電動パワーステアリング制御装置
【課題】車両のヨー応答を低下させることなくロール振動を抑制する
【解決手段】ＥＰＳシステム１では、アシスト補償量演算部２２が、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された操舵トルクと、車両の挙動が反映された推定路面反力とに基づき、次の（ａ）および（ｂ）の２つのゲイン特性を満たすようにアシスト補償量を演算する。（ａ）操舵トルクに対する補正アシスト量のゲイン特性については、操舵トルクの周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、周波数が高くなるにつれて補正アシスト量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。（ｂ）推定路面反力に対する補正アシスト量のゲイン特性については、推定路面反力の周波数が、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、周波数が高くなるにつれて補正アシスト量のゲインが徐々に増加する、推定路面反力の微分特性を有する。
【解決手段】ＥＰＳシステム１では、アシスト補償量演算部２２が、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された操舵トルクと、車両の挙動が反映された推定路面反力とに基づき、次の（ａ）および（ｂ）の２つのゲイン特性を満たすようにアシスト補償量を演算する。（ａ）操舵トルクに対する補正アシスト量のゲイン特性については、操舵トルクの周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、周波数が高くなるにつれて補正アシスト量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。（ｂ）推定路面反力に対する補正アシスト量のゲイン特性については、推定路面反力の周波数が、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、周波数が高くなるにつれて補正アシスト量のゲインが徐々に増加する、推定路面反力の微分特性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者によるハンドル操作をモータにて補助する電動パワーステアリング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者による車両のハンドル操作をモータにて補助する電動パワーステアリング制御装置において、車両の旋回時に発生するロール振動を抑制するために、検出した車両状態に基づいてロール振動の発生を判定し、ロール振動が発生すると判定した場合に、通常よりも転舵輪の切れ角が小さくなるように制御するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３７３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術では、転舵輪の切れ角が小さくなるように制御することにより、車両の旋回応答（ヨー応答）が低下し、運転者による操舵に対応して十分に旋回しない車両特性になってしまうという問題があった。
【０００５】
図６は、車両のヨー応答とロール応答のゲイン特性を示すボード線図である。図６に示すように、ヨー応答とロール応答の周波数帯がほぼ同じであるためにヨー応答とロール応答とが互いに干渉し、ヨー応答とロール応答とを分離して制御することが困難である。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、車両の旋回応答（ヨー応答）を低下させることなくロール振動を抑制することを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、車両のハンドルに連結され、ハンドルが操作されることにより入力されるハンドルトルクによってハンドルとともに回転する入力軸と、入力軸の回転を操舵輪に伝達することにより操舵輪を操舵させる入力伝達手段と、入力軸と操舵輪のねじれによる操舵トルクを検出するトルク検出手段と、ハンドルの操作による操舵輪の操舵時にハンドルの操作を補助するためのアシスト操舵力を発生させるモータとを備えた電動パワーステアリングシステムに設けられ、モータを制御することによりアシスト操舵力を制御する電動パワーステアリング制御装置である。
【０００８】
また、請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置では、基本アシスト量演算手段が、トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいてハンドルの操作を補助するための基本アシスト量を演算するとともに、アシスト補償量演算手段が、基本アシスト量演算手段により演算された基本アシスト量を補正するためのアシスト補償量を演算する。その後に、アシスト量補正手段が、基本アシスト量演算手段により演算された基本アシスト量を、アシスト補償量演算手段により演算されたアシスト補償量によって補正することにより、補正後アシスト量を演算し、モータ駆動手段が、アシスト量補正手段からの補正後アシスト量に基づいてモータを駆動させる。
【０００９】
そして、アシスト補償量演算手段は、２入力１出力の制御形態を取り、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号であるハンドル操作信号と、車両の挙動が反映された信号である車両挙動信号とに基づき、次の（ａ）および（ｂ）の２つのゲイン特性を満たすようにアシスト補償量を演算する。
【００１０】
（ａ）ハンドル操作信号に対するアシスト補償量のゲイン特性については、ハンドル操作信号の周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、ハンドル操作信号の周波数が高くなるにつれて、アシスト補償量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。
【００１１】
（ｂ）車両挙動信号に対するアシスト補償量のゲイン特性については、車両挙動信号の周波数が、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、車両挙動信号の周波数が高くなるにつれて、アシスト補償量のゲインが徐々に増加する、車両挙動信号の微分特性を有する。
【００１２】
このように構成された電動パワーステアリング制御装置では、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号（ハンドル操作信号）と、車両の挙動が反映された信号（車両挙動信号）を用いることにより、車両の運転者によるハンドルの操作により生じるヨー応答については、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号（ハンドル操作信号）に基づいた上記（ａ）のゲイン特性を用いてヨー応答を制御するとともに、ヨー運動などの車両の挙動により生じるロール応答については、車両の挙動が反映された信号（車両挙動信号）に基づいた上記（ｂ）のゲイン特性を用いてロール応答を制御することができる。
【００１３】
そして、上記（ａ）のゲイン特性では、ハンドル操作信号の周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、ハンドル操作信号の周波数が高くなるにつれて、アシスト補償量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。すなわち、上記（ａ）のゲイン特性のうち、主に、ハンドル操作信号の周波数が第１設定周波数以下となる周波数帯のゲイン特性によって、ヨー応答を制御する。
【００１４】
また従来、例えば図５（ａ）に示すような微分特性によってメカ系の振動を抑制可能であることが知られており、上記（ｂ）のゲイン特性を用いてロール振動を抑制することができる。
【００１５】
さらに、上記（ｂ）のゲイン特性では、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、アシスト補償量のゲインが徐々に増加する特性を有するため、第１設定周波数と第２設定周波数の間の周波数帯では、ヨー応答との干渉が抑制された状態でロール応答を制御することができる。上述のように、上記（ａ）のゲイン特性では主に、第１設定周波数以下となる周波数帯のゲイン特性によってヨー応答を制御するからである。
【００１６】
以上より、請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置によれば、ヨー応答を低下させることなくロール振動を抑制することが可能となる。
ここで、アシスト補償量演算手段がアシスト補償量を演算する際に用いるハンドル操作信号は、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号である限り種々の信号を採用可能であるが、例えば請求項２に記載のように、ハンドル操作信号として、操舵トルク、基本アシスト量、およびハンドルの回転角度の何れか１つを示す信号に基づいて、アシスト補償量を演算するようにするとよい。
【００１７】
このように構成された電動パワーステアリング制御装置によれば、ハンドル操作信号として、車両の運転者によるハンドルの操作をより良く反映した信号が用いられるため、より精度の高いヨー応答制御の実現が可能となる。
【００１８】
また、アシスト補償量演算手段がアシスト補償量を演算する際に用いる車両挙動信号は、車両の挙動が反映された信号である限り種々の信号を採用可能であるが、例えば請求項３に記載のように、操舵輪が車両の走行路面から受ける力である路面反力、モータの回転角度、モータの回転速度、インターミディエイトシャフトのトルク、ラックのストローク、ラックの推力、タイヤの角度、タイヤの点横力の何れか１つを示す信号に基づいて、アシスト補償量を演算するようにするとよい。
【００１９】
このように構成された電動パワーステアリング制御装置によれば、車両挙動信号として、車両の挙動をより良く反映した信号が用いられるため、より精度の高いロール応答制御の実現が可能となる。
【００２０】
また、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置において、請求項４に記載のように、車両速度検出手段が車両の速度を検出するとともに、車速ゲイン演算手段が、車両速度検出手段により検出された車両の速度に応じたゲインである車速ゲインを演算し、アシスト補償量補正手段が、アシスト補償量演算手段により演算されたアシスト補償量と車速ゲイン演算手段により演算された車速ゲインとの乗算を行うことによりアシスト補償量を補正するようにしてもよい。
【００２１】
このように構成された電動パワーステアリング制御装置によれば、車両速度に応じてアシスト補償量が補正されるため、車両速度に応じたより適切なアシスト補償量に基づいて基本アシスト量を補正でき、車両速度が考慮された適切な制御の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ＥＰＳシステム１の概略構成を示す構成図である。
【図２】ＥＰＳシステム１について入力トルクと制御方法を説明する図である。
【図３】補正アシスト量演算部３１の周波数特性を示すボード線図である。
【図４】ＥＰＳシステム１の周波数特性を示すボード線図である。
【図５】微分特性の具体例とＥＰＳシステム１の効果を示すボード線図である。
【図６】ヨー応答とロール応答のゲイン特性を示すボード線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１は、本発明が適用された実施形態の電動パワーステアリングシステム１の概略構成を示す構成図である。
【００２４】
電動パワーステアリングシステム１（以下、ＥＰＳ（Electric Power Steering）システム１という）は、運転者によるハンドル２の操作をモータ６によってアシスト（補助）するものである。ハンドル２は、ステアリングシャフト３の一端に固定され、ステアリングシャフト３の他端にはトルクセンサ４が接続されており、このトルクセンサ４の他端には、インターミディエイトシャフト５が接続されている。
【００２５】
トルクセンサ４は、操舵トルクを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。
【００２６】
モータ６は、ハンドル２の操舵力をアシスト（補助）するものであり、その回転軸の先端にウォームギアが設けられ、このウォームギアが、インターミディエイトシャフト５に設けられたウォームホイールと噛み合っている。これにより、モータ６の回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。逆に、ハンドル２の操作や路面１２からの反力（路面反力）によってインターミディエイトシャフト５が回転されると、その回転がモータ６に伝達されてモータ６も回転されることになる。なおモータ６は、ＥＰＳ用（またはアシスト用）モータであり、モータ６の内部にモータ回転角センサを備え、モータ６の回転角度を示す情報（以下、モータ回転角度情報という）を出力可能に構成されている。
【００２７】
インターミディエイトシャフト５における、トルクセンサ４が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス７に接続されている。ステアリングギアボックス７は、図示しないラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト５の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、運転者がハンドル２を回すと、インターミディエイトシャフト５が回転（すなわち、ピニオンギアが回転）し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド８が取り付けられており、ラックとともにタイロッド８が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド８がその先のナックルアーム９を引っ張ったり押したりすることで、タイヤ１０の向きが変わる。
【００２８】
また、車両における所定の部位には、車両速度を検出するための車速センサ１１が設けられている。
このような構成により、運転者がハンドル２を回転させると、その回転がステアリングシャフト３、トルクセンサ４、およびインターミディエイトシャフト５を介してステアリングギアボックス７に伝達される。そして、ステアリングギアボックス７内で、インターミディエイトシャフト５の回転がタイロッド８の左右移動に変換され、タイロッド８が動くことによって、左右の両タイヤ１０が操舵される。
【００２９】
電動パワーステアリングＥＣＵ（Electric Power Steering Electronic Control Unit）２０（以下、ＥＰＳＥＣＵ２０という）は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ４にて検出された操舵トルク、車速センサ１１にて検出された車両速度、およびモータ回転角センサにて検出された回転角度に基づいて、アシスト操舵力を演算する。そして、その演算結果に応じてモータ６を駆動制御することにより、運転者がハンドル２を回す力（延いては両タイヤ１０を操舵する力）のアシスト量を制御するものである。
【００３０】
具体的には、ＥＰＳＥＣＵ２０は、基本アシスト量を演算する基本アシスト量演算部２１と、アシスト補償量を演算するアシスト補償量演算部２２と、基本アシスト量とアシスト補償量を加算することによりアシスト指令値を演算する加算部２３と、加算部２３からのアシスト指令値に基づいてモータ６を駆動するモータ駆動回路２４とを備えている。
【００３１】
基本アシスト量演算部２１は、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクおよび車速センサ１１にて検出された車両速度に基づき、基本アシスト量を演算する。具体的には、操舵トルクが大きいほど基本アシスト量が大きく（すなわち、モータ６の、ハンドル２の回転をアシストする方向のトルクが大きく）なるよう、また、車両速度が大きいほど基本アシスト量は小さくなるよう、例えば予め用意した操舵トルク−基本アシスト量マップを参照すること等によって、基本アシスト量を演算する。
【００３２】
アシスト補償量演算部２２は、補正アシスト量演算部３１、モータ角速度演算部３２、前回値保持部３３、路面反力推定部３４、車速ゲイン演算部３５、および乗算部３６を備えている。
【００３３】
まず補正アシスト量演算部３１は、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクおよび路面反力推定部３４にて推定された路面反力（以下、推定路面反力ともいう）に基づき、基本アシスト量演算部２１により演算された基本アシスト量を補正するための補正アシスト量を演算する。
【００３４】
またモータ角速度演算部３２は、モータ６から出力されるモータ回転角度情報の時間変化に基づいて、モータ６の回転角速度を演算する。
また前回値保持部３３は、加算部２３から出力されるアシスト指令値を入力し、新たにアシスト指令値が入力するまで、入力したアシスト指令値を保持する。以下、前回値保持部３３に保持されている値をアシスト量前回値という。
【００３５】
また路面反力推定部３４は、トルクセンサ４にて検出された操舵トルク、モータ角速度演算部３２にて演算された回転角速度、および前回値保持部３３にて保持されているアシスト量前回値に基づき、路面１２からの反力（路面反力）を推定し、推定した路面反力を示す信号（以下、推定路面反力信号という）を出力する。
【００３６】
また車速ゲイン演算部３５は、車両速度に対するゲインを、例えば予め用意した車両速度−ゲインマップを参照すること等によって演算する。
また乗算部３６は、補正アシスト量演算部３１から出力された補正アシスト量と、車速ゲイン演算部３５から出力されたゲインとを乗算し、この乗算値を、アシスト補償量として出力する。
【００３７】
モータ駆動回路２４は、基本アシスト量にアシスト補償量が加算されて得られたアシスト指令値に基づき、モータ６に電流を供給してモータ６を駆動する。
その他、ＥＰＳＥＣＵ２０は、基本アシスト量の安定性を高めるための位相補償部、操舵トルクの変化に対する応答速度を高めるためのフィードフォワード制御部、アシスト指令値（電流指令値）とモータ６の実際の電流値との偏差に基づくフィードバック制御（例えばＰＩ制御など）によってモータ駆動回路２４に与える最終的な電流指令値を決定するフィードバック制御部など、種々の機能ブロックを備えているが、図１ではこれらの図示を省略している。
【００３８】
図２は、ＥＰＳシステム１に入力するトルクと、ＥＰＳシステム１の制御方法を説明する図である。
図２に示すように、ハンドルが操作されることにより入力されるハンドルトルクＴｈによってステアリングシャフト３がハンドルとともに回転し、この回転に起因したねじれにより操舵トルクＴｓが発生する。この操舵トルクＴｓをトルクセンサ４が検出し、検出された操舵トルクＴｓに応じたモータトルクＴｍをモータ６が発生させる。これにより、タイヤ１０の向きが変わり、路面１２から反力（路面反力）Ｔｌが入力する。
【００３９】
そしてＥＰＳシステム１は、トルクセンサ４で検出した操舵トルクＴｓを入力信号として使用してヨー応答を制御する（矢印ＡＬ１を参照）とともに、路面反力推定部３４で推定した路面反力Ｔｌを入力信号として使用してロール応答を制御する（矢印ＡＬ２を参照）。
【００４０】
図３（ａ），（ｂ）は、補正アシスト量演算部３１の周波数特性を示すボード線図である。図３（ａ）は操舵トルクに対するゲイン特性を示し（図３（ａ）中の破線を参照）、図３（ｂ）は推定路面反力に対するゲイン特性を示す（図３（ｂ）中の破線を参照）。なお、図３(ａ)のボード線図における縦軸の物理量はヨーレートであり、図３(ｂ)のボード線図における縦軸の物理量はロールレートである。また図３（ａ）では、ＥＰＳシステム１におけるヨー応答のゲイン特性の概略を重ねて示し（図３（ａ）中の実線を参照）、図３（ｂ）では、ＥＰＳシステム１におけるロール応答のゲイン特性の概略を重ねて示している（図３（ｂ）中の実線を参照）。
【００４１】
補正アシスト量演算部３１は、１次フィルタ形状を有するゲイン特性によりヨー応答を変更するように構成されており、本実施形態において具体的には、図３（ａ）に示すように、操舵トルクの周波数が１Ｈｚ以下である場合には、ゲインが一定値（本実施形態では−１０ｄＢ）であり、操舵トルクの周波数が１Ｈｚ〜３Ｈｚである場合には、周波数が高くなるにつれてゲインが徐々に減少し、周波数が３Ｈｚのときにゲインが約−４０ｄＢになるように設計されている。なお、図３（ａ）に示していないが、補正アシスト量演算部３１は、操舵トルクの周波数が３Ｈｚを超えている場合には、ゲインが−４０ｄＢ以下になるように設計されている。
【００４２】
さらに補正アシスト量演算部３１は、微分特性を有するゲイン特性によりロール応答を抑制するように構成されており、本実施形態において具体的には、図３（ｂ）に示すように、推定路面反力の周波数が０．７Ｈｚである場合にゲインが約−４０ｄＢであり、推定路面反力の周波数が０．７Ｈｚ〜３Ｈｚである場合には、周波数が高くなるにつれてゲインが徐々に上昇し、周波数が３Ｈｚのときにゲインが約−１５ｄＢになり、さらに推定路面反力の周波数が３Ｈｚ〜８Ｈｚである場合には、周波数が高くなるにつれてゲインが徐々に減少し、周波数が８Ｈｚのときにゲインが約−４０ｄＢになるように設計されている。なお、図３（ｂ）に示していないが、補正アシスト量演算部３１は、推定路面反力の周波数が０．７Ｈｚ未満である場合と８Ｈｚを超えている場合には、ゲインが−４０ｄＢ以下になるように設計されている。
【００４３】
このように構成された本実施形態のＥＰＳシステム１の周波数特性の一例を図４に示す。図４は、本実施形態のＥＰＳシステム１の周波数特性（図４中の実線を参照）を、アシスト補償量演算部２２にて演算されたアシスト補償量による基本アシスト量の補正がない場合の周波数特性（図４中の破線を参照）とともに表したボード線図であり、（ａ）はモータトルクに対するヨー応答を表す周波数特性であり、（ｂ）はモータトルクに対するロール応答を表す周波数特性である。なお、図４(ａ)のボード線図における縦軸の物理量はヨーレートであり、図４(ｂ)のボード線図における縦軸の物理量はロールレートである。
【００４４】
本実施形態のＥＰＳシステム１では、図４（ｂ）に示すように、ロール応答については、２Ｈｚ近傍の共振周波数帯の応答が低下しており、ロール振動を抑制することができる。さらに、図４（ａ）に示すように、ヨー応答については、２Ｈｚ帯まではほぼ同じ周波数特性であり、ヨー応答の低下は見られない。
【００４５】
このように構成されたＥＰＳシステム１では、アシスト補償量演算部２２が、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された操舵トルクと、車両の挙動が反映された推定路面反力とに基づき、２入力１出力の制御形態で、次の（ａ）および（ｂ）の２つのゲイン特性を満たすようにアシスト補償量を演算する。
【００４６】
（ａ）操舵トルクに対する補正アシスト量のゲイン特性については、操舵トルクの周波数が予め設定された第１設定周波数（本実施形態では１Ｈｚ）を超えると、操舵トルクの周波数が高くなるにつれて、補正アシスト量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。
【００４７】
（ｂ）推定路面反力に対する補正アシスト量のゲイン特性については、推定路面反力の周波数が、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数（本実施形態では３Ｈｚ）になるまでは、推定路面反力の周波数が高くなるにつれて、補正アシスト量のゲインが徐々に増加する、推定路面反力の微分特性を有する。
【００４８】
これにより、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号（以下、ハンドル操作信号という）と、車両の挙動が反映された信号（以下、車両挙動信号という）を用いることにより、車両の運転者によるハンドルの操作により生じるヨー応答については、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号（本実施形態では操舵トルク）に基づいた上記（ａ）のゲイン特性を用いてヨー応答を制御するとともに、ヨー運動などの車両の挙動により生じるロール応答については、車両の挙動が反映された信号（本実施形態では推定路面反力）に基づいた上記（ｂ）のゲイン特性を用いてロール応答を制御することができる。
【００４９】
そして、上記（ａ）のゲイン特性では、操舵トルクの周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、操舵トルクの周波数が高くなるにつれて、補正アシスト量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。すなわち、上記（ａ）のゲイン特性のうち、主に、操舵トルクの周波数が第１設定周波数以下となる周波数帯のゲイン特性によって、ヨー応答を制御する。
【００５０】
また従来、例えば図５（ａ）に示すような微分特性によってメカ系の振動を抑制可能であることが知られており、上記（ｂ）のゲイン特性を用いてロール振動を抑制することができる。図５（ａ）は、微分特性の具体例を示すボード線図とともにメカ系の振動を微分特性により抑制可能であることを説明する図であり、ボード線図の上図はゲイン特性を示し、下図は位相特性を示す。
【００５１】
さらに、上記（ｂ）のゲイン特性では、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、補正アシスト量のゲインが徐々に増加する特性を有するため、図５（ｂ）の矢印ＡＬ３で示すように、第１設定周波数（１Ｈｚ）と第２設定周波数（３Ｈｚ）の間の周波数帯では、ヨー応答との干渉が抑制された状態でロール応答を制御することができる。上述のように、上記（ａ）のゲイン特性では主に、第１設定周波数以下となる周波数帯のゲイン特性によってヨー応答を制御するからである。図５（ｂ）は、補正アシスト量演算部３１の周波数特性を示すボード線図である。図５（ｂ）では、操舵トルクに対するゲイン特性（破線Ｌ１を参照）と、推定路面反力に対するゲイン特性（破線Ｌ２を参照）と、ＥＰＳシステム１におけるヨー応答のゲイン特性（実線Ｌ３を参照）と、ＥＰＳシステム１におけるロール応答のゲイン特性（実線Ｌ４を参照）を重ねて示している。なお、図５(ｂ)のボード線図における縦軸の物理量はヨーレートまたはロールレートである。
【００５２】
以上より、本実施形態のＥＰＳシステム１によれば、ヨー応答を低下させることなくロール振動を抑制することが可能となる。
また、車速ゲイン演算部３５が、車速センサ１１にて検出された車両速度に応じた車速ゲインを演算し、乗算部３６が、補正アシスト量演算部３１により演算された補正アシスト量と、車速ゲイン演算部３５により演算された車速ゲインとの乗算を行うことによりアシスト補償量を補正する。
【００５３】
これにより、車両速度に応じてアシスト補償量が補正されるため、車両速度に応じたより適切なアシスト補償量に基づいて基本アシスト量を補正でき、車両速度が考慮された適切な制御の実現が可能となる。
【００５４】
以上説明した実施形態において、ステアリングシャフト３は本発明における入力軸、タイヤ１０は本発明における操舵輪、インターミディエイトシャフト５とステアリングギアボックス７とタイロッド８とナックルアーム９は本発明における入力伝達手段、トルクセンサ４は本発明におけるトルク検出手段、ＥＰＳＥＣＵ２０は本発明における電動パワーステアリング制御装置、基本アシスト量演算部２１は本発明における基本アシスト量演算手段、アシスト補償量演算部２２は本発明におけるアシスト補償量演算手段、加算部２３は本発明におけるアシスト量補正手段、モータ駆動回路２４は本発明におけるモータ駆動手段、操舵トルクは本発明におけるハンドル操作信号、推定路面反力は本発明における車両挙動信号、車速センサ１１は本発明における車両速度検出手段、車速ゲイン演算部３５は本発明における車速ゲイン演算手段、乗算部３６は本発明におけるアシスト補償量補正手段である。
【００５５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態においては、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクを用いてヨー応答を制御するものを示したが、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号として、操舵トルクの代わりに、基本アシスト量またはハンドルの回転角度を示す信号を用いるようにしてもよい。
【００５６】
また上記実施形態においては、路面反力推定部３４にて推定された推定路面反力を用いてロール応答を制御するものを示したが、車両の挙動が反映された信号として、推定路面反力の代わりに、モータ６の回転角度、モータ６の回転速度、インターミディエイトシャフト５のトルク、ラックのストローク、ラックの推力、タイヤ１０の角度、タイヤ１０の点横力の何れか１つを示す信号を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…電動パワーステアリングシステム、２…ハンドル、３…ステアリングシャフト、４…トルクセンサ、５…インターミディエイトシャフト、６…モータ、７…ステアリングギアボックス、８…タイロッド、９…ナックルアーム、１０…タイヤ、１１…車速センサ、１２…路面、２０…ＥＰＳＥＣＵ、２１…基本アシスト量演算部、２２…アシスト補償量演算部、２３…加算部、２４…モータ駆動回路、３１…補正アシスト量演算部、３２…モータ角速度演算部、３３…前回値保持部、３４…路面反力推定部、３５…車速ゲイン演算部、３６…乗算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者によるハンドル操作をモータにて補助する電動パワーステアリング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者による車両のハンドル操作をモータにて補助する電動パワーステアリング制御装置において、車両の旋回時に発生するロール振動を抑制するために、検出した車両状態に基づいてロール振動の発生を判定し、ロール振動が発生すると判定した場合に、通常よりも転舵輪の切れ角が小さくなるように制御するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３７３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術では、転舵輪の切れ角が小さくなるように制御することにより、車両の旋回応答（ヨー応答）が低下し、運転者による操舵に対応して十分に旋回しない車両特性になってしまうという問題があった。
【０００５】
図６は、車両のヨー応答とロール応答のゲイン特性を示すボード線図である。図６に示すように、ヨー応答とロール応答の周波数帯がほぼ同じであるためにヨー応答とロール応答とが互いに干渉し、ヨー応答とロール応答とを分離して制御することが困難である。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、車両の旋回応答（ヨー応答）を低下させることなくロール振動を抑制することを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、車両のハンドルに連結され、ハンドルが操作されることにより入力されるハンドルトルクによってハンドルとともに回転する入力軸と、入力軸の回転を操舵輪に伝達することにより操舵輪を操舵させる入力伝達手段と、入力軸と操舵輪のねじれによる操舵トルクを検出するトルク検出手段と、ハンドルの操作による操舵輪の操舵時にハンドルの操作を補助するためのアシスト操舵力を発生させるモータとを備えた電動パワーステアリングシステムに設けられ、モータを制御することによりアシスト操舵力を制御する電動パワーステアリング制御装置である。
【０００８】
また、請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置では、基本アシスト量演算手段が、トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいてハンドルの操作を補助するための基本アシスト量を演算するとともに、アシスト補償量演算手段が、基本アシスト量演算手段により演算された基本アシスト量を補正するためのアシスト補償量を演算する。その後に、アシスト量補正手段が、基本アシスト量演算手段により演算された基本アシスト量を、アシスト補償量演算手段により演算されたアシスト補償量によって補正することにより、補正後アシスト量を演算し、モータ駆動手段が、アシスト量補正手段からの補正後アシスト量に基づいてモータを駆動させる。
【０００９】
そして、アシスト補償量演算手段は、２入力１出力の制御形態を取り、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号であるハンドル操作信号と、車両の挙動が反映された信号である車両挙動信号とに基づき、次の（ａ）および（ｂ）の２つのゲイン特性を満たすようにアシスト補償量を演算する。
【００１０】
（ａ）ハンドル操作信号に対するアシスト補償量のゲイン特性については、ハンドル操作信号の周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、ハンドル操作信号の周波数が高くなるにつれて、アシスト補償量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。
【００１１】
（ｂ）車両挙動信号に対するアシスト補償量のゲイン特性については、車両挙動信号の周波数が、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、車両挙動信号の周波数が高くなるにつれて、アシスト補償量のゲインが徐々に増加する、車両挙動信号の微分特性を有する。
【００１２】
このように構成された電動パワーステアリング制御装置では、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号（ハンドル操作信号）と、車両の挙動が反映された信号（車両挙動信号）を用いることにより、車両の運転者によるハンドルの操作により生じるヨー応答については、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号（ハンドル操作信号）に基づいた上記（ａ）のゲイン特性を用いてヨー応答を制御するとともに、ヨー運動などの車両の挙動により生じるロール応答については、車両の挙動が反映された信号（車両挙動信号）に基づいた上記（ｂ）のゲイン特性を用いてロール応答を制御することができる。
【００１３】
そして、上記（ａ）のゲイン特性では、ハンドル操作信号の周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、ハンドル操作信号の周波数が高くなるにつれて、アシスト補償量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。すなわち、上記（ａ）のゲイン特性のうち、主に、ハンドル操作信号の周波数が第１設定周波数以下となる周波数帯のゲイン特性によって、ヨー応答を制御する。
【００１４】
また従来、例えば図５（ａ）に示すような微分特性によってメカ系の振動を抑制可能であることが知られており、上記（ｂ）のゲイン特性を用いてロール振動を抑制することができる。
【００１５】
さらに、上記（ｂ）のゲイン特性では、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、アシスト補償量のゲインが徐々に増加する特性を有するため、第１設定周波数と第２設定周波数の間の周波数帯では、ヨー応答との干渉が抑制された状態でロール応答を制御することができる。上述のように、上記（ａ）のゲイン特性では主に、第１設定周波数以下となる周波数帯のゲイン特性によってヨー応答を制御するからである。
【００１６】
以上より、請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置によれば、ヨー応答を低下させることなくロール振動を抑制することが可能となる。
ここで、アシスト補償量演算手段がアシスト補償量を演算する際に用いるハンドル操作信号は、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号である限り種々の信号を採用可能であるが、例えば請求項２に記載のように、ハンドル操作信号として、操舵トルク、基本アシスト量、およびハンドルの回転角度の何れか１つを示す信号に基づいて、アシスト補償量を演算するようにするとよい。
【００１７】
このように構成された電動パワーステアリング制御装置によれば、ハンドル操作信号として、車両の運転者によるハンドルの操作をより良く反映した信号が用いられるため、より精度の高いヨー応答制御の実現が可能となる。
【００１８】
また、アシスト補償量演算手段がアシスト補償量を演算する際に用いる車両挙動信号は、車両の挙動が反映された信号である限り種々の信号を採用可能であるが、例えば請求項３に記載のように、操舵輪が車両の走行路面から受ける力である路面反力、モータの回転角度、モータの回転速度、インターミディエイトシャフトのトルク、ラックのストローク、ラックの推力、タイヤの角度、タイヤの点横力の何れか１つを示す信号に基づいて、アシスト補償量を演算するようにするとよい。
【００１９】
このように構成された電動パワーステアリング制御装置によれば、車両挙動信号として、車両の挙動をより良く反映した信号が用いられるため、より精度の高いロール応答制御の実現が可能となる。
【００２０】
また、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置において、請求項４に記載のように、車両速度検出手段が車両の速度を検出するとともに、車速ゲイン演算手段が、車両速度検出手段により検出された車両の速度に応じたゲインである車速ゲインを演算し、アシスト補償量補正手段が、アシスト補償量演算手段により演算されたアシスト補償量と車速ゲイン演算手段により演算された車速ゲインとの乗算を行うことによりアシスト補償量を補正するようにしてもよい。
【００２１】
このように構成された電動パワーステアリング制御装置によれば、車両速度に応じてアシスト補償量が補正されるため、車両速度に応じたより適切なアシスト補償量に基づいて基本アシスト量を補正でき、車両速度が考慮された適切な制御の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ＥＰＳシステム１の概略構成を示す構成図である。
【図２】ＥＰＳシステム１について入力トルクと制御方法を説明する図である。
【図３】補正アシスト量演算部３１の周波数特性を示すボード線図である。
【図４】ＥＰＳシステム１の周波数特性を示すボード線図である。
【図５】微分特性の具体例とＥＰＳシステム１の効果を示すボード線図である。
【図６】ヨー応答とロール応答のゲイン特性を示すボード線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１は、本発明が適用された実施形態の電動パワーステアリングシステム１の概略構成を示す構成図である。
【００２４】
電動パワーステアリングシステム１（以下、ＥＰＳ（Electric Power Steering）システム１という）は、運転者によるハンドル２の操作をモータ６によってアシスト（補助）するものである。ハンドル２は、ステアリングシャフト３の一端に固定され、ステアリングシャフト３の他端にはトルクセンサ４が接続されており、このトルクセンサ４の他端には、インターミディエイトシャフト５が接続されている。
【００２５】
トルクセンサ４は、操舵トルクを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。
【００２６】
モータ６は、ハンドル２の操舵力をアシスト（補助）するものであり、その回転軸の先端にウォームギアが設けられ、このウォームギアが、インターミディエイトシャフト５に設けられたウォームホイールと噛み合っている。これにより、モータ６の回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。逆に、ハンドル２の操作や路面１２からの反力（路面反力）によってインターミディエイトシャフト５が回転されると、その回転がモータ６に伝達されてモータ６も回転されることになる。なおモータ６は、ＥＰＳ用（またはアシスト用）モータであり、モータ６の内部にモータ回転角センサを備え、モータ６の回転角度を示す情報（以下、モータ回転角度情報という）を出力可能に構成されている。
【００２７】
インターミディエイトシャフト５における、トルクセンサ４が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス７に接続されている。ステアリングギアボックス７は、図示しないラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト５の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、運転者がハンドル２を回すと、インターミディエイトシャフト５が回転（すなわち、ピニオンギアが回転）し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド８が取り付けられており、ラックとともにタイロッド８が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド８がその先のナックルアーム９を引っ張ったり押したりすることで、タイヤ１０の向きが変わる。
【００２８】
また、車両における所定の部位には、車両速度を検出するための車速センサ１１が設けられている。
このような構成により、運転者がハンドル２を回転させると、その回転がステアリングシャフト３、トルクセンサ４、およびインターミディエイトシャフト５を介してステアリングギアボックス７に伝達される。そして、ステアリングギアボックス７内で、インターミディエイトシャフト５の回転がタイロッド８の左右移動に変換され、タイロッド８が動くことによって、左右の両タイヤ１０が操舵される。
【００２９】
電動パワーステアリングＥＣＵ（Electric Power Steering Electronic Control Unit）２０（以下、ＥＰＳＥＣＵ２０という）は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ４にて検出された操舵トルク、車速センサ１１にて検出された車両速度、およびモータ回転角センサにて検出された回転角度に基づいて、アシスト操舵力を演算する。そして、その演算結果に応じてモータ６を駆動制御することにより、運転者がハンドル２を回す力（延いては両タイヤ１０を操舵する力）のアシスト量を制御するものである。
【００３０】
具体的には、ＥＰＳＥＣＵ２０は、基本アシスト量を演算する基本アシスト量演算部２１と、アシスト補償量を演算するアシスト補償量演算部２２と、基本アシスト量とアシスト補償量を加算することによりアシスト指令値を演算する加算部２３と、加算部２３からのアシスト指令値に基づいてモータ６を駆動するモータ駆動回路２４とを備えている。
【００３１】
基本アシスト量演算部２１は、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクおよび車速センサ１１にて検出された車両速度に基づき、基本アシスト量を演算する。具体的には、操舵トルクが大きいほど基本アシスト量が大きく（すなわち、モータ６の、ハンドル２の回転をアシストする方向のトルクが大きく）なるよう、また、車両速度が大きいほど基本アシスト量は小さくなるよう、例えば予め用意した操舵トルク−基本アシスト量マップを参照すること等によって、基本アシスト量を演算する。
【００３２】
アシスト補償量演算部２２は、補正アシスト量演算部３１、モータ角速度演算部３２、前回値保持部３３、路面反力推定部３４、車速ゲイン演算部３５、および乗算部３６を備えている。
【００３３】
まず補正アシスト量演算部３１は、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクおよび路面反力推定部３４にて推定された路面反力（以下、推定路面反力ともいう）に基づき、基本アシスト量演算部２１により演算された基本アシスト量を補正するための補正アシスト量を演算する。
【００３４】
またモータ角速度演算部３２は、モータ６から出力されるモータ回転角度情報の時間変化に基づいて、モータ６の回転角速度を演算する。
また前回値保持部３３は、加算部２３から出力されるアシスト指令値を入力し、新たにアシスト指令値が入力するまで、入力したアシスト指令値を保持する。以下、前回値保持部３３に保持されている値をアシスト量前回値という。
【００３５】
また路面反力推定部３４は、トルクセンサ４にて検出された操舵トルク、モータ角速度演算部３２にて演算された回転角速度、および前回値保持部３３にて保持されているアシスト量前回値に基づき、路面１２からの反力（路面反力）を推定し、推定した路面反力を示す信号（以下、推定路面反力信号という）を出力する。
【００３６】
また車速ゲイン演算部３５は、車両速度に対するゲインを、例えば予め用意した車両速度−ゲインマップを参照すること等によって演算する。
また乗算部３６は、補正アシスト量演算部３１から出力された補正アシスト量と、車速ゲイン演算部３５から出力されたゲインとを乗算し、この乗算値を、アシスト補償量として出力する。
【００３７】
モータ駆動回路２４は、基本アシスト量にアシスト補償量が加算されて得られたアシスト指令値に基づき、モータ６に電流を供給してモータ６を駆動する。
その他、ＥＰＳＥＣＵ２０は、基本アシスト量の安定性を高めるための位相補償部、操舵トルクの変化に対する応答速度を高めるためのフィードフォワード制御部、アシスト指令値（電流指令値）とモータ６の実際の電流値との偏差に基づくフィードバック制御（例えばＰＩ制御など）によってモータ駆動回路２４に与える最終的な電流指令値を決定するフィードバック制御部など、種々の機能ブロックを備えているが、図１ではこれらの図示を省略している。
【００３８】
図２は、ＥＰＳシステム１に入力するトルクと、ＥＰＳシステム１の制御方法を説明する図である。
図２に示すように、ハンドルが操作されることにより入力されるハンドルトルクＴｈによってステアリングシャフト３がハンドルとともに回転し、この回転に起因したねじれにより操舵トルクＴｓが発生する。この操舵トルクＴｓをトルクセンサ４が検出し、検出された操舵トルクＴｓに応じたモータトルクＴｍをモータ６が発生させる。これにより、タイヤ１０の向きが変わり、路面１２から反力（路面反力）Ｔｌが入力する。
【００３９】
そしてＥＰＳシステム１は、トルクセンサ４で検出した操舵トルクＴｓを入力信号として使用してヨー応答を制御する（矢印ＡＬ１を参照）とともに、路面反力推定部３４で推定した路面反力Ｔｌを入力信号として使用してロール応答を制御する（矢印ＡＬ２を参照）。
【００４０】
図３（ａ），（ｂ）は、補正アシスト量演算部３１の周波数特性を示すボード線図である。図３（ａ）は操舵トルクに対するゲイン特性を示し（図３（ａ）中の破線を参照）、図３（ｂ）は推定路面反力に対するゲイン特性を示す（図３（ｂ）中の破線を参照）。なお、図３(ａ)のボード線図における縦軸の物理量はヨーレートであり、図３(ｂ)のボード線図における縦軸の物理量はロールレートである。また図３（ａ）では、ＥＰＳシステム１におけるヨー応答のゲイン特性の概略を重ねて示し（図３（ａ）中の実線を参照）、図３（ｂ）では、ＥＰＳシステム１におけるロール応答のゲイン特性の概略を重ねて示している（図３（ｂ）中の実線を参照）。
【００４１】
補正アシスト量演算部３１は、１次フィルタ形状を有するゲイン特性によりヨー応答を変更するように構成されており、本実施形態において具体的には、図３（ａ）に示すように、操舵トルクの周波数が１Ｈｚ以下である場合には、ゲインが一定値（本実施形態では−１０ｄＢ）であり、操舵トルクの周波数が１Ｈｚ〜３Ｈｚである場合には、周波数が高くなるにつれてゲインが徐々に減少し、周波数が３Ｈｚのときにゲインが約−４０ｄＢになるように設計されている。なお、図３（ａ）に示していないが、補正アシスト量演算部３１は、操舵トルクの周波数が３Ｈｚを超えている場合には、ゲインが−４０ｄＢ以下になるように設計されている。
【００４２】
さらに補正アシスト量演算部３１は、微分特性を有するゲイン特性によりロール応答を抑制するように構成されており、本実施形態において具体的には、図３（ｂ）に示すように、推定路面反力の周波数が０．７Ｈｚである場合にゲインが約−４０ｄＢであり、推定路面反力の周波数が０．７Ｈｚ〜３Ｈｚである場合には、周波数が高くなるにつれてゲインが徐々に上昇し、周波数が３Ｈｚのときにゲインが約−１５ｄＢになり、さらに推定路面反力の周波数が３Ｈｚ〜８Ｈｚである場合には、周波数が高くなるにつれてゲインが徐々に減少し、周波数が８Ｈｚのときにゲインが約−４０ｄＢになるように設計されている。なお、図３（ｂ）に示していないが、補正アシスト量演算部３１は、推定路面反力の周波数が０．７Ｈｚ未満である場合と８Ｈｚを超えている場合には、ゲインが−４０ｄＢ以下になるように設計されている。
【００４３】
このように構成された本実施形態のＥＰＳシステム１の周波数特性の一例を図４に示す。図４は、本実施形態のＥＰＳシステム１の周波数特性（図４中の実線を参照）を、アシスト補償量演算部２２にて演算されたアシスト補償量による基本アシスト量の補正がない場合の周波数特性（図４中の破線を参照）とともに表したボード線図であり、（ａ）はモータトルクに対するヨー応答を表す周波数特性であり、（ｂ）はモータトルクに対するロール応答を表す周波数特性である。なお、図４(ａ)のボード線図における縦軸の物理量はヨーレートであり、図４(ｂ)のボード線図における縦軸の物理量はロールレートである。
【００４４】
本実施形態のＥＰＳシステム１では、図４（ｂ）に示すように、ロール応答については、２Ｈｚ近傍の共振周波数帯の応答が低下しており、ロール振動を抑制することができる。さらに、図４（ａ）に示すように、ヨー応答については、２Ｈｚ帯まではほぼ同じ周波数特性であり、ヨー応答の低下は見られない。
【００４５】
このように構成されたＥＰＳシステム１では、アシスト補償量演算部２２が、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された操舵トルクと、車両の挙動が反映された推定路面反力とに基づき、２入力１出力の制御形態で、次の（ａ）および（ｂ）の２つのゲイン特性を満たすようにアシスト補償量を演算する。
【００４６】
（ａ）操舵トルクに対する補正アシスト量のゲイン特性については、操舵トルクの周波数が予め設定された第１設定周波数（本実施形態では１Ｈｚ）を超えると、操舵トルクの周波数が高くなるにつれて、補正アシスト量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。
【００４７】
（ｂ）推定路面反力に対する補正アシスト量のゲイン特性については、推定路面反力の周波数が、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数（本実施形態では３Ｈｚ）になるまでは、推定路面反力の周波数が高くなるにつれて、補正アシスト量のゲインが徐々に増加する、推定路面反力の微分特性を有する。
【００４８】
これにより、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号（以下、ハンドル操作信号という）と、車両の挙動が反映された信号（以下、車両挙動信号という）を用いることにより、車両の運転者によるハンドルの操作により生じるヨー応答については、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号（本実施形態では操舵トルク）に基づいた上記（ａ）のゲイン特性を用いてヨー応答を制御するとともに、ヨー運動などの車両の挙動により生じるロール応答については、車両の挙動が反映された信号（本実施形態では推定路面反力）に基づいた上記（ｂ）のゲイン特性を用いてロール応答を制御することができる。
【００４９】
そして、上記（ａ）のゲイン特性では、操舵トルクの周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、操舵トルクの周波数が高くなるにつれて、補正アシスト量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。すなわち、上記（ａ）のゲイン特性のうち、主に、操舵トルクの周波数が第１設定周波数以下となる周波数帯のゲイン特性によって、ヨー応答を制御する。
【００５０】
また従来、例えば図５（ａ）に示すような微分特性によってメカ系の振動を抑制可能であることが知られており、上記（ｂ）のゲイン特性を用いてロール振動を抑制することができる。図５（ａ）は、微分特性の具体例を示すボード線図とともにメカ系の振動を微分特性により抑制可能であることを説明する図であり、ボード線図の上図はゲイン特性を示し、下図は位相特性を示す。
【００５１】
さらに、上記（ｂ）のゲイン特性では、第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、補正アシスト量のゲインが徐々に増加する特性を有するため、図５（ｂ）の矢印ＡＬ３で示すように、第１設定周波数（１Ｈｚ）と第２設定周波数（３Ｈｚ）の間の周波数帯では、ヨー応答との干渉が抑制された状態でロール応答を制御することができる。上述のように、上記（ａ）のゲイン特性では主に、第１設定周波数以下となる周波数帯のゲイン特性によってヨー応答を制御するからである。図５（ｂ）は、補正アシスト量演算部３１の周波数特性を示すボード線図である。図５（ｂ）では、操舵トルクに対するゲイン特性（破線Ｌ１を参照）と、推定路面反力に対するゲイン特性（破線Ｌ２を参照）と、ＥＰＳシステム１におけるヨー応答のゲイン特性（実線Ｌ３を参照）と、ＥＰＳシステム１におけるロール応答のゲイン特性（実線Ｌ４を参照）を重ねて示している。なお、図５(ｂ)のボード線図における縦軸の物理量はヨーレートまたはロールレートである。
【００５２】
以上より、本実施形態のＥＰＳシステム１によれば、ヨー応答を低下させることなくロール振動を抑制することが可能となる。
また、車速ゲイン演算部３５が、車速センサ１１にて検出された車両速度に応じた車速ゲインを演算し、乗算部３６が、補正アシスト量演算部３１により演算された補正アシスト量と、車速ゲイン演算部３５により演算された車速ゲインとの乗算を行うことによりアシスト補償量を補正する。
【００５３】
これにより、車両速度に応じてアシスト補償量が補正されるため、車両速度に応じたより適切なアシスト補償量に基づいて基本アシスト量を補正でき、車両速度が考慮された適切な制御の実現が可能となる。
【００５４】
以上説明した実施形態において、ステアリングシャフト３は本発明における入力軸、タイヤ１０は本発明における操舵輪、インターミディエイトシャフト５とステアリングギアボックス７とタイロッド８とナックルアーム９は本発明における入力伝達手段、トルクセンサ４は本発明におけるトルク検出手段、ＥＰＳＥＣＵ２０は本発明における電動パワーステアリング制御装置、基本アシスト量演算部２１は本発明における基本アシスト量演算手段、アシスト補償量演算部２２は本発明におけるアシスト補償量演算手段、加算部２３は本発明におけるアシスト量補正手段、モータ駆動回路２４は本発明におけるモータ駆動手段、操舵トルクは本発明におけるハンドル操作信号、推定路面反力は本発明における車両挙動信号、車速センサ１１は本発明における車両速度検出手段、車速ゲイン演算部３５は本発明における車速ゲイン演算手段、乗算部３６は本発明におけるアシスト補償量補正手段である。
【００５５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態においては、トルクセンサ４にて検出された操舵トルクを用いてヨー応答を制御するものを示したが、車両の運転者によるハンドルの操作が反映された信号として、操舵トルクの代わりに、基本アシスト量またはハンドルの回転角度を示す信号を用いるようにしてもよい。
【００５６】
また上記実施形態においては、路面反力推定部３４にて推定された推定路面反力を用いてロール応答を制御するものを示したが、車両の挙動が反映された信号として、推定路面反力の代わりに、モータ６の回転角度、モータ６の回転速度、インターミディエイトシャフト５のトルク、ラックのストローク、ラックの推力、タイヤ１０の角度、タイヤ１０の点横力の何れか１つを示す信号を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…電動パワーステアリングシステム、２…ハンドル、３…ステアリングシャフト、４…トルクセンサ、５…インターミディエイトシャフト、６…モータ、７…ステアリングギアボックス、８…タイロッド、９…ナックルアーム、１０…タイヤ、１１…車速センサ、１２…路面、２０…ＥＰＳＥＣＵ、２１…基本アシスト量演算部、２２…アシスト補償量演算部、２３…加算部、２４…モータ駆動回路、３１…補正アシスト量演算部、３２…モータ角速度演算部、３３…前回値保持部、３４…路面反力推定部、３５…車速ゲイン演算部、３６…乗算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のハンドルに連結され、前記ハンドルが操作されることにより入力されるハンドルトルクによって前記ハンドルとともに回転する入力軸と、
前記入力軸の回転を操舵輪に伝達することにより前記操舵輪を操舵させる入力伝達手段と、
前記入力軸と前記操舵輪のねじれによる操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
前記ハンドルの操作による前記操舵輪の操舵時に前記ハンドルの操作を補助するためのアシスト操舵力を発生させるモータと
を備えた電動パワーステアリングシステムに設けられ、前記モータを制御することにより前記アシスト操舵力を制御する電動パワーステアリング制御装置であって、
前記トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記ハンドルの操作を補助するための基本アシスト量を演算する基本アシスト量演算手段と、
前記基本アシスト量演算手段により演算された前記基本アシスト量を補正するためのアシスト補償量を演算するアシスト補償量演算手段と、
前記基本アシスト量演算手段により演算された前記基本アシスト量を、前記アシスト補償量演算手段により演算された前記アシスト補償量によって補正することにより、補正後アシスト量を演算するアシスト量補正手段と、
前記アシスト量補正手段からの前記補正後アシスト量に基づいて前記モータを駆動させるモータ駆動手段とを備え、
前記アシスト補償量演算手段は、
前記車両の運転者による前記ハンドルの操作が反映された信号であるハンドル操作信号と、前記車両の挙動が反映された信号である車両挙動信号とに基づき、２入力１出力の制御形態で、次の（ａ）および（ｂ）の２つのゲイン特性を満たすように前記アシスト補償量を演算する
ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
（ａ）前記ハンドル操作信号に対する前記アシスト補償量の前記ゲイン特性については、前記ハンドル操作信号の周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、前記ハンドル操作信号の周波数が高くなるにつれて、前記アシスト補償量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。
（ｂ）前記車両挙動信号に対する前記アシスト補償量の前記ゲイン特性については、前記車両挙動信号の周波数が、前記第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、前記車両挙動信号の周波数が高くなるにつれて、前記アシスト補償量のゲインが徐々に増加する、前記車両挙動信号の微分特性を有する。
【請求項２】
前記アシスト補償量演算手段は、前記ハンドル操作信号として、前記操舵トルク、前記基本アシスト量、および前記ハンドルの回転角度の何れか１つを示す信号に基づいて、前記アシスト補償量を演算する
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制御装置。
【請求項３】
前記アシスト補償量演算手段は、前記車両挙動信号として、前記操舵輪が車両の走行路面から受ける力である路面反力、前記モータの回転角度、前記モータの回転速度、インターミディエイトシャフトのトルク、ラックのストローク、ラックの推力、タイヤの角度、タイヤの点横力の何れか１つを示す信号に基づいて、前記アシスト補償量を演算する
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制御装置。
【請求項４】
前記車両の速度を検出する車両速度検出手段と、
前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度に応じたゲインである車速ゲインを演算する車速ゲイン演算手段と、
前記アシスト補償量演算手段により演算された前記アシスト補償量と前記車速ゲイン演算手段により演算された車速ゲインとの乗算を行うことにより前記アシスト補償量を補正するアシスト補償量補正手段とを備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
【請求項１】
車両のハンドルに連結され、前記ハンドルが操作されることにより入力されるハンドルトルクによって前記ハンドルとともに回転する入力軸と、
前記入力軸の回転を操舵輪に伝達することにより前記操舵輪を操舵させる入力伝達手段と、
前記入力軸と前記操舵輪のねじれによる操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
前記ハンドルの操作による前記操舵輪の操舵時に前記ハンドルの操作を補助するためのアシスト操舵力を発生させるモータと
を備えた電動パワーステアリングシステムに設けられ、前記モータを制御することにより前記アシスト操舵力を制御する電動パワーステアリング制御装置であって、
前記トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記ハンドルの操作を補助するための基本アシスト量を演算する基本アシスト量演算手段と、
前記基本アシスト量演算手段により演算された前記基本アシスト量を補正するためのアシスト補償量を演算するアシスト補償量演算手段と、
前記基本アシスト量演算手段により演算された前記基本アシスト量を、前記アシスト補償量演算手段により演算された前記アシスト補償量によって補正することにより、補正後アシスト量を演算するアシスト量補正手段と、
前記アシスト量補正手段からの前記補正後アシスト量に基づいて前記モータを駆動させるモータ駆動手段とを備え、
前記アシスト補償量演算手段は、
前記車両の運転者による前記ハンドルの操作が反映された信号であるハンドル操作信号と、前記車両の挙動が反映された信号である車両挙動信号とに基づき、２入力１出力の制御形態で、次の（ａ）および（ｂ）の２つのゲイン特性を満たすように前記アシスト補償量を演算する
ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
（ａ）前記ハンドル操作信号に対する前記アシスト補償量の前記ゲイン特性については、前記ハンドル操作信号の周波数が予め設定された第１設定周波数を超えると、前記ハンドル操作信号の周波数が高くなるにつれて、前記アシスト補償量のゲインが徐々に減少する１次フィルタの形状を有する。
（ｂ）前記車両挙動信号に対する前記アシスト補償量の前記ゲイン特性については、前記車両挙動信号の周波数が、前記第１設定周波数より高くなるように予め設定された第２設定周波数になるまでは、前記車両挙動信号の周波数が高くなるにつれて、前記アシスト補償量のゲインが徐々に増加する、前記車両挙動信号の微分特性を有する。
【請求項２】
前記アシスト補償量演算手段は、前記ハンドル操作信号として、前記操舵トルク、前記基本アシスト量、および前記ハンドルの回転角度の何れか１つを示す信号に基づいて、前記アシスト補償量を演算する
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制御装置。
【請求項３】
前記アシスト補償量演算手段は、前記車両挙動信号として、前記操舵輪が車両の走行路面から受ける力である路面反力、前記モータの回転角度、前記モータの回転速度、インターミディエイトシャフトのトルク、ラックのストローク、ラックの推力、タイヤの角度、タイヤの点横力の何れか１つを示す信号に基づいて、前記アシスト補償量を演算する
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制御装置。
【請求項４】
前記車両の速度を検出する車両速度検出手段と、
前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度に応じたゲインである車速ゲインを演算する車速ゲイン演算手段と、
前記アシスト補償量演算手段により演算された前記アシスト補償量と前記車速ゲイン演算手段により演算された車速ゲインとの乗算を行うことにより前記アシスト補償量を補正するアシスト補償量補正手段とを備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０３６６４（Ｐ２０１３−１０３６６４Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５００６９（Ｐ２０１１−２５００６９）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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