(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバの操舵力を軽減する補助操舵力を発生するモータと、このモータの制御値を決定する制御ユニットとを備え、この制御ユニットが、車両の状態量と制御値との相関関係を示すマップを、複数の制御モードごとに使い分けて制御値を決定する電動パワーステアリング装置であって、
前記制御ユニットは、制御モードを切り替える際に、以前の制御モードに対応するマップに基づく制御値から、新たな制御モードに対応するマップに基づく制御値に徐々に移行するものとし、このときの制御値を徐変させる切替期間が、切替前後の制御モードに応じて異なるように設定された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】
前記複数の制御モードとして、少なくとも、標準的な操舵特性に設定された第１の制御モードと、この第１のモードに比較して重い操舵感が得られる操舵特性に設定された第２の制御モードとを有し、第２の制御モードから第１の制御モードに切り替える切替期間が、第１の制御モードから第２の制御モードに切り替える切替期間より長くなるように設定された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】
前記制御ユニットは、ドライバの操舵力と車速に応じたベース制御値と、ステアリング系の慣性に関するイナーシャ補正値と、ステアリング系の粘性に関するダンパ補正値とをそれぞれ算出する算出部を備え、各算出部の算出結果に基づいて制御値を決定するものであり、前記算出部の少なくともいずれかにおいて、前記複数の制御モードごとに前記マップを使い分けるようにしたことを特徴とする請求項１もしくは請求項２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、操舵特性が異なる複数の制御モードが用意され、走行中に制御モードを切り替えることができるようにした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】
自動車の電動パワーステアリング装置においては、ドライバの操舵力を軽減するためにモータが発生する補助操舵力を調整することで操舵特性を変化させることができ、標準的な操舵特性に設定されたノーマルモードと、モータが発生する補助操舵力を小さくして重い操舵感が得られるように設定されたスポーツモードとで切り替えることができるようにした技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、このような制御モードの切替が可能なシステムでは、ドライバの嗜好などに応じて、走行中でも制御モードを切り替えることができるようにすると良く、この場合、切替前の制御モードによる制御値から切替後の制御モードによる制御値に徐々に移行させることになるが、このときの制御値を徐変させる切替期間が長いと、制御モードを切り替えたことをドライバが明確に体感することができず、制御モードごとの操舵特性の違いを際立たせる演出効果が乏しくなるという難点があり、一方、切替期間が短いと、場合によってはドライバに違和感を与えるという不都合が生じる。【０００５】
本発明は、このような発明者の知見に基づいて案出されたものであり、その主な目的は、制御モードを切り替えたことをドライバが明確に体感することができると共に、ドライバに違和感を与えることがない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】
【０００６】
本発明によれば、このような課題は、ドライバの操舵力を軽減する補助操舵力を発生するモータ（９）と、このモータの制御値を決定する制御ユニット（ステアリング制御ユニット２１）とを備え、この制御ユニットが、車両の状態量と制御値との相関関係を示すマップを、複数の制御モードごとに使い分けて制御値を決定する電動パワーステアリング装置（１）であって、前記制御ユニットは、制御モードを切り替える際に、以前の制御モードに対応するマップに基づく制御値から、新たな制御モードに対応するマップに基づく制御値に徐々に移行するものとし、このときの制御値を徐変させる切替期間が、切替前後の制御モードに応じて異なるように設定された電動パワーステアリング装置を提供することにより解決される。【０００７】
これによると、切替前後の制御モードに応じて切替期間が異なるようにしたため、制御モードを切り替えたことをドライバが明確に体感することができ、また、ドライバに違和感を与えることを避けることができる。【０００８】
また、本発明の第２の側面によれば、前記複数の制御モードとして、少なくとも、標準的な操舵特性に設定された第１の制御モード（ノーマルモード）と、この第１のモードに比較して重い操舵感が得られる操舵特性に設定された第２の制御モード（スポーツモード）とを有し、第２の制御モードから第１の制御モードに切り替える切替期間が、第１の制御モードから第２の制御モードに切り替える切替期間より長くなるように設定され。【０００９】
これによると、第１の制御モードから第２の制御モードに切り替える場合には、切替期間が短いため、操舵感の変化が素早く現れるので、制御モードを切り替えたことをドライバが明確に体感することができ、またこの場合、操舵感が重くなる方向に変化するため、操舵感の変化が急に現れても、ドライバに違和感を与えることはない。一方、第２の制御モードから第１の制御モードに切り替える場合には、切替期間が長いため、操舵感が急に軽くなることを避けることができるので、ドライバの違和感を抑制することができる。【００１０】
本発明の第３の側面によれば、前記制御ユニットは、ドライバの操舵力と車速に応じたベース制御値と、ステアリング系の慣性に関するイナーシャ補正値と、ステアリング系の粘性に関するダンパ補正値とをそれぞれ算出する算出部（ベース電流算出部３１、イナーシャ補正電流算出部３２、ダンパ補正電流算出部３３）を備え、各算出部の算出結果に基づいて制御値を決定するものであり、前記算出部の少なくともいずれかにおいて、前記複数の制御モードごとに前記マップを使い分けるようにした。【００１１】
これによると、ベース制御値をイナーシャ補正値で補正することにより、ステアリング系の慣性による操舵の応答遅れを改善してすっきりした操舵感を得ることができ、また、ベース制御値をダンパ補正値で補正することにより、モータの回転を制限して安定した操舵感を得ると共に車両の安定性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、切替前後の制御モードに応じて切替期間が異なるようにしたため、制御モードを切り替えたことをドライバが明確に体感することができ、また、ドライバに違和感を与えることを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用され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１に示したステアリング制御装置の動作状況を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１に示すように、本発明が適用される電動パワーステアリング装置１は、操向ハンドル２にステアリング軸３を介して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に連結されて、操向ハンドル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。
【００１６】
この電動パワーステアリング装置１には、ドライバが操向ハンドル２に加える操舵力を軽減するための補助操舵力を発生するモータ９が設けられており、モータ９の駆動力は、ギアボックス１１内にピニオン４と共に収容されたウォームギヤ機構１０を介してステアリング軸３に入力される。
【００１７】
ギアボックス１１内には、ピニオン４に作用する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。車体の適所には、車速を検出する車速センサ１３が設けられている。モータ９には、モータ回転角を検出するレゾルバ１４が設けられている。これらの操舵トルクセンサ１２、車速センサ１３、及びレゾルバ１４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。
【００１８】
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１２〜１４の出力信号に基づき、モータ９を駆動制御するための目標電流値（制御値）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が決定した目標電流値に基づきモータ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。
【００１９】
なお、ステアリング制御装置２１は、この他に、フェールセーフ、セルフダイアグノーシス、モータ出力制限、及び外部診断通信の各機能を備えている。
【００２０】
図２に示すように、ステアリング制御装置２１は、ベース電流算出部３１と、イナーシャ補正電流算出部３２と、ダンパ補正電流算出部３３と、加算器３４と、減算器３５とを有している。なお、このステアリング制御装置２１の各部は、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵで実行することにより実現される。
【００２１】
ベース電流算出部３１は、目標電流値Ｉｔの元になるベース電流値Ｉａを算出するものであり、操舵トルクセンサ１２による操舵トルク、及び車速センサ１３による車速に基づいてベース電流値Ｉａを求める。
【００２２】
イナーシャ補正電流算出部３２は、ステアリング系の慣性による影響を補償するものであり、操舵トルクセンサ１２による操舵トルクの時間微分値、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電流値Ｉｂを算出する。このイナーシャ補正電流値Ｉｂは、加算器３４にてベース電流値Ｉａに対して加算され、これによりステアリング系の慣性による操舵の応答遅れを改善してすっきりした操舵感を得ることができる。
【００２３】
ダンパ補正電流算出部３３は、ステアリング系の粘性による影響を補償するものであり、レゾルバ１４で検出されたモータ９の回転角から求められるモータ回転速度、及び車速センサ１３による車速に基づいてダンパ補正電流値Ｉｃを算出する。このダンパ補正電流値Ｉｃは、減算器３５にてベース電流値Ｉａに対して減算され、これによりモータ９の回転を制限して安定した操舵感を得ると共に車両の安定性を向上させることができる。
【００２４】
なお、操向ハンドル２の操舵回転速度がモータ９の回転速度に比例することから、モータ回転速度に代えて、操舵角センサで検出される操向ハンドル２の操舵角を時間微分して得られる操舵角速度を用いるようにしても良い。
【００２５】
ベース電流算出部３１、イナーシャ補正電流算出部３２、及びダンパ補正電流算出部３３では、車両の状態量と電流値（制御値）との相関関係を示すマップを、複数の制御モードごとに使い分けて電流値が決定される。ここでは、標準的な操舵特性に設定されたノーマルモード（第１の制御モード）と、このノーマルモードに比較して重い操舵感が得られる操舵特性に設定されたスポーツモード（第２の制御モード）との２つの制御モード間で切替ができるようになっており、ノーマルモードではノーマルマップが選択され、スポーツモードではスポーツマップが選択される。
【００２６】
ノーマルモード及びスポーツモードの切替は、ドライバがモード切替スイッチ１５を操作することで行われる。このモード切替スイッチ１５は、走行中にドライバが操作可能なように運転席の近傍、例えば操向ハンドルやシフトレバーに配置される。なお、モード切替スイッチ１５を設けずに、他の操作子、例えば自動変速装置のシフトポジションを選択するシフトレバーの操作に連動させて制御モードを切り替えるようにしても良い。
【００２７】
特にここでは、図３に示すように、制御モード（ノーマルモード及びスポーツモード）を切り替える際に、以前の制御モードに対応するマップに基づく電流値から、新たな制御モードに対応するマップに基づく電流値に徐々に移行するものとし、このときの電流値を徐変させる切替期間の長さが、切替前後の制御モードに応じて異なるように設定されている。
【００２８】
すなわち、スポーツモードからノーマルモードに切り替える切替期間（例えば１．５ｓ）が、ノーマルモードからスポーツモードに切り替える切替期間（例えば０．５ｓ）より長くなるように設定されている。
【００２９】
またここでは、切替期間において、ノーマルマップ及びスポーツマップをそれぞれ参照して求められるノーマル電流値及びスポーツ電流値にそれぞれ、加重平均における重み付け係数に相当するノーマル徐変係数Ｇ１及びスポーツ徐変係数Ｇ２（０≦Ｇ１≦１、０≦Ｇ２≦１、Ｇ１＋Ｇ２＝１）を乗じ、これで得られた値を加算して電流値が算出される。
【００３０】
ノーマルモードからスポーツモードに切り替わる切替期間では、ノーマル徐変係数Ｇ１が徐々に小さくなる一方で、スポーツ徐変係数Ｇ２が徐々に大きくなり、スポーツモードからノーマルモードに切り替わる切替期間では、ノーマル徐変係数Ｇ１が徐々に大きくなる一方で、スポーツ徐変係数Ｇ２が徐々に小さくなる。
【００３１】
なお、図３には、ベース電流算出部３１で求められるベース電流値のみを示しているが、イナーシャ補正電流算出部３２で求められるイナーシャ補正電流値や、ダンパ補正電流算出部３３で求められるダンパ補正電流値も、これと同様である。
【００３２】
また、イグニションスイッチをオンとした際に、制御がノーマルモードで開始されるようにすると良い。また、ステアリング制御装置２１での制御モードの切替は、エンジン・トランスミッション制御装置（ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ）における燃料噴射や変速機の制御と連動させ、車両特性を総括的に変化させるようにすると良く、この場合、各制御装置で共有する制御モード情報は、切替が完了するまで更新しないようにすると良い。
【００３３】
また、ノーマルマップ及びスポーツマップは、車両の状態量（操舵トルクや車速など）から制御値（電流値）を求めるものであり、これに関する情報は、ステアリング制御装置２１内の記憶装置にテーブルや計算式などの所要の形態で保持されているが、適宜に補正ゲインにより変更することができるようにしても良い。
【００３４】
以上のように、ノーマルモードからスポーツモードに切り替える場合には、切替期間を短く設定したため、操舵感の変化が素早く現れるので、制御モードを切り替えたことをドライバが明確に体感することができ、またこの場合、操舵感が重くなる方向に変化するため、操舵感の変化が急に現れても、ドライバに違和感を与えることはない。一方、スポーツモードからノーマルモードに切り替える場合には、切替期間を長く設定したため、操舵感が急に軽くなることを避けることができるので、ドライバの違和感を抑制することができる。
【００３５】
なお、前記の例では、ノーマルモードとスポーツモードとの２つの制御モード間で切替ができる構成としたが、制御モードを３つ以上設定することも可能である。この場合、例えば、スポーツモードよりさらに重い操舵感が得られる操舵特性に設定されたスーパースポーツモードや、消費電力を削減するためにモータを停止して補助操舵力を付加しないようにしたエコモードを設定すると良い。
【００３６】
また、前記の例では、ベース電流算出部３１、イナーシャ補正電流算出部３２、及びダンパ補正電流算出部３３の各部で、マップを制御モードごとに使い分ける構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベース電流算出部３１、イナーシャ補正電流算出部３２、及びダンパ補正電流算出部３３の少なくともいずれかでマップを使い分ける、例えばベース電流算出部３１のみでマップを使い分ける構成としても良い。
【００３７】
また、前記の例では、ステアリング制御装置２１が、ベース電流算出部３１と、イナーシャ補正電流算出部３２と、ダンパ補正電流算出部３３とを有する構成としたが、イナーシャ補正電流算出部３２及びダンパ補正電流算出部３３のいずれかを有しない構成や、他の補正電流算出部、例えば操舵トルクに関するフィードフォワード制御による補正電流を算出する手段を有し、ここで、複数の制御モードごとにマップを使い分ける制御が行われるようにしても良い。
【００３８】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明は上記実施形態や変形例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。本出願のパリ条約に基づく優先権主張の基礎出願の全内容及び本出願中で引用された従来技術の全内容は、それに言及したことをもって本願明細書の一部とする。
【符号の説明】
【００３９】
１  電動パワーステアリング装置
２  操向ハンドル
３  ステアリングシャフト
９  モータ
１５  モード切替スイッチ
２１  ステアリング制御部
３１  ベース電流算出部
３２  イナーシャ補正電流算出部
３３  ダンパ補正電流算出部
３４  加算器
３５  減算器
【図１】
0005426686.tif 000002
【図２】
0005426686.tif 000003
【図３】
0005426686.tif 000004