(57)【要約】【課題】イグニションスイッチのオンの直後から、舵角反力制御を適切に行える舵角反力制御装置を提供する。【解決手段】舵角中点を学習した後に、舵角に応じて舵角中点の方向へアシスト力に対する反力を転舵輪１０に付与する舵角反力制御装置５であって、学習する前においては、操舵方向と操舵トルクの方向とが異なっている場合にのみ、舵角に応じない反力を転舵輪に付与する。これにより、中点ズレが切り側よりも影響が少ない戻り側でのみ制御することで、学習前の戻りの商品性を確保することが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵角中点を学習した後に、舵角に応じて前記舵角中点の方向へアシスト力に対する反力を転舵輪に付与する舵角反力制御装置であって、
前記学習する前においては、操舵方向と操舵トルクの方向とが異なっている場合にのみ、前記舵角に応じない前記反力を前記転舵輪に付与することを特徴とする舵角反力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、舵角に応じてアシスト力に対する反力を転舵輪に付与する舵角反力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
舵角反力制御は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に適用され、舵角に応じてアシスト力に対する反力を変化させる。この舵角反力制御によれば、運転者は、快適な操舵感覚を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
ところで、舵角センサには、絶対的な舵角を検知するものと、相対的な舵角を検知するものとがある。後者の舵角センサ（相対角センサ）の場合、現在の舵角からどれだけ舵角が変化したかを検知することはできるが、絶対的な舵角を検知することはできない。このため、相対角センサの場合、０点（操舵前の位置）を把握しておく必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５６４２５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、イグニッションオフからオンまでの間に何らかの理由で舵角が変化し、その状態でイグニッションオンされると、誤った舵角を出力してしまう。このため、相対角センサの場合、イグニッションオン後にゼロ（０）点補正（つまり中点学習）がされないと正しい舵角を得ることができないので、中点学習が完了するまでは、舵角反力制御がなされないようにしている。
【０００５】
つまり、相対角センサの場合、中点学習が終わる前、仮に中点ズレがある状態で舵角反力制御を行うと、操舵反力の左右差が発生するという問題があるので、中点学習が終わるまで、折角の舵角反力制御の機能を活用することができないようにしていた。このため、例えば、ハンドル戻りの商品性に関して改良すべき点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、イグニションスイッチのオンの直後から、（舵角）反力制御を適切に行える舵角反力制御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】
【０００７】
本発明は、舵角中点を学習した後に、舵角に応じて前記舵角中点の方向へアシスト力に対する反力を転舵輪に付与する舵角反力制御装置であって、
前記学習する前においては、操舵方向と操舵トルクの方向とが異なっている場合にのみ、前記舵角に応じない前記反力を付与することを特徴としている。
【０００８】
後記する実施形態では、操舵方向と操舵トルクの方向とに基づいて、ステアリングハンドルの「戻り」か否かを判定し、舵角中点の学習前は、操舵方向と操舵トルクの方向とが異なっている「戻り」の場合にのみ、舵角に応じない反力制御を有効とするようにした。これによれば、舵角が絶対値としてどの位置であるのかが不明でも、中点ズレが切り側よりも影響が少ない戻り側でのみ制御することにより、学習前の戻りの商品性を確保することが出来る。
【０００９】
なお、操舵方向とは、転舵輪が中点よりも右側にあるか左側にあるかではなく、転舵輪が変角（回転）している方向であり、ステアリングハンドル（ステアリング用の電動モータ）が回転している方向である。これに対し、操舵トルクの方向とは、ステアリング系の途中に設けられたトルクセンサが検知している操舵トルクの方向である。
【００１０】
運転者がステアリングハンドルを回す操舵方向と、同時に、運転者がステアリングハンドルに作用させる操舵トルクの方向とは、一見すると常に一致するように考えられる。しかし、ステアリングハンドルは、ドライバの操舵によらず、セルフアライニングトルク（適宜「ＳＡＴ」という）により舵角の中点方向に回転される場合もあるというように、操舵方向とトルクの方向とは、必ずしも一致しない。具体的には、車両が交差点を通過した後、ＳＡＴによりステアリングハンドルが中点方向に戻っているときに、運転者がステアリングハンドルを軽く抑えているような場合は、操舵トルクの方向と操舵方向とは一致しない。また、Ｓ字やスラロームなどにおいて、ハンドル操作を反転させる場合なども、操舵トルクの方向と操舵方向とは一致しない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、イグニションスイッチのオンの直後から、舵角反力制御を適切に行える舵角反力制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る舵角反力制御装置（制御部）を備えた電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る舵角反力制御装置（制御部）の構成図である。
【図３】舵角反力制御装置（制御部）において実施されるステアリングアシスト方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１４】
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（ステアリングハンドル）２と、転舵輪１０と、ステアリングホイール２と転舵輪１０との間を連結する連結部材とを有している。連結部材は、ステアリングホイール２に加えられた操舵トルクを転舵輪１０に伝達し、転舵輪１０を転舵させる。その連結部材は、ステアリング軸１２と、自在継ぎ手１３と、ピニオン軸１４と、減速機構１５と、ピニオンギア１６と、ラックギア１７と、ラック軸１８と、タイロッド９とを有している。
【００１５】
ステアリング軸１２は、ステアリングホイール２に一体に設けられ、自在継ぎ手１３を介してピニオン軸１４に連結されている。ピニオン軸１４の先端に設けられたピニオンギア１６に噛み合うように、ラックギア１７がラック軸１８に設けられている。ピニオンギア１６とラックギア１７の噛み合いにより、ピニオン軸１４さらにはステアリング軸１２、ステアリングホイール２の回転運動は、ラック軸１８の長手方向（車幅方向）の往復運動に変換される。ラック軸１８の両端には、タイロッド９を介して、転舵輪１０が連結されている。
【００１６】
また、電動パワーステアリング装置１は、ＥＰＳモータ（電動モータ）８を有している。ＥＰＳモータ８は、ステアリングホイール２の操舵の方向に対して順方向又は逆方向に、発生させたアシストトルク（アシスト力）を減速機構１５に伝達させる。ＥＰＳモータ８は、発生させたアシストトルクを減速機構１５を介してピニオン軸１４に作用させる。これにより、電動パワーステアリング装置１は、運転者がステアリングホイール２に加えた操舵トルクをピニオン軸１４に伝達するとともに、ＥＰＳモータ８で発生させたアシストトルクをピニオン軸１４に伝達し、ピニオンギア１６とラックギア１７とを有するラック＆ピニオン機構によって転舵輪１０を転舵させる。なお、ＥＰＳモータ８としては、３相のブラシレスモータを用いることができる。
【００１７】
減速機構１５は、ＥＰＳモータ８で発生したアシストトルクをピニオン軸１４に伝達するトルク伝達手段であり、例えば、ウォームギア機構を用いることができる。ウォームギア機構は、ＥＰＳモータ８のモータ軸に連結したウォーム軸と、このウォーム軸に形成したウォームギアと、このウォームギアに噛み合いピニオン軸１４に連結したウォームホイールとから構成することができる。
【００１８】
電動パワーステアリング装置１は、車速を検出し車速（信号）を制御部（ＥＣＵ）５へ送信する車速センサ４と、ヨーレートを検出しヨーレート（信号）を制御部５へ送信するヨーレートセンサ７と、操舵トルクを検出し操舵トルク（信号）を制御部５へ送信するトルクセンサ３と、学習した舵角中点に対して相対的な舵角を検出し舵角（信号）を制御部５へ送信する舵角センサ１１とを有している。つまり、本実施形態の舵角センサ１１は、背景技術のところで説明した相対角センサである。また、イグニションスイッチＩＧは、運転者によるオンにより、電動パワーステアリング装置１を起動させ、運転者によるオフにより、停止させる。
【００１９】
制御部５は、舵角反力制御装置として機能し、制御信号をモータドライバ６へ送信する。モータドライバ６は、制御信号に応じた３相の駆動電流をＥＰＳモータ８へ供給する。ＥＰＳモータ８は、供給された駆動電流によって、回転し前記アシストトルク（アシスト力）を発生させる。
【００２０】
図２に、本発明の実施形態に係る舵角反力制御装置（制御部）５の構成図を示す。制御部５は、舵角中点学習部２１と、通常制御部２２と、戻り時反力制御部２３とを有している。
【００２１】
舵角中点学習部２１は、舵角中点を学習する。舵角中点の学習は、所定車速以上の安定した直進走行時の（相対）舵角を、舵角中点（データ）として学習・記憶することによって行う。具体的には、所定の学習確定時間において、車速センサ４で検出された車速が所定の車速以上であり、ヨーレートセンサ７で検出されたヨーレートの絶対値が所定値以下であり、トルクセンサ３で検出された操舵トルクの絶対値が所定値以下であり、舵角センサ１１で検出された舵角の学習確定時間における変動幅が所定値以下であるという学習条件を満たすときの舵角を、舵角中点(データ)として学習・記憶する。そして、舵角中点（データ）は、通常制御部２２へ出力される。また、学習の終了時には、学習終了信号を、戻り時反力制御部２３へ送信する。詳細な学習条件を以下に示す。
《学習条件》
１．車両の車速が所定値ＶＥＬ１以上。
２．車両に発生しているヨーレートが所定値ＹＡＷ１以下。
３．ステアリング軸１２に発生している操舵トルクが所定値ＴＲＱ１以内。
４．舵角の変動幅がΔＤＥＧ１以下。
５．１．〜４．の状態が時間ＴＩＭ１に亘って継続。
なお、学習条件の各所定値（ＶＥＬ１、ＹＡＷ１、ＴＲＱ１、ΔＤＥＧ１、ＴＩＭ１）は、車両に要求される性能、ヨーレートセンサ７等のセンサの感度等に基づいて適宜設定すればよい。
【００２２】
通常制御部２２は、前記学習をした後において、運転者による操舵トルクを補助するアシストトルク（力）を制御すると共に、このアシストトルク（力）に対する反力を制御する。この反力は舵角中点から舵角が離れるほど大きくなる傾向があるので、前記学習によって決定された舵角中点からの舵角に応じて前記反力を制御している。
【００２３】
通常制御部２２は、前記アシストトルク（力）を制御するために、ベース電流の算出や、イナーシャ補償電流の算出や、ダンパ補償電流の算出を実施する。ベース電流の算出では、ベース電流テーブル記憶部（図示省略）を用いることにより、トルクセンサ３で検出される操舵トルクが大きくなる程、ベース電流が大きくなり、車速センサ１１で検出される車速が大きくなる程、ベース電流が大きくなるように、ベース電流を設定できる。
【００２４】
イナーシャ補償電流の算出では、イナーシャ補償電流テーブル記憶部（図示省略）を用いることにより、操舵トルクの時間微分値と車速に応じた、電動ステアリング装置１の慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を設定できる。
【００２５】
ダンパ補償電流の算出では、ダンパ補償電流テーブル記憶部（図示省略）を用いることにより、舵角の時間微分値（舵角速度）と車速に応じたダンパ補償電流を設定できる。
【００２６】
そして、通常制御部２２は、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算し、さらに、ダンパ補償電流を減算することで、アシストトルク（力）を制御するための目標電流を算出する。
【００２７】
また、通常制御部２２は、アシストトルク（力）に対する反力を制御するために、舵角中点への（舵角）反力制御を、反力の制御電流を算出（設定）することで実施する。反力の制御電流の算出では、舵角−制御電流テーブル記憶部（図示省略）を用いることにより、舵角センサ１１で検出される舵角が舵角中点から離れる（大きくなる）程、制御電流が大きくなるように、制御電流を設定できる。この設定により、舵角に応じて前記舵角中点の方向へ反力を付与する舵角反力制御が可能になる。
【００２８】
また、通常制御部２２は、アシストトルク（力）に対する反力を制御するために、車速レシオテーブル記憶部（図示省略）を有し、車速センサ４で検出した車速Ｖに応じた車速レシオを出力する。具体的には、極低車速域では、車速Ｖに比例して車速レシオが大きくなり、低車速域で、車速レシオが１００％で一定になり、中高車速域で、車速Ｖが大きくなる程、車速レシオが緩やかに減少する。これにより、中高車速域で、車速が上がる程、反力を下げることができる。そして、前記制御電流に、車速レシオを積算することで、車速レシオを加味した制御電流を算出することができる。なお、この車速レシオテーブル記憶部は、後記する車速レシオテーブル記憶部２６と同じもの利用する（共用する）ことができる。
【００２９】
また、通常制御部２２は、アシストトルク（力）に対する反力を制御するために、舵角速度レシオテーブル記憶部（図示省略）を有し、舵角速度に応じた舵角速度レシオを出力する。具体的には、舵角速度が小さい範囲では、舵角速度がゼロから大きくなると、舵角速度レシオは１００％から大きな傾きで減少し、舵角速度が大きい範囲では、舵角速度が大きくなると、舵角速度が小さい範囲における傾きよりも小さな傾きで減少する。これにより、ステアリングホイール２の早切り時のように舵角速度が速い場合は、反力を下げて早切りが容易にできるようにしている。そして、前記制御電流に、舵角速度レシオを積算することで、舵角速度レシオを加味した制御電流を算出することができる。なお、この舵角速度レシオテーブル記憶部は、後記する舵角速度レシオテーブル記憶部２７と同じもの利用する（共用する）ことができる。
【００３０】
そして、前記学習をした後においては、通常制御部２２は、アシストトルク（力）に対する反力を制御するために、前記目標電流から、前記制御電流を減算することで、アシストトルク（力）を制御し舵角反力制御するための最終的な目標電流を算出する。目標電流は、通常制御部２２から出力され、減算部３２で減算されることなく、モータドライバ６で受信される。モータドライバ６は、目標電流に応じた駆動電流をＥＰＳモータ８へ出力し、ＥＰＳモータ８は反力を伴ったアシスト力を出力する。
【００３１】
また、前記学習をする前においては、通常制御部２２は、アシストトルク（力）のみを制御しその反力は制御しない。このため、通常制御部２２からは、前記制御電流が減算されていない目標電流が出力される。これでは、前記学習をする前においては、反力制御ができないので、戻り時反力制御部２３において、ステアリングハンドルの「戻り」時に限って、反力制御可能な制御電流Ｉを出力する。減算部３２で、目標電流から制御電流が減算され、モータドライバ６へ送信される。このことにより、前記学習をする前において、ステアリングハンドルの「戻り」時に限っての反力制御が可能になる。
【００３２】
戻り時反力制御部２３は、前記学習する前において、操舵方向と操舵トルクの方向とが異なっている場合にのみ、前記反力を発生させ出力する。戻り時反力制御部２３は、戻り判定部２４と、舵角−制御電流テーブル記憶部２５と、車速レシオテーブル記憶部２６と、舵角速度レシオテーブル記憶部２７と、舵角速度（操舵方向）算出部２８と、スイッチ部３１を有している。
【００３３】
舵角速度（操舵方向）算出部２８は、舵角センサ１１が検出した舵角に基づいて、舵角速度と、操舵方向を算出・取得する。舵角速度は、前回検出した舵角と今回検出した舵角とので差である舵角変化量を、検出時間間隔で割って算出することができる。また、操舵方向の算出は、前回検出した舵角から今回検出した舵角を引いた差を算出することで行い、この差が正か負かで、操舵方向を判別できる。なお、舵角速度と操舵方向とは、舵角センサ１１で検出される舵角によらなくても、ＥＰＳモータ８の回転角からでも算出できる。この回転角の検出には、ＥＰＳモータ８に取り付けられるレゾルバ（図示省略）等を用いることができる。
【００３４】
戻り判定部２４は、舵角速度（操舵方向）算出部２８から操舵方向を取得し、トルクセンサ３から受信する操舵トルクの正負に基づいて、操舵トルクの方向を取得する。そして、戻り判定部２４は、操舵方向と操舵トルクの方向とに基づいて、操舵方向と操舵トルクの方向とが異なっているか否かを判定する。操舵方向と操舵トルクの方向とが異なっていると判定した場合は、ステアリングホイール２が戻り状態であるとみなされ、操舵方向と操舵トルクの方向とが同じになっていると判定した場合は、ステアリングホイール２が往き状態であるとみなされる。そして、戻り状態であるときに、スイッチ部３１が閉じて導通し、制御電流Ｉが減算部３２へ伝達される。一方、往き状態であるときに、スイッチ部３１が開いて絶縁され、制御電流Ｉは減算部３２へ伝達されない。
【００３５】
舵角−制御電流テーブル記憶部２５は、舵角センサ１１で検出した舵角θに応じた制御電流Ｉを出力するのでなく、舵角θによらず一定の制御電流を出力する。これであれば、舵角中点が学習されていなくても、制御電流Ｉを設定することができる。
【００３６】
車速レシオテーブル記憶部２６は、車速センサ４で検出した車速Ｖに応じた車速レシオを出力する。具体的には、極低車速域では、車速Ｖに比例して車速レシオが大きくなり、低車速域で、車速レシオが１００％で一定になり、中高車速域で、車速Ｖが大きくなる程、車速レシオが緩やかに減少する。これにより、中高車速域で、車速が上がる程、反力を下げることができる。なお、この車速レシオテーブル記憶部２６は、舵角−制御電流テーブル記憶部２５と共に、通常制御部２２での、制御電流の決定・出力に利用可能である。
【００３７】
舵角速度レシオテーブル記憶部２７は、舵角速度（操舵方向）算出部２８で算出された舵角速度ｄθ／ｄｔに応じた舵角速度レシオを出力する。具体的には、舵角速度ｄθ／ｄｔが小さい範囲では、舵角速度ｄθ／ｄｔがゼロから大きくなると、舵角速度レシオは１００％から大きな傾きで減少し、舵角速度ｄθ／ｄｔが大きい範囲では、舵角速度ｄθ／ｄｔが大きくなると、舵角速度ｄθ／ｄｔが小さい範囲における傾きよりも小さな傾きで減少する。これにより、ステアリングホイール２の早切り時のように舵角速度が速い場合は、反力を下げて早切りが容易にできるようにしている。なお、この舵角速度レシオテーブル記憶部２７は、舵角−制御電流テーブル記憶部２５と車速レシオテーブル記憶部２６と共に、通常制御部２２での、制御電流の決定・出力に利用可能である。
【００３８】
積算部２９で、制御電流Ｉに車速レシオが積算され、積算部３０で、制御電流Ｉにさらに舵角速度レシオが積算され、このように積算された制御電流Ｉが、スイッチ部３１を経て、減算部３２へ出力される。
【００３９】
そして、戻り時反力制御部２３は、舵角中点学習部２１から学習終了信号を受信する前の、いわゆる学習する前において、戻り判定部２４が操舵方向と操舵トルクの方向とが異なっていると判定した場合（戻り状態）にのみ、反力を発生させるようにテーブル記憶部２５〜２７を用いて制御電流Ｉを設定して減算部３２へ出力する。減算部３２では、通常制御部２２からの目標電流からその制御電流Ｉを減算し、ＥＰＳモータ８において、反力を伴ったアシストトルク（力）を発生させる。これにより、学習前（イグニションスイッチのオンの直後）から、戻り状態にのみ、反力制御（戻り時反力制御）がおこなえ、運転者に与える違和感を少なくできる。
【００４０】
図３に、舵角反力制御装置（制御部）５において実施されるステアリングアシスト方法のフローチャートを示す。
【００４１】
まず、ステップＳ１で、制御部５が、イグニションスイッチＩＧのオンに伴い、伝導パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１を起動させる。
【００４２】
次に、ステップＳ２とステップＳ１１が並行して実施される。ステップＳ１１で、舵角中点学習部２１が、舵角中点の学習をスタートさせる。ステップＳ２で、戻り時反力制御部２３が、戻り時反力制御（モード）を実施する。
【００４３】
ステップＳ２の戻り時反力制御は、ステップＳ３〜Ｓ６を有している。
【００４４】
ステップＳ３で、制御部５は、ステアリングの状態をモニタする。具体的には、舵角センサ１１から舵角を取得し、その舵角から、舵角速度（操舵方向）算出部２８を用いて、操舵方向を取得する。また、制御部５は、トルクセンサ３から操舵トルクの方向を取得する。
【００４５】
ステップＳ４で、戻り判定部２４が、操舵方向と操舵トルクの方向とが異なっている「戻り」か否かを判定する。戻りであれば（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、ステップＳ５へ進み、戻りでなければ（ステップＳ４、Ｎｏ）、ステップＳ５を実施することなく、ステップＳ６へ進む。
【００４６】
ステップＳ５で、戻り時反力制御部２３は、テーブル記憶部２５〜２７と積算部２９、３０を用いて、制御電流を出力し、反力制御を実施する。
舵角中点の学習（ステップＳ１１）には、少なからぬ時間（２０分・それ以上）を要するが、このステップＳ４とＳ５の制御により、相対角センサである舵角センサ１１でありながら、イグニッションオン後に行う舵角中点の学習（ステップＳ１１）が終了する前でも、舵角反力制御を活用することができる。このため、特に、舵角反力制御による適切なハンドル戻りを実現して、商品性を向上することができる。
【００４７】
ステップＳ６で、戻り時反力制御部２３は、舵角中点の学習が終了したか否かの判定をする。ここで、ステップＳ１２の舵角中点学習の終了によって、舵角中点学習部２１が発生させた学習終了信号を、既に戻り時反力制御部２３が受信していれば、舵角中点の学習が終了したと判定し（ステップＳ６、Ｙｅｓ）、ステップＳ７へ進み、学習終了信号を未だ受信していなければ、舵角中点の学習が終了していないと判定し（ステップＳ６、Ｎｏ）、ステップＳ３へ戻る。なお、この判定は、学習終了信号を受信すると、ステップＳ３〜Ｓ５の実施中に割り込んで実施してもよい。
【００４８】
ステップＳ７で、通常制御部２２が、舵角中点学習部２１で学習されたばかりの舵角中点を用いて、舵角中点への反力制御（モード）を含めた通常制御を実施する。
【００４９】
ステップＳ８で、制御部５は、イグニションスイッチＩＧがオフか否かの判定をする。オフの判定であれば（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、このステアリングアシスト方法をストップし、オフになっていないとの判定であれば（ステップＳ８、Ｎｏ）、ステップＳ７に戻り、学習したばかりの舵角中点を用いた通常制御を繰り返し実施する。なお、この判定は、イグニションスイッチＩＧのオフ信号を受信すると、ステップＳ７の実施中に割り込んで実施してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
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
３      トルクセンサ
４      車速センサ
５      制御部（ＥＣＵ、舵角反力制御装置）
７      ヨーレートセンサ
１０    転舵輪
１１    舵角センサ
２１    舵角中点学習部
２２    通常制御部
２３    戻り時反力制御部
２４    戻り判定部
２５    舵角−制御電流テーブル記憶部
２６    車速レシオテーブル記憶部
２７    舵角速度レシオテーブル記憶部
【図１】
2010260463.tif 000003
【図２】
2010260463.tif 000004
【図３】
2010260463.tif 000005