JP2017088141A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵フィーリングの低下を抑制しつつ、装置外部の車両環境を考慮したアシスト力を付与することができる技術を提供する。【解決手段】操舵トルクに基づいて電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を算出する基本目標電流算出部と、操舵角算出部が検出した操舵角に基づいて算出した目標操舵角速度と実際の操舵角速度との操舵角速度偏差に応じたベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂを算出するベース操舵角速度偏差電流算出部２８１を有し、車両に備えられたタイヤの空気圧に基づいてベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂを補正した操舵角速度偏差電流Ｉｖを算出する操舵角速度偏差電流算出部２８と、基本目標電流と操舵角速度偏差電流算出部２８が算出した操舵角速度偏差電流Ｉｖとに基づいて目標電流を決定する目標電流決定部と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

近年、電動パワーステアリング装置において、路面の変化に対する車両の走行安定性を向上する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、路面からの反力度合いを考慮した補正電流を加える。すなわち、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、舵角検出手段と、実舵角速度を演算する演算手段と、舵角に基づきベース修正舵角速度を演算する演算手段と、車速に基づき車速乗算係数値を演算する演算手段と、ベース修正舵角速度に車速乗算係数値を乗算し目標舵角速度を演算する演算手段と、目標舵角速度と実舵角速度との差に基づいてベース修正電流値を演算する演算手段と、アシストベース電流値に修正電流値を加えてアシスト目標電流とする演算手段とを備える。

特開２００６−１２３８２７号公報

本発明は、操舵フィーリングの低下を抑制しつつ、装置外部の車両環境を考慮したアシスト力を付与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を目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、車両のステアリングホイールに加わる操舵力をアシストする電動モータと、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記ステアリングホイールの回転角度である操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を算出する基本目標電流算出手段と、前記操舵角検出手段が検出した操舵角に基づいて算出した目標操舵角速度と実際の操舵角速度との操舵角速度偏差に応じた偏差電流を算出する偏差電流算出手段を有し、前記車両に備えられたタイヤの空気圧に基づいて前記偏差電流を補正した補正電流を算出する補正電流算出手段と、前記基本目標電流算出手段が算出した前記基本目標電流と前記補正電流算出手段が算出した前記補正電流とに基づいて前記目標電流を決定する目標電流決定手段と、を備える電動パワーステアリング装置である。

本発明によれば、操舵フィーリングの低下を抑制しつつ、装置外部の車両環境を考慮したアシスト力を付与することができる。

実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。 制御装置の概略構成図である。 制御部の概略構成図である。 基本目標電流算出部の概略構成図である。 操舵トルクおよび車速とベース電流との対応を示す制御マップの概略図である。 操舵角速度偏差電流算出部の概略構成図である。 ベース操舵角速度偏差電流算出部の概略構成図である。 操舵角および車速と目標操舵角速度との対応を示す制御マップである。 操舵角速度偏差とベース操舵角速度偏差電流との対応を示す制御マップである。 ラック軸力補正係数設定部の概略構成図である。 ラック軸力偏差とベースラック軸力補正係数との対応を示す制御マップである。 車速と車速補正係数との対応を示す制御マップである。 タイヤ空気圧補正係数設定部の概略構成図である。 （ａ）は、左前空気圧（右前空気圧）と左前空気圧補正係数（右前空気圧補正係数）との対応を示す制御マップである。（ｂ）は、左後空気圧（右後空気圧）と左後空気圧補正係数（右後空気圧補正係数）との対応を示す制御マップである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、車両の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては車両の一例としての自動車１に適用した構成を例示している。

ステアリング装置１００は、自動車１の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。

また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている。これらラック軸１０５、ピニオンシャフト１０６などが、ステアリングホイール１０１の回転操作力を前輪１５０の転動力として伝達する伝達機構として機能する。ピニオンシャフト１０６は、前輪１５０を転動させるラック軸１０５に対して、回転することにより前輪１５０を転動させる駆動力（ラック軸力）を加える。

また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギヤボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギヤボックス１０７内にてトーションバー１１２を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。そして、ステアリングギヤボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対回転角度に基づいて、言い換えればトーションバー１１２の捩れ量に基づいて、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴを検出するトルク検出手段の一例としてのトルクセンサ１０９が設けられている。

また、ステアリング装置１００は、ステアリングギヤボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。減速機構１１１は、例えば、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール（不図示）と、電動モータ１１０の出力軸に固定されたウォームギヤ（不図示）などから構成される。電動モータ１１０は、ピニオンシャフト１０６に回転駆動力を加えることにより、ラック軸１０５に前輪１５０を転動させる駆動力（ラック軸力）を加える。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、電動モータ１１０の回転角度であるモータ回転角度θに連動した回転角度信号θｓを出力するレゾルバ１２０を有する３相ブラシレスモータである。

また、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９からの出力信号が入力される。また、制御装置１０には、自動車１に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク（ＣＡＮ）を介して、自動車１の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速検出部１７０、自動車１に備えられた前輪１５０及び後輪のタイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧検出部１９０などからの出力信号が入力される。車速検出部１７０は、自動車１に備えられて車速Ｖｃを検出するセンサからの出力信号を基に車速Ｖｃを検知する。タイヤ空気圧検出部１９０は、自動車１に備えられて左右の前輪１５０及び後輪それぞれのタイヤの空気圧を検出するセンサからの出力信号を基にこれら４つのタイヤの空気圧を検知する。

以上のように構成されたステアリング装置１００は、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴに基づいて電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の駆動力（発生トルク）をピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。

次に、制御装置１０について説明する。
図２は、制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等からなる算術論理演算回路である。
制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄ、車速検出部１７０からの車速Ｖｃに対応する出力信号、タイヤ空気圧検出部１９０からのタイヤ空気圧Ｐｔに対応する出力信号、レゾルバ１２０からの回転角度信号θｓなどが入力される。

そして、制御装置１０は、電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを算出（設定）する目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流Ｉｔに基づいてフィードバック制御などを行う制御部３０とを有している。
また、制御装置１０は、電動モータ１１０のモータ回転角度θを算出するモータ回転角度算出部７１と、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θに基づいて、モータ回転速度Ｖｍを算出するモータ回転速度算出部７２と、ステアリングホイール１０１の回転角度である操舵角Ｒａを算出する操舵角検出手段の一例としての操舵角算出部７３と、を備えている。

先ずは、目標電流算出部２０について詳述する。
目標電流算出部２０は、トルク信号Ｔｄおよび車速Ｖｃに対応する出力信号に基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔの基本となる基本目標電流Ｉｔｆを算出（設定）する基本目標電流算出手段の一例としての基本目標電流算出部２７を備えている。また、目標電流算出部２０は、目標操舵角速度と実際の操舵角速度との操舵角速度偏差に応じて基本目標電流Ｉｔｆを補正する電流である補正電流の一例としての操舵角速度偏差電流Ｉｖを算出する補正電流算出手段の一例としての操舵角速度偏差電流算出部２８と、基本目標電流Ｉｔｆと操舵角速度偏差電流Ｉｖとに基づいて最終的に目標電流Ｉｔを決定する目標電流決定手段の一例としての目標電流決定部２９と、を備えている。
基本目標電流算出部２７、操舵角速度偏差電流算出部２８および目標電流決定部２９については後で詳述する。

図３は、制御部３０の概略構成図である。
制御部３０は、図３に示すように、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部３２と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流Ｉｍを検出するモータ電流検出部３３とを有している。
モータ駆動制御部３１は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流Ｉｔと、モータ電流検出部３３にて検出された電動モータ１１０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４０と、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部６０とを有している。

フィードバック制御部４０は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流Ｉｔとモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部４１と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２とを有している。

フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流Ｉｔと実電流Ｉｍとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、偏差演算部４１にて算出された偏差に対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、加算演算部でこれらの値を加算する。
ＰＷＭ信号生成部６０は、フィードバック制御部４０からの出力値に基づいて電動モータ１１０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を出力する。

モータ駆動部３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
モータ電流検出部３３は、モータ駆動部３２に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れる実電流Ｉｍの値を検出する。

モータ回転角度算出部７１（図２参照）は、レゾルバ１２０からの回転角度信号θｓに基づいてモータ回転角度θを算出する。
モータ回転速度算出部７２（図２参照）は、モータ回転角度算出部７１が算出したモータ回転角度θに基づいて電動モータ１１０のモータ回転速度Ｖｍを算出する。

操舵角算出部７３（図２参照）は、ステアリングホイール１０１、減速機構１１１などが機械的に連結されているためにステアリングホイール１０１の操舵回転角度（操舵角Ｒａ）と電動モータ１１０のモータ回転角度θとの間に相関関係があることに鑑み、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θに基づいて操舵角Ｒａを算出する。操舵角算出部７３は、例えば、モータ回転角度算出部７１にて定期的（例えば１ミリ秒毎）に算出されたモータ回転角度θの前回値と今回値との差分の積算値に基づいて操舵角Ｒａを算出する。

〔基本目標電流算出部〕
図４は、基本目標電流算出部２７の概略構成図である。
基本目標電流算出部２７は、基本目標電流Ｉｔｆを設定する上でベースとなるベース電流Ｉｂを算出するベース電流算出部２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Ｉｓを算出するイナーシャ補償電流算出部２２と、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出するダンパー補償電流算出部２３とを備えている。また、基本目標電流算出部２７は、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３にて算出された値に基づいて基本目標電流Ｉｔｆを決定する基本目標電流決定部２５を備えている。また、基本目標電流算出部２７は、トルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）の位相を補償する位相補償部２６を備えている。

図５は、操舵トルクＴおよび車速Ｖｃとベース電流Ｉｂとの対応を示す制御マップの概略図である。
ベース電流算出部２１は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速検出部１７０からの車速Ｖｃに対応する出力信号とに基づいてベース電流Ｉｂを算出する。つまり、ベース電流算出部２１は、位相補償された操舵トルクＴと、車速Ｖｃとに応じたベース電流Ｉｂを算出する。なお、ベース電流算出部２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、位相補償された操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃとベース電流Ｉｂとの対応を示す図５に例示した制御マップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃを代入することによりベース電流Ｉｂを算出する。

イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｓと、車速Ｖｃに対応する出力信号とに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。つまり、イナーシャ補償電流算出部２２は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）と、車速Ｖｃとに応じたイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃとイナーシャ補償電流Ｉｓとの対応を示す制御マップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃを代入することによりイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。

ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｓと、車速Ｖｃに対応する出力信号と、電動モータ１１０のモータ回転速度Ｖｍとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出する。つまり、ダンパー補償電流算出部２３は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）と、車速Ｖｃと、電動モータ１１０のモータ回転速度Ｖｍに応じたダンパー補償電流Ｉｄを算出する。なお、ダンパー補償電流算出部２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）、車速Ｖｃおよびモータ回転速度Ｖｍと、ダンパー補償電流Ｉｄとの対応を示す制御マップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）、車速Ｖｃおよびモータ回転速度Ｖｍを代入することによりダンパー補償電流Ｉｄを算出する。

基本目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１にて算出されたベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流算出部２２にて算出されたイナーシャ補償電流Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３にて算出されたダンパー補償電流Ｉｄに基づいて基本目標電流Ｉｔｆを決定する。基本目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流Ｉｂに、イナーシャ補償電流Ｉｓを加算するとともにダンパー補償電流Ｉｄを減算して得た電流を基本目標電流Ｉｔｆとして決定する。

〔操舵角速度偏差電流算出部〕
次に、操舵角速度偏差電流算出部２８について詳述する。
図６は、操舵角速度偏差電流算出部２８の概略構成図である。
操舵角速度偏差電流算出部２８は、操舵角速度偏差電流Ｉｖのベースとなるベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂを算出するベース操舵角速度偏差電流算出部２８１を備えている。また、操舵角速度偏差電流算出部２８は、ラック軸１０５に生じる軸力に基づいてベース操舵角速度偏差電流算出部２８１が算出したベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂを補正するための補正係数であるラック軸力補正係数Ｋｒを設定するラック軸力補正係数設定部２８２を備えている。また、操舵角速度偏差電流算出部２８は、自動車１に備えられた前輪１５０及び後輪のタイヤの空気圧に基づいてベース操舵角速度偏差電流算出部２８１が算出したベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂを補正するための補正係数であるタイヤ空気圧補正係数Ｋｔを設定するタイヤ空気圧補正係数設定部２８３を備えている。また、操舵角速度偏差電流算出部２８は、ベース操舵角速度偏差電流算出部２８１が算出したベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂと、ラック軸力補正係数設定部２８２が設定したラック軸力補正係数Ｋｒと、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３が設定したタイヤ空気圧補正係数Ｋｔとに基づいて操舵角速度偏差電流Ｉｖを決定する操舵角速度偏差電流決定部２８４を備えている。

（ベース操舵角速度偏差電流算出部）
図７は、ベース操舵角速度偏差電流算出部２８１の概略構成図である。
ベース操舵角速度偏差電流算出部２８１は、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａと車速検出部１７０からの車速Ｖｃとに基づいて目標の操舵角速度である目標操舵角速度Ｖｒｔを算出する目標操舵角速度算出部２８１ａと、実際の操舵角速度である実操舵角速度Ｖｒａを算出する実操舵角速度算出部２８１ｂとを備えている。また、ベース操舵角速度偏差電流算出部２８１は、目標操舵角速度算出部２８１ａが算出した目標操舵角速度Ｖｒｔと実操舵角速度算出部２８１ｂが算出した実操舵角速度Ｖｒａとの操舵角速度偏差である操舵角速度偏差ΔＶｒを算出する操舵角速度偏差算出部２８１ｃと、操舵角速度偏差算出部２８１ｃが算出した操舵角速度偏差ΔＶｒに基づいてベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂを決定するベース操舵角速度偏差電流決定部２８１ｄとを備えている。

図８は、操舵角Ｒａおよび車速Ｖｃと目標操舵角速度Ｖｒｔとの対応を示す制御マップである。
目標操舵角速度算出部２８１ａは、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａと車速検出部１７０からの車速Ｖｃとに応じた目標操舵角速度Ｖｒｔを算出する。目標操舵角速度算出部２８１ａは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵角Ｒａおよび車速Ｖｃと目標操舵角速度Ｖｒｔとの対応を示す図８に例示した制御マップに、操舵角Ｒａおよび車速Ｖｃを代入することにより目標操舵角速度Ｖｒｔを算出する。

実操舵角速度算出部２８１ｂは、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａに基づいて実際の操舵角Ｒａに対する変化速度である実操舵角速度Ｖｒａを算出する。実操舵角速度算出部２８１ｂは、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａを時間微分することにより操舵角Ｒａにおける実操舵角速度Ｖｒａを算出する。
操舵角速度偏差算出部２８１ｃは、目標操舵角速度算出部２８１ａが算出した目標操舵角速度Ｖｒｔから実操舵角速度算出部２８１ｂが算出した実操舵角速度Ｖｒａを減算することにより操舵角速度偏差ΔＶｒを算出する。

図９は、操舵角速度偏差ΔＶｒとベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂとの対応を示す制御マップである。
ベース操舵角速度偏差電流決定部２８１ｄは、操舵角速度偏差算出部２８１ｃにて算出された操舵角速度偏差ΔＶｒに応じたベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂを算出する。ベース操舵角速度偏差電流決定部２８１ｄは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵角速度偏差ΔＶｒとベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂとの対応を示す図９に例示した制御マップに、操舵角速度偏差ΔＶｒを代入することによりベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂを算出する。

（ラック軸力補正係数設定部）
図１０は、ラック軸力補正係数設定部２８２の概略構成図である。
ラック軸力補正係数設定部２８２は、図１０に示すように、ラック軸１０５に生じる規範となる軸力である規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する規範ラック軸力算出手段の一例としての規範ラック軸力算出部２８２ａと、ラック軸１０５に生じる実際の軸力である実ラック軸力Ｆｒａを算出する実ラック軸力算出手段の一例としての実ラック軸力算出部２８２ｂとを備えている。また、ラック軸力補正係数設定部２８２は、規範ラック軸力算出部２８２ａが算出した規範ラック軸力Ｆｒｍと実ラック軸力算出部２８２ｂが算出した実ラック軸力Ｆｒａとの偏差であるラック軸力偏差ΔＦｒを算出するラック軸力偏差算出部２８２ｃと、ラック軸力偏差算出部２８２ｃが算出したラック軸力偏差ΔＦｒに基づいてラック軸力補正係数Ｋｒのベースとなるベースラック軸力補正係数Ｋｒｂを設定するベースラック軸力補正係数設定部２８２ｄと、車速Ｖｃに基づいてベースラック軸力補正係数Ｋｒｂを補正するため車速補正係数Ｋｖを設定する車速補正係数設定部２８２ｅと、ベースラック軸力補正係数Ｋｒｂと車速補正係数Ｋｖとに基づいてラック軸力補正係数Ｋｒを決定するラック軸力補正係数決定部２８２ｆとを備えている。

規範ラック軸力算出部２８２ａは、操舵角算出部７３にて算出された操舵角Ｒａと車速検出部１７０からの車速Ｖｃとに基づいて規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。つまり、規範ラック軸力算出部２８２ａは、操舵角Ｒａと車速Ｖｃとに応じた規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。なお、規範ラック軸力算出部２８２ａは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵角Ｒａおよび車速Ｖｃと規範ラック軸力Ｆｒｍとの対応を示す制御マップ又は算出式に、操舵角Ｒａおよび車速Ｖｃを代入することにより規範ラック軸力Ｆｒｍを算出する。

実ラック軸力算出部２８２ｂは、トルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴと、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θと、モータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍとに基づいて実ラック軸力Ｆｒａを算出する。
ここで、実ラック軸力Ｆｒａは、本実施の形態に係るステアリング装置１００がピニオンアシスト装置であることから、ピニオンシャフト１０６から与えられる軸力に等しいとして、ピニオンシャフト１０６に加えられたピニオントルクＴｐに基づいて算出する。実ラック軸力Ｆｒａは、ピニオントルクＴｐをピニオン１０６ａのピッチ円半径ｒｐで除算した値である（Ｆｒａ＝Ｔｐ／ｒｐ）。

ピニオントルクＴｐは、ステアリングホイール１０１を介して運転者から加えられる操舵トルクＴと、電動モータ１１０の出力軸トルクＴｏが減速機構により増大されて加えられるモータトルクＴｍとを加算したトルクと推定することができる（Ｔｐ＝Ｔ＋Ｔｍ）。

操舵トルクＴは、トルクセンサ１０９からのトルク信号Ｔｄに基づいて把握することができる。
モータトルクＴｍは、出力軸トルクＴｏに減速機構１１１の減速比（ギア比）Ｎを乗算した値である（Ｔｍ＝Ｔｏ×Ｎ）。
出力軸トルクＴｏは、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θおよびモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍを、予めＲＯＭに記憶しておいた算出式に代入することにより算出することができる。なお、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θを用いる代わりに、モータ逆起電力から所定の式により算出したモータ回転角度θを用いてもよい。また、ピニオンアシスト装置にかぎらずに、ラックアシスト装置であってもよい。この場合は、モータトルクＴｍからラック軸に設けられた回転変換機構のネジ径（送りピッチ）に基づいて、モータトルクＴｍによるラック軸力を算出して、さらに、操舵トルクＴによるラック軸力とを加算して実ラック軸力Ｆｒａを算出できる。さらに、ラック軸に軸力検出センサを設けて直接実ラック軸力Ｆｒａを検知してもよい。

ラック軸力偏差算出部２８２ｃは、実ラック軸力算出部２８２ｂが算出した実ラック軸力Ｆｒａから規範ラック軸力算出部２８２ａが算出した規範ラック軸力Ｆｒｍを減算することによりラック軸力偏差ΔＦｒを算出する（ΔＦｒ＝Ｆｒａ−Ｆｒｍ）。

図１１は、ラック軸力偏差ΔＦｒとベースラック軸力補正係数Ｋｒｂとの対応を示す制御マップである。
ベースラック軸力補正係数設定部２８２ｄは、ラック軸力偏差算出部２８２ｃが算出したラック軸力偏差ΔＦｒに応じたベースラック軸力補正係数Ｋｒｂを算出する。ベースラック軸力補正係数設定部２８２ｄは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、ラック軸力偏差ΔＦｒとベースラック軸力補正係数Ｋｒｂとの対応を示す図１１に例示した制御マップに、ラック軸力偏差ΔＦｒを代入することによりベースラック軸力補正係数Ｋｒｂを算出する。

なお、図１１に示した制御マップにおいては、ラック軸力偏差ΔＦｒがプラス方向に大きくなるほど、言い換えれば、実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも大きいほどベースラック軸力補正係数Ｋｒｂがプラス方向に大きくなるように設定されている。また、図１１に示した制御マップにおいては、ラック軸力偏差ΔＦｒがマイナス方向に大きくなるほど、言い換えれば、規範ラック軸力Ｆｒｍが実ラック軸力Ｆｒａよりも大きいほどベースラック軸力補正係数Ｋｒｂがマイナス方向に大きくなるように設定されている。

図１２は、車速Ｖｃと車速補正係数Ｋｖとの対応を示す制御マップである。
車速補正係数設定部２８２ｅは、車速Ｖｃに応じた車速補正係数Ｋｖを設定する。車速補正係数設定部２８２ｅは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、車速Ｖｃと車速補正係数Ｋｖとの対応を示す図１２に例示した制御マップに、車速Ｖｃを代入することにより車速補正係数Ｋｖを算出する。

ラック軸力補正係数決定部２８２ｆは、ベースラック軸力補正係数設定部２８２ｄが算出したベースラック軸力補正係数Ｋｒｂと車速補正係数設定部２８２ｅが算出した車速補正係数Ｋｖとを乗算することにより得た値に１を加算することにより得た値をラック軸力補正係数Ｋｒとして決定する（Ｋｒ＝１＋Ｋｒｂ×Ｋｖ）。

（タイヤ空気圧補正係数設定部）
図１３は、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３の概略構成図である。
タイヤ空気圧補正係数設定部２８３は、タイヤ空気圧検出部１９０から出力された左側の前輪１５０のタイヤの空気圧である左前空気圧Ｐｔ１に基づいて、左前空気圧補正係数Ｋｔ１を設定する左前空気圧補正係数設定部２８３ａを備えている。また、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３は、タイヤ空気圧検出部１９０から出力された右側の前輪１５０のタイヤの空気圧である右前空気圧Ｐｔ２に基づいて、右前空気圧補正係数Ｋｔ２を設定する右前空気圧補正係数設定部２８３ｂを備えている。また、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３は、タイヤ空気圧検出部１９０から出力された左側の後輪のタイヤの空気圧である左後空気圧Ｐｔ３に基づいて、左後空気圧補正係数Ｋｔ３を設定する左後空気圧補正係数設定部２８３ｃを備えている。また、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３は、タイヤ空気圧検出部１９０から出力された右側の後輪のタイヤの空気圧である右後空気圧Ｐｔ４に基づいて、右後空気圧補正係数Ｋｔ４を設定する右後空気圧補正係数設定部２８３ｄを備えている。また、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３は、左前空気圧補正係数Ｋｔ１、右前空気圧補正係数Ｋｔ２、左後空気圧補正係数Ｋｔ３及び右後空気圧補正係数Ｋｔ４に基づいて全車輪（前後輪を含む）でのタイヤ空気圧補正係数Ｋｔを決定するタイヤ空気圧補正係数決定部２８３ｅを備えている。

図１４（ａ）は、左前空気圧Ｐｔ１（右前空気圧Ｐｔ２）と左前空気圧補正係数Ｋｔ１（右前空気圧補正係数Ｋｔ２）との対応を示す制御マップである。図１４（ｂ）は、左後空気圧Ｐｔ３（右後空気圧Ｐｔ４）と左後空気圧補正係数Ｋｔ３（右後空気圧補正係数Ｋｔ４）との対応を示す制御マップである。
左前空気圧補正係数設定部２８３ａは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、左前空気圧Ｐｔ１と左前空気圧補正係数Ｋｔ１との対応を示す図１４（ａ）に例示した制御マップに、タイヤ空気圧検出部１９０から取得した左前空気圧Ｐｔ１を代入することにより左前空気圧補正係数Ｋｔ１を算出する。
右前空気圧補正係数設定部２８３ｂは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、右前空気圧Ｐｔ２と右前空気圧補正係数Ｋｔ２との対応を示す図１４（ａ）に例示した制御マップに、タイヤ空気圧検出部１９０から取得した右前空気圧Ｐｔ２を代入することにより右前空気圧補正係数Ｋｔ２を算出する。
左後空気圧補正係数設定部２８３ｃは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、左後空気圧Ｐｔ３と左後空気圧補正係数Ｋｔ３との対応を示す図１４（ｂ）に例示した制御マップに、タイヤ空気圧検出部１９０から取得した左後空気圧Ｐｔ３を代入することにより左後空気圧補正係数Ｋｔ３を算出する。
右後空気圧補正係数設定部２８３ｄは、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、右後空気圧Ｐｔ４と右後空気圧補正係数Ｋｔ４との対応を示す図１４（ｂ）に例示した制御マップに、タイヤ空気圧検出部１９０から取得した右後空気圧Ｐｔ４を代入することにより右後空気圧補正係数Ｋｔ４を算出する。

図１４（ａ）に示した制御マップにおいては、左前空気圧Ｐｔ１（右前空気圧Ｐｔ２）がＰｆ１以上Ｐｆ２以下の所定範囲である場合には左前空気圧補正係数Ｋｔ１（右前空気圧補正係数Ｋｔ２）が下限値１になるように設定されている。そして、左前空気圧Ｐｔ１（右前空気圧Ｐｔ２）がＰｆ１よりも小さくなるに従って左前空気圧補正係数Ｋｔ１（右前空気圧補正係数Ｋｔ２）が１から前空気圧補正係数上限値Ｋｔｆｍａｘまで徐々に大きくなるように設定されている。また、左前空気圧Ｐｔ１（右前空気圧Ｐｔ２）がＰｆ２よりも大きくなるに従って左前空気圧補正係数Ｋｔ１（右前空気圧補正係数Ｋｔ２）が１から前空気圧補正係数上限値Ｋｔｆｍａｘまで徐々に大きくなるように設定されている。
また、図１４（ｂ）に示した制御マップにおいては、左後空気圧Ｐｔ３（右後空気圧Ｐｔ４）がＰｒ１以上Ｐｒ２以下の所定範囲である場合には左後空気圧補正係数Ｋｔ３（右後空気圧補正係数Ｋｔ４）が１になるように設定されている。そして、左後空気圧Ｐｔ３（右後空気圧Ｐｔ４）がＰｒ１よりも小さくなるに従って左後空気圧補正係数Ｋｔ３（右後空気圧補正係数Ｋｔ４）が１から後空気圧補正係数上限値Ｋｔｒｍａｘまで徐々に大きくなるように設定されている。また、左後空気圧Ｐｔ３（右後空気圧Ｐｔ４）がＰｒ２よりも大きくなるに従って左後空気圧補正係数Ｋｔ３（右後空気圧補正係数Ｋｔ４）が１から後空気圧補正係数上限値Ｋｔｒｍａｘまで徐々に大きくなるように設定されている。

タイヤ空気圧補正係数決定部２８３ｅは、左前空気圧補正係数設定部２８３ａが設定した左前空気圧補正係数Ｋｔ１と、右前空気圧補正係数設定部２８３ｂが設定した右前空気圧補正係数Ｋｔ２と、左後空気圧補正係数設定部２８３ｃが設定した左後空気圧補正係数Ｋｔ３と、右後空気圧補正係数設定部２８３ｄが設定した右後空気圧補正係数Ｋｔ４とを乗算することにより得た値をタイヤ空気圧補正係数Ｋｔとして決定する。

上述したＰｆ１以上Ｐｆ２以下の所定範囲は、自動車１の前輪１５０のタイヤの空気圧として予め定められた適正範囲であることを例示することができる。また、Ｐｒ１以上Ｐｒ２以下の所定範囲は、自動車１の後輪のタイヤの空気圧として予め定められた適正範囲であることを例示することができる。
これにより、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３は、自動車１の前輪１５０又は後輪のタイヤの空気圧が適正範囲から外れた場合、つまり適正範囲より小さい場合及び適正範囲より大きい場合にタイヤ空気圧補正係数Ｋｔが１よりも大きくなるように設定する。言い換えれば、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３は、タイヤの空気圧が適正範囲に対して過不足している場合にはタイヤ空気圧補正係数Ｋｔが１よりも大きくなるように設定する。
なお、前空気圧補正係数上限値Ｋｔｆｍａｘは、後空気圧補正係数上限値Ｋｔｒｍａｘ以上であることを例示することができる。自動車１の前輪１５０と後輪とに同じ外力が生じたとしても、前輪１５０の方が後輪よりもステアリングホイール（ハンドル）１０１に与える影響が大きいからである。

（操舵角速度偏差電流決定部）
操舵角速度偏差電流決定部２８４は、ベース操舵角速度偏差電流算出部２８１が算出したベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂと、ラック軸力補正係数設定部２８２が設定したラック軸力補正係数Ｋｒと、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３が設定したタイヤ空気圧補正係数Ｋｔとを乗算することにより得た値を操舵角速度偏差電流Ｉｖとして決定する（Ｉｖ＝Ｉｖｂ×Ｋｒ×Ｋｔ）。
操舵角速度偏差電流決定部２８４は、上述した手法にて算出した操舵角速度偏差電流ＩｖをＲＡＭなどの記憶領域に記憶する。

（目標電流決定部）
そして、目標電流決定部２９は、ＲＡＭなどの記憶領域に記憶された、基本目標電流算出部２７が算出した基本目標電流Ｉｔｆと操舵角速度偏差電流算出部２８が算出した操舵角速度偏差電流Ｉｖとを加算した値を目標電流Ｉｔとして決定する。

以上のように構成された本実施の形態に係る目標電流算出部２０においては、基本目標電流Ｉｔｆに、目標操舵角速度Ｖｒｔと実操舵角速度Ｖｒａとの操舵角速度偏差に応じた操舵角速度偏差電流Ｉｖが加算される。この操舵角速度偏差電流Ｉｖは、路面からの反力度合いを考慮した電流であり、路面からの反力が小さい場合には操舵角速度偏差電流Ｉｖの絶対値は小さく、路面からの反力が大きい場合には操舵角速度偏差電流Ｉｖの絶対値は大きくなるように設定される。

加えて、本実施の形態に係る目標電流算出部２０においては、ラック軸１０５に生じる実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも大きくなるほど、ラック軸力補正係数Ｋｒが大きくなるので、操舵角速度偏差電流Ｉｖが大きくなるように補正されて、目標電流Ｉｔが増大する。他方、ラック軸１０５に生じる実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも小さい場合は、実ラック軸力Ｆｒａが規範ラック軸力Ｆｒｍよりも小さくなるほど、マイナス方向にラック軸力補正係数Ｋｒが大きくなるので、操舵角速度偏差電流Ｉｖが小さくなるように補正されて、目標電流Ｉｔが減少する。

それゆえ、本実施の形態に係る目標電流算出部２０によれば、路面からの反力度合いを考慮した操舵角速度偏差電流Ｉｖを加える制御を行うにあたっても、外乱入力を考慮した値にすることができる。そして、かかる構成によれば、不規則で連続的な外乱入力時など、外乱入力推定が不安定となり、ラック軸力偏差ΔＦｒが不安定な出力となる場合においても、操舵角速度偏差電流Ｉｖが増減するのみであり、目標操舵角速度Ｖｒｔと実操舵角速度Ｖｒａとの操舵角速度偏差に応じた補正電流を加味する効果が増減するのみである。そのため、例えば、実ラック軸力Ｆｒａと規範ラック軸力Ｆｒｍとの偏差に応じて補正電流を算出し、算出した補正電流を基本目標電流Ｉｔｆに加算する構成である場合と比較すると、不規則で連続的な外乱が入力することに起因して操舵フィーリングが悪化することを抑制できる。

加えて、本実施の形態に係る目標電流算出部２０においては、自動車１の前輪１５０又は後輪のタイヤの空気圧が適正範囲を外れている場合には、タイヤ空気圧補正係数Ｋｔが１より大きくなるので、操舵角速度偏差電流Ｉｖの絶対値が大きくなるように補正されて、目標電流Ｉｔの絶対値が増大する。
それゆえ、本実施の形態に係る目標電流算出部２０によれば、路面からの反力度合いを考慮した操舵角速度偏差電流Ｉｖを加える制御を行うにあたっても、タイヤの空気圧の過不足により、例えば悪路走行等によるハンドルの取られやすさが増大するような状況においても操舵角速度偏差電流Ｉｖを変更することができる。つまり、ステアリングホイール１０１への外乱がより多くなる場合に制御出力である操舵角速度偏差電流Ｉｖが増加するので、制御効果をより向上させることができる。また、タイヤの空気圧の過不足を考慮して目標電流Ｉｔを決定することを、自動車１に従来より備えられている既存の情報であるタイヤの空気圧検知機能（タイヤ空気圧検出部１９０がタイヤの空気圧を検知する機能）を単に利用することで実現することができる。

そして、本実施の形態に係る目標電流算出部２０においては、タイヤ空気圧補正係数設定部２８３が設定したタイヤ空気圧補正係数Ｋｔを、ベース操舵角速度偏差電流算出部２８１が算出したベース操舵角速度偏差電流Ｉｖｂに乗算する。かかる構成によれば、タイヤの空気圧の過不足によりステアリングホイール１０１への外乱が増大する場合においても、操舵角速度偏差電流Ｉｖが増大するのみであり、目標操舵角速度Ｖｒｔと実操舵角速度Ｖｒａとの操舵角速度偏差に応じた補正電流を加味する効果が増大するのみである。そのため、例えば、タイヤの空気圧の過不足に応じて補正電流を算出し、算出した補正電流を基本目標電流Ｉｔｆに加算する構成である場合と比較すると、タイヤの空気圧の過不足に起因して操舵フィーリングが悪化することを抑制できる。

以上説明したように、本実施の形態に係るステアリング装置１００によれば、操舵フィーリングの低下を抑制しつつ、装置外部の車両環境、例えばタイヤの空気圧を考慮したアシスト力を付与することができる。

１０…制御装置、２０…目標電流算出部、２１…ベース電流算出部、２７…基本目標電流算出部、２８…操舵角速度偏差電流算出部、２９…目標電流決定部、３０…制御部、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…電動モータ、２８１…ベース操舵角速度偏差電流算出部、２８２…ラック軸力補正係数設定部、２８３…タイヤ空気圧補正係数設定部、２８４…操舵角速度偏差電流決定部

Claims (5)

1. 車両のステアリングホイールに加わる操舵力をアシストする電動モータと、
   前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
   前記ステアリングホイールの回転角度である操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を算出する基本目標電流算出手段と、
   前記操舵角検出手段が検出した操舵角に基づいて算出した目標操舵角速度と実際の操舵角速度との操舵角速度偏差に応じた偏差電流を算出する偏差電流算出手段を有し、前記車両に備えられたタイヤの空気圧に基づいて前記偏差電流を補正した補正電流を算出する補正電流算出手段と、
   前記基本目標電流算出手段が算出した前記基本目標電流と前記補正電流算出手段が算出した前記補正電流とに基づいて前記目標電流を決定する目標電流決定手段と、
   を備える電動パワーステアリング装置。
2. 前記補正電流算出手段は、前記タイヤの空気圧が所定範囲よりも大きい場合に前記補正電流の絶対値が大きくなるように補正する
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記補正電流算出手段は、前記タイヤの空気圧が所定範囲よりも小さい場合に前記補正電流の絶対値が大きくなるように補正する
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記補正電流算出手段は、
   前記操舵角検出手段が検出した操舵角と車速とに基づく、転動輪を転動させるラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力と、前記ラック軸に生じる実際の軸力との偏差に基づいて前記補正電流を変更する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記補正電流算出手段は、前記タイヤの空気圧に基づいて設定した補正係数と、前記規範ラック軸力と前記実際の軸力との偏差に基づいて設定した補正係数とを、前記偏差電流に乗算することで前記補正電流を算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

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