(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操舵トルクに応じて電動機を駆動して、発生する補助操舵トルクをステアリング系に付加する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記操舵トルクに応じて前記電動機を駆動する制御量を設定する制御手段と、
前記電動機の回転速度を検出する電動機回転速度検出手段と、
前記電動機の回転速度が速くなると、当該回転速度に応じて増加する前記電動機の逆起電力による前記補助操舵トルクの減少を補い、前記制御手段が設定する前記制御量が大きくなるように制御利得を補正する制御量補正手段と、
を備え、
前記制御手段における制御はＰＩＤ制御であり、このＰＩＤ制御の比例項のみを前記電動機の回転速度に応じて補正することで前記制御利得の補正を行うこと、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記制御手段は前記操舵トルクセンサからの出力に基づいて目標電流を設定し、この目標電流と電動機電流検出手段が検出する電動機電流との偏差に応じて制御を行うこと、
を特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記操舵トルクセンサからの出力に基づいて操舵トルクの時間微分値を算出し、この時間微分値が大きいときは大きなイナーシャ補正信号を生成するイナーシャ補正信号設定部を有し、
前記制御手段は、前記イナーシャ補正信号を加味して前記制御量を設定すること、
を特徴とする請求項１または請求項２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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機パワーをステアリング系に直接作用させてドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、電動機の駆動力を直接利用して補助操舵トルクを発生し、ドライバの操舵力をアシストする。電動パワーステアリング装置は、電動機の駆動を制御するために、まず、操舵トルクや車速等に基づいて電動機に供給する目標電流を設定する。また、必要に応じて、電動パワーステアリング装置は、操舵フィーリングを向上させるために、ダンピング制御及びイナーシャ制御によって目標電流を補正する。
ところで従来は、電動機が発生する補助操舵トルク及び電動機の電流を制御する場合は、電動機の静的モデルに応じた最適なゲイン（制御利得）で制御することが行われている。また、ＰＷＭのように平均電圧を用いて制御するシステムにおいては、ＰＷＭのゲインを電動機の電源電圧（供給電圧）によって補正することが知られている。つまり、電源電圧が低いときはデューティが相対的に高くなるように補正し、電源電圧が高いときはデューティが相対的に低くなるように補正することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術においては、電動機の回転速度が速い場合には、電流又は補助操舵トルクの制御応答性が低下するという問題があった。つまり、ドライバは、早いステアリング操作を行った場合等は、適正なトルクよりも不足した補助操舵トルクでしかアシストされず、ステアリング操作が重たく感じられるという不都合があった。なお、この不都合は、制御の応答遅れとも感じられるものでもあった。また、従来の技術においては、電動機に流れる電流を検出して電流フィードバックを行うと電動機の回転速度にかかわらず安定した制御を行うことができるが、応答性がよくないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の主たる課題は、電動機の回転速度の速い遅いにかかわらず適切に補助操舵トルクをステアリング系に付加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にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題に鑑み本発明者らは鋭意研究を行い、電動機の回転速度が速くなると電動機が発生する補助操舵トルクが結果として小さくなってしまうのは、逆起電力が原因であることに着目等して、本発明を完成するに至った。即ち、前記課題を解決した本発明（請求項１）に係る電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクに応じて電動機を駆動して、発生する補助操舵トルクをステアリング系に付加する電動パワーステアリング装置において、前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵トルクに応じて前記電動機を駆動する制御量を設定する制御手段と、前記電動機の回転速度を検出する電動機回転速度検出手段と、前記電動機の回転速度が速くなると、当該回転速度に応じて増加する前記電動機の逆起電力による前記補助操舵トルクの減少を補い、前記制御手段が設定する前記制御量が大きくなるように制御利得を補正する制御量補正手段とを備える。
この電動パワーステアリング装置によれば、電動機回転速度が速くなると電動機への制御量が大きくなるように制御利得を補正されステアリング系の操作性を改善することができる。このため、電動機の回転速度に応じて動的に適切な補助操舵トルクを得ることができる。なお、「前記回転速度が速くなると前記制御手段が設定する前記制御量が大きくなるように」は、「前記回転速度が遅くなると前記制御手段が設定する前記制御量が小さくなるように」と同じである。
【０００６】
さらに、本発明（請求項１）に係る電動パワーステアリング装置の前記制御手段における制御はＰＩＤ制御であり、このＰＩＤ制御の比例項のみを前記電動機の回転速度に応じて補正することで前記制御利得の補正を行うことを特徴とする。このように比例項を補正することで、操舵トルクの変化に対して十分な速さで、かつ、雑音成分を少なく応答することができ、逆起電力による制御応答性の低下を防いで、補助操舵トルクが適切に付加されて、ステアリング系の操作性を改善することができる電動パワーステアリング装置が得られる。
【０００７】
さらに、この電動パワーステアリング装置の前記制御手段は前記操舵トルクセンサからの出力に基づいて目標電流を設定し、この目標電流と電動機電流検出手段が検出する電動機電流との偏差に応じて制御を行うことを特徴とする（請求項２）。これにより、目標電流と電動機電流との偏差に応じた補助操舵トルクが付加されるので、補助操舵トルクが適切に付加され、ステアリング系の操作性を改善することができる。
また、さらに、この電動パワーステアリング装置は、操舵トルクセンサからの出力に基づいて操舵トルクの時間微分値を算出し、この時間微分値が大きいときは大きなイナーシャ補正信号を生成するイナーシャ補正信号設定部を有し、制御手段は、イナーシャ補正信号を加味して前記制御量を設定することを特徴とする（請求項３）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態について説明する。
【０００９】
まず、図１を参照して、電動パワーステアリング装置１の全体構成について説明する。
電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール３から操舵輪Ｗ、Ｗに至るステアリング系Ｓに備えられ、手動操舵力発生手段２による操舵力をアシストする。そのために、電動パワーステアリング装置１は、制御装置１２からの電動機制御信号ＶＯに基づいて電動機駆動手段１３で電動機電圧ＶＭを発生し、この電動機電圧ＶＭによって電動機８を駆動して補助操舵トルク（補助操舵力）を発生させ、手動操舵力発生手段２による手動操舵力を軽減する。
【００１０】
手動操舵力発生手段２は、ステアリングホイール３に一体に設けられたステアリング軸４に連結軸５を介してステアリング・ギアボックス内に設けたラック＆ピニオン機構７のピニオン７ａが連結される。なお、連結軸５は、その両端に自在継ぎ手５ａ、５ｂを備える。ラック＆ピニオン機構７は、ピニオン７ａに噛み合うラック歯７ｂがラック軸９に形成され、ピニオン７ａとラック歯７ｂの噛み合いにより、ピニオン７ａの回転運動をラック軸９の横方向（車両幅方向）の往復運動とする。さらに、ラック軸９には、その両端にタイロッド１０、１０を介して、操舵輪としての左右の前輪Ｗ、Ｗが連結される。
【００１１】
また、電動パワーステアリング装置１は、補助操舵力（補助操舵トルク）を発生させるために、電動機８が、ラック軸９と同軸上に配設される。そして、電動パワーステアリング装置１は、電動機８の回転をラック軸９と同軸に設けられたボールねじ機構１１を介して推力に変換し、この推力をラック軸９（ボールねじ軸１１ａ）に作用させる。
【００１２】
制御装置１２は、車速センサＶＳ、操舵トルクセンサＴＳ、電動機電流検出手段１４、電動機電圧検出手段１５の各検出信号Ｖ、Ｔ、ＩＭＯ、ＶＭＯが入力される。そして、制御装置１２は、これらの検出信号Ｖ、Ｔ、ＩＭＯ、ＶＭＯに基づいて電動機８に流す電動機電流ＩＭの大きさ及び方向を決定し、電動機駆動手段１３に電動機制御信号ＶＯを出力する。さらに、制御装置１２は、操舵トルク信号Ｔと電動機電流信号ＩＭＯに基づいて、電動パワーステアリング装置１でのアシストを判定し、電動機８の駆動を制御する。なお、制御装置１２は、各種演算や処理等を行うＣＰＵ、入力信号変換手段、信号発生手段、記憶手段等で構成される。ちなみに、制御装置１２は、ＣＰＵを備え、ＣＰＵは電動パワーステアリング装置１での主な制御を行う。
【００１３】
車速センサＶＳは、車速を単位時間当たりのパルス数として検出し、検出したパルス数に対応したアナログ電気信号を車速信号Ｖとして制御装置１２に送信する。なお、車速センサＶＳは、電動パワーステアリング装置１の専用センサであってもよいし、他のシステムの車速センサを利用してもよい。
【００１４】
操舵トルクセンサＴＳは、ステアリング・ギアボックス６内に配設され、ドライバによる手動の操舵トルクの大きさ及び方向を検出する。そして、操舵トルクセンサＴＳは、検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号を操舵トルク信号Ｔとして制御装置１２に送信する。なお、操舵トルク信号Ｔは、大きさを示す操舵トルクとトルクの向きを示すトルク方向の情報を含み、トルク方向は操舵トルクのプラス値／マイナス値で表され、プラス値は操舵トルク方向が右方向であり、マイナス値は操舵トルク方向が左方向である。
【００１５】
電動機電流検出手段１４は、電動機８に対して直列に接続された抵抗又はホール素子等を備え、電動機８に実際に流れる電動機電流ＩＭの大きさ及び方向を検出する。そして、電動機電流検出手段１４は、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯを制御装置１２にフィードバック（負帰還）する。なお、電動機電流信号ＩＭＯは、大きさを示す電動機電流値と電動機電流の向き（補助アシストの方向）を示す電流方向の情報を含み、電流方向は電動機電流値のプラス値／マイナス値で表され、プラス値は補助アシスト方向が右方向であり、マイナス値は補助アシスト方向が左方向である。
【００１６】
電動機電圧検出手段１５は、電動機８の両端の電圧を各々検出し、電動機８に実際に印加されている電動機電圧ＶＭの大きさ及び方向を検出する。そして、電動機電圧検出手段１５は、電動機電圧ＶＭに対応した電動機電圧信号ＶＭＯを制御装置１２に送信する。
【００１７】
電動機駆動手段１３は、電動機制御信号ＶＯに基づいて電動機電圧ＶＭを電動機８に印加し、電動機８を駆動する。電動機駆動手段１３は、例えば、図６に示すように４個のパワーＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄのスイッチング素子からなるブリッジ回路及び電源電圧（１２ｖ）１３ｅで構成される。パワーＦＥＴ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの各ゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に電動機制御信号ＶＯが入力されると、電動機制御信号ＶＯに基づいて電動機８に電動機電圧ＶＭが印加される。すると、電動機８には電動機電流ＩＭが流れ、電動機８は電動機電流ＩＭに比例した補助操舵トルクを発生する。なお、電動機駆動手段１３の動作については後で詳細に説明する。
【００１８】
次に、図２を参照して、制御装置１２の構成について詳細に説明する。
前記したように、制御装置１２はＣＰＵにより電動パワーステアリング装置１の主な制御を行う。なお、制御装置１２は、操舵トルクセンサＴＳ、車速センサＶＳ、電動機電流検出手段１４及び電動機電圧検出手段１５等からの検出信号がアナログ信号として入力される場合は、図示しないＡ／Ｄ変換手段によりアナログ信号をディジタル信号に変換し、各ＣＰＵに取り込んでいる。
なお、本実施の形態では、制御装置１２が特許請求の範囲に記載の制御手段に相当する。
【００１９】
制御装置１２についてさらに詳細に説明する。制御装置１２は、主に、電動機回転速度推定部２１、目標電流信号設定部２２、イナーシャ補正信号設定部２３、ダンピング補正信号設定部２４、イナーシャ補正部２５、ダンピング補正部２６、偏差演算部２７及び駆動制御部２８から構成される。制御手段１２は、補助操舵トルクを発生させるために、電動機８をフィードバック制御する。さらに、制御装置１２は、操舵フィーリングを向上させるために、イナーシャ制御及びダンピング制御を行う。
【００２０】
電動機回転速度推定部２１は、電動機電流検出手段１４からの電動機電流信号ＩＭＯと電動機電圧検出手段１５からの電動機電圧信号ＶＭＯが入力され、ダンピング補正信号設定部２４に電動機回転速度信号ＲＳを出力する。電動機回転速度推定部２１は、次の式（１）に基づいて、電動機電流信号ＩＭＯと電動機電圧信号ＶＭＯから電動機回転速度を演算し、電動機回転速度信号ＲＳとして出力する。なお、電動機抵抗と誘起電圧係数は定数である。
【００２１】
ＮＭ＝（ＶＭ−ＩＭ・ＲＭ）／Ｋ  …  （１）
ここで、ＮＭは電動機回転速度、ＶＭは電動機電圧、ＩＭは電動機電流、ＲＭは電動機抵抗、Ｋは誘導電圧係数である。
【００２２】
目標電流信号設定部２２は、操舵トルクセンサＴＳからの操舵トルク信号Ｔ及び車速センサＶＳからの車速信号Ｖが入力され、イナーシャ補正部２５に目標電流信号ＩＭＳを出力する。目標電流信号設定部２２は、予め実験値又は設計値に基づいて設定した操舵トルク信号Ｔ及び車速信号Ｖと目標電流信号ＩＭＳとの対応するデータに基づいて、操舵トルク信号Ｔ及び車速信号Ｖをアドレスとして対応する目標電流信号ＩＭＳを読み出す。なお、目標電流信号ＩＭＳは、電動機８に流す目標の電動機電流を設定する上で基準となる電流の情報を含む信号である。ちなみに、目標電流信号ＩＭＳは、車速信号Ｖに対して、路面反力の大きい低速の場合には大きい値が対応づけられ、走行時の安定性を確保するために高速の場合には小さい値が対応づけられている。また、目標電流信号ＩＭＳは、操舵トルク信号Ｔに対して、操舵トルク信号Ｔが０近傍では０に対応づけられ、所定の操舵トルク信号Ｔ以上になると操舵トルク信号Ｔの増加に従って増加する値に対応づけられる。なお、目標電流信号ＩＭＳは、電動機８に流すことができる最大電流が規定されているので、最大目標電流以下に設定される。
【００２３】
イナーシャ補正信号設定部２３は、操舵トルクセンサＴＳからの操舵トルク信号Ｔ及び車速センサＶＳからの車速信号Ｖが入力され、イナーシャ補正部２５にイナ−シャ補正信号ＩＳを出力する。まず、イナーシャ補正信号設定部２３は、操舵トルク信号Ｔを時間微分し、操舵トルクの時間微分値を算出する。そして、イナーシャ補正信号設定部２３は、予め実験値又は設計値に基づいて設定した操舵トルクの時間微分値及び車速信号Ｖとイナーシャ補正信号ＩＳとの対応するデータに基づいて、操舵トルクの時間微分値及び車速信号Ｖをアドレスとして対応するイナーシャ補正信号ＩＳを読み出す。ちなみに、イナーシャ補正信号ＩＳは、車速信号Ｖに対して、低車速の場合には大きい値が対応づけられ、高車速の場合には小さい値が対応づけられている。また、イナーシャ補正信号ＩＳは、操舵トルクの時間微分値に対して、ドライバによるステアリング操作に対しての応答性を向上させるために、この時間微分値が大きいほど大きな値が対応づけられる。
【００２４】
ダンピング補正信号設定部２４には、車速センサＶＳからの車速信号Ｖ及び電動機回転速度推定部２１からの電動機回転速度信号ＲＳが入力され、ダンピング補正部２６にダンピング補正信号ＤＳを出力する。ダンピング補正信号設定部２４は、予め実験値又は設計値に基づいて設定した車速信号Ｖ及び電動機回転速度信号ＲＳとダンピング補正信号ＤＳとの対応するデータに基づいて、ダンピング補正信号ＤＳを読み出す。ちなみに、ダンピング補正信号ＤＳは、車速信号Ｖに対して、低車速の場合には小さい値が対応づけられ、高車速の場合には大きい値が対応づけられている。また、ダンピング補正信号ＤＳは、電動機回転速度信号ＲＳに対して、電動機回転速度信号ＲＳが大きい値ほど大きくなるように対応付けられている。
【００２５】
イナーシャ補正部２５は、目標電流信号設定部２２からの目標電流信号ＩＭＳ及びイナーシャ補正信号設定部２３からのイナーシャ補正信号ＩＳが入力され、ダンピング補正部２６に補正目標電流信号ＩＭＳ’を出力する。ちなみに、イナーシャ補正信号設定部２３とイナーシャ補正部２５によるイナーシャ制御では、電動機８の回転部分の慣性による応答性の低下を向上させ、操舵フィーリングを向上させる。つまり、電動機８は、正回転から逆回転又は逆回転から正回転と回転方向を切り変える際、電動機電圧ＶＭの印加する向きを変えても、電動機８の慣性によって直ぐには回転方向が切り変わらない。そこで、イナーシャ制御では、電動機８の回転方向の切り変わりがステアリングホイール３の回転方向の切り変わるタイミングに一致するように制御している。そのために、イナーシャ制御は、目標電流信号ＩＭＳを、電動機８の慣性を打消すためにイナーシャ補正信号ＩＳ分増加させる。そこで、イナーシャ補正部２５は、目標電流信号ＩＭＳにイナーシャ補正信号ＩＳを加算し、補正目標電流信号ＩＭＳ’を算出する。
【００２６】
ダンピング補正部２６は、イナーシャ補正部２５からの補正目標電流信号ＩＭＳ’及びダンピング補正信号設定部２４からのダンピング補正信号ＤＳが入力され、偏差演算部２７に補正目標電流信号ＩＭＳ”を出力する。ちなみに、ダンピング補正信号設定部２４とダンピング補正部２６によるダンピング制御では、電動機８に大きな電動機電流ＩＭが供給されたときの電動機８の回転部分の慣性によるアシストの効き過ぎを減衰し、操舵フィーリングを向上させる。つまり、電動機８は、大きな電動機電流ＩＭが供給されて回転速度が速くなると、電動機８の慣性によって直ぐには回転速度が低下しない。そこで、ダンピング制御では、電動機８の回転速度を抑制制御している。そのために、ダンピング制御は、目標電流信号ＩＭＳをダンピング補正信号ＤＳ分減衰させる。そこで、ダンピング補正部２６は、補正目標電流信号ＩＭＳ’からダンピング補正信号ＤＳを減算し、補正目標電流信号ＩＭＳ”を算出する。
【００２７】
ちなみに、電動パワーステアリング装置１では、イナーシャ制御やダンピング制御を施すことによって、操舵トルク信号Ｔの方向と電動機電流信号ＩＭＳの方向とが異なる場合がある。例えば、ドライバがステアリングホイール３を右回転方向から左回転方向に切り返す場合（つまり、右方向の操舵トルクが減少し、続いて左方向の操舵トルクが増加する場合）において、まだ、右方向の操舵トルク信号Ｔが検出されているとする。そのとき、制御装置１２では、右方向の操舵トルク信号Ｔに対応した目標電流信号ＩＭＳに、操舵トルクの微分値に基づくイナーシャ制御によって左方向の大きなイナーシャ補正信号ＩＳが加算され、さらにダンピング制御によって右方向のダンピング補正信号ＤＳが減算される。その結果、制御装置１２では、右方向の操舵トルク信号Ｔであるにも拘わらず、操舵フィーリングを向上させるために、左方向の補正目標電流信号ＩＭＳ”を設定する場合がある。そのため、電動機８には左方向の電動機電流ＩＭが供給され、電動機電流検出手段１４で左方向の電動機電流信号ＩＭＯが検出される。つまり、正常な制御にも拘わらず、右方向の操舵トルク信号Ｔの大きさが減少しているときには、左方向の電動機電流信号ＩＭＯが検出される場合がある。
【００２８】
偏差演算部２７は、ダンピング補正部２６からの補正目標電流信号ＩＭＳ”と電動機電流検出手段１４からの電動機電流信号ＩＭＯが入力され、駆動制御部２８に偏差信号ΔＩＭを出力する。偏差演算部２７は、補正目標電流信号ＩＭＳ”から電動機電流信号ＩＭＯを減算し、偏差信号ΔＩＭ（＝ＩＭＳ”−ＩＭＯ）を算出する。
【００２９】
駆動制御部２８には、偏差演算部２７からの偏差信号ΔＩＭ、ダンピング補正部２６からの補正目標電流信号ＩＭＳ”、電動機回転速度推定部２１からの電動機回転速度信号ＲＳが入力され、電動機駆動手段１３に電動機制御信号ＶＯを出力する。そのために、駆動制御部２８は、ＰＩＤコントローラ、ＰＷＭ信号発生部及び論理回路等を備える。図３に駆動制御部２８とその周辺の詳細図を示す。
【００３０】
駆動制御部２８は、ダンピング補正部２６からの補正目標電流信号ＩＭＳ”に微分項回路３０で微分処理した微分制御信号ＤＳと、偏差信号ΔＩＭに比例項回路３１で比例処理した比例制御信号ＰＳに補正項回路３３で電動機回転速度推定値ＲＳに応じて補正した比例制御補正信号ＰＳ´と、偏差信号ΔＩＭに積分項回路３２で積分処理した積分制御信号ＩＳとをＰＩＤ加算部３４で加算して、偏差を０に近づけるために電動機８に供給する電動機電流ＩＭの向きと電流値とを示すＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御信号を生成する。続いて、電動機制御信号生成回路３５で、このＰＩＤ制御信号に基づいて、電動機８に供給する電動機電流ＩＭの向きと電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成する。
なお、本実施の形態では、比例制御信号ＰＳ、積分制御信号ＩＳ、微分制御信号ＤＳがそれぞれ特許請求の範囲に記載の比例値、積分値、微分値に、補正項回路３３が特許請求範囲に記載の制御量補正手段に相当する。
【００３１】
ここで、補正項回路３３での比例制御信号ＰＳに対する補正について説明する。図４は、（ａ）が電動機の等価回路を示す図であり、（ｂ）が電動機回転速度ＮＭと電動機発生トルクの関係を模式的に示すグラフである。
電動機（ＤＣモータ）８は、図４（ａ）の等価回路で表現される。そして、電動機電流ＩＭは図４（ａ）の式（Ａ）で表現され、逆起電力Ｅは同図の式（Ｂ）で表現され、電動機発生トルクＴＭは同図の式（Ｃ）で表現される。つまり、この式（Ａ）〜（Ｃ）により、図４（ｂ）に示すように、電動機回転速度ＮＭが速くなると、電動機８の発生する電動機発生トルクＴＭ（補助操舵トルクに相当）が小さくなるのが理解される。この現象から、例えば切返し等を行う場合のように電動機回転速度ＮＭが速いときは、遅いときに比べて、ドライバはステアリング操作が重たく感じられる等の不都合が生まれる。また、この不都合は、制御の応答遅れとも感じられるものでもあった。
【００３２】
これを補正するため、補正項回路３３では電動機回転速度信号ＲＳ（電動機回転速度ＮＭ）に応じて比例制御信号ＰＳに所定の補正値（補正利得）Ｋｓをかけ、電動機８にかかる平均電圧をより大きくする（請求項の「ＰＩＤ制御の比例項を前記電動機の回転速度に応じて補正する」に相当）。つまり、電動機回転速度が速いときには一層ＰＷＭのデューティ比を大きくし、電動機８にかかる電圧を大きくするようにしてステアリング操作が重くならないようにしている。この点において、従来の電源電圧の変動によるゲイン（補正値）の補正とは根本的に異なる。
【００３３】
ちなみに、補正値Ｋｓは経験的・実験的に求められるが、図５に、電動機回転速度ＲＳと補正値Ｋｓとの関係の一例を示す。図５でＲＳ０は電動機８に電流が流れていなくて補助操舵トルクが０の場合の電動機回転速度ＮＭである。電動機回転速度信号ＲＳが速く（大きく）なるにつれ、補正値Ｋｓは大きくなる。
ここで、比例制御信号ＰＳだけに補正値Ｋｓをかけたのは、制御の応答性を速くし、かつノイズを除去するためである。つまり、微分制御信号ＤＳに補正値をかけると雑音がのりやすくなり、積分制御信号ＩＳに補正値をかけると反応が遅くなるという問題があるためである。もちろん、微分制御信号ＤＳに補正値Ｋｓをかけるようにしてもよく、積分制御信号ＩＳに補正値Ｋｓをかけるようにしてもよい。
【００３４】
次に電動機制御信号生成回路３５の出力について説明する。ＰＷＭ信号は、電動機駆動手段１３のパワーＦＥＴ１３ａのゲートＧ１又はパワーＦＥＴ１３ｂのゲートＧ２に入力され、偏差信号ΔＩＭの大きさに応じてパワーＦＥＴ１３ａ又はパワーＦＥＴ１３ｂをＰＷＭ駆動する信号である（図５参照）。なお、ＰＷＭ信号がゲートＧ１かゲートＧ２のどちらのゲートに入力されるかは、目標電流ＩＭＳ''の極性によって決まる。また、ゲートＧ１又はゲートＧ２のうちＰＷＭ信号が入力されないゲートにはオフ信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ａ又はパワーＦＥＴ１３ｂはオフされる。そして、ゲートＧ１にＰＷＭ信号が入力される場合には、パワーＦＥＴ１３ｄのゲートＧ４にオン信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ｄがオン駆動される（図５参照）。また、ゲートＧ１にオフ信号が入力される場合には、ゲートＧ４にオフ信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ｄはオフされる。他方、ゲートＧ２にＰＷＭ信号が入力される場合には、パワーＦＥＴ１３ｃのゲートＧ３にオン信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ｃがオン駆動される（図５参照）。また、ゲートＧ２にオフ信号が入力される場合には、ゲートＧ３にオフ信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ｃはオフされる。なお、電動機制御信号ＶＯは、電動機駆動手段１３のゲートＧ１〜Ｇ４に出力するＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号で構成される。
【００３５】
次に、図６を参照して、電動機駆動手段１３の回路の構成について説明する。電動機駆動手段１３は、４個のパワーＦＥＴ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄでブリッジ回路が構成され、電源電圧１３ｅから１２Ｖの電圧が供給される。さらに、電動機駆動手段１３は、電動機８がパワーＦＥＴ１３ａとパワーＦＥＴ１３ｄの間に直列にかつパワーＦＥＴ１３ｂとパワーＦＥＴ１３ｃの間に直列に接続される。パワーＦＥＴ１３ａ，１３ｂは、各ゲートＧ１，Ｇ２にＰＷＭ信号又はオフ信号が入力され、ＰＷＭ信号が入力されて論理レベル１の時にオンする。パワーＦＥＴ１３ｃ，１３ｄは、各ゲートＧ３，Ｇ４にオン信号又はオフ信号が入力され、オン信号が入力された時にオンする。そして、電動機駆動手段１３では、パワーＦＥＴ１３ａとパワーＦＥＴ１３ｄによって電動機８を正回転方向（発生する補助操舵トルクが右方向）にＰＷＭ駆動し、パワーＦＥＴ１３ｂとパワーＦＥＴ１３ｃによって電動機８を逆回転方向（発生する補助操舵トルクが左方向）にＰＷＭ駆動する。なお、電動機８に印加される電動機電圧ＶＭは、ＰＷＭ信号のデューティ比によって決定される。そして、電動機８に流れる電動機電流ＩＭは、電動機電圧ＶＭに対応する。例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比が７（論理レベル１）：３（論理レベル０）の場合、１２Ｖ×（７／１０）＝８．４Ｖが電動機電圧ＶＭとなり、電動機８に平均して８．４Ｖが印加されていることになる。
【００３６】
ここで、図１、図２、図３及び図６を参照して、制御装置１２による電動パワーステアリング装置１での制御について説明する。ここでは、ドライバが右回転方向から左回転方向にステアリングホイール３を切返し操作する場合の制御について説明する。
【００３７】
ドライバによるステアリングホイール３への右回転方向の操舵力が弱められ、右方向の操舵トルク信号Ｔが急激に減少する。このとき、制御装置１２では、目標電流信号設定部２２で操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｖに基づいて目標電流信号ＩＭＳを設定し、イナーシャ補正信号設定部２３で操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｖに基づいてイナ−シャ補正信号ＩＳを設定し、ダンピング補正信号設定部２４で電動機回転速度信号ＲＳと車速信号Ｖに基づいてダンピング補正信号ＤＳを設定する。さらに、制御装置１２では、目標電流信号ＩＭＳ、イナ−シャ補正信号ＩＳ及びダンピング補正信号ＤＳから補正目標電流信号ＩＭＳ”を演算する。なお、右方向の操舵トルク信号Ｔが減少し始めると、右方向の補正目標電流信号ＩＭＳ”が減少し始める。そして、制御装置１２では、偏差演算部２７で補正目標電流信号ＩＭＳ”と電動機電流信号ＩＭＯから偏差信号ΔＩＭを演算する。
【００３８】
さらに、制御装置１２では、駆動制御部２８で正回転方向の電動機電流ＩＭを減少させるための電動機制御信号ＶＯを生成し、電動機駆動手段１３に電動機制御信号ＶＯを出力する。すると、電動機駆動手段１３では電動機制御信号ＶＯに対応して電動機８を正回転方向（発生する補助操舵トルクが右方向）にＰＷＭ駆動するが、正回転方向（発生する補助操舵トルクが右方向）の電動機電流ＩＭは徐々に減少している。そのため、電動パワーステアリング装置１では、電動機８の正回転方向の駆動力が弱まり、ステアリング系Ｓに付加される右方向の補助操舵トルクが小さくなる。
やがて、イナーシャ補正信号ＩＳ等の影響により、操舵トルク信号Ｔが右方向にも拘わらず、左方向の補正目標電流信号ＩＭＳ”が演算される。すると、制御装置１２では、駆動制御部２８で逆回転方向の電動機電流ＩＭを増加させるための電動機制御信号ＶＯを生成し、電動機駆動手段１３に電動機制御信号ＶＯを出力する。そして、電動機駆動手段１３では電動機制御信号ＶＯに対応して電動機８を逆回転方向（発生する補助操舵トルクが左方向）にＰＷＭ駆動し、逆回転方向（発生する補助操舵トルクが左方向）の電動機電流ＩＭが増加し始める。
【００３９】
その後、ドライバによるステアリングホイール３への右回転方向の操舵力から左回転方向の操舵力に移り、左方向の操舵トルク信号Ｔが増加する。制御手段１２では、駆動制御部２８で逆回転方向の電動機電流ＩＭを増加させるための電動機制御信号ＶＯを生成し、電動機駆動手段１３に電動機制御信号ＶＯを出力する。そして、電動機駆動手段１３では電動機制御信号ＶＯに対応して電動機８を逆回転方向（発生する補助操舵トルクが左方向）にＰＷＭ駆動し、逆回転方向（発生する補助操舵トルクが左方向）の電動機電流ＩＭが増加していく。すると、電動パワーステアリング装置１では、電動機８の逆回転方向の駆動力が強まり、ステアリング系Ｓに付加される左方向の補助操舵トルクが大きくなる。
【００４０】
この一連の動作において、電動機回転速度推定部２１により電動機回転速度ＮＭに対応した電動機回転速度信号ＲＳが生成される。そして、電動機回転速度信号ＲＳは駆動制御部２８の補正項回路３３に出力され、図５に示すように適切な補正値Ｋｓが設定される。そして、補正値Ｋｓにより制御量（比例制御信号ＰＳ、ひいては電動機制御信号ＶＯ）が補正される。よって、電動機回転速度ＮＭの低速時から高速時まで、適切な補助操舵トルクでドライバの操舵がアシストされる。また、補助操舵トルク発生の応答性を遅くすることもない。
【００４１】
本発明は、前記の実施の形態に限定されることなく、様々な形態で実施することができる。
例えば、以上の説明では、一例として電動パワーステアリング装置がイナーシャ制御及びダンピング制御を行うこととしたが、これらの制御は行われなくともよい。また、オープン制御に本発明を適用してもよい。また、電動機回転速度は、例えば操舵回転速度として、ステアリングホイールの回転速度等に置き換えることができる。また、電動機回転速度は、ラック軸の移動速度に置き換えることもできる。また、電動機８は三相のものでもよい。また、制御装置１２は、ハードウェア的にもソフトウェア的にも構成することができる。また、以上の説明では、電動機制御信号生成回路３５でＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成し、パワーＦＥＴ１３ａのゲートＧ１、又は、パワーＦＥＴ１３ｂのゲートＧ２にＰＷＭ信号を直接入力するように説明したが、ＰＷＭ信号を、デューティ電圧変換回路を介して電圧信号に変換した後にゲートＧ１又はゲートＧ２に加えるようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、電動機回転速度が速い場合に電動機からステアリング系に付加される補助操舵トルクが不足したり制御応答性が低下したりする現象を解決し、ステアリング系の操作性を改善することができる。また、電動機回転速度の高速時にあわせて制御利得を大きくするとすれば、電動機回転速度の低速時の制御利得が高くなり過ぎて、電動機回転速度の低速時に制御が不安定になる恐れがあるが、本発明ではそのようなことがなく、安定性が高い補助操舵トルクの制御を行うことができる。
【００４３】
さらに、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置では、比例項のみを補正しているので、操舵トルクセンサ出力に対する制御応答性が改善され、補助操舵トルクが適切に付加され、ステアリング系の操作性を改善することができる。
【００４４】
本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置では、目標電流と電動機電流の偏差に応じた補助操舵トルクが適切に付加され、ステアリング系の操作性を改善することができる。
本発明の請求項３に係る電動パワーステアリング装置では、イナーシャによる問題に対して、ステアリング系の操作性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】    図１の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック構成図である。
【図３】    図２の制御装置の駆動制御部の詳細を示すブロック図である。
【図４】    （ａ）は電動機の等価回路を示す図であり、（ｂ）が電動機回転速度と電動機発生トルクの関係を模式的に示すグラフである。
【図５】    図３に示す補正項回路で用いられる補正値を示す図である。
【図６】    図１の電動パワーステアリング装置の電動機駆動手段の回路図である。
【符号の説明】
１・・・電動パワーステアリング装置
２・・・手動操舵力発生手段
３・・・ステアリングホイール
８・・・電動機
１２・・・制御装置（制御手段）
１３・・・電動機駆動手段
１４・・・電動機電流検出手段
１５・・・電動機電圧検出手段
２１・・・回転速度推定部（電動機回転速度検出手段を構成）
２２・・・目標電流信号設定部
２７・・・偏差演算部
２８・・・駆動制御部
３０・・・微分項回路
３１・・・比例項回路
３２・・・積分項回路
３３・・・補正項回路（制御量補正手段）
３４・・・ＰＩＤ加算部
３５・・・電動機制御信号生成回路
Ｓ・・・ステアリング系
ＴＳ・・・操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
【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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