥＣＵ１２０を介して駆動制御される。
【００２５】
車両側のＥＣＵ１１０は、運転者の意思を示すボタン、スイッチ等に基づいて、自動操舵モード又は手動操舵モードの切換指令ＳＷを出力する切換指令部１１１と、カメラ（画像）や距離センサなどの信号に基づいて目標操舵角θｔを生成する目標操舵角生成部１１２とを具備している。また、コラム軸に設けられた舵角センサ１０２で検出された実操舵角θｒ及び車速センサ１０３からの車速Ｖｅｌは、ＥＣＵ１１０を経てＥＰＳ側のＥＣＵ１２０内の舵角制御部１３０に入力される。舵角センサ１０２は、コラム軸（インタミシャフト、ピニオン軸を含む）、ラックアンドピニオンのラックの変位、車輪速度による舵角推定値であっても良い。また、車速ＶｅｌはＣＡＮ等から受信することも可能である
切換指令部１１１は、自動操舵モードに入ることを識別する信号、例えば運転者の意思をダッシュボードやハンドル周辺に設けたボタンやスイッチ、或いはシフトに設けた駐車などによる車両状態の信号を基に切換指令ＳＷを出力し、切換指令ＳＷをＥＰＳ側のＥＣＵ１２０内の切換部１２２に入力する。また、目標操舵角生成部１１２は、カメラ（画像）、距離センサなどのデータを基に公知の手法で目標操舵角θｔを生成し、生成された目標操舵角θｔをＥＰＳ側のＥＣＵ１２０内の舵角制御部１３０に入力する。
【００２６】
ＥＰＳ側のＥＣＵ１２０は、操舵トルク及び車速に基づいて前述のように演算されたモータ電流指令値Ｉｔｒｅｆを出力するトルク制御部１２１と、目標操舵角θｔ、実操舵角θｒ、車速Ｖｅｌ及びモータ角速度ωに基づいて舵角自動制御のためのモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆを演算して出力する舵角制御部１３０と、切換指令ＳＷによってモータ電流指令値Ｉｔｒｅｆ及びＩｍｒｅｆを切り換える切換部１２２と、切換部１２２からのモータ電流指令値（Ｉｔｒｅｆ又はＩｍｒｅｆ）に基づいてモータ１００を駆動制御する電流制御／駆動部１２３と、回転センサ１０１からのモータ回転角θｓに基づいてモータ角速度ωを演算する角速度演算部１２４とを具備している。
【００２７】
切換部１２２は、ＥＣＵ１１０の切換指令部１１１からの切換指令ＳＷに基づいて、トルク制御部１２１によるトルク制御である手動操舵モードと、舵角制御部１３０による駐車支援である自動操舵モードとを切り換え、手動操舵モードではモータ電流指令値Ｉｔｒｅｆを出力し、自動操舵モードではモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆを出力する。また、電流制御／駆動部１２３は、前述した減算部３３、電流制御部３４、ＰＷＭ制御部３５、モータ駆動回路３６で構成されている。
【００２８】
舵角制御部１３０の詳細は図６に示すような構成となっており、目標操舵角θｔはレートリミッタ１４０で円滑化され、円滑化された目標操舵角θｔｍが減算部１３１に加算入力される。レートリミッタ１４０は、目標操舵角θｔが急激に変化した場合に対応するものであり、所定時間変化率の範囲内で円滑に変化するようになっており、レートリミッタ１４０から円滑化された目標操舵角θｔｍが出力される。減算部１３１には実操舵角θｒが減算入力され、減算部１３１での減算結果（＝θｔｍ−θｒ）である操舵角偏差θｄは比例ゲイン（Ｋｐ）部１３２を経て加減算部１３６に加算入力されると共に、積分（１／ｓ）部１３３及び積分ゲイン（Ｋｉ）部１３４を経て加減算部１３６に加算入力される。積分ゲインＫｉは定常偏差を小さくする効果があり、比例ゲイン部１３２、積分部１３３、積分ゲイン部１３４及び加減算部１３６で比例積分部を構成している。
【００２９】
また、モータ角速度ωは速度ゲイン（Ｋｄ）部１３５を経て加減算部１３６に減算入力され、加減算部１３６の加減算結果である電流指令値Ｉｒｅｆ１は車速Ｖｅｌに感応する車速ゲイン（Ｋｖ）部１３７に入力される。速度ゲインＫｄは、オーバーシュートを抑制する効果があり、速度ゲイン部１３５及び加減算部１３６で速度部を構成している。車速ゲイン部１３７でゲイン（Ｋｖ）調整された電流指令値Ｉｒｅｆ２が加算部１５３に入力される。
【００３０】
モータ角速度ωは、減速機構３の減速比ｎで除算（１／ｎ）される分数部１５０に入力されてコラム軸角速度ωｃに変換され、コラム軸角速度ωｃが２次の伝達関数を分母とする捩れ角速度推定部１５１に入力されて捩れ角速度推定値ωｅが推定され、推定された捩れ角速度推定値ωｅはゲインＫｃの制振ゲイン部１５２を経て制振用電流指令値Ｉｒｅｆｂ１に変換されて加算部１５３に入力される。加算部１５３では電流指令値Ｉｒｅｆ２に制振用電流指令値Ｉｒｅｆｂ１が加算されて補正され、補正された電流指令値Ｉｒｅｆ３がリミッタ１３８で上下限値を制限され、モータ電流指令値Ｉｍｒｅｆとして出力される。分数部１５０、捩れ角速度推定部１５１、制振ゲイン部１５２及び加算部１５３で、制振機能部を構成している。
【００３１】
レートリミッタ１４０は、目標操舵角θｔが急激に変化した場合に円滑化して出力するものであり、例えば図７に示すような構成となっている。即ち、目標操舵角θｔは減算部１４１に加算入力され、過去値との減算結果である操舵角θｔ１が変化分設定部１４２で変化分θｔ２の設定をされる。変化分設定部１４２は、保持部（Ｚ−１）１４４からの過去値と入力（θｔ）の差分θｔ１を設定し、加算部１４３での変化分θｔ２と過去値との加算結果を目標操舵角θｔｍとして出力する。変化分設定部１４２は、変化分が設定された上限及び下限を超えないようにするものであり、その特性は演算周期Ｔ毎に入力（目標操舵角）θｔとの差分を求め、変化分設定部１４２の上限及び下限の範囲外の場合には、差分を過去値に加算することを繰返し行うことにより、図８に示すような階段状に出力θｔｍを変化させて、最終的に出力θｔｍを目標操舵角θｔに一致させる。また、入力（目標操舵角）θｔとの差分が変化分設定部１４２の上限及び下限の範囲内の場合には、変化分θｔ２＝差分θｔ１を出力し、過去値に加算するので、その結果出力θｔｍと入力（目標操舵角）θｔは一致する。これらの結果、目標操舵角θｔが急激に変化しても、急激に変化する目標操舵角θｔを滑らかに変化させることができ、急激な電流変化（＝急激な操舵）を防止し、運転者に自動運転の不安感を減少させる機能を果たしている。
【００３２】
ここで、コラム軸角速度ωから捩れ角速度ωｅを推定するための数式を以下に説明する。ただし、ハンドルの慣性モーメントをＪ、トーションバーのバネ定数をｋ、トーションバーの粘性摩擦係数をｃ、コラム軸回転角度をθ１、ハンドル回転角度をθ２、コラム軸角速度をω１、ハンドル角速度をω２とする。
【００３３】
先ずハンドルの回転についての運動方程式は下記数１のようになる。
【００３４】
【数１】
2013252729.tif 000003
次に数１をラプラス変換し、ｓをラプラス演算子として、Θ１（ｓ）（Θ１（ｓ）はθ１（ｔ）のラプラス変換表現）に対するΘ２（ｓ）（Θ２（ｓ）はθ２（ｔ）のラプラス変換表現）の伝達関数を求める。そして、Ω１＝ｓ・Θ１、Ω２＝ｓ・Θ２であることを考慮すると、コラム軸角速度Ω１（ｓ）（Ω１（ｓ）はω１（ｔ）のラプラス変換表現）に対するハンドル角速度Ω２（ｓ）（Ω２（ｓ）はω２（ｔ）の伝達関数）の伝達関数を求めることができる。即ち、数１をラプラス変換すると、下記数２となる。
【００３５】
（数２）
Ｊｓ２Θ２＝ｋ（Θ１−Θ２）＋ｃｓ（Θ１−Θ２）
数２を整理すると、以下の数３及び数４のようになる。
【００３６】
（数３）
（Ｊｓ２＋ｃｓ＋ｋ）Θ２＝（ｃｓ＋ｋ）Θ１
【００３７】
【数４】
2013252729.tif 000004
上記数４に基づいて、Ω１からΩｅ（ｓ）（Ωｅ（ｓ）はωｅ（ｔ）のラプラス変換表現）を求めると、下記数５のようになる。
【００３８】
【数５】
2013252729.tif 000005
上述のような数式関係が成立するため、下記数６が成立する。
【００３９】
【数６】
2013252729.tif 000006
従って、分数部１５０及び捩れ角速度推定部１５１によって数６から捩れ角速度推定値ωｅを得ることができる。捩れ角速度推定値ωｅをゲイン倍（Ｋｃ）した電流値を電流指令値に加算することで、操舵系に設けられるトーションバーのバネ特性、ハンドルの重量によるマスバネによる振動の発生を抑制することができる。
【００４０】
このような構成において、その動作例を図９のフローチャートを参照して説明する。
【００４１】
操舵系の動作がスタートすると、トルク制御部１２１によるトルク制御が実施され（ステップＳ１）、モータ電流指令値Ｉｔｒｅｆを用いて電流制御/駆動部１２３によりモータ１００が駆動される（ステップＳ２）。上記動作は切換指令部１１１より切換指令ＳＷが出力されるまで繰り返される（ステップＳ３）。
【００４２】
駐車支援の自動操舵モードとなり、切換指令部１１１より切換指令ＳＷが出力されると、目標操舵角生成部１１２から目標操舵角θｔが入力され（ステップＳ４）、舵角センサ１０２から実操舵角θｒが入力され（ステップＳ５）、車速センサ１０３から車速Ｖｅｌが入力され（ステップＳ６）、角速度演算部１２４からモータ角速度ωが入力され（ステップＳ７）、舵角制御部１３０でモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆが生成される（ステップＳ１００）。
【００４３】
その後、切換部１２２が切換指令部１１１からの切換指令ＳＷにより切り換えられ（ステップＳ１０）、舵角制御部１３０からのモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆを用いて電流制御／駆動部１２３によりモータ１００を駆動し（ステップＳ１１）、上記ステップＳ３にリターンする。モータ電流指令値Ｉｍｒｅｆによる駆動制御は、切換指令部１１１から切換指令ＳＷが変更されるまで繰り返される。
【００４４】
モータ電流指令値Ｉｍｒｅｆの生成は舵角制御部１３０で行われ、舵角制御部１３０でのモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆの生成動作は図１０のフローチャートのようになっている。
【００４５】
即ち、目標操舵角θｔがレートリミッタ１４０に入力され（ステップＳ１０１）、レートリミッタ１４０で前述したようなレート制限動作が実行される（ステップＳ１０２）。また、舵角センサ１０２から実操舵角θｒが入力され（ステップＳ１０３）、減算部１３１で“θｔｍ−θｒ”の減算が行われ（ステップＳ１０４）、減算値である操舵角偏差θｄが比例ゲイン部１３２でＫｐ倍されて加減算部１３６に加算入力される（ステップＳ１０５）。また、操舵角偏差θｄは積分部１３３及び積分ゲイン部１３４で積分とＫｉ倍されて加減算部１３６に加算入力される（ステップＳ１０６）。角速度演算部１２４からモータ角速度ωが入力され（ステップＳ１０７）、速度ゲイン部１３５で速度ゲインＫｄ倍されて加減算部１３６に減算入力され（ステップＳ１０８）、加減算部１３６での加減算結果であるモータ電流指令値Ｉｒｅｆ１が車速感応のゲイン部１３７に入力される（ステップＳ１０９）。更に車速センサ１０３より車速Ｖｅｌが入力され（ステップＳ１１０）、車速感応の車速ゲイン部１３７でモータ電流指令値Ｉｒｅｆ１に車速ゲインＫｖが乗算され（ステップＳ１１１）、そのモータ電流指令値Ｉｒｅｆ２が加算部１５３に入力される。
【００４６】
また、モータ角速度ωは分数部１５０に入力されて１／ｎ倍されることによってコラム軸角速度ω１が演算され（ステップＳ１１２）、コラム軸角速度ω１が前記数５で表わされる捩れ角速度推定部１５１に入力されて捩れ角速度推定値ωｅが推定される（ステップＳ１１３）。捩れ角速度推定値ωｅは制振ゲイン部１５２で制振ゲインＫｃ倍され（ステップＳ１１４）、得られた制振用電流指令値Ｉｒｅｆｂ１が加算部１５３においてモータ電流指令値Ｉｒｅｒ２と加算され（ステップＳ１１５）、その加算値である電流指令値Ｉｒｅｆ３がリミッタ１３８で上下限値を制限され（ステップＳ１１６）、モータ電流指令値Ｉｍｒｅｆとして出力される。
【００４７】
なお、レートリミッタ１４０は前述の構成の他に、１次若しくは２次のローパスフィルタであっても良い。また、積分部１３３は１次の位相遅れ補償器若しくは１次のローパスフィルタであっても良い。
【００４８】
図１１は舵角制御部１３０の他の構成例（舵角制御部１３０Ａ）を示しており、捩れ角速度推定部１５１からの捩れ角速度推定値ωｅに位相補償部１５４で位相補償を施している。即ち、位相補償部１５４は、時定数をＴ１、Ｔ２として、“ｋｃ・（Ｔ２・ｓ＋１）／（Ｔ１・ｓ＋１）”の関数で成っている。位相補償部１５４の出力である制振用電流指令値Ｉｒｅｆｂ２は加算部１５３で電流指令値Ｉｒｅｆ１と加算され、加算値である電流指令値Ｉｒｅｆ４が車速感応の車速ゲイン部１３７に入力されている。車速ゲイン部１３７からの電流指令値Ｉｒｅｆ５がリミッタ１３８に入力され、リミッタ１３８で上下限を制限されたモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆが出力されるようになっている。
【符号の説明】
【００４９】
１                    ハンドル
２                    コラム軸（入力軸２ａ、出力軸２ｂ）
３                    減速機構
１０                  トルクセンサ
１２                  車速センサ
１３                  バッテリ
２０，１００          モータ
３０                  コントロールユニット
３１                  操舵補助指令値演算部
３２                  最大出力制限部
３４                  電流制御部
３５                  ＰＷＭ制御部
３６                  モータ駆動回路
３７                  モータ電流検出回路
４０                  ロアシャフト（中間シャフト、インタミシャフト）
４１                  コラム
４２                  トーションバー
１０１                回転センサ
１０２                舵角センサ
１０３                車速センサ
１１０                車両側のＥＣＵ
１１１                切換指令部
１１２                目標操舵角生成部
１２０                ＥＰＳ側のＥＣＵ
１２１                トルク制御部
１２２                切換部
１２３                電流制御／駆動部
１２４                角速度演算部
１３０、１３０Ａ      舵角制御部
１３２                比例ゲイン（Ｋｐ）部
１３４                積分ゲイン（Ｋｉ）部
１３５                速度ゲイン（Ｋｄ）部
１３７                車速ゲイン（Ｋｖ）部
１３８                リミッタ
１４０                レートリミッタ
１４２                変化分設定部
１５０                分数部
１５１                捩れ角速度推定部
１５２                制振ゲイン（Ｋｃ）部
１５４                位相補償部
【図１】
2013252729.tif 000007
【図２】
2013252729.tif 000008
【図３】
2013252729.tif 000009
【図４】
2013252729.tif 000010
【図５】
2013252729.tif 000011
【図６】
2013252729.tif 000012
【図７】
2013252729.tif 000013
【図８】
2013252729.tif 000014
【図９】
2013252729.tif 000015
【図１０】
2013252729.tif 000016
【図１１】
2013252729.tif 000017