JP5098341B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、トルク伝達系にユニバーサルジョイントを有し、転舵輪を転舵するステアリング機構に操舵補助力を与える電動モータと、前記電流指令値に基づいて電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

この種のトルク伝達系にユニバーサルジョイントを有するステアリング機構に電動モータで発生した操舵補助力を伝達するようにした電動パワーステアリング装置では、ユニバーサルジョイントによるトルク変動が発生し、このトルク変動を抑制するために、従来、操舵軸の操舵角度に応じて補正係数を求め、この補正係数と操舵トルクに応じて定められたモータ電流指令値とに基づいて補正モータ電流指令値を演算し、この演算された補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を操舵補助用のモータの駆動回路へ出力することにより、ユニバーサルジョイントによるトルク変動を低減するようにした電動式パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２０５８４６号公報（第１頁、図１、図３）

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、操舵トルクを基にモータ電流を求めるに際して、ある一定のジョイント角（交差角）に合わせたトルク設定をおこなっているので、電動又は手動チルト機構によるジョイント角（交差角）の変化に対応できないことがある。
具体的には、モータ電流が最大推力以下のラック推力範囲内では、トルクセンサの検出出力を基にモータをフィードバック制御したり、操舵角又はチルト角に応じた補正係数を求め、モータ電流値を補正係数で補正したりすることで、操舵者の操舵による手入力にうねりが発生することはない。しかし、ジョイント角（交差角）の変化が検出できない場合や、必要なラック推力が、モータの最大推力を超えた場合、推力不足により、操舵者の操舵によるうねりが発生する。さらにラックエンド付近ではジョイントのトルク変動によって電動パワーステアリング装置の最大ラック推力を超えた推力Ｆｍａｘを超えた推力がラックに出力されることがある。すなわち、近年の電動パワーステアリング装置搭載車両の大型化に伴いモータも高出力化しているので、ラックの強度も限界付近で設計されている。このため、トルク変動による推力オーバーがラックを含めた電動パワーステアリング装置のトルク伝達部材の強度に大きな影響を及ぼすことになるという未解決の課題がある。

そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ジョイント角（交差角）の変化に伴うトルク変動を検出して、トルク変動を解消するようにモータ制御を行うことができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
本発明の他の目的は、チルト角の変換に伴うトルク変動によって推力不足が発生した場合でも、操舵者の操舵による手入力の変動を低減することができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、電動パワーステアリング装置の最大ラック推力を超えた推力がラックに出力されないように、トルク変動に応じたモータ制御を行うことができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る伝導パワーステアリング装置は、トルク伝達系にユニバーサルジョイントを有し転舵輪を転舵するステアリングホイールに入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、少なくとも前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記ステアリング機構に与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記ステアリング機構の操舵角を検出する操舵角検出部と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルク、前記電流指令値及びセルフアライニングトルクの何れか１つと、前記操舵角検出部で検出した操舵角とに基づいて前記ユニバーサルジョイントの交差角によるトルク変動を検出するトルク変動検出部と、該トルク変動検出部で検出したトルク変動と前記操舵角検出部で検出した操舵角とに基づいて前記電流指令値を補正する電流指令値補正部とを備えていることを特徴としている。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記電流指令値補正部は、前記トルク変動検出部で検出したトルク変動と前記操舵角検出部で検出した操舵角とに基づいて前記トルク変動を抑制する電流指令補正値を算出するように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記電流指令値補正部は、前記トルク変動検出部で検出したトルク変動と前記操舵角検出部で検出した操舵角とに基づいて当該トルク変動による最大トルクが前記ステアリング機構のトルク伝達系における許容最大トルク以下となるように前記電流指令値を制限するように構成されていることを特徴としている。

さらにまた、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記トルク変動検出手段は、所定の操舵角範囲におけるトルク変動の振幅及び位相を検出し、前記電流指令値補正部は前記トルク変動の振幅及び位相と前記操舵角とに基づいて電流指令補正値を算出することを特徴としている。
なおさらに、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２に係る発明において、前記電流指令値補正手段は、算出した電流指令補正値を電流指令値に加算することを特徴としている。

また、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、請求項３に係る発明において、前記トルク変動検出手段は、操舵角に対するトルク変動位置が既知である場合に、所定の操舵角範囲におけるトルク変動の方向を検出し、前記電流指令値補正部は前記トルク変動の方向と操舵角とに基づいて電流指令制限値を算出することを特徴としている。

本発明によれば、ステアリングシャフトのチルト角の変化に伴うトルク変動を操舵トルク、電流指令値及びセルフアライニングトルクの何れか１つと操舵角とに基づいて検出し、これに応じた電流指令値補正値を算出するので、チルト角を検出することなく、操舵者の操舵による手入力の変動を低減することができるという効果が得られる。
また、電動パワーステアリング装置の最大許容トルクを超えた推力がトルク伝達系に出力されことを確実に防止しながら電動モータで発生する操舵補助力を最大まで有効に使用することかできるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に一実施形態を示す概略構成図であって、図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸２ａとこの入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成されるユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成されるユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介して左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって転舵輪Ｗを転舵させる。

ここで、ステアリングギヤ８は、図２に示すように、ギヤハウジング８ａ内に、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ｂとこのピニオン８ｂに噛合するラック軸８ｃとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ｂに伝達された回転運動をラック軸８ｃで直進運動に変換している。
そして、ラック軸８ｃの両端にボールジョイント９ａを介してタイロッド９が連結されていると共に、ギヤハウジング８ａのラック軸８ｃを覆う筒状部８ｄの内周面にラック軸８ｃが操舵限界位置即ちラックストロークエンドに達したときに、ラック軸８ｃに取付けたボールジョイント９ａの内側端面に形成した緩衝部材８ｅが当接するストッパ部材８ｆが形成されている。

また、減速ギヤ１１のステアリングホイール１側に連接されたハウジング１３内に操舵トルクセンサ１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出するように構成されている。

そして、操舵トルクセンサ３から出力される操舵トルク検出値Ｔは、図３に示すように、コントローラ１５に入力される。このコントローラ１５には、トルク検出値Ｔの他に車速センサ１６で検出した車速検出値Ｖ、電動モータ１２に流れるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗ及びレゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角センサ１７で検出した電動モータ１２の回転角θｍ、操舵角センサ１８で検出したステアリングシャフト２の操舵角θも入力され、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させる電流指令値としての操舵補助トルク指令値Ｉｔを算出し、算出した操舵補助指令値Ｉｔに対して回転角θｍに基づいて算出するモータ角速度ωｍ及びモータ角加速度αｍに基づいて各種補償処理を行ってからｄ−ｑ軸指令値に変換した後２相／３相変換して３相電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*を算出し、これら３相電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*とモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗとに基づいて電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御処理して電動モータ１２を駆動制御するモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを出力する。

すなわち、コントローラ１５は、図３に示すように、操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて電流指令値としての操舵補助トルク指令値Ｉｔを演算するトルク指令値演算部２１と、このトルク指令値演算部２１で算出した操舵補助トルク指令値Ｉｔを補償するトルク指令値補償部２２と、このトルク指令値補償部２２で補償された補償後トルク指令値Ｉｔｃに対してトルク変動を抑制する補正をして補正電流指令値Ｉｔａを出力する電流補正部２３と、この電流補正部２３から出力される補正電流指令値Ｉｔａに基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出する電流指令値演算部２４と、この電流指令値演算部２４から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^*に基づいてモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを生成するモータ電流制御部２５とで構成されている。

トルク指令値演算部２１は、操舵トルクＴ及び車速Ｖをもとに図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助トルク指令値Ｉｒを算出する操舵トルク指令値演算部２１ａと、この操舵トルク指令値演算部２１ａで演算した操舵トルク指令値Ｉｒに対して位相補償を行う位相補償器２１ｂと、操舵トルクＴを微分してステアリング機構の中立点付近の制御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現するトルク微分値を算出するトルク微分回路２１ｃと、位相補償器２１ｂの位相補償出力とトルク微分回路２１ｃの微分出力とを加算する加算器２１ｄとを備えている。

操舵補助トルク指令値算出マップは、図４に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値Ｉｒをとると共に、車速Ｖをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値Ｉｒが“０”を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助トルク指令値Ｉｔが操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値Ｉｒが急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。

指令値補償部２２は、回転角センサ１７で検出されるモータ回転角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出する角速度演算部３１と、この角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωｍを微分してモータ角加速度αｍを算出する角加速度演算部３２と、角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部３３と、角加速度演算部３２で算出されたモータ角加速度αｍに基づいて電動モータ１２の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部３４と、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を検出するセルフアライニングトルク検出部（以下、ＳＡＴ検出部と称す）３５とを少なくとも有する。

ここで、収斂性補償部３３は、車速センサ１６で検出した車速Ｖ及び角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωｍが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、モータ角速度ωｍに車速Ｖに応じて変更される収斂性制御ゲインＫｖを乗じて収斂性補償値Ｉｃを算出する。

また、ＳＡＴ検出部３５は、操舵トルクＴ、角速度ωｍ、角加速度αｍ及び操舵補助トルク指令値演算部２１で算出した操舵補助トルク指令値Ｉｔが入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを演算により検出する。
このセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する原理は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を図５に示して説明する。

すなわち、ドライバがステアリングホイール１を操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従って電動モータ１２がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、転舵輪Ｗが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＳＡＴが発生する。また、その際、電動モータ１２の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってステアリングホイール１の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。

J・αｍ+ Fr・sign(ωｍ) + SAT = Tm + T …（１）
ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
SAT(s) = Tm(s) + T(s) − J・αｍ(s) + Fr・sign(ωｍ(s)) …（２）
上記（２）式から分かるように、電動モータ１２の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ωｍ、回転角加速度αｍ、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴよりセルフアライニングトルクＳＡＴを検出することができる。ここで、アシストトルクＴｍは操舵補助電流指令値Ｉｔに比例するので、アシストトルクＴｍに代えて操舵補助電流指令値Ｉｔを適用する。

そして、慣性補償部３４で算出された慣性補償値Ｉｉ及びＳＡＴ検出部３５で算出されたセルフアライニングトルクＳＡＴが加算器３６で加算され、この加算器３６の加算出力と収斂性補償部３３で算出された収斂性補償値Ｉｃとが加算器３７で加算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助トルク指令値演算部２１から出力される操舵補助トルク指令値Ｉｔに加算器３８で加算されて補償後トルク指令値Ｉｔｃが算出され、この補償後トルク指令値Ｉｔｃが電流補正部２３に出力される。

また、電流補正部２３は、チルト機構のチルト動作によりユニバーサルジョイント４及び６の交差角αが変化することにより生じるトルク変動を抑制するものである。
一般に、２つのユニバーサルジョイント４及び６を使用する態様としては、図６（ａ）に示すように、軸心が平行な駆動軸Ｓ１及び被駆動軸Ｓ２を中間シャフトＳ３で連結する場合と、図６（ｂ）に示すように、所定角度で交差する駆動軸Ｓ１及び被駆動軸Ｓ２を中間シャフトＳ３で連結する場合とがある。

両者とも駆動軸Ｓ１と中間シャフトＳ３との交差角である入力角α１と中間シャフトＳ３と被駆動軸Ｓ２との交差角である出力角α２とが等しい場合には、駆動軸Ｓ１及び被駆動軸Ｓ２間のトルク変動を打ち消すことができる。
しかしながら、図１に示すようなコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置においては、図７に模式的に示すように、ステアリングシャフト２を回転自在に支持するステアリングコラム３が手動又は自動のチルト機構１８によってピボット位置Ｐを中心に垂直面内で所定のチルト角θｔの範囲で上下動可能に構成されている。

このとき、図７に示すように、チルト機構１５のピボット中心Ｐとこのチルト機構１５に近い方のユニバーサルジョイント４のジョイント中心とが一致している場合には、チルト角θｔの変化によって入力角α１が変化することになり、トルク変動を打ち消すことができなくなり、チルト機構１５のピボット中心Ｏｐとユニバーサルジョイント６のジョイント中心Ｏｊとが一致していない場合にもトルク変動を打ち消すことができない。

ここで、ユニバーサルジョイント４及び６の夫々は、図８で模式的に示すように、駆動軸（入力軸）Ｓ１に連結されたヨークＹ１と被駆動軸（出力軸）Ｓ２に連結されたヨークＹ２とを十字連結部ＣＣとで構成されている。そして、駆動軸Ｓ１と被駆動軸Ｓ２との交差角をαとし、駆動軸Ｓ１の回転角度をθとし、駆動軸Ｓ１の角速度をω１、被駆動軸の角速度をω２とすると、被駆動軸Ｓ２の角速度ω２は下記（３）式で表すことができる。

ω２＝｛(ｃｏｓα)/(１−ｓｉｎ²θ＊ｓｉｎ²α)｝＊ω１ …………（３）
このため、駆動軸Ｓ１に対する被駆動軸Ｓ２の角速度比は図９に示すように操舵角θに対して余弦波状に変化し、操舵角θが０°〜９０°の範囲で加速し、９０°〜１８０°の範囲で減速し、１８０°〜２７０°の範囲で再度加速し、２７０°〜３６０°の範囲で減速し、交差角αが大きい程振幅が大きくなる。

ところで、ユニバーサルジョイントでは、上記のように入力軸及び出力軸の角速度比の変動を生じるものであるが、この加速度比の変動に伴いトルクも変動することを考慮し、入力軸トルクをＴ１、出力軸トルクをＴ２とすると、Ｔ１・ω１＝Ｔ２・ω２となり、この式に前述した（３）式を代入すると、出力軸トルクＴ２は下記（４）式で表される。
Ｔ２＝｛ (１−ｓｉｎ²θ＊ｓｉｎ²α)／(ｃｏｓα)｝＊Ｔ１ ……（４）
したがって、トルク変動を示す変化量εは、入力軸トルクＴ１と出力軸トルクＴ２との比から下記（５）式で表される。

ε＝Ｔ１／Ｔ２＝(ｃｏｓα)／(１−ｓｉｎ²θ＊ｓｉｎ²α)……（５）
この（５）式から明らかなように、交差角αと操舵角θとを用いればトルク変動を求めることができる。このため、電動チルト機構を搭載した場合には、チルト角センサを備えているので、このチルト角センサで検出したチルト角θｔを、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信やその他の通信方式を用いて制御ユニットで受信するか、あるいは、チルトセンサで検出したチルト角θｔを直接コントローラ１５に入力し、コントローラ１５でチルト角θｔに基づいてジョイント角としての交差角αを推定することができ、推定した交差角αと操舵角θとに基づいて前述した（５）式からトルク変動を示す変化量εを求めることができる。

しかしながら、多くの車両ではチルト機構のチルト角を検出するチルト角センサを備えておらず、交差角αを直接検出することはできない。
そこで、本実施形態では、チルト角θｔの変化に伴うトルク変動を操舵トルクＴと操舵角θとに基づいて検出して、検出したトルク変動と操舵トルクＴとに基づいてトルク変動補正を実施する。

操舵角θと操舵トルクＴとの関係は、図１０に示すように、操舵トルクにユニバーサルジョイントによるトルク変動が含まれている。トルク変動は操舵角θに応じて発生するため、操舵角θに対するトルク変化量（操舵角で操舵トルクを微分）を算出すれば操舵トルクに含まれるトルク変動を抽出することができる。
このため、操舵トルクＴと操舵角θとを入力して操舵角に対するトルク変化量ｄＴ／ｄθを演算する。このｄＴ／ｄθは、
ｄＴ／ｄθ＝（∂Ｔ／∂ｔ）（∂ｔ／∂θ）＝（∂Ｔ／∂ｔ）（１／ω）……（６）
と表されるので、所定時間毎のトルクの変化量ｄＴ／ｄｔを操舵角速度ωで割れば求めることができる。

演算された操舵角θに対するトルク変化量ｄＴ／ｄθは、図１１に示すようになる。この図１１からトルク変動の振幅と位相を求める。
トルク変動の変化量εは前述した（５）式で表されるので、このトルク変動の変化量εを下記（７）式で近似する。
ε＝(ｃｏｓα)／(１−ｓｉｎ²θ＊ｓｉｎ²α)
≒Ａｃｏｓ（θ＋Ｂ）＋Ｃ …………（７）
この（７）式のように前記（５）式を単純化して、最小自乗法等で係数である振幅を表すＡ及び位相を表すＢと、必要に応じて係数Ｃを求める。ここで、操舵角θに対するトルク変動位置が予め分かっている場合にはトルク変動の振幅Ａだけを算出するようにしてもよい。

このため、図３の電流補正部２３では、図１２に示すように、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴと操舵角センサ１５で検出した操舵角θとに基づいて操舵角θに対するトルク変化量ｄＴ／ｄθを算出するトルク変化量算出部４１及びこのトルク変化量算出部４１で算出されたトルク変化量ｄＴ／ｄθに基づいてトルク変化量の振幅及び位相を検出する振幅位相検出部４２で構成されるトルク変動検出部４３と、この振幅位相検出部４２で検出された位相Ｂ及び振幅Ａに基づいて電流指令補正値Ｉａを算出しこの電流指令補正値Ｉａを補償後電流指令値Ｉｔｃに加算して補正する電流指令値補正部４４とで構成されている。

上記トルク変化量算出部４１は、操舵トルクＴを微分する微分回路４１ａと、操舵角θを微分する微分回路４１ｂと、微分回路４１ａの微分出力を微分回路４１ｂの微分出力で除してトルク変化量ｄＴ／ｄθを算出する除算回路４１ｃとで構成されている。
振幅位相検出部４２は、操舵角θに対するトルク変化量ｄＴ／ｄθに基づいて前述した（７）式の近似式に最小自乗法等を適用することにより、少なくともトルク変動の振幅Ａと位相Ｂを求める。

そして、電流指令値補正部４４では、操舵角θと振幅位相検出部４２で検出した位相Ｂとを加算する加算器４４ａと、この加算器４４ａの加算出力（θ＋Ｂ）に基づいてｃｏｓ（θ＋Ｂ）を演算する余弦波成分演算部４４ｂと、この余弦波成分演算部４４ｂで演算した余弦波成分ｃｏｓ（θ＋Ｂ）と振幅位相検出部４２で検出した振幅Ａとを乗算して電流指令補正値Ｉａを算出する乗算器４４ｃと、この乗算器４４ｃから出力される電流指令補正値Ｉａを補償後電流指令値Ｉｔｃに加算して補正電流指令値Ｉｔａを算出する加算器４４ｄとを備えている。

また、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４は、電流補正部２３から出力される補正電流指令値Ｉｔａに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^*を算出し、算出したｄ軸電流指令値Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^*を２相／３相変換して３相電流指令値Ｉｕ^*、Ｉｖ^*及びＩｗ^*を算出し、これらをモータ電流制御部２５に出力する。
モータ電流制御部２５は、電動モータ１２の各相コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗに供給されるモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを検出するモータ電流検出部６０と、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４のから入力される電流指令値Ｉｕ^*，Ｉｖ^*及びＩｗ^*からモータ電流検出部６０で検出したモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを個別に減算して各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗを求める減算器６１ｕ、６１ｖ及び６１ｗと求めた各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗに対して比例積分制御を行って電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗを算出するＰＩ電流制御部６２とを備えている。

また、モータ電流制御部２４は、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗが入力されて、これら電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに基づいてデューティ演算を行って各相のデューティ比Ｄｕ_B、Ｄｖ_B及びＤｗ_Bを算出するデューティ比演算部６３と、このデューティ比演算部６３で算出されたデューティ比Ｄｕ、Ｄｖ及びＤｗに基づいて３相モータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを電動モータ１２に出力するインバータ６４とを備えている。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両の走行を開始するために、イグニッションスイッチＩＧをオン状態とすることにより、コントローラ１５に電源が投入されて、操舵補助制御処理が実行開始される。
このため、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴ、車速センサ１６で検出した車速Ｖ、モータ電流検出部６０ｕ〜６０ｗで検出したモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗ、回転角センサ１７で検出したモータ回転角θｍがコントローラ１５に供給される。

したがって、操舵補助トルク指令値演算部２１で、操舵トルクＴと車速Ｖとに基づいて図４に示す操舵補助指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値Ｉｒを算出する。
一方、回転角センサ１７で検出したモータ回転角θｍが角速度演算部３１に入力されてモータ角速度ωｍが算出され、このモータ角速度ωｍが角加速度演算部３２に入力されてモータ角加速度αｍが算出される。

そして、収斂性補償部３３でモータ角速度ωｍに基づいて収斂性補償値Ｉｃが算出され、慣性補償部３４でモータ角加速度αｍに基づいて慣性補償値Ｉｉが算出され、さらにＳＡＴ検出部３５でモータ角速度ωｍ及びモータ角加速度αｍに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴが検出され、これらが加算器３６及び３７で加算されて指令値補償値Ｉｃｏｍが算出され、これが加算器３８で操舵補助トルク指令値Ｉｔに加算されて補償後電流指令値Ｉｔｃが算出され、算出された補償後電流指令値Ｉｔｃが電流補正部２３に供給される。

この電流補正部２３では、操舵トルクＴを微分回路４１ａで微分すると共に操舵角θを微分回路４１ｂで微分し、これらを除算器４１ｃに供給して微分回路４１ａの微分出力を微分回路４１ｂの微分出力で除算することにより操舵角に対するトルク変動量ｄＴ／ｄθを算出し、算出したトルク変動量ｄＴ／ｄθを振幅位相検出部４２に供給して、トルク変動の振幅Ａ及び位相Ｂを算出する。

そして、振幅位相検出部４２で算出した位相Ｂを加算器４４ａで操舵角θに加算して（θ＋Ｂ）を算出し、これを余弦波成分演算部４４ｂで余弦成分ｃｏｓ（θ＋Ｂ）を算出し、この余弦成分ｃｏｓ（θ＋Ｂ）に乗算器４４ｃで振幅Ａを乗算することにより、トルク変動量を抑制する電流指令補正値Ｉａを算出し、算出した電流指令値補正値Ｉａを補償後電流指令値Ｉｔｃに加算器４４ｄで加算することにより、ユニバーサルジョイント４及び６で発生する操舵角θに応じたトルク変動を相殺する補正電流指令値Ｉｔａを算出することができる。

このとき、ユニバーサルジョイン４及び６における交差角α１及びα２が等しい場合には、トルク変動を生じることがなく、トルク変化量算出部４１で算出されるトルク変化量ｄＴ／ｄθが略“０”となり、振幅位相検出部４２で検出される振幅Ａ及び位相Ｂも“０”となるので、乗算器４４ｃから出力される電流指令補正値Ｉａも“０”となり、加算器４４ｄから補償後電流指令値Ｉｔｃがそのまま電流指令値演算部２４に出力される。

このため、ｄ軸−ｑ軸電流指令値演算部２４で補償後電流指令値Ｉｔｃに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^*を算出し、これらを２相／３相変換して３相電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*を算出し、これらがモータ電流制御部２５に供給され、モータ駆動電流Ｉｕ〜Ｉｗが生成される。
このとき、車両が停止状態にあって、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴが“０”であり、車速センサ１６で検出される車速Ｖも“０”であるので、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値Ｉｒも“０”となっている。

また、角速度演算部３１で演算される回転角速度ωｍも“０”となっており、角加速度演算部３２で演算される回転角加速度αｍも“０”である。このため、ＳＡＴ検出部３５で検出されるセルフアライニングトルクＳＡＴも“０”である。
このため、補償後操舵補助トルク指令値Ｉｔｃが“０”であり、この補償後トルク指令値Ｉｔｃがｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に供給されるので、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４でモータ回転角θｍ及びモータ角速度ωｍに基づいてｄ−ｑ軸座標系での指令値演算が行われて、ｄ軸目標電流Ｉｄ^*及びｑ軸目標電流Ｉｑ^*が算出され、これらｄ軸目標電流Ｉｄ^*及びｑ軸目標電流Ｉｑ^*が２相／３相変換されて夫々“０”の３相電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*に変換されてモータ電流制御部２５に出力される。

このモータ電流制御部２５では、モータ電流検出部６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”であることから、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗも“０”となり、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗも“０”となって、デューティ比演算部６３から出力されるデューティ比Ｄｕ〜Ｄｗが０％となり、これに応じてインバータ６４に供給されるので、このインバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”となって、電動モータ１２が停止状態を継続する。

この電動モータ１２の停止状態で、ステアリングホイール１を右切り（又は左切り）操舵する所謂据え切りを行うと、操舵トルクセンサ１４で操舵方向に応じた操舵トルクＴが検出され、この操舵トルクＴがコントローラ１５に供給されることにより、操舵補助トルク指令値演算部２１で、車速Ｖが“０”であるので、一番内側の特性曲線が選択されて操舵トルクＴの増大に応じて早めに大きな値となる操舵補助トルク指令値Ｉｔが算出され、この操舵補助トルク指令値Ｉｔが位相補償器で位相補償されて、加算器３８に出力される。また、操舵により回転角速度ωｍと回転角加速度αｍが出力される。

このため、加算器３８によって、指令値補償部２２で算出された指令補償値Ｉｃｏｍが加算されて補償後操舵補助電流指令値Ｉｔｃが算出され、この補償後操舵補助電流指令値Ｉｔｃが電流補正部２３に供給され、前述したようにユニバーサルジョイント４及び６で生じるトルク変動を相殺する電流指令補正値Ｉａが算出される。この電流指令補正値Ｉａが加算器４４ｄで補償後操舵補助電流指令値Ｉｔｃに加算されるので、チルト機構によってチルト角θｔを変更したときのユニバーサルジョイント４及び６で生じるトルク変動を確実に抑制する補正電流指令値Ｉｔａを算出することができ、この補正電流指令値を電流指令値演算部２４に供給して３相電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*を算出し、これらに基づいてモータ電流制御部２５でモータ駆動電流Ｉｕ〜Ｉｗを算出する。

したがって、モータ電流制御部２５では、モータ電流検出部６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが“０”であるので、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗは電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*がそのままＰＩ電流制御部６２に供給されることにより、このＰＩ電流制御部６２にＰＩ制御処理が行われて、電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗがデューティ比演算部６３に出力されてデューティ比Ｄｕ〜Ｄｗが算出され、これらデューティ比Ｄｕ〜Ｄｗがインバータ６４に供給されることにより、このインバータ６４からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが出力されて電動モータ１２が回転駆動されて、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生され、これが減速ギヤ１１を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達されるので、据え切り状態での操舵を軽く行うことができる。

その後、車両を発進させると、車速センサ１６で検出される車速Ｖが増加することにより、走行中にステアリングホイール１を操舵したときに、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値は図４のマップで車速Ｖが速くなるほど外側の特性曲線が選択されることになるので、操舵トルクＴの増加に対応する操舵補助トルク指令値Ｉｔの増加量が少なくなることにより、電動モータ１２で発生される操舵補助トルクも据え切り時に比較して小さい値となり、車速Ｖに応じた最適の操舵補助トルクを発生させることができる。

このように、上記第１の実施形態では、操舵トルクＴ及び操舵角θに基づいて操舵角に対するトルク変動量ｄＴ／ｄθを算出し、算出したトルク変動量ｄＴ／ｄθを余弦成分に近似処理してから最小自乗法等により、少なくともトルク変動量の振幅Ａ及び位相Ｂを検出し、これらに基づいてＡｃｏｓ（θ＋Ｂ）で表されるトルク変動量を抑制する電流指令補正値Ｉａをこの電流指令補正値Ｉａを補償後電流指令値Ｉｔｃに加算するので、トルク変動量を相殺する補正電流指令値Ｉｔａを算出することができ、この補正電流指令値Ｉｔａに基づいて電動モータ１２を駆動制御することにより、チルト機構によるチルト動作によるチルト角θｔが変更された場合のユニバーサルジョイント４及び６の交差角αの変化によって生じるトルク変動を、チルト角を検出するセンサを設けることなく正確に抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図１３及び図１４について説明する。
この第２の実施形態においては、上記第１の実施形態のようにトルク変動を抑制するように電流指令値を補正する場合に代えて、ユニバーサルジョイントで発生するトルク変動がトルク伝達系の最大許容トルク範囲内となるように電流指令値を制限するようにしたものである。

すなわち、第２の実施形態においては、第１の実施形態における電流補正部２３が、図１３に示すように、第１の実施形態における余弦波成分演算部４４ｂ、乗算器４４ｃ及び加算器４４ｄを省略し、これらに代えて振幅位相検出部４４ｂで検出した位相Ｂ及び振幅Ａに基づいて最大電流制限値Ｉｌｔを算出する制限値算出部７１と、この制限値算出部７１で算出された制限値Ｉｌｔを補償後電流指令値Ｉｔｃが入力されるリミッタ部７２とが適用されていることを除いては前述した図１２と同様の構成を有する。

この第２の実施形態においては、トルク変化量算出部４１で操舵角に対するトルク変化量ｄＴ／ｄθを算出し、算出したトルク変化量ｄＴ／ｄθに基づいて振幅位相検出部４２でトルク変動量の振幅Ａ及び位相Ｂを検出したときに、制限値算出部７１で、補償後電流指令値Ｉｔｃを電動モータ１２の最大電流値Ｉｍａｘで制限すると共に、トルク変化量ｄＴ／ｄθの振幅Ａ及び位相Ｂに基づいてユニバーサルジョイントのトルク変動によってステアリング機構ＳＭのユニバーサルジョイント４からステアリングギヤ８に至るトルク伝達系における最大許容トルクを超えるトルクが発生する場合に、これを抑制する電流制限値Ｉｌｔを算出する。

すなわち、図１４に示すように、トルク変動を抑制するためには出力が不足する操舵角範囲では最大電流値Ｉｍａｘに制限するが、補償後電流指令値Ｉｔｃが最大電流値Ｉｍａｘとなったときに、ユニバーサルジョイント４及び６のトルク変動によってステアリング機構ＳＭのトルク伝達系の許容最大トルクを超えるトルクが発生する操舵角範囲では、トルク伝達系に発生するトルクが許容最大トルク以下のトルクとなるように電流制限値を低下させるようにしている。

このため、上記第２の実施形態によれば、電動モータ１２で発生する操舵補助トルクが減速ギヤ１１を介してステアリングシャフト２に伝達されたときに、トルク変動検出部４２で検出したトルク変動の位相Ｂ及び振幅Ａに基づいて最大許容トルクを超えるトルクを発生する操舵角範囲で最大許容トルク以下となるように補償後電流指令値Ｉｔｃに対して電流制限を行うので、ユニバーサルジョイント４及び６の交差角αが変更されることにより、ユニバーサルジョイント４及び６で発生するトルク変動を正確に検出して、検出したトルク変動によってトルク伝達系の許容最大トルクを超える場合に、補償後電流指令値Ｉｔｃを制限することにより、トルク伝達系のトルクを許容最大トルク以下に制御することができ、トルク伝達系に過大なトルクが作用することを確実に防止して電動パワーステアリング装置の信頼性を向上させることができる。

なお、上記第２の実施形態においては、振幅位相検出部４２でトルク変動の位相Ｂ及び振幅Ａを検出してこれらに基づいて電流制限値Ｉｌｔを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トルク変動位置が予め実験によって分かっている場合には、トルク変動の位相Ｂを検出する必要はなく、振幅Ａのみを検出すればよい。
また、上記第２の実施形態のように、補償後電流指令値Ｉｔｃの最大値だけを制限したい場合には、トルク変動の振幅Ａを求めなくても、実験で求めた最大の振幅値を設定し、図１５に示すように、トルク変化量算出部４１で算出したトルク変化量ｄＴ／ｄθの符号を符号判定部８１で判定し、符号が正であるか負であるか即ちトルク変動の振幅の向きに応じて電流制限値演算部８２で位相の９０度異なる電流制限値Ｉｌｔを算出するようにしてもよい。この場合、トルク変動量ｄＴ／ｄθの符号によって電流制限値Ｉｌｔの位相を９０度変化させる理由は、ステアリングコラム３のチルト位置に応じてユニバーサルジョイント４及び６の交差角αが正負に変動すると、図９に示すトルク変動特性が“１．０”を中心に上下反転することになるため、図１６に示すように、電流制限値Ｉｌｔの位相もこれに応じて９０°変更することにより、電流制限値Ｉｌｔを反転させることができる（なお、ユニバーサルジョイントのトルク変動は図９のとおり、１８０°で１周期であるので、９０°位相をずらすことによって上下反転する）。

このようにすれば、符号の判定のみによって、電流制限値Ｉｌｔの位相を変更するだけの簡易な処理で、ユニバーサルジョイント４及び６のトルク変動によってトルク伝達系のトルクを許容最大トルク以下に抑制することができ、演算負荷を小さくすることができる。
さらに、上記実施形態においては、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４で算出したｄ軸電流指令値Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^*を２相２相／３相変換した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２相／３相変換を省略し、これに代えてモータ電流検出部６０の出力側に３相／２相変換部を設け、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換し、２つの減算部でｄ軸目標電流Ｉｄ^*及びｑ軸目標電流Ｉｑ^*とモータのｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの偏差を算出し、電流制御部６２で電流制御してから２相／３相変換するようにしてもよい。

さらにまた、上記実施形態においては、コントローラ１５をハードウェアで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、マイクロコンピュータを適用して操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、電流補正部２３、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４及びモータ制御部２５の減算器６１ｕ〜６１ｗ、ＰＩ電流制御部６２、デューティ比演算部６３の機能をソフトウェアで処理することもできる。この場合の処理としては、マイクロコンピュータで図１７に示す操舵補助制御処理及び図１８に示す電流補正処理を実行するようにすればよい。

ここで、操舵補助制御処理は、図１１に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１では、操舵トルクセンサ１４、車速センサ１６、回転角センサ１７、モータ電流検出部６０等の各種センサの検出値を読込み、次いでステップＳ２に移行して、操舵トルクＴをもとに前述した図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値Ｉｒを算出すると共に、位相補償処理及びセンター応答性改善処理を行って操舵補助トルク指令値Ｉｔを算出してからステップＳ３に移行する。

このステップＳ３では、モータ回転角θｍを微分してモータ角速度ωｍを算出し、次いでステップＳ４に移行して、モータ角速度ωｍを微分してモータ角加速度αｍを算出し、次いでステップＳ５に移行して、収斂性補償部３３と同様にモータ角速度ωｍに車速Ｖに応じて設定された補償係数Ｋｖを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ６に移行する。

このステップＳ６では、慣性補償部３４と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ７に移行してＳＡＴ検出部３５と同様にモータ角速度ωｍ、モータ角加速度αｍ、操舵トルクＴ及び操舵補助トルク指令値Ｉｔをもとに前述した（２）式の演算を行ってセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。
次いで、ステップＳ８に移行して、操舵補助トルク指令値ＩｒにステップＳ４〜Ｓ６で算出した収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後操舵補助電流指令値Ｉｔｃを算出し、次いでステップＳ９で算出した補償後操舵補助電流指令補償値Ｉｔｃに後述する電流指令補正値演算処理で算出した電流指令補正値Ｉａを加算してからステップＳ１０に移行して、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４と同様のｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行してｄ軸目標電流Ｉｄ^*及びｑ軸目標電流Ｉｑ^*を算出し、次いでステップＳ１１に移行して２相／３相変換処理を行ってモータ電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*を算出する。

次いで、ステップＳ１２に移行して、モータ電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを減算して電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗを算出し、次いでステップＳ１３に移行して、電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗについてＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗを算出し、次いでステップＳ１３に移行して算出した電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいてデューティ比Ｄｕ_B〜Ｄｗ_Bを演算してからパルス幅変調処理を行ってインバータゲート信号を形成し、次いでステップＳ１５に移行して、形成したインバータゲート信号をインバータ６４に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

また、電流指令補正値演算処理は、図１２に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ２１で、操舵トルクＴを読込み、次いでステップＳ２２で操舵角θを読込み、次いでステップＳ２３に移行して、操舵角に対するトルク変動量ｄＴ／ｄθを算出してからステップＳ２４に移行する。
このステップＳ２４では、前述した振幅位相検出部４２と同様にトルク変動量ｄＴ／ｄθを前述した（７）式で近似し、最小自乗法等によって振幅Ａ、位相Ｂを検出してからステップＳ２５に移行して、前述した（７）式の演算を行って電流指令補正値Ｉａを算出してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

この図１７及び図１８の処理において、図１７のステップＳ２の処理が電流指令値演算部に対応し、ステップＳ３〜Ｓ１４の処理及びインバータ６４がモータ制御部に対応し、図１８のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理が電流補正部に対応し、このうちステップＳ２１〜ステップＳ２４の処理がトルク変動検出手段に対応し、ステップＳ２５の処理が電流指令値補正部に対応している。

また、上記各実施形態においては、本発明をブラシレスモータに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータに適用する場合には、図１９に示すように、角速度演算部３１でモータ電流検出部６０から出力されるモータ電流検出値Ｉｍ及び端子電圧検出部９０から出力されるモータ端子電圧Ｖｍに基づいて下記（８）式の演算を行ってモータ角速度ωｍを算出すると共に、ｄ−ｑ軸指令値演算部２４を省略して電流補正部２３から出力される補正電流指令値Ｉｔａを直接モータ制御部２５に供給し、さらにモータ制御部２５を夫々１つの減算部６１、ＰＩ電流制御部６２、デューティ演算部６３で構成し、さらにインバータ６４をＨブリッジ回路９１に変更すればよい。

ωｍ＝（Ｖｍ−Ｉｍ・Ｒｍ）／Ｋ₀ …………（８）
ここで、Ｒｍはモータ巻線抵抗、Ｋ₀はモータの起電力定数である。
さらに、上記各実施形態においては、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴと操舵角センサ１８で検出した操舵角θとに基づいて操舵角に対するトルク変動量ｄＴ／ｄθを検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵トルクＴに代えてトルク指令値演算部２１で算出される操舵トルクＴに応じた電流指令値Ｉｔと操舵角θとに基づいて操舵角に対するトルク変動量ｄＴ／ｄθを推定するようにしてもよい。

さらに、操舵トルクＴ又は電流指令値Ｉｔに代えて、ステアリングのラック軸上における力の釣り合いから推定されたセルフアライニングトルクＳＡＴと操舵角とに基づいて操舵角に対するトルク変動量を推定するようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、トルク変動量を精度良く推定するために、操舵トルクＴが所定値以上（トルク変動も大きくなり検出しやすい）、且つ操舵角θが±１回転の範囲（操舵限界付近はトルクが急変するため除く）という条件のもとでトルク変動量を推定してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。 ステアリングギヤの具体的構成を示す一部を断面とした正面図である。 本発明に係るコントローラの具体例を示すブロック図である。 車速をパラメータとした操舵補助トルク指令値との関係を示す操舵補助トルク指令値算出マップを示す特性線図である。 セルフアライニングトルクの説明に供する模式図である。 ユニバーサルジョイントを示す模式図である。 チルト機構を示す概略構成図である。 ユニバーサルジョイントを示す構成図である。 ユニバーサルジョイントの回転角に対する角速度比を示す特性線図である。 操舵角と操舵トルクとの関係を示す特性線図である。 操舵角と操舵角に対するトルク変動量ｄＴ／ｄθとの関係を示す特性線図である。 電流補正部の具体的構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における電流補正部の具体的構成を示すブロック図である。 電流制限特性を示す特性線図である。 第２の実施形態の変形例を示す電流補正部の具体的構成を示すブロック図である。 交差角αの符号と電流制限特性を示す説明図である。 マイクロコンピュータで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 マイクロコンピュータで実行する電流補正処理手順の一例を示すフローチャートである。 ブラシ付きモータを適用した場合の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

ＳＭ…ステアリング機構、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…出力軸、３…ステアリングコラム、４，６…ユニバーサルジョイント、５…中間シャフト、８…ステアリングギヤ、８ａ…ギヤハウジング、８ｂ…ピニオン、８ｃ…ラック軸、８ｅ…緩衝部材、８ｆ…ストッパ部材、９…タイロッド、Ｗ…転舵輪、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ、１２…電動モータ、１４…操舵トルクセンサ、１５…コントロールユニット、１６…車速センサ、１７…回転センサ、１８…操舵角センサ、２１…操舵補助トルク指令値演算部、２２…指令値補償部、２３…電流補正部、２４…ｄ−ｑ軸電流指令値演算部、２５…モータ電流制御部、３１…角速度演算部、３２…角速度演算部、３３…収斂性補償部、３４…慣性補償部、３５…セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）検出部、３６〜３８…加算器、４１…トルク変動検出部、４２…振幅位相検出部、４３…電流指令値補正部、６０…モータ電流検出部、６１ｕ〜６１ｗ…減算部、６２…ＰＩ電流制御部、６３…デューティ比演算部、６４…インバータ、７１…制限値算出部、７２…リミッタ部、８１…符号判定部、８２…電流制限値演算部

Claims (6)

1. トルク伝達系にユニバーサルジョイントを有し転舵輪を転舵するステアリングホイールに入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、少なくとも前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記ステアリング機構に与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御部とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記ステアリング機構の操舵角を検出する操舵角検出部と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルク、前記電流指令値及びセルフアライニングトルクの何れか１つと、前記操舵角検出部で検出した操舵角とに基づいて前記ユニバーサルジョイントの交差角によるトルク変動を検出するトルク変動検出部と、該トルク変動検出部で検出したトルク変動と前記操舵角検出部で検出した操舵角とに基づいて前記電流指令値を補正する電流指令値補正部とを備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記電流指令値補正部は、前記トルク変動検出部で検出したトルク変動と前記操舵角検出部で検出した操舵角とに基づいて前記トルク変動を抑制する電流指令補正値を算出するように構成されてい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. 前記電流指令値補正部は、前記トルク変動検出部で検出したトルク変動と前記操舵角検出部で検出した操舵角とに基づいて当該トルク変動による最大トルクが前記ステアリング機構のトルク伝達系における許容最大トルク以下となるように前記電流指令値を制限するように構成されてい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。
4. 前記トルク変動検出手段は、所定の操舵角範囲におけるトルク変動の振幅及び位相を検出し、前記電流指令値補正部は前記トルク変動の振幅及び位相と前記操舵角とに基づいて電流指令補正値を算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記電流指令値補正手段は、算出した電流指令補正値を電流指令値に加算することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記トルク変動検出手段は、操舵角に対するトルク変動位置が既知である場合に、所定の操舵角範囲におけるトルク変動の方向を検出し、前記電流指令値補正部は前記トルク変動の方向と操舵角とに基づいて電流指令制限値を算出することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。

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