(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-17
(45)【発行日】2022-10-25
(54)【発明の名称】電動パワーステアリング装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20221018BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20221018BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20221018BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20221018BHJP
B62D 137/00 20060101ALN20221018BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
B62D101:00
B62D113:00
B62D119:00
B62D137:00
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2018209773
(22)【出願日】2018-11-07
(65)【公開番号】P2020075605
(43)【公開日】2020-05-21
【審査請求日】2021-06-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100075579
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 嘉昭
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100175259
【弁理士】
【氏名又は名称】尾林 章
(72)【発明者】
【氏名】小嶋 篤
【審査官】川口 真一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０４３７３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ ５／００－５／３２
Ｂ６２Ｄ ６／００－６／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてモータを駆動し、前記モータの駆動制御によって操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置であって、ステアリング軸の操舵角を検出する操舵角検出部と、
前記ステアリング軸の操舵角速度を検出する操舵角速度検出部と、
車速を検出する車速検出部と、
前記操舵角及び前記車速に応じて、前記ステアリング軸を中立位置へ戻すための目標戻り操舵角速度を設定する目標操舵角速度設定部と、
前記操舵トルク、前記電流指令値、及び前記操舵角速度に基づいて前記目標戻り操舵角速度を補正する目標操舵角速度補正部と、
前記目標操舵角速度補正部により補正された前記目標戻り操舵角速度に基づいてハンドル戻し制御電流を算出するハンドル戻し制御電流算出部と、
前記ハンドル戻し制御電流で補正された前記電流指令値で前記モータを駆動する駆動部と、
を備え、
前記目標操舵角速度補正部は、
前記操舵トルク及び前記電流指令値に応じて算出されるステアリング軸トルク又は目標速度値を前記操舵角速度に応じて補正し、
前記操舵角速度に応じて補正された前記ステアリング軸トルクによって発生する操舵角速度又は補正された前記目標速度値を加えることにより前記目標戻り操舵角速度を補正する、
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】
前記目標操舵角速度補正部は、前記操舵角速度に応じた補正ゲインを乗じることにより前記ステアリング軸トルク又は前記目標速度値を補正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装置。
【請求項3】
前記目標操舵角速度補正部は、前記操舵角速度に応じた補正値を加えることにより前記ステアリング軸トルク又は前記目標速度値を補正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装置。
【請求項4】
前記目標操舵角速度補正部は、前記操舵角速度が高いほど切り増し操舵時に前記目標戻り操舵角速度を減少させ、前記操舵角速度が高いほど切り戻し操舵時に前記目標戻り操舵角速度を増加することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項5】
前記目標操舵角速度補正部は、前記操舵角速度に応じて、前記操舵角の変化に対するセルフアライニングトルクの位相遅れを反映するように前記目標戻り操舵角速度を補正することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項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、電流指令値に基づいてモータを駆動し、モータの駆動制御によって操舵系をアシスト制御する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（ＥＰＳ：Electric Power Steering）は、モータの駆動力が減速ギアを介して伝達されて、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力として付与される構成を有する。
かかる電動パワーステアリング装置では、減速ギアやラック・ピニオンにより摩擦が大きく、また、アシストトルクを発生させるためのモータによりステアリング軸回りの等価慣性モーメントが大きい。
かかる電動パワーステアリング装置では、減速ギアやラック・ピニオンにより摩擦が大きく、また、アシストトルクを発生させるためのモータによりステアリング軸回りの等価慣性モーメントが大きい。
【0003】
そのため、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ：Self Aligning Torque）が小さい低車速域などでは、摩擦の方が大きいことによりハンドル戻りが悪くなる。これは直進状態においてＳＡＴのみでは舵角が中立点まで戻ってこないため、運転者の操舵介入により中立点まで戻す必要があり、運転者の負担となる。
一方、ＳＡＴが大きい高車速域ではＳＡＴが大きいため、ハンドル戻りの操舵角速度は低車速域に比べて速くなる傾向にあるが、慣性モーメントが大きいため慣性トルクも大きく、舵角の中立点でハンドルが収束せず、オーバーシュートしてしまうため、車両特性が不安定に感じられることがある。
一方、ＳＡＴが大きい高車速域ではＳＡＴが大きいため、ハンドル戻りの操舵角速度は低車速域に比べて速くなる傾向にあるが、慣性モーメントが大きいため慣性トルクも大きく、舵角の中立点でハンドルが収束せず、オーバーシュートしてしまうため、車両特性が不安定に感じられることがある。
【0004】
このように、電動パワーステアリング装置には、車速または操舵状態によって異なった特性の補償が必要であり、それらを達成するためにハンドル戻り時に適度なアシストをするための様々な制御が考案されている。
例えば、下記特許文献１には、ドライバーによる操舵介入時でも滑らかなハンドル戻り制御を行うことを目的とした電動パワーステアリング装置が提案されている。
例えば、下記特許文献１には、ドライバーによる操舵介入時でも滑らかなハンドル戻り制御を行うことを目的とした電動パワーステアリング装置が提案されている。
【0005】
特許文献１には、車速と操舵角から算出された目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に応じてＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御を行うハンドル戻り制御において、操舵トルクおよびアシスト電流に含まれるドライバーの操舵意図もしくは車両特性のみを目標操舵角速度の算出／補正に用いることで、ドライバーの意図にあったハンドル戻り制御を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】国際公開第２０１８／１４２６５０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記特許文献１では、目標操舵角速度を算出又は補正する際にドライバーの操舵で生じる操舵角速度が考慮されておらず、ドライバーの操舵状態によっては最適な目標操舵角速度にならないという課題があった。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、ドライバーの操舵状態に応じた最適な目標操舵角速度を設定することを目的とする。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、ドライバーの操舵状態に応じた最適な目標操舵角速度を設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によ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基づいて電流指令値を演算し、電流指令値に基づいてモータを駆動し、モータの駆動制御によって操舵系をアシスト制御する。電動パワーステアリング装置は、ステアリング軸の操舵角を検出する操舵角検出部と、ステアリング軸の操舵角速度を検出する操舵角速度検出部と、車速を検出する車速検出部と、操舵角及び車速に応じて、ステアリング軸を中立位置へ戻すための目標戻り操舵角速度を設定する目標操舵角速度設定部と、操舵トルク、電流指令値、及び操舵角速度に基づいて目標戻り操舵角速度を補正する目標操舵角速度補正部と、目標操舵角速度補正部により補正された目標戻り操舵角速度に基づいてハンドル戻し制御電流を算出するハンドル戻し制御電流算出部と、ハンドル戻し制御電流で補正された電流指令値でモータを駆動する駆動部と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ドライバーの操舵状態に応じた最適な目標操舵角速度を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態の電動パワーステアリング装置の一例の概要を示す構成図である。
【図4】操舵トルクゲイン部により設定される操舵トルクゲインＴｈの一例を示す特性図である。
【図5】（ａ）及び（ｂ）は、目標操舵角速度設定部により設定される目標戻り操舵角速度ωｔの一例を示す特性図である。
【図6】車速ゲイン部により設定される車速ゲインＫＰの一例を示す特性図である。
【図7】粘性係数出力部から出力される粘性係数Ｃの一例を示す特性図である。
【図8】第１実施形態のステアリング軸トルク算出部の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図9】補正ゲイン算出部により算出されるステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓの一例を示す特性図である。
【図10】（ａ）は舵角θとステアリング軸トルクＴｓとの関係を示した説明図であり、（ｂ）は正の実操舵角速度ωによりステアリング軸トルクが補正されたことによる目標速度値ω３の変化の説明図であり、（ｃ）は負の実操舵角速度ωによりステアリング軸トルクが補正されたことによる目標速度値ω３の変化の説明図である。
【図11】（ａ）は切り増し操舵時における作用を示す概略説明図であり、（ｂ）は切り戻し操舵時における作用を示す概略説明図である。
【図12】実施形態の電流指令値補正部の動作例を示すフローチャートである。
【図14】第２実施形態のステアリング軸トルク算出部の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図15】補正値算出部により算出される補正値ωｔｓの一例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構成、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0012】
（第１実施形態）
（構成）
図１は、実施形態の電動パワーステアリング装置の一例の概要を示す。ステアリングホイール１のステアリング軸（コラム軸、ハンドル軸）２は、減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ラック・ピニオン機構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。
（構成）
図１は、実施形態の電動パワーステアリング装置の一例の概要を示す。ステアリングホイール１のステアリング軸（コラム軸、ハンドル軸）２は、減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ラック・ピニオン機構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。
【0013】
ステアリング軸２には、ステアリングホイール１の操舵トルクＴｄを検出するトルクセンサ１０及びステアリング軸２の操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ステアリングホイール１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３（減速ギア比Ｎ）を介してステアリング軸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。
【0014】
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Ｔｄと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいて、アシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。
コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）５０が接続されており、車速ＶはＣＡＮ５０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ５０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ５１も接続可能である。
コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）５０が接続されており、車速ＶはＣＡＮ５０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ５０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ５１も接続可能である。
【0015】
コントロールユニット３０は、例えば、プロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを含むコンピュータを備えてよい。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であってよい。
記憶装置は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んでよい。
以下に説明するコントロールユニット３０の機能は、例えばコントロールユニット３０のプロセッサが、記憶装置に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
記憶装置は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んでよい。
以下に説明するコントロールユニット３０の機能は、例えばコントロールユニット３０のプロセッサが、記憶装置に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
【0016】
なお、コントロールユニット３０を、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエアにより形成してもよい。
例えば、コントロールユニット３０は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を備えてもよい。例えばコントロールユニット３０はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）等を有していてもよい。
例えば、コントロールユニット３０は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を備えてもよい。例えばコントロールユニット３０はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）等を有していてもよい。
【0017】
図２を参照してコントロールユニット３０の機能構成の一例を説明する。トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｄ及び車速センサ１２で検出された車速Ｖは、電流指令値Ｉｒｅｆを演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、ＣＡＮ５０を介して操舵トルクＴｄ及び車速Ｖを取得してもよい。
電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｄ及び車速Ｖに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆを演算する。
電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｄ及び車速Ｖに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆを演算する。
【0018】
電流指令値補正部３２は、操舵トルクＴｄ、車速Ｖ、ステアリング軸２の操舵角θ及び実操舵角速度ωに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆを補正することにより、補正後電流指令値Ｉｒｅｆｎを取得する。電流指令値補正部３２の構成及び動作の詳細は後述する。
補正後電流指令値Ｉｒｅｆｎは、電流制限部３３に入力されて、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３４に入力さる。
補正後電流指令値Ｉｒｅｆｎは、電流制限部３３に入力されて、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３４に入力さる。
【0019】
減算部３４は、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍを電流指令値Ｉｒｅｆｍから減算した偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）を演算し、その偏差Ｉは、操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。
【0020】
モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器４０で検出され、減算部３４にフィードバックされる。角速度変換部３８は、操舵角θの変化に基づいてステアリング軸２の実操舵角速度ωを検出する。モータの位置を検出する位置センサ（図示せず）から得られたモータ角度情報と減速ギア比Ｎを考慮して実操舵角速度ωを求めても良い。
インバータ３７は、駆動素子としてＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用い、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。
インバータ３７は、駆動素子としてＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用い、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。
【0021】
次に、電流指令値補正部３２について説明する。電動パワーステアリング装置では、アシスト力を伝達するための減速ギアやラック・ピニオンの摩擦により動作が阻害され、直進状態に戻したい走行状態であるのにハンドルが中立点まで戻らず、車両が直進状態になり難いことがある。そのため、操舵角及び車速に応じたハンドル戻し制御電流により電流指令値を補正（補償）することで、直進状態に戻す走行状態においてハンドルを積極的に中立点に戻すことができる。
【0022】
そのため、電流指令値補正部３２は、操舵角θ及び車速Ｖに応じて目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を設定し、ステアリング軸２に付加される操舵トルク及びアシストトルク（電流指令値）から算出される目標速度値を目標戻り操舵角速度（－ωｔ）に加算し、その加算結果に、仮想的な操舵系特性に応じた伝達特性を乗算することで目標操舵角速度ω０を算出する。
【0023】
電流指令値補正部３２は、目標操舵角速度ω０と実操舵角速度ωとの偏差に対してＰ（比例）制御、Ｉ（積分）制御、Ｄ（微分）制御のうちの少なくとも１つの制御を実施する。電流指令値補正部３２は、操舵トルクＴｄ及びアシストトルクＴａと粘性係数Ｃに基づいて算出した目標速度値を求め、この目標速度値で目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を補正して得られる目標操舵角速度を用いてフィードバック制御を行うことで、運転者による操舵介入時にも自然なフィーリングのハンドル戻り制御を実現する。
【0024】
ここで、電流指令値補正部３２は、簡易的な仮想車両モデルを用いて目標操舵角速度ω０を算出する。実施形態の簡易的な仮想車両モデルとは、操舵角θ及び車速Ｖから求めた目標戻り操舵角速度（－ωｔ）と操舵トルクＴｄ及びアシストトルクＴａに基づいて求めた目標速度値との合計に、操舵系の仮想的な慣性モーメントＪ及び粘性係数Ｃに応じた操舵系伝達関数を適用することで、目標操舵角速度ω０を算出するモデルである。
【0025】
仮想車両モデルを用いることで、操舵系の仮想的な慣性モーメントＪ、粘性係数Ｃを設定することができる。このため車両特性を任意に決めることが可能となる。また、仮想車両モデルにはアシストトルクＴａも加味した運転者の操舵介入も考慮されているため、運転者が操舵している状態でも滑らかなハンドル戻りを提供することができる。
【0026】
ここにおいて、操舵系に静止摩擦、クーロン摩擦及び弾性項がないと仮定した場合、セルフアライニングトルクＳＡＴ、操舵トルクＴｄ、アシストトルクＴａの力の釣り合い方程式は、次式（１）となる。
【0027】
【数1】
【0028】
ここで、Ｊは仮想的な操舵系の慣性モーメント、Ｃは仮想的な操舵系の粘性係数である。実操舵角速度ωは操舵角θの時間微分であるので次式（２）が成立する。
【0029】
【数2】
【0030】
よって、目標操舵角速度をω０とすると、次式（３）が得られる。
【0031】
【数3】
【0032】
ｓをラプラス演算子とすると上式（３）は次式（４）のように変換でき、次式（４）を整理すると次式（５）が得られる。
【0033】
【数4】
【0034】
【数5】
【0035】
よって、目標操舵角速度ω０は、次式（６）により与えられる。
【0036】
【数6】
【0037】
上式（６）を整理すると、次式（７）が得られる。
【0038】
【数7】
【0039】
上式（７）により目標操舵角速度ω０が求まる。ここで、ＳＡＴ／ＣはセルフアライニングトルクＳＡＴによって発生する操舵角速度として、車両特性に応じて設定する戻り操舵角速度として考えることができる。
【0040】
【数8】
【0041】
は、仮想車両モデルから求められる伝達特性である。
【0042】
【数9】
【0043】
は、操舵トルクＴｄ、アシストトルクＴａによって発生する操舵角速度である。
【0044】
一般的には、セルフアライニングトルクＳＡＴは操舵角θ及び車速Ｖによって設定されているが、本発明ではセルフアライニングトルクＳＡＴの動特性を考慮する。セルフアライニングトルクＳＡＴは、コーナリングフォースとキャスタートレールの乗算であるため、セルフアライニングトルクＳＡＴの動特性は、コーナリングフォース動特性と等価と考えられる。
【0045】
いま、タイヤの回転方向と同一方向に進行していたタイヤに横滑り角Ｂが突然発生した場合を考える。このときタイヤには横力Ｆが発生し、接地面がタイヤ本体に対して横方向にｙだけ変形したと考える。接地面の横方向の速度はｙの微分値となるので、接地面の横滑り角は、
【0046】
【数10】
【0047】
となる。よって、コーナリングパワーをＫとすると、このときのタイヤの横力Ｆは、
【0048】
【数11】
【0049】
となる。また、タイヤの横剛性をｋｙとすれば、Ｆ＝ｋｙ×ｙと表すことができる。これらの式よりｙを消去すれば次式（１２）が得られる。
【0050】
【数12】
【0051】
これをラプラス変換し、横滑り角Ｂに対する横力Ｆの伝達関数で表すと、
【0052】
【数13】
【0053】
となり、Ｔ１を時定数とする１次の遅れ要素で近似できる。
このように、セルフアライニングトルクＳＡＴは、ステアリングホイール１の操舵に対して１次遅れ特性を有する。このため、目標戻り操舵角速度ωｔは、操舵トルクＴｄ及びアシストトルクＴａに加えて、実操舵角速度ωに応じて補正できるように構成する。これにより、操舵角θの変化に対するセルフアライニングトルクＳＡＴの位相遅れを反映するように目標戻り操舵角速度ωｔを補正できる。
このように、セルフアライニングトルクＳＡＴは、ステアリングホイール１の操舵に対して１次遅れ特性を有する。このため、目標戻り操舵角速度ωｔは、操舵トルクＴｄ及びアシストトルクＴａに加えて、実操舵角速度ωに応じて補正できるように構成する。これにより、操舵角θの変化に対するセルフアライニングトルクＳＡＴの位相遅れを反映するように目標戻り操舵角速度ωｔを補正できる。
【0054】
操舵トルクＴｄはトルクセンサ１０によって検出でき、アシストトルクＴａは電流指令値Ｉｒｅｆからモータトルク定数、減速ギア比Ｎ及びギア効率の乗算値Ｋｔを考慮して算出できる。操舵トルクＴｄとアシストトルクＴａの和であるステアリング軸トルクＴｓを実操舵角速度ωに応じて補正し、補正後のステアリング軸トルクＴｓ＊に対して仮想的なステアリングの粘性係数Ｃで除算することで、操舵トルクＴｄとアシストトルクＴａによって発生する操舵角速度を算出し、それらを合計することで目標操舵角速度ω０とする。
【0055】
操舵トルクＴｄ、アシストトルクＴａには路面外乱による変動成分などが含まれるが、これは運転者の意図によるものではない。これを目標操舵角速度ω０に反映すると、車両は運転者の意図しない挙動となり、違和感となる可能性がある。このため、電流指令値補正部３２では、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊から算出される目標速度値ω１の後段に、運転者の意図した操舵入力若しくは操舵入力に基づく車両運動特性(ヨーやロールなど)より高い周波数成分を減衰させるフィルタ（ＬＰＦ）を設け、安定した制御、滑らかな戻り、運転者の意図に合った操舵感を実現する。一般的に運転者の操舵周波数や運転者の操舵による車両運動は１０Ｈｚ程度までと言われているため、フィルタ特性として１０Ｈｚで、ゲイン０より３ｄＢ以上低下する減衰特性を有するものとする。
【0056】
図３を参照して電流指令値補正部３２の機能構成を説明する。操舵トルクＴｄは、操舵トルクゲインＴｈを出力する操舵トルクゲイン部１１０と、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を算出するステアリング軸トルク算出部１１１に入力される。
操舵角θは、目標戻り操舵角速度ωｔを設定する目標操舵角速度設定部１２０に入力される。
車速Ｖは、ステアリング軸トルク算出部１１１、目標操舵角速度設定部１２０、車速ゲインＫＰを出力する車速ゲイン部１３０、及び粘性係数Ｃを出力する粘性係数出力部１３３に入力される。
操舵角θは、目標戻り操舵角速度ωｔを設定する目標操舵角速度設定部１２０に入力される。
車速Ｖは、ステアリング軸トルク算出部１１１、目標操舵角速度設定部１２０、車速ゲインＫＰを出力する車速ゲイン部１３０、及び粘性係数Ｃを出力する粘性係数出力部１３３に入力される。
【0057】
実操舵角速度ωは、ステアリング軸トルク算出部１１１に入力され、また減算部１０３に減算入力される。
電流指令値Ｉｒｅｆは、ステアリング軸トルク算出部１１１に入力される。ステアリング軸トルク算出部１１１は、操舵トルクＴｄ及び電流指令値Ｉｒｅｆに応じてステアリング軸トルクＴｓを算出し、実操舵角速度ω及び車速Ｖに応じてステアリング軸トルクＴｓを補正することにより補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を得る。ステアリング軸トルク算出部１１１の構成及び動作の詳細は後述する。
電流指令値Ｉｒｅｆは、ステアリング軸トルク算出部１１１に入力される。ステアリング軸トルク算出部１１１は、操舵トルクＴｄ及び電流指令値Ｉｒｅｆに応じてステアリング軸トルクＴｓを算出し、実操舵角速度ω及び車速Ｖに応じてステアリング軸トルクＴｓを補正することにより補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を得る。ステアリング軸トルク算出部１１１の構成及び動作の詳細は後述する。
【0058】
補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊は、伝達関数“１／Ｃ”の第１操舵系特性部１５０に入力され、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊により発生する操舵角速度である目標速度値ω１が算出される。
目標速度値ω１は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５１に入力され、ＬＰＦ１５１で運転者の操舵入力以上若しくは操舵入力に基づく車両運動特性以上の周波数（１０Ｈｚ～）を減衰された目標速度値ω２となり、加算部１０１に入力される。
目標速度値ω１は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５１に入力され、ＬＰＦ１５１で運転者の操舵入力以上若しくは操舵入力に基づく車両運動特性以上の周波数（１０Ｈｚ～）を減衰された目標速度値ω２となり、加算部１０１に入力される。
【0059】
操舵角θ及び車速Ｖに基づいて目標操舵角速度設定部１２０で設定された目標戻り操舵角速度ωｔは、反転部１２１で符号を反転（－ωｔ）されて加算部１０１に入力される。加算部１０１は、目標速度値ω２を加えることにより目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を補正して目標速度値ω３を得る。加算部１０１での加算結果である目標速度値ω３は、伝達関数“１／（Ｊ／Ｃｓ＋１）”の第２操舵系特性部１６０に入力される。
【0060】
粘性係数出力部１３３からの粘性係数Ｃは、第１操舵系特性部１５０及び第２操舵系特性部１６０に入力され、第２操舵系特性部１６０は、慣性モーメントＪ、粘性係数Ｃ及び上式（８）に基づいて定められた伝達関数を目標速度値ω３に乗じて目標操舵角速度ω０を求める。
目標操舵角速度ω０は、減算部１０３に加算入力され、実操舵角速度ωは減算部１０３に減算入力される。目標操舵角速度ω０と実操舵角速度ωの偏差ＳＧ１が減算部１０３で算出され、偏差ＳＧ１は乗算部１３２に入力されている。
目標操舵角速度ω０は、減算部１０３に加算入力され、実操舵角速度ωは減算部１０３に減算入力される。目標操舵角速度ω０と実操舵角速度ωの偏差ＳＧ１が減算部１０３で算出され、偏差ＳＧ１は乗算部１３２に入力されている。
【0061】
操舵トルクゲイン部１１０から出力される操舵トルクゲインＴｈは乗算部１３２及びリミッタ１４２に入力され、車速ゲイン部１３０からの車速ゲインＫＰも乗算部１３２及びリミッタ１４２に入力される。
乗算部１３２は、偏差ＳＧ１に操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰを乗算してハンドル戻し制御ゲインＳＧ２（比例制御値）を得る。
乗算部１３２は、偏差ＳＧ１に操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰを乗算してハンドル戻し制御ゲインＳＧ２（比例制御値）を得る。
【0062】
ハンドル戻し制御ゲインＳＧ２は、加算部１０４に入力されると共に、特性改善のための積分部１４０及び積分ゲイン部１４１で成る積分制御部に入力され、積分ゲイン部１４１を経てリミッタ１４２に入力されて、操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰに応じて出力を制限された信号ＳＧ４が、加算部１０４でハンドル戻し制御ゲインＳＧ２と加算され、ハンドル戻し制御電流ＨＲとして出力される。
【0063】
積分部１４０の積分は、摩擦の影響を受け易い低操舵トルク域を補償し、特に手放しで摩擦に負ける領域で積分を利かせる。加算部１０５で電流指令値Ｉｒｅｆにハンドル戻し制御電流ＨＲを加算して補正（補償）されて得られる補正後電流指令値Ｉｒｅｆｎがモータ駆動系に入力される。
【0064】
なお、舵角センサ１４は特許請求の範囲に記載の操舵角検出部の一例である。角速度変換部３８は特許請求の範囲に記載の操舵角速度検出部の一例である。車速センサ１２は特許請求の範囲に記載の車速検出部の一例である。ステアリング軸トルク算出部１１１、第１操舵系特性部１５０、ローパスフィルタ１５１、加算部１０１は、特許請求の範囲に記載の目標操舵角速度補正部の一例である。減算部１０３、積分部１４０、積分ゲイン部１４１、リミッタ１４２、加算部１０４は、特許請求の範囲に記載のハンドル戻し制御電流算出部の一例である。インバータ３７は、特許請求の範囲に記載の駆動部の一例である。
【0065】
操舵トルクゲイン部１１０が設定する操舵トルクゲインＴｈは、図４に示すような特性を有する。操舵トルクＴｄがＴ１に至るまでは、操舵トルクゲインＴｈは一定値ゲインＴｈ１であり、Ｔ１を超えると次第に減少し、Ｔ２以上でゲイン０となる出力特性となっている。図４では線形に減少しているが、非線形でもよい。
【0066】
目標操舵角速度設定部１２０が設定する目標戻り操舵角速度ωｔは、図５の（ａ）及び図５の（ｂ）に示すような特性を有する。図５の（ａ）に示すように、車速Ｖをパラメータとして、操舵角θが大きくなるに従って目標戻り操舵角速度ωｔが次第に大きくなる。また、図５の（ｂ）に示すように、車速Ｖが高速になるに従って純増せずに目標戻り操舵角速度ωｔが変化する。
【0067】
車速ゲイン部１３０が設定する車速ゲインＫＰは図６に示すような特性を有する。車速Ｖが少なくとも車速Ｖ１に至るまでは車速ゲインＫＰは小さいゲインＫＰ１で一定であり、車速Ｖ１以上では次第に大きくなり、車速Ｖ２以上では大きなゲインＫＰ２で一定である。ただし、車速ゲインＫＰはこのような特性に限定されるものではない。
【0068】
車速Ｖに応じて粘性係数Ｃを可変する粘性係数出力部１３３が設定する粘性抵抗Ｃは図７に示すような特性を有する。車速Ｖが少なくとも車速Ｖ３に至るまでは粘性係数Ｃ小さい粘性係数Ｃ１で一定であり、車速Ｖ３以上で車速Ｖ４（＞Ｖ３）以下では次第に大きくなり、車速Ｖ４以上では大きな粘性係数Ｃ２で一定である。ただし、粘性抵抗Ｃはこのような特性に限定されるものではない。
【0069】
次に、第１実施形態のステアリング軸トルク算出部１１１の構成及び機能を説明する。図８を参照する。
第１実施形態のステアリング軸トルク算出部１１１は、操舵トルクＴｄ及び電流指令値Ｉｒｅｆに応じてステアリング軸トルクＴｓを算出し、実操舵角速度ω及び車速Ｖに応じてステアリング軸トルクＴｓを補正することにより補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を得る。
第１実施形態のステアリング軸トルク算出部１１１は、操舵トルクＴｄ及び電流指令値Ｉｒｅｆに応じてステアリング軸トルクＴｓを算出し、実操舵角速度ω及び車速Ｖに応じてステアリング軸トルクＴｓを補正することにより補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を得る。
【0070】
具体的には、ステアリング軸トルク算出部１１１は、ゲイン部２００と、加算部２０１と、補正ゲイン算出部２０２と、乗算部２０３を備える。
ゲイン部２００は、電流指令値ＩｒｅｆをゲインＫｔ倍してアシストトルクＴａを算出する。加算部２０１は、アシストトルクＴａと操舵トルクＴｄを加算してステアリング軸トルクＴｓを算出する。
ゲイン部２００は、電流指令値ＩｒｅｆをゲインＫｔ倍してアシストトルクＴａを算出する。加算部２０１は、アシストトルクＴａと操舵トルクＴｄを加算してステアリング軸トルクＴｓを算出する。
【0071】
補正ゲイン算出部２０２は、車速Ｖ、ステアリング軸トルクＴｓ及び実操舵角速度ωに応じてステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓを算出する。乗算部２０３は、ステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓを乗算することによりステアリング軸トルクＴｓを補正し、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を得る。
【0072】
上記のとおり、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊により発生する操舵角速度である目標速度値ω１は、ローパスフィルタ１５１によってフィルタ処理されて目標速度値ω２となり、目標速度値ω２が加算されて目標戻り操舵角速度ωｔが補正される。
このように、ステアリング軸トルクを実操舵角速度ωに応じて補正し、補正したステアリング軸トルクにより発生する操舵角速度によって目標戻り操舵角速度ωｔを補正することにより、操舵角θの変化に対するセルフアライニングトルクＳＡＴの位相遅れを反映するように目標戻り操舵角速度ωｔを補正できる。
このように、ステアリング軸トルクを実操舵角速度ωに応じて補正し、補正したステアリング軸トルクにより発生する操舵角速度によって目標戻り操舵角速度ωｔを補正することにより、操舵角θの変化に対するセルフアライニングトルクＳＡＴの位相遅れを反映するように目標戻り操舵角速度ωｔを補正できる。
【0073】
補正ゲイン算出部２０２が設定するステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓは、例えば図９に示す特性を有してよい。実操舵角速度ωが０のときステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓは１である。
ステアリング軸トルクＴｓは、左右の操舵に応じて正負の符号を持つ。このため、目標戻り操舵角速度ωｔを補正するにあたり、ステアリング軸トルクＴｓの符号と実操舵角速度ωの方向を考慮する。すなわち、ステアリング軸トルクＴｓと実操舵角速度ωの符号が一致しているときは切増し操舵であり、異符号のときは操舵角が中立である方向への切り戻し操舵であることを考慮し、両者の符号が一致するか否かに応じて異なる補正を行う。図９において、横軸は実操舵角速度ωとステアリング軸トルクＴｓの符号との乗算結果ω×ｓｉｇｎ（Ｔｓ）（以下、「正規化実操舵角速度」と表記する）を示し、横軸が正の領域は切増し状態を示し、横軸が負の領域は切り戻し状態を示す。
正規化実操舵角速度が０より大きい範囲では、正規化実操舵角速度が増大するに従ってステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓは単調増加し、１より大きな正値を有する。また、正規化実操舵角速度の変化に対するステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓの増加率は、正規化実操舵角速度が増大するほど低下する。また、車速Ｖが増加するほどステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓは増加する。
ステアリング軸トルクＴｓは、左右の操舵に応じて正負の符号を持つ。このため、目標戻り操舵角速度ωｔを補正するにあたり、ステアリング軸トルクＴｓの符号と実操舵角速度ωの方向を考慮する。すなわち、ステアリング軸トルクＴｓと実操舵角速度ωの符号が一致しているときは切増し操舵であり、異符号のときは操舵角が中立である方向への切り戻し操舵であることを考慮し、両者の符号が一致するか否かに応じて異なる補正を行う。図９において、横軸は実操舵角速度ωとステアリング軸トルクＴｓの符号との乗算結果ω×ｓｉｇｎ（Ｔｓ）（以下、「正規化実操舵角速度」と表記する）を示し、横軸が正の領域は切増し状態を示し、横軸が負の領域は切り戻し状態を示す。
正規化実操舵角速度が０より大きい範囲では、正規化実操舵角速度が増大するに従ってステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓは単調増加し、１より大きな正値を有する。また、正規化実操舵角速度の変化に対するステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓの増加率は、正規化実操舵角速度が増大するほど低下する。また、車速Ｖが増加するほどステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓは増加する。
【0074】
正規化実操舵角速度が０より小さい範囲では、正規化実操舵角速度が減少するに従ってステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓは単調減少し、１より小さな正値を有する。また、正規化実操舵角速度の変化に対するステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓの減少率は、正規化実操舵角速度が減少するほど低下する。
また、車速Ｖが増加するほどステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓは減少する。すなわち、車速Ｖが増加するほどステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓの絶対値が減少する。
また、車速Ｖが増加するほどステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓは減少する。すなわち、車速Ｖが増加するほどステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓの絶対値が減少する。
【0075】
次に、ステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓによる目標操舵角速度の特性の変化を説明する。ここで、ステアリング軸トルクＴｓと操舵角θの特性を平面上で表すと、一般的にはヒステリシス特性を有する（図１０（ａ）の破線）。ただし、ここでは説明を簡略にするために、ステアリング軸トルクＴｓと操舵角θとの関係は原点を通る線形な特性（図１０（ａ）の実線）とする。つまり、図１０の（ａ）の実線で示すように、操舵角θが正であればステアリング軸トルクも正、操舵角θが負であればステアリング軸トルクＴｓも負である。
図１０の（ｂ）は、実操舵角速度ωの符号が正（ω＞０）であるときの目標速度値ω３の変化を概略的に示し、図１０の（ｃ）は、実操舵角速度ωの符号が負（ω＜０）であるときの目標速度値ω３の変化を概略的に示す。
一点鎖線は、ステアリング軸トルクＴｓにより発生する目標速度値ω２を加えていない目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を示す。
図１０の（ｂ）は、実操舵角速度ωの符号が正（ω＞０）であるときの目標速度値ω３の変化を概略的に示し、図１０の（ｃ）は、実操舵角速度ωの符号が負（ω＜０）であるときの目標速度値ω３の変化を概略的に示す。
一点鎖線は、ステアリング軸トルクＴｓにより発生する目標速度値ω２を加えていない目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を示す。
【0076】
破線は、ステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓにより補正されないステアリング軸トルクＴｓに基づいて算出した場合の目標速度値ω２を目標戻り操舵角速度（－ωｔ）に加算して得られた目標速度値ω３を示す。
実線は、ステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓによる補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊に基づいて算出した目標速度値ω２を目標戻り操舵角速度（－ωｔ）に加算して得られた目標速度値ω３を示す。
実線は、ステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓによる補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊に基づいて算出した目標速度値ω２を目標戻り操舵角速度（－ωｔ）に加算して得られた目標速度値ω３を示す。
【0077】
図１０の（ｂ）を参照する。操舵角θが正（ステアリング軸トルクＴｓが正）且つ実操舵角速度ωの符号が正（ω＞０）であるときにはステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓが１より大きいため、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊は元のステアリング軸トルクＴｓよりも大きくなる。この結果、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３（実線）は、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３（破線）よりも増加する。すなわち、縦軸方向において正の方向に移動する。
【0078】
実操舵角速度ωの符号が正である場合、操舵角θが正（ステアリング軸トルクＴｓが正）である範囲では切り増し操舵が行われている。操舵角θが負（ステアリング軸トルクＴｓが負）である範囲では切り戻し操舵が行われている。
また、操舵角θが正である範囲ではステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向が負の方向となり、操舵角θが負である範囲ではステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向が正の方向となる。
また、操舵角θが正である範囲ではステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向が負の方向となり、操舵角θが負である範囲ではステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向が正の方向となる。
【0079】
したがって、切り増し操舵が行われている範囲では、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３は、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３よりも、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向（負の方向、縦軸方向において下方向）と反対方向（上方向）に移動している。
このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向を目標速度値ω３の増加方向と考えると、目標速度値ω３は減少している。
このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向を目標速度値ω３の増加方向と考えると、目標速度値ω３は減少している。
【0080】
反対に、切り戻し操舵が行われている範囲では、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３は、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３よりも、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向（正の方向、縦軸方向において上方向）と同一方向に移動している。ステアリング軸トルクＴｓが負且つ実操舵角速度ωの符号が正（ω＞０）であるときにはステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓが１より小さいため、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊の絶対値は元のステアリング軸トルクＴｓの絶対値よりも小さくなる。従って、目標速度値ω３は縦軸方向において上方向へ移動する。
このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向を目標速度値ω３の増加方向と考えると、目標速度値ω３は増加している。
このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向を目標速度値ω３の増加方向と考えると、目標速度値ω３は増加している。
【0081】
図１０の（ｃ）を参照する。操舵角θが正（ステアリング軸トルクＴｓが正）且つ実操舵角速度ωの符号が負（ω＜０）であるときにはステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓが１より小さいため、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊は元のステアリング軸トルクＴｓよりも小さくなる。この結果、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３（実線）は、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３（破線）よりも減少する。すなわち、縦軸方向において負の方向に移動する。
また、実操舵角速度ωの符号が負である場合、操舵角θが正である範囲では切り戻し操舵が行われている。操舵角θが負である範囲では切り増し操舵が行われている。
また、実操舵角速度ωの符号が負である場合、操舵角θが正である範囲では切り戻し操舵が行われている。操舵角θが負である範囲では切り増し操舵が行われている。
【0082】
このため、切り増し操舵が行われている範囲では、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３は、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３よりも、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向（正の方向、縦軸方向において上方向）と反対方向（下方向）に移動している。
このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向を目標速度値ω３の増加方向と考えると、目標速度値ω３は減少している。
このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向を目標速度値ω３の増加方向と考えると、目標速度値ω３は減少している。
【0083】
反対に、切り戻し操舵が行われている範囲では、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３は、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３よりも、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向（負の方向、縦軸方向において下方向）と同一方向に移動している。
このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向を目標速度値ω３の増加方向と考えると、目標速度値ω３は増加している。
このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向を目標速度値ω３の増加方向と考えると、目標速度値ω３は増加している。
【0084】
以上のようにステアリング軸トルクを補正する作用について、図１１の（ａ）及び図１１の（ｂ）を参照して説明する。なお、説明を簡略化するため、第２操舵系特性部１６０による伝達関数を省略する。
実線は、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３の特性曲線であり、破線は、ステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓにより補正されないステアリング軸トルクＴｓに基づいて算出した場合の目標速度値ω２（図面において「ω２’」と表記する）を目標戻り操舵角速度（－ωｔ）に加算して得られた目標速度値ω３を示す。ω２’はステアリング軸トルクＴｓ（操舵角θ）により変化するが、理解の容易のために正の一定値とした。
また、二点鎖線は実操舵角速度ωの軌跡であり、目標速度値ω３及び操舵角θの平面に示した。
実線は、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３の特性曲線であり、破線は、ステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓにより補正されないステアリング軸トルクＴｓに基づいて算出した場合の目標速度値ω２（図面において「ω２’」と表記する）を目標戻り操舵角速度（－ωｔ）に加算して得られた目標速度値ω３を示す。ω２’はステアリング軸トルクＴｓ（操舵角θ）により変化するが、理解の容易のために正の一定値とした。
また、二点鎖線は実操舵角速度ωの軌跡であり、目標速度値ω３及び操舵角θの平面に示した。
【0085】
図１１の（ａ）を参照する。実操舵角速度ω及び操舵角θがともに正の範囲にあり、切り増し操舵が行われている状態を想定する。実操舵角速度ωが正である場合、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３は、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３よりも増加している。
目標速度値ω３の特性曲線（実線）と、実操舵角速度ωの軌跡（二点鎖線）との交点では、目標速度値ω３と実操舵角速度ωとの偏差がなくなりハンドル戻し制御電流ＨＲが０となる。この交点よりも操舵角θが大きい領域では、目標速度値ω３が実操舵角速度ωよりも小さいため目標速度値ω３は正の実操舵角速度ωを遅らせるように働く。すなわち、切り増し操舵を妨げる方向に働く。
目標速度値ω３の特性曲線（実線）と、実操舵角速度ωの軌跡（二点鎖線）との交点では、目標速度値ω３と実操舵角速度ωとの偏差がなくなりハンドル戻し制御電流ＨＲが０となる。この交点よりも操舵角θが大きい領域では、目標速度値ω３が実操舵角速度ωよりも小さいため目標速度値ω３は正の実操舵角速度ωを遅らせるように働く。すなわち、切り増し操舵を妨げる方向に働く。
【0086】
ここで、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３（破線）に比べて、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３（実線）が正方向、すなわちステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向（負の方向）と反対方向に移動すると、目標速度値ω３と実操舵角速度ωとの間の速度偏差Δ１の大きさは、補正をしない場合の速度偏差Δ０の大きさよりも小さくなる。この結果、切り増し操舵方向と逆方向のハンドル戻し制御電流ＨＲが小さくなり、切り増し操舵を妨げるダンピング効果が減少する。これによりドライバーは過度の粘性感を感じないで操舵することができる。
【0087】
図１１の（ｂ）を参照する。実操舵角速度ωが負の範囲に、操舵角θが正の範囲にあり、切り戻し操舵が行われている状態を想定する。実操舵角速度ωが負である場合、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３は、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３よりも減少している。
実操舵角速度ω（二点鎖線）及び目標速度値ω３の特性曲線（実線）との交点よりも操舵角θが大きい領域では、目標速度値ω３が実操舵角速度ωよりも小さいため目標速度値ω３は負の実操舵角速度ωを進めるように働く。すなわち切り戻し操舵を助ける方向に働く。
実操舵角速度ω（二点鎖線）及び目標速度値ω３の特性曲線（実線）との交点よりも操舵角θが大きい領域では、目標速度値ω３が実操舵角速度ωよりも小さいため目標速度値ω３は負の実操舵角速度ωを進めるように働く。すなわち切り戻し操舵を助ける方向に働く。
【0088】
ここで、補正をしない場合のステアリング軸トルクＴｓによる目標速度値ω３（破線）に比べて、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊による目標速度値ω３（実線）が負方向、すなわちステアリング軸２を中立位置へ戻す操舵角θの変化の方向（負の方向）と同じ方向に移動すると、目標速度値ω３と実操舵角速度ωとの間の速度偏差Δ１の大きさは、実操舵角速度ωによる補正がない場合の速度偏差Δ０の大きさよりも大きくなる。この結果、切り戻し操舵方向と同一方向のハンドル戻し制御電流ＨＲが大きくなり、ステアリング軸２を中立位置へ戻すのが楽になる。
【0089】
また、実操舵角速度ωの軌跡と目標速度値ω３の特性曲線との交点よりも操舵角θが小さい領域では、目標速度値ω３が実操舵角速度ωよりも大きいため目標速度値ω３は負の実操舵角速度ωを遅らせるように働く。すなわち切り戻し操舵を妨げる方向に働く。
この領域では、目標速度値ω３と実操舵角速度ωとの間の速度偏差Δ３の大きさは、実操舵角速度ωによる補正がない場合の速度偏差Δ２の大きさよりも小さくなる。この結果、切り戻し操舵を妨げるダンピング効果が減少する。これによりドライバーは過度の粘性感を感じないで操舵することができる。
この領域では、目標速度値ω３と実操舵角速度ωとの間の速度偏差Δ３の大きさは、実操舵角速度ωによる補正がない場合の速度偏差Δ２の大きさよりも小さくなる。この結果、切り戻し操舵を妨げるダンピング効果が減少する。これによりドライバーは過度の粘性感を感じないで操舵することができる。
【0090】
以上のように、本実施形態によれば、ステアリング軸トルクを実操舵角速度ωに応じて補正し、補正したステアリング軸トルクによって目標戻り操舵角速度ωｔを補正することにより、切り増し操舵において過度の操舵反力の発生を軽減することが可能になり、また切り戻し操舵においてステアリング軸２が中立位置へ戻るのを促すことができる。
【0091】
（動作例）
次に、図１２を参照して、電流指令値補正部３２の動作例を説明する。
先ず操舵トルクＴｄ、電流指令値Ｉｒｅｆ、車速Ｖ、操舵角θ、実操舵角速度ωを入力（読み取り）し（ステップＳ１）、操舵トルクゲイン部１１０は操舵トルクゲインＴｈを出力する（ステップＳ２）。
ステアリング軸トルク算出部１１１は、操舵トルクＴｄ、電流指令値Ｉｒｅｆ、実操舵角速度ω、及び車速Ｖに基づいて補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を算出するステアリング軸トルク算出処理を実行する（ステップＳ３）。
次に、図１２を参照して、電流指令値補正部３２の動作例を説明する。
先ず操舵トルクＴｄ、電流指令値Ｉｒｅｆ、車速Ｖ、操舵角θ、実操舵角速度ωを入力（読み取り）し（ステップＳ１）、操舵トルクゲイン部１１０は操舵トルクゲインＴｈを出力する（ステップＳ２）。
ステアリング軸トルク算出部１１１は、操舵トルクＴｄ、電流指令値Ｉｒｅｆ、実操舵角速度ω、及び車速Ｖに基づいて補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を算出するステアリング軸トルク算出処理を実行する（ステップＳ３）。
【0092】
図１３は、ステアリング軸トルク算出部１１１によるステアリング軸トルク算出処理のフローチャートである。
ステップＳ３０においてゲイン部２００は、電流指令値ＩｒｅｆにゲインＫｔ倍してアシストトルクＴａを算出する。ステップＳ３１において加算部２０１は、アシストトルクＴａと操舵トルクＴｄを加算してステアリング軸トルクＴｓを算出する。
ステップＳ３０においてゲイン部２００は、電流指令値ＩｒｅｆにゲインＫｔ倍してアシストトルクＴａを算出する。ステップＳ３１において加算部２０１は、アシストトルクＴａと操舵トルクＴｄを加算してステアリング軸トルクＴｓを算出する。
【0093】
ステップＳ３２において補正ゲイン算出部２０２は、車速Ｖ、ステアリング軸トルクＴｓ及び実操舵角速度ωに応じてステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓを算出する。乗算部２０３は、ステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓを乗算することによりステアリング軸トルクＴｓを補正し、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を得る。補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊は第１操舵系特性部１５０に入力されて、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊により発生する操舵角速度である目標速度値ω１が算出される。その後にステアリング軸トルク算出処理は終了する。
【0094】
図１２を参照する。目標操舵角速度設定部１２０は、操舵角θ及び車速Ｖに基づいて目標戻り操舵角速度ωｔを設定する（ステップＳ４）。反転部１２１が目標戻り操舵角速度ωｔの符号反転を行い（ステップＳ５）、反転された目標戻り操舵角速度“－ωｔ”を加算部１０１に入力して加算を行う。車速ゲイン部１３０は車速Ｖに従った車速ゲインＫＰを出力し（ステップＳ６）、粘性係数出力部１３３は車速Ｖに従った粘性係数Ｃを出力する（ステップＳ７）。
【0095】
粘性係数Ｃは第１操舵系特性部１５０に入力され（ステップＳ８）、伝達特性１／Ｃを操舵トルクＴｄとアシストトルクＴａの合計値に乗算して目標速度値ω１を出力し（ステップＳ９）、目標速度値ω１がＬＰＦ１５１に入力されてフィルタ処理される（ステップＳ１０）。
加算部１０１は、ＬＰＦ１５１で目標速度値ω１をフィルタ処理して得られた目標速度値ω２を加算することにより目標戻り操舵角速度“－ωｔ”を補正して（ステップＳ１１）、目標速度値ω３を得る。目標速度値ω３は、第２操舵系特性部１６０に入力される（ステップＳ１２）。
加算部１０１は、ＬＰＦ１５１で目標速度値ω１をフィルタ処理して得られた目標速度値ω２を加算することにより目標戻り操舵角速度“－ωｔ”を補正して（ステップＳ１１）、目標速度値ω３を得る。目標速度値ω３は、第２操舵系特性部１６０に入力される（ステップＳ１２）。
【0096】
第２操舵系特性部１６０からの目標操舵角速度ω０は減算部１０３に加算入力され、実操舵角速度ωは減算部１０３に減算入力され、減算部１０３で偏差ＳＧ１が算出される（ステップＳ１３）。
偏差ＳＧ１は乗算部１３２に入力され、操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰが乗算され（ステップＳ１４）、その乗算によってハンドル戻し制御ゲインＳＧ２が求められる。
偏差ＳＧ１は乗算部１３２に入力され、操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰが乗算され（ステップＳ１４）、その乗算によってハンドル戻し制御ゲインＳＧ２が求められる。
【0097】
ハンドル戻し制御ゲインＳＧ２は積分制御部で積分処理され（ステップＳ１５）、更に積分ゲイン部１４１で比例処理され（ステップＳ１６）、ハンドル戻し制御ゲインＳＧ３が出力される。ハンドル戻し制御ゲインＳＧ３はリミッタ１４２に入力され、リミッタ１４２で操舵トルクゲインＴｈ及び車速ゲインＫＰを用いてリミット処理される（ステップＳ１７）。
【0098】
リミッタ１４２でリミット処理されたハンドル戻し制御ゲインＳＧ４は加算部１０４に入力され、ハンドル戻し制御ゲインＳＧ２と加算され（ステップＳ１８）、ハンドル戻し制御電流ＨＲが出力される。ハンドル戻し制御電流ＨＲを加算部１０５で電流指令値Ｉｒｅｆに加算して補正し（ステップＳ１９）、補正後電流指令値Ｉｒｅｆｎを出力する（ステップＳ２０）。
【0099】
（第１実施形態の効果）
（１）電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクＴｄに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、電流指令値Ｉｒｅｆに基づいてモータ２０を駆動し、モータ２０の駆動制御によって操舵系をアシスト制御する。
舵角センサ１４はステアリング軸２の操舵角θを検出し、角速度変換部３８はステアリング軸２の実操舵角速度ωを検出し、車速センサ１２は車速Ｖを検出する。目標操舵角速度設定部１２０は、操舵角θ及び車速Ｖに応じて、ステアリング軸２を中立位置へ戻すための目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を設定する。
（１）電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクＴｄに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、電流指令値Ｉｒｅｆに基づいてモータ２０を駆動し、モータ２０の駆動制御によって操舵系をアシスト制御する。
舵角センサ１４はステアリング軸２の操舵角θを検出し、角速度変換部３８はステアリング軸２の実操舵角速度ωを検出し、車速センサ１２は車速Ｖを検出する。目標操舵角速度設定部１２０は、操舵角θ及び車速Ｖに応じて、ステアリング軸２を中立位置へ戻すための目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を設定する。
【0100】
ステアリング軸トルク算出部１１１、第１操舵系特性部１５０、ローパスフィルタ１５１、加算部１０１は、操舵トルクＴｄ、電流指令値Ｉｒｅｆ、及び実操舵角速度ωに基づいて目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を補正して目標速度値ω３を得る。減算部１０３、積分部１４０、積分ゲイン部１４１、リミッタ１４２、加算部１０４は、目標速度値ω３に基づくハンドル戻し制御電流を算出し、インバータ３７は、ハンドル戻し制御電流で補正された電流指令値Ｉｒｅｆｎでモータ２０を駆動する。
これにより、実操舵角速度ωに応じて目標操舵角速度を補正することが可能となる。この結果、ドライバーの操舵状態に応じた最適な目標操舵角速度を設定できる。
これにより、実操舵角速度ωに応じて目標操舵角速度を補正することが可能となる。この結果、ドライバーの操舵状態に応じた最適な目標操舵角速度を設定できる。
【0101】
（２）ステアリング軸トルク算出部１１１は、操舵トルクＴｄ及び電流指令値Ｉｒｅｆに応じて算出されるステアリング軸トルクＴｓを実操舵角速度ωに応じて補正して、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を算出する。加算部１０１は、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊によって発生する操舵角速度である目標速度値ω１をローパスフィルタ１５１でフィルタ処理して目標速度値ω２を取得し、目標速度値ω２を加えることにより目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を補正する。これにより、実操舵角速度ωに応じて目標操舵角速度を補正することが可能となる。
【0102】
（３）ステアリング軸トルク算出部１１１は、実操舵角速度ωに応じたステアリング軸トルク軸ゲインＫｔｓを乗じることによりステアリング軸トルクＴｓを補正する。これにより、実操舵角速度ωに応じて目標操舵角速度を補正することが可能となる。
【0103】
（４）ステアリング軸トルク算出部１１１は、実操舵角速度ωが高いほど切り増し操舵時に目標戻り操舵角速度（－ωｔ）が減少し、実操舵角速度ωが高いほど切り戻し操舵時に目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を増加するようにステアリング軸トルクＴｓを補正する。
これにより、切り増し操舵時や切り戻し操舵時に、操舵を妨げるハンドル戻し制御電流を低減できる。これによりドライバーは過度の反力を感じないで操舵することができる。また、切り戻し操舵を助けるハンドル戻し制御電流を増加できる。このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻すのが楽になる。
これにより、切り増し操舵時や切り戻し操舵時に、操舵を妨げるハンドル戻し制御電流を低減できる。これによりドライバーは過度の反力を感じないで操舵することができる。また、切り戻し操舵を助けるハンドル戻し制御電流を増加できる。このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻すのが楽になる。
【0104】
（５）ステアリング軸トルク算出部１１１、第１操舵系特性部１５０、ローパスフィルタ１５１、加算部１０１は、実操舵角速度ωに応じて、操舵角θの変化に対するセルフアライニングトルクの位相遅れを反映するように目標戻り操舵角速度（－ωｔ）を補正する。これにより、セルフアライニングトルクの位相遅れを考慮した最適な目標戻り操舵角速度ωｔを設定できる。
【0105】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態のステアリング軸トルク算出部１１１は、実操舵角速度ωに応じた補正値を加えることによりステアリング軸トルクＴｓを補正する。
図１４を参照する。第２実施形態のステアリング軸トルク算出部１１１は、ゲイン部２００と、加算部２０１と、補正値算出部２０４と、加算部２０５を備える。
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態のステアリング軸トルク算出部１１１は、実操舵角速度ωに応じた補正値を加えることによりステアリング軸トルクＴｓを補正する。
図１４を参照する。第２実施形態のステアリング軸トルク算出部１１１は、ゲイン部２００と、加算部２０１と、補正値算出部２０４と、加算部２０５を備える。
【0106】
補正値算出部２０４は、実操舵角速度ω及び車速Ｖに応じた補正値ΔＴｓを算出する。加算部２０５は、補正値ΔＴｓを加えることにより、アシストトルクＴａと操舵トルクＴｄの和であるステアリング軸トルクＴｓを補正し、補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を得る。
補正値算出部２０４が算出する補正値ΔＴｓは、例えば図１５に示すような特性を有してよい。
補正値算出部２０４が算出する補正値ΔＴｓは、例えば図１５に示すような特性を有してよい。
【0107】
実操舵角速度ωが０のとき補正値ΔＴｓは０である。実操舵角速度ωが０より大きい範囲では、補正値ΔＴｓは正値となり、実操舵角速度ωが増大するに従って補正値ΔＴｓは単調増加する。また、実操舵角速度ωが０より小さい範囲では、補正値ΔＴｓは負値となり、実操舵角速度ωが減少するに従って補正値ΔＴｓは単調減少する。したがって、実操舵角速度ωの絶対値が増加するのに従って補正値ΔＴｓの絶対値は単調増加する。
【0108】
実操舵角速度ωが０より大きい範囲では、実操舵角速度ωの変化に対する補正値ΔＴｓの増加率は、実操舵角速度ωが増大するほど低下する。また、実操舵角速度ωが０より小さい範囲では、実操舵角速度ωの変化に対する補正値ΔＴｓの減少率は、実操舵角速度ωが減少するほど低下する。すなわち、実操舵角速度ωの絶対値が増大するほど、実操舵角速度ωの変化に対する補正値ΔＴｓの変化率は低下する。
【0109】
さらに、実操舵角速度ωが０より大きい範囲では、車速Ｖが増加するほど補正値ΔＴｓは増加し、実操舵角速度ωが０より小さい範囲では、車速Ｖが増加するほど補正値ΔＴｓは減少する。すなわち、車速Ｖが増加するほど補正値ΔＴｓの絶対値が増加する。
【0110】
図１５に示す特性を有する補正値ΔＴｓをステアリング軸トルクＴｓを補正して補正後ステアリング軸トルクＴｓ＊を算出することにより、図１０の（ｂ）及び図１０の（ｃ）と同様の特性の目標速度値ω３が得られる。このため、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果を生じる。
【0111】
（第２実施形態の効果）
ステアリング軸トルク算出部１１１は、実操舵角速度ωに応じた補正値ΔＴｓを加えることによりステアリング軸トルクＴｓを補正する。これにより、第１実施形態と同様に、操舵角θの変化に対するセルフアライニングトルクの位相遅れを目標戻り操舵角速度ωｔに反映させることができる。この結果、切り増し操舵時や切り戻し操舵時に、操舵を妨げるハンドル戻し制御電流を低減できる。これによりドライバーは過度の反力を感じないで操舵することができる。また、切り戻し操舵を助けるハンドル戻し制御電流を増加できる。このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻すのが楽になる。
ステアリング軸トルク算出部１１１は、実操舵角速度ωに応じた補正値ΔＴｓを加えることによりステアリング軸トルクＴｓを補正する。これにより、第１実施形態と同様に、操舵角θの変化に対するセルフアライニングトルクの位相遅れを目標戻り操舵角速度ωｔに反映させることができる。この結果、切り増し操舵時や切り戻し操舵時に、操舵を妨げるハンドル戻し制御電流を低減できる。これによりドライバーは過度の反力を感じないで操舵することができる。また、切り戻し操舵を助けるハンドル戻し制御電流を増加できる。このため、ステアリング軸２を中立位置へ戻すのが楽になる。
【0112】
第１実施形態及び第２実施形態では、ステアリング軸トルクＴｓに対しての補正を行ったが、後段の第１操舵系特性部の出力ω１又はローパスフィルタ１５１の出力ω２を補正してもよい。
第３実施形態では、車速Ｖ、目標速度値ω１及び実操舵角速度ωを入力し、正規化実操舵角速度を実操舵角速度ωと目標速度値ω１の符号を乗算して求める。そして、目標速度値補正ゲイン算出部２０２と同様にしてステアリング軸トルクゲインＫｔｓを求め、目標速度値ω１にステアリング軸トルクゲインＫｔｓを乗算し、補正された目標速度値ω１をローパスフィルタに入力する。
第３実施形態では、車速Ｖ、目標速度値ω１及び実操舵角速度ωを入力し、正規化実操舵角速度を実操舵角速度ωと目標速度値ω１の符号を乗算して求める。そして、目標速度値補正ゲイン算出部２０２と同様にしてステアリング軸トルクゲインＫｔｓを求め、目標速度値ω１にステアリング軸トルクゲインＫｔｓを乗算し、補正された目標速度値ω１をローパスフィルタに入力する。
【0113】
第４実施形態では、車速Ｖ、目標速度値ω２及び実操舵角速度ωを入力し、正規化実操舵角速度を実操舵角速度ωと目標速度値ω２の符号を乗算して求める。そして、目標速度値補正ゲイン算出部２０２と同様にしてステアリング軸トルクゲインＫｔｓを求め、目標速度値ω２にステアリング軸トルクゲインＫｔｓを乗算し、補正された目標速度値ω２を加算部１０１に入力する。
【0114】
第５実施形態では、車速Ｖ及び実操舵角速度ωを入力し、補正値算出部２０４と同様にして補正値ΔＴｓを求め、目標速度値ω１に補正値ΔＴｓを加算し、補正された目標速度値ω１をローパスフィルタに入力する。
第６実施形態では、車速Ｖ及び実操舵角速度ωを入力し、補正値算出部２０４と同様にして補正値ΔＴｓを求め、目標速度値ω２に補正値ΔＴｓを加算し、補正された目標速度値ω２を加算部１０１に入力する。
また、第１実施形態、第３実施形態又は第４実施形態のいずれかは第２実施形態、第５実施形態又は第６実施形態のいずれかと組み合わせて実施してよい。
第６実施形態では、車速Ｖ及び実操舵角速度ωを入力し、補正値算出部２０４と同様にして補正値ΔＴｓを求め、目標速度値ω２に補正値ΔＴｓを加算し、補正された目標速度値ω２を加算部１０１に入力する。
また、第１実施形態、第３実施形態又は第４実施形態のいずれかは第２実施形態、第５実施形態又は第６実施形態のいずれかと組み合わせて実施してよい。
【符号の説明】
【0115】
１…ステアリングホイール、２…ステアリング軸、３…減速ギア、４ａ、４ｂ…ユニバーサルジョイント、５…ラック・ピニオン機構、６ａ…タイロッド、６ｂ…タイロッド、７ａ、７ｂ…ハブユニット、８Ｌ…操向車輪、８Ｒ…操向車輪、１０…トルクセンサ、１１…イグニションキー、１２…車速センサ、１３…バッテリ、１４…舵角センサ、２０…モータ、３０…コントロールユニット、３１…電流指令値演算部、３２…電流指令値補正部、３３…電流制限部、３４…減算部、３５…ＰＩ制御部、３６…ＰＷＭ制御部、３７…インバータ、３８…角速度変換部、４０…モータ電流検出器、１０１、１０４、１０５、２０１、２０５…加算部、１０３…減算部、１１０…操舵トルクゲイン部、１１１…ステアリング軸トルク算出部、１２０…目標操舵角速度設定部、１２１…反転部、１３０…車速ゲイン部、１３２、２０３…乗算部、１３３…粘性係数出力部、１４０…積分部、１４１…積分ゲイン部、１４２…リミッタ、１５０…第１操舵系特性部、１５１…ローパスフィルタ、１６０…第２操舵系特性部、２００…ゲイン部、２０２…補正ゲイン算出部、２０４…補正値算出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】