特開 2022-186096 ステアリング制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022186096

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】ステアリング制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20221208BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20221208BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20221208BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20221208BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

B62D101:00

B62D119:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021094147

(22)【出願日】2021-06-04

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】片岡 資章

【テーマコード（参考）】

3D232

3D333

【Ｆターム（参考）】

3D232CC08

3D232DA15

3D232DA23

3D232DC01

3D232DC02

3D232DC03

3D232DC08

3D232DD01

3D232DD02

3D232DD17

3D232DE02

3D232EA01

3D232EB11

3D232EC22

3D232GG01

3D333CB02

3D333CB13

3D333CC06

3D333CE16

(57)【要約】

【課題】推定負荷トルクと目標操舵トルクとのマップ折れ点での勾配変化が大きくても、パルスノイズの発生によるラトル音を防止するステアリング制御装置を提供する。
【解決手段】サーボ制御器４００は、操舵トルクＴｓを目標操舵トルクＴｓ^*に追従させるように、アシストトルクの基本指令値であるベースアシスト指令Ｔｂ^*を演算する。推定負荷トルク演算部２０は、推定負荷トルクＴｘを演算する。目標操舵トルク演算部３０は、推定負荷トルクＴｘと目標操舵トルクＴｓ^*との関係を規定したマップ３３を用いて目標操舵トルクＴｓ^*を演算する。推定負荷トルク演算部３０は、操舵トルクＴｓもしくは目標操舵トルクＴｓ^*と、サーボ制御器４００における制御演算のうち比例積分制御演算のみの演算結果に相当する推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*と、に基づき、推定負荷トルクＴｘを演算する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

操舵トルク（Ｔｓ）を発生する操舵系メカ（１００）に接続されたモータ（８０）が出力するアシストトルクを制御するステアリング制御装置であって、
操舵トルクを目標操舵トルク（Ｔｓ^*）に追従させるように、アシストトルクの基本指令値であるベースアシスト指令（Ｔｂ^*）を演算するサーボ制御器（４００、４０Ｂ）と、
前記操舵系メカの操舵軸（９５）に作用し操舵に応じて変化する負荷トルクである推定負荷トルク（Ｔｘ）を演算する推定負荷トルク演算部（２０）と、
前記推定負荷トルクと前記目標操舵トルクとの関係を規定したマップ（３３）を用いて前記目標操舵トルク（Ｔｓ^*）を演算する目標操舵トルク演算部（３０）と、
を備え、
前記推定負荷トルク演算部は、
操舵トルクもしくは前記目標操舵トルクと、前記サーボ制御器における制御演算のうち比例積分制御演算のみの演算結果に相当する推定負荷演算用アシスト指令（Ｔｂｘ^*）と、に基づき、前記推定負荷トルクを演算するステアリング制御装置。

【請求項2】

前記サーボ制御器は、
比例積分制御演算により前記推定負荷演算用アシスト指令を演算し、且つ、微分制御演算による演算結果と前記推定負荷演算用アシスト指令とを加算して前記ベースアシスト指令を演算する請求項１に記載のステアリング制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステアリング制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、モータが出力するアシストトルクを制御するステアリング装置において、推定負荷トルクに基づいて目標操舵トルクを演算し、操舵トルクを目標操舵トルクに追従させるように、サーボ制御器によりベースアシスト指令を演算する技術が知られている。

【0003】

例えば特許文献１に開示されたステアリング制御装置では、目標生成部は、目標操舵トルク（Ｔｓ^*）とベースアシスト指令（Ｔｂ^*）とを加算して推定負荷トルク（特許文献１では路面反力）を算出する。目標生成部のトルク変換器は、推定負荷トルクに対する目標操舵トルクの値を規定したマップを用いて目標操舵トルクを演算する。

【0004】

また、特許文献２に開示されたステアリング制御装置では、サーボ制御器（特許文献２ではアシストコントローラ）は、操舵トルクを目標操舵トルクに追従させるように、ＰＩＤ制御によりベースアシスト指令を生成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６３１４７５２号公報

【特許文献2】特許第６２５２０２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

目標操舵トルクは、マップを用いた補間演算により求められる。マップ入力である推定負荷トルクが操舵時に変化すると、補間区間内では入力変化に対する出力変化は一定であるが、マップの折れ点を通過するときに勾配が変化することにより、出力の時間変化率が急変する。

【0007】

例えば操舵感や所望の挙動を得るためにマップを適合させた場合、特に推定負荷トルクが０に近い小信号領域でマップ折れ点での勾配変化が大きくなる場合がある。マップ折れ点での勾配変化が大きいと、その点を通過する時、サーボ制御器の微分演算出力が変化し、その結果、ベースアシスト指令が変化する。そして、帰還されたベースアシスト指令を用いて次の演算周期での目標操舵トルクが演算される過程でパルスノイズが発生し、モータを加振することになり、ラトル音を生じる可能性がある。

【0008】

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、推定負荷トルクと目標操舵トルクとのマップ折れ点での勾配変化が大きくても、パルスノイズの発生によるラトル音を防止するステアリング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】

【0009】

本発明は、操舵トルク（Ｔｓ）を発生する操舵系メカ（１００）に接続されたモータ（８０）が出力するアシストトルクを制御するステアリング制御装置であって、サーボ制御器（４００、４０Ｂ）と、推定負荷トルク演算部（２０）と、目標操舵トルク演算部（３０）と、を備える。

【0010】

サーボ制御器は、操舵トルクを目標操舵トルク（Ｔｓ^*）に追従させるように、アシストトルクの基本指令値であるベースアシスト指令（Ｔｂ^*）を演算する。

【0011】

推定負荷トルク演算部は、操舵系メカの操舵軸（９５）に作用し操舵に応じて変化する負荷トルクである推定負荷トルク（Ｔｘ）を演算する。目標操舵トルク演算部は、推定負荷トルクと目標操舵トルクとの関係を規定したマップ（３３）を用いて目標操舵トルク（Ｔｓ^*）を演算する。

【0012】

推定負荷トルク演算部は、操舵トルクもしくは目標操舵トルクと、サーボ制御器における制御演算のうち比例積分制御演算のみの演算結果に相当する推定負荷演算用アシスト指令（Ｔｂｘ^*）と、に基づき、推定負荷トルクを演算する。

【0013】

これにより本発明では、特に小信号領域においてマップ折れ点での勾配変化が大きくても、ベースアシスト指令に急峻なパルスが重畳されない。そのため、ラトル音などの操舵振動を防止でき、低振動で滑らかな動作が得られる。したがって、適合における自由度が大きくなる。また、推定負荷トルク演算部のローパスフィルタを二次フィルタから一次フィルタにすることができ、演算処理が簡素化する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】電動パワーステアリングシステムの概略構成図。

【図2】第１実施形態のＥＣＵ（ステアリング制御装置）の概略構成図。

【図3】推定負荷トルク－目標操舵トルクマップの小信号領域の拡大図。

【図4】マップ演算における問題現象の発生原理を説明する図。

【図5】図４を補足するタイムチャート。

【図6】第１実施形態のサーボ制御器のブロック図。

【図7】比較例（通常のＰＩＤ制御）の実車挙動を示すタイムチャート。

【図8】本実施形態の実車挙動を示すタイムチャート。

【図9】第２実施形態のＥＣＵ（ステアリング制御装置）の概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のステアリング制御装置の複数の実施形態を、図面に基づいて説明する。「ステアリング制御装置」としてのＥＣＵは、車両の電動パワーステアリングシステム、又はステアバイワイヤシステムに適用され、モータの出力指令を演算する。以下の実施形態では、主に電動パワーステアリングシステムに適用される例を示す。電動パワーステアリングシステムにおいてステアリング制御装置は、操舵アシストモータにアシストトルク指令を出力する。以下の第１、第２実施形態を包括して「本実施形態」という。

【0016】

［電動パワーステアリングシステムの構成］
図１を参照し、電動パワーステアリングシステムの構成について説明する。なお、アシストトルクＴａ及びベースアシスト指令Ｔｂ^*の記号については図２を参照する。電動パワーステアリングシステム１は、モータ８０の駆動トルクにより、ドライバによるハンドル９１の操作をアシストするシステムである。ステアリングシャフト９２の一端にはハンドル９１が固定されており、ステアリングシャフト９２の他端側にはインターミディエイトシャフト９３が設けられている。ステアリングシャフト９２とインターミディエイトシャフト９３とはトルクセンサ９４のトーションバーにより接続されており、これらにより操舵軸９５が構成される。トルクセンサ９４は、トーションバーの捩れ角に基づいて操舵トルクＴｓを検出する。

【0017】

インターミディエイトシャフト９３のトルクセンサ９４と反対側の端部には、ピニオンギア９６１及びラック９６２を含むギアボックス９６が設けられている。ドライバがハンドル９１を回すと、インターミディエイトシャフト９３とともにピニオンギア９６１が回転し、ピニオンギア９６１の回転に伴って、ラック９６２が左右に移動する。ラック９６２の両端に設けられたタイロッド９７は、ナックルアーム９８を介してタイヤ９９と接続されている。タイロッド９７が左右に往復運動し、ナックルアーム９８を引っ張ったり押したりすることで、タイヤ９９の向きが変わる。

【0018】

モータ８０は、例えば３相交流ブラシレスモータであり、ＥＣＵ１０から出力された駆動電圧Ｖｄに応じて、ハンドル９１の操舵力をアシストするアシストトルクＴａを出力する。３相交流モータの場合、駆動電圧Ｖｄは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相電圧を意味する。モータ８０の回転は、ウォームギア８６及びウォームホイール８７等により構成される減速機構８５を経由して、インターミディエイトシャフト９３に伝達される。また、ハンドル９１の操舵や、路面からの反力によるインターミディエイトシャフト９３の回転は、減速機構８５を経由してモータ８０に伝達される。

【0019】

なお、図１に示す電動パワーステアリングシステム１は、モータ８０の回転が操舵軸９５に伝達されるコラムアシスト式であるが、本実施形態のＥＣＵ１０は、ラックアシスト式の電動パワーステアリングシステムにも同様に適用可能である。また、他の実施形態では、操舵アシストモータとして、３相以外の多相交流モータや、ブラシ付ＤＣモータが用いられてもよい。

【0020】

ここで、ハンドル９１からタイヤ９９に至る、ハンドル９１の操舵力が伝達される機構全体を「操舵系メカ１００」という。ＥＣＵ１０は、操舵系メカ１００に接続されたモータ８０が出力するアシストトルクＴａを制御することにより、操舵系メカ１００が発生する操舵トルクＴｓを制御する。また、ＥＣＵ１０は、車両の所定の部位に設けられた車速センサ１１が検出した車速Ｖを取得する。

【0021】

ＥＣＵ１０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９４により検出された操舵トルクＴｓや車速センサ１１により検出された車速Ｖ等に基づき、アシストトルクの基本指令値であるベースアシスト指令Ｔｂ^*を演算する。本実施形態では、ベースアシスト指令Ｔｂ^*に対して補正トルクは加算されず、ベースアシスト指令Ｔｂ^*がそのままアシストトルクＴａの指令値として出力される。

【0022】

ベースアシスト指令Ｔｂ^*に基づいて演算した駆動電圧Ｖｄがモータ８０に印加されることによりモータ８０がアシストトルクＴａを出力し、操舵系メカ１００に操舵トルクＴｓを発生させる。なお、ＥＣＵ１０における各種演算処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

【0023】

［ＥＣＵの構成］
（第１実施形態）
図２を参照し、第１実施形態のＥＣＵ１０の構成について説明する。ＥＣＵ１０は、推定負荷トルク演算部２０、目標操舵トルク演算部３０、偏差算出器３９、サーボ制御器４００、及び電流フィードバック（図中「ＦＢ」）部７０等を備える。

【0024】

推定負荷トルク演算部２０は、目標操舵トルクＴｓ^*及び推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*に基づき、推定負荷トルクＴｘを演算する。つまり、特許文献１の図３の構成に対し、ベースアシスト指令Ｔｂ^*に代えて推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*が用いられる。推定負荷トルクＴｘは、操舵系メカ１００の操舵軸９５に作用し操舵に応じて変化する負荷トルクである。推定負荷トルクＴｘや操舵トルクＴｓの正負は、操舵軸９５の回転方向に応じて、一方の回転方向のトルクが正、反対方向のトルクが負となるように定義されている。

【0025】

推定負荷トルク演算部２０は、加算器２１及びローパスフィルタ（図中「ＬＰＦ」）２２を含む。加算器２１は、サーボ制御器４００から帰還された推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*と、目標操舵トルク演算部３０から帰還された目標操舵トルクＴｓ^*とを加算する。推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*は、サーボ制御器４００における制御演算のうち比例積分制御演算のみの演算結果、つまり微分制御演算を含まない演算結果に相当する。推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*についての詳細は図６を参照して後述する。

【0026】

ローパスフィルタ２２は、加算されたトルクから、所定の周波数、例えば１０Ｈｚ以下の帯域の成分を抽出する。推定負荷トルク演算部２０は、ローパスフィルタ２２により抽出された周波数成分を推定負荷トルクＴｘとして出力する。

【0027】

目標操舵トルク演算部３０は、推定負荷トルクＴｘと目標操舵トルクＴｓ^*との関係が規定されたマップ３３を用いて目標操舵トルクＴｓ^*を演算する。目標操舵トルク演算部３０は、符号判定部（図中「ｓｇｎ」）３１、絶対値判定部（図中「｜ｕ｜」）３２、マップ３３、及び乗算器３４を含む。符号判定部３１は、推定負荷トルクＴｘの正負、すなわち操舵軸９５の回転方向に応じた符号を判定する。絶対値判定部３２は、入力ｕ、すなわち推定負荷トルクＴｘの絶対値を演算する。

【0028】

マップ３３は、推定負荷トルクＴｘが正領域でのマップ、すなわち絶対値のマップとして示される。推定負荷トルクＴｘの負領域では、正領域に対し原点対称のマップとなる。目標操舵トルクＴｓ^*は推定負荷トルクＴｘに対し正の相関を有しており、推定負荷トルクＴｘの増加に伴って対数関数的に増加する。

【0029】

具体的にマップ３３は、車速Ｖごとに、推定負荷トルクＴｘの特定値に対する目標操舵トルクＴｓ^*の値を示す複数の点をつなぐ折れ線で表され、任意の推定負荷トルクＴｘに対する目標操舵トルクＴｓ^*はマップ３３の補間演算により求められる。車速Ｖが大きいほど、同じ推定負荷トルクＴｘに対する目標操舵トルクＴｓ^*は大きくなる。マップ３３の横軸である推定負荷トルクＴｘの範囲は０～３０［Ｎｍ］程度、目標操舵トルクＴｓ^*の範囲は０～６［Ｎｍ］程度である。

【0030】

図２のマップ３３において推定負荷トルクＴｘが０に近い小信号領域の拡大を図３に示す。このマップ３３は、操舵感や所望の挙動を得るために小信号領域での適合が実施されている。適合の結果、推定負荷トルクＴｘが０．３［Ｎｍ］の折れ点では目標操舵トルクＴｓ^*の変化率が増加しており、屈曲が大きい。他の折れ点では二階微分値が負であるのに対し、この折れ点では二階微分値が正である。また、推定負荷トルクＴｘが１［Ｎｍ］の折れ点では、目標操舵トルクＴｓ^*の変化率が急に減少し、屈曲が大きい。このように折れ点での屈曲が大きいことによる影響について、図４、図５を参照して後述する。

【0031】

図２に戻り、推定負荷トルクＴｘの絶対値に基づいてマップ演算された目標操舵トルクＴｓ^*の絶対値に対し、推定負荷トルクＴｘの符号に応じた符号が乗算器３４で乗算される。目標操舵トルク演算部３０が出力した目標操舵トルクＴｓ^*は、偏差算出器３９に入力されるとともに推定負荷トルク演算部２０に帰還される。

【0032】

偏差算出器３９は、目標操舵トルクＴｓ^*と操舵トルクＴｓとの差分である操舵トルク偏差ΔＴ（＝Ｔｓ^*－Ｔｓ）を算出する。サーボ制御器４００には操舵トルク偏差ΔＴが入力される。サーボ制御器４００は、操舵トルクＴｓを目標操舵トルクＴｓ^*に追従させるように、ベースアシスト指令Ｔｂ^*を演算する。本実施形態のサーボ制御器４００の詳細な構成は、図６を参照して後述する。

【0033】

電流フィードバック部７０は、ベースアシスト指令Ｔｂ^*に応じたアシストトルクが、特にトルクセンサ９４よりもタイヤ９９側の操舵軸９５に付与されるように、モータ８０へ駆動電圧Ｖｄを印加する。電流フィードバック制御の技術は、モータ制御分野における周知技術であるため、詳細な説明を省略する。

【0034】

次に図４、図５を参照し、目標操舵トルク演算部３０のマップ演算における問題現象の発生原理を説明する。図４に、推定負荷トルクＴｘと目標操舵トルクＴｓ^*とのマップを模式化した図を示す。破線矢印で示すように、推定負荷トルクＴｘが単調増加し、マップ上の動作点がＡ点からＢ点に進む場合を考える。ここでは、ベースアシスト指令Ｔｂ^*が推定負荷トルク演算部２０に帰還されるものとする。

【0035】

仮に推定負荷トルクＴｘが直線的に増加した場合、目標操舵トルクＴｓ^*、及び、目標操舵トルクの微分Ｄ（Ｔｓ^*）の変化は、図５に示す時間波形のようになる。この場合、目標操舵トルクの微分Ｄ（Ｔｓ^*）、すなわちマップの勾配変化は、パルスではなくステップ的な変化となる。しかし、サーボ制御器４００から操舵トルク偏差ΔＴの微分制御成分を含んだベースアシスト指令Ｔｂ^*が推定負荷トルク演算部２０に帰還する閉ループが形成されると、次のような現象が発生する。

【0036】

図４で時刻ｎから次の時刻（ｎ＋１）に進むように推定負荷トルクＴｘが変化したとき、サーボ制御器４００を通過した信号は、主に微分制御成分が相対的に大きくステップ変化する。このとき、推定負荷トルクＴｘが増加すると操舵トルク偏差ΔＴは増加し、操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）は正になる。また、後述のようにＰＩＤ制御の式における微分ゲインＫｄは負であるため、ベースアシスト指令Ｔｂ^*は減少に向かう。

【0037】

すると、次の時刻（ｎ＋２）では、減少したベースアシスト指令Ｔｂ^*に基づいて演算される推定負荷トルクＴｘが減少する。そして、その推定負荷トルクＴｘに基づいて演算される目標操舵トルクＴｓ^*は、時刻（ｎ＋１）の前回値よりも小さくなる。そのため、目標操舵トルクの微分Ｄ（Ｔｓ^*）の微分は、前回までステップ変化していたものが逆方向ステップで変化し、結果的にパルスになる。それがベースアシスト指令Ｔｂ^*のパルスノイズとして現れる。

【0038】

このように、特に小信号領域においてマップ折れ点での勾配変化が大きいと、ベースアシスト指令Ｔｂ^*に現れるパルスノイズによってモータ８０を加振することになり、ラトル音を生じる可能性がある。ここで、マップの点数を多く取り、滑らかに変化するように適合することで音振は解消される可能性がある。しかし、適合と音振評価とを繰り替えしながら試行錯誤する必要があり、適合に制約が課されることとなる。そこで本実施形態では、推定負荷トルクＴｘと目標操舵トルクＴｓ^*とのマップ折れ点での勾配変化が大きくても、パルスノイズの発生によるラトル音を防止することを目的とする。

【0039】

この課題を解決するための第１実施形態のサーボ制御器４００の構成を図６に示す。サーボ制御器４００は、比例積分制御演算部４２０、微分制御演算部５０、最終加算器５８及び最終制限演算器５９を含む。図６は、サーボ制御演算を離散の式で等価変換した構成を表している。第１実施形態のサーボ制御器４００は、比例積分制御演算により推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*を演算し、且つ、微分制御演算による演算結果と推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*とを加算してベースアシスト指令Ｔｂ^*を演算する。つまり、一つのサーボ制御器４００により、推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*及びベースアシスト指令Ｔｂ^*の両方を一括して演算する。

【0040】

比例積分制御演算部４２０は、比例制御演算部４３０、積分制御演算部４４０、加算器４８及び累積演算部４９０を含む。比例制御演算部４３０及び積分制御演算部４４０は、特許文献２の図４に開示されたアシストコントローラの構成と同様に、操舵トルク偏差ΔＴに基づき比例及び積分制御演算を行う。

【0041】

遅延素子４５は操舵トルク偏差ΔＴの前回値を取り出す。比例制御演算部４３０では、減算器４６３で前回値が減算された操舵トルク偏差ΔＴに対し、ゲイン乗算器４７３で比例ゲインＫｐが乗算される。積分制御演算部４４０では、加算器４６４で前回値が加算された操舵トルク偏差ΔＴに対し、ゲイン乗算器４７４で積分ゲインＫｉが乗算される。

【0042】

加算器４８は、制御周期毎に比例制御及び積分制御の成分を加算した処理対象トルクＴＭを出力する。ここで、比例制御量のみでは推定負荷として不十分であり、積分制御量のみでは路面反力に対する遅れが大きいため使用できない。累積処理部４９０は、処理対象トルクＴＭを累積処理し、推定負荷演算用アシスト指令の今回値Ｔｂｘ^* _nを演算する。累積処理は積分処理と同義であるが、ここでは積分制御との区別のため「累積」の用語を用いる。なお、比例積分制御演算部の演算構成によって差異はあれども、要は比例積分制御された信号を出力する。

【0043】

累積処理部４９０は、加算器４９１、遅延素子４９２及び制限演算器４９４を含む。加算器４９１は、処理対象トルクＴＭの今回値に、遅延素子４９２を介して入力される推定負荷演算用アシスト指令の前回値Ｔｂｘ^* _n-1を加算する。制限演算器４９４は、加算器４９１の加算結果に対してアシストトルクとして出力可能な制限値で制限する。これにより、ワインドアップ問題、すなわち、偏差が出続けるときに積分によって許容出力以上に大きな値を取った後、偏差の符号が逆方向になったときに出力の低減が遅れてしまう現象に対応している。

【0044】

微分制御演算部５０は、疑似微分演算部５４及びゲイン乗算器５７を含む。疑似微分演算部５４は、操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）を疑似微分により演算する。離散値の疑似微分「Ｄ」は、連続系の伝達関数でいうと（ｓ／（τｓ＋１）²）（ただし、ｓ：ラプラス演算子、τ：時定数）の演算関数に該当する。ゲイン乗算器５７では、操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）に微分ゲインＫｄが乗算される。

【0045】

最終加算器５８は、推定負荷演算用アシスト指令の今回値Ｔｂｘ^* _nに微分制御演算部５０の出力の今回値Ｋｄ・Ｄ（ΔＴ）_nを加算する。最終制限演算器５９は、最終加算器５８の加算結果に対して制限演算器４９４と同様に制限する。この制限はワインドアップとは関係ないが、過熱保護やフェイルセーフ時の制限に対応している。

【0046】

サーボ制御の式を以下に示す。操舵トルク偏差ΔＴは、式（１）で表される。
ΔＴ＝Ｔｓ^*－Ｔｓ ・・・（１）

【0047】

ベースアシスト指令Ｔｂ^*は式（２）で表される。図６の構成では、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄはいずれも負の値に設定される。

【0048】

【数1】

【0049】

式（２）を離散化するために、式（３）で表される双一次変換の式を式（２）に代入して整理すると、式（４．１）、（４．２）が得られる。式（３）のｔｓは演算周期を示す。また図６では、（ｔｓ／２）Ｋｉをまとめて「Ｋｉ」として記す。

【0050】

【数2】

【0051】

以上のように本実施形態では、サーボ制御器４００から推定負荷トルク演算部２０に、微分制御成分を含まない推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*が帰還される。そのため、目標操舵トルクＴｓ^*の勾配変化に伴うステップ変化は、ベースアシスト指令Ｔｂ^*が帰還される場合に比べて小さくなる。したがって、ステップ変化が閉ループを循環しにくくなり、パルスノイズとして現れにくくなる。よって、モータ８０の加振が抑制される。

【0052】

また、ベースアシスト指令Ｔｂ^*が帰還される場合、推定負荷トルク演算部２０のローパスフィルタ２２は、サーボ制御の高周波成分を除去するため二次フィルタであったが、微分制御成分を含まないため一次フィルタを用いることができ、演算処理が簡素化する。

【0053】

次に図７、図８のタイムチャートを参照し、比較例及び本実施形態において操舵トルクＴｓが正から負、及び、負から正に変わるようにハンドルを左右に切ったときの実車挙動を対比しつつ説明する。比較例では、通常のＰＩＤ制御を行うサーボ制御器から推定負荷トルク演算部２０にベースアシスト指令Ｔｂ^*が帰還される。通常のＰＩＤ制御の離散式を式（５）に示す。

【0054】

【数3】

【0055】

図７、図８には上から順に、操舵角速度ω、操舵トルクＴｓ、目標操舵トルクＴｓ^*、操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）、及びベースアシスト指令Ｔｂ^*を示す。さらに本実施形態では、最下段に推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*を示す。

【0056】

図７に示す比較例では、目標操舵トルクＴｓ^*が０付近の小信号領域において、マップ（図３）の屈曲大ポイントを通過するとき、目標操舵トルクＴｓ^*の変化が大きくなる。そのとき、式（５）の第４項の微分制御成分はステップ的に変化する。ステップ的な変化は、式（５）で累積されて得られるベースアシスト指令Ｔｂ^*にも反映される。

【0057】

このベースアシスト指令Ｔｂ^*が推定負荷トルク演算部２０に帰還されると、次回演算時の目標操舵トルクＴｓ^*に影響して変化を止めに掛かる。結果的に、目標操舵トルクＴｓ^*の変化に段が生じ、（＊１）、（＊２）で示すように、操舵トルク偏差微分Ｄ（ΔＴ）、更にはベースアシスト指令Ｔｂ^*はパルス状となり、モータ８０を加振してしまう。

【0058】

パルス電流による加振の影響はモータ回転角から換算された操舵角速度ωにも影響し、（＊３）で示すように、波形に変動が発生する。また加振方向に着目すると、モータ８０を本来回そうとする方向とは逆である。そのため、ギアのバックラッシュやガタを通過して逆に詰められるような作用をし、ラトル音を招きやすい。

【0059】

図８に示す本実施形態では、目標操舵トルクＴｓ^*がマップの屈曲大ポイントを通過して目標操舵トルクＴｓ^*の変化が大きくなっても、推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*は微分制御成分を含まないため、ステップ的な変化は小さい。

【0060】

したがって、式（４．１）で累積されて得られる推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*はパルスノイズのないものとなる。更には、その推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*から演算された推定負荷トルクＴｘに基づいて目標操舵トルクＴｓ^*が演算される循環系において決まるベースアシスト指令Ｔｂ^*はパルスノイズのないものとなる。これにより、本実施形態ではラトル音が発生することなく、低騒音で滑らかなアクチュエータ動作が実現される。

【0061】

（第２実施形態）
図９を参照し、第２実施形態のＥＣＵ１０ｘの構成について、主に第１実施形態と異なる点を説明する。第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態のＥＣＵ１０ｘでは、第１実施形態のサーボ制御器４００に代えて、サーボ制御器４０Ｂと、ＰＩ制御器４０Ｘとが分離して設けられている。

【0062】

サーボ制御器４０Ｂは、ＰＩＤ制御演算によりベースアシスト指令Ｔｂ^*を演算する。サーボ制御器４０Ｂの構成は、例えば特許文献２の図４と同様でよい。ＰＩ制御器４０Ｘは、微分制御演算を含まない比例積分制御演算により、推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*を演算する。推定負荷演算用アシスト指令Ｔｂｘ^*は、サーボ制御器４０Ｂにおける制御演算のうち比例積分制御演算のみの演算結果に相当する。ＰＩ制御器４０Ｘの構成は、図６の比例積分制御演算部４２０と同様である。このような分離構成でも第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0063】

（その他の実施形態）
（ａ）推定負荷トルク演算部２０は、目標操舵トルクＴｓ^*に代えて操舵トルクＴｓに基づいて推定負荷トルクＴｘを演算してもよい。

【0064】

（ｂ）目標操舵トルクＴｓ^*は、推定負荷トルクＴｘに基づき演算されるもののみでなく、操舵角や操舵角速度など他の状態量に応じた操舵トルクが加算されたり、他の状態量に応じて補正されたりしてもよい。例えば特許第６３８７６５７号公報には、推定負荷トルクに舵角基準補正トルクが加算される構成例が開示されている。

【0065】

本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

【0066】

本開示に記載の制御器及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御器及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御器及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１０ ・・・ＥＣＵ（ステアリング制御装置）、
２０ ・・・推定負荷トルク演算部、
３０ ・・・目標操舵トルク演算部、 ３３ ・・・マップ、
４００、４０Ｂ・・・サーボ制御器、
８０ ・・・モータ、
９５ ・・・操舵軸、 １００・・・操舵系メカ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】