WO2021029328A1 - 電動パワーステアリング装置、電動パワーステアリング装置に用いられる制御装置、および制御方法 - Google Patents

電動パワーステアリング装置、電動パワーステアリング装置に用いられる制御装置、および制御方法 Download PDF

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torque
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遠藤　修司
石村　裕幸
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日本電産株式会社
日本電産エレシス株式会社
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    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Definitions

  • the present disclosure relates to an electric power steering device, a control device used in the electric power steering device, and a control method.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-147869 filed on August 9, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the electric power steering device is a device that assists the driver's steering wheel operation by driving a motor.
  • the steering wheel is sometimes referred to as the steering wheel.
  • Patent Document 1 discloses a technique for performing a larger delay phase compensation on a torque signal as the steering angle is larger.
  • the embodiments of the present disclosure provide a control device and a control method for an electric power steering device capable of improving the steering feeling of a driver.
  • the embodiments of the present disclosure also provide an electric power steering device including such a control device.
  • the control device of the present disclosure is a control device for controlling the drive of the motor, which is used in an electric power steering device including a motor in a non-limiting and exemplary embodiment, and is a controller and the controller.
  • the processor includes a memory for storing a program for controlling the operation, and the processor acquires the steering torque detected by the steering torque sensor and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor according to the program, and the driver steers the steering wheel.
  • the magnitude of the assist torque is determined based on changing the gain and phase applied to the steering torque according to the steering frequency at the time of steering and the steering torque and the vehicle speed to which the gain and the phase are applied. This is performed, and a torque command value used for controlling the drive of the motor is generated and executed based on the determined assist torque.
  • the control method of the present disclosure is a control method for controlling the drive of the motor used in an electric power steering device including a motor in a non-limiting and exemplary embodiment, and is detected by a steering torque sensor.
  • a steering torque sensor To obtain the steering torque and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor, to change the gain and phase applied to the steering torque according to the steering frequency when the driver steers the steering wheel, and to obtain the gain.
  • the magnitude of the assist torque is determined based on the steering torque and the vehicle speed to which the phase is applied, and a torque command value used for controlling the drive of the motor is generated based on the determined assist torque. To do and include.
  • the driver's steering feel can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of an electric power steering device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the control device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing functions implemented in the processor according to the present embodiment in functional block units.
  • FIG. 4 is a diagram showing control for changing the gain according to the steering frequency according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a control for changing the phase according to the steering frequency according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a steering frequency according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a waveform of steering characteristics of the simulation result according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a waveform of steering characteristics of the simulation result according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a waveform of steering characteristics of the simulation result according to the present embodiment.
  • control device and control method of the electric power steering device according to the present disclosure are not limited to the following embodiments.
  • numerical values, steps, the order of the steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and various modifications can be made as long as there is no technical contradiction.
  • Each embodiment described below is merely an example, and various combinations are possible as long as there is no technical contradiction.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of the electric power steering device 1000 according to the present embodiment.
  • the electric power steering device 1000 (hereinafter referred to as “EPS”) includes a steering system 520 and an auxiliary torque mechanism 540 that generates auxiliary torque.
  • the EPS 1000 generates an auxiliary torque that assists the steering torque of the steering system generated by the driver operating the steering wheel.
  • the auxiliary torque reduces the burden on the driver's operation.
  • the steering system 520 includes, for example, a steering wheel 521, a steering shaft 522, a universal shaft joint 523A, 523B, a rotating shaft 524, a rack and pinion mechanism 525, a rack shaft 526, left and right ball joints 552A, 552B, tie rods 527A, 527B, and a knuckle. It is equipped with 528A, 528B, and left and right steering wheels 529A and 529B.
  • the auxiliary torque mechanism 540 includes, for example, a steering torque sensor 541, a steering angle sensor 542, an electronic control unit (ECU) 100 for automobiles, a motor 543, a reduction gear 544, an inverter 545, and a torsion bar 546.
  • the steering torque sensor 541 detects the steering torque in the steering system 520 by detecting the amount of twist of the torsion bar 546.
  • the steering angle sensor 542 detects the steering angle of the steering wheel.
  • the ECU 100 generates a motor drive signal based on a detection signal detected by a steering torque sensor 541, a steering angle sensor 542, a vehicle speed sensor (not shown) mounted on the vehicle, and the like, and outputs the motor drive signal to the inverter 545.
  • the inverter 545 converts DC power into three-phase AC power, which is a pseudo sine wave of A phase, B phase, and C phase, according to a motor drive signal, and supplies the DC power to the motor 543.
  • the motor 543 is, for example, a surface magnet type synchronous motor (SPMSM) or a switched reluctance motor (SRM), and receives supply of three-phase AC power to generate auxiliary torque according to steering torque.
  • the motor 543 transmits the generated auxiliary torque to the steering system 520 via the reduction gear 544.
  • the ECU 100 will be referred to as the EPS control device 100.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a typical example of the configuration of the control device 100 according to the present embodiment.
  • the control device 100 includes, for example, a power supply circuit 111, an angle sensor 112, an input circuit 113, a processor 200, a communication I / F 114, a drive circuit 115, and a ROM 116.
  • the control device 100 can be realized as a printed wiring board (PCB) on which these electronic components are mounted.
  • PCB printed wiring board
  • the vehicle speed sensor 300, the steering torque sensor 541 and the steering angle sensor 542 mounted on the vehicle are electrically connected to the processor 200, and the vehicle speed sensor 300, the steering torque sensor 541 and the steering angle sensor 542 are connected to the processor 200 at the vehicle speed v.
  • the steering torque T tor and the steering angle ⁇ are transmitted, respectively.
  • the control device 100 is electrically connected to the inverter 545.
  • the control device 100 controls the switching operation of a plurality of switch elements (for example, MOSFETs) included in the inverter 545.
  • the control device 100 generates a control signal (hereinafter, referred to as “gate control signal”) for controlling the switching operation of each switch element and outputs the control signal to the inverter 545.
  • gate control signal a control signal for controlling the switching operation of each switch element and outputs the control signal to the inverter 545.
  • the control device 100 generates a torque command value based on the vehicle speed v, the steering torque Tor, the steering angle ⁇ , and the like, and controls the torque and the rotation speed of the motor 543 by, for example, vector control.
  • the control device 100 is not limited to vector control, but may perform other closed-loop control.
  • the rotation speed is represented by the number of rotations (rpm) at which the rotor rotates in a unit time (for example, 1 minute) or the number of rotations (rpm) at which the rotor rotates in a unit time (for example, 1 second).
  • Vector control is a method in which the current flowing through the motor is decomposed into a current component that contributes to the generation of torque and a current component that contributes to the generation of magnetic flux, and each current component that is orthogonal to each other is controlled independently.
  • the power supply circuit 111 is connected to an external power supply (not shown) and generates a DC voltage (for example, 3V or 5V) required for each block in the circuit.
  • a DC voltage for example, 3V or 5V
  • the angle sensor 112 is, for example, a resolver or a Hall IC. Alternatively, the angle sensor 112 is also realized by a combination of an MR sensor having a magnetoresistive (MR) element and a sensor magnet. The angle sensor 112 detects the rotation angle of the rotor and outputs the rotation angle of the rotor to the processor 200.
  • the control device 100 may include a speed sensor for detecting the rotational speed and acceleration of the motor, and an acceleration sensor instead of the angle sensor 112.
  • the input circuit 113 receives the motor current value (hereinafter, referred to as “actual current value”) detected by the current sensor (not shown), and sets the level of the actual current value to the input level of the processor 200 as necessary. And the actual current value is output to the processor 200.
  • a typical example of the input circuit 113 is an analog-to-digital conversion circuit.
  • the processor 200 is a semiconductor integrated circuit and is also referred to as a central processing unit (CPU) or microprocessor.
  • the processor 200 sequentially executes a computer program that describes a group of instructions for controlling motor drive, which is stored in ROM 116, which is an example of a memory, and realizes a desired process.
  • the processor 200 is broadly interpreted as a term including FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or ASSP (Application Specific Integrated Circuit) equipped with a CPU.
  • the processor 200 sets a target current value according to the actual current value, the rotation angle of the rotor, and the like, generates a PWM signal, and outputs the PWM signal to the drive circuit 115.
  • the communication I / F 114 is, for example, an input / output interface for transmitting / receiving data in accordance with an in-vehicle control area network (CAN).
  • CAN in-vehicle control area network
  • the drive circuit 115 is typically a gate driver (or pre-driver).
  • the drive circuit 115 generates a gate control signal according to the PWM signal, and gives the gate control signal to the gates of a plurality of switch elements included in the inverter 545.
  • a gate driver may not always be required when the drive target is a motor that can be driven at low voltage. In that case, the function of the gate driver may be implemented in the processor 200.
  • the ROM 116 is electrically connected to the processor 200.
  • the ROM 116 is, for example, a writable memory (eg, PROM), a rewritable memory (eg, flash memory, EEPROM), or a read-only memory.
  • the ROM 116 stores a control program including an instruction group for causing the processor 200 to control the motor drive. For example, the control program is temporarily expanded to RAM (not shown) at boot time.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing functions implemented in the processor 200 in functional block units.
  • the processor 200 includes a responsive phase compensation unit 210, a phase compensation variable processing unit 220, a base assist calculation unit 230, a stability phase compensation unit 240, a current control calculation unit 250, and a motor control unit 260.
  • the processing (or task) of the functional block corresponding to each part is described in the computer program in units of software modules and stored in the ROM 116.
  • all or a part of these functional blocks can be implemented as hardware accelerators.
  • the control device of the present disclosure includes a processor and a memory for storing a program that controls the operation of the processor.
  • the processor executes the following processing according to the program. (1) Acquire the steering torque detected by the steering torque sensor and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor. (2) The gain and phase applied to the steering torque are changed according to the steering frequency when the driver steers the steering wheel. (3) Determine the magnitude of the assist torque based on the steering torque and vehicle speed to which the gain and phase are applied. (4) Based on the determined assist torque, a torque command value used to control the drive of the motor is generated.
  • the processor 200 acquires the steering torque T tor detected by the steering torque sensor 541, the vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor, the steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor, and the rotation speed ⁇ of the motor.
  • the processor 200 acquires the rotation speed ⁇ of the motor by acquiring the detected rotation speed from the speed sensor. be able to.
  • the control device 100 includes an angle sensor that detects the rotation angle of the rotor (more specifically, the mechanical angle)
  • the processor 200 acquires the detected rotation angle of the rotor from the angle sensor and rotates the rotor.
  • the rotation velocity ⁇ can be obtained by calculating the angular velocity based on the angle.
  • FIG. 4 is a diagram showing control for changing the gain according to the steering frequency.
  • FIG. 5 is a diagram showing control for changing the phase according to the steering frequency.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a steering frequency. In the present embodiment, the gain and phase applied to the steering torque are changed according to the steering frequency when the driver steers the steering wheel 521.
  • the steering frequency will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows an automobile 1100 that changes lanes while traveling on a road, and an operation of the steering wheel 521 at that time.
  • the steering frequency is a frequency corresponding to the steering speed.
  • the steering wheel 521 when changing lanes from the left lane to the right lane, the steering wheel 521 is rotated clockwise and then counterclockwise to return to the neutral position.
  • the operation of turning the steering wheel 521 from the neutral position in one direction and returning it to the neutral position again corresponds to a half cycle. If it takes 2.5 seconds for this half cycle operation, one cycle will be 5.0 seconds and the steering frequency will be 0.2 Hz.
  • control is performed to change the gain and the phase according to the steering frequency.
  • the gain and the phase may be changed according to the steering frequency in the same manner.
  • the automobile equipped with the electric power steering device 1000 of the present embodiment can set a plurality of types of traveling modes.
  • the plurality of driving modes include a sports mode, a comfort mode, and a normal mode.
  • the type and number of driving modes are arbitrary, and the present embodiment is not limited thereto.
  • the processor 200 controls to change the steering feeling of the steering wheel 521 according to the type of driving mode selected by the driver. For example, when the sport mode is selected, the steering load is heavy, but the driver is provided with a steering feeling that responds quickly. Further, for example, when the comfort mode is selected, the steering load is light, but the driver is provided with a steering feeling that reacts gently.
  • the vertical axis of FIG. 4 shows the gain
  • the horizontal axis shows the steering frequency
  • the vertical axis of FIG. 5 shows the phase
  • the horizontal axis shows the steering frequency.
  • the processor 200 varies the degree of change in gain and phase according to the steering frequency according to the type of driving mode selected by the driver. For example, when the sport mode is selected, the processor 200 controls to increase the gain and advance the phase as the steering frequency increases. On the other hand, when the comfort mode is selected, the processor 200 controls to reduce the gain and delay the phase as the steering frequency increases. As a result, the driver is provided with a desired steering feeling according to the driving mode.
  • the responsive phase compensation unit 210 acquires the steering torque Tor , the steering angle ⁇ , and the output signal of the phase compensation variable processing unit 220 as inputs.
  • the responsive phase compensation unit 210 adjusts the assist gain within a range (for example, 0.1 to 5.0 Hz) within which the steering frequency can be taken, and compensates for the rigidity of the torsion bar 546.
  • the responsive phase compensation unit 210 calculates, for example, the first-order phase compensation represented by the following (Equation 1), and applies the first-order phase compensation to the steering torque Tor .
  • f 1 is the frequency of the zero point
  • f 2 is the frequency of the pole.
  • s represents the Laplace operator.
  • the responsive phase compensation unit 210 changes the gain and the phase by using the calculated primary compensation C (s).
  • the phase compensation variable processing unit 220 acquires the vehicle speed v as an input. Phase compensation variable processing unit 220, in accordance with the vehicle speed v, changes the value of the frequency f 2 of the frequency f 1 and pole zeros. For example, the ROM 116, the vehicle speed v, the look-up table is stored which defines the relationship between the frequency f 2 of the frequency f 1 and pole zeros. Look-up table in accordance with the vehicle speed v, changes the value of the frequency f 2 of the frequency f 1 and pole zeros. For example, the values of the frequency f 1 at the zero point and the frequency f 2 at the pole are set to lower frequencies as the value of the vehicle speed v increases.
  • the phase compensation variable processing unit 220 outputs the values of the changed zero frequency f 1 and the pole frequency f 2 to the responsive phase compensation unit 210.
  • the responsive phase compensation unit 210 performs the above calculation of (Equation 1) by using the acquired values of the frequency f 1 of the zero point and the frequency f 2 of the pole. As a result, the magnitude of the primary compensation C (s) changes according to the vehicle speed v.
  • the assist gain increases in the frequency band in which the phase advances, so that the twist of the torsion bar 546 becomes small and the rigidity of the torsion bar 546 can be increased.
  • the assist gain is reduced in the frequency band where the phase is delayed, so that the torsion bar 546 is twisted more and the rigidity of the torsion bar 546 can be lowered.
  • the responsive phase compensation unit 210 calculates the steering frequency from the change in the magnitude of the acquired steering angle ⁇ . As described with reference to FIGS. 4 and 5, the responsive phase compensation unit 210 changes the gain and the phase to a different degree according to the steering frequency according to the type of the driving mode selected by the driver. For example, when the sport mode is selected, the responsive phase compensation unit 210 increases the gain and advances the phase as the steering frequency increases. On the other hand, when the comfort mode is selected, the responsive phase compensation unit 210 reduces the gain and delays the phase as the steering frequency increases. In the case of the normal mode, such gain and phase adjustments are not performed, and predetermined gain and phase compensation are adopted.
  • the ROM 116 stores a plurality of types of look-up tables that have different contents for each traveling mode and define the relationship between the steering frequency, the gain, and the phase.
  • the responsive phase compensation unit 210 changes the gain and the phase by using the look-up table according to the selected traveling mode.
  • the responsive phase compensation unit 210 applies the adopted gain and phase compensation to the steering torque Tor to generate the steering torque T com .
  • the responsive phase compensation unit 210 outputs the steering torque T com to the base assist calculation unit 230.
  • the base assist calculation unit 230 calculates a base assist amount for reducing the steering driving load of the driver based on the phase-compensated steering torque T com and the vehicle speed v.
  • the base assist calculation unit 230 acquires the steering torque T com and the vehicle speed v as inputs, and generates and outputs the base assist torque T BASE based on these signals.
  • the ROM 116 stores a look-up table that defines the relationship between the steering torque T com , the vehicle speed v, and the base assist torque T BASE .
  • the base assist calculation unit 230 determines the base assist torque T BASE using such a look-up table.
  • the stability phase compensation unit 240 acquires the base assist torque T BASE as an input.
  • the stability phase compensation unit 240 secures a phase margin in the vicinity of the gain crossing frequency by phase lead compensation in order to secure stability with respect to the base assist gain.
  • the stability phase compensation unit 240 performs stabilization compensation on the base assist torque T BASE to generate stabilization compensation torque.
  • the stability phase compensation unit 240 outputs the stabilization compensation torque as the torque command value Tref .
  • the current control calculation unit 250 generates the current command value I ref based on the torque command value T ref .
  • the motor control unit 260 sets a target current value based on the current command value I ref according to, for example, vector control, generates a PWM signal, and outputs the PWM signal to the drive circuit 115.
  • the heavy and quick steering characteristics of the sports mode can be realized.
  • the light and gentle steering characteristics of the comfort mode can be realized.
  • the present inventor has verified the validity of the control device 100 according to the present embodiment by simulation.
  • 7, 8 and 9 show graphs of steering characteristics of the simulation results.
  • FIG. 7 shows the simulation results in the sport mode.
  • FIG. 8 shows the simulation results in the comfort mode.
  • FIG. 9 shows the simulation results in the normal mode.
  • the steering angle ⁇ was set to ⁇ 80 [deg] and the steering frequency was set to 0.25 [Hz]. Further, the zero frequency f 1 in the comfort mode was set to 0.7 [Hz], and the pole frequency f 2 was set to 0.5 [Hz]. The zero frequency f 1 in the sport mode was set to 0.5 [Hz], and the pole frequency f 2 was set to 0.7 [Hz]. In the normal mode, the primary compensation as described above was not applied.
  • each of FIGS. 7, 8 and 9 shows the steering torque [Nm], and the horizontal axis shows the steering angle [deg].
  • the steering torque is larger than in the normal mode, and the inclination of the steering torque with respect to the steering angle is steep.
  • the sport mode of the present embodiment heavy and quick steering characteristics can be realized.
  • the comfort mode the steering torque is smaller than in the normal mode, and the inclination of the steering torque with respect to the steering angle is gentle.
  • light and gentle steering characteristics can be realized.
  • the embodiment of the present disclosure can be used as a control device for controlling an electric power steering device mounted on a vehicle.
  • Control device ECU
  • 116 ROM
  • 200 Processor
  • 210 Responsive phase compensation unit
  • 220 Phase compensation variable processing unit
  • 230 Base assist calculation unit
  • 240 Stability phase compensation unit
  • 250 Current Control calculation unit
  • 260 Motor control unit
  • 1000 Electric power steering device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

実施形態に係るプロセッサは、操舵トルクセンサによって検出される操舵トルク、車速センサによって検出される車速を獲得することと、運転者がステアリングホイールを操舵するときの操舵周波数に応じて、操舵トルクに適用するゲインおよび位相を変更することと、ゲインおよび位相が適用された操舵トルクおよび車速に基づいて、アシストトルクの大きさを決定することと、決定したアシストトルクに基づいて、モータの駆動の制御に用いるトルク指令値を生成することとを実行する。

Description

電動パワーステアリング装置、電動パワーステアリング装置に用いられる制御装置、および制御方法
　本開示は、電動パワーステアリング装置、電動パワーステアリング装置に用いられる制御装置、および制御方法に関する。
本願は、２０１９年８月９日に出願された日本出願特願２０１９－１４７８６９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
電動モータ（以降、単に「モータ」と表記する。）を備える電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）を搭載した自動車が普及してきている。電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリングホイール操作を、モータを駆動することによりアシストする装置である。ステアリングホイールはハンドルと称される場合もある。　
近年、運転者の操舵に対する電動パワーステアリング装置のアシスト力に関しては、車種によって異なる操舵特性となることが要求されてきている。また、同一の車種であっても、男女、年齢、運転経験、運転場面などによって異なる操舵特性となることが要求されてきている。運転者の操舵感を向上させる技術の一つとして、特許文献１は、操舵角が大きいほど大きな遅れ位相補償をトルク信号に対して行う技術を開示している。
特許第６１３１２０８号公報
様々な運転場面に適するような操舵感の改善が望まれている。　
本開示の実施形態は、運転者の操舵感を向上させることが可能な、電動パワーステアリング装置の制御装置および制御方法を提供する。また、本開示の実施形態は、そのような制御装置を備えた電動パワーステアリング装置を提供する。
本開示の制御装置は、非限定的で例示的な実施形態において、モータを備える電動パワーステアリング装置に用いられる、前記モータの駆動を制御するための制御装置であって、プロセッサと、前記プロセッサの動作を制御するプログラムを記憶するメモリと備え、前記プロセッサは、前記プログラムに従って、操舵トルクセンサによって検出される操舵トルク、車速センサによって検出される車速を獲得することと、運転者がステアリングホイールを操舵するときの操舵周波数に応じて、前記操舵トルクに適用するゲインおよび位相を変更することと、前記ゲインおよび前記位相が適用された前記操舵トルクおよび前記車速に基づいて、アシストトルクの大きさを決定することと、前記決定したアシストトルクに基づいて、前記モータの駆動の制御に用いるトルク指令値を生成することと実行する。　
本開示の制御方法は、非限定的で例示的な実施形態において、モータを備える電動パワーステアリング装置に用いられる、前記モータの駆動を制御するための制御方法であって、操舵トルクセンサによって検出される操舵トルク、車速センサによって検出される車速を獲得することと、運転者がステアリングホイールを操舵するときの操舵周波数に応じて、前記操舵トルクに適用するゲインおよび位相を変更することと、前記ゲインおよび前記位相が適用された前記操舵トルクおよび前記車速に基づいて、アシストトルクの大きさを決定することと、前記決定したアシストトルクに基づいて、前記モータの駆動の制御に用いるトルク指令値を生成することと包含する。
本開示の例示的な実施形態によると、運転者の操舵感を向上させることができる。
図１は、実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成例を模式的に示す図である。 図２は、実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、本実施形態に係るプロセッサに実装される機能を機能ブロック単位で示す機能ブロック図である。 図４は、本実施形態に係る操舵周波数に応じてゲインを変更する制御を示す図である。 図５は、本実施形態に係る操舵周波数に応じて位相を変更する制御を示す図である。 図６は、本実施形態に係る操舵周波数を説明する図である。 図７は、本実施形態に係るシミュレーション結果の操舵特性の波形を示す図である。 図８は、本実施形態に係るシミュレーション結果の操舵特性の波形を示す図である。 図９は、本実施形態に係るシミュレーション結果の操舵特性の波形を示す図である。
上述したように、運転者の操舵感を向上させる技術の一つとして、操舵角が大きいほど大きな遅れ位相補償をトルク信号に対して行う技術がある。しかし、このような技術は、運転モードとしてコンフォートモードが選択されている場合など、穏やかな操作感が求められる場面では有効であるが、スポーツモードなどの俊敏な操作感が求められる場面には適さない。　
近年、「重い」あるいは「軽い」といった運転手が感じる操舵負荷に関してだけでなく、操舵に対して車両が「穏やか」あるいは「クイック」に反応するといった機敏性に関する要求がされてきている。特に、「操舵負荷が重い場合にはクイックに反応する」、「操舵負荷が軽い場合には穏やかに反応する」といった操舵特性が求められる。本開示の実施形態では、そのような操舵特性を提供する。　
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の電動パワーステアリング装置の制御装置、制御方法および当該制御装置を備える電動パワーステアリング装置の実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。　
以下の実施形態は、例示であり、本開示による電動パワーステアリング装置の制御装置、制御方法は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、ステップ、そのステップの順序等は、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。以下に説明する各実施形態は、あくまでも例示であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。
［１．電動パワーステアリング装置１０００の構成］
　図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０００の構成例を模式的に示す図である。
電動パワーステアリング装置１０００（以降、「ＥＰＳ」と表記する。）は、ステアリングシステム５２０、および補助トルクを生成する補助トルク機構５４０を有する。ＥＰＳ１０００は、運転者がステアリングホイールを操作することによって発生するステアリングシステムの操舵トルクを補助する補助トルクを生成する。補助トルクにより、運転者の操作の負担が軽減される。　
ステアリングシステム５２０は、例えば、ステアリングホイール５２１、ステアリングシャフト５２２、自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂ、回転軸５２４、ラックアンドピニオン機構５２５、ラック軸５２６、左右のボールジョイント５５２Ａ、５５２Ｂ、タイロッド５２７Ａ、５２７Ｂ、ナックル５２８Ａ、５２８Ｂ、および左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを備える。　
補助トルク機構５４０は、例えば、操舵トルクセンサ５４１、舵角センサ５４２、自動車用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００、モータ５４３、減速ギア５４４、インバータ５４５およびトーションバー５４６を備える。操舵トルクセンサ５４１は、トーションバー５４６の捩じれ量を検出することにより、ステアリングシステム５２０における操舵トルクを検出する。舵角センサ５４２は、ステアリングホイールの操舵角を検出する。　
ＥＣＵ１００は、操舵トルクセンサ５４１、舵角センサ５４２、車両に搭載された車速センサ（不図示）などによって検出される検出信号に基づいてモータ駆動信号を生成し、インバータ５４５に出力する。例えば、インバータ５４５は、直流電力を、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の擬似正弦波である三相交流電力にモータ駆動信号に従って変換し、モータ５４３に供給する。モータ５４３は、例えば表面磁石型同期モータ（ＳＰＭＳＭ）またはスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲＭ）であり、三相交流電力の供給を受けて操舵トルクに応じた補助トルクを生成する。モータ５４３は、減速ギア５４４を介してステアリングシステム５２０に、生成した補助トルクを伝達する。以降、ＥＣＵ１００を、ＥＰＳの制御装置１００と記載することとする。
　［２．制御装置１００の構成例］
　図２は、本実施形態に係る制御装置１００の構成の典型例を示すブロック図である。制御装置１００は、例えば、電源回路１１１と、角度センサ１１２と、入力回路１１３と、プロセッサ２００と、通信Ｉ／Ｆ１１４と、駆動回路１１５と、ＲＯＭ１１６とを備える。制御装置１００は、それらの電子部品を実装したプリント配線基板（ＰＣＢ）として実現され得る。
車両に搭載された車速センサ３００、操舵トルクセンサ５４１および舵角センサ５４２が、プロセッサ２００に電気的に接続され、車速センサ３００、操舵トルクセンサ５４１および舵角センサ５４２からプロセッサ２００に、車速ｖ、操舵トルクＴｔｏｒおよび操舵角θがそれぞれ送信される。　
制御装置１００は、インバータ５４５に電気的に接続される。制御装置１００は、インバータ５４５が有する複数のスイッチ素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）のスイッチング動作を制御する。具体的には、制御装置１００は、各スイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号（以降、「ゲート制御信号」と表記する。）を生成してインバータ５４５に出力する。　
制御装置１００は、車速ｖ、操舵トルクＴｔｏｒおよび操舵角θなどに基づいてトルク指令値を生成し、例えばベクトル制御によってモータ５４３のトルクおよび回転速度を制御する。制御装置１００は、ベクトル制御に限らず、他のクローズドループ制御を行い得る。回転速度は、単位時間（例えば１分間）にロータが回転する回転数（ｒｐｍ）または単位時間（例えば１秒間）にロータが回転する回転数（ｒｐｓ）で表される。ベクトル制御は、モータに流れる電流を、トルクの発生に寄与する電流成分と、磁束の発生に寄与する電流成分とに分解し、互いに直交する各電流成分を独立に制御する方法である。　
電源回路１１１は、外部電源（不図示）に接続されており、回路内の各ブロックに必要なＤＣ電圧（例えば３Ｖまたは５Ｖ）を生成する。　
角度センサ１１２は、例えばレゾルバまたはホールＩＣである。または、角度センサ１１２は、磁気抵抗（ＭＲ）素子を有するＭＲセンサとセンサマグネットとの組み合わせによっても実現される。角度センサ１１２は、ロータの回転角を検出し、プロセッサ２００にロータの回転角を出力する。制御装置１００は、角度センサ１１２の代わりに、モータの回転速度、加速度を検出する速度センサ、加速度センサを備え得る。　
入力回路１１３は、電流センサ（不図示）によって検出されたモータ電流値（以下、「実電流値」と表記する。）を受け取って、実電流値のレベルをプロセッサ２００の入力レベルに必要に応じて変換し、実電流値をプロセッサ２００に出力する。入力回路１１３の典型例は、アナログデジタル変換回路である。　
プロセッサ２００は、半導体集積回路であり、中央演算処理装置（ＣＰＵ）またはマイクロプロセッサとも称される。プロセッサ２００は、メモリの一例であるＲＯＭ１１６に格納された、モータ駆動を制御するための命令群を記述したコンピュータプログラムを逐次実行し、所望の処理を実現する。プロセッサ２００は、ＣＰＵを搭載したＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）またはＡＳＳＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔ）を含む用語として広く解釈される。プロセッサ２００は、実電流値およびロータの回転角などに従って目標電流値を設定してＰＷＭ信号を生成し、駆動回路１１５に出力する。　
通信Ｉ／Ｆ１１４は、例えば、車載のコントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）に準拠してデータの送受信を行うための入出力インタフェースである。　
駆動回路１１５は、典型的にはゲートドライバ（またはプリドライバ）である。駆動回路１１５は、ゲート制御信号をＰＷＭ信号に従って生成し、インバータ５４５が有する複数のスイッチ素子のゲートにゲート制御信号を与える。駆動対象が低電圧で駆動可能なモータであるとき、ゲートドライバは必ずしも必要とされない場合がある。その場合、ゲートドライバの機能は、プロセッサ２００に実装され得る。　
ＲＯＭ１１６は、プロセッサ２００に電気的に接続される。ＲＯＭ１１６は、例えば書き込み可能なメモリ（例えばＰＲＯＭ）、書き換え可能なメモリ（例えばフラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ）または読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ１１６は、プロセッサ２００にモータ駆動を制御させるための命令群を含む制御プログラムを格納している。例えば、制御プログラムはブート時にＲＡＭ（不図示）に一旦展開される。　
図３は、プロセッサ２００に実装される機能を機能ブロック単位で示す機能ブロック図である。本明細書において、プロセッサ２００は、応答性位相補償部２１０、位相補償可変処理部２２０、ベースアシスト算出部２３０、安定性位相補償部２４０、電流制御演算部２５０、モータ制御部２６０を備える。典型的には、それぞれの部に相当する機能ブロックの処理（またはタスク）は、ソフトウェアのモジュール単位でコンピュータプログラムに記述され、ＲＯＭ１１６に格納される。ただし、ＦＰＧＡなどを用いる場合、これらの機能ブロックの全部または一部は、ハードウェア・アクセラレータとして実装され得る。　
各機能ブロックをソフトウェア（またはファームウェア）として制御装置１００に実装する場合、そのソフトウェアの実行主体は、プロセッサ２００であり得る。本開示の制御装置は、ある一態様において、プロセッサと、プロセッサの動作を制御するプログラムを記憶するメモリとを備える。プロセッサは、プログラムに従って、以下の処理を実行する。　（１）操舵トルクセンサによって検出される操舵トルク、車速センサによって検出される車速を獲得する。　（２）運転者がステアリングホイールを操舵するときの操舵周波数に応じて、操舵トルクに適用するゲインおよび位相を変更する。　（３）ゲインおよび位相が適用された操舵トルクおよび車速に基づいて、アシストトルクの大きさを決定する。　（４）決定したアシストトルクに基づいて、モータの駆動の制御に用いるトルク指令値を生成する。　
プロセッサ２００は、入力として、操舵トルクセンサ５４１によって検出される操舵トルクＴｔｏｒ、車速センサによって検出される車速ｖ、舵角センサによって検出される操舵角θ、およびモータの回転速度ωを獲得する。例えば、制御装置１００が、モータの回転速度を検出する速度センサを備えている場合には、プロセッサ２００は、検出された回転速度を速度センサから取得することにより、モータの回転速度ωを獲得することができる。制御装置１００が、ロータの回転角（より詳しくは機械角）を検出する角度センサを備えている場合には、プロセッサ２００は、検出されたロータの回転角を角度センサから取得し、ロータの回転角に基づいて角速度を演算することにより回転速度ωを獲得することができる。　
図４、図５および図６を用いて、本実施形態に係る操舵周波数に応じてゲインおよび位相を変更する制御を説明する。　
図４は、操舵周波数に応じてゲインを変更する制御を示す図である。図５は、操舵周波数に応じて位相を変更する制御を示す図である。図６は、操舵周波数を説明する図である。本実施形態では、運転者がステアリングホイール５２１を操舵するときの操舵周波数に応じて、操舵トルクに適用するゲインおよび位相を変更する。　
図６を用いて、操舵周波数を説明する。図６は、道路を走行中にレーンチェンジする自動車１１００と、そのときのステアリングホイール５２１の操作の様子とを示している。操舵周波数は、操舵の速さに対応する周波数である。例えば、図６に示すように、左車線から右車線にレーンチェンジする場合、ステアリングホイール５２１を右回転させた後、左回転させてニュートラルの位置に戻す。このようなステアリングホイール５２１をニュートラルの位置から一方の方向に回して、再びニュートラルの位置に戻す動作は、半周期に該当する。この半周期分の動作に２．５秒かかった場合、１周期は５．０秒となり、操舵周波数は０．２Ｈｚとなる。　
本実施形態では、例えば、操舵周波数が０．１から５．０Ｈｚであるという条件を満たすときに、操舵周波数に応じたゲインおよび位相を変更する制御を行う。なお、操舵周波数がそれ以外の場合でも同様に、操舵周波数に応じてゲインおよび位相を変更する制御を行ってもよい。　
本実施形態の電動パワーステアリング装置１０００が搭載される自動車は、複数種類の走行モードの設定が可能である。一例として、複数種類の走行モードには、スポーツモード、コンフォートモード、ノーマルモードが含まれる。走行モードの種類および数は任意であり、本実施形態はそれに限定されない。　
プロセッサ２００は、運転者が選択した走行モードの種類に応じて、ステアリングホイール５２１の操舵感を変化させる制御を行う。例えば、スポーツモードが選択されている場合、操舵負荷は重いがクイックに反応する操舵感を運転者に提供する。また、例えば、コンフォートモードが選択されている場合、操舵負荷は軽いが穏やかに反応する操舵感を運転者に提供する。　
図４の縦軸はゲインを示し、横軸は操舵周波数を示している。図５の縦軸は位相を示し、横軸は操舵周波数を示している。プロセッサ２００は、運転者が選択した走行モードの種類に応じて、操舵周波数に応じてゲインおよび位相を変更する度合いを異ならせる。例えば、スポーツモードが選択されている場合、プロセッサ２００は、操舵周波数が大きくなるにつれてゲインを大きくするとともに位相を進める制御を行う。一方、コンフォートモードが選択されている場合は、プロセッサ２００は、操舵周波数が大きくなるにつれてゲインを小さくするとともに位相を遅らせる制御を行う。これにより、走行モードに応じた所望の操舵感を運転者に提供する。
再び図３を参照して、応答性位相補償部２１０は、入力として操舵トルクＴｔｏｒ、操舵角θ、および位相補償可変処理部２２０の出力信号を取得する。応答性位相補償部２１０は、操舵周波数の取り得る範囲内（例えば、０．１～５．０Ｈｚ）でアシストゲインを調整し、トーションバー５４６の剛性を補償する。応答性位相補償部２１０は、例えば、下記の（式１）で表される１次の位相補償を演算し、その１次の位相補償を操舵トルクＴｔｏｒに適用する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
ここで、ｆ１は零点の周波数、ｆ２は極の周波数である。ｓはラプラス演算子を表している。応答性位相補償部２１０は、演算した一次補償Ｃ(ｓ)を用いてゲインおよび位相を変更する。　
位相補償可変処理部２２０は、入力として車速ｖを取得する。位相補償可変処理部２２０は、車速ｖに応じて、零点の周波数ｆ１および極の周波数ｆ２の値を変更する。例えば、ＲＯＭ１１６には、車速ｖ、零点の周波数ｆ１および極の周波数ｆ２の関係を規定するルックアップテーブルが格納されている。ルックアップテーブルは、車速ｖに応じて、零点の周波数ｆ１および極の周波数ｆ２の値を変更する。例えば、零点の周波数ｆ１および極の周波数ｆ２の値は、車速ｖの値が大きくなるにつれて、周波数を低い値とする。　
位相補償可変処理部２２０は、変更した零点の周波数ｆ１および極の周波数ｆ２の値を、応答性位相補償部２１０に出力する。応答性位相補償部２１０は、取得した零点の周波数ｆ１および極の周波数ｆ２の値を用いて、上記の（式１）の演算を行う。これにより、車速ｖに応じて、一次補償Ｃ(ｓ)の大きさが変化する。
例えば位相進み補償とすることで、位相が進む周波数帯でアシストゲインが増えるため、トーションバー５４６のねじれが小さくなり、トーションバー５４６の剛性を上げることができる。また、位相遅れ補償とすることで、位相が遅れる周波数帯でアシストゲインが減るため、トーションバー５４６のねじれが大きくなり、トーションバー５４６の剛性を下げることができる。
また、応答性位相補償部２１０は、取得した操舵角θの大きさの変化から、操舵周波数を演算する。応答性位相補償部２１０は、図４および図５を用いて説明したように、運転者が選択した走行モードの種類に応じて、操舵周波数に応じてゲインおよび位相を変更する度合いを異ならせる。例えば、スポーツモードが選択されている場合、応答性位相補償部２１０は、操舵周波数が大きくなるにつれてゲインを大きくするとともに位相を進める。一方、コンフォートモードが選択されている場合、応答性位相補償部２１０は、操舵周波数が大きくなるにつれてゲインを小さくするとともに位相を遅らせる。ノーマルモードの場合は、そのようなゲインおよび位相の調整は行わず、予め定められたゲインおよび位相補償を採用する。　
例えば、ＲＯＭ１１６には、走行モード毎に内容が異なり、操舵周波数、ゲインおよび位相の関係を規定する複数種類のルックアップテーブルが格納されている。応答性位相補償部２１０は、選択されている走行モードに応じたルックアップテーブルを用いて、ゲインおよび位相を変更する。　
応答性位相補償部２１０は、採用したゲインおよび位相補償を操舵トルクＴｔｏｒに適用し、操舵トルクＴｃｏｍを生成する。応答性位相補償部２１０は、操舵トルクＴｃｏｍをベースアシスト算出部２３０に出力する。　
ベースアシスト算出部２３０は、位相補償された操舵トルクＴｃｏｍと車速ｖとに基づいて、運転者の操舵運転負荷を軽減するベースとなるアシスト量を算出する。ベースアシスト算出部２３０は、入力として操舵トルクＴｃｏｍおよび車速ｖを取得し、それらの信号に基づいてベースアシストトルクＴＢＡＳＥを生成して出力する。　
また、ＲＯＭ１１６には、操舵トルクＴｃｏｍ、車速ｖおよびベースアシストトルクＴＢＡＳＥの関係を規定するルックアップテーブルが格納されている。ベースアシスト算出部２３０は、そのようなルックアップテーブルを用いて、ベースアシストトルクＴＢＡＳＥを決定する。　
安定性位相補償部２４０は、入力としてベースアシストトルクＴＢＡＳＥを取得する。安定性位相補償部２４０は、ベースアシストゲインに対する安定性確保のため、位相進み補償によりゲイン交差周波数付近の位相余裕を確保する。安定性位相補償部２４０は、ベースアシストトルクＴＢＡＳＥに対して安定化補償を行って、安定化補償トルクを生成する。安定性位相補償部２４０は、安定化補償トルクをトルク指令値Ｔｒｅｆとして出力する。　
電流制御演算部２５０は、トルク指令値Ｔｒｅｆに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆを生成する。モータ制御部２６０は、例えばベクトル制御に従って、電流指令値Ｉｒｅｆに基づいて目標電流値を設定してＰＷＭ信号を生成し、駆動回路１１５に出力する。　
上記のような制御により、例えば、スポーツモードの重くてクイックな操舵特性を実現することができる。また、例えば、コンフォートモードの軽くて穏やかな操舵特性を実現することができる。　
本発明者は、シミュレーションにより本実施形態に係る制御装置１００の妥当性を検証した。図７、図８および図９に、シミュレーション結果の操舵特性のグラフを示す。図７は、スポーツモードにおけるシミュレーション結果を示している。図８は、コンフォートモードにおけるシミュレーション結果を示している。図９は、ノーマルモードにおけるシミュレーション結果を示している。　
シミュレーション条件として、操舵角θを±８０［ｄｅｇ］、操舵周波数を０．２５［Ｈｚ］に設定した。また、コンフォートモードにおける零点の周波数ｆ１を０．７［Ｈｚ］、極の周波数ｆ２を０．５［Ｈｚ］とした。スポーツモードにおける零点の周波数ｆ１を０．５［Ｈｚ］、極の周波数ｆ２を０．７［Ｈｚ］とした。ノーマルモードでは、上述したような１次補償は適用しなかった。　
図７、図８および図９それぞれの縦軸は操舵トルク［Ｎ・ｍ］を示し、横軸は操舵角［ｄｅｇ］を示している。　
図７、図８および図９に示す角力リサージュ波形を参照して、スポーツモードでは、ノーマルモードと比較して操舵トルクが大きくなっており、操舵角に対する操舵トルクの傾きが急になっていることが分かる。本実施形態のスポーツモードでは、重くてクイックな操舵特性が実現できていることが分かる。コンフォートモードでは、ノーマルモードと比較して操舵トルクが小さくなっており、操舵角に対する操舵トルクの傾きが緩やかになっていることが分かる。本実施形態のコンフォートモードでは、軽く穏やかな操舵特性が実現できていることが分かる。
　本開示の実施形態は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置を制御するための制御装置に利用され得る。
１００：制御装置（ＥＣＵ）、１１６：ＲＯＭ、２００：プロセッサ、２１０：応答性位相補償部、２２０：位相補償可変処理部、２３０：ベースアシスト算出部、２４０：安定性位相補償部、２５０：電流制御演算部、２６０：モータ制御部、１０００：電動パワーステアリング装置

Claims (10)

  1. 　モータを備える電動パワーステアリング装置に用いられる、前記モータの駆動を制御するための制御装置であって、
    　プロセッサと、
    　前記プロセッサの動作を制御するプログラムを記憶するメモリと、
    を備え、
    　前記プロセッサは、前記プログラムに従って、
    　操舵トルクセンサによって検出される操舵トルク、車速センサによって検出される車速を獲得することと、
    　運転者がステアリングホイールを操舵するときの操舵周波数に応じて、前記操舵トルクに適用するゲインおよび位相を変更することと、
    　前記ゲインおよび前記位相が適用された前記操舵トルクおよび前記車速に基づいて、アシストトルクの大きさを決定することと、
    　前記決定したアシストトルクに基づいて、前記モータの駆動の制御に用いるトルク指令値を生成することと、
    を実行する、制御装置。
  2. 　前記電動パワーステアリング装置が搭載される車両は、複数種類の走行モードの設定が可能であり、
    　前記プロセッサは、前記運転者が選択した走行モードの種類に応じて、前記操舵周波数に応じて前記ゲインおよび前記位相を変更する度合いを異ならせる制御を行う、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記複数種類の走行モードは、第１走行モードおよび第２走行モードを含み、
    　前記プロセッサは、
    　　前記第１走行モードが選択されている場合、前記操舵周波数が大きくなるにつれて前記ゲインを大きくするとともに前記位相を進める制御を行い、
    　　前記第２走行モードが選択されている場合、前記操舵周波数が大きくなるにつれて前記ゲインを小さくするとともに前記位相を遅らせる制御を行う、請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記プロセッサは、ｆ１を零点の周波数とし、ｆ２を極の周波数としたときに、下記（
    式１）で表される一次補償Ｃ(ｓ)を演算し、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　前記一次補償Ｃ(ｓ)を用いて、前記ゲインおよび前記位相を変更する、請求項１から３のいずれかに記載の制御装置。
  5. 　前記プロセッサは、前記車速に応じて、前記零点の周波数ｆ１および前記極の周波数ｆ２の値を変更する、請求項４に記載の制御装置。
  6. 　前記プロセッサは、前記車速と前記零点の周波数ｆ１と前記極の周波数ｆ２との関係を規定するテーブルを用いて、前記車速に応じて、前記零点の周波数ｆ１および前記極の周波数ｆ２の値を変更する、請求項４または５に記載の制御装置。
  7. 　前記プロセッサは、
    　前記操舵周波数が０．１から５．０Ｈｚのときに、前記操舵周波数に応じて前記ゲインおよび前記位相を変更する制御を行う、請求項１から６のいずれかに記載の制御装置。
  8. 　前記プロセッサは、前記決定したアシストトルクに対して安定化補償を行って、安定化補償トルクを生成することをさらに実行する、請求項１から７のいずれかに記載の制御装置。
  9. 　モータと、
    　操舵トルクセンサと
    　請求項１から８のいずれかに記載の制御装置と、
    を備える電動パワーステアリング装置。
  10. 　モータを備える電動パワーステアリング装置に用いられる、前記モータの駆動を制御するための制御方法であって、
    　操舵トルクセンサによって検出される操舵トルク、車速センサによって検出される車速を獲得することと、
    　運転者がステアリングホイールを操舵するときの操舵周波数に応じて、前記操舵トルクに適用するゲインおよび位相を変更することと、
    　前記ゲインおよび前記位相が適用された前記操舵トルクおよび前記車速に基づいて、アシストトルクの大きさを決定することと、
    　前記決定したアシストトルクに基づいて、前記モータの駆動の制御に用いるトルク指令値を生成することと、
    を包含する、制御方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001138936A (ja) * 1999-08-27 2001-05-22 Toyota Motor Corp 車両用操舵制御装置
JP2006088866A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Mitsubishi Electric Corp 車両用操舵装置
JP2009143297A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Toyota Motor Corp 操舵制御装置
JP2009292214A (ja) * 2008-06-03 2009-12-17 Toyota Central R&D Labs Inc 車両用操舵装置
JP2017206116A (ja) * 2016-05-18 2017-11-24 日本精工株式会社 電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置及びそれを搭載した車両
JP2019127153A (ja) * 2018-01-24 2019-08-01 株式会社ジェイテクト 操舵制御装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3975784B2 (ja) * 2002-03-04 2007-09-12 株式会社ジェイテクト 車両用操舵装置
JP5028960B2 (ja) * 2006-11-02 2012-09-19 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
JP2008307910A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP5097165B2 (ja) * 2009-05-22 2012-12-12 三菱電機株式会社 車両制御装置
JP4948567B2 (ja) * 2009-05-29 2012-06-06 三菱電機株式会社 車両用操舵装置
US8626394B2 (en) * 2009-10-30 2014-01-07 Mitsubishi Electric Corporation Electric power steering control device
JP5573530B2 (ja) * 2010-09-15 2014-08-20 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
JP6131208B2 (ja) 2014-03-20 2017-05-17 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置
JP6078124B1 (ja) * 2015-08-27 2017-02-08 富士重工業株式会社 車両の制御装置及び車両の制御方法
JP6512539B2 (ja) * 2016-06-06 2019-05-15 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
JP6388187B2 (ja) * 2016-07-28 2018-09-12 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
US10597072B2 (en) * 2016-11-11 2020-03-24 Nsk Ltd. Electric power steering apparatus
JP2019147869A (ja) 2018-02-26 2019-09-05 信越ポリマー株式会社 コンクリート表面被覆部材用シリコーンゴム組成物、それを用いたコンクリート表面被覆部材及びコンクリート表面被覆方法
JP2023127935A (ja) * 2022-03-02 2023-09-14 トヨタ自動車株式会社 制御装置、操舵装置、制御方法、プログラム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001138936A (ja) * 1999-08-27 2001-05-22 Toyota Motor Corp 車両用操舵制御装置
JP2006088866A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Mitsubishi Electric Corp 車両用操舵装置
JP2009143297A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Toyota Motor Corp 操舵制御装置
JP2009292214A (ja) * 2008-06-03 2009-12-17 Toyota Central R&D Labs Inc 車両用操舵装置
JP2017206116A (ja) * 2016-05-18 2017-11-24 日本精工株式会社 電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置及びそれを搭載した車両
JP2019127153A (ja) * 2018-01-24 2019-08-01 株式会社ジェイテクト 操舵制御装置

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