JP2019111981A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】相対角センサを通じて検出されるモータの回転角に基づく操舵絶対角の演算精度を確保することができる操舵制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵの操舵角演算部７０は、第１の中点演算部７１、第２の中点演算部７２および絶対角演算部７４を有している。第１の中点演算部７１は、車両走行用の駆動源が始動されたとき、ステアリングセンサを通じて検出される操舵角θｓおよび相対角センサを通じて検出されるモータの回転角θｍに基づきモータ中点θｍ０１を演算する。第２の中点演算部７２は、ステアリングセンサを通じて検出される操舵角θｓが、操舵角θｓに対する比ストロークが一定となる所定の角度範囲内の角度であるとき、モータ中点θｍ０２を演算する。絶対角演算部７４は、第２の中点演算部７２によりモータ中点θｍ０２が演算された以降、当該モータ中点θｍ０２を使用して操舵角θｓを絶対角で演算する。【選択図】図５

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１に示されるように、車両の操舵機構にモータのトルクを付与することにより操舵を補助する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）が知られている。操舵機構は、可変ギヤ比型のラックアンドピニオンを有している。ステアリングホイールの操作に連動するピニオンシャフトの回転がラック軸の往復動に変換されることにより転舵輪の転舵角が変更される。ＥＰＳの制御装置は、トルクセンサを通じて検出される操舵トルクに応じて、モータに供給する電流を制御する。また、制御装置は、ステアリングセンサとしての絶対角センサを通じて検出される操舵角に基づき、ステアリングホイールを中立位置に復帰させるステアリング戻し制御などの補償制御を実行する。

ここで、ステアリングセンサとして使用される絶対角センサは、モータの回転角を検出するレゾルバなどの相対角センサに比べて分解能が低いことがある。このため、制御装置は、相対角センサを通じて検出されるモータの回転角を使用して操舵角を絶対角で演算する。具体的には、制御装置は、まず絶対角センサを通じて検出される操舵角を、比ストロークを考慮してモータの回転角に換算した換算値を演算する。比ストロークとは、ピニオン軸が１回転したときのラック軸の移動距離をいう。次に制御装置は、相対角センサを通じて検出されるモータの回転角から換算値を減算することによりモータ中点を演算する。モータ中点とは、ステアリングホイールの操舵中立位置に対応するモータの回転角をいう。そして制御装置は、モータ中点および相対角センサを通じて検出されるモータの回転角に基づき操舵角を絶対角で演算し、この演算される操舵角（操舵絶対角）を使用して前述した補償制御を実行する。

特開２０１４−２１０４９５号公報

ところが、特許文献１のＥＰＳにおいては、ＥＰＳの各構成部材の寸法公差あるいは組付け公差に起因して、絶対角センサを通じて検出される操舵角と比ストロークとの関係が、換算値を演算するときの理論上の関係と、実際にステアリングホイールが操舵されたときの実際上の関係とで異なるおそれがある。このため、換算値を使用して演算されるモータ中点は、実際にステアリングホイールが操舵中立位置に操舵されたときのモータ中点と異なるおそれがある。したがって、換算値を使用して演算されるモータ中点に基づく操舵角についても実際の操舵角と異なることが懸念される。

本発明の目的は、相対角センサを通じて検出されるモータの回転角に基づく操舵絶対角の演算精度を確保することができる操舵制御装置を提供することにある。

上記目的を達成し得る操舵制御装置は、可変ギヤ比型のラックアンドピニオンを有する操舵機構に付与される動力を発生するモータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御するものである。操舵制御装置は、操舵トルクに応じて前記指令値の第１の成分を演算する第１の演算部と、操舵角に基づき第１の成分に対する補償制御量として前記指令値の第２の成分を演算する第２の演算部と、絶対角センサを通じて検出される操舵角を比ストロークを考慮して前記モータの回転角に換算した換算値を、相対角センサを通じて検出される前記モータの回転角から減算することにより操舵中立位置に対応するモータの回転角であるモータ中点を演算し、この演算されるモータ中点および前記相対角センサを通じて検出される前記モータの回転角に基づき前記第２の演算部で使用される操舵角を絶対角で演算する第３の演算部と、を有している。前記第３の演算部は、前記絶対角センサを通じて検出される操舵角が、操舵角に対する理論上の比ストロークと実際上の比ストロークとの差が操舵角に対する許容範囲に収まる特定の角度範囲内の値であるとき、前記モータ中点を演算する。

この構成によれば、モータ中点は、絶対角センサを通じて検出される操舵角が、理論上の比ストロークと実際上の比ストロークとの差が操舵角に対する許容範囲に収まる特定の角度範囲内の値であるときに演算される。このため、換算値を使用して求められるモータ中点と、実際のモータ中点との差についても許容される範囲内となる。したがって、第３の演算部により演算されるモータ中点を使用することにより、相対角センサを通じて検出されるモータの回転角に基づく操舵絶対角の演算精度を確保することができる。

上記の操舵制御装置において、前記比ストロークは、操舵角の絶対値が第１の操舵角以下である操舵中立位置近傍の第１の領域では第１の比ストロークで一定となるように、操舵角の絶対値が前記第１の操舵角よりも大きくかつ第２の操舵角以下である第２の領域では操舵角の絶対値が増大するにつれて徐々に大きくなるように、操舵角の絶対値が前記第２の操舵角よりも大きな値となる操舵限界位置近傍の第３の領域では第２の比ストロークで一定となるように設定されていてもよい。この場合、前記特定の角度範囲は、操舵中立位置に対応する操舵角近傍の第１の角度範囲、および操舵限界位置に対応する操舵角近傍の第２の角度範囲の少なくとも一方を含むことが好ましい。

この構成によれば、絶対角センサを通じて検出される操舵角が、操舵角に対する比ストロークが一定となる第１の角度範囲内あるいは第２の角度範囲内の値であるとき、モータ中点が演算される。絶対角センサを通じて検出される操舵角が第１の角度範囲および第２の角度範囲内の角度であるとき、操舵角に対する理論上の比ストロークと実際上の比ストロークとが一致しやすい。これは、絶対角センサを通じて検出される操舵角が、操舵角に対して比ストロークが変化する第２の領域内の値である場合と比べて、操舵機構の各構成部材の寸法公差あるいは組付け公差の影響を受けにくいからである。このため、操舵角が第１の角度範囲および第２の角度範囲の少なくとも一方の範囲内の値であるとき、モータ中点を演算することにより、モータ中点、ひいては操舵絶対角の演算精度をより向上させることができる。

上記の操舵制御装置において、前記第３の演算部は、前記絶対角センサを通じて検出される操舵角が前記特定の角度範囲内の値であるかどうかにかかわらず前記モータ中点を演算する第１の中点演算部と、前記絶対角センサを通じて検出される操舵角が前記特定の角度範囲内の値であるとき、前記モータ中点を演算する第２の中点演算部と、前記第１の中点演算部により演算される前記モータ中点、または前記第２の中点演算部により演算される前記モータ中点を使用して、前記第２の演算部で使用される操舵角を絶対角で演算する絶対角演算部と、を備えて構成してもよい。この場合、前記絶対角演算部は、前記第２の中点演算部により前記モータ中点が演算されるとき、前記第１の中点演算部により演算される前記モータ中点に代えて、前記第２の中点演算部により演算される前記モータ中点を使用して前記第２の演算部で使用される操舵角を絶対角で演算することが好ましい。

この構成によれば、絶対角センサを通じて検出される操舵角が特定の角度範囲内の角度かどうかに関わらず、第１の中点演算部によりモータ中点が演算される。このため、操舵角演算部は、第１の中点演算部によって演算されたモータ中点を使用することによって、速やかにモータの回転角に基づく操舵角（絶対角）を演算することができる。そして、第２の中点演算部によって、より精度の高いモータ中点が演算された以降、操舵角演算部は第２の中点演算部によって演算されたモータ中点を使用することによって、より精度の高い操舵絶対角を演算することができる。

上記の操舵制御装置において、前記第１の中点演算部は、車両走行用の駆動源が始動された直後に前記モータ中点を演算することが好ましい。また、前記第２の中点演算部は、車両走行用の駆動源が始動された直後において、前記絶対角センサを通じて検出される操舵角が前記特定の角度範囲内の値であるとき、前記モータ中点の演算を実行しないことが好ましい。

この構成によれば、車両走行用の駆動源が始動された直後、絶対角センサを通じて検出される操舵角がどのような角度であれ、第１の中点演算部によりモータ中点が演算される。これにより、操舵角を使用する操舵制御の実行に対する即時対応が可能となる。また、車両走行用の駆動源が始動された直後において、絶対角センサを通じて検出される操舵角が特定の角度範囲内の角度であるときには、第１の中点演算部により演算されるモータ中点の精度が確保される。このため、車両走行用の駆動源が始動された直後において、絶対角センサを通じて検出される操舵角が特定の角度範囲内の値であるとき、第２の中点演算部はモータ中点の演算を実行しなくてもよい。

上記の操舵制御装置において、前記第１の中点演算部および前記第２の中点演算部は、それぞれ前記モータ中点を演算した以降、前記モータ中点の演算を停止することが好ましい。

上記の操舵制御装置において、前記ラックアンドピニオンは、ステアリングホイールの操作に連動して回転するピニオン軸と、前記ピニオン軸の回転に応じて軸方向に往復動する転舵軸と、を備え、前記モータの回転は減速機構を介して前記転舵軸に付与されることを前提として、前記ピニオン軸の回転に対する比ストロークと、前記モータの回転に対する比ストロークとが異なっていてもよい。

本発明の操舵制御装置によれば、相対角センサを通じて検出されるモータの回転角に基づき、操舵絶対角をより正確に検出することができる。

操舵制御装置の一実施の形態が搭載される電動パワーステアリング装置の概略構成図。 （ａ）は操舵角と比ストロークとの関係を示すグラフ、（ｂ）は操舵角と換算値との関係を示すマップ。 一実施の形態における操舵制御装置の制御ブロック図。 一実施の形態における電流指令値演算部の制御ブロック図。 一実施の形態における操舵角演算部の制御ブロック図。 一実施の形態における操舵角と比ストロークとの関係を示すグラフ。

以下、操舵制御装置を電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）の制御装置に具体化した一実施の形態を説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１は、運転者の操舵に基づいて車両の進行方向を変更する操舵機構２０、運転者の操舵を補助する操舵補助機構２１、および操舵補助機構２１の作動を制御する操舵制御装置としてのＥＣＵ（電子制御装置）２２を有している。

図１に示すように、操舵機構２０は、ステアリングホイール２が固定されるステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３の回転に応じて軸方向に往復動するラック軸５とを備えている。ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２側から順にコラム軸７、中間軸８、およびピニオン軸９が連結されてなる。ラック軸５とピニオン軸９とは互いに交差して設けられている。ピニオン軸９に設けられたピニオン歯９ａがラック軸５に設けられた第１のラック歯５ａに噛合されることにより第１のラックアンドピニオン機構１１が構成されている。ラック軸５の両端には、それぞれタイロッド１２を介して転舵輪１３のナックルが連結されている。したがって、ステアリングホイール２の操作に伴うステアリングシャフト３の回転は第１のラックアンドピニオン機構１１によりラック軸５の軸方向における往復動に変換され、この往復動がタイロッド１２を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪１３の転舵角が変更される。

第１のラックアンドピニオン機構１１としては可変ギヤ比（バリアブルギヤレシオ）型のものが採用されている。すなわち、ラック軸５における第１のラック歯５ａが設けられた部分において、ステアリングホイール２の操舵中立位置に対応する中央付近から左右の操舵限界位置であるストロークエンド付近へ向けて比ストロークが連続的に増大するように、第１のラック歯５ａの諸元（歯のピッチおよび圧力角など）が設定されている。ここで、比ストロークとは、ピニオン軸９（ステアリングホイール２）が１回転したときのラック軸５の移動距離をいう。操舵角θｓと比ストロークとの関係は、次の通りである。

図２（ａ）のグラフに示すように、操舵角θsの絶対値が第１の操舵角θｓ１以下である操舵中立位置近傍の領域Ａにおいて、比ストロークＣｆは第１の比ストロークＣｆ１（一定）に設定されている。また、操舵角θｓの絶対値が第１の操舵角θｓ１よりも大きく、かつ第２の操舵角θｓ２以下の領域Ｂにおいて、比ストロークＣｆは操舵角θsの絶対値が増大するにつれて徐々に大きくなるように設定されている。また、操舵角θｓの絶対値が第２の操舵角θｓ２よりも大きく、かつ第３の操舵角θｓ３以下であるストロークエンド近傍の領域Ｃにおいて、比ストロークＣｆは、第２の比ストロークＣｆ２（一定）に設定されている。第２の比ストロークＣｆ２は、第１の比ストロークＣｆ１よりも大きな値である。

なお、図２（ａ）のグラフでは、操舵中立位置（θｓ＝０）を基準として右操舵したときの操舵角θｓを正の値、同じく左操舵したときの操舵角θｓを負の値で示している。
このように操舵角θｓに対する比ストロークＣｆを設定することにより、操舵角θsの絶対値が大きくなるほど、転舵輪１３の転舵角がより大きく変化する。このため、直進走行時あるいは高速走行時における操縦性を確保しつつ、据え切り時あるいは低速走行時におけるステアリングホイール２の操作性を向上させることができる。

図１に示すように、操舵補助機構２１は、その駆動源となるモータ２３と、モータ２３にウォームアンドホイールなどの減速機構２４を介して連結されるピニオン軸２５とを備えている。モータ２３としては、例えば三相のブラシレスモータが採用される。モータ２３には、レゾルバなどの相対角センサ２６が設けられている。相対角センサ２６は、モータ２３の回転角θｍを３６０°の範囲の相対角で検出する。また、ラック軸５とピニオン軸２５とは互いに交差して設けられている。ピニオン軸２５に設けられたピニオン歯２５ａがラック軸５に設けられた第２のラック歯５ｂに噛合されることにより、動力変換機構としての第２のラックアンドピニオン機構２７が構成されている。モータ２３の回転は減速機構２４により減速されて、この減速されるモータ２３の回転力がピニオン軸２５に伝達される。このピニオン軸２５の回転が第２のラックアンドピニオン機構２７によってラック軸５の軸方向における往復動に変換されることにより、ステアリングホイール２の操作が補助される。

なお、第２のラック歯５ｂの諸元は、ラック軸５における第２のラック歯５ｂが設けられた全領域に亘って同一に設定されている。
ＥＣＵ２２は、車載センサの検出結果に基づきモータ２３の作動を制御する。車載センサとしては、前述した相対角センサ２６の他、例えばトルクセンサ３１、車速センサ３２およびステアリングセンサ３３が存在する。トルクセンサ３１は、コラム軸７に設けられたトーションバー３１ａを有している。トルクセンサ３１は、トーションバー３１ａの捻れ角に基づきステアリングシャフト３に付与される操舵トルクＴｈを検出する。車速センサ３２は、車両の走行速度である車速Ｖを検出する。ステアリングセンサ３３は、コラム軸７におけるトルクセンサ３１とステアリングホイール２との間の部分に設けられている。ステアリングセンサ３３は絶対角センサであって、ステアリングホイール２（ステアリングシャフト３）の回転角である操舵角θｓを、３６０°を超える範囲の絶対角で検出する。

ＥＣＵ２２は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき目標アシスト力を演算し、当該目標アシスト力を操舵補助機構２１に発生させるべくモータ２３への給電を制御する。また、ＥＣＵ２２は、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓおよび相対角センサ２６を通じて検出されるモータ２３の回転角θｍに基づき、操舵絶対角を演算し、当該演算される操舵絶対角を使用して、より優れた操舵感を実現するための補償制御を実行する。

次に、ＥＣＵ２２について詳細に説明する。
図３に示すように、ＥＣＵ２２は駆動回路（インバータ回路）４１およびＭＰＵ（Micro-Processing Unit）４２を備えている。

駆動回路４１は、ＭＰＵ４２により生成されるモータ制御信号Ｓｃ（ＰＷＭ駆動信号）に基づいて、直流電源であるバッテリ（＋Ｂ）から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。この変換された三相交流電力は各相の給電経路４３を介してモータ２３に供給される。各相の給電経路４３には電流センサ４４が設けられている。これら電流センサ４４は各相の給電経路４３に生ずる実際の電流値Ｉｍを検出する。

ＭＰＵ４２は、電流指令値演算部５１およびモータ制御信号生成部５２を備えている。電流指令値演算部５１は操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき電流指令値Ｉ^＊を演算する。電流指令値Ｉ^＊は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに応じた適切な大きさの目標アシスト力を発生させるために必要とされるモータ２３に供給するべき電流の目標値を示す。モータ制御信号生成部５２は、電流指令値Ｉ^＊、実際の電流値Ｉｍおよびモータ２３の回転角θｍに基づき、実際の電流値Ｉｍが電流指令値Ｉ^＊に追従するように電流のフィードバック制御を行う。モータ制御信号生成部５２は、電流指令値Ｉ^＊と実際の電流値Ｉｍとの偏差を求め、当該偏差を無くすようにモータ制御信号Ｓｃを生成する。駆動回路４１を通じてモータ制御信号Ｓｃに応じた電流がモータ２３に供給されることにより、モータ２３は目標アシスト力に応じた回転力を発生する。

次に、電流指令値演算部５１について詳細に説明する。
図４に示すように、電流指令値演算部５１は、基本アシスト制御量演算部６１、補償制御量演算部６２、および加算器６３を備えている。

基本アシスト制御量演算部６１は操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき、電流指令値Ｉ^＊の第１の成分として基本アシスト制御量Ｉ１^＊を（電流値）演算する。基本アシスト制御量Ｉ１^＊は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに応じた適切な大きさの目標アシスト力を発生させるための基礎成分である。基本アシスト制御量演算部６１は、ＥＣＵ２２の記憶装置（図示略）に格納されるアシスト特性マップを使用して基本アシスト制御量Ｉ１^＊を演算する。アシスト特性マップは、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき基本アシスト制御量Ｉ１^＊を演算するための車速感応型の三次元マップであって、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほどより大きな値（絶対値）の基本アシスト制御量Ｉ１^＊が算出されるように設定されている。

補償制御量演算部６２は、より優れた操舵感を実現するために基本アシスト制御量Ｉ１^＊に対する補償制御を実行する。この補償制御としては、例えばステアリングホイール２を操舵中立位置に復帰させるステアリング戻し制御がある。

補償制御量演算部６２は、操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、操舵角θｓ（あるいは操舵速度ωｓ）に基づきステアリングホイール２の戻り特性を補償するための補償制御量Ｉ２^＊（電流値）を演算する。この補償制御量Ｉ２^＊は、電流指令値Ｉ^＊の第２の成分である。

加算器６３は基本アシスト制御量Ｉ１^＊に対する補正処理として、基本アシスト制御量Ｉ１^＊に補償制御量Ｉ２^＊を加算することにより電流指令値Ｉ^＊を演算する。補償制御量Ｉ２^＊を使用して基本アシスト制御量Ｉ１^＊を補正することにより、路面反力によるセルフアライニングトルクの過不足が補償される。補償制御量Ｉ２^＊に応じてステアリングホイール２を操舵中立位置に戻す方向へ向けたアシスト力が発生されるからである。

ここで、ステアリングセンサ３３として使用される絶対角センサは、モータ２３の回転角θｍを検出する相対角センサ２６に比べて分解能が低いことがある。このため、図４に二点鎖線で示されるように、電流指令値演算部５１には、操舵角演算部７０が設けられている。操舵角演算部７０は、相対角センサ２６を通じて検出されるモータ２３の回転角θｍに基づき操舵絶対角を演算する。この操舵絶対角は、補償制御量演算部６２で使用される操舵角として３６０°を超える範囲の絶対角として演算されるものである。補償制御量演算部６２は、操舵角演算部７０により演算される操舵絶対角を使用して補償制御量Ｉ２^＊を演算する。

次に、操舵角演算部７０について詳細に説明する。
図５に示すように、操舵角演算部７０は、第１の中点演算部７１、第２の中点演算部７２、切替部７３および絶対角演算部７４を有している。

第１の中点演算部７１は、車両走行用の駆動源が始動された直後、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓ、および相対角センサ２６を通じて検出されるモータ２３の回転角θｍを使用して、モータ中点θｍ０１を演算する。モータ中点θｍ０１とは、ステアリングホイール２が車両直進時の操舵中立位置に位置しているときの操舵角θｓ（舵角中点）に対応するモータ２３の回転角θｍをいう。第１の中点演算部７１は、ＥＣＵ２２の記憶装置（図示略）に記憶された換算マップを使用して、モータ中点θｍ０１を演算する。

図２（ｂ）のグラフに示すように、換算マップＭｃは、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓと換算値θｓｍとの関係を規定する。換算値θｓｍは、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓを、理論上の比ストロークＣｆを考慮して、モータ２３の回転角θｍに換算した値である。換算値θｓｍは、操舵角θｓに対して、その操舵角θｓでのステアリングシャフト３の回転量に対するモータ２３の回転量の比を乗算することにより求められる。

換算マップＭｃの特性は次の通りである。すなわち、比ストロークＣｆが第１の比ストロークＣｆ１（一定）である領域Ａにおいて、換算値θｓｍの絶対値は、操舵角θｓの絶対値が大きくなるほど第１の比ストロークＣｆ１に応じて線形的に大きくなる。また、操舵角θｓの絶対値が大きくなるほど比ストロークＣｆが連続的に増大する領域Ｂにおいて、換算値θｓｍの絶対値は、操舵角θｓの絶対値が増大するにつれて非線形的に大きくなる。これは、ステアリングシャフト３の回転量に対するモータ２３の回転量の比は、比ストロークＣｆの値に応じて変化するからである。また、比ストロークＣｆが第２の比ストロークＣｆ２（一定）である領域Ｃにおいて、換算値θｓｍの絶対値は、操舵角θｓの絶対値が大きくなるほど第２の比ストロークＣｆ２に応じて線形的に大きくなる。

第１の中点演算部７１は、次式（Ａ）で示されるように、相対角センサ２６を通じて検出されるモータ２３の回転角θｍから、換算マップＭｃに基づき得られる換算値θｓｍを減算することにより、モータ中点θｍ０１を演算する。ただし、第１の中点演算部７１は、一度モータ中点θｍ０１を演算した以降、モータ中点θｍ０１の演算を停止する。

θｍ０１＝θｍ−θｓｍ …（Ａ）
このように、比ストロークＣｆが操舵角θｓに応じて変化することを踏まえてモータ中点θｍ０１を演算することにより、理論上はモータ中点θｍ０１を演算する際の操舵角θｓがどのような角度であっても、モータ中点θｍ０１の演算精度を確保することが可能である。すなわち、先の式（Ａ）に基づき演算されるモータ中点θｍ０１は、実際にステアリングホイール２が操舵中立位置に操舵されたときのモータ２３の回転角θｍ（実際のモータ中点）に対して、近似した値となる。

しかし、第１の中点演算部７１は、車両走行用の駆動源が始動された直後、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓがどのような角度であれ、モータ中点θｍ０１を演算する。このため、次のことが懸念される。

図６のグラフに示すように、ＥＰＳ１の各構成部材の寸法公差あるいは組付け公差に起因して、操舵角θｓと比ストロークＣｆとの関係が、図６のグラフに実線で示される実際上の関係と、図６のグラフに二点鎖線で示される理論上の関係とで異なるおそれがある。特に、操舵角θｓに応じて比ストロークＣｆが変化する領域（図２（ａ）における領域Ｂ）においては、比ストロークＣｆに対するＥＰＳ１の各構成部材の寸法公差あるいは組付け公差の影響がより大きく現れる。

ここで換算マップＭｃは、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓと、操舵角θｓに対する理論上の比ストロークＣｆを考慮した操舵角θｓの換算値θｓｍとの関係を規定するものである。このため、換算マップＭｃに基づく換算値θｓｍを使用して得られるモータ中点θｍ０１が、ＥＰＳ１の各構成部材の寸法公差あるいは組付け公差に応じて、実際のモータ中点と異なる値となるおそれがある。

そこで、操舵角演算部７０には、第２の中点演算部７２および切替部７３が設けられている。
第２の中点演算部７２は、第１の中点演算部７１と同様に、換算マップＭｃを使用して、先の式（Ａ）に基づきモータ中点θｍ０２を演算する。ただし、第２の中点演算部７２は、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが、操舵角θｓに対して比ストロークＣｆが変化しない角度範囲内の値に至ったとき、モータ中点θｍ０２を演算する。

図６のグラフに示すように、ここでは操舵角θｓの絶対値が第５の操舵角θｓ５の絶対値（＜│θｓ１│）以下であるとき、および操舵角θｓの絶対値が第４の操舵角θｓ４の絶対値（＞│θｓ２│）以上であるとき、操舵角θｓに対する理論上の比ストロークＣｆと実際上の比ストロークＣｆとが一致している。このため、ＥＰＳ１の各構成部材の寸法公差あるいは組付け公差を考慮した実験などに基づき、２つの角度範囲が設定されている。第１の角度範囲Ｒ１は次式（Ｂ）で、第２の角度範囲Ｒ２は次式（Ｃ）で表される。

０≦│θｓ│≦│θｓ５│ …（Ｂ）
│θｓ４│≦│θｓ│≦│θｓ３│ …（Ｃ）
第２の中点演算部７２は、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが第１の角度範囲Ｒ１内の角度、あるいは第２の角度範囲Ｒ２内の角度に至ったとき、先の式（Ａ）に基づきモータ中点θｍ０２を演算する。また、第２の中点演算部７２は、モータ中点θｍ０２の演算を実行完了したかどうかを示す通知信号Ｓを生成する。

なお、第２の中点演算部７２は、一度モータ中点θｍ０２を演算した以降、モータ中点θｍ０２の演算を停止する。すなわち、第２の中点演算部７２は、モータ中点θｍ０２を演算した後、再びステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが所定の角度範囲（Ｒ１，Ｒ２）内の角度に至ったとしても、モータ中点θｍ０２を演算しない。

切替部７３は、第２の中点演算部７２により生成される通知信号Ｓを取り込む。切替部７３は、通知信号Ｓがモータ中点θｍ０２の演算が実行完了していない旨示すものであるとき、第１の中点演算部７１により演算されるモータ中点θｍ０１を絶対角演算部７４へ供給する。切替部７３は、通知信号Ｓがモータ中点θｍ０２の演算が実行完了した旨示すものであるとき、第２の中点演算部７２により演算されるモータ中点θｍ０２を絶対角演算部７４へ供給する。

絶対角演算部７４は、切替部７３から供給されるモータ中点θｍ０１またはモータ中点θｍ０２を使用して、モータ２３の回転角θｍに基づき操舵絶対角θｓａｂを演算する。絶対角演算部７４は、モータ中点θｍ０１またはモータ中点θｍ０２を基準点として、基準点からのモータ２３の回転角θｍの変化量に基づき、モータ２３の回転角θｍを３６０°を超える範囲の絶対角で演算する。

モータ２３とステアリングシャフト３とは、第１のラックアンドピニオン機構１１、第２のラックアンドピニオン機構２７および減速機構２４を介して連動する。このため、モータ２３の回転角θｍとステアリングシャフト３（ステアリングホイール２）の回転角である操舵角θｓとの間には相関がある。したがって、モータ２３の回転角θｍに基づき操舵絶対角θｓａｂを求めることができる。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ＥＣＵ２２は、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが、操舵角θｓに対する比ストロークＣｆが一定となる角度範囲（Ｒ１，Ｒ２）内の角度に至ったとき、モータ中点を再学習する。すなわち、ＥＣＵ２２は、操舵絶対角θｓａｂを演算する際の基準点として、第１の中点演算部７１により演算されたモータ中点θｍ０１に代えて、第２の中点演算部７２により演算されたモータ中点θｍ０２を使用する。

ここで、第２の中点演算部７２により演算されるモータ中点θｍ０２は、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが、理論上の比ストロークＣｆと実際上の比ストロークＣｆとが一致する第１の角度範囲Ｒ１内または第２の角度範囲Ｒ２内の値であるときに演算されるものである。このため、第２の中点演算部７２により演算されるモータ中点θｍ０２は、第１の中点演算部７１により演算されたモータ中点θｍ０１に比べて、ＥＰＳ１の各構成部材の寸法公差あるいは組付け公差の影響を受けにくい。

したがって、第２の中点演算部７２により演算されるモータ中点θｍ０２と実際のモータ中点との差が最小限に抑えられる。換言すれば、第２の中点演算部７２により演算されるモータ中点θｍ０２は、実際のモータ中点に対して、より近似した値となる。そして、第２の中点演算部７２によりモータ中点θｍ０２が演算された以降、当該モータ中点θｍ０２を使用することにより、モータ２３の回転角θｍに基づく操舵絶対角θｓａｂの演算精度をより向上させることができる。

（２）モータ中点の再学習は第２の中点演算部７２によってソフトウェア的に行われる。このため、ＥＣＵ２２あるいは操舵機構２０に何らかのハードウェアを追加することなく、モータ中点、ひいてはモータ２３の回転角θｍに基づく操舵絶対角θｓａｂの演算精度を向上させることができる。

（３）第１の中点演算部７１は、車両走行用の駆動源が作動された直後、比ストロークＣｆが一定となる角度範囲（Ｒ１，Ｒ２）内の操舵角θｓかどうかに関わらず、モータ中点θｍ０１を演算する。このため、ＥＣＵ２２は、速やかにモータ２３の回転角θｍに基づく操舵絶対角θｓａｂを使用することができる。そして、第２の中点演算部７２によって、より精度の高いモータ中点θｍ０２が演算された以降、ＥＣＵ２２は第２の中点演算部７２によって演算されたモータ中点θｍ０２を使用することによって、より精度の高い操舵絶対角θｓａｂを演算することができる。したがって、操舵絶対角θｓａｂを使用するＥＰＳ１の制御の実行に対する即時対応を可能としつつ、操舵絶対角θｓａｂの演算精度を確保することができる。

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本実施の形態では、モータ中点θｍ０１，θｍ０２を基準としてモータ２３の回転角θｍ（相対角）に基づきモータ２３の３６０°を超える多回転の絶対角を演算し、この演算されるモータ２３の絶対角に基づき操舵絶対角θｓａｂを演算したが、次のようにしてもよい。すなわち、モータ中点θｍ０１，θｍ０２を基準としたモータ２３の絶対角をＥＰＳ１の制御で使用される操舵絶対角（いわゆる制御舵角）としてもよい。

・本実施の形態では、操舵角演算部７０を電流指令値演算部５１に設けたが、電流指令値演算部５１とは別の演算部として設けてもよい。
・本実施の形態では、操舵角演算部７０の切替部７３と絶対角演算部７４とを別個の演算部として設けたが、切替部７３としての機能を絶対角演算部７４に持たせてもよい。

・本実施の形態において、操舵角θｓに応じた比ストロークＣｆの変化の態様は、ＥＰＳ１の製品仕様などに応じて適宜変更してもよい。例えば図６のグラフにおける第１の操舵角θｓ１から第３の操舵角θｓ３までの角度領域において、操舵角θｓの絶対値が増大するにつれて比ストロークＣｆが連続的に大きくなるように、あるいは連続的に小さくなるように、第１のラック歯５ａの諸元を変更してもよい。この場合、第２の中点演算部７２は、操舵角θｓが第１の角度範囲Ｒ１内の値であるとき、モータ中点θｍ０２を演算する。

・本実施の形態では、操舵補助機構２１は、第２のラックアンドピニオン機構２７を介してモータ２３の回転をラック軸５の往復動に変換したが、例えばボール螺子機構などの他の動力変換機構を介してモータ２３の回転をラック軸５の往復動に変換してもよい。

・本実施の形態において、第１の中点演算部７１および第２の中点演算部７２は、操舵角θｓに対する比ストロークＣｆだけでなく、さらにトーションバー３１ａの捩れ量を考慮してモータ中点θｍ０１，θｍ０２を演算してもよい。トーションバー３１ａの捩れ量は、例えば操舵トルクＴｈおよびトーションバー３１ａの弾性係数に基づき演算される。このようにすれば、より正確なモータ中点θｍ０１，θｍ０２を演算することができる。

・本実施の形態において、ＥＣＵ２２は、換算マップＭｃを参照することにより、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓの換算値θｓｍを演算したが、他の方法により換算値θｓｍを演算してもよい。例えばＥＣＵ２２は、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓを変数とする関数式に基づいて換算値θｓｍを演算してもよい。

・本実施の形態において、第１の中点演算部７１は車両走行用の駆動源が作動された直後にモータ中点θｍ０１を演算したが、第１の中点演算部７１におけるモータ中点θｍ０１の演算タイミングは適宜変更してもよい。例えば、第１の中点演算部７１は車両走行用の駆動源が作動されてから所定の時間が経過したときにモータ中点θｍ０１を演算してもよい。

・本実施の形態において、第２の中点演算部７２は、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが所定の角度範囲（Ｒ１，Ｒ２）内の角度に至る度に、モータ中点θｍ０２を演算するようにしてもよい。この場合、絶対角演算部７４は、第２の中点演算部７２によりモータ中点θｍ０２が演算される度に、操舵絶対角θｓａｂを演算するために使用するモータ中点の値を更新する。

・本実施の形態において、第２の中点演算部７２は、車両走行用の駆動源が作動された直後、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが所定の角度範囲（Ｒ１，Ｒ２）内の角度であるとき、モータ中点θｍ０２の演算を実行しないようにしてもよい。ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが所定の角度範囲（Ｒ１，Ｒ２）内の角度であるとき、操舵角θｓに対する比ストロークＣｆが変化しないため、第１の中点演算部７１により演算されるモータ中点θｍ０１の精度が確保される。

・本実施の形態では、第２の中点演算部７２がモータ中点θｍ０２の演算を実行する角度範囲として、操舵角θｓに対する比ストロークＣｆが一定となる角度範囲（Ｒ１，Ｒ２）を設定した。しかし、操舵角θｓに対する理論上の比ストロークＣｆと実際上の比ストロークＣｆとの差δ（図６を参照）が、ＥＰＳ１の製品仕様などに基づく操舵角θｓに対する許容範囲内であれば、この許容範囲内の差δが生じるおそれのある角度範囲を含むかたちで、第２の中点演算部７２がモータ中点θｍ０２の演算を実行する角度範囲を設定してもよい。

このようにすれば、モータ中点θｍ０２は、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが、理論上の比ストロークＣｆと実際上の比ストロークＣｆとの差δが操舵角θｓに対する許容範囲に収まる特定の角度範囲内の値であるときに演算される。このため、換算値θｓｍを使用して求められるモータ中点θｍ０２と、実際のモータ中点との差についても許容される範囲内となる。したがって、第２の中点演算部７２により演算されるモータ中点θｍ０２を使用することにより、相対角センサ２６を通じて検出されるモータ２３の回転角θｍに基づく操舵絶対角θｓａｂの演算精度を確保することができる。

・本実施の形態において、第２の中点演算部７２は、ステアリングセンサ３３を通じて検出される操舵角θｓが第１の角度範囲Ｒ１内の値であるときのみ、あるいは第２の角度範囲Ｒ２内の値であるときのみ、モータ中点θｍ０２を演算するようにしてもよい。操舵角θｓが第１の角度範囲Ｒ１内の値であるかどうかは、第５の操舵角θｓ５の絶対値を考慮して判定される。操舵角θｓが第２の角度範囲Ｒ２内の値であるかどうかは、第４の操舵角θｓ４の絶対値を考慮して判定される。

・本実施の形態において、操舵角演算部７０として第１の中点演算部７１を割愛した構成を採用してもよい。この場合、切替部７３についても割愛することができる。
・本実施の形態において、第２のラックアンドピニオン機構２７として可変ギヤ比（バリアブルギヤレシオ）型のものを採用してもよい。すなわち、第２のラック歯５ｂの諸元がラック軸５における軸方向位置に応じて異なるように設定されることによって、比ストローク（ここでは、ピニオン軸２５、ひいてはモータ２３が１回転したときのラック軸５の移動距離）がピニオン軸２５、ひいてはモータ２３の回転角に応じて変化する。この場合、換算マップＭｃの換算値θｓｍは、ピニオン軸９の回転に対する理論上の比ストロークおよびピニオン軸２５（モータ２３）の回転に対する理論上の比ストロークを考慮して設定される。このようにすれば、ピニオン軸９の回転に対する比ストロークと、ピニオン軸２５（モータ２３）の回転に対する比ストロークとが異なっている場合であれ、換算マップＭｃを使用することによって、操舵角θｓに対する適切な換算値θｓｍ、ひいては適切なモータ中点θｍ０１，θｍ０２を得ることができる。

２…ステアリングホイール、５…ラック軸（転舵軸）、９…ピニオン軸、１１…第１のラックアンドピニオン機構、２０…操舵機構、２２…ＥＣＵ（操舵制御装置）、２３…モータ、２４…減速機構、２６…相対角センサ、３３…ステアリングセンサ（絶対角センサ）、６１…基本アシスト制御量演算部（第１の演算部）、６２…補償制御量演算部（第２の演算部）、７１…第１の中点演算部、７２…第２の中点演算部、７４…絶対角演算部（第３の演算部）、Ａ…領域（第１の領域）、Ｂ…領域（第２の領域）、Ｃ…領域（第３の領域）、Ｉ^＊…電流指令値（指令値）、Ｉ１^＊…基本アシスト制御量（第１の成分）、Ｉ２^＊…補償制御量（第２の成分）、Ｒ１…第１の角度範囲（特定の角度範囲）、Ｒ２…第２の角度範囲（特定の角度範囲）、Ｔｈ…操舵トルク、θｍ…モータの回転角、θｍ０１，θｍ０２…モータ中点、θｓ…操舵角、θｓａｂ…操舵絶対角、θｓｍ…換算値、θｓ１…第１の操舵角、θｓ２…第２の操舵角、Ｃｆ…比ストローク、Ｃｆ１…第１の比ストローク、Ｃｆ２…第２の比ストローク。

Claims (6)

1. 可変ギヤ比型のラックアンドピニオンを有する操舵機構に付与される動力を発生するモータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御する操舵制御装置であって、
   操舵トルクに応じて前記指令値の第１の成分を演算する第１の演算部と、
   操舵角に基づき第１の成分に対する補償制御量として前記指令値の第２の成分を演算する第２の演算部と、
   絶対角センサを通じて検出される操舵角を比ストロークを考慮して前記モータの回転角に換算した換算値を相対角センサを通じて検出される前記モータの回転角から減算することにより操舵中立位置に対応するモータの回転角であるモータ中点を演算し、この演算されるモータ中点および前記相対角センサを通じて検出される前記モータの回転角に基づき前記第２の演算部で使用される操舵角を絶対角で演算する第３の演算部と、を有し、
   前記第３の演算部は、前記絶対角センサを通じて検出される操舵角が、操舵角に対する理論上の比ストロークと実際上の比ストロークとの差が操舵角に対する許容範囲に収まる特定の角度範囲内の値であるとき、前記モータ中点を演算する操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記比ストロークは、操舵角の絶対値が第１の操舵角以下である操舵中立位置近傍の第１の領域では第１の比ストロークで一定となるように、
   操舵角の絶対値が前記第１の操舵角よりも大きくかつ第２の操舵角以下である第２の領域では操舵角の絶対値が増大するにつれて徐々に大きくなるように、
   操舵角の絶対値が前記第２の操舵角よりも大きな値となる操舵限界位置近傍の第３の領域では第２の比ストロークで一定となるように設定されていて、
   前記特定の角度範囲は、操舵中立位置に対応する操舵角近傍の第１の角度範囲、および操舵限界位置に対応する操舵角近傍の第２の角度範囲の少なくとも一方を含む操舵制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置において、
   前記第３の演算部は、前記絶対角センサを通じて検出される操舵角が前記特定の角度範囲内の値であるかどうかにかかわらず前記モータ中点を演算する第１の中点演算部と、
   前記絶対角センサを通じて検出される操舵角が前記特定の角度範囲内の値であるとき、前記モータ中点を演算する第２の中点演算部と、
   前記第１の中点演算部により演算される前記モータ中点、または前記第２の中点演算部により演算される前記モータ中点を使用して、前記第２の演算部で使用される操舵角を絶対角で演算する絶対角演算部と、を備え、
   前記絶対角演算部は、前記第２の中点演算部により前記モータ中点が演算されるとき、前記第１の中点演算部により演算される前記モータ中点に代えて、前記第２の中点演算部により演算される前記モータ中点を使用して前記第２の演算部で使用される操舵角を絶対角で演算する操舵制御装置。
4. 請求項３に記載の操舵制御装置において、
   前記第１の中点演算部は、車両走行用の駆動源が始動された直後に前記モータ中点を演算し、
   前記第２の中点演算部は、車両走行用の駆動源が始動された直後において、前記絶対角センサを通じて検出される操舵角が前記特定の角度範囲内の値であるとき、前記モータ中点の演算を実行しない操舵制御装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の操舵制御装置において、
   前記第１の中点演算部および前記第２の中点演算部は、それぞれ前記モータ中点を演算した以降、前記モータ中点の演算を停止する操舵制御装置。
6. 請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
   前記ラックアンドピニオンは、ステアリングホイールの操作に連動して回転するピニオン軸と、前記ピニオン軸の回転に応じて軸方向に往復動する転舵軸と、を備え、
   前記モータの回転は減速機構を介して前記転舵軸に付与されることを前提として、
   前記ピニオン軸の回転に対する比ストロークと、前記モータの回転に対する比ストロークとが異なっている操舵制御装置。