(57)【要約】【課題】タイヤの磨耗に起因するグリップ力の低下による操舵感の悪化や車両走行の不安定化を、動的な制御によらずに簡素な構成で防止することが可能な電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】電動パワーステアリング装置に、車両の走行距離を計算する走行距離計算部５１と、走行距離に応じてアシスト率を変化させるアシスト率演算部５２と、を設ける。操舵アシスト力はアシスト率に応じて変化するので、車両走行距離が規定走行距離を越え、アシスト率が低減されて操舵が重くなると、運転者はタイヤの磨耗を認識することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用の電動モータと、少なくとも操舵トルクおよび車両速度を用いて演算した操舵補助指令値に基づき前記電動モータを駆動制御する制御部と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記制御部は、車両の走行距離に応じて操舵アシスト力を変化させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記車両のタイヤ交換後の走行距離を取得する走行距離取得部と、
この走行距離取得部が取得した走行距離を入力とし、当該走行距離が規定走行距離以下のときは前記操舵補助指令値に乗算される操舵アシスト率の値を通常値として出力するとともに、当該走行距離が規定走行距離を越えたときは前記操舵補助指令値に乗算される操舵アシスト率の値を通常値未満に低減して出力するアシスト率演算部と、
を備え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。
【請求項３】
前記走行距離取得部は、前記車両速度を入力として自身で走行速度を計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。
【請求項４】
前記規定走行距離および前記アシスト率の低減特性を可変に設定可能とすることを特徴とする請求項２または３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記走行距離取得部の取得した走行距離をゼロに初期化することが可能であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを用いて車両操舵を補助する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、乗用車やトラック等の車両の操舵力を軽減するため、操舵補助モータによって操舵を補助する装置として、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置が使用されている。電動パワーステアリング装置は、減速機を介してモータの駆動力をステアリングシャフトやステアリング機構のラック軸等に付与することで、運転者がステアリングホイールを操作する際の操作力を軽減するものである。電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクと車両速度（車速）とに基づき、操舵補助のための指令値を演算し、この演算された操舵補助指令値に基づいて電動モータを制御する。このような制御は、電動パワーステアリング装置内に設けられたコントローラにより実行される。
【０００３】
ところで、一般に電動パワーステアリング装置による操舵補助は、タイヤと路面との間の摩擦が確保され、タイヤのグリップ力が所定の範囲内に維持されているという想定のもとに行われている。そのため、タイヤの磨耗や雨等による路面状況の変化に起因してタイヤのグリップ力が低下した場合には、運転者に操舵感の悪化を感じさせることや、車両走行自体が不安定になることがある。
【０００４】
特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置においては、路面状況の変化に応じてタイヤの後輪に発生している横方向のグリップ力に対応する値を算出し、その値を基に操舵補助力を相対的に減少させることによって、車両の走行が不安定となるような過度の操舵を抑制している。
【０００５】
また、特許文献２に記載の電動パワーステアリング装置においては、車両が停止した状態で付加される操舵力とその操舵力に対応するタイヤの舵角関係値との相関関係の変化に基づいてタイヤの状態を判定し、タイヤの異常を検出した場合にはそれを運転者に認識させるものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−４８９９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１５１２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の従来の技術においては、路面状況の変化に応じて横方向のグリップ力に対応する値を算出し、グリップ力に応じて操舵補助力を動的に調整することで横滑りを防止している。したがって、このように動的な制御を行なっていることから、路面摩擦係数を算出するなど種々の演算が必要となり、制御処理が複雑になるという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の従来の技術においては、車両停車時における操舵力と舵角との相関関係を利用してタイヤの状態を判定しているため、車両が長距離を持続して走行しタイヤが磨耗してグリップ力が低下した場合や、雨の日などの路面状況が変化することにより、車両走行が不安定になる場合などに対応することが困難であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤの磨耗に起因するグリップ力の低下による操舵感の悪化や車両走行の不安定化を動的な制御によらずに簡素な構成で防止することが可能な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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータと、少なくとも操舵トルクおよび車両速度を用いて演算した操舵補助指令値に基づき前記電動モータを駆動制御する制御部と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、車両の走行距離に応じて操舵アシスト力を変化させることを特徴とする。
【００１１】
また、前記制御部は、前記車両のタイヤ交換後の走行距離を取得する走行距離取得部と、この走行距離取得部が取得した走行距離を入力とし、当該走行距離が規定走行距離以下のときは前記操舵補助指令値に乗算される操舵アシスト率の値を通常値として出力するとともに、当該走行距離が規定走行距離を越えたときは前記操舵補助指令値に乗算される操舵アシスト率の値を通常値未満に低減して出力するアシスト率演算部と、を備えるように構成することができる。
【００１２】
また、前記走行距離取得部は、前記車両速度を入力として自身で走行速度を計算するものであってもよい。
【００１３】
また、前記規定走行距離および前記アシスト率の低減特性を可変に設定可能とすることが好ましい。
【００１４】
また、前記走行距離取得部の取得した走行距離をゼロに初期化することが可能であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、車両の走行距離に応じて電動パワーステアリング装置の操舵アシスト力を変化させることで、運転者にタイヤの交換時期を認識させることができる。これにより、タイヤの磨耗に起因するグリップ力の低下による操舵感の悪化や、車両走行の不安定化を未然に防ぐことができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１.
図１は、本実施の形態に係る電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置１００の構成を示す図である。図１において、操向ハンドル１のコラム軸２は、減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａおよび４ｂ、ピニオンラック機構５を経て、操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助する操舵補助モータ２０が、減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。ここで、操舵補助モータ２０は、例えば、ブラシレスモータまたはブラシモータである。電動パワーステアリング装置１００を制御する制御部としてのコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１４から内蔵の電源リレー１３を介して電力が供給され、イグニションキー１１からイグニション信号が供給される。また、コントロールユニット３０は、少なくともトルクセンサ１０にて検出された操舵トルクＴと車速センサ１２にて検出された車両速度（車速）Ｖとに基づいて、操舵補助モータ２０の電流指令値を演算し、操舵補助モータ２０の電流検出値が電流指令値に追従するように操舵補助モータ２０を駆動制御する。
【００１８】
図２は、操舵補助モータ２０を制御するコントロールユニット３０の概略的な機能構成を示すブロック図である。コントロールユニット３０は、アシスト指令値演算部５０、走行距離計算部５１、アシスト率演算部５２、位相補償部５３、トルク微分部５４、加算部５５、電流指令部５６、乗算部６０、減算部６１、電流制御部６２、デューティ演算部６３、インバータ６４、および出力電流検出部６５を備えている。
【００１９】
アシスト指令値演算部５０には、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクと、車速センサ１２で検出された車速とが入力される。アシスト指令値演算部５０は、車速をパラメータとして操舵トルクに対応する操舵補助指令値を格納しており、少なくとも入力される操舵トルク及び車速に基づいて、操舵補助モータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値を決定して出力する。
【００２０】
走行距離計算部５１は、入力された車速に基づいて車両の走行距離を計算し、その計算結果をアシスト率演算部５２へ出力する。走行距離の計算は、例えば、所定の時間間隔で入力される車速を時間について積分することでなされる。また、走行距離計算部５１は、タイヤが交換されると走行距離をリセットしゼロに設定する。すなわち、走行距離計算部５１は、タイヤ交換後に走行距離を初期化し、次のタイヤ交換まで走行距離を積算して記録し出力するものである。
【００２１】
アシスト率演算部５２は、走行距離に応じて操舵アシスト力（操舵補助力）を変化させるための変化率である（操舵）アシスト率を決定し出力する。アシスト率としては、走行距離が規定走行距離以下では通常値（すなわち、１または１００％）とし、走行距離が規定走行距離を越えると通常値未満に低減する。例えば、図２では、アシスト率は、走行距離が規定走行距離以下では１００％であり、規定走行距離を越えると走行距離に応じて一定の割合で低減している。アシスト指令値演算部５０から出力された操舵補助指令値には、乗算部６０にて、アシスト率演算部５２からの出力であるアシスト率が乗算され、これにより操舵アシスト力が走行距離に応じて変化するようにしている。
【００２２】
位相補償部５３は、操舵系の安定性を高めるために、アシスト率乗算後の操舵補助指令値を位相補償し、位相補償した操舵補助指令値を出力する。
【００２３】
トルク微分部５４は、操舵トルクの信号を微分して加算部５５に出力する。加算部５５では、操舵トルクの微分を操舵補助指令値に加算することで、アシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償などを行う。加算部５５から出力される操舵補助指令値は電流指令部５６に入力される。
【００２４】
電流指令部５６は、加算部５５から出力される操舵補助指令値に基づいて、電流指令値を決定して減算部６１に出力する。電流制御部６２、デューティ演算部６３は、操舵補助指令値と出力電流検出部６５が検出した操舵補助モータ２０のモータ電流検出値との偏差に基づいて電圧補償量を算出し、この電圧補償量をＰＷＭ処理してＰＷＭ制御信号（モータ駆動指令）をモータ駆動回路であるインバータ６４に出力する。インバータ６４は、デューティ演算部６３から出力された信号に基づき操舵補助モータ２０を駆動する。
【００２５】
なお、アシスト指令値演算部５０、走行距離計算部５１、アシスト率演算部５２、位相補償部５３、トルク微分部５４、加算部５５、電流指令部５６、乗算部６０、減算部６１、電流制御部６２、デューティ演算部６３は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）としてマイクロコンピュータにより実現される。
【００２６】
図３は、本実施の形態の電動パワーステアリング装置における操舵アシスト力の生成について説明するフローチャートである。また、図４は、従来の電動パワーステアリング装置における操舵アシスト力の生成について説明するフローチャートである。
【００２７】
図３に示すように、コントロールユニットの初期化後に（ステップＳ１）、トルクセンサで検出された操舵トルク、続いて、車速が入力される（ステップＳ２、Ｓ３）。次に、走行距離計算部５１にて車両の走行距離を計算し（ステップＳ４）、この走行距離が規定走行距離を超えているか否かを判定する（ステップＳ５）。走行距離が規定走行距離以下である場合にはステップＳ７に進み、走行距離が規定走行距離を越えている場合にはアシスト率演算部５２にてその走行距離に応じてアシスト率を演算する（ステップＳ６）。すなわち、ステップＳ６では、タイヤの磨耗および磨耗によるグリップ力の低下が生じていると判定し、操舵補助モータ２０に流れる電流を抑制して操舵アシスト力を低減させる。これにより、操舵感が悪くなるため、タイヤの交換時期を運転者に認識させることができる。次に、ステップＳ７では、タイヤ交換がなされたか否かを判定し、タイヤ交換がなされた場合には、走行距離は初期化され（ステップＳ８）、続いてステップＳ９に進む。タイヤ交換がなされていない場合には、走行距離はそのまま積算され、続いてステップＳ９に進む。ステップＳ９では、モータ電流値を計算し、ステップＳ１０にて、モータ電流値を操舵補助モータ２０に出力する。さらに、ステップＳ２に戻り、走行中には、以上のような処理が繰り返し行われる。
【００２８】
なお、タイヤ交換による走行距離の初期化は、走行距離計算部５１がタイヤ交換を自動で認識して行ってもよいし、あるいは手動で行うようにしてもよい。
【００２９】
一方、従来の電動パワーステアリング装置では、図４に示すように、コントロールユニットの初期化後に（ステップＳ２０）、トルクセンサで検出された操舵トルクおよび車速
はコントロールユニットのマイクロコンピュータに入力され（ステップＳ２１）、マイクロコンピュータは少なくともこれらの入力値に基づいて操舵補助モータのモータ電流値を計算する（ステップＳ２２）。このモータ電流値は、マイクロコンピュータに接続されＦＥＴなどのモータ駆動素子を用いて構成されたモータ駆動回路に出力され（ステップＳ２３）、このモータ駆動回路を介して操舵補助モータが駆動され、操舵アシスト力は生成される。したがって、タイヤが磨耗しても操舵補助力は通常値であり、運転者はタイヤの磨耗状態等を、操舵を介して認識することはできない。
【００３０】
なお、本実施の形態では、走行距離計算部５１にて走行距離を計算し、この計算値に基づいて操舵アシスト力を変化させるようにしたが、これに限定されず、走行距離を他の手段から取得することで同様の制御を行うものであってもよい。すなわち、走行距離計算部５１をより一般化し、タイヤ交換後の走行距離を取得してアシスト率演算部５２に出力する走行距離取得部を設ける構成としてもよい。
【００３１】
本実施の形態によれば、車両の走行距離に応じて電動パワーステアリング装置の操舵アシスト力を変化させることで、運転者にタイヤの交換時期を認識させることができる。すなわち、走行距離が規定走行距離を越えると、操舵が重くなるので、これにより運転者はタイヤの磨耗を認識することができる。したがって、操舵力変化に基づいてタイヤ交換を実行することで、タイヤの磨耗に起因するグリップ力の低下による操舵感の悪化や、車両走行の不安定化を未然に防ぐことができる、という効果を奏する。
【００３２】
実施の形態２.
本実施の形態は、実施の形態１の構成に加えて、操舵アシスト力を通常値（すなわち、アシスト率１または１００％）からこれ以下の値に低減させる際の開始点である規定走行距離（低減開始距離）を任意に設定可能にするものである。さらに、アシスト率の変化率特性（低減特性）を任意に設定可能とするものである。
【００３３】
図５は、アシスト率の低減開始距離を任意に設定可能とした場合のアシスト率の例を示す図、図６は、アシスト率の変化率特性を任意に設定可能とした場合のアシスト率の例を示す図である。
【００３４】
図５では、規定走行距離（低減開始距離）として、例えば、ａ、ｂ、ｃの３つの距離が示されており、これらの値は任意に設定可能である。そして、各設定値に応じて、走行距離が各設定値を超えると一定の低減率でアシスト率が低下する。
【００３５】
図６では、規定走行距離（低減開始距離）は、距離ａとして固定されているが、それぞれ低減特性の異なる３つのアシスト率の例が示されている。すなわち、距離ａから距離ｄまでの走行距離の変化に対して、アシスト率が１００％からｅ％まで低下する場合、距離ａから距離ｄまでの走行距離の変化に対して、アシスト率が１００％からｆ％まで低下する場合、距離ａから距離ｄまでの走行距離の変化に対して、アシスト率が１００％からｇ％まで低下する場合が示されている。
【００３６】
また、図示はしていないが、図５と図６とを組み合わせた場合、すなわち、規定走行距離（低減開始距離）と低減特性の両方を任意に設定可能とすることが好ましい。
【００３７】
タイヤの種類等の車両特性、運転者の操作、路面状況などによりタイヤの磨耗状態が異なるため、規定走行距離やアシスト率の変化率特性を一律に設定するよりは、状況に応じて可変に設定可能とすることが好ましい。本実施の形態によれば、規定走行距離やアシスト率の変化率特性をアシスト率演算部５２にて任意に設定可能とすることで、このような課題を解決するものである。なお、規定走行距離やアシスト率の変化率特性は、運転者自身により設定できるような構成とすることもできるし、車両機器メーカや車両点検者が設定する構成とすることもできる。
【００３８】
実施の形態３.
本実施の形態は、実施の形態１または２の構成に加えて、走行距離を初期化することが可能な手段、例えば、走行距離初期化のためのスイッチを有するものである。このようなスイッチを操作することで、状況によっては操舵アシスト率を通常の値に復帰させて走行することができる。
【００３９】
また、操舵アシスト力が低減していることを示す警告灯を設けることで、運転者はタイヤ交換時期を視覚的に認識することができる。これにより、アシスト率が低下し始めた初期の段階で、運転者が操舵アシスト力の変化に気がつかない場合に、操舵アシスト力の変化を効果的に認識させることができ、通常の操舵アシスト力で運転をしたい場合などに、スイッチを操作して操舵アシスト率を通常の値に復帰させることができる。
【００４０】
なお、走行距離の初期化は、車両機器メーカや車両点検者のみが設定する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１に係る電動ステアリング装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１において、操舵補助モータを制御するコントロールユニットの概略的な機能構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１の電動パワーステアリング装置における操舵アシスト力の生成について説明するフローチャートである。
【図４】従来の電動パワーステアリング装置における操舵アシスト力の生成について説明するフローチャートである。
【図５】アシスト率の低減開始距離を任意に設定可能とした場合のアシスト率の例を示す図である。
【図６】アシスト率の変化率特性を任意に設定可能とした場合のアシスト率の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  操向ハンドル
２  コラム軸
３  減速ギア
４ａ，４ｂ  ユニバーサルジョイント
５  ピニオンラック機構
６  タイロッド
１０  トルクセンサ
１１  イグニションキー
１２  車速センサ
１３  電源リレー
１４  バッテリ
２０  操舵補助モータ
３０  コントロールユニット（ＥＣＵ）
５０  アシスト指令値演算部
５１  走行距離計算部
５２  アシスト率演算部
５３  位相補償部
５４  トルク微分部
５５  加算部
５６  電流指令部
６０  乗算部
６１  減算部
６２  電流制御部
６３  デューティ演算部
６４  インバータ
６５  出力電流検出部
１００  電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010006265.tif 000005
【図４】
2010006265.tif 000006
【図５】
2010006265.tif 000007
【図６】
2010006265.tif 000008