JP4442009B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操舵を補助する、車両搭載用の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転者の操舵を補助する車両搭載用の電動パワーステアリング装置としては、例えば、公開特許公報「特開平１０−２３６３２３：電動パワーステアリング装置の制御装置」や、特許公報「第２８７４２７５号：直流モータの回転速度，加速度検出装置」等に記載されているものが一般に知られている。
【０００３】
これらの従来技術における、操舵トルクに対する操舵アシスト・トルク（又は、操舵アシスト電流）は、車速が小さい時程大きくなる様に設計されており、かつ、原点付近において、操舵トルクに対してリニアに増加する様に設計されている。即ち、これらの従来技術における操舵アシスト・トルクの操舵トルクに対するグラフでは、操舵アシスト・トルクは原点近傍において、正の比例定数に従って増加する。
【０００４】
しかしながら、操舵トルクが小さい場合には、運転者に操舵（方向変更）の意思が無い場合が多く、この様な場合に操舵アシスト・トルクが操舵機構に働くと、不要な操舵アシスト・トルクのために操縦安定性が劣化する恐れがある。
【０００５】
この様な課題に対する若干の対策としては、例えば、図９に示す様に、操舵トルクτに対してアシスト・トルクＴ_A を制御する方法等が考えられる。図９は、従来の操舵トルクτに対するアシスト・トルクＴ_A のグラフである。
この様に、比較的幅広の不感帯（−Ｔ０≦τ≦Ｔ０）を設けることにより、上記の様な不要な操舵アシスト・トルクが無くなり、操縦安定性の改善に一応の効果を見ることができる。
この様な不感帯を設けたアシスト・トルクの算出事例は、例えば、公開特許公報「特開平０７−１３２８４５：学習機能付き電動パワーステアリング」等に見られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術においても依然として、操舵角の中立位置付近における十分な安定性は得られ難く、特に車両が高速で直進している場合等では、操舵角の中立位置付近における操舵感が軽くなり過ぎて、操舵感覚の安定性（落ち着き）、即ち所謂「中立感」が十分には得られていない、或いは得難いのが現状である。
【０００７】
例えば、操舵機構に設けられるトーション・バーのバネ定数を大きくすることによりこの様な中立感を向上させることは不可能ではないが、この様な対策を実施した場合、以下の様な新たな問題が派生する。
（１）操舵トルクを検出するトルク・センサの測定精度が低下する。
（２）トルク・センサの測定精度を下げずにトーション・バーのバネ定数を大きくするためには、トーション・バーを中心とした操舵機構（ハードウェア）の改良が必要となり、製造コストの増大を招く。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、上記の様な所謂「中立感」が適度に得られる電動パワーステアリング装置を、製造コスト等の面で比較的安価に実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第１の手段は、運転者の操舵を補助するアシストトルクＴ_A を付与するモータを備えた操舵機構と、前記モータを駆動制御する制御装置とを有する電動パワーステアリング装置において、ステアリングホイールに対する操舵トルクτを独立変数ｘ（−ａ≦ｘ≦ａ）として持ち、「ｘ＞０⇒ｆ（ｘ）≦０」と「ｆ（−ｘ）＝−ｆ（ｘ）」を満たし、且つ、１周期の略正弦波形状又は略鋸波形状、或いは傾いた略Ｎ字形状を有する関数ｆ（ｘ）で表される中立感補償トルクＴ_C を操舵トルクτの値に応じて変化するアシストトルクＴ _A を構成する項又は構成要素の１つとすることにより、中立感補償トルクＴ _C をモータに対するトルク指令値を構成する項又は構成要素の１つとして含み、アシストトルクＴ _A は、「−ｂ≦ｘ≦ｂ，ａ＜ｂ」成る所定の範囲内において、操舵トルクτの１次以上の奇数次の項で構成された多項式により、記述、近似、又は算出されることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の手段は、上記の第１の手段において、関数ｆ（ｘ）の最大値を車両の車速Ｖ_n に対して略単調に増加させることである。
【００１３】
また、第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、関数ｆ（ｘ）の１周期の波形の波長、又は、独立変数ｘの定義域の上限値ａを車両の車速Ｖ_n に対して略単調に増加させることである。
【００１４】
また、第４の手段は、上記の第１乃至第３の何れか１つの手段において、中立感補償トルクＴ_C の原点近傍において、「Ｔ_C ＝ｆ（ｘ）＝０（−ε≦ｘ≦ε≦ａ）」成る不感帯を設けることである。
【００１５】
また、第５の手段は、上記の第１乃至第４の何れか１つの手段において、関数ｆ、又は、関数ｆの独立変数ｘとして用いられる物理量を動的に変更することである。
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
【００１６】
【作用及び発明の効果】
図１に、本発明の基本概念（作用原理）を説明する模式的なグラフを示す。図１（ａ）において、関数ｆの独立変数ｘは、ステアリングホイールに対する操舵トルクτ、ステアリングホイールの中立位置を基準とした操舵角θ、又は、これらの関連値（例えば、後述のξやΘ等）であり、これらは運転席からステアリングホイールに向かって右回りの向きを正の向きとする物理量である。
【００１７】
例えば、この独立変数ｘとして、ステアリングホイールの中立位置を基準とした操舵角θを選択した場合、−ａ₀ ≦θ≦ａ₀ 成る原点近傍の操舵角範囲において、縦軸方向のトルクＴ_C はトーション・バーのバネ定数を補うので、このトルクＴ_C は適度なバネ定数のトーション・バーがステアリングホイールに対して及ぼすトルクを有効な結果として擬似的に生成する（補償する）。ただし、縦軸の符号についても同様に、運転席からステアリングホイールに向かって右回りの向きを正の向きとする。
【００１８】
また、トーション・バーを有する操舵機構において、ステアリング・ホイールの回転速度が小さい場合、中立位置を基準とした操舵角θと操舵トルクτとは原点近傍において比例する。従って、上記の独立変数ｘとしてステアリングホイールに対する操舵トルクτを選択した場合にも、縦軸方向のトルクＴ_C （＝ｆ（ｘ））により、適当なトーション・バーがステアリングホイールに対して及ぼすトルクと略同じトルクを有効な結果として擬似的に生成（補償）することができる。
【００１９】
従って、図１（ａ）に示す様な関数ｆ（ｘ）を用いて、トルク（中立感補償トルクＴ_C ）を操舵機構に作用させれば、従来の操舵機構に新たなトーション・バーを追加する等の操舵機構の改造を行うことなく、適度な中立感を実現することができる。
【００２０】
図１（ｂ）は、｜ｘ｜≧ａ₀ 成る領域における、Ｔ_C ＝ｆ（ｘ）の変化を示すグラフである。これらの領域（｜ｘ｜≧ａ₀ ）における変化率（｜ｄＴ_C ／ｄｘ｜）は、大き過ぎると、｜ｘ｜＝ａ₀ の近傍においてモータに対するトータルのトルク指令値Ｔが急変するため、操舵感に違和感を生じる恐れが有る。また、変化率（｜ｄＴ_C ／ｄｘ｜）が小さ過ぎると中立感を必要としない領域にまで、中立感補償トルクＴ_C が生成されてしまい、本来の理想的なアシスト・トルクの大きさが実現されなくなる恐れが生じる。
従って、例えば、図１（ｂ）の例では、独立変数ｘの定義域の上限値ａ（関数ｆ（ｘ）のｘ＞０におけるｘ軸との切片座標）は、図中のａ₁ ，ａ₂ ，ａ₃ 等が良い。
【００２１】
また、これらの関数ｆ（ｘ）は、例えば、図１（ｃ）に示す様に、正弦波等から構成しても良い。これらの関数ｆ（ｘ）の形状は、１周期の略正弦波形状又は略鋸波形状、或いは傾いた略Ｎ字形状等から構成することができる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態（第２の手段）を断片的に例示する、操舵トルクτに対するアシスト・トルクＴ_A のグラフである。本グラフは、図１（ｂ）において独立変数ｘとして操舵トルクτを選択し、かつ、ａ＝ａ₂ ＝Ｔ₀ として、図９の従来のアシスト・トルクに関数ｆ（τ）を追加（加算）することにより、本発明による新たなアシスト・トルクＴ_A を構成したものである。
例えば、この様な形で、本発明の中立感補償トルクＴ_C （＝ｆ（ｘ））をモータに対するトルク指令値を構成する項の１つとして追加（加算）することにより、本発明を具体的に実施することができる。
【００２３】
また、図２に示す様な形の、本発明による新たなアシスト・トルクＴ_A は、「−ｂ≦τ≦ｂ」なる所定の領域において、例えば、次式（１）に示す様な、操舵トルクτの１次以上の奇数次の項で構成された多項式により、記述又は近似することができる。
【数１】
Ｔ_A ＝ｆ（τ）＝ｃ₁ τ＋ｃ₃ τ³ ＋ｃ₅ τ⁵ …（１）
また、次式（２）に記載の導関数の関数値より、操舵機構の中立位置近傍（τ≒０）でのバネ定数は、式（１）の１次の項の係数ｃ₁ を調整することにより、最適化できることが判る。
【数２】
ｆ′（０）＝ｃ₁ （＜０） …（２）
【００２４】
通常、アシスト・トルクＴ_A 等は、テーブルデータ等に基づいた補間処理により算出されることが多いが、この様な記述又は近似に基づいた演算処理によっても、アシスト・トルクＴ_A を算出することが可能である。
従って、アシスト・トルクＴ_A の算出方法としては、データ処理速度（演算速度）や、システムの開発容易性、保守・拡張性、メモリー使用量等を考慮して、これらの内から都合の良い処理方式を選択すれば良い。
【００２５】
また、上記の様な、独立変数ｘの上限値ａや関数ｆ（ｘ）の最大値を、走行中の車両の速度Ｖ_n に応じて略単調に増加させれば、高速で走行（直進）している場合程、より大きな中立感補償トルクＴ_C が得られるので、その結果、運転者は直進時等に車速Ｖ_n に大きく依存することなく、適度の安定した中立感を得ることができる。
【００２６】
また、中立感補償トルクＴ_C （＝ｆ（ｘ））の原点近傍において、「Ｔ_C ＝０（−ε≦ｘ≦ε≦ａ）」成る若干の不感帯を設けることにより、独立変数ｘの測定精度に応じた中立感補償トルクＴ_C を生成することができる。例えば、独立変数ｘとして、操舵角θを選択する場合、操舵角の中立位置θ₀ が正確に決定されるまでにある程度の時間を要することがある。中立位置θ₀ を走行状態等から自動的に学習させる場合等がこれに当る。
【００２７】
例えば、この様な場合等には、上記の様な不感帯を設けることにより、本来の所望の向きとは逆向きに中立感補償トルクＴ_C が作用する恐れが無くなる。
また、この様な手法により、中立位置近傍において、小さな遊び領域が形成されることになり、これにより若干余裕の有る中立感が実現できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
図３は、本発明の各実施例に係わる電動パワーステアリング装置１００のハードウェア構成図である。
【００２９】
ステアリングシャフト１０の一端には、ハンドル（ステアリングホイール）１１が取り付けられ、他端にはギヤボックス１２に軸承されたピニオン軸１３が結合されている。ピニオン軸１３は、ギヤボックス１２に嵌装されたラック軸１４に噛合され、また図示していないが、このラック軸１４の両端はボールジョイント等を介して図略の操向車輪に連結されている。また、ステアリングシャフト１０には、アシストトルクを付与するブラシレス直流モータＭ（以下、単に「モータＭ」という）が、２つの歯車１７を介して連結されている。
【００３０】
この直流モータＭには、モータ制御装置１１０の駆動回路１１３より、電流検出器１１５を介してＵ，Ｖ，Ｗの３相に対する各モータ駆動電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが供給される。
更に、ステアリングシャフト１０には、運転者からステアリングホイール（ハンドル）１１に加えられたマニュアル操舵力の大きさ及びその方向（操舵トルクτ）を検出するためのトルク検出器１５が設けられている。
【００３１】
また、モータＭには、その回転角を検出する同期用のレゾルバＲ／Ｄ（回転角センサ）が内蔵されており、ＣＰＵ１１１は、レゾルバＲ／Ｄが出力するモータＭの位相信号ｎ（６ビット情報；０≦ｎ＜６３）を入力して、モータＭの回転角θ_M （位相：０≦θ_M ＜２π）を算出する。
【００３２】
モータ制御装置１１０は、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２ｂ、ＲＡＭ１１２ａ、駆動回路１１３、入力インターフェイス（ＩＦ）１１４、電流検出器１１５等から構成されている。駆動回路１１３は、図略のバッテリー、ＰＷＭ変換器、ＰＭＯＳ駆動回路等から構成され、チョッパ制御により駆動電流を正弦波にしてモータＭに電力を供給する。
【００３３】
モータ制御装置１１０のＣＰＵ１１１には、上記の位相信号ｎや、ハンドルの操舵トルクτの検出に利用されるトルクセンサ１５、車速Ｖ_n の算出に利用される車速計５０等からの出力信号（測定値）が入力インターフェイス（ＩＦ）１１４を介して入力される。ＣＰＵ１１１は、これらの入力値から所定のトルク計算に基づいて、モータＭが出力すべきトルク値（指令トルクＴ）を決定し、更に、この指令トルクＴに基づいてｄ軸とｑ軸の各電流指令値（ｉｄ^* ，ｉｑ^* ）を決定する。だだし、本実施例においては、「ｉｄ^* ＝０」とする。
【００３４】
図４は、本第１実施例に係わる、電動パワーステアリング装置１００のモータＭを駆動制御するモータ制御装置１１０の論理的構成を示すブロック図である。本図４のトルク電流変換部２８０は、ｑ軸の電流指令値ｉｑ^* を指令トルクＴに基づいて決定する制御ブロックであり、主にｉｑ^* −Ｔマップ（テーブルデータ）等から構成されている。
操舵トルク演算部３３０は、図略のローパス・フィルタ（１次遅れフィルタ）や位相補償部等から構成されている。
【００３５】
指令トルク演算部２００は、角度検出部３１０により算出されたモータＭの位相θ_M や、操舵トルク演算部３３０により算出されたハンドルの操舵トルクτや、車速演算部３２０により算出された車速Ｖ_n や、操舵角演算部５００により算出されたハンドル回転角θ_H 等に基づいて、出力すべき所望のトルク（指令トルクＴ）の値を算出する。
例えば、角度検出部３１０は、レゾルバＲ／Ｄの出力値ｎ（６ビット信号）に基づいて、次式（３）により、モータＭの回転角（位相）θ_M を算出する。
【数３】
θ_M ＝２πｎ／６４ …（３）
【００３６】
指令トルク演算部２００は、主に、アシスト・トルクＴ_A を算出するアシストトルク演算部２１０と、慣性補償トルクＴ_K を算出する慣性補償トルク演算部２２０と、ダンパー・トルクＴ_D を算出するダンパー・トルク演算部２３０と、ハンドル戻しトルクＴ_R を算出するハンドル戻しトルク演算部２４０等から構成されている。指令トルク演算部２００は、次式（４）に従って、指令トルクＴを算出する。
【数４】
Ｔ＝Ｔ_A ＋Ｔ_K ＋Ｔ_D ＋Ｔ_R …（４）
【００３７】
図５は、本第１実施例の、操舵トルクτからアシスト・トルクＴ_A を求めるグラフである。アシストトルク演算部２１０では、本グラフに基づいて、補間処理等によりアシスト・トルクＴ_A を算出する。
本グラフの主な特徴は次の通りである。
【００３８】
（１）「−ｂ≦τ≦ｂ」なる所定の領域において、前記の式（１）により近似することができる。
（２）原点Ｏに対して、点対称である。
（３）車速Ｖ_n の中速領域、及び高速領域では、原点近傍において、「τ＞０⇒ｆ（τ）≦０」と「ｆ（−τ）＝−ｆ（τ）」を満たす１周期の略正弦波形状の関数ｆ（τ）で表される中立感補償トルクＴ_C が、図９に示す形状の従来のアシスト・トルクに追加されて、本図５のアシスト・トルクＴ_A が形成されている。
【００３９】
（４）τ＞０においては、車速Ｖ_n が大きい程、アシスト・トルクＴ_A は小さい。ただし、右回りの向きが正の向きであり、ここではＴ_A の絶対値の大小については述べていない。
（５）τ＜０においては、車速Ｖ_n が大きい程、アシスト・トルクＴ_A は大きい。ただし、右回りの向きが正の向きであり、ここではＴ_A の絶対値の大小については述べていない。
（６）上記の略正弦波形状の関数ｆ（τ）の振幅（最大値）は、車速Ｖ_n が大きい程大きい。
【００４０】
（７）上記の略正弦波形状の関数ｆ（τ）の波長（関数ｆの定義域の上限）は、車速Ｖ_n が大きい程大きい。
（８）｜τ｜≧ｂの領域においては、アシスト・トルクＴ_A は一定値を示す。
（９）関数ｆ（τ）の原点近傍の微小区間（−ε≦ｘ≦ε≦ａ）の値、従ってアシスト・トルクＴ_A の原点近傍の微小区間（−ε≦ｘ≦ε≦ａ）の値は、一定値０を示す。即ち、原点近傍において、アシスト・トルクＴ_A には、不感帯が有り、この不感帯の領域の幅εは、車速Ｖ_n が大きい程小さい。
【００４１】
図６は、本第１実施例の、操舵角θに対する操舵トルクτを高速領域（Ｖ_n ≒１００ｋｍ／ｈ）で測定した結果を示すグラフである。ただし、本グラフにおいて、Ｇｒｆ１は図９に示した従来のアシスト・トルクＴ_A に従って、操舵の補助を行った際のグラフであり、Ｔ０は図９の不感帯の定義域の上限値である。
また、操舵角αは、ステアリング・ホイールにＴ０の操舵トルクを与えた際に釣り合うステアリング・ホイールの中立位置（操舵角原点）からの回転角を示すものである。
【００４２】
また、本図６のＧｒｆ２は、図５の本第１実施例のアシスト・トルクＴ_A に従って、操舵の補助を行った際のグラフである。
本図６から判る様に、本第１実施例におけるトーション・バーの原点付近での見かけ上の有効な（実効的な）バネ定数は、従来（Ｇｒｆ１）よりも大きくなっている。即ち、図５の本第１実施例のアシスト・トルクＴ_A に基づいてモータ・トルクを制御すれば、中立位置（原点）近傍において安定した中立感が得られることが判る。
【００４３】
また、この様な方法で、中立感の補償を行えば、プログラムの修正が必要なく、補間処理で利用される、図５に示した様な「操舵トルクτからアシスト・トルクＴ_A を決定するグラフのテーブルデータ」の変更（図９→図５）のみで、所望の中立感補償トルクＴ_C を実現することができる。
【００４４】
（第２実施例）
上記の第１実施例においては、図４のアシストトルク演算部２１０で用いられるデータマップを従来のものから改良する（図９→図５）ことにより、中立感の補償を行ったが、本第２実施例においては、図４のアシストトルク演算部２１０は従来のもの（図９使用）から一切変更せず、その代りに新規に「中立感補償トルク演算部２５０」を、図４の各トルク演算部２１０（図９使用），２２０，２３０，２４０に対して並列に追加することにより、上記と略同様の中立感の補償を行う。
【００４５】
即ち、本第２実施例においては、トータルの指令トルクＴを、第１実施例の指令トルク演算部２００（図４）と酷似の新たな指令トルク演算部２０１（図略）により、前記式（４）の代わりに、次式（５）に従って算出する。
【数５】
Ｔ＝Ｔ_A ＋Ｔ_K ＋Ｔ_D ＋Ｔ_R ＋Ｔ_C …（５）
【００４６】
図７は、本第２実施例の中立感補償トルク演算部２５０の論理的構成を示すブロック図である。本中立感補償トルク演算部２５０は、リアルタイムに検出される車速Ｖ_n ，操舵トルクτ、及びハンドル回転角θ_H に基づいて、中立感補償トルクＴ_C の値を決定するものである。
【００４７】
中立位置学習部２５１は、公知又は任意の方法で、車速Ｖ_n ，操舵トルクτ、及びハンドル回転角θ_H に基づいて、操舵角θ（≡θ_H −θ₀ ）の中立位置θ₀ を統計的に推定する。
有効領域制限部２５２は、操舵角θ＝０（中立位置）を中心とした、中立感補償トルクＴ_C の操舵角θに関する有効範囲をゲインＧ３により定量的に規定するものである。
ただし、この様な有効領域制限部２５２の機能の要否は、トーション・バーを中心とするトルクセンサ１５の構造（仕様）にも依存するため、有効領域制限部２５２は、トルクセンサ１５の構造（仕様）等によっては無くとも良い。
【００４８】
車速依存ゲインＧ１演算部２５３は、中立感補償トルクＴ_C の大きさ（絶対値）が車速Ｖ_n に対して単調に増加するようにゲインＧ１を決定する。
車速依存ゲインＧ２演算部２５４は、関数ｆの波長（独立変数ξの定義域の上限値）が車速Ｖ_n に対して単調に増加するようにゲインＧ２を決定する。ただし、ここで、μは適当な正の定数であり、例えば、１〜１／２程度の数で良い。
【００４９】
波形形成部２５５は、図１（ｃ）に例示した様に、中立感補償トルクＴ_C の波形を規定する。関数ｆは、変数ξ（≡Ｇ２・τ）を独立変数とし、「ｘ＞０⇒ｆ（ｘ）≦０」と「ｆ（−ｘ）＝−ｆ（ｘ）」を満たす、１周期の略正弦波形状を有する。
以上の各部の機能により、中立感補償トルクＴ_C は、次式（６）の様に決定される。
【数６】
Ｔ_C ＝Ｇ３・Ｇ１・ｆ（τ／（μ＋Ｇ１）） …（６）
【００５０】
例えば、この様な方法により、中立感補償トルクＴ_C を決定すれば、有効領域制限部２５２の作用により、中立位置付近（θ≒０）以外の操舵角領域で、操舵トルクτが小さい場合に、中立感補償トルクＴ_C が働くことが抑止され、自然で円滑な操舵感が得られる。
【００５１】
また、従来のアシストトルク演算部２１０とは独立に、新規に上記の様な「中立感補償トルク演算部２５０」を設けることにより、図５の様な形態にアシスト・トルクＴ_A のデータマップを書き換える必要がなくなる。従って、アシスト・トルクＴ_A のデータマップを書き換えずに、中立感補償を行うことができるため、各トルク演算部２１０，２２０，２３０，２４０，２５０の独立性が確保でき、プログラムを開発する上で、各部の独立性や、保守・拡張性を維持することができる。
【００５２】
（第３実施例）
図８は、本第３実施例の中立感補償トルク演算部２６０の論理的構成を示すブロック図である。本中立感補償トルク演算部２６０は、リアルタイムに検出される車速Ｖ_n ，操舵トルクτ、ハンドル回転角θ_H 、及びモータ回転角θ_M に基づいて、中立感補償トルクＴ_C の値を決定するものであり、上記の第２実施例の「中立感補償トルク演算部２５０」の代りとして使用するものである。
【００５３】
本第３実施例の中立位置学習部２６１、有効領域制限部２６２、車速依存ゲインＧ１演算部２６３、車速依存ゲインＧ２演算部２６４、及び波形形成部２６５は、それぞれ上記の本第２実施例の中立位置学習部２５１、有効領域制限部２５２、車速依存ゲインＧ１演算部２５３、車速依存ゲインＧ２演算部２５４、及び波形形成部２５５と略同等の機能を奏する。
【００５４】
従って、本第３実施例では、中立感補償トルクＴ_C は、次式（７）の様に決定される。
【数７】
Ｔ_C ＝Ｇ３・Ｇ１・Ｆ（（θ_H −θ₀ ）／（μ＋Ｇ１）） …（７）
【００５５】
ただし、上記の有効領域制限部２６２は、操舵速度推定部２６６により推定された操舵速度ωに基づいて、操舵速度ω＝０を中心とした、中立感補償トルクＴ_C の操舵速度ωに関する有効範囲をゲインＧ３により定量的に規定するものである。
だだし、ここで、操舵速度推定部２６６は、モータＭの回転角θ_M や操舵トルクτの時間に対する変化率等に基づいて、操舵速度ωを推定するものである。
以上の様な有効領域制限部２６２の作用により、中立感が必要とされる操舵速度領域、即ち、ω≒０なる低速操舵領域においてのみ、必要量の中立感補償トルクＴ_C が出力される。
【００５６】
尚、前記の第１実施例においては、中立感補償トルクＴ_C の生成のために、操舵角θを利用していないので、この方法は第２実施例の中立感補償トルク演算部２５０（図７）、或いは、第３実施例の中立感補償トルク演算部２６０（図８）を用いる方法よりも次の点で優れている。
即ち、中立位置学習部２５１、２６１を使用する方法においては、中立位置θ₀ を正確に求めるまでに時間を要するため、それまでの間、中立感補償トルクＴ_C の生成を正確に行うことができない。
【００５７】
しかしながら、中立感補償トルクＴ_C は、元来、車速Ｖ_n が大きな高速領域において、特に必要とされるものであるため、第２実施例の中立感補償トルク演算部２５０（図７）、或いは、第３実施例の中立感補償トルク演算部２６０（図８）を用いて中立感補償トルクＴ_C を生成する上記の方法も、十分に有用なものである。
また、これらの方法は、前記の様に従来のアシストトルク演算部（２１０）とは独立に、設計できるので、保守・開発上有利な場合がある。
【００５８】
また、これらの第１実施例〜第３実施例などの方法は、操舵角センサやトルクセンサ等の各種の物理量検出センサの測定精度等を踏まえて好適又は最良のものを選択すれば良い。
例えば、上記の各実施例においては、第３実施例、第２実施例、第１実施例の順に、操舵角θに対して高い検出精度が要求されるが、第３実施例では、所望の操舵角領域（θ≒０付近）と、所望の操舵速度領域（ω≒０付近）においてのみ、所望量の中立感補償トルクＴ_C が生成されることが保証されるため、操舵角θに対して高い検出精度が得られる場合には、第３実施例を採用することが望ましい。
【００５９】
或いは、上記の通り中立位置θ₀ を正確に求めるまでには時間を要するため、例えば、上記の各実施例を第１実施例、第２実施例、第３実施例の順に、動的に切り換えて実行するようにしても良い。
これらの実現方式の選択は、図３に示される各種のセンサ等を中心としたハードウエア構成の実際の具体的かつ詳細な仕様によって決定すれば良い。
【００６０】
また、上記の各実施例においては、ハンドル回転角θ_H は、図４の操舵角演算部５００により求めているが、ハンドル回転角θ_H は、公知或いは任意のステアリング・センサ（操舵角センサ）により、直接検出するようにしても良い。この様なハードウェア構成は、特に、上記の操舵角θに対して高い検出精度が要求される場合等に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本概念（作用原理）を説明する模式的なグラフ。
【図２】本発明の断片的な実施形態（第２の手段）を例示する、操舵トルクτに対するアシスト・トルクＴ_A のグラフ。
【図３】本発明の各実施例に係わる電動パワーステアリング装置１００のハードウェア構成図。
【図４】本発明の第１実施例に係わる、電動パワーステアリング装置１００のモータＭを駆動制御するモータ制御装置１１０の論理的構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第１実施例に係わる、操舵トルクτに対してアシスト・トルクＴ_A を与えるグラフ。
【図６】本発明の第１実施例に係わる、操舵角θに対する操舵トルクτを測定した結果を示すグラフ。
【図７】本発明の第２実施例に係わる、中立感補償トルク演算部２５０の論理的構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第３実施例に係わる、中立感補償トルク演算部２６０の論理的構成を示すブロック図。
【図９】従来技術における、操舵トルクτに対するアシスト・トルクＴ_A のグラフ。
【符号の説明】
Ｍ … モータ
Ｒ／Ｄ … レゾルバ（モータＭの回転角センサ）
ｎ … レゾルバ出力信号
θ_M … モータ回転角（位相：０≦θ_M ＜２π）
θ_H … ハンドル回転角
θ_O … ハンドル中立位置
θ … 操舵角（θ_H −θ_O ）
Ｖ_n … 車速
τ … 操舵トルク
ω … 操舵速度
Ｔ … 指令トルク
Ｔ_A … アシスト・トルク
Ｔ_C … 中立感補償トルク
１０ … ステアリング・シャフト
１１ … ステアリング・ホイール（ハンドル）
１００ … 電動パワーステアリング装置
１１０ … モータ制御装置
１１１ … ＣＰＵ
２００ … 指令トルク演算部
２１０ … アシストトルク演算部
２５０ … 中立感補償トルク演算部（第２実施例）
２６０ … 中立感補償トルク演算部（第３実施例）
２５１，
２６１… 中立位置学習部
２５２，
２６２… 有効領域制限部
２５３，
２６３… 車速依存ゲインＧ１演算部
２５４，
２６４… 車速依存ゲインＧ２演算部
２５５，
２６５… 波形形成部
ｆ，Ｆ … 中立感補償トルクを生成する関数
ｘ … 中立感補償トルクを生成する関数の独立変数（一般形）
ａ … 独立変数ｘの上限値

Claims (5)

1. 運転者の操舵を補助するアシストトルクＴ_A を付与するモータを備えた操舵機構と、前記モータを駆動制御する制御装置とを有する電動パワーステアリング装置において、
   ステアリングホイールに対する操舵トルクτを独立変数ｘ（−ａ≦ｘ≦ａ）として持ち、
   「ｘ＞０⇒ｆ（ｘ）≦０」と「ｆ（−ｘ）＝−ｆ（ｘ）」を満たし、
   且つ、
   １周期の略正弦波形状又は略鋸波形状、或いは傾いた略Ｎ字形状を有する関数ｆ（ｘ）で表される中立感補償トルクＴ_C を前記操舵トルクτの値に応じて変化する前記アシストトルクＴ _A を構成する項又は構成要素の１つとすることにより、中立感補償トルクＴ _C を前記モータに対するトルク指令値を構成する項又は構成要素の１つとして含み、
   前記アシストトルクＴ _A は、「−ｂ≦ｘ≦ｂ，ａ＜ｂ」成る所定の範囲内において、前記操舵トルクτの１次以上の奇数次の項で構成された多項式により、記述、近似、又は算出される
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記関数ｆ（ｘ）の最大値は、前記車両の車速Ｖ_n に対して略単調に増加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。
3. 前記関数ｆ（ｘ）の１周期の波形の波長、又は、前記独立変数ｘの定義域の上限値ａは、前記車両の車速Ｖ_n に対して略単調に増加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記中立感補償トルクＴ_C は、原点近傍において、「Ｔ_C ＝ｆ（ｘ）＝０（−ε≦ｘ≦ε≦ａ）」成る不感帯を有することを特徴とする請求項１乃至請求項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. 前記関数ｆ、又は、前記関数ｆの前記独立変数ｘとして用いられる物理量を動的に変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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