(57)【要約】【課題】舵角中点学習が未終了の状態でも、ステアリングホイールを中立位置に復帰させる戻し力を十分に確保して、良好な操舵フィーリングを得る。【解決手段】補助操舵力を発生するモータ９と、舵角及びヨーレイトに基づいて、ステアリングホイールを中立位置に復帰させる所要の大きさの戻し力が得られるように、モータ９の補助操舵力を制御するステアリング制御装置２１とを有し、この制御装置では、所定の舵角中点学習条件に基づいて舵角中点を確定する舵角中点学習が舵角中点学習部３６にて行われ、これにより取得した舵角中点を基準にして制御を行うようになっており、特にここでは、舵角中点学習が終了するまでの間、ヨーレイト反力制御部３３から出力するヨーレイト補正値、すなわち戻し力中のヨーレイト成分が増大するように制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補助操舵力を発生する電動機と、少なくとも舵角及びヨーレイトに基づいて、ステアリングホイールを中立位置に復帰させる所要の大きさの戻し力が得られるように、前記電動機の補助操舵力を制御する制御手段とを有し、
この制御手段では、所定の舵角中点学習条件に基づいて舵角中点を確定する舵角中点学習を行い、これにより取得した舵角中点を基準にして制御を行うようにした電動パワーステアリング装置であって、
前記制御手段は、舵角中点学習が終了するまで、ヨーレイトに基づいて求められる戻し力中のヨーレイト成分が増大するように制御す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】
前記制御手段は、舵角中点学習が終了すると、舵角に基づいて求められる戻し力中の舵角成分が次第に増大すると共に、戻し力中のヨーレイト成分が次第に減少するように制御す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の操舵状態などに応じて電動機に発生させる補助操舵力を制御すると共に、舵角に基づく制御を行うために舵角中点学習を行う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】
自動車に装備される電動パワーステアリング装置には、運転者の操舵力を軽減する目的で補助操舵力を発生させる電動機が設けられているが、車両の走行安定性を高めると共に運転者の操舵フィーリングを向上させるために、舵角やヨーレイトなどに基づいて電動機の補助操舵力を調整して操舵反力を能動的に制御する操舵反力制御の技術が知られている（例えば特許文献１・２参照）。
【０００３】
また、電動パワーステアリング装置において、ステアリングホイールの中立位置に対応する中点を基準にした絶対舵角に基づいて制御を行うにあたり、舵角センサに相対角を検出するものを採用した場合には、制御に先立って舵角中点（中立位置）を確定する処理が必要になることから、車両が直進状態にあるときの舵角センサの出力値に基づいて舵角中点を確定する舵角中点学習の技術が知られている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３１１０８９１号公報
【特許文献２】特開２００６−２７３１８５号公報
【特許文献３】特開２００６−１０３３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、舵角中点学習においては、車速、舵角、及び操舵トルクなどに関する所定の判定条件に基づいて車両直進状態と判定された時点での舵角センサの検出値に基づいて舵角中点を確定するが、運転者の特異な操作、例えばステアリングホイールを小刻みに動かす操作により、車両が直進しているにも拘わらず、車両直進状態に関する判定条件が満足されないために、舵角中点学習が完了しない事態が生じることが考えられる。
【０００５】
一方、操舵反力制御においては、操舵反力が、ステアリングホイールを中立位置に復帰させる戻し力となり、舵角に基づいて求められる操舵反力中の舵角成分と、ヨーレイトに基づいて求められる操舵反力中のヨーレイト成分との双方が加算されることで、最適な戻し力が得られるように設定されるが、舵角中点学習が終了するまでは、舵角が不明なため、操舵反力中の舵角成分がなくなることから、戻し力が不足して、ステアリングホイールの戻りや微小舵角での手応えが足りないなどの操舵フィーリングの悪化を招く不都合が生じる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、舵角中点学習が未終了の状態でも、ステアリングホイールを中立位置に復帰させる戻し力を十分に確保して、良好な操舵フィーリングを得ることができるように構成された電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明においては、請求項１に示すとおり、補助操舵力を発生する電動機（モータ９）と、少なくとも舵角及びヨーレイトに基づいて、ステアリングホイール（２）を中立位置に復帰させる所要の大きさの戻し力が得られるように、前記電動機の補助操舵力を制御する制御手段（ステアリング制御装置２１）とを有し、この制御手段では、所定の舵角中点学習条件に基づいて舵角中点を確定する舵角中点学習を行い、これにより取得した舵角中点を基準にして制御を行うようにした電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、舵角中点学習が終了するまで、ヨーレイトに基づいて求められる戻し力中のヨーレイト成分が増大するように制御するものとした。
【０００８】
これによると、舵角中点学習が未終了で操舵反力中の舵角成分がない状態でも、その舵角成分に対応する不足分が、増大させたヨーレイト成分で補われるため、十分な大きさの戻し力が得られ、良好な操舵フィーリングを確保することができる。
【０００９】
この場合、舵角に基づいて操舵反力中の舵角成分を求める舵角成分算出手段と、ヨーレイトに基づいて操舵反力中のヨーレイト成分を求めるヨーレイト成分算出手段とを有し、ヨーレイト成分算出手段の出力側にゲイン手段を設け、舵角中点学習が未終了の間は、通常時に採用される標準値より大となる所定の暫定値にゲインを変更する構成とすると良い。
【００１０】
さらに、舵角中点学習が未終了の間に、舵角成分算出手段からの不正な出力で制御が乱されることを避けるため、舵角成分算出手段の出力側にスイッチ手段を設け、舵角中点学習が未終了の間は、舵角成分算出手段の出力を遮断する構成とすると良い。また、舵角成分算出手段の出力側にゲイン手段を設け、舵角中点学習が未終了の間は、ゲインを０とする構成としても良い。
【００１１】
前記電動パワーステアリング装置においては、請求項２に示すとおり、前記制御手段は、舵角中点学習が終了すると、舵角に基づいて求められる戻し力中の舵角成分が次第に増大すると共に、戻し力中のヨーレイト成分が次第に減少するように制御する構成とすることができる。
【００１２】
これによると、舵角中点学習が終了した際に、舵角に基づく操舵反力中の舵角成分により操舵反力が急に変化することを避けて、運転者の違和感を低減することができる。
【００１３】
この場合、舵角成分算出手段の出力に対するゲインを所定時間ごとに増分して、操舵反力中の舵角成分を段階的に増大させる構成とすれば良い。また、ヨーレイト成分算出手段の出力に対するゲインを所定時間ごとに減分して、操舵反力中のヨーレイト成分を段階的に減少させる構成とすれば良い。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明によれば、舵角中点学習が未終了で操舵反力中の舵角成分がない状態でも、その舵角成分に対応する不足分が、増大させたヨーレイト成分で補われるため、十分な戻し力が得られ、良好な操舵フィーリングを確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明による電動パワーステアリング装置を示す模式図である。
【００１７】
この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、このピニオン４に噛合し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、ラック軸５の両端がタイロッド６を介して操向車輪としての左右の前輪７のナックルアーム８に連結されて、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おり、このようなラック・アンド・ピニオン機構を介しての手動操舵力を軽減するための補助操舵力を発生するモータ（電動機）９がラック軸５に同軸的に設けられている。
【００１８】
ステアリングシャフト３には、ステアリングホイール２の操舵角を検出する操舵角センサ１１が設けられ、ピニオン４の近傍には、ピニオン４に作用する手動操舵トルク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、車速を検出する車速センサ１３と、車体に発生するヨーレート（車両挙動）を検出するヨーレートセンサ１４とが設けられている。また、モータ９には、モータ回転角を検出するレゾルバ１５が設けられている。
【００１９】
これらの操舵角センサ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、及びレゾルバ１５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。
【００２０】
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１１〜１５の出力信号に基づき、モータ９を駆動制御するための制御目標値（目標電流）を決定し、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モータ９に電力を供給し、これによりモータ９の出力トルクが制御される。
【００２１】
図２は、図１に示したステアリング制御装置２１の概略構成を示す機能ブロック図である。このステアリング制御装置２１は、ベース制御部３１と、舵角反力制御部３２と、ヨーレイト反力制御部３３と、加減算器３４と、目標値決定部３５と、舵角中点学習部３６とを有している。
【００２２】
ベース制御部３１は、制御目標値の元になるベース値を求めるものである。ここでは、操舵トルクセンサ１２による操舵トルクＴ、及び車速センサ１３による車速Ｖに基づいてベース値が算出される。
【００２３】
舵角反力制御部（舵角成分算出手段）３２は、モータ９が発生する補助操舵力を減少させることにより得られる操舵反力中に占める操舵角（操舵角速度）に依存する成分（舵角成分）に対応する舵角補正値を求めるものである。ここでは、操舵角センサ１１により検出される相対角としての舵角θを舵角変換部３７にて絶対角に変換して得られた舵角、及び車速センサ１３による車速Ｖに基づいて舵角補正値が算出される。
【００２４】
この舵角反力制御部３２から出力される舵角補正値は、主に操舵力の減衰成分、具体的には操舵系のダンパ特性に関するダンパ成分及び操舵系のフリクション特性に関するフリクション成分であり、このような減衰成分は、操舵力を減衰させてステアリングホイール２を重くすると共に操舵力特性を示すリサージュ波形のヒステリシス幅を拡大する成分となり、この減衰成分を考慮することで、操舵力特性を最適化して、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２５】
ヨーレイト反力制御部（ヨーレイト成分算出手段）３３は、モータ９が発生する補助操舵力を減少させることにより得られる操舵反力中に占めるヨーレイトに依存する成分（ヨーレイト成分）に対応するヨーレイト補正値を求めるものである。ここでは、ヨーレートセンサ１４によるヨーレイトγ、及び車速センサ１３による車速Ｖに基づいてヨーレイト補正値が算出される。
【００２６】
このヨーレイト反力制御部３３から出力されるヨーレイト補正値は、ステアリングホイール２を中立位置に戻す力、すなわちばね成分と同様の働きをし、このヨーレート補正値は、ヨーレートが増大する、すなわち車体の挙動変化が大きくなるのに応じて大きくなるように設定されている。このため、ドライバがステアリングホイール２に大きな操舵力を与えても、ヨーレートが大きい場合には操舵反力が大きくなる、すなわちステアリングホイール２が重くなり、これにより車両の不安定性をドライバに察知させつつ、ドライバのステアリング操作を抑制して、車両の走行安定性を向上させると共にドライバの操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２７】
加減算器３４は、ベース制御部３１から出力されるベース値と、舵角反力制御部３２から出力される舵角補正値と、ヨーレイト反力制御部３３から出力されるヨーレイト補正値とを加減算するものであり、その加減算値が目標値決定部３５に入力される。
【００２８】
目標値決定部３５は、加減算器３４からの出力値に対してイナーシャ補償及びダンピング補償を行って制御目標値を決定するものである。イナーシャ補償では、操舵トルクセンサ１２による操舵トルクＴの時間微分値、及び車速センサ１３による車速に基づいてイナーシャ補正値が算出され、ダンピング補償では、レゾルバ１５の出力信号に基づいてモータ回転速度算出部３８で算出されたモータ回転速度、及び車速センサ１３による車速に基づいてダンピング補正値が算出される。
【００２９】
ところで、低車速時には、セルフアライニングトルクが小さくなるため、ステアリングホイール２を中立位置に復帰させる戻し力が必要となり、また、舵角が中点の近傍領域にある小舵角時にも、操舵系のフリクションにより、舵角の戻りが不十分となるため、相応の戻し力が必要となる。ここで、舵角反力制御部３２から出力される舵角補正値、すなわち操舵反力中の舵角成分や、ヨーレイト反力制御部３３から出力されるヨーレイト補正値、すなわち操舵反力中のヨーレイト成分は、戻し力として作用し、これを確保することで十分な大きさの戻し力を得ることができ、低車速時や小舵角時に、速やかなステアリングの戻りを実現し、ドライバの操舵フィーリングを向上させることができる。
【００３０】
舵角中点学習部３６は、所定の判定条件に基づいて車両直進状態と判定された時点での操舵角センサ１１の検出値に基づいて舵角中点を確定する舵角中点学習を行うものである。車両の直進状態の判定は、車速センサ１３による車速Ｖ、ヨーレートセンサ１４によるヨーレイトγ、操舵トルクセンサ１２による操舵トルクＴ、及び操舵角センサ１１による操舵角θに基づいて行われ、その車両直進状態と判定された時点から所定時間内に収集された操舵角センサ１１の検出値を平均化するなどの統計処理を行って舵角中点が求められる。
【００３１】
ここでは、車速Ｖが所定の基準値以上であり、且つヨーレイトγが所定の基準値以下であり、且つ操舵トルクＴが所定の基準値以下であり、且つ操舵角θの変動量（操舵角速度）が所定の基準値以下である場合に、車両直進状態と判定する。この車両直進状態の判定では、車両が直進を続けていない場合はもとより、運転者の特異な操作、例えばステアリングホイールを小刻みに動かす操作などを行うと、車両が直進しているにも拘わらず、この車両直進状態に関する判定条件が満足されない場合があり、このような場合には舵角中点学習が終了までに時間を要することになる。
【００３２】
舵角中点学習部３６で確定された舵角中点は、舵角変換部３７に入力され、舵角変換部３７では、舵角中点学習部３６より取得した舵角中点を基準にして、操舵角センサ１１により検出される相対舵角を絶対舵角に変換する処理が行われる。
【００３３】
ステアリング制御装置２１は、さらに、舵角反力制御部３７の出力側に設けられたスイッチ４２及び増幅器４３と、ヨーレイト反力制御部３３の出力側に設けられた増幅器４４と、増幅器４３のゲインを設定する舵角ゲイン設定部４５と、増幅器４４のゲインを設定するヨーレイトゲイン設定部４６とを有している。
【００３４】
舵角反力制御部３２の出力側のスイッチ４２は、舵角中点学習部３６にて設定される中点確定フラグのオン・オフに応じて接続・遮断を行い、舵角中点学習が未終了で、中点確定フラグがオフとなっていると、舵角反力制御部３２からの出力を遮断する。これにより、舵角中点学習が未終了の間に、舵角反力制御部３２からの不正な出力で制御が乱されることを避けることができる。
【００３５】
ヨーレイト反力制御部３３の出力側の増幅器４４は、ヨーレイトゲイン設定部４６にて設定されたゲインに基づいて、ヨーレイト反力制御部３３から出力されるヨーレイト補正値を増減し、ヨーレイトゲイン設定部４６は、舵角中点学習部３６にて設定される中点確定フラグのオン・オフに応じて増幅器４４のゲインを変更する。
【００３６】
一方、舵角反力制御部３２の出力側の増幅器４３は、舵角ゲイン設定部４５にて設定されたゲインに基づいて、舵角反力制御部３２から出力される舵角補正値を増減し、舵角ゲイン設定部４５は、舵角中点学習部３６にて設定される中点確定フラグのオン・オフに応じて増幅器４３のゲインを変更する。
【００３７】
図３は、図２に示した増幅器４３・４４で用いられる舵角ゲイン及びヨーレイトゲインの変化状況を示すタイミング図である。ここでは、舵角中点学習が、車両を始動させる、すなわちイグニションスイッチをオン操作するのに応じて開始され、舵角中点学習が未終了で、中点確定フラグがオフとなっていると、ヨーレイトゲイン設定部４６にて、増幅器４４のゲイン、すなわちヨーレイト補正値に対するゲインが、通常時に採用される標準値より大となる暫定値に設定される。
【００３８】
これにより、舵角中点学習が未終了の間は、ヨーレイト補正値が大きくなる。このため、舵角中点学習が未終了で舵角補正値が０、すなわち操舵反力中の舵角成分がない状態でも、その舵角成分に対応する不足分が、ヨーレイト補正値の増大に応じて増大した操舵反力中のヨーレイト成分で補われるため、十分な大きさの戻し力が得られ、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３９】
またここでは、舵角中点学習が終了して、中点確定フラグがオンとなると、ヨーレイトゲイン設定部４６にて、増幅器４４のゲイン、すなわちヨーレイト補正値に対するゲインが、暫定値から標準値に向けて徐々に小さくなるように設定される。
【００４０】
また、舵角中点学習が終了して、中点確定フラグがオンとなると、舵角ゲイン設定部４５にて、増幅器４３のゲイン、すなわち舵角補正値に対するゲインが、所定の値（ここでは０）から通常時に採用される標準値に向けて徐々に大きくなるように設定される。
【００４１】
これにより、舵角中点学習が終了すると、加減算器３４に入力される舵角補正値、すなわち操舵反力中の舵角成分が次第に増大すると同時に、ヨーレイト補正値、すなわち操舵反力中のヨーレイト成分が次第に減少する。このため、舵角中点学習が終了した際に、舵角に基づく操舵反力中の舵角成分により操舵反力が急に変化することを避けて、運転者の違和感を低減することができる。
【００４２】
ここで、舵角ゲインは、単位時間ごとに増分して段階的に増大させ、また、ヨーレイトゲインは、単位時間ごとに減分して段階的に減少させるようにすれば良い。
【００４３】
なお、舵角ゲイン設定部４５において、舵角中点学習が未終了の間は、舵角ゲインを０とする制御を行うことにより、舵角反力制御部３２からの出力を遮断することができるため、舵角反力制御部３２の出力側のスイッチ４２は省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によ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】図１に示したステアリング制御装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示した増幅器で用いられる舵角ゲイン及びヨーレイトゲインの変化状況を示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００４５】
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
９  モータ（電動機）
１１  操舵角センサ
１２  操舵トルクセンサ
１３  車速センサ
１４  ヨーレートセンサ
２１  ステアリング制御装置（制御手段）
３１  ベース制御部
３２  舵角反力制御部
３３  ヨーレイト反力制御部
３４  加減算器
３５  目標値決定部
３６  舵角中点学習部
３７  舵角変換部
４２  スイッチ
４３・４４  増幅器
４５  舵角ゲイン設定部
４６  ヨーレイトゲイン設定部
【図１】
2010058652.tif 000003
【図２】
2010058652.tif 000004
【図３】
2010058652.tif 000005