(57)【要約】【課題】操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅を拡げること。【解決手段】ＥＣＵ３０は、操舵機構にアシストトルクを付与するアシスト機構におけるモータ２０の駆動を制御するものである。ＥＣＵ３０は、操舵トルクＴｈに基づき演算されるアシスト指令値Ｔａ＊を用いてアシストトルクを付与するように電流指令値Ｉ＊を演算するマイコン３１を備えている。マイコン３１は、アシスト勾配Ｒａｇに応じた特性に基づき位相補償成分である操舵トルクＴｈ´及びトルク微分制御量Ｔｄｔ＊を演算してアシスト指令値Ｔａ＊を演算するアシスト指令値演算部３３と、操舵機構に作用する負荷の変化率である負荷変化勾配Ｌａｇを演算する負荷演算部３７とを有している。そして、アシスト指令値演算部３３は、負荷演算部３７によって演算される負荷変化勾配Ｌａｇに基づきアシスト勾配Ｒａｇに応じた特性を変化させるようにしている。【選択図】図２
2017144887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動源として操舵機構にアシストトルクを付与するアシスト機構における前記モータの駆動を制御する操舵制御装置において、
操舵に連動して回転するシャフトに設けられたトルクセンサによって検出される操舵トルクに基づき演算されるアシスト成分を用いて前記アシストトルクを付与するように前記モータの制御量を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
位相補償成分を演算して前記アシスト成分を演算するアシスト成分演算部と、
前記操舵トルクと前記モータの制御量とに基づき前記操舵機構に作用する負荷を演算し、前記負荷と前記モータの回転角度とに基づき前記負荷の変化率である負荷変化勾配を演算する負荷演算部と、を有し、
前記アシスト成分演算部は、前記操舵トルクの変化に対する前記アシスト成分の変化率であるアシスト勾配と、前記負荷演算部によって演算される前記負荷変化勾配とを含む条件に応じた特性に基づき前記位相補償成分を演算することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記アシスト成分演算部は、
前記位相補償成分として位相遅れ補償成分を演算する位相遅れ補償制御部と、前記位相補償成分として位相進み補償成分を演算する位相進み補償制御部と、を含んでおり、
前記位相遅れ補償制御部及び前記位相進み補償制御部について、前記アシスト勾配と前記負荷変化勾配とを含む条件に応じた特性に基づき前記位相補償成分を演算する請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記操舵機構は、車両に搭載されるものであり、
前記アシスト成分演算部は、前記アシスト勾配と前記負荷変化勾配と前記車両の走行速度とを含む条件に応じた特性に基づき前記位相補償成分を演算する請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記アシスト成分演算部は、前記負荷変化勾配と前記走行速度に応じて定められている判定用閾値との比較結果に基づき前記アシスト勾配に応じた特性を変化させることによって、前記位相補償成分を演算する特性を変化させる請求項３に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
前記アシスト成分演算部は、マップ演算によって前記位相補償成分を演算するものであり、前記負荷変化勾配に基づき前記マップ演算で用いるマップを切り替えることによって前記アシスト勾配に応じた特性を変化させ、前記位相補償成分を演算する特性を変化させる請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、モータを駆動源として操舵機構にアシストトルクを付与するアシスト機構におけるモータの駆動を制御する操舵制御装置を備えている電動パワーステアリング装置が開示されている。特許文献１に記載の操舵制御装置では、ユーザーのステアリング操作によって生じる操舵トルクの変化に対するアシストトルクの変化率であるアシスト勾配に基づきモータの制御量を補償することで制御特性の適正化を図り、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保することができる位相補償機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
位相補償機能は、通常使用される状況を想定してモデル化した操舵機構の特性に応じてモータの制御量を補償するものである。ただし、予めモデル化した操舵機構の特性と実際の操舵機構の特性とがずれている場合、これらの特性が乖離するほど位相補償機能の効果が薄れてしまう。かといって、通常使用される状況に対して最も乖離した特性を想定して操舵機構のモデル化を最適化してしまうと、通常使用される状況での操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保することが困難になる。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅を拡げられる操舵制御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】
上記課題を解決する操舵制御装置は、モータを駆動源として操舵機構にアシストトルクを付与するアシスト機構におけるモータの駆動を制御するものである。この操舵制御装置は、操舵に連動して回転するシャフトに設けられたトルクセンサによって検出される操舵トルクに基づき演算されるアシスト成分を用いてアシストトルクを付与するようにモータの制御量を制御する制御部を備えている。制御部は、位相補償成分を演算してアシスト成分を演算するアシスト成分演算部と、操舵トルクとモータの制御量とに基づき操舵機構に作用する負荷を演算し、負荷とモータの回転角度とに基づき負荷の変化率である負荷変化勾配を演算する負荷演算部とを有している。そして、アシスト成分演算部は、操舵トルクの変化に対するアシスト成分の変化率であるアシスト勾配と、負荷演算部によって演算される負荷変化勾配とを含む条件に応じた特性に基づき位相補償成分を演算するようにしている。
【０００７】
ここで、操舵機構には、ユーザーの操舵に連動して回転するシャフトを通じて操舵トルクとともに、モータの制御を通じてその制御量に基づくアシストトルクとが負荷として作用する。この操舵機構に作用する負荷は、操舵機構におけるシャフトの回転の状態等によって変化する。そして、操舵機構に作用する負荷が変化すると、アシスト勾配に応じた特性を設定するために予め想定してモデル化していた操舵機構の特性に対して、実際の操舵機構の特性がずれたり乖離したりする可能性があることが発明者によって見出された。この知見によれば、操舵機構に作用する負荷の変化まで考慮した場合、アシスト勾配に応じた位相補償機能の効果が薄れてしまう状況が存在している可能性がある。
【０００８】
その点、上記構成によれば、負荷変化勾配を演算することによって、操舵機構に作用する負荷の変化の状態、すなわち操舵機構に作用する負荷に基づく特性を判定するようにしている。そして、この判定の結果と、アシスト勾配とに基づき、その時々の操舵機構の特性に適してモデル化した操舵機構の特性に基づき位相補償成分を演算することができるように構成している。これにより、操舵機構に作用する負荷が変化して操舵機構の特性が変化したとしても、位相補償機能の効果を発揮することができる。したがって、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅を拡げることができる。
【０００９】
上記操舵制御装置において、アシスト成分演算部は、上記位相補償成分として位相遅れ補償成分を演算する位相遅れ補償制御部と、上記位相補償成分として位相進み補償成分を演算する位相進み補償制御部と、を含んでおり、位相遅れ補償制御部及び位相進み補償制御部について、アシスト勾配と負荷変化勾配とを含む条件に応じた特性に基づき位相補償成分を演算することが望ましい。
【００１０】
上記構成によれば、アシスト成分演算部における位相補償では、位相遅れ補償制御部及び位相進み補償制御部の機能によって、操舵感の向上とともに制御上の安定性が確保されている。ここにさらに位相遅れ補償制御部及び位相進み補償制御部のいずれに対してもアシスト勾配と負荷変化勾配とを含む条件に応じた特性に基づき位相補償成分を演算することによって、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅が拡がったなかで、位相補償機能の効果をより好適に発揮することができる。
【００１１】
また、上記操舵制御装置において、操舵機構は、車両に搭載されるものであり、アシスト成分演算部は、アシスト勾配と負荷変化勾配と車両の走行速度とを含む条件に応じた特性に基づき位相補償成分を演算することが望ましい。
【００１２】
なお、操舵機構に作用する負荷は、車両に搭載される操舵機構においては車両の走行状態、特に車両の走行速度に応じても変化することが考えられる。そのため、上記構成のように、位相補償成分を演算する特性を変化させる場合には、負荷変化勾配と車両の走行速度とを考慮することによって、操舵機構に作用する負荷に基づく特性をより好適に判定することができるようになる。これにより、その時々の操舵機構の特性に対してより近付けた特性の操舵機構のモデル化を実現することができ、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況毎における位相補償機能の効果を高めることができる。
【００１３】
また、上記操舵制御装置において、アシスト成分演算部は、負荷変化勾配と車両の走行速度に応じて定められている判定用閾値との比較結果に基づきアシスト勾配に応じた特性を変化させることによって、位相補償成分を演算する特性を変化させることが望ましい。
【００１４】
上記構成によれば、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅を拡げるために、負荷変化勾配の判定用閾値を操舵機構に作用する負荷の特性毎に最適化した判定用閾値を設定するのみでよい。例えば、操舵機構に作用する負荷として、操舵機構が搭載される車両の種類や使用される地域等に異なった特性を想定しなければいけない場合であっても、それぞれに適した判定用閾値を設定するのみでよく、制御上の変更部分を極力減らすことができる。
【００１５】
また、上記操舵制御装置において、アシスト成分演算部は、マップ演算によって前記位相補償成分を演算するものであり、負荷変化勾配に基づきマップ演算で用いるマップを切り替えることによってアシスト勾配に応じた特性を変化させ、位相補償成分を演算する特性を変化させることが望ましい。
【００１６】
上記構成によれば、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅を拡げるために、アシスト勾配に応じた特性を操舵機構に作用する負荷の特性毎に最適化したマップを用意するのみでよい。例えば、操舵機構に作用する負荷として、操舵機構が搭載される車両の種類や使用される地域等に異なった特性を想定しなければいけない場合であっても、それぞれに適したマップを用意するのみでよく、制御上の変更部分を極力減らすことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅を拡げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電動パワーステアリング装置についてその概略を示す図。
【図２】電動パワーステアリング装置についてその電気的構成を示すブロック図。
【図３】基本アシスト制御量とアシスト勾配との関係を示す図。
【図４】マイコンについてその位相遅れ補償制御部の構成を示すブロック図。
【図５】マイコンについてその位相進み補償制御部の構成を示すブロック図。
【図６】判定用勾配を説明する図。
【図７】負荷判定処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、操舵制御装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、例えば、車両には、操舵機構２に対してアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という）１が搭載されている。ＥＰＳ１は、ユーザーのステアリング操作に応じてアシストトルクを付与し、ユーザーのステアリング操作を補助する。
【００２０】
ＥＰＳ１は、ユーザーのステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、及びユーザーのステアリング操作を補助するアシスト機構３を備えている。
【００２１】
操舵機構２は、ステアリングホイール１０と、ステアリングホイール１０に連動して回転するステアリングシャフト１１とを備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａと、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂと、インターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃとを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部は、ラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２に連結されている。したがって、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃ及びラックシャフト１２からなるラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変化する。なお、ステアリングシャフト１１は操舵に連動して回転するシャフトの一例である。
【００２２】
アシスト機構３は、アシストトルクの発生源であるモータ２０を備えている。例えば、モータ２０は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づいて回転する３相ブラシレスモータである。モータ２０の回転軸２１は、減速機構２２を介してコラムシャフト１１ａに連結されている。アシスト機構３は、モータ２０の回転軸２１の回転力を減速機構２２を介してコラムシャフト１１ａに伝達する。このコラムシャフト１１ａに付与されるモータ２０のトルク（回転力）がアシストトルクとなり、ユーザーのステアリング操作を補助する。
【００２３】
モータ２０には、モータ２０の駆動を制御するＥＣＵ３０が接続されている。ＥＣＵ３０は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づいてモータ２０の駆動を制御する。各種のセンサとしては、例えば、トルクセンサ４０、回転角センサ４１、及び車速センサ４２がある。トルクセンサ４０はコラムシャフト１１ａに設けられ、回転角センサ４１はモータ２０に設けられている。トルクセンサ４０は、ユーザーのステアリング操作によりステアリングシャフト１１に生じる操舵トルクＴｈを検出する。回転角センサ４１は、モータ２０の回転角度として回転軸２１の回転角度θｍを検出する。車速センサ４２は、車両の走行速度である車速Ｖを検出する。ＥＣＵ３０は、各センサの出力に基づいて、目標のアシストトルクを設定し、実際のアシストトルクが目標のアシストトルクとなるように、モータ２０に供給される電流を制御する。なお、ＥＣＵ３０は操舵制御装置の一例である。
【００２４】
次に、ＥＣＵ３０の電気的構成について説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ３０は、モータ制御信号を生成するマイコン（マイクロコンピュータ）３１と、そのモータ制御信号に基づいてモータ２０に駆動電力として電流を供給する駆動回路３２とを備えている。
【００２５】
マイコン３１は、アシスト指令値演算部３３と、電流指令値演算部３４と、モータ制御信号生成部３５とを有している。アシスト指令値演算部３３は、トルクセンサ４０及び車速センサ４２から得られる操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいてモータ２０に発生させるべきアシストトルクに対応したアシスト成分であるアシスト指令値Ｔａ＊を演算する。電流指令値演算部３４は、アシスト指令値Ｔａ＊に基づいて、モータ２０の制御量である電流値を指示する電流指令値Ｉ＊を演算する。モータ制御信号生成部３５は、駆動回路３２とアシスト機構３との間の給電経路に設けられた電流センサ３６により検出される実電流値Ｉと、回転角センサ４１により検出される回転角度θｍとに基づいて、電流指令値Ｉ＊に実電流値Ｉを追従させるように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。なお、マイコン３１は制御部の一例である。また、アシスト指令値演算部３３は、アシスト成分演算部の一例である。
【００２６】
アシスト指令値演算部３３は、アシスト指令値Ｔａ＊の基礎成分として基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する基本アシスト制御部５１を有している。アシスト指令値演算部３３は、操舵トルクＴｈの位相を遅らせるように位相補償（位相遅れ補償）して位相補償成分としての操舵トルクＴｈ´を演算する位相遅れ補償制御部５２を有している。基本アシスト制御部５１は、位相遅れ補償制御部５２による位相補償後の操舵トルクＴｈ´及び車速Ｖに基づいて、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。
【００２７】
図３に示すように、基本アシスト制御部５１は、操舵トルクＴｈ´の絶対値が大きいほど、車速Ｖが小さいほど、より大きな絶対値となる基本アシスト制御量Ｔａｓ＊を演算する。特に操舵トルクＴｈ´との関係では、操舵トルクＴｈ´が大きいほど、操舵トルクＴｈ´の変化に対する基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の変化率が大きくなる。すなわち、操舵トルクＴｈ´が大きいほど、操舵トルクＴｈ´の変化に対する基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の変化率である接線Ｌ１，Ｌ２の傾きで表されるアシスト勾配Ｒａｇが大きくなる。そして、基本アシスト制御部５１は、操舵トルクＴｈ´及び車速Ｖに応じたアシスト勾配Ｒａｇを位相遅れ補償制御部５２に出力する。
【００２８】
図４に示すように、位相遅れ補償制御部５２は、位相遅れ補償の特性に関わるアシスト勾配感応ゲインＫａｇを演算するアシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａを有している。アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａは、車速Ｖ及びアシスト勾配Ｒａｇに基づいて、アシスト勾配感応ゲインＫａｇを演算する。アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａは、位相遅れ補償の特性を車速Ｖに応じて複数の制御領域に分類し、それぞれの制御領域毎に、例えば、アシスト勾配Ｒａｇの上昇に応じて、操舵トルクＴｈに対する位相補償時の操舵トルクＴｈ´のゲイン（ｄＢ）を低減させるように、位相遅れ補償の特性を変更する。
【００２９】
アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａは、車速Ｖ及びアシスト勾配Ｒａｇとアシスト勾配感応ゲインＫａｇとの関係を示した位相遅れ補償マップＭＡ１，ＭＡ２を用いたマップ演算によってアシスト勾配感応ゲインＫａｇを演算する。また、アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａには、後述する負荷演算部３７で演算される操舵機構２に作用する負荷Ｌの特性を示す負荷変化勾配Ｌａｇも入力される。アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａは、負荷変化勾配Ｌａｇに基づいて、位相遅れ補償の特性が変化するように位相遅れ補償マップＭＡ１，ＭＡ２を切り替えて用いるように構成されている。各位相遅れ補償マップＭＡ１，ＭＡ２には、例えば、操舵トルクＴｈに対する位相補償後の操舵トルクＴｈ´のゲイン（ｄＢ）を低減させる傾向の過程がそれぞれに異なる位相遅れ補償の特性となるように、車速Ｖ及びアシスト勾配Ｒａｇとアシスト勾配感応ゲインＫａｇとの関係が示されている。
【００３０】
また、位相遅れ補償制御部５２は、操舵トルクＴｈ´を演算する位相遅れ補償成分生成部５２ｂを有している。位相遅れ補償成分生成部５２ｂは、アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａで演算されるアシスト勾配感応ゲインＫａｇ及び操舵トルクＴｈに基づいて、位相補償後の操舵トルクＴｈ´を演算する。そして、位相遅れ補償成分生成部５２ｂは、位相補償後の操舵トルクＴｈ´を基本アシスト制御部５１に出力する。
【００３１】
図２の説明に戻り、アシスト指令値演算部３３は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊の位相を進ませるように位相補償（位相進み補償）する位相補償成分としてのトルク微分制御量Ｔｄｔ＊を演算する位相進み補償制御部５３を有している。
【００３２】
図５に示すように、位相進み補償制御部５３は、操舵トルクＴｈの微分値であるトルク微分値ｄＴｈを演算するトルク微分値演算部５３ａを有している。位相進み補償制御部５３は、トルク微分値演算部５３ａで演算されるトルク微分値ｄＴｈに基づいて、トルク微分制御量Ｔｄｔ＊の基礎成分としてトルク微分基礎制御量εｄｔを演算するトルク微分基礎制御量演算部５３ｂを有している。トルク微分基礎制御量演算部５３ｂは、トルク微分値ｄＴｈの絶対値が大きいほど、より大きな絶対値となるトルク微分基礎制御量εｄｔを演算する。
【００３３】
また、位相進み補償制御部５３は、位相進み補償の特性に関わるシステム安定化ゲインＫｓｇを演算するシステム安定化ゲイン演算部５３ｃを有している。システム安定化ゲイン演算部５３ｃは、車速Ｖ及びアシスト勾配Ｒａｇに基づいて、システム安定化ゲインＫｓｇを演算する。システム安定化ゲイン演算部５３ｃは、位相進み補償の特性を車速Ｖに応じて複数の制御領域に分類し、それぞれの制御領域毎に、例えば、アシスト勾配Ｒａｇの上昇に応じて、トルク微分制御量Ｔｄｔ＊を低減させるように、位相進み補償の特性を変更する。
【００３４】
システム安定化ゲイン演算部５３ｃは、車速Ｖ及びアシスト勾配Ｒａｇとシステム安定化ゲインＫｓｇとの関係を示した位相進み補償マップＭＢ１，ＭＢ２を用いたマップ演算によってシステム安定化ゲインＫｓｇを演算する。システム安定化ゲイン演算部５３ｃには、後述する負荷演算部３７で演算される負荷変化勾配Ｌａｇも入力される。システム安定化ゲイン演算部５３ｃは、負荷変化勾配Ｌａｇに基づいて、位相進み補償の特性が変化するように位相進み補償マップＭＢ１，ＭＢ２を切り替えて用いるように構成されている。各位相進み補償マップＭＢ１，ＭＢ２には、例えば、トルク微分制御量Ｔｄｔ＊を低減させる傾向の過程がそれぞれに異なる位相遅れ補償の特性となるように、車速Ｖ及びアシスト勾配Ｒａｇとシステム安定化ゲインＫｓｇとの関係が示されている。
【００３５】
また、位相進み補償制御部５３は、トルク微分制御量Ｔｄｔ＊を演算する位相進み補償成分生成部５３ｄを有している。位相進み補償成分生成部５３ｄは、トルク微分基礎制御量演算部５３ｂで演算されるトルク微分基礎制御量εｄｔ、及びシステム安定化ゲイン演算部５３ｃで演算されるシステム安定化ゲインＫｓｇに基づいて、トルク微分制御量Ｔｄｔ＊を演算する。
【００３６】
また、図２に示すように、基本アシスト制御部５１で演算される基本アシスト制御量Ｔａｓ＊と、位相進み補償制御部５３で演算されるトルク微分制御量Ｔｄｔ＊とは、加算器５４にそれぞれ入力される。アシスト指令値演算部３３は、基本アシスト制御量Ｔａｓ＊及びトルク微分制御量Ｔｄｔ＊を加算した値に基づいてアシスト指令値Ｔａ＊を生成し、電流指令値演算部３４に出力する。このように、本実施形態では、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３の機能によって、モータ制御信号生成部３５による振動の発生が抑えられ、制御上の安定性を確保しつつ、電流制御の応答性が高められて、操舵感が向上されている。
【００３７】
また、図２に示すように、マイコン３１は、操舵機構２に作用する負荷Ｌを演算して負荷Ｌの特性を判定する負荷演算部３７を有している。操舵機構２のうち、ステアリングシャフト１１（特にコラムシャフト１１ａ）には、ステアリング操作とアシスト機構３による補助とによって負荷Ｌが作用している。
【００３８】
図１に示すように、操舵機構２のうち、ステアリングシャフト１１（特にコラムシャフト１１ａ）には、操舵トルクＴｈがステアリング操作による負荷Ｌａとして作用する。同じくステアリングシャフト１１には、モータ２０が発生させているモータトルクＴｍに基づくアシストトルクがアシスト機構３による負荷Ｌｂとして作用する。そして、ステアリングシャフト１１には、負荷Ｌａ及び負荷Ｌｂを加算した負荷が負荷Ｌとして作用する。
【００３９】
そして、モータ２０の回転、すなわちステアリングシャフト１１の回転に対する負荷Ｌの変化率である負荷変化勾配によっては、操舵機構２に作用している負荷Ｌの特性として、負荷Ｌに大きな変化を生じていない低負荷変化状態であるのか負荷Ｌに大きな変化を生じている高負荷状態であるのかを判定することができる。
【００４０】
例えば、操舵機構２が通常使用される状況は、ラックシャフト１２が左右の何れのストロークエンド（所謂、ラックエンド）にも達しておらず、ステアリングシャフト１１を回転させて転舵輪１５を左右の何れにも転舵させることができる状況である。この通常使用される状況では、負荷Ｌの変化に対してステアリングシャフト１１、すなわちモータ２０の回転軸２１が回転することで、負荷変化勾配が比較的小さい低負荷状態となる。
【００４１】
図４及び図５に示すように、位相遅れ補償マップＭＡ１及び位相進み補償マップＭＢ１は、通常使用される状況を想定してモデル化した操舵機構に基づいて、車速Ｖ及びアシスト勾配Ｒａｇとアシスト勾配感応ゲインＫａｇとの関係を示した低負荷用のマップである。
【００４２】
一方、操舵機構２が通常使用される状況でない特殊な状況は、車速Ｖが微速において、ラックシャフト１２が左右の何れかのストロークエンドに達し、そのストロークエンドに達した側にステアリングシャフト１１を回転させても転舵輪１５をそれ以上は転舵させることができない状況で、さらに転舵輪１５を転舵させようとする巻き込み状態である。この特殊な状況では、負荷Ｌの変化に対してステアリングシャフト１１、すなわちモータ２０の回転軸２１が回転することができないことで、上記通常使用される状況と比較して傾斜勾配が立ち上がり、操舵機構２が使用される状況のうち、負荷変化勾配が最も大きい高負荷状態となる。なお、ラックシャフト１２が左右の何れかのストロークエンドに達しており、そのストロークエンドに達した側にステアリングシャフト１１を回転させても転舵輪１５をそれ以上は転舵させることができない、所謂、エンド当ての状況においても上記通常使用される状況と比較して負荷変化勾配が立ち上がる。
【００４３】
図４及び図５に示すように、位相遅れ補償マップＭＡ２及び位相進み補償マップＭＢ２は、通常使用の状況でない特殊な状況を想定してモデル化した操舵機構に基づいて、車速Ｖ及びアシスト勾配Ｒａｇとアシスト勾配感応ゲインＫａｇとの関係を示した高負荷用のマップである。
【００４４】
負荷演算部３７は、操舵トルクＴｈ及び実電流値Ｉに基づいて、操舵機構２に作用する負荷Ｌを演算し、当該負荷Ｌ及び回転角度θｍに基づいて、負荷変化勾配を演算する。負荷演算部３７は、負荷変化勾配を演算することによって、操舵機構２に作用している負荷Ｌの特性として、負荷Ｌに大きな変化を生じていない低負荷変化状態であるのか負荷Ｌに大きな変化を生じている高負荷状態であるのかを判定する。
【００４５】
図６に示すように、負荷演算部３７は、操舵機構２に作用している負荷変化勾配を判定用閾値である判定用勾配Ｌａｇｔｈと比較した結果に基づいて、負荷Ｌの特性を判定するようにしている。判定用勾配Ｌａｇｔｈは、通常使用される状況を想定してモデル化した操舵機構での負荷変化勾配である勾配Ｌａｇ１と、特殊な状況を想定してモデル化した操舵機構での負荷変化勾配である勾配Ｌａｇ２との略中間の勾配Ｌａｇ０（零）に対して勾配Ｌａｇ２に寄った値として設定されている。
【００４６】
図６において、ドットが疎な領域は、負荷変化勾配が判定用勾配Ｌａｇｔｈを超えていない状況であって、操舵機構２に作用している負荷Ｌの特性が低負荷状態の状況を示している。一方、同図において、ドットが密な領域は、負荷変化勾配が判定用勾配Ｌａｇｔｈ以上の状況であって、操舵機構２に作用している負荷Ｌの特性が高負荷状態の状況を示している。このように、本実施形態では、操舵機構２に作用している負荷Ｌの特性として、負荷変化勾配に応じた低負荷状態と高負荷状態とを考慮することによって、これらを考慮しない場合と比較して想定する状況の幅を拡げて操舵機構をモデル化している。
【００４７】
また、判定用勾配Ｌａｇｔｈは、勾配Ｌａｇ２と勾配Ｌａｇ０との間において、車速Ｖに応じて定められている。例えば、車速Ｖの範囲を、１０ｋｍや２０ｋｍ毎等、複数の範囲に分類し、分類した範囲には、判定用勾配Ｌａｇｔｈがそれぞれ定められている。判定用勾配Ｌａｇｔｈは、車速Ｖが小さいほど、より大きい値（勾配Ｌａｇ２に寄った値）に可変されるように定められているとともに、車速Ｖが大きいほど、より小さい値（勾配Ｌａｇ０に寄った値）に可変されるように定められている。すなわち、判定用勾配Ｌａｇｔｈは、車速Ｖが小さいほど、より上記巻き込み状態や上記エンド当ての状況に対応する勾配に近付くように定められている。
【００４８】
ここで、負荷演算部３７が実行する負荷判定処理について説明する。なお負荷演算部３７は、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３が各位相補償に関わる処理を実行するタイミング（例えば、操舵トルクＴｈを入力する周期）に合わせて負荷判定処理を実行する。
【００４９】
図７に示すように、負荷演算部３７は、操舵トルクＴｈ及び実電流値Ｉに基づいて、負荷Ｌを演算する（Ｓ１０）。Ｓ１０にて、負荷演算部３７は、操舵トルクＴｈをその時にユーザーが作用させている負荷Ｌａとして演算する。また、負荷演算部３７は、実電流値Ｉにトルク換算係数を乗算してモータ２０が発生させているモータトルクＴｍを演算し、このモータトルクＴｍにメカ効率係数を乗算して得られるアシストトルクをその時にアシスト機構３が作用させている負荷Ｌｂとして演算する。トルク換算係数は、モータ２０の性能に応じて定められている。また、メカ効率係数は、減速機構２２とモータ２０との回転速度比等に応じて定められている。そして、負荷演算部３７は、負荷Ｌａ及び負荷Ｌｂを加算した値を操舵機構２に作用する負荷Ｌとして演算する。なお、負荷演算部３７は、演算した負荷Ｌを所定の記憶領域に累積記憶する。
【００５０】
次に、負荷演算部３７は、Ｓ１０で演算される負荷Ｌ及び回転角度θｍに基づいて、負荷変化勾配を演算する（Ｓ２０）。Ｓ２０にて、負荷演算部３７は、所定期間前おける負荷Ｌに対する現在の負荷Ｌの変化量、及び同期間前における回転角度θｍに対する現在の回転角度θｍの変化量に基づいて、負荷変化勾配を演算する。なお、負荷演算部３７は、回転角度θｍを所定の記憶領域に累積記憶する。
【００５１】
次に、負荷演算部３７は、車速Ｖに応じた判定用勾配Ｌａｇｔｈを選択し（Ｓ３０）、Ｓ２０で演算される負荷変化勾配がＳ３０で選択される判定用勾配Ｌａｇｔｈを超えていないか否かを判定する（Ｓ４０）。Ｓ４０にて、負荷演算部３７は、負荷変化勾配及び車速Ｖと判定用勾配Ｌａｇｔｈとの関係を示した負荷判定マップを用いたマップ演算によって操舵機構２に作用している負荷Ｌの特性を判定している。
【００５２】
負荷演算部３７は、負荷変化勾配が判定用勾配Ｌａｇｔｈを超えていない場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、負荷変化勾配が図６のドットが疎な領域に含まれていて低負荷状態であることを判定する。そして、負荷演算部３７は、低負荷状態であることを示す負荷変化勾配Ｌａｇを、アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａ（位相遅れ補償制御部５２）及びシステム安定化ゲイン演算部５３ｃ（位相進み補償制御部５３）にそれぞれ出力する（Ｓ５０）。
【００５３】
この場合、アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａ及びシステム安定化ゲイン演算部５３ｃは、低負荷用の位相遅れ補償マップＭＡ１及び位相進み補償マップＭＢ１を用いて各ゲインＫａｇ，Ｋｓｇを演算する。これにより、位相遅れ補償制御部５２は、位相遅れ補償のアシスト勾配Ｒａｇに応じた特性として、低負荷用の特性を設定した状態で位相遅れ補償する。また、位相進み補償制御部５３は、位相進み補償のアシスト勾配Ｒａｇに応じた特性として、低負荷用の特性を設定した状態で位相進み補償する。
【００５４】
一方、負荷演算部３７は、負荷変化勾配が判定用勾配Ｌａｇｔｈ以上の場合（Ｓ４０：ＮＯ）、負荷変化勾配が図６のドットが密な領域に含まれていて高負荷状態であることを判定する。そして、負荷演算部３７は、高負荷状態であることを示す負荷変化勾配Ｌａｇを、アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａ（位相遅れ補償制御部５２）及びシステム安定化ゲイン演算部５３ｃ（位相進み補償制御部５３）にそれぞれ出力する（Ｓ６０）。
【００５５】
この場合、アシスト勾配感応ゲイン演算部５２ａ及びシステム安定化ゲイン演算部５３ｃは、高負荷用の位相遅れ補償マップＭＡ２及び位相進み補償マップＭＢ２を用いて各ゲインＫａｇ，Ｋｓｇを演算する。これにより、位相遅れ補償制御部５２は、位相遅れ補償のアシスト勾配Ｒａｇに応じた特性として、高負荷用の特性を設定した状態で位相遅れ補償する。また、位相進み補償制御部５３は、位相進み補償のアシスト勾配Ｒａｇに応じた特性として、高負荷用の特性を設定した状態で位相進み補償する。
【００５６】
以上に説明した本実施形態によれば、以下に示す作用及び効果を奏する。
（１）操舵機構２には、ユーザーのステアリング操作に連動して回転するステアリングシャフト１１を通じて操舵トルクとともに、モータ２０の制御を通じてその制御量に基づくアシストトルクとが負荷Ｌとして作用する。この操舵機構２に作用する負荷Ｌは、操舵機構２におけるステアリングシャフト１１の回転の状態等によって変化する。そして、操舵機構２に作用する負荷Ｌが変化すると、例えば、アシスト勾配Ｒａｇに応じた特性を通常使用される状況を想定してモデル化していると、実際の操舵機構２の特性がずれたり乖離したりする可能性があることが発明者によって見出された。この知見によれば、操舵機構２に作用する負荷Ｌの変化まで考慮した場合、アシスト勾配Ｒａｇに応じた位相補償機能の効果が薄れてしまう状況が存在している可能性がある。
【００５７】
その点、本実施形態によれば、負荷変化勾配を演算することによって、操舵機構２に作用する負荷Ｌの変化の状態、すなわち操舵機構２に作用する負荷Ｌに基づく特性を判定するようにしている。そして、この判定の結果に基づき、アシスト勾配Ｒａｇに応じた各位相補償の特性を変化させることで、その時々の操舵機構２の特性に適してモデル化した操舵機構２の特性に基づき位相補償成分である操舵トルクＴｈ´及びトルク微分制御量Ｔｄｔ＊（これらに関わる各ゲインＫａｇ，Ｋｓｇ）を演算することができるように構成している。
【００５８】
具体的に、本実施形態では、各位相遅れ補償マップＭＡ１，ＭＡ２及び各位相進み補償マップＭＢ１，ＭＢ２を設けるようにすることで、通常使用される状況を想定してモデル化した操舵機構の特性だけでなく、特殊な状況を想定してモデル化した操舵機構の特性を予め想定している。これにより、操舵機構２に作用する負荷Ｌが変化して操舵機構２の特性が変化したとしても、位相補償機能の効果を発揮することができる。したがって、操舵機構２に作用している負荷Ｌが低負荷状態と高負荷状態の何れにおいても操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保することができ、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅を拡げることができる。
【００５９】
（２）本実施形態では、アシスト指令値演算部３３における位相補償では、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３の機能によって、操舵感の向上とともに制御上の安定性が確保されている。ここにさらに位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３のいずれに対しても負荷変化勾配に基づきアシスト勾配Ｒａｇに応じた特性を切り替えて変化させることによって、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅が拡がったなかで、位相補償機能の効果をより好適に発揮することができる。
【００６０】
（３）操舵機構２に作用する負荷Ｌは、車両に搭載される操舵機構２においては車両の走行状態、特に車両の走行速度に応じても変化することが考えられる。そのため、本実施形態のように、アシスト勾配Ｒａｇに応じた特性を切り替えて変化させる場合には、負荷変化勾配と車両の走行速度とを考慮することによって、操舵機構２に作用する負荷Ｌに基づく特性をより好適に判定することができるようになる。これにより、その時々の操舵機構２の特性に対してより近付けた特性を有する操舵機構のモデル化を実現することができ、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況毎における位相補償機能の効果を高めることができる。
【００６１】
（４）負荷演算部３７は、負荷変化勾配と車速Ｖに応じて定められている判定用勾配Ｌａｇｔｈとの比較結果に基づき操舵機構２に作用する負荷Ｌに基づく特性を判定するものである。
【００６２】
すなわち、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅を拡げるために、負荷変化勾配の判定用勾配Ｌａｇｔｈを操舵機構２に作用する負荷Ｌの特性毎に最適化した判定用勾配Ｌａｇｔｈを設定するのみでよい。例えば、操舵機構２に作用する負荷Ｌとして、操舵機構２が搭載される車両の種類や使用される地域等に異なった特性を想定しなければいけない場合であっても、それぞれに適した判定用勾配Ｌａｇｔｈを設定するのみでよく、制御上の変更部分を極力減らすことができる。
【００６３】
（５）位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３は、負荷変化勾配に基づいて、アシスト勾配Ｒａｇに応じた特性を変化させるように各位相遅れ補償マップＭＡ１，ＭＡ２や各位相進み補償マップＭＢ１，ＭＢ２を切り替えることによって、アシスト勾配感応ゲインＫａｇ及びシステム安定化ゲインＫｓｇをマップ演算するものである。
【００６４】
すなわち、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅を拡げるために、アシスト勾配Ｒａｇに応じた特性を操舵機構２に作用する負荷Ｌの特性毎に最適化したマップを用意するのみでよい。例えば、操舵機構２に作用する負荷Ｌとして、操舵機構２が搭載される車両の種類や使用される地域等に異なった特性を想定しなければいけない場合であっても、それぞれに適したマップを用意するのみでよく、制御上の変更部分を極力減らすことができる。
【００６５】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・操舵機構２に作用する負荷Ｌの特性として、例えば、操舵機構２が通常使用される状況を２種類以上に判定するようにしたり、特殊な状況を２種類以上に判定するようにしたりすることで、３種類以上の特性を判定できるように構成してもよい。この場合、アシスト勾配感応ゲインＫａｇ及びシステム安定化ゲインＫｓｇの演算には、操舵機構２に作用する負荷Ｌの特性と同じ分、すなわち３種類以上の位相遅れ補償マップ及び位相進み補償マップをそれぞれ用意するようにすればよい。これにより、アシスト勾配Ｒａｇに応じた特性をより細かく切り替えて変化させることができ、操舵感の向上とともに制御上の安定性を確保できる状況の幅をさらに拡げることができる。
【００６６】
・車両の種類や使用される地域等によっては、車速Ｖに応じて判定用勾配Ｌａｇｔｈが勾配Ｌａｇ０に対して勾配Ｌａｇ１に寄った値にまで可変されるようにしてもよい。
・判定用勾配Ｌａｇｔｈは、車速Ｖに関係なく固定されている固定値であってもよい。すなわち、アシスト勾配Ｒａｇに応じた特性は、操舵機構２に作用する負荷Ｌの特性のみによって変化されるものであってもよい。この場合、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３には、車速Ｖが入力されるように構成されていなくてもよい。
【００６７】
・アシスト勾配感応ゲインＫａｇ及びシステム安定化ゲインＫｓｇの演算は、アシスト勾配Ｒａｇと、負荷変化勾配Ｌａｇと、各ゲインＫａｇ，Ｋｓｇとの関係を定めた３次元マップを用いて、アシスト勾配Ｒａｇ及び負荷変化勾配Ｌａｇを入力とし、各ゲインＫａｇ，Ｋｓｇをマップ演算するものであってもよい。
【００６８】
・アシスト勾配感応ゲインＫａｇ及びシステム安定化ゲインＫｓｇの演算には、マップ演算に替えて関数（数式等の演算式）を用いるようにしてもよい。
・位相補償成分である操舵トルクＴｈ´及びトルク微分制御量Ｔｄｔ＊は、アシスト勾配感応ゲインＫａｇ及びシステム安定化ゲインＫｓｇを介さないで、直接演算するように構成することもできる。この直接演算する方法としては、マップ演算に限らず関数（数式等の演算式）を用いるものであってもよい。
【００６９】
・負荷変化勾配Ｌａｇを判定する処理の一部は、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３（アシスト指令値演算部３３）で実行するようにしてもよい。例えば、負荷演算部３７が負荷変化勾配については演算し、当該負荷変化勾配を位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３が判定用勾配Ｌａｇｔｈと比較する判定を実行するようにしてもよい。この場合、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３には、負荷変化勾配と判定用勾配Ｌａｇｔｈとを比較する判定を実行するためのマップ等の情報が記憶されていればよい。また、負荷演算部３７が負荷Ｌについては演算し、当該負荷Ｌに基づき位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３が負荷変化勾配Ｌａｇを演算するようにしてもよい。この場合、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３には、回転角度θｍが入力されるように構成されていればよい。また、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３が負荷Ｌ及び負荷変化勾配Ｌａｇを演算するようにしてもよい。この場合、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３（アシスト指令値演算部３３）が負荷演算部として機能するようになり、位相遅れ補償制御部５２及び位相進み補償制御部５３には、操舵トルクＴｈ及び回転角度θｍが入力されるように構成されていればよい。
【００７０】
・位相補償については、位相遅れ補償及び位相進み補償を合わせて位相補償するように構成された制御部又は演算部によって実行されるものであってもよい。
・負荷Ｌの演算には、操舵トルクＴｈやアシストトルクに基づき換算可能な軸力（Ｎ）を演算してこれを基に演算されるようにしてもよい。また、操舵機構２のうち、ラックシャフト１２に作用する負荷を負荷Ｌとして定めるようにしてもよい。
【００７１】
・負荷Ｌｂの演算には、その時の電流指令値Ｉ＊にトルク換算係数を乗算してモータ２０が発生させているモータトルクＴｍを演算するようにしてもよい。
・上記実施形態では、位相遅れ補償における位相補償成分を操舵トルクＴｈ´としたが、これに限らず他の要素を位相補償成分として位相遅れ補償を実行するようにしてもよいし、複数の要素を位相補償成分としてもよい。また、位相進み補償における位相補償成分をトルク微分制御量Ｔｄｔ＊としたが、これに限らず他の要素を位相補償成分として位相進み補償を実行するようにしてもよいし、複数の要素を位相補償成分としてもよい。
【００７２】
・上記実施形態では、ＥＰＳ１をステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与するコラム型で具体化したが、ラック（アシスト）型に適用してもよい。この場合、ピニオンシャフト１１ｃやラックシャフト１２が操舵に連動して回転するシャフトの一例となる。すなわち、例えば、トルクセンサ４０がピニオンシャフト１１ｃに設けられている。
【００７３】
・上記実施形態は、ＥＰＳ１に具体化したが、これに限られない。例えば、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式のステアリング装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１…ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）、２…操舵機構、３…アシスト機構、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、２０…モータ、３０…ＥＣＵ、３１…マイコン、３３…アシスト指令値演算部、３６…電流センサ、３７…負荷演算部、４０…トルクセンサ、４１…回転角センサ、４２…車速センサ、５２…位相遅れ補償制御部、５３…位相進み補償制御部、θｍ…回転角度、Ｉ…実電流、Ｉ＊…電流指令値、Ｋａｇ…アシスト勾配感応ゲイン、Ｋｓｇ…システム安定化ゲイン、Ｌ…負荷、Ｌａｇ…負荷変化勾配、ＭＡ１，ＭＡ２…位相遅れ補償マップ、ＭＢ１，ＭＢ２…位相進み補償マップ、Ｒａｇ…アシスト勾配、Ｔａ＊…アシスト指令値、Ｔａｓ＊…基本アシスト制御量、Ｔｄｔ＊…トルク微分制御量、Ｔｈ，Ｔｈ´…操舵トルク、Ｖ…車速。
【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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