JP3901928B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来の自動車等に使用される電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略を示す。
【０００３】
ステアリングホイール４１に連結したステアリングシャフト４２には、トーションバー４３が設けられている。このトーションバー４３には、トルクセンサ４４が装着されている。そして、ステアリングシャフト４２が回転してトーションバー４３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー４３が捩れ、その捩れをトルクセンサ４４が検出している。
【０００４】
又、ステアリングシャフト４２には減速機４５が固着されている。この減速機４５には、モータ４６の回転軸に取着したギア４７が噛合されている。更に、減速機４５にはピニオンシャフト４８が固着されている。ピニオンシャフト４８の先端には、ピニオン４９が固着されるとともに、このピニオン４９はラック５１と噛合している。
【０００５】
ラック５１の両先端には、タイロッド５２が固設されている。このタイロッド５２の両端には、ナックル５３が回動可能に連結されている。このナックル５３には、前輪５４が固着されている。又、ナックル５３は、クロスメンバ５５に回動可能に連結されている。
【０００６】
従って、モータ４６が回転すると、その回転数は減速機４５によって減少されてピニオンシャフト４８に伝達され、ラック＆ピニオン機構５０を介してラック５１に伝達される。そして、ラック５１に固設されたタイロッド５２に連結されたナックル５３は、モータ４６の回転方向に応じて右方向又は左方向に移動する。尚、前輪５４には車速センサ５６が設けられている。
【０００７】
そして、前記モータ４６の回転数及び回転方向は、モータ駆動装置５７から供給される正負のアシスト電流によって決定されている。このモータ駆動装置５７がモータ４６に供給するアシスト電流は、モータ駆動装置５７を制御するアシスト電流決定手段５８によって演算されている。アシスト電流決定手段５８は、ＣＰＵ等から構成され、トルクセンサ４４からの検出信号からその時々のステアリングホイール４１の操舵トルクを演算するとともに、車速センサ５６からの検出信号からその時々の車速を演算する。
【０００８】
そして、アシスト電流決定手段５８は、この演算した操舵トルクと車速に基づいてアシスト電流（アシスト電流指令値）を算出する。この算出は、アシスト電流決定手段５８内のメモリに予め記憶したアシストマップから求められる。そして、アシスト電流決定手段５８はアシストトルクを発生させるモータ４６の電流を前記アシスト電流（アシスト電流指令値）となるように制御する。
【０００９】
しかし、前記アシストマップはある特定の路面反力状況（例えば平坦アスファルト路）で設定した値であって、路面反力状況が変わってしまう、すなわち、雪路等の低μ路やタイヤの空気圧低下、タイヤの諸元（摩耗、タイヤ種類等）が変わると、路面反力が変わり、そのため操舵力が変化してしまい、フィーリングの悪化を招いていた。
【００１０】
又、操舵角に対する操舵トルクの立ち上がり（ビルドアップ感）を操舵フィーリングの判定の指標としているが、前記制御装置においては、操舵トルクと車速に対しアシスト電流を決定しているため、操舵角に対し所定の操舵トルクを出す（すなわち、ビルドアップ感を出す）ためのマップデータを設定することが非常に難しい問題があった。
【００１１】
又、早い操舵等をしてモータや減速機等による慣性、粘性による外乱トルクが発生すると、アシスト電流決定手段ではこの外乱トルクを打ち消すことができないため、別途慣性、粘性を打ち消す制御が必要であった。
【００１２】
又、左右に操舵した時の操舵トルクのヒステリシスのコントロールが自由に設定できず、理想の操舵フィーリングを実現するための自由度が低い問題があった。
【００１３】
そこで、これらのような不具合を解決するために、本出願人は、操舵角、車速に応じて目標操舵トルクを設定し、操舵トルクと目標操舵トルク及びモータ電流によりアシスト電流指令値を決定してモータを制御（以下、ＭＡ−ＭＴ制御という。）する装置を提案している。
【００１４】
すなわち、ステアリングシャフト４２の操舵角を検出する操舵角センサ５９（図１６においては２点鎖線で示す）を設け、この装置のアシスト電流決定手段５８は、操舵角センサ５９からの操舵角と車速に基づいて目標操舵トルクを設定する。
【００１５】
さらに、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及びモータ４６のモータ電流とに基づいてアシスト電流（アシスト電流指令値）を算出する。
この結果、車速と操舵角に対する目標操舵トルクを自由に設定でき、操舵角に対する操舵トルクの傾きが容易に設定可能となり、ビルドアップ感の適合が容易に行われる。又、路面反力が低下したり、モータ４６やモータ４６に接続される減速機４５等による粘性や慣性により実操舵トルクが減少したり、増加したりしても、操舵トルクが目標操舵トルクとなるようにアシスト電流（アシスト電流指令値）を調整する作用が働き、安定した操作フィーリングの提供が可能となる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の装置において、走行中にある操舵角だけ操舵し、ステアリングホイール（ハンドル）４１を手放しした状態を想定する。すると、目標操舵トルクを設定する場合、その時点での操舵角、車速における目標操舵トルクが設定される。しかし、手放ししたことにより、操舵トルク（実操舵トルク）が０となり、目標操舵トルクにするためにアシスト電流決定手段５８ではアシストするためのモータ電流を減少させていずれゼロとなる。ハンドル４１を手放しした時点でタイヤに働くセルフアライニング（ＳＡＴ）によりハンドル４１は中立位置方向へ戻される。しかし、低速走行時にはこのＳＡＴは小さく、電動パワーステアリング装置の内部摩擦がまさり、ハンドル４１が途中で止まったり、高速走行時では、このＳＡＴは大きく、モータ４６や減速機４５等の回転体の慣性により、電動パワーステアリング装置の内部摩擦があっても、ハンドル４１の中立位置を超えてハンドル５１がオーバシュートしてしまい、ハンドル４１が中立位置に収斂するのに時間がかかり車両がふらつく問題がある。
【００１７】
又、高速走行時に手放ししていなくてもハンドル４１が中立位置付近では、操舵トルク（実操舵トルク）が微少になり、上記制御によるアシスト電流指令値がゼロとなる領域があり、モータ４６や減速機４５等の回転体の慣性によりハンドル４１がオーバシュートしてしまいハンドル４１の収斂性が悪化する問題があった。
【００１８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、操舵トルクが検出されない、又は微少な場合のＭＡ−ＭＴ制御において、低速走行時にはハンドル戻り特性を良好にし、高速走行時にはハンドルの収斂性を良好にする電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータ電流指令値に基づいてモータを駆動制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、操舵角及び車速に基づいて目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段と、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算するアシスト電流演算手段と、操舵角及び車速に基づいてハンドルを中立位置へ戻すための目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、前記目標操舵角と操舵角の偏差及び車速に基づいて目標操舵角速度を設定する目標操舵角速度設定手段と、前記目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に基づいて目標収斂電流を設定する目標収斂電流設定手段と、操舵トルクに基づいてハンドルの手放し判定を行う手放し判定手段を備え、前記手放し判定手段の判定結果に基づいて、目標収斂電流設定手段の目標収斂電流の出力を、有効にし或いは抑制して、前記アシスト電流指令値に加算してモータ電流指令値とすることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１において、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１において、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１において、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、これらの収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記中立位置には、所定の残留角範囲を含み、前記目標操舵角設定手段は、車速が低速時には、この残留角の範囲内にハンドルを戻すように目標操舵角を設定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２５】
（作用）
請求項１の発明によれば、目標操舵トルク設定手段は、操舵角及び車速に基づいて目標操舵トルクを設定する。アシスト電流演算手段は、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算する。目標操舵角設定手段は、操舵角及び車速に基づいてハンドルを中立位置へ戻すための目標操舵角を設定する。
【００２６】
目標操舵角速度設定手段は、前記目標操舵角と操舵角の偏差及び車速に基づいて目標操舵角速度を設定する。又、目標収斂電流設定手段は、前記目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に基づいて目標収斂電流を設定する。
【００２７】
そして、制御手段は、目標収斂電流と前記アシスト電流指令値とを加算して得たモータ電流指令値に基づいてモータを駆動制御する。
さらに、手放し判定手段は、操舵トルクに基づいてハンドルの手放し判定を行う。この手放し判定手段の判定結果に基づいて、目標収斂電流設定手段の目標収斂電流の出力を、有効にし或いは抑制して、前記アシスト電流指令値に加算して得た値をモータ電流指令値とする。
【００２８】
請求項２の発明によれば、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する。
【００２９】
請求項３の発明によれば、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する。
【００３０】
請求項４の発明によれば、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、これらの収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する。
【００３１】
請求項５の発明によれば、目標操舵角設定手段は、車速が低速時には、残留角の範囲内にハンドルを戻すように目標操舵角を設定する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を、自動車に搭載したラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置に具体化した実施形態を図１〜図１４に従って説明する。
【００３３】
図１は、電動パワーステアリング装置の概略を示す。
ハンドルとしてのステアリングホイール１に連結したステアリングシャフト２には、トーションバー３が設けられている。なお、説明の便宜上、ステアリングホイール１を以下、ハンドル１ということがある。このトーションバー３には、トルクセンサ４が装着されている。そして、ステアリングシャフト２が回転してトーションバー３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー３が捩れ、その捩れ、即ちステアリングホイール１にかかる操舵トルクＴｈをトルクセンサ４が検出している。又、ステアリングシャフト２にはステアリングシャフト２の操舵角θを検出する操舵角センサ１７が装着されている。これらのセンサ出力は制御装置２０へ供給される。
【００３４】
又、ステアリングシャフト２にはピニオンシャフト８が固着されている。ピニオンシャフト８の先端には、ピニオン９が固着されるとともに、このピニオン９はラック１０と噛合している。前記ラック１０とピニオン９とによりラック＆ピニオン機構１１が構成されている。前記ラック１０の両端には、タイロッド１２が固設されており、そのタイロッド１２の先端部にはナックル１３が回動可能に連結されている。このナックル１３には、タイヤとしての前輪１４が固着されている。又、ナックル１３の一端は、クロスメンバ１５に回動可能に連結されている。又、ラック１０と同軸的に配置された電動モータ（以下、モータという）６は、モータ６が発生した補助操舵力をボールナット機構６ａを介してラック１０に伝達する。
【００３５】
従って、モータ６が回転すると、その回転数はボールナット機構６ａによって減少されてラック１０に伝達される。そして、ラック１０は、タイロッド１２を介してナックル１３に設けられた前輪１４の向きを変更して車両の進行方向を変えることができる。
【００３６】
前輪１４には、車速センサ１６が設けられている。
次に、この電動パワーステアリング装置の電気的構成を図１に示す。
トルクセンサ４は、ステアリングホイール１の操舵トルクＴｈを示す信号を出力している。操舵角センサ１７はステアリングシャフト２の操舵角θを示す操舵角信号を出力している。車速センサ１６は、その時の車速Ｖを示す前輪１４の回転数に相対する検出信号を出力している。又、制御装置２０には、モータ６に流れる駆動電流（モータ電流Ｉｍ、モータ電流値に相当）を検出するモータ駆動電流センサ１８が電気的に接続されており、モータ駆動電流センサ１８からのモータ電流Ｉｍを示す信号が供給されている。
【００３７】
制御装置２０は、制御手段としての中央処理装置（ＣＰＵ）２１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ）２３を備えている。
【００３８】
このＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１により実行される各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。
【００３９】
前記制御装置２０の出力側にはモータ駆動装置２４が接続されており、制御装置２０からの制御信号に基づいてモータ６を駆動するようになっている。前記モータ駆動装置２４は、後述するＣＰＵ２１のＰＷＭ演算に基づいてＰＷＭ制御をするためのＦＥＴ等のパワー素子（図示しない）を備えている。
【００４０】
前記ＣＰＵ２１は、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段、目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、目標収斂電流設定手段、手放し判定手段に相当する。
【００４１】
次に、図２〜図１４を参照して、アシスト制御を説明する。
なお、以下のＣＰＵ２１内部の機能の説明では、「車速Ｖ」、「操舵トルクＴｈ」、「操舵角θ」等の各種パラメータは、説明の便宜上、それらの対応する信号の意味として使用するものとする。
【００４２】
図２は、ＣＰＵ２１の制御ブロック図である。この実施形態ではＣＰＵ２１内部は、プログラムで実行される機能を示している。例えば、位相補償器３０は独立したハードウエアではなく、ＣＰＵ２１内部で実行される位相補償機能を示している。同じく図４、図７〜図１０、及び図１４は、ＣＰＵ２１がプログラムによって実行する処理機能を制御ブロック図で示しており、実際のハード構成を意味するものではない。
【００４３】
以下、ＣＰＵ２１の機能と動作を説明する。
まず、説明の便宜上、ＭＡ−ＭＴ制御による車速感応アシスト制御について説明し、その後、収斂制御について説明する。
【００４４】
（ＭＡ−ＭＴ制御による車速感応アシスト制御）
ＣＰＵ２１は、図２に示すように位相補償器３０，３５、アシスト電流決定手段として電流指令値演算部３１、目標操舵トルク設定手段として目標操舵トルク設定部３２、減算器３３、電流制御部３４、目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、及び目標収斂電流設定手段としての収斂制御部８１、手放し判定手段としての手放し判定部８２、乗算器８３、加算器８４等の機能を備えている。
【００４５】
目標操舵トルク設定部３２は、車速センサ１６から車速Ｖ、操舵角センサ１７から操舵角信号を入力し、目標操舵トルクＴｈ＊の設定を行う。前記操舵角信号は位相補償器３５を介して目標操舵トルク設定部３２に入力されるようになっている。即ち、位相補償器３５は、操舵角センサ１７が出力した操舵角信号を、位相を進ませる位相補償し、操舵角θとして目標操舵トルク設定部３２に出力するようになっている。
【００４６】
更に詳しく説明すると、位相補償器３５は、図４に示すように、微分器３６とゲイン乗算部３７と、加算器３８とから構成されている。
微分器３６では、操舵角センサ１７からの操舵角信号を微分して操舵角速度Ｓを求め、ゲイン乗算部３７では、その操舵角速度Ｓに予め設定したゲインＴを乗算した値ＳＴを加算器３８に出力する。前記ゲインＴは、操舵角信号の位相遅れにより、操舵角信号に対する操舵トルク（実操舵トルク）Ｔｈが狙った目標操舵トルクＴｈ＊に一致しない現象が生じないように予め試験等よって得られた値に基づいて定められている。加算器３８は、操舵角信号に対してＳＴを加算して位相を進ませた値（本実施形態では、これを操舵角θという。）とし、目標操舵トルク設定部３２に出力するようになっている。
【００４７】
図５に示すように、前記目標操舵トルク設定部３２は、互いに異なる複数の所定の車速Ｖに対応した複数の目標操舵トルク設定マップを備えている。車速Ｖが高速になるにつれて、車速Ｖが低速の場合に比して目標操舵トルク設定マップは目標操舵トルクＴｈの傾きが急になる設定をしている。
【００４８】
具体的に、目標操舵トルクＴｈ＊の設定の仕方を、ＣＰＵ２１が実行する目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャート（図３参照）に従って説明する。
まず、Ｓ１０において、操舵角θを読込み、Ｓ１１において、現在の操舵状態が右操舵（右方向への操舵）か左操舵（左方向への操舵）であるか、或いは保舵している状態なのかを判定するために、操舵角θを微分して操舵角速度ｄθ／ｄｔを算出する。
【００４９】
次のＳ１２において、操舵角速度がゼロ近傍（｜ｄθ／ｄｔ｜≦ε、εは微少な値である定数）の場合には、保舵しているものと判定し（Ｓ１２において、「ＹＥＳ」と判定し）、Ｓ１７において前回の制御サイクル時に判定した操舵方向（前回値操舵方向）を今回の操舵方向とし、Ｓ１４に移行する。
【００５０】
操舵角速度ｄθ／ｄｔがゼロ近傍でない場合（Ｓ１２において、「ＮＯ」と判定した場合）には、Ｓ１３において操舵角速度ｄθ／ｄｔの符号を見て、操舵方向を判定する。
【００５１】
次にＳ１４において、車速Ｖに対し、予めＲＯＭ２２に記憶されている複数の目標操舵トルク設定マップのうち、車速Ｖに近い車速に係る目標操舵トルク設定マップを検策する。この車速Ｖに近い、マップ側の車速をＶ１，Ｖ２とする（Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２）。
【００５２】
なお、目標操舵トルク設定マップは、図５に示すように、各速度毎に、右操舵及び左操舵に対応して、目標操舵トルクが求められるようにされている。
次のＳ１５において、検索した車速Ｖ１，Ｖ２の目標操舵トルク設定マップから、先にＳ１３において判定した操舵方向に基づいて、操舵角θに応じて仮目標操舵トルクＴｈ１＊、Ｔｈ２＊をそれぞれ求める。続く、Ｓ１６において、車速Ｖに対し線形補間の式にて、車速Ｖ、操舵角θに対する目標操舵トルクＴｈ＊を算出する。
【００５３】
なお、前記線形補間の式は下記の式である。
Ｔｈ＊＝（Ｔｈ２＊−Ｔｈ１＊）／（Ｖ２−Ｖ１）×（Ｖ−Ｖ１）＋Ｔｈ１＊
次に電流指令値演算部３１について説明する。
【００５４】
トルクセンサ４から入力された操舵トルクＴｈは、位相補償器３０で操舵系の安定を高めるために位相補償され、電流指令値演算部３１に入力される。又、車速センサ１６で検出された車速Ｖ、モータ駆動電流センサ１８で検出されたモータ電流Ｉｍ及び目標操舵トルク設定部３２からの目標操舵トルクＴｈ＊はそれぞれ電流指令値演算部３１に入力される。
【００５５】
電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、目標操舵トルクＴｈ＊、モータ電流Ｉｍに基づいて、モータ６に供給する電流の制御目標値である車速感応アシスト指令値（アシスト電流指令値に相当する）Ｉを決定する。
【００５６】
電流指令値演算部３１は、図７に示すように不感帯幅設定部２５、車速感応アシストトルク演算部２６とを備えている。
不感帯幅設定部２５は、車速Ｖに基づき、図８に示すように、ＲＯＭ２２に予め格納された不感帯幅マップＭＰを使用して、通電しない操舵トルクの不感帯幅Ｔ０を求め、車速感応アシストトルク演算部２６に供給する。なお、不感帯幅マップＭＰは、車速Ｖと、不感帯幅Ｔ０からなる二次元マップからなり、車速Ｖから、一義的に不感帯幅Ｔ０が求められる。
【００５７】
車速感応アシストトルク演算部２６は、図６に示すように、目標操舵トルク設定部３２で求められた目標操舵トルクＴｈ＊が前記不感帯幅Ｔ０（すなわち、図６では、不感帯幅Ｔ０は、−Ｔ０〜Ｔ０の間のことである。）の中にある場合には、車速感応アシスト指令値（アシスト電流指令値に相当する、以下、アシスト電流指令値という。）Ｉを０と決定し、この値を減算器３３に出力する。
【００５８】
目標操舵トルクＴｈ＊が不感帯幅Ｔ０の範囲外の場合には、現時点での操舵トルクＴｈとモータ電流Ｉｍで演算されるラック推力と、目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉでのラック推力が釣り合うようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【００５９】
以下に、ラックアシスト型である電動パワーステアリング装置の制御装置２０におけるアシスト電流指令値Ｉの決定の仕方について説明する。
ラックアシスト型の場合、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍの時のラック推力Ｆは下記の（Ａ）式で求まる。
【００６０】
Ｆ ＝ Ｆｍ ＋ Ｆｈ ……（Ａ）
ここで、Ｆｍはモータ６がアシストする推力、Ｆｈはハンドル操舵による推力であり、下記の式でそれぞれ求めることができる。
【００６１】
Ｆｍ＝２π・Ｔｍ・ηｂ／Ｌ ……（Ｂ）
Ｆｈ＝２π・Ｔｈ・ηｐ／Ｓｔ ……（Ｃ）
上記（Ｂ）中、Ｔｍはモータトルクを表し、
Ｔｍ＝Ｋｔ×Ｉｍ ……（Ｄ）
で求まる。
【００６２】
なお、Ｔｍはモータトルク、ηｂはボールナット機構６ａのボールねじ効率、Ｌはそのボールねじリードである。Ｔｈは操舵トルク、ηｐは前記ラック＆ピニオン機構１１のラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはそのストローク比である。又、Ｋｔはトルク定数である。
【００６３】
従って、上記の（Ａ）式を用いて、車速Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【００６４】
Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、上記（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を代入して、Ｉを求めれば、下記の式となる。
Ｉ＝Ｉｍ＋（Ｔｈ−Ｔｈ＊）Ｌ・ηｐ／（Ｓｔ・Ｋｔ・ηｂ）
このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを加算器８４に出力する。
【００６５】
なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵トルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、加算器８４に出力する。
【００６６】
従って、本実施形態においては、操舵角θ、車速Ｖに応じて目標操舵トルクＴｈ＊を設定し、操舵トルクＴｈと目標操舵トルクＴｈ＊及びモータ電流Ｉｍによりアシスト電流指令値Ｉを制御（ＭＡ−ＭＴ制御）する。
【００６７】
加算器８４は、前記ＭＡ−ＭＴ制御によって電流指令値演算部３１から出力されたアシスト電流指令値Ｉと、後述する収斂制御によって算出された目標収斂電流Ｉｈｄ＊とを加算して、モータ電流指令値Ｉｏを減算器３３に出力する。
【００６８】
減算器３３は、前記加算器８４から入力されるモータ電流指令値Ｉｏと実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）を電流制御部３４に出力する。
【００６９】
電流制御部３４は本実施形態では、公知のＰＩ制御を行うようにされており、減算器３３の出力と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号に基づいてフィードバック制御を行うべくモータ駆動装置２４に供給する。すなわち、電流制御部３４では、モータ電流がモータ電流指令値ＩｏとなるようにＰＷＭ演算を行い、その演算結果に基づいてモータ６を駆動する。この結果、モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御することにより、モータ６による適正なアシスト力が得られる。
【００７０】
（収斂制御）
次に、ＣＰＵ２１は、さらに、収斂制御部８１、手放し判定部８２の機能を備えており、それらについて説明する。
【００７１】
まず、収斂制御部８１について説明する。
図９に示すように、収斂制御部８１は、目標操舵角設定部８６、目標操舵角速度設定部８７、目標収斂電流設定部８８、微分器８９及び減算器９０，９１とを備えている。収斂制御部８１には、車速センサ１６から検出された車速Ｖ、及び操舵角センサ１７から検出され、位相補償器３５にて位相補償された操舵角θが入力される。そして、収斂制御部８１は、入力された車速Ｖ及び操舵角θに基づいて、ステアリングホイール１を略中立位置まで収束させるための目標収斂電流Ｉｈｄ＊を決定する。
【００７２】
詳しく説明すると、図１０に示すように、前記目標操舵角設定部８６は、符号判定部９２、目標操舵絶対角設定部９３、乗算器９４、及び目標操舵角演算部９５とを備えている。
【００７３】
目標操舵絶対角設定部９３は、車速Ｖに基づき、ＲＯＭ２２に予め格納された目標操舵絶対角設定マップを使用して、車速Ｖに応じた目標操舵角θ＊の絶対値、即ち、目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |を求め、乗算器９４に出力する。なお、前記目標操舵角θ＊は、ステアリングホイール１を中立位置へ戻すための値であり、前記中立位置は、所定の残留角範囲を含んでいる。
【００７４】
具体的には、通常、中高速ではハンドル１を中立位置、すなわち、０度までを戻すのが普通であるが、低速では０度まで戻すのは従来の油圧パワーステアリング装置と比較して不自然であるため、完全に中立位置までは戻さずある程度の残留角を持たせるように設定する。
【００７５】
このため、前記目標操舵絶対角設定部９３は、目標操舵絶対角設定マップにて、車両の低速時に、ステアリングホイール１を操舵する場合に、中立位置から所定の残留角範囲内に戻るように目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |を設定する。演算される目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |は、車速Ｖが低速になるほど大きくなり、所定の車速Ｖ以上においては、目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |は０になる。
【００７６】
符号判定部９２は、操舵角θに基づいた符号を判定して、その符号信号を乗算器９４に出力する。即ち、操舵角θが右操舵を示している場合は＋１を乗算器９４に出力する一方で、左操舵を示している場合は−１を乗算器９４に出力する。
【００７７】
乗算器９４では、前記符号判定部９２からの符号信号、及び目標操舵絶対角設定部９３からの目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |を乗算する。そして、目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |に符号を持たせ、暫定目標操舵角θ＊＊として目標操舵角演算部９５に出力する。
【００７８】
目標操舵角演算部９５は、前記暫定目標操舵角θ＊＊、及び操舵角θに基づいて目標操舵角θ＊を図９に示す減算器９０に出力する。ここで、具体的に、目標操舵角演算部９５における目標操舵角θ＊の設定の仕方を、ＣＰＵ２１が実行する目標操舵角演算ルーチンのフローチャート（図１１参照）に従って説明する。
【００７９】
まず、Ｓ２１において、暫定目標操舵角θ＊＊を読込む。次にＳ２２において、実際の操舵絶対角（即ち、操舵角θの絶対値をとった値）| θ |が、暫定目標操舵絶対角（即ち、暫定目標操舵角θ＊＊の絶対値をとった値）| θ＊＊ |より小さいか否かを判定する。即ち、暫定目標操舵角θ＊＊と現在の操舵角θとの大小関係の比較をする。
【００８０】
現在の操舵角θが暫定目標操舵角θ＊＊よりも中立位置側にある場合、換言すれば、操舵絶対角| θ |が暫定目標操舵絶対角| θ＊＊ |より小さい場合は（| θ |＜| θ＊＊ |、即ち、Ｓ２２の判定がＹＥＳ）、Ｓ２３に進む。そして、Ｓ２３において、実際の操舵角θを目標操舵角θ＊として設定し（θ＝θ＊）、出力する。
【００８１】
一方、暫定目標操舵角θ＊＊の方が現在の操舵角θよりも中立位置に近い場合、即ち、操舵絶対角| θ |が、暫定目標操舵絶対角| θ＊＊ |以上の場合は（| θ |≧| θ＊＊ |、即ち、Ｓ２２の判定がＮＯ）は、Ｓ２４に進む。そして、Ｓ２４において、暫定目標操舵角θ＊＊を目標操舵角θ＊として設定し、（θ＊＊＝θ＊）、出力する。
【００８２】
図９に示すように、減算器９０では、前記目標操舵角θ＊と操舵角θから、その偏差（以下、「操舵角偏差」という。）Δθを算出し、目標操舵角速度設定部８７に出力する。目標操舵角速度設定部８７は、前記操舵角偏差Δθと、車速Ｖを入力し、ＲＯＭ２２に予め格納された目標操舵角速度設定マップに基づいて、目標操舵角速度Ｑ＊を求め、減算器９１に出力する。前記、目標操舵角速度設定マップは、操舵角偏差Δθと、車速Ｖと、目標操舵角速度Ｑ＊からなる三次元マップであり、操舵角偏差Δθと、車速Ｖに応じて目標操舵角速度Ｑ＊が決定される。なお、本明細書では、以下、大文字Ｑは、角速度の意味で使用する。
【００８３】
そして、減算器９１には、前記目標操舵角速度Ｑ＊と、微分器８９で操舵角θを微分して得た操舵角速度Ｑとが入力される。そして、減算器９１にてその偏差（以下、「操舵角速度偏差」という。）ΔＱを算出し、目標収斂電流設定部８８に出力する。
【００８４】
目標収斂電流設定部８８は、第１〜第３収斂電流設定部９６〜９８、積分器９９、微分器１００、及び加算器１０１とを備えている。
第１収斂電流設定部９６には、車速Ｖと、前記操舵角速度偏差ΔＱが入力される。第１収斂電流設定部９６は、ＲＯＭ２２に予め格納された第１収斂電流設定マップを使用して、第１収斂電流Ｉｈｄ１＊を算出し、加算器１０１に出力する。第１収斂電流設定マップは、操舵角速度偏差ΔＱと、車速Ｖと、第１収斂電流Ｉｈｄ１＊からなる三次元マップである。そして、同マップにより、車速Ｖと操舵角速度偏差ΔＱに応じて、同操舵角速度偏差ΔＱに比例した第１収斂電流Ｉｈｄ１＊が設定される。即ち、第１収斂電流Ｉｈｄ１＊は、第１収斂電流設定部９６により所謂Ｐ制御にて加算器１０１に出力される。
【００８５】
第２収斂電流設定部９７には、車速Ｖと、積分器９９で操舵角速度偏差ΔＱを積分して得た操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱとが入力される。第２収斂電流設定部９７は、ＲＯＭ２２に予め格納された第２収斂電流設定マップを使用して、第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を算出し、加算器１０１に出力する。第２収斂電流設定マップは、操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱと、車速Ｖと、第２収斂電流Ｉｈｄ２＊とからなる三次元マップである。そして、同マップにより、車速Ｖと操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱに応じて、同操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱに比例した第２収斂電流Ｉｈｄ２＊が設定される。即ち、第２収斂電流Ｉｈｄ２＊は、積分器９９及び第２収斂電流設定部９７とにより、所謂Ｉ制御にて加算器１０１に出力される。
【００８６】
第３収斂電流設定部９８には、車速Ｖと、微分器１００で操舵角速度偏差ΔＱを微分して得た操舵角速度偏差微分値d_ΔＱとが入力される。第３収斂電流設定部９８は、ＲＯＭ２２に予め格納された第３収斂電流設定マップを使用して、第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を算出し、加算器１０１に出力する。第３収斂電流設定マップは、操舵角速度偏差微分値d_ΔＱと、車速Ｖと、第３収斂電流Ｉｈｄ３＊とからなる三次元マップである。そして、同マップにより、車速Ｖと操舵角速度偏差微分値d_ΔＱに応じて、同操舵角速度偏差微分値d_ΔＱに比例した第３収斂電流Ｉｈｄ３＊が設定される。即ち、第３収斂電流Ｉｈｄ３＊は、微分器１００及び第３収斂電流設定部９８とにより、所謂Ｄ制御にて加算器１０１に出力される。
【００８７】
そして、加算器１０１は、前記第１〜第３収斂電流Ｉｈｄ１＊〜Ｉｈｄ３＊を加算して算出される目標収斂電流Ｉｈｄ＊を、図２に示すように、乗算器８３に出力する。
【００８８】
従って、本実施形態においては、操舵角θ及び車速Ｖに応じて目標操舵角θ＊を設定し、目標操舵角θ＊と操舵角θの偏差（操舵角偏差Δθ）及び車速Ｖにより、目標操舵角速度Ｑ＊を設定し、目標操舵角速度Ｑ＊と操舵角速度Ｑの偏差（操舵角速度偏差ΔＱ）及び車速Ｖにより、目標収斂電流Ｉｈｄ＊を制御（以下、この制御を収斂制御という。）する。
【００８９】
次に、手放し判定部８２について説明する。
手放し判定部８２にはトルクセンサ４から検出された操舵トルクＴｈが入力される。また、図１４に示すように、手放し判定部８２は、手放し判定マップを備えている。そして、このマップを使用して、操舵トルクＴｈが０近傍のとき、即ち、ステアリングホイール１に手を軽く触れている程度、又は手放ししている状態のときには、「１」を乗算器８３に出力する。一方、操舵トルク｜Ｔｈ｜＞Ｘ（Ｘは定数）のように、ある値Ｘ以上になると、「０」を乗算器８３に出力する。
【００９０】
図２に示すように、乗算器８３は、収斂制御部８１からの収斂電流Ｉｈｄ＊と手放し判定部８２から出力される「１」又は「０」の出力信号を入力し、乗算する。そして、前記手放し判定部８２からの出力信号が「１」であった場合は、前記目標収斂電流Ｉｈｄ＊を加算器８４に出力する。一方、手放し判定部８２からの出力信号が「０」であった場合は、「０」という信号を出力する。
【００９１】
（収斂制御のフローチャート）
次に、ＣＰＵ２１が前記収斂制御において実行する一連の処理のフローチャートについて図１２及び図１３に従って簡潔に説明する。なお、このフローチャートは、収斂制御部８１及び手放し判定部８２にて設定された目標収斂電流Ｉｄｈ＊が、加算器８４に出力されるまでの処理である。
【００９２】
Ｓ１０１において、車速センサから検出した車速Ｖを演算し、Ｓ１０２において、操舵角センサ１７の検出信号に基づいて操舵角を求め、操舵角速度Ｓに応じて位相補償を行い、得られた操舵角をθとする（位相補償器３５の処理）。
【００９３】
次のＳ１０３では車速Ｖ、操舵角θに基づき目標操舵角θ＊を求める（目標操舵角設定部８６の処理）。
次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０３で求めた目標操舵角θ＊とＳ１０２で求めた操舵角θとの操舵角偏差Δθ（＝θ＊−θ）を演算する（減算器９０の処理）。そして、Ｓ１０５で車速Ｖ、操舵角偏差Δθに基づいて目標操舵角速度Ｑ＊を演算する（目標操舵角速度設定部８７の処理）。
【００９４】
Ｓ１０６では、目標操舵角速度Ｑ＊と操舵角速度Ｑとの操舵角速度偏差ΔＱ（＝Ｑ＊−Ｑ）を求める（減算器９１の処理）。
そして、Ｓ１０７〜Ｓ１１２にて目標収斂電流Ｉｈｄ＊を設定する。なお、このＳ１０７〜Ｓ１１２は目標収斂電流設定部８８の処理に相当する。
【００９５】
Ｓ１０７では、操舵角速度偏差ΔＱと車速Ｖに基づいて、Ｐ制御を行い、Ｐ制御による第１収斂電流Ｉｈｄ１＊を演算する（第１収斂電流設定部９６の処理）。
【００９６】
Ｓ１０８では、前回制御サイクル時における操舵角速度偏差ΔＱの積分値（即ち操舵角速度偏差積分値）sum_ΔＱに対してΔＱ×ｔを加算して、今回制御サイクル時の操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱとして更新する。すなわち、積分処理を行う（積分器９９の処理）。なお、ｔは演算周期（すなわち、この制御フローの制御周期）である。
【００９７】
Ｓ１０９では前記Ｓ１０８で得た今回制御サイクル時における操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱと車速Ｖに基づいて、Ｉ制御を行い、Ｉ制御による第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を演算する（第２収斂電流設定部９７の処理）。
【００９８】
Ｓ１１０では、操舵角速度偏差ΔＱの微分値（即ち、操舵角速度偏差微分値）d_ΔＱ＝（ΔＱ−pre_ΔＱ）／ｔを演算する。なお、ΔＱは、今回制御サイクル時の値、pre_ΔＱは前回制御サイクル時の値である。
【００９９】
そして、今回制御サイクル時のΔＱを、前回制御サイクル時のpre_ΔＱとして更新する（微分器１００の処理）。
そして、Ｓ１１１で、操舵角速度偏差微分値d_ΔＱと車速Ｖに基づいてＤ制御を行い、Ｄ制御による第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を演算する（第３収斂電流設定部９８の処理）。
【０１００】
Ｓ１１２でＰＩＤ制御を合成した目標収斂電流Ｉｈｄ＊（＝Ｉｈｄ１＊ ＋Ｉｈｄ２＊ ＋Ｉｈｄ３＊）を求める（加算器１０１の処理）。
Ｓ１１３では操舵トルクＴｈにより、手放し判定を行い、ゲイン（即ち、「０」或いは「１」の値）ηを演算する（手放し判定部８２の処理）。このとき、手放ししていると判定した場合には、ゲインηは「１」、そうでない場合（すなわち、保舵又は操舵している場合）は、ゲインηは「０」とする。
【０１０１】
Ｓ１１４では、操舵・保舵中と判定、すなわち、収斂制御の動作を禁止する場合（ゲインη＝０、乗算器８３の処理）、Ｓ１１５でＩ制御で使用する積分項（すなわち、Ｓ１０８で更新した今回制御サイクル時の操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱ）を０にクリアして再度収斂制御が有効になった時の積分項による誤動作を防止する。
【０１０２】
Ｓ１１６では、手放し判定で得られたゲインη（＝「１」）で、Ｓ１１２で求めた目標収斂電流Ｉｈｄ＊を補正して最終的な目標収斂電流Ｉｈｄ＊を求める。すなわち、操舵・保舵中は目標収斂電流Ｉｈｄ＊が０に補正されて収斂制御が禁止される。手放しの場合には、収斂制御される。
【０１０３】
図２に示すように、加算器８４は、乗算器８３からの乗算の結果（即ち、目標収斂電流Ｉｈｄ＊又は「０」の出力信号）と電流指令値演算部３１からのアシスト電流指令値Ｉを入力し、加算してモータ電流指令値Ｉｏを減算器３３に出力する。
【０１０４】
ここで、ステアリングホイール１が操舵又は保舵されており、所定の操舵トルクＴｈが検出されている場合は、手放し判定部８２からは「０」の出力信号が出力される。このため、前記加算器８４からは、ＭＡ−ＭＴ制御のアシスト電流指令値Ｉがモータ電流指令値Ｉｏとして減算器３３に出力される。
【０１０５】
一方、ステアリングホイール１に手を軽く触れている程度、又は手放ししている状態の場合には、操舵トルクＴｈが電流指令値演算部３１に入力されない、また、入力されても微少な値となる。このため、ＭＡ−ＭＴ制御のアシスト電流指令値Ｉは、加算器８４に入力されない。また、入力されたとしても僅かな値である。従って、このとき、減算器３３には、アシスト電流指令値Ｉに目標収斂電流Ｉｈｄ＊が加算されてモータ電流指令値Ｉｏとして出力される。
【０１０６】
その後、減算器３３及び電流制御部３４を介して、モータ電流指令値Ｉｏに基づいてＣＰＵ２１は、モータ６を駆動制御する。従って、たとえ走行中にステアリングホイール１をある操舵角だけ操舵した状態で手放ししても、収斂制御により高速から低速までモータ６の適正なアシスト力が得られる。
【０１０７】
従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ステアリングホイール１に軽く触れている程度、或いは手放しした状態では、その影響をＭＡ−ＭＴ制御に基づくアシスト電流指令値Ｉは受けてしまうが、操舵トルクＴｈに影響されない収斂制御に基づいた目標収斂電流Ｉｈｄ＊が、アシスト電流指令値Ｉに加算されて、そのモータ電流指令値Ｉｏによってモータ６は駆動制御される。
【０１０８】
このため、従来と異なり、低速時において手放しした場合でも、電動パワーステアリング装置内の内部摩擦にてステアリングホイール１が移動途中で止まることなく、略中立位置である目標操舵角θ＊まで、良好にステアリングホイール１を戻すことができる。
【０１０９】
一方、高速時においても、前記目標収斂電流Ｉｈｄ＊が、アシスト電流指令値Ｉに加算され、モータ６を確実に駆動制御するため、従来と異なり、操舵トルクＴｈが「０」若しくは微少な場合に、ステアリングホイール１がオーバシュートすることなく、安定した収斂性を提供できる。
【０１１０】
（２）上記実施形態では、目標収斂電流Ｉｈｄ＊をアシスト電流指令値Ｉに加算するか否かの判定は手放し判定部８２が検出する操舵トルクＴｈの大きさに基づいて行うようにした。このため、手放し判定部８２にて手放し判定がされていない、すなわち、切り込み操舵のときにアシスト電流指令値Ｉのみでモータ６を駆動制御するために十分な値である際に、不必要に目標収斂電流Ｉｈｄ＊が加算されることはない。その結果、モータ６による補助トルクが低下し、ステアリングホイール１の操舵を重く感じることはない。
【０１１１】
また、一方で、ステアリングホイール１を軽く触れているときや、手放し状態時に、手放し判定部８２にて手放し判定がされたときには、確実に目標収斂電流Ｉｈｄ＊を加算させることができ、ステアリングホイール１を中立位置へ所定の操舵角速度Ｑで戻すことができる。
【０１１２】
（３）上記実施形態では、収斂制御において、目標収斂電流設定部８８にて目標収斂電流Ｉｈｄ＊を設定する際には、Ｉ制御にて算出された第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊に加算する。従って、手放し状態のときに、ステアリングホイール１を略中立位置へ戻すための目標操舵角速度Ｑ＊と、実際のステアリングホイール１の操舵角速度Ｑとの間にオフセットが生じることなく、確実に、目標操舵角速度設定部８７にて設定されたＱ＊に、実際の操舵角速度Ｑを収斂させることができる。
【０１１３】
（４）上記実施形態では、収斂制御において、目標収斂電流設定部８８にて目標収斂電流Ｉｈｄ＊を設定する際には、Ｄ制御にて算出された第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊に加算する。従って、手放し状態のときに、ステアリングホイール１を略中立位置へ戻すための目標操舵角速度Ｑ＊が、実際のステアリングホイール１の操舵角速度Ｑに対して応答遅れすることなく、実際の操舵角速度Ｑが目標操舵角速度Ｑ＊に収斂する際の追従性を向上できる。
【０１１４】
（５）上記実施形態では、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊に、上記Ｉ制御及びＤ制御にて設定された第２及び第３収斂電流Ｉｈｄ２＊，Ｉｈｄ３＊を加算する。従って、前述した実施形態の効果（３）及び（４）の効果を備えた目標収斂電流Ｉｈｄ＊が設定できる。
【０１１５】
（６）上記実施形態では、低速走行時において、手放し状態となり収斂制御に基づいてモータ６が駆動される場合、目標操舵角設定部８６の目標操舵絶対角設定部９３にて、目標操舵角θ＊がある程度の残留角を持つように制御される。従って、油圧パワーステアリング装置と比較してステアリングホイール１の回転動作が不自然になることはない。
【０１１６】
なお、上記各実施形態は以下のような別例に変更してもよい。
・上記実施形態では、収斂制御において、収斂制御部８１の目標収斂電流設定部８８では、所謂ＰＩＤ制御を合成した目標収斂電流Ｉｈｄ＊が設定されたが、少なくとも、Ｐ制御のみは実行し、Ｉ制御、又はＤ制御は実行しなくても良い。即ち、Ｄ制御を実行しない場合は、目標収斂電流Ｉｈｄ＊を、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊と、Ｉ制御にて設定された第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を加算して設定する。このようにしても上記実施形態の（３）と同様の効果を奏する。
【０１１７】
また、Ｉ制御を実行しない場合は、目標収斂電流Ｉｈｄ＊を、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊と、Ｄ制御にて設定された第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を加算して設定する。このようにしても上記実施形態の（４）と同様の効果を奏する。
【０１１８】
・上記実施形態では、ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置において、ＭＡ−ＭＴ制御を行うように構成したが、図１５に示すようにコラム及びピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置に具体化してもよい。
【０１１９】
なお、図において、ステアリングシャフト２には減速機５が固着されている。この減速機５にはモータ６の回転軸に取着したギア７が噛合されている。更に、減速機５にはピニオンシャフト８が固着されている。他の構成は、第１実施形態と同様の構成を備えているため詳細な説明は省略する。
【０１２０】
又、この態様においては、第１実施形態の電気的構成と同様の構成を採用し、アシスト電流指令値Ｉの決定の仕方についてのみ、第１実施形態と異なるため、このアシスト電流指令値Ｉの決定の仕方について以下説明する。
【０１２１】
コラム及びピニオンアシスト型の場合、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍの時のラック推力Ｆは次式（Ｅ）で求まる。
Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）＝２π（Ｔｈ＋Ｋｔ・Ｉｍ・Ｇ・ηｇ）・ηｐ／Ｓｔ…（Ｅ）なお、Ｔｈは操舵トルク、ηｐはラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはそのストローク比である。又、Ｋｔはトルク定数、Ｇは減速機５の減速比、ηｇは減速機５の減速機効率である。
【０１２２】
従って、上記（Ｅ）を用いて、車速Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【０１２３】
Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、上記（Ｅ）式を代入して、Ｉを求めれば、下記の式となる。
Ｉ＝Ｉｍ＋（Ｔｈ−Ｔｈ＊）／（Ｋｔ・Ｇ・ηｇ）
このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを減算器３３に出力する。
【０１２４】
なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵トルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、減算器３３に出力する。その後は、第１実施形態と同様に処理する。
【０１２５】
・上記実施形態における目標操舵絶対角設定部９３の目標操舵絶対角設定マップを路面μ（路面の動摩擦係数）に応じて補正するように制御してもよい。即ち、路面μ（路面の動摩擦係数）が低い領域では、目標操舵角設定部８６にて設定される目標操舵角θ＊が大きくなるように、前記マップを随時補正する。
【０１２６】
また、上記実施形態における目標操舵角速度設定部８７の目標操舵角速度設定マップを路面μ（路面の動摩擦係数）に応じて補正するように制御してもよい。即ち、路面μ（路面の動摩擦係数）が低い領域では、目標操舵角速度をＱ＊を減少させるように前記マップを随時補正する。
【０１２７】
これらのようにすれば、路面μ（路面の動摩擦係数）に応じた目標操舵角θ＊又は目標操舵角速度がＱ＊が設定され、油圧パワーステアリング装置と比較してステアリングホイール１の回転動作が不自然にならない。また、電動パワーステアリング装置内の摩擦の変化のみステアリングホイール１の収斂性に関する不偏性を持たせることができる。
【０１２８】
・上記実施形態では、収斂制御において、低速時には、目標操舵角θ＊は、ある程度の残留角を持つように目標操舵絶対角設定部９３にて制御したが、ＣＰＵ２１に前記目標操舵絶対角設定部９３の機能を備えさせず、高速、低速に拘わらず、何れの場合も中立位置にステアリングホイール１が戻されるように制御してもよい。
【０１２９】
・上記実施形態では、ＣＰＵ２１は、目標収斂電流Ｉｈｄ＊をアシスト電流指令値Ｉに加算するか否かの判定は手放し判定部８２の機能を備えていたが、同手放し判定部８２の機能を備えないようにしてもよい。このようにしても、手放し状態、又は保舵状態の双方にてステアリングホイール１をアシストすることは可能である。
【０１３０】
・上記実施形態では、手放し判定部８２では、ゲインηとして「０」又は「１」を出力するようにしたが、手放し検出がされない際には、ゲインηとして「０」の代わりに０＜η＜１の値を出力するようにしてもよい。このようにすると、第１実施形態と異なり、収斂電流の出力を禁止する代わりに、ある程度抑えられた値として出力することができる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、操舵トルクが検出されない又は微少な場合に、アシスト電流指令値が十分な値でなくても、操舵トルクに基づいていない目標収斂電流が加算されて、モータ電流指令値が設定される。従って、ＭＡ−ＭＴ制御において、従来と異なり、低速走行時にはハンドル戻り特性を良好にでき、高速走行時にはハンドルの収斂性を良好にできる。
【０１３２】
加えて、手放し判定手段により、目標収斂電流の出力を有効にするか否かの判定が行われるため、アシスト電流指令値が不十分なときのみに確実に目標収斂電流が出力される。
【０１３３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて算出された第２収斂電流が、第１収斂電流に加算されることにより、中立位置へ戻すための目標操舵角速度と、実際のハンドルの角速度との間にオフセットが生じることなく、確実に目標操舵角速度設定手段にて設定された目標操舵角速度に、実際の操舵角速度を収斂させることができる。
【０１３４】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて算出された第３収斂電流が、第１収斂電流に加算されることにより、中立位置へ戻すための目標操舵角速度が、実際のハンドルの角速度に対して応答遅れすることなく、実際の操舵角速度が目標操舵角速度に収斂する際の追従性を向上できる。
【０１３５】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、請求項３の効果と請求項４の効果を両立できる。
請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項の発明の効果に加えて、車速の低速時には、残留角の範囲内にハンドルが戻るようにされるため、油圧パワーステアリング装置と比較して不自然になることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電動パワーステアリング装置の制御装置の概略図。
【図２】同じく制御装置のブロック図。
【図３】同じく目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャート。
【図４】同じく位相補償器３５の機能ブロック図。
【図５】同じく目標操舵トルク設定マップの説明図。
【図６】同じく不感帯の説明図。
【図７】同じく電流指令値演算部のブロック図。
【図８】同じく不感帯幅の算出の説明図。
【図９】同じく収斂制御部のブロック図。
【図１０】同じく目標操舵角設定部のブロック図。
【図１１】同じく目標操舵角演算ルーチンのフローチャート。
【図１２】同じく収斂制御のフローチャート。
【図１３】同じく収斂制御のフローチャート。
【図１４】同じく手放し判定の説明図。
【図１５】他の実施形態の電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略図。
【図１６】従来の電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略図。
【符号の説明】
１…ステアリングホイール（ハンドル）、６…モータ、
２１…ＣＰＵ（制御手段、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段、目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、目標収斂電流設定手段、手放し判定手段）、
３１…電流指令値演算部（アシスト電流演算手段）、
３２…目標操舵トルク設定部（目標操舵トルク設定手段）、
８１…収斂制御部（目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、目標収斂電流設定手段）
８６…目標操舵角設定部（目標操舵角設定手段）、
８７…目標操舵角速度設定部（目標操舵角速度設定手段）、
８８…目標収斂電流設定部（目標収斂電流設定手段）、
８２…手放し判定部（手放し判定手段）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来の自動車等に使用される電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略を示す。
【０００３】
ステアリングホイール４１に連結したステアリングシャフト４２には、トーションバー４３が設けられている。このトーションバー４３には、トルクセンサ４４が装着されている。そして、ステアリングシャフト４２が回転してトーションバー４３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー４３が捩れ、その捩れをトルクセンサ４４が検出している。
【０００４】
又、ステアリングシャフト４２には減速機４５が固着されている。この減速機４５には、モータ４６の回転軸に取着したギア４７が噛合されている。更に、減速機４５にはピニオンシャフト４８が固着されている。ピニオンシャフト４８の先端には、ピニオン４９が固着されるとともに、このピニオン４９はラック５１と噛合している。
【０００５】
ラック５１の両先端には、タイロッド５２が固設されている。このタイロッド５２の両端には、ナックル５３が回動可能に連結されている。このナックル５３には、前輪５４が固着されている。又、ナックル５３は、クロスメンバ５５に回動可能に連結されている。
【０００６】
従って、モータ４６が回転すると、その回転数は減速機４５によって減少されてピニオンシャフト４８に伝達され、ラック＆ピニオン機構５０を介してラック５１に伝達される。そして、ラック５１に固設されたタイロッド５２に連結されたナックル５３は、モータ４６の回転方向に応じて右方向又は左方向に移動する。尚、前輪５４には車速センサ５６が設けられている。
【０００７】
そして、前記モータ４６の回転数及び回転方向は、モータ駆動装置５７から供給される正負のアシスト電流によって決定されている。このモータ駆動装置５７がモータ４６に供給するアシスト電流は、モータ駆動装置５７を制御するアシスト電流決定手段５８によって演算されている。アシスト電流決定手段５８は、ＣＰＵ等から構成され、トルクセンサ４４からの検出信号からその時々のステアリングホイール４１の操舵トルクを演算するとともに、車速センサ５６からの検出信号からその時々の車速を演算する。
【０００８】
そして、アシスト電流決定手段５８は、この演算した操舵トルクと車速に基づいてアシスト電流（アシスト電流指令値）を算出する。この算出は、アシスト電流決定手段５８内のメモリに予め記憶したアシストマップから求められる。そして、アシスト電流決定手段５８はアシストトルクを発生させるモータ４６の電流を前記アシスト電流（アシスト電流指令値）となるように制御する。
【０００９】
しかし、前記アシストマップはある特定の路面反力状況（例えば平坦アスファルト路）で設定した値であって、路面反力状況が変わってしまう、すなわち、雪路等の低μ路やタイヤの空気圧低下、タイヤの諸元（摩耗、タイヤ種類等）が変わると、路面反力が変わり、そのため操舵力が変化してしまい、フィーリングの悪化を招いていた。
【００１０】
又、操舵角に対する操舵トルクの立ち上がり（ビルドアップ感）を操舵フィーリングの判定の指標としているが、前記制御装置においては、操舵トルクと車速に対しアシスト電流を決定しているため、操舵角に対し所定の操舵トルクを出す（すなわち、ビルドアップ感を出す）ためのマップデータを設定することが非常に難しい問題があった。
【００１１】
又、早い操舵等をしてモータや減速機等による慣性、粘性による外乱トルクが発生すると、アシスト電流決定手段ではこの外乱トルクを打ち消すことができないため、別途慣性、粘性を打ち消す制御が必要であった。
【００１２】
又、左右に操舵した時の操舵トルクのヒステリシスのコントロールが自由に設定できず、理想の操舵フィーリングを実現するための自由度が低い問題があった。
【００１３】
そこで、これらのような不具合を解決するために、本出願人は、操舵角、車速に応じて目標操舵トルクを設定し、操舵トルクと目標操舵トルク及びモータ電流によりアシスト電流指令値を決定してモータを制御（以下、ＭＡ−ＭＴ制御という。）する装置を提案している。
【００１４】
すなわち、ステアリングシャフト４２の操舵角を検出する操舵角センサ５９（図１６においては２点鎖線で示す）を設け、この装置のアシスト電流決定手段５８は、操舵角センサ５９からの操舵角と車速に基づいて目標操舵トルクを設定する。
【００１５】
さらに、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及びモータ４６のモータ電流とに基づいてアシスト電流（アシスト電流指令値）を算出する。
この結果、車速と操舵角に対する目標操舵トルクを自由に設定でき、操舵角に対する操舵トルクの傾きが容易に設定可能となり、ビルドアップ感の適合が容易に行われる。又、路面反力が低下したり、モータ４６やモータ４６に接続される減速機４５等による粘性や慣性により実操舵トルクが減少したり、増加したりしても、操舵トルクが目標操舵トルクとなるようにアシスト電流（アシスト電流指令値）を調整する作用が働き、安定した操作フィーリングの提供が可能となる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の装置において、走行中にある操舵角だけ操舵し、ステアリングホイール（ハンドル）４１を手放しした状態を想定する。すると、目標操舵トルクを設定する場合、その時点での操舵角、車速における目標操舵トルクが設定される。しかし、手放ししたことにより、操舵トルク（実操舵トルク）が０となり、目標操舵トルクにするためにアシスト電流決定手段５８ではアシストするためのモータ電流を減少させていずれゼロとなる。ハンドル４１を手放しした時点でタイヤに働くセルフアライニング（ＳＡＴ）によりハンドル４１は中立位置方向へ戻される。しかし、低速走行時にはこのＳＡＴは小さく、電動パワーステアリング装置の内部摩擦がまさり、ハンドル４１が途中で止まったり、高速走行時では、このＳＡＴは大きく、モータ４６や減速機４５等の回転体の慣性により、電動パワーステアリング装置の内部摩擦があっても、ハンドル４１の中立位置を超えてハンドル５１がオーバシュートしてしまい、ハンドル４１が中立位置に収斂するのに時間がかかり車両がふらつく問題がある。
【００１７】
又、高速走行時に手放ししていなくてもハンドル４１が中立位置付近では、操舵トルク（実操舵トルク）が微少になり、上記制御によるアシスト電流指令値がゼロとなる領域があり、モータ４６や減速機４５等の回転体の慣性によりハンドル４１がオーバシュートしてしまいハンドル４１の収斂性が悪化する問題があった。
【００１８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、操舵トルクが検出されない、又は微少な場合のＭＡ−ＭＴ制御において、低速走行時にはハンドル戻り特性を良好にし、高速走行時にはハンドルの収斂性を良好にする電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータ電流指令値に基づいてモータを駆動制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、操舵角及び車速に基づいて目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段と、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算するアシスト電流演算手段と、操舵角及び車速に基づいてハンドルを中立位置へ戻すための目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、前記目標操舵角と操舵角の偏差及び車速に基づいて目標操舵角速度を設定する目標操舵角速度設定手段と、前記目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に基づいて目標収斂電流を設定する目標収斂電流設定手段と、操舵トルクに基づいてハンドルの手放し判定を行う手放し判定手段を備え、前記手放し判定手段の判定結果に基づいて、目標収斂電流設定手段の目標収斂電流の出力を、有効にし或いは抑制して、前記アシスト電流指令値に加算してモータ電流指令値とすることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１において、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１において、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１において、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、これらの収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記中立位置には、所定の残留角範囲を含み、前記目標操舵角設定手段は、車速が低速時には、この残留角の範囲内にハンドルを戻すように目標操舵角を設定する電動パワーステアリング装置の制御装置を要旨とするものである。
【００２５】
（作用）
請求項１の発明によれば、目標操舵トルク設定手段は、操舵角及び車速に基づいて目標操舵トルクを設定する。アシスト電流演算手段は、操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算する。目標操舵角設定手段は、操舵角及び車速に基づいてハンドルを中立位置へ戻すための目標操舵角を設定する。
【００２６】
目標操舵角速度設定手段は、前記目標操舵角と操舵角の偏差及び車速に基づいて目標操舵角速度を設定する。又、目標収斂電流設定手段は、前記目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に基づいて目標収斂電流を設定する。
【００２７】
そして、制御手段は、目標収斂電流と前記アシスト電流指令値とを加算して得たモータ電流指令値に基づいてモータを駆動制御する。
さらに、手放し判定手段は、操舵トルクに基づいてハンドルの手放し判定を行う。この手放し判定手段の判定結果に基づいて、目標収斂電流設定手段の目標収斂電流の出力を、有効にし或いは抑制して、前記アシスト電流指令値に加算して得た値をモータ電流指令値とする。
【００２８】
請求項２の発明によれば、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する。
【００２９】
請求項３の発明によれば、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する。
【００３０】
請求項４の発明によれば、目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、これらの収斂電流を加算して目標収斂電流を設定する。
【００３１】
請求項５の発明によれば、目標操舵角設定手段は、車速が低速時には、残留角の範囲内にハンドルを戻すように目標操舵角を設定する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を、自動車に搭載したラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置に具体化した実施形態を図１〜図１４に従って説明する。
【００３３】
図１は、電動パワーステアリング装置の概略を示す。
ハンドルとしてのステアリングホイール１に連結したステアリングシャフト２には、トーションバー３が設けられている。なお、説明の便宜上、ステアリングホイール１を以下、ハンドル１ということがある。このトーションバー３には、トルクセンサ４が装着されている。そして、ステアリングシャフト２が回転してトーションバー３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー３が捩れ、その捩れ、即ちステアリングホイール１にかかる操舵トルクＴｈをトルクセンサ４が検出している。又、ステアリングシャフト２にはステアリングシャフト２の操舵角θを検出する操舵角センサ１７が装着されている。これらのセンサ出力は制御装置２０へ供給される。
【００３４】
又、ステアリングシャフト２にはピニオンシャフト８が固着されている。ピニオンシャフト８の先端には、ピニオン９が固着されるとともに、このピニオン９はラック１０と噛合している。前記ラック１０とピニオン９とによりラック＆ピニオン機構１１が構成されている。前記ラック１０の両端には、タイロッド１２が固設されており、そのタイロッド１２の先端部にはナックル１３が回動可能に連結されている。このナックル１３には、タイヤとしての前輪１４が固着されている。又、ナックル１３の一端は、クロスメンバ１５に回動可能に連結されている。又、ラック１０と同軸的に配置された電動モータ（以下、モータという）６は、モータ６が発生した補助操舵力をボールナット機構６ａを介してラック１０に伝達する。
【００３５】
従って、モータ６が回転すると、その回転数はボールナット機構６ａによって減少されてラック１０に伝達される。そして、ラック１０は、タイロッド１２を介してナックル１３に設けられた前輪１４の向きを変更して車両の進行方向を変えることができる。
【００３６】
前輪１４には、車速センサ１６が設けられている。
次に、この電動パワーステアリング装置の電気的構成を図１に示す。
トルクセンサ４は、ステアリングホイール１の操舵トルクＴｈを示す信号を出力している。操舵角センサ１７はステアリングシャフト２の操舵角θを示す操舵角信号を出力している。車速センサ１６は、その時の車速Ｖを示す前輪１４の回転数に相対する検出信号を出力している。又、制御装置２０には、モータ６に流れる駆動電流（モータ電流Ｉｍ、モータ電流値に相当）を検出するモータ駆動電流センサ１８が電気的に接続されており、モータ駆動電流センサ１８からのモータ電流Ｉｍを示す信号が供給されている。
【００３７】
制御装置２０は、制御手段としての中央処理装置（ＣＰＵ）２１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ）２３を備えている。
【００３８】
このＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１により実行される各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。
【００３９】
前記制御装置２０の出力側にはモータ駆動装置２４が接続されており、制御装置２０からの制御信号に基づいてモータ６を駆動するようになっている。前記モータ駆動装置２４は、後述するＣＰＵ２１のＰＷＭ演算に基づいてＰＷＭ制御をするためのＦＥＴ等のパワー素子（図示しない）を備えている。
【００４０】
前記ＣＰＵ２１は、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段、目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、目標収斂電流設定手段、手放し判定手段に相当する。
【００４１】
次に、図２〜図１４を参照して、アシスト制御を説明する。
なお、以下のＣＰＵ２１内部の機能の説明では、「車速Ｖ」、「操舵トルクＴｈ」、「操舵角θ」等の各種パラメータは、説明の便宜上、それらの対応する信号の意味として使用するものとする。
【００４２】
図２は、ＣＰＵ２１の制御ブロック図である。この実施形態ではＣＰＵ２１内部は、プログラムで実行される機能を示している。例えば、位相補償器３０は独立したハードウエアではなく、ＣＰＵ２１内部で実行される位相補償機能を示している。同じく図４、図７〜図１０、及び図１４は、ＣＰＵ２１がプログラムによって実行する処理機能を制御ブロック図で示しており、実際のハード構成を意味するものではない。
【００４３】
以下、ＣＰＵ２１の機能と動作を説明する。
まず、説明の便宜上、ＭＡ−ＭＴ制御による車速感応アシスト制御について説明し、その後、収斂制御について説明する。
【００４４】
（ＭＡ−ＭＴ制御による車速感応アシスト制御）
ＣＰＵ２１は、図２に示すように位相補償器３０，３５、アシスト電流決定手段として電流指令値演算部３１、目標操舵トルク設定手段として目標操舵トルク設定部３２、減算器３３、電流制御部３４、目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、及び目標収斂電流設定手段としての収斂制御部８１、手放し判定手段としての手放し判定部８２、乗算器８３、加算器８４等の機能を備えている。
【００４５】
目標操舵トルク設定部３２は、車速センサ１６から車速Ｖ、操舵角センサ１７から操舵角信号を入力し、目標操舵トルクＴｈ＊の設定を行う。前記操舵角信号は位相補償器３５を介して目標操舵トルク設定部３２に入力されるようになっている。即ち、位相補償器３５は、操舵角センサ１７が出力した操舵角信号を、位相を進ませる位相補償し、操舵角θとして目標操舵トルク設定部３２に出力するようになっている。
【００４６】
更に詳しく説明すると、位相補償器３５は、図４に示すように、微分器３６とゲイン乗算部３７と、加算器３８とから構成されている。
微分器３６では、操舵角センサ１７からの操舵角信号を微分して操舵角速度Ｓを求め、ゲイン乗算部３７では、その操舵角速度Ｓに予め設定したゲインＴを乗算した値ＳＴを加算器３８に出力する。前記ゲインＴは、操舵角信号の位相遅れにより、操舵角信号に対する操舵トルク（実操舵トルク）Ｔｈが狙った目標操舵トルクＴｈ＊に一致しない現象が生じないように予め試験等よって得られた値に基づいて定められている。加算器３８は、操舵角信号に対してＳＴを加算して位相を進ませた値（本実施形態では、これを操舵角θという。）とし、目標操舵トルク設定部３２に出力するようになっている。
【００４７】
図５に示すように、前記目標操舵トルク設定部３２は、互いに異なる複数の所定の車速Ｖに対応した複数の目標操舵トルク設定マップを備えている。車速Ｖが高速になるにつれて、車速Ｖが低速の場合に比して目標操舵トルク設定マップは目標操舵トルクＴｈの傾きが急になる設定をしている。
【００４８】
具体的に、目標操舵トルクＴｈ＊の設定の仕方を、ＣＰＵ２１が実行する目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャート（図３参照）に従って説明する。
まず、Ｓ１０において、操舵角θを読込み、Ｓ１１において、現在の操舵状態が右操舵（右方向への操舵）か左操舵（左方向への操舵）であるか、或いは保舵している状態なのかを判定するために、操舵角θを微分して操舵角速度ｄθ／ｄｔを算出する。
【００４９】
次のＳ１２において、操舵角速度がゼロ近傍（｜ｄθ／ｄｔ｜≦ε、εは微少な値である定数）の場合には、保舵しているものと判定し（Ｓ１２において、「ＹＥＳ」と判定し）、Ｓ１７において前回の制御サイクル時に判定した操舵方向（前回値操舵方向）を今回の操舵方向とし、Ｓ１４に移行する。
【００５０】
操舵角速度ｄθ／ｄｔがゼロ近傍でない場合（Ｓ１２において、「ＮＯ」と判定した場合）には、Ｓ１３において操舵角速度ｄθ／ｄｔの符号を見て、操舵方向を判定する。
【００５１】
次にＳ１４において、車速Ｖに対し、予めＲＯＭ２２に記憶されている複数の目標操舵トルク設定マップのうち、車速Ｖに近い車速に係る目標操舵トルク設定マップを検策する。この車速Ｖに近い、マップ側の車速をＶ１，Ｖ２とする（Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２）。
【００５２】
なお、目標操舵トルク設定マップは、図５に示すように、各速度毎に、右操舵及び左操舵に対応して、目標操舵トルクが求められるようにされている。
次のＳ１５において、検索した車速Ｖ１，Ｖ２の目標操舵トルク設定マップから、先にＳ１３において判定した操舵方向に基づいて、操舵角θに応じて仮目標操舵トルクＴｈ１＊、Ｔｈ２＊をそれぞれ求める。続く、Ｓ１６において、車速Ｖに対し線形補間の式にて、車速Ｖ、操舵角θに対する目標操舵トルクＴｈ＊を算出する。
【００５３】
なお、前記線形補間の式は下記の式である。
Ｔｈ＊＝（Ｔｈ２＊−Ｔｈ１＊）／（Ｖ２−Ｖ１）×（Ｖ−Ｖ１）＋Ｔｈ１＊
次に電流指令値演算部３１について説明する。
【００５４】
トルクセンサ４から入力された操舵トルクＴｈは、位相補償器３０で操舵系の安定を高めるために位相補償され、電流指令値演算部３１に入力される。又、車速センサ１６で検出された車速Ｖ、モータ駆動電流センサ１８で検出されたモータ電流Ｉｍ及び目標操舵トルク設定部３２からの目標操舵トルクＴｈ＊はそれぞれ電流指令値演算部３１に入力される。
【００５５】
電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、目標操舵トルクＴｈ＊、モータ電流Ｉｍに基づいて、モータ６に供給する電流の制御目標値である車速感応アシスト指令値（アシスト電流指令値に相当する）Ｉを決定する。
【００５６】
電流指令値演算部３１は、図７に示すように不感帯幅設定部２５、車速感応アシストトルク演算部２６とを備えている。
不感帯幅設定部２５は、車速Ｖに基づき、図８に示すように、ＲＯＭ２２に予め格納された不感帯幅マップＭＰを使用して、通電しない操舵トルクの不感帯幅Ｔ０を求め、車速感応アシストトルク演算部２６に供給する。なお、不感帯幅マップＭＰは、車速Ｖと、不感帯幅Ｔ０からなる二次元マップからなり、車速Ｖから、一義的に不感帯幅Ｔ０が求められる。
【００５７】
車速感応アシストトルク演算部２６は、図６に示すように、目標操舵トルク設定部３２で求められた目標操舵トルクＴｈ＊が前記不感帯幅Ｔ０（すなわち、図６では、不感帯幅Ｔ０は、−Ｔ０〜Ｔ０の間のことである。）の中にある場合には、車速感応アシスト指令値（アシスト電流指令値に相当する、以下、アシスト電流指令値という。）Ｉを０と決定し、この値を減算器３３に出力する。
【００５８】
目標操舵トルクＴｈ＊が不感帯幅Ｔ０の範囲外の場合には、現時点での操舵トルクＴｈとモータ電流Ｉｍで演算されるラック推力と、目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉでのラック推力が釣り合うようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【００５９】
以下に、ラックアシスト型である電動パワーステアリング装置の制御装置２０におけるアシスト電流指令値Ｉの決定の仕方について説明する。
ラックアシスト型の場合、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍの時のラック推力Ｆは下記の（Ａ）式で求まる。
【００６０】
Ｆ ＝ Ｆｍ ＋ Ｆｈ ……（Ａ）
ここで、Ｆｍはモータ６がアシストする推力、Ｆｈはハンドル操舵による推力であり、下記の式でそれぞれ求めることができる。
【００６１】
Ｆｍ＝２π・Ｔｍ・ηｂ／Ｌ ……（Ｂ）
Ｆｈ＝２π・Ｔｈ・ηｐ／Ｓｔ ……（Ｃ）
上記（Ｂ）中、Ｔｍはモータトルクを表し、
Ｔｍ＝Ｋｔ×Ｉｍ ……（Ｄ）
で求まる。
【００６２】
なお、Ｔｍはモータトルク、ηｂはボールナット機構６ａのボールねじ効率、Ｌはそのボールねじリードである。Ｔｈは操舵トルク、ηｐは前記ラック＆ピニオン機構１１のラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはそのストローク比である。又、Ｋｔはトルク定数である。
【００６３】
従って、上記の（Ａ）式を用いて、車速Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【００６４】
Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、上記（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を代入して、Ｉを求めれば、下記の式となる。
Ｉ＝Ｉｍ＋（Ｔｈ−Ｔｈ＊）Ｌ・ηｐ／（Ｓｔ・Ｋｔ・ηｂ）
このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを加算器８４に出力する。
【００６５】
なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵トルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、加算器８４に出力する。
【００６６】
従って、本実施形態においては、操舵角θ、車速Ｖに応じて目標操舵トルクＴｈ＊を設定し、操舵トルクＴｈと目標操舵トルクＴｈ＊及びモータ電流Ｉｍによりアシスト電流指令値Ｉを制御（ＭＡ−ＭＴ制御）する。
【００６７】
加算器８４は、前記ＭＡ−ＭＴ制御によって電流指令値演算部３１から出力されたアシスト電流指令値Ｉと、後述する収斂制御によって算出された目標収斂電流Ｉｈｄ＊とを加算して、モータ電流指令値Ｉｏを減算器３３に出力する。
【００６８】
減算器３３は、前記加算器８４から入力されるモータ電流指令値Ｉｏと実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）を電流制御部３４に出力する。
【００６９】
電流制御部３４は本実施形態では、公知のＰＩ制御を行うようにされており、減算器３３の出力と実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号に基づいてフィードバック制御を行うべくモータ駆動装置２４に供給する。すなわち、電流制御部３４では、モータ電流がモータ電流指令値ＩｏとなるようにＰＷＭ演算を行い、その演算結果に基づいてモータ６を駆動する。この結果、モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御することにより、モータ６による適正なアシスト力が得られる。
【００７０】
（収斂制御）
次に、ＣＰＵ２１は、さらに、収斂制御部８１、手放し判定部８２の機能を備えており、それらについて説明する。
【００７１】
まず、収斂制御部８１について説明する。
図９に示すように、収斂制御部８１は、目標操舵角設定部８６、目標操舵角速度設定部８７、目標収斂電流設定部８８、微分器８９及び減算器９０，９１とを備えている。収斂制御部８１には、車速センサ１６から検出された車速Ｖ、及び操舵角センサ１７から検出され、位相補償器３５にて位相補償された操舵角θが入力される。そして、収斂制御部８１は、入力された車速Ｖ及び操舵角θに基づいて、ステアリングホイール１を略中立位置まで収束させるための目標収斂電流Ｉｈｄ＊を決定する。
【００７２】
詳しく説明すると、図１０に示すように、前記目標操舵角設定部８６は、符号判定部９２、目標操舵絶対角設定部９３、乗算器９４、及び目標操舵角演算部９５とを備えている。
【００７３】
目標操舵絶対角設定部９３は、車速Ｖに基づき、ＲＯＭ２２に予め格納された目標操舵絶対角設定マップを使用して、車速Ｖに応じた目標操舵角θ＊の絶対値、即ち、目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |を求め、乗算器９４に出力する。なお、前記目標操舵角θ＊は、ステアリングホイール１を中立位置へ戻すための値であり、前記中立位置は、所定の残留角範囲を含んでいる。
【００７４】
具体的には、通常、中高速ではハンドル１を中立位置、すなわち、０度までを戻すのが普通であるが、低速では０度まで戻すのは従来の油圧パワーステアリング装置と比較して不自然であるため、完全に中立位置までは戻さずある程度の残留角を持たせるように設定する。
【００７５】
このため、前記目標操舵絶対角設定部９３は、目標操舵絶対角設定マップにて、車両の低速時に、ステアリングホイール１を操舵する場合に、中立位置から所定の残留角範囲内に戻るように目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |を設定する。演算される目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |は、車速Ｖが低速になるほど大きくなり、所定の車速Ｖ以上においては、目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |は０になる。
【００７６】
符号判定部９２は、操舵角θに基づいた符号を判定して、その符号信号を乗算器９４に出力する。即ち、操舵角θが右操舵を示している場合は＋１を乗算器９４に出力する一方で、左操舵を示している場合は−１を乗算器９４に出力する。
【００７７】
乗算器９４では、前記符号判定部９２からの符号信号、及び目標操舵絶対角設定部９３からの目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |を乗算する。そして、目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |に符号を持たせ、暫定目標操舵角θ＊＊として目標操舵角演算部９５に出力する。
【００７８】
目標操舵角演算部９５は、前記暫定目標操舵角θ＊＊、及び操舵角θに基づいて目標操舵角θ＊を図９に示す減算器９０に出力する。ここで、具体的に、目標操舵角演算部９５における目標操舵角θ＊の設定の仕方を、ＣＰＵ２１が実行する目標操舵角演算ルーチンのフローチャート（図１１参照）に従って説明する。
【００７９】
まず、Ｓ２１において、暫定目標操舵角θ＊＊を読込む。次にＳ２２において、実際の操舵絶対角（即ち、操舵角θの絶対値をとった値）| θ |が、暫定目標操舵絶対角（即ち、暫定目標操舵角θ＊＊の絶対値をとった値）| θ＊＊ |より小さいか否かを判定する。即ち、暫定目標操舵角θ＊＊と現在の操舵角θとの大小関係の比較をする。
【００８０】
現在の操舵角θが暫定目標操舵角θ＊＊よりも中立位置側にある場合、換言すれば、操舵絶対角| θ |が暫定目標操舵絶対角| θ＊＊ |より小さい場合は（| θ |＜| θ＊＊ |、即ち、Ｓ２２の判定がＹＥＳ）、Ｓ２３に進む。そして、Ｓ２３において、実際の操舵角θを目標操舵角θ＊として設定し（θ＝θ＊）、出力する。
【００８１】
一方、暫定目標操舵角θ＊＊の方が現在の操舵角θよりも中立位置に近い場合、即ち、操舵絶対角| θ |が、暫定目標操舵絶対角| θ＊＊ |以上の場合は（| θ |≧| θ＊＊ |、即ち、Ｓ２２の判定がＮＯ）は、Ｓ２４に進む。そして、Ｓ２４において、暫定目標操舵角θ＊＊を目標操舵角θ＊として設定し、（θ＊＊＝θ＊）、出力する。
【００８２】
図９に示すように、減算器９０では、前記目標操舵角θ＊と操舵角θから、その偏差（以下、「操舵角偏差」という。）Δθを算出し、目標操舵角速度設定部８７に出力する。目標操舵角速度設定部８７は、前記操舵角偏差Δθと、車速Ｖを入力し、ＲＯＭ２２に予め格納された目標操舵角速度設定マップに基づいて、目標操舵角速度Ｑ＊を求め、減算器９１に出力する。前記、目標操舵角速度設定マップは、操舵角偏差Δθと、車速Ｖと、目標操舵角速度Ｑ＊からなる三次元マップであり、操舵角偏差Δθと、車速Ｖに応じて目標操舵角速度Ｑ＊が決定される。なお、本明細書では、以下、大文字Ｑは、角速度の意味で使用する。
【００８３】
そして、減算器９１には、前記目標操舵角速度Ｑ＊と、微分器８９で操舵角θを微分して得た操舵角速度Ｑとが入力される。そして、減算器９１にてその偏差（以下、「操舵角速度偏差」という。）ΔＱを算出し、目標収斂電流設定部８８に出力する。
【００８４】
目標収斂電流設定部８８は、第１〜第３収斂電流設定部９６〜９８、積分器９９、微分器１００、及び加算器１０１とを備えている。
第１収斂電流設定部９６には、車速Ｖと、前記操舵角速度偏差ΔＱが入力される。第１収斂電流設定部９６は、ＲＯＭ２２に予め格納された第１収斂電流設定マップを使用して、第１収斂電流Ｉｈｄ１＊を算出し、加算器１０１に出力する。第１収斂電流設定マップは、操舵角速度偏差ΔＱと、車速Ｖと、第１収斂電流Ｉｈｄ１＊からなる三次元マップである。そして、同マップにより、車速Ｖと操舵角速度偏差ΔＱに応じて、同操舵角速度偏差ΔＱに比例した第１収斂電流Ｉｈｄ１＊が設定される。即ち、第１収斂電流Ｉｈｄ１＊は、第１収斂電流設定部９６により所謂Ｐ制御にて加算器１０１に出力される。
【００８５】
第２収斂電流設定部９７には、車速Ｖと、積分器９９で操舵角速度偏差ΔＱを積分して得た操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱとが入力される。第２収斂電流設定部９７は、ＲＯＭ２２に予め格納された第２収斂電流設定マップを使用して、第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を算出し、加算器１０１に出力する。第２収斂電流設定マップは、操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱと、車速Ｖと、第２収斂電流Ｉｈｄ２＊とからなる三次元マップである。そして、同マップにより、車速Ｖと操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱに応じて、同操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱに比例した第２収斂電流Ｉｈｄ２＊が設定される。即ち、第２収斂電流Ｉｈｄ２＊は、積分器９９及び第２収斂電流設定部９７とにより、所謂Ｉ制御にて加算器１０１に出力される。
【００８６】
第３収斂電流設定部９８には、車速Ｖと、微分器１００で操舵角速度偏差ΔＱを微分して得た操舵角速度偏差微分値d_ΔＱとが入力される。第３収斂電流設定部９８は、ＲＯＭ２２に予め格納された第３収斂電流設定マップを使用して、第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を算出し、加算器１０１に出力する。第３収斂電流設定マップは、操舵角速度偏差微分値d_ΔＱと、車速Ｖと、第３収斂電流Ｉｈｄ３＊とからなる三次元マップである。そして、同マップにより、車速Ｖと操舵角速度偏差微分値d_ΔＱに応じて、同操舵角速度偏差微分値d_ΔＱに比例した第３収斂電流Ｉｈｄ３＊が設定される。即ち、第３収斂電流Ｉｈｄ３＊は、微分器１００及び第３収斂電流設定部９８とにより、所謂Ｄ制御にて加算器１０１に出力される。
【００８７】
そして、加算器１０１は、前記第１〜第３収斂電流Ｉｈｄ１＊〜Ｉｈｄ３＊を加算して算出される目標収斂電流Ｉｈｄ＊を、図２に示すように、乗算器８３に出力する。
【００８８】
従って、本実施形態においては、操舵角θ及び車速Ｖに応じて目標操舵角θ＊を設定し、目標操舵角θ＊と操舵角θの偏差（操舵角偏差Δθ）及び車速Ｖにより、目標操舵角速度Ｑ＊を設定し、目標操舵角速度Ｑ＊と操舵角速度Ｑの偏差（操舵角速度偏差ΔＱ）及び車速Ｖにより、目標収斂電流Ｉｈｄ＊を制御（以下、この制御を収斂制御という。）する。
【００８９】
次に、手放し判定部８２について説明する。
手放し判定部８２にはトルクセンサ４から検出された操舵トルクＴｈが入力される。また、図１４に示すように、手放し判定部８２は、手放し判定マップを備えている。そして、このマップを使用して、操舵トルクＴｈが０近傍のとき、即ち、ステアリングホイール１に手を軽く触れている程度、又は手放ししている状態のときには、「１」を乗算器８３に出力する。一方、操舵トルク｜Ｔｈ｜＞Ｘ（Ｘは定数）のように、ある値Ｘ以上になると、「０」を乗算器８３に出力する。
【００９０】
図２に示すように、乗算器８３は、収斂制御部８１からの収斂電流Ｉｈｄ＊と手放し判定部８２から出力される「１」又は「０」の出力信号を入力し、乗算する。そして、前記手放し判定部８２からの出力信号が「１」であった場合は、前記目標収斂電流Ｉｈｄ＊を加算器８４に出力する。一方、手放し判定部８２からの出力信号が「０」であった場合は、「０」という信号を出力する。
【００９１】
（収斂制御のフローチャート）
次に、ＣＰＵ２１が前記収斂制御において実行する一連の処理のフローチャートについて図１２及び図１３に従って簡潔に説明する。なお、このフローチャートは、収斂制御部８１及び手放し判定部８２にて設定された目標収斂電流Ｉｄｈ＊が、加算器８４に出力されるまでの処理である。
【００９２】
Ｓ１０１において、車速センサから検出した車速Ｖを演算し、Ｓ１０２において、操舵角センサ１７の検出信号に基づいて操舵角を求め、操舵角速度Ｓに応じて位相補償を行い、得られた操舵角をθとする（位相補償器３５の処理）。
【００９３】
次のＳ１０３では車速Ｖ、操舵角θに基づき目標操舵角θ＊を求める（目標操舵角設定部８６の処理）。
次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０３で求めた目標操舵角θ＊とＳ１０２で求めた操舵角θとの操舵角偏差Δθ（＝θ＊−θ）を演算する（減算器９０の処理）。そして、Ｓ１０５で車速Ｖ、操舵角偏差Δθに基づいて目標操舵角速度Ｑ＊を演算する（目標操舵角速度設定部８７の処理）。
【００９４】
Ｓ１０６では、目標操舵角速度Ｑ＊と操舵角速度Ｑとの操舵角速度偏差ΔＱ（＝Ｑ＊−Ｑ）を求める（減算器９１の処理）。
そして、Ｓ１０７〜Ｓ１１２にて目標収斂電流Ｉｈｄ＊を設定する。なお、このＳ１０７〜Ｓ１１２は目標収斂電流設定部８８の処理に相当する。
【００９５】
Ｓ１０７では、操舵角速度偏差ΔＱと車速Ｖに基づいて、Ｐ制御を行い、Ｐ制御による第１収斂電流Ｉｈｄ１＊を演算する（第１収斂電流設定部９６の処理）。
【００９６】
Ｓ１０８では、前回制御サイクル時における操舵角速度偏差ΔＱの積分値（即ち操舵角速度偏差積分値）sum_ΔＱに対してΔＱ×ｔを加算して、今回制御サイクル時の操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱとして更新する。すなわち、積分処理を行う（積分器９９の処理）。なお、ｔは演算周期（すなわち、この制御フローの制御周期）である。
【００９７】
Ｓ１０９では前記Ｓ１０８で得た今回制御サイクル時における操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱと車速Ｖに基づいて、Ｉ制御を行い、Ｉ制御による第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を演算する（第２収斂電流設定部９７の処理）。
【００９８】
Ｓ１１０では、操舵角速度偏差ΔＱの微分値（即ち、操舵角速度偏差微分値）d_ΔＱ＝（ΔＱ−pre_ΔＱ）／ｔを演算する。なお、ΔＱは、今回制御サイクル時の値、pre_ΔＱは前回制御サイクル時の値である。
【００９９】
そして、今回制御サイクル時のΔＱを、前回制御サイクル時のpre_ΔＱとして更新する（微分器１００の処理）。
そして、Ｓ１１１で、操舵角速度偏差微分値d_ΔＱと車速Ｖに基づいてＤ制御を行い、Ｄ制御による第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を演算する（第３収斂電流設定部９８の処理）。
【０１００】
Ｓ１１２でＰＩＤ制御を合成した目標収斂電流Ｉｈｄ＊（＝Ｉｈｄ１＊ ＋Ｉｈｄ２＊ ＋Ｉｈｄ３＊）を求める（加算器１０１の処理）。
Ｓ１１３では操舵トルクＴｈにより、手放し判定を行い、ゲイン（即ち、「０」或いは「１」の値）ηを演算する（手放し判定部８２の処理）。このとき、手放ししていると判定した場合には、ゲインηは「１」、そうでない場合（すなわち、保舵又は操舵している場合）は、ゲインηは「０」とする。
【０１０１】
Ｓ１１４では、操舵・保舵中と判定、すなわち、収斂制御の動作を禁止する場合（ゲインη＝０、乗算器８３の処理）、Ｓ１１５でＩ制御で使用する積分項（すなわち、Ｓ１０８で更新した今回制御サイクル時の操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱ）を０にクリアして再度収斂制御が有効になった時の積分項による誤動作を防止する。
【０１０２】
Ｓ１１６では、手放し判定で得られたゲインη（＝「１」）で、Ｓ１１２で求めた目標収斂電流Ｉｈｄ＊を補正して最終的な目標収斂電流Ｉｈｄ＊を求める。すなわち、操舵・保舵中は目標収斂電流Ｉｈｄ＊が０に補正されて収斂制御が禁止される。手放しの場合には、収斂制御される。
【０１０３】
図２に示すように、加算器８４は、乗算器８３からの乗算の結果（即ち、目標収斂電流Ｉｈｄ＊又は「０」の出力信号）と電流指令値演算部３１からのアシスト電流指令値Ｉを入力し、加算してモータ電流指令値Ｉｏを減算器３３に出力する。
【０１０４】
ここで、ステアリングホイール１が操舵又は保舵されており、所定の操舵トルクＴｈが検出されている場合は、手放し判定部８２からは「０」の出力信号が出力される。このため、前記加算器８４からは、ＭＡ−ＭＴ制御のアシスト電流指令値Ｉがモータ電流指令値Ｉｏとして減算器３３に出力される。
【０１０５】
一方、ステアリングホイール１に手を軽く触れている程度、又は手放ししている状態の場合には、操舵トルクＴｈが電流指令値演算部３１に入力されない、また、入力されても微少な値となる。このため、ＭＡ−ＭＴ制御のアシスト電流指令値Ｉは、加算器８４に入力されない。また、入力されたとしても僅かな値である。従って、このとき、減算器３３には、アシスト電流指令値Ｉに目標収斂電流Ｉｈｄ＊が加算されてモータ電流指令値Ｉｏとして出力される。
【０１０６】
その後、減算器３３及び電流制御部３４を介して、モータ電流指令値Ｉｏに基づいてＣＰＵ２１は、モータ６を駆動制御する。従って、たとえ走行中にステアリングホイール１をある操舵角だけ操舵した状態で手放ししても、収斂制御により高速から低速までモータ６の適正なアシスト力が得られる。
【０１０７】
従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ステアリングホイール１に軽く触れている程度、或いは手放しした状態では、その影響をＭＡ−ＭＴ制御に基づくアシスト電流指令値Ｉは受けてしまうが、操舵トルクＴｈに影響されない収斂制御に基づいた目標収斂電流Ｉｈｄ＊が、アシスト電流指令値Ｉに加算されて、そのモータ電流指令値Ｉｏによってモータ６は駆動制御される。
【０１０８】
このため、従来と異なり、低速時において手放しした場合でも、電動パワーステアリング装置内の内部摩擦にてステアリングホイール１が移動途中で止まることなく、略中立位置である目標操舵角θ＊まで、良好にステアリングホイール１を戻すことができる。
【０１０９】
一方、高速時においても、前記目標収斂電流Ｉｈｄ＊が、アシスト電流指令値Ｉに加算され、モータ６を確実に駆動制御するため、従来と異なり、操舵トルクＴｈが「０」若しくは微少な場合に、ステアリングホイール１がオーバシュートすることなく、安定した収斂性を提供できる。
【０１１０】
（２）上記実施形態では、目標収斂電流Ｉｈｄ＊をアシスト電流指令値Ｉに加算するか否かの判定は手放し判定部８２が検出する操舵トルクＴｈの大きさに基づいて行うようにした。このため、手放し判定部８２にて手放し判定がされていない、すなわち、切り込み操舵のときにアシスト電流指令値Ｉのみでモータ６を駆動制御するために十分な値である際に、不必要に目標収斂電流Ｉｈｄ＊が加算されることはない。その結果、モータ６による補助トルクが低下し、ステアリングホイール１の操舵を重く感じることはない。
【０１１１】
また、一方で、ステアリングホイール１を軽く触れているときや、手放し状態時に、手放し判定部８２にて手放し判定がされたときには、確実に目標収斂電流Ｉｈｄ＊を加算させることができ、ステアリングホイール１を中立位置へ所定の操舵角速度Ｑで戻すことができる。
【０１１２】
（３）上記実施形態では、収斂制御において、目標収斂電流設定部８８にて目標収斂電流Ｉｈｄ＊を設定する際には、Ｉ制御にて算出された第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊に加算する。従って、手放し状態のときに、ステアリングホイール１を略中立位置へ戻すための目標操舵角速度Ｑ＊と、実際のステアリングホイール１の操舵角速度Ｑとの間にオフセットが生じることなく、確実に、目標操舵角速度設定部８７にて設定されたＱ＊に、実際の操舵角速度Ｑを収斂させることができる。
【０１１３】
（４）上記実施形態では、収斂制御において、目標収斂電流設定部８８にて目標収斂電流Ｉｈｄ＊を設定する際には、Ｄ制御にて算出された第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊に加算する。従って、手放し状態のときに、ステアリングホイール１を略中立位置へ戻すための目標操舵角速度Ｑ＊が、実際のステアリングホイール１の操舵角速度Ｑに対して応答遅れすることなく、実際の操舵角速度Ｑが目標操舵角速度Ｑ＊に収斂する際の追従性を向上できる。
【０１１４】
（５）上記実施形態では、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊に、上記Ｉ制御及びＤ制御にて設定された第２及び第３収斂電流Ｉｈｄ２＊，Ｉｈｄ３＊を加算する。従って、前述した実施形態の効果（３）及び（４）の効果を備えた目標収斂電流Ｉｈｄ＊が設定できる。
【０１１５】
（６）上記実施形態では、低速走行時において、手放し状態となり収斂制御に基づいてモータ６が駆動される場合、目標操舵角設定部８６の目標操舵絶対角設定部９３にて、目標操舵角θ＊がある程度の残留角を持つように制御される。従って、油圧パワーステアリング装置と比較してステアリングホイール１の回転動作が不自然になることはない。
【０１１６】
なお、上記各実施形態は以下のような別例に変更してもよい。
・上記実施形態では、収斂制御において、収斂制御部８１の目標収斂電流設定部８８では、所謂ＰＩＤ制御を合成した目標収斂電流Ｉｈｄ＊が設定されたが、少なくとも、Ｐ制御のみは実行し、Ｉ制御、又はＤ制御は実行しなくても良い。即ち、Ｄ制御を実行しない場合は、目標収斂電流Ｉｈｄ＊を、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊と、Ｉ制御にて設定された第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を加算して設定する。このようにしても上記実施形態の（３）と同様の効果を奏する。
【０１１７】
また、Ｉ制御を実行しない場合は、目標収斂電流Ｉｈｄ＊を、Ｐ制御にて設定された第１収斂電流Ｉｈｄ１＊と、Ｄ制御にて設定された第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を加算して設定する。このようにしても上記実施形態の（４）と同様の効果を奏する。
【０１１８】
・上記実施形態では、ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置において、ＭＡ−ＭＴ制御を行うように構成したが、図１５に示すようにコラム及びピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置の制御装置に具体化してもよい。
【０１１９】
なお、図において、ステアリングシャフト２には減速機５が固着されている。この減速機５にはモータ６の回転軸に取着したギア７が噛合されている。更に、減速機５にはピニオンシャフト８が固着されている。他の構成は、第１実施形態と同様の構成を備えているため詳細な説明は省略する。
【０１２０】
又、この態様においては、第１実施形態の電気的構成と同様の構成を採用し、アシスト電流指令値Ｉの決定の仕方についてのみ、第１実施形態と異なるため、このアシスト電流指令値Ｉの決定の仕方について以下説明する。
【０１２１】
コラム及びピニオンアシスト型の場合、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍの時のラック推力Ｆは次式（Ｅ）で求まる。
Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）＝２π（Ｔｈ＋Ｋｔ・Ｉｍ・Ｇ・ηｇ）・ηｐ／Ｓｔ…（Ｅ）なお、Ｔｈは操舵トルク、ηｐはラック＆ピニオンギヤ効率、Ｓｔはそのストローク比である。又、Ｋｔはトルク定数、Ｇは減速機５の減速比、ηｇは減速機５の減速機効率である。
【０１２２】
従って、上記（Ｅ）を用いて、車速Ｖ、操舵角θにおける目標操舵トルクＴｈ＊、アシスト電流指令値Ｉのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ＊，Ｉ）で表す。）と、操舵トルクＴｈ、モータ電流Ｉｍのときのラック推力Ｆ（以下、この推力をＦ（Ｔｈ，Ｉｍ）で表す。）が等しくなるようにアシスト電流指令値Ｉを設定する。
【０１２３】
Ｆ（Ｔｈ＊，Ｉ）＝Ｆ（Ｔｈ，Ｉｍ）に、上記（Ｅ）式を代入して、Ｉを求めれば、下記の式となる。
Ｉ＝Ｉｍ＋（Ｔｈ−Ｔｈ＊）／（Ｋｔ・Ｇ・ηｇ）
このようにして得られたアシスト電流指令値Ｉを減算器３３に出力する。
【０１２４】
なお、アシスト電流指令値Ｉが目標操舵トルクＴｈ＊と逆符号、すなわち、逆アシストとなる場合には、アシスト電流指令値Ｉをゼロと決定して、減算器３３に出力する。その後は、第１実施形態と同様に処理する。
【０１２５】
・上記実施形態における目標操舵絶対角設定部９３の目標操舵絶対角設定マップを路面μ（路面の動摩擦係数）に応じて補正するように制御してもよい。即ち、路面μ（路面の動摩擦係数）が低い領域では、目標操舵角設定部８６にて設定される目標操舵角θ＊が大きくなるように、前記マップを随時補正する。
【０１２６】
また、上記実施形態における目標操舵角速度設定部８７の目標操舵角速度設定マップを路面μ（路面の動摩擦係数）に応じて補正するように制御してもよい。即ち、路面μ（路面の動摩擦係数）が低い領域では、目標操舵角速度をＱ＊を減少させるように前記マップを随時補正する。
【０１２７】
これらのようにすれば、路面μ（路面の動摩擦係数）に応じた目標操舵角θ＊又は目標操舵角速度がＱ＊が設定され、油圧パワーステアリング装置と比較してステアリングホイール１の回転動作が不自然にならない。また、電動パワーステアリング装置内の摩擦の変化のみステアリングホイール１の収斂性に関する不偏性を持たせることができる。
【０１２８】
・上記実施形態では、収斂制御において、低速時には、目標操舵角θ＊は、ある程度の残留角を持つように目標操舵絶対角設定部９３にて制御したが、ＣＰＵ２１に前記目標操舵絶対角設定部９３の機能を備えさせず、高速、低速に拘わらず、何れの場合も中立位置にステアリングホイール１が戻されるように制御してもよい。
【０１２９】
・上記実施形態では、ＣＰＵ２１は、目標収斂電流Ｉｈｄ＊をアシスト電流指令値Ｉに加算するか否かの判定は手放し判定部８２の機能を備えていたが、同手放し判定部８２の機能を備えないようにしてもよい。このようにしても、手放し状態、又は保舵状態の双方にてステアリングホイール１をアシストすることは可能である。
【０１３０】
・上記実施形態では、手放し判定部８２では、ゲインηとして「０」又は「１」を出力するようにしたが、手放し検出がされない際には、ゲインηとして「０」の代わりに０＜η＜１の値を出力するようにしてもよい。このようにすると、第１実施形態と異なり、収斂電流の出力を禁止する代わりに、ある程度抑えられた値として出力することができる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、操舵トルクが検出されない又は微少な場合に、アシスト電流指令値が十分な値でなくても、操舵トルクに基づいていない目標収斂電流が加算されて、モータ電流指令値が設定される。従って、ＭＡ−ＭＴ制御において、従来と異なり、低速走行時にはハンドル戻り特性を良好にでき、高速走行時にはハンドルの収斂性を良好にできる。
【０１３２】
加えて、手放し判定手段により、目標収斂電流の出力を有効にするか否かの判定が行われるため、アシスト電流指令値が不十分なときのみに確実に目標収斂電流が出力される。
【０１３３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて算出された第２収斂電流が、第１収斂電流に加算されることにより、中立位置へ戻すための目標操舵角速度と、実際のハンドルの角速度との間にオフセットが生じることなく、確実に目標操舵角速度設定手段にて設定された目標操舵角速度に、実際の操舵角速度を収斂させることができる。
【０１３４】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて算出された第３収斂電流が、第１収斂電流に加算されることにより、中立位置へ戻すための目標操舵角速度が、実際のハンドルの角速度に対して応答遅れすることなく、実際の操舵角速度が目標操舵角速度に収斂する際の追従性を向上できる。
【０１３５】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、請求項３の効果と請求項４の効果を両立できる。
請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項の発明の効果に加えて、車速の低速時には、残留角の範囲内にハンドルが戻るようにされるため、油圧パワーステアリング装置と比較して不自然になることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電動パワーステアリング装置の制御装置の概略図。
【図２】同じく制御装置のブロック図。
【図３】同じく目標操舵トルク設定ルーチンのフローチャート。
【図４】同じく位相補償器３５の機能ブロック図。
【図５】同じく目標操舵トルク設定マップの説明図。
【図６】同じく不感帯の説明図。
【図７】同じく電流指令値演算部のブロック図。
【図８】同じく不感帯幅の算出の説明図。
【図９】同じく収斂制御部のブロック図。
【図１０】同じく目標操舵角設定部のブロック図。
【図１１】同じく目標操舵角演算ルーチンのフローチャート。
【図１２】同じく収斂制御のフローチャート。
【図１３】同じく収斂制御のフローチャート。
【図１４】同じく手放し判定の説明図。
【図１５】他の実施形態の電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略図。
【図１６】従来の電動パワーステアリング装置に係る制御装置の概略図。
【符号の説明】
１…ステアリングホイール（ハンドル）、６…モータ、
２１…ＣＰＵ（制御手段、目標操舵トルク設定手段、アシスト電流演算手段、目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、目標収斂電流設定手段、手放し判定手段）、
３１…電流指令値演算部（アシスト電流演算手段）、
３２…目標操舵トルク設定部（目標操舵トルク設定手段）、
８１…収斂制御部（目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、目標収斂電流設定手段）
８６…目標操舵角設定部（目標操舵角設定手段）、
８７…目標操舵角速度設定部（目標操舵角速度設定手段）、
８８…目標収斂電流設定部（目標収斂電流設定手段）、
８２…手放し判定部（手放し判定手段）。
Claims (5)
- モータ電流指令値に基づいてモータを駆動制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、
操舵角及び車速に基づいて目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段と、
操舵トルク、前記目標操舵トルク、及び前記モータのモータ電流とに基づいてアシスト電流指令値を演算するアシスト電流演算手段と、
操舵角及び車速に基づいてハンドルを中立位置へ戻すための目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、
前記目標操舵角と操舵角の偏差及び車速に基づいて目標操舵角速度を設定する目標操舵角速度設定手段と、
前記目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に基づいて目標収斂電流を設定する目標収斂電流設定手段と、
操舵トルクに基づいてハンドルの手放し判定を行う手放し判定手段を備え、
前記手放し判定手段の判定結果に基づいて、目標収斂電流設定手段の目標収斂電流の出力を、有効にし或いは抑制して、前記アシスト電流指令値に加算してモータ電流指令値とすることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定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の制御装置。
- 目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、両収斂電流を加算して目標収斂電流を設定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の制御装置。
- 目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に比例する第１収斂電流を算出し、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の積分値に基づいて第２収斂電流を算出し、さらに目標操舵角速度と操舵角速度の偏差の微分値に基づいて第３収斂電流を算出し、これらの収斂電流を加算して目標収斂電流を設定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の制御装置。
- 前記中立位置には、所定の残留角範囲を含み、前記目標操舵角設定手段は、車速が低速時には、この残留角の範囲内にハンドルを戻すように目標操舵角を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
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