(57)【要約】【課題】  ハンドルとられに迅速に対応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。【解決手段】  少なくとも操舵トルクに応じて操舵アシスト力を制御する電動パワーステアリング装置１において、左右前輪７ｌ，７ｒの車輪速を検出する車輪速検出センサ１６ｌ，１６ｒと、車体のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１４と、車輪速検出センサ１６ｌ，１６ｒにより検出された左右前輪７ｌ，７ｒの車輪速の差を実車輪速差として設定する実車輪速差設定部３２と、ヨーレートセンサ１４により検出されたヨーレートに基づいて車体の旋回に起因する左右前輪７ｌ，７ｒの車輪速差を旋回起因車輪速差として設定する旋回起因車輪速差設定部３３と、実車輪速差と旋回起因車輪速差との差に基づいて操舵アシスト力を補正する補助反力トルク設定部２４とを有することを特徴とする。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操舵トルクに応じて操舵アシスト力を制御する電動パワーステアリング装置において、
左右前輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
車体のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
前記車輪速検出手段により検出された前記左右前輪の車輪速の差を第１車輪速差として設定する第１車輪速設定手段と、
前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートに基づいて車体の旋回に起因する前記左右前輪の車輪速差を第２車輪速差として設定する第２車輪速設定手段と、
前記第１車輪速差と前記第２車輪速差との差に基づいて前記操舵アシスト力を補正する操舵アシスト力補正手段と
を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に係り、特に路面状態に起因する外乱が加わった際にも、最適な補助操舵力を設定してハンドル取られを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アシストモータによって操舵アシスト力を発生させ、運転者の操舵操作を軽減する電動パワーステアリング装置が広く知られている。このような電動パワーステアリング装置には、操舵アシスト力を運転者のステアリング操作によって加えられる操舵トルクや操舵角、車速等に基づいて設定するだけでなく、例えばヨーレート等の車体の運動状態量に基づいて操舵アシスト力に補助反力トルクを加える補正を行うものがある（例えば、特許文献１）。これによれば、横風等の外乱が車両に作用した際の偏向抑制性能が高まり、車両の走行安定性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４７４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ヨーレートに基づいて操舵アシスト力を補正する場合、ヨーレートが未だ発生していない状況では補助反力トルクを発生させることができないという問題がある。例えば、左右車輪のどちらかが障害物に乗り上げた場合や、左右車輪の間で路面の摩擦係数が相違する場合等の路面状態に起因する外乱が加わると、左右車輪が受ける路面反力に差が生じる。その結果、ハンドル取られが発生するが、ヨーレートは車体が旋回し始めた後に発生することから、ハンドル取られが発生する瞬間に適切な補助反力トルクを発生させることができない。
【０００５】
本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであって、ハンドルとられに迅速に対応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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、第１の発明は、少なくとも操舵トルクに応じて操舵アシスト力を制御する電動パワーステアリング装置（１）において、左右前輪（７）の車輪速を検出する車輪速検出手段（１６）と、車体のヨーレートを検出するヨーレート検出手段（１４）と、前記車輪速検出手段により検出された前記左右前輪の車輪速の差を第１車輪速差として設定する第１車輪速設定手段（３２）と、前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートに基づいて車体の旋回に起因する前記左右前輪の車輪速差を第２車輪速差として設定する第２車輪速設定手段（３３）と、前記第１車輪速差と前記第２車輪速差との差に基づいて前記操舵アシスト力を補正する操舵アシスト力補正手段（２４）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
左右前輪の実際の車輪速差（第１車輪速差）と、ヨーレートに基づいた旋回に起因する左右前輪の車輪速差（第２車輪速差）とを比較することによって外乱に起因する左右前輪の車輪速差を推定することができる。したがって、外乱に起因する左右前輪のこの車輪速差に基づいて操舵アシスト力を補正することにり、ハンドル取られを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す模式図である。
【図２】実施形態に係るステアリング制御装置を示すブロック図である。
【図３】図２の補助反力トルク設定部を示すブロック図である。
【図４】補助反力トルクの設定手順を示すフローチャートである。
【図５】補助反力トルクベース値を示すデータマップである。
【図６】補助反力トルク補正値を示すデータマップである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の電動パワーステアリング装置を車両用操舵装置に適用した一実施形態について詳細に説明する。図１は、実施形態に係るパワーステアリング装置を模式的に示す全体構成図である。
【００１０】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２にステアリングシャフト３を介して一体的に回転可能に連結されたピニオン４と、ピニオン４に噛み合って車幅方向に往復動可能に設けられたラック軸５とを有するラック・アンド・ピニオン機構を備えている。ラック軸５の両端には、タイロッド６を介して操向車輪としての左右の前輪７を軸支するナックルアーム８が連結されており、ステアリングホイール２の回転操作に応じて左右の前輪７が転舵されるようになっている。ラック軸５にはアシストモータ（電動機）９が同軸に装着されており、このアシストモータ９が発生するアシスト力によって運転者の手動操舵力が軽減される。
【００１１】
ステアリングシャフト３には、ステアリングホイール２の操舵角から操舵角速度ωを検出する操舵角速度センサ１１が設けられ、ピニオン４の近傍には、ピニオン４に作用する操舵トルクＴを検出する操舵トルクセンサ１２が設けられている。また、車体の適所には、車速Ｖを検出する車速センサ１３と、車体に発生するヨーレートγを検出するヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）１４とが設けられている。左右車輪７ｌ，７ｒの近傍には、左右前輪の車輪速度（回転速度）Ｖｗｌ，Ｖｗｒを検出する車輪速センサ（車輪速検出手段）１６ｌ，１６ｒが設けられている。
【００１２】
これらの操舵角速度センサ１１、操舵トルクセンサ１２、車速センサ１３、ヨーレートセンサ１４、車輪速センサ１６ｌ，１６ｒの各出力信号は、電動パワーステアリング装置１の動作を統括的に制御するステアリング制御装置（ＥＰＳ−ＥＣＵ）２１に入力される。
【００１３】
ステアリング制御装置２１は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、各センサ１１〜１４，１６の出力信号に基づき、アシストモータ９を駆動制御するための制御目標値（目標電流Ｉｔ）を決定し、アシストモータ９の駆動回路２２に入力する。駆動回路２２は、ＦＥＴのブリッジ回路等から構成されており、ステアリング制御装置２１が決定した制御目標値に基づきアシストモータ９に電力を供給し、これによりアシストモータ９の出力トルクが制御される。
【００１４】
図２は、実施形態に係るステアリング制御装置２１を示すブロック図である。図２に示すように、ステアリング制御装置２１は、補助操舵トルク設定部２３と、補助反力トルク設定部２４と、目標電流設定部２５と、出力電流制御部２６とを備えている。
【００１５】
補助操舵トルク設定部２３は、運転者によるステアリングホイール操作を検出し、その操作量に応じて操作負荷を軽減するべくアシストトルクの目標値を設定するものである。補助操舵トルク設定部２３は、操舵角速度センサ１１、操舵トルクセンサ１２、車速センサ１３からの各検出信号が入力しており、それらの検出信号に基づいて通常のアシスト制御を行う補助操舵トルク目標値Ｔａを設定し、これを目標電流設定部２５に出力する。
【００１６】
補助反力トルク設定部２４は、外乱に対する操作負荷を軽減するべくヨーレート等の車両挙動に応じて補助反力トルクの目標値を設定するものである。補助反力トルク設定部２４は、車速センサ１３、ヨーレートセンサ１４、車輪速センサ１６ｌ，１６ｒからの出力信号に基づいて補助反力トルク目標値Ｔｂを設定し、これを目標電流設定部２５に出力する。
【００１７】
目標電流設定部２５は、補助操舵トルク設定部２３から入力した補助操舵トルク目標値Ｔａと、補助反力トルク設定部２４から入力した補助反力トルク目標値Ｔｂとに基づきアシストモータ９に対する目標電流Ｉｔを設定し、これを出力電流制御部２６に出力する。出力電流制御部２６は、目標電流Ｉｔに基づいて駆動回路２２を制御し、アシストモータ９を駆動する。また、出力電流制御部２６は、アシストモータ９の実電流Ｉａと目標電流Ｉｔとの間でフィードバック制御を行うようになっている。
【００１８】
図３は、補助反力トルク設定部２４を示すブロック図である。図３に示すように、補助反力トルク設定部（補正手段）２４は、補助反力トルクベース値設定部３１と、実車輪速差算出部（第１車輪速差算出手段）３２と、旋回起因車輪速差算出部（第２車輪速差算出手段）３３と、補助反力トルク補正値設定部３４と、補助反力トルク目標値設定部３５とを備えている。
【００１９】
補助反力トルクベース値設定部３１は、車速センサ１３およびヨーレートセンサ１４からの入力信号に基づいて補助反力トルクベース値Ｔ１を設定し、これを補助反力トルク目標値設定部３５に出力する。
【００２０】
実車輪速差算出部３２は、左右前輪の車輪速センサ１６ｌ，１６ｒからの出力信号に基づいて、実際の左右前輪の速度差である実車輪速差（第１車輪速差）Ｓ＿ＬＶを算出し、これを補助反力トルク補正値設定部３４に出力する。
【００２１】
旋回起因車輪速差算出部３３は、ヨーレートセンサ１４からの出力信号に基づいて、車体の旋回に起因する左右前輪の速度差である旋回起因車輪速差（第２車輪速差）γ＿ＬＶを算出し、これを補助反力トルク補正値設定部３４に出力する。ここで、旋回起因車輪速差γ＿ＬＶとは、車両の旋回時に内輪および外輪の走行距離の相違に起因して発生する車輪速差をいう。
【００２２】
補助反力トルク補正値設定部３４は、実車輪速差Ｓ＿ＬＶと、旋回起因車輪速差γ＿ＬＶとに基づいて外乱に起因する車輪速差（外乱起因車輪速差）ΔＬＶを算出し、この外乱起因車輪速差ΔＬＶに基づいて補助反力トルク補正値Ｔ２を設定する。ここで、外乱とは路面の凹凸や摩擦係数の変化をいう。例えば、左右いずれかの車輪が路面の凸部に接触した場合や乗り上げた場合、凸部に接触等している車輪は回転が阻害されて車輪速が低下し、他方の車輪との間で車輪速差を生じる。また、左右前輪の間で走行する路面の摩擦係数が異なる場合、摩擦係数が小さい路面（低μ路）側の車輪では、加速時においては車輪速が他方に比べて増大し、制動時においては車輪速が他方に比べて低下する。左右前輪７の車輪速差は、車体の旋回と、外乱とによって生じるため、実車輪速差Ｓ＿ＬＶから旋回に起因する旋回起因車輪速差γ＿ＬＶを減じることによって外乱起因車輪速差ΔＬＶを算出することができる。補助反力トルク補正値設定部３４は、設定した補助反力トルク補正値Ｔ２を補助反力トルク目標値設定部３５に出力する。
【００２３】
補助反力トルク目標値設定部３５は、補助反力トルクベース値Ｔ１と、補助反力トルク補正値Ｔ２とに基づいて、補助反力トルク目標値Ｔｂを設定し、これを目標電流設定部２５に出力する。
【００２４】
以上のように構成したステアリング制御装置２１の補助反力トルク設定部２４の処理手順について、図４のフローチャートを参照して説明する。図４は、補助反力トルクの設定手順を示すフローチャートである。自動車が走行を開始すると、ステアリング制御装置２１は、所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）で図４の補助反力トルク設定処理を繰り返し実行する。
【００２５】
補助反力トルク設定処理を開始すると、ステアリング制御装置２１は、補助操舵トルク設定部２３において、車速センサ１３とヨーレートセンサ１４とから読み込んだ車速Ｖとヨーレートγに基づいて図５に示すデータマップから補助反力トルクベース値Ｔ１を設定する（Ｓ１）。図５は、補助反力トルクベース値Ｔ１を示すデータマップである。図５に示すデータテーブルは、車速センサ１３からの検出信号、即ち車速Ｖに応じて異なるデータテーブルを切り替えて使用し、車速Ｖが大きいと、同じヨーレートγでも補助反力トルクベース値Ｔ１は大きくなる。また、特に車速Ｖ＝０のとき、補助反力トルクベース値Ｔ１はヨーレートγの検出値に関わらず０に設定される。
【００２６】
次に、実車輪速差算出部３２において、左右前輪車輪速センサ１６ｌ，１６ｒから読み込んだ左前輪車輪速Ｖｗｌと右前輪車輪速Ｖｗｒとの差をとり、実車輪速差Ｓ＿ＬＶを算出する（Ｓ２）。
【００２７】
続いて、旋回起因車輪速差算出部３３において、ヨーレートセンサ１４から読み込んだヨーレートγに左右前輪７のトレッド長Ｌを掛けることにより、旋回起因車輪速差γ＿ＬＶを算出する（Ｓ３）。トレッド長Ｌは、各車両毎に規定された値が予めステアリング制御装置２１に記憶されている。
【００２８】
そして、補助反力トルク補正値設定部３４において、実車輪速差Ｓ＿ＬＶと旋回起因車輪速差γ＿ＬＶとの差をとって外乱起因車輪速差ΔＬＶを算出し、外乱起因車輪速差ΔＬＶと、車速Ｖとに基づいて図６に示すデータマップから補助反力トルク補正値Ｔ２を設定する（Ｓ５）。図６は、補助反力トルク補正値Ｔ２を示すデータマップである。図５に示すデータテーブルは、車速センサ１３からの検出信号、即ち車速Ｖに応じて異なるデータテーブルを切り替えて使用し、車速Ｖが大きいと、同じ外乱起因車輪速差ΔＬＶでも補助反力トルクベース値Ｔ１は大きくなる。また、特に車速Ｖ＝０のとき、補助反力トルク補正値Ｔ２は外乱起因車輪速差ΔＬＶの検出値に関わらず０に設定される。
【００２９】
次に、補助反力トルク目標値設定部３５において、補助反力トルクベース値Ｔ１と補助反力トルク補正値Ｔ２とを加算して補助反力トルク目標値Ｔｂを算出し（Ｓ６）、補助反力トルク目標値Ｔｂが最大値Ｔｂｍａｘを超えているか否かを判定する（Ｓ７）。補助反力トルク目標値Ｔｂが最大値Ｔｂｍａｘを超えている場合（Ｙｅｓ）、補助反力トルク目標値Ｔｂを最大値Ｔｂｍａｘにする（Ｓ９）。続いて、補助反力トルク目標値Ｔｂが負の最小値（−Ｔｂｍａｘ）より小さいか否かを判定し（Ｓ８）、補助反力トルク目標値Ｔｂが負の最小値をより小さい場合（Ｙｅｓ）、補助反力トルク目標値Ｔｂを最小値−Ｔｂｍａｘとする（Ｓ１０）。
【００３０】
このようにして決定された補助反力トルク目標値Ｔｂは、目標電流設定部２５において別に求めた補助操舵トルク目標値Ｔａと加算され、その加算値に基づいて目標電流Ｉｔが設定される。出力電流制御部２６は、目標電流Ｉｔに基づいて駆動回路２２を制御してアシストモータ９を駆動される。
【００３１】
上記の処理を行うことによって、外乱に起因する左右前輪の車輪速差ΔＬＶを推定し、この外乱起因車輪速差ΔＬＶに基づいて補助反力トルク目標値Ｔｂを設定するため、ハンドル取られを抑制する方向に操舵アシスト力が加えられる。ハンドル取られは、左右前輪に車輪速差が生じた後に発生するため、車輪速差に基づいて操舵アシスト力を加えることによってハンドル取られが発生する瞬間に操舵アシスト力を付与することができる。そのため、ハンドル取られを抑制するため運転者の操作負担を軽減することができるとともに、違和感のない操作フィ−リングを与えることができる。
【００３２】
車輪速差は、路面起因の外乱に対してヨーレートよりも迅速に変化が表れるため、車輪速差に基づいて補助反力トルク目標値Ｔｂを設定することにより、ヨーレートのみに基づいて補助反力トルク目標値Ｔｂを設定する場合よりも、ハンドル取られに対して応答性よく操舵アシスト力を付与することができる。
【００３３】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、本実施形態では旋回起因車輪速差を算出するために、ヨーレートセンサから検出した実際のヨーレートに用いたが、操舵角や車速等から算出した規範ヨーレートを代わりに用いてもよい。また、本実施形態では実車輪速速差の算出するために、左右前輪の車輪速を用いたが、左右後輪の車輪速を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１・・電動パワーステアリング装置、２・・ステアリングホイール、７ｌ，７ｒ・・前輪、９・・アシストモータ、１１・・操舵角速度センサ、１２・・操舵トルクセンサ、１３・・車速センサ（車輪速検出手段）、１４・・ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）、１６ｌ，１６ｒ・・車輪速センサ、２１・・ステアリング制御装置、２３・・補助操舵トルク設定部、２４・・補助反力トルク設定部（操舵アシスト力補正手段）、２５・・目標電流設定部、２６・・出力電流制御部、３１・・補助反力トルクベース値設定部、３２・・実車輪速差算出部（第１車輪速算出手段）、３３・・旋回起因車輪速差算出部（第２車輪速算出手段）、３４・・補助反力トルク補正値設定部、３５・・補助反力トルク目標値設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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