(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて演算された操舵補助指令値と、モータのモータ電流値とから演算した電流制御値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を与える前記モータを制御するコントロールユニットを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記コントロールユニットが、
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、
エンジン始動時に前記エンジン回転数センサからの回転数信号を入力して、回転数が所定値以上になったか否かを判定するエンジン始動検出手段と、
前記エンジン始動検出手段が回転数が所定値以上になったと判定したときにセットするエンジン始動検出フラグを受けて、前記モータへ操舵補助力を与えることを許可するアシスト許可判定手段と、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサのトルク信号が中立状態か否かを判定する中立判定手段と、
車速を検出する車速センサと、
前記車速センサの出力が所定値以下であるか否かを判定する停車判定手段と、
を備えるとともに、
前記アシスト許可判定手段は、前記エンジン回転数が所定値以下で、かつ、前記エンジン始動検出フラグがセットされていることを条件として、前記車速が所定値以下で、かつ前記トルク信号が中立状態のときに、前記モータに操舵補助力を与えることを停止することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に操舵している時にエンストしても車両が走行している場合に、アシスト機能を継続する手段を設けた電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行なっている。フィードバック制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行なっている。
【０００３】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図４に示して説明すると、操向ハンドル１の軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び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に結合されている。軸２には、操向ハンドル１の操舵トルク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モータ２０がクラッチ２１、減速ギア３を介して軸２に結合されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１１及びリレー１３を経て電力が供給され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行ない、演算された操舵補助指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御する。クラッチ２１はコントロールユニット３０でＯＮ／ＯＦＦ制御され、通常の動作状態ではＯＮ（結合）されている。そして、コントロールユニット３０によりパワーステアリング装置が故障と判断された時、及びイグニションキー１１、リレー１３によりバッテリ１４の電源がＯＦＦとなっている時に、クラッチ２１はＯＦＦ（切離）される。
【０００４】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図５のようになる。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補償機能を示している。コントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力され、その比例出力は加算器３０Ｂに入力されると共にフィードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に入力される。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。
【０００５】
モータ駆動回路３７の構成例を図６に示して説明すると、モータ駆動回路３７は加算器３０Ｂからの電流制御値Ｅに基いて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路３７１、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４で成るＨブリッジ回路、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のハイサイド側を駆動する昇圧電源３７２等で構成されている。ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、電流制御値Ｅに基いて決定されるデューティ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦされ、実際にモータに流れる電流Ｉｒの大きさが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ，ｂを定数としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ１の大きい領域ではＰＷＭ信号の符号により決定されるモータの回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。例えばＦＥＴ３が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ１、モータ２０、ＦＥＴ３、抵抗Ｒ１を経て流れ、モータ２０に正方向の電流が流れる。又、ＦＥＴ４が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ２、モータ２０、ＦＥＴ４、抵抗Ｒ２を経て流れ、モータ２０に負方向の電流が流れる。従って、加算器３０Ｂからの電流制御値ＥもＰＷＭ出力となっている。又、モータ電流検出回路３８は抵抗Ｒ１の両端における電圧降下に基いて正方向電流の大きさを検出すると共に、抵抗Ｒ２の両端における電圧降下に基いて負方向の電流の大きさを検出する。モータ電流検出回路３８で検出されたモータ電流値ｉは、減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。
【０００６】
このような構成において、エンジン回転数が停止した場合は、オルタネータからバッテリ１４への発電供給が停止する。このときにモータ２０への電流出力を長時間継続すると、バッテリ１４が過放電してエンジンが始動できなくなってしまう。このため、従来はエンジンが停止した時又はエンジン回転数が所定値以下となった時には、モータ２０への電流出力を停止していた。また、同様にエンジン始動時は、エンジン回転数が所定値に達するまで電動パワーステアリングのアシストを停止していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
操舵時にエンジン回転数が停止又は所定値以下となって、惰性で車両が走行している状態で急にアシストがなくなると、操舵力が急変して運転者が操舵をする際に危険である。特に据え切りや低速で操舵している最中にエンスト状態となって、急にタイヤからの反力によりステアリングが戻されるような状態が発生すると、運転者に対し不安感や危険を感じさせてしまう。しかし、エンジン回転の動作／停止に拘わらずモータのアシストを行なうと、運転者の運転状況によっては、停止状態で長時間操舵することでバッテリが過放電となり、エンジンが始動できない状態が想定される。このため、エンジン回転数に拘わらず、モータのアシストをすることも出来なかった。
【０００８】
また、特開平５−７７７４９号公報で示されるように、エンジンが停止したときに車速が所定速度以下になるまでアシストするような電動パワーステアリング装置が提案されている。しかし、交差点などで曲がる時に、エンジン回転数が停止して車速がある場合に、減速しながら操舵している時には設定によっては、まだ操舵しているのにも拘わらずアシストが停止されてしまい、本来の目的であるエンスト時の操舵急変の目的を果たせないことが考えられる。
【０００９】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、操舵しているときにエンストしても車両が走行して操舵している場合に、アシスト機能を継続する手段を設けて安定性を向上させるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいて演算された操舵補助指令値と、モータのモータ電流値とから演算した電流制御値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を与える前記モータを制御するコントロールユニットを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置に関するもので、本発明の上記目的は、前記コントロールユニットが、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、エンジン始動時に前記エンジン回転数センサからの回転数信号を入力して、回転数が所定値以上になったか否かを判定するエンジン始動検出手段と、前記エンジン始動検出手段が回転数が所定値以上になったと判定したときにセットするエンジン始動検出フラグを受けて、前記モータへ操舵補助力を与えることを許可するアシスト許可判定手段と、前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサのトルク信号が中立状態か否かを判定する中立判定手段と、車速を検出する車速センサと、前記車速センサの出力が所定値以下であるか否かを判定する停車判定手段とを備えるとともに、前記アシスト許可判定手段は、前記エンジン回転数が所定値以下で、かつ、前記エンジン始動検出フラグがセットされていることを条件として、前記車速が所定値以下で、かつ前記トルク信号が中立状態のときに、前記モータに操舵補助力を与えることを停止することによって達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上述したような問題を解決するために、本発明では、始動時はエンジン回転数が所定値以上となるまでモータのアシストを禁止する。始動して所定値以上のエンジン回転数を検出した場合は、エンジンが始動したことを記憶した後、モータのアシストを許可する。エンジン始動後にエンジン回転数が所定値以下となった場合、車速信号が所定値以上でトルク信号が操舵状態の時はモータのアシストを継続し、車速信号が所定値以下となると共に、トルク信号が中立状態となった場合はモータのアシストを禁止する。これにより、据え切りや低速状態で操舵しているときに、エンジンが停止又は所定値以下となった場合は車両がほぼ停車状態となり、操舵トルクが中立状態となるまでアシストが継続されるので、急に操舵力が変化することなくアシストを停止することができる。
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施例を図５に対応させて示しており、本発明では車両のエンジン回転数を計測するエンジン回転数センサ１６を設け、エンジン回転数センサ１６からの回転数信号ＲＳをエンジン始動検出手段３０１及びアシスト許可判定手段３０２に入力する。また、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴは、中立判定手段３０３及びゲート回路３０５を経てアシスト許可判定手段３０２に入力され、車速センサ１２からの車速Ｖは、停車判定手段３０４及びゲート回路３０５を経てアシスト許可判定手段３０２に入力されるようになっている。そして、アシスト許可判定手段３０２で判定された許可／禁止信号ＰＲがモータ駆動回路３７に入力される。
【００１４】
このような構成において、イグニションキー１１のＯＮ後にコントロールユニット３０Ａ内の初期設定、初期診断を実施し、その後エンジン回転数が所定値以上となるまでモータ２０のアシストを禁止しておく。エンジン回転数が所定値以上となった場合は、エンジン始動検出用のフラグを立てると共に、モータ２０のアシストを許可する。エンジン始動後に、エンジン回転数が所定値以下となった場合は、エンジンが既に始動していたかを認識するエンジン始動フラグを確認する。一度始動した後のエンジン停止であれば車速Ｖを確認する。そして、もし車速Ｖが所定値以下であれば、次に操舵トルクＴを確認して中立状態か否かを判断する。車速Ｖが所定値以上又は操舵トルクＴが操舵状態であるならば、エンジンが停止していてもモータ２０のアシストを継続する。一方、車速Ｖが所定値以下になると共にトルクが中立状態となった場合は、モータ２０のアシストを停止する。
【００１５】
図２のフローチャートはエンジン始動時の動作例を示しており、常時イグニションキー１１がＯＮであるか否かを判定しており（ステップＳ１）、ＯＮとなったときにアシスト許可判定手段３０２は許可／禁止信号ＰＲを禁止として、モータ駆動回路３７によるモータアシストを禁止する（ステップＳ２）。そして、エンジン始動検出手段３０１は回転数信号ＲＳを読込み（ステップＳ３）、エンジン回転数が所定値以上になったか否かを判定し（ステップＳ４）、所定値以上となったときにアシスト許可判定手段３０２に対してエンジン始動検出フラグをセットする（ステップＳ５）。これにより、アシスト許可判定手段３０２は許可／禁止信号ＰＲを許可にして、モータアシストを許可する（ステップＳ６）。
【００１６】
一方、図３はエンスト時の動作例を示しており、エンジン始動検出手段３０１は回転数信号ＲＳを読込み（ステップＳ１０）、回転数が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。所定値以下の場合は停車判定手段３０４及びゲート回路３０５を経て車速Ｖを読込み（ステップＳ１２）、車速Ｖが所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。そして、車速Ｖが所定値以下の場合は中立判定手段３０３及びゲート回路３０５を経て操舵トルクＴを読込み（ステップＳ１４）、中立状態か否かを判定する（ステップＳ１５）。中立状態と判定された場合、アシスト許可判定手段３０２は許可／禁止信号ＰＲを許可にして、モータアシストを禁止する（ステップＳ１６）。一方、上記ステップＳ１１、Ｓ１３及びＳ１５においてＮＯと判定された場合は、通常の制御を実施して（ステップＳ１７）、上記ステップＳ１０にリターンする。
【００１７】
なお、上述では車速が所定値以下と判断された後に中立状態の判断を行なうようにしているが、同時並行に行なっても、また、順番を前後させるようにしても良い。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、操舵している時にエンストしても車両が走行している場合に、アシスト機能を継続する手段を設けているので、エンスト時においても極め高い安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動パワーステアリング装置におけるコントロールユニットの一例を示すブロック図である。
【図２】本発明による始動時の動作例を示すフローチャートである。
【図３】本発明によるエンスト時の動作例示すフローチャートである。
【図４】電動パワーステアリング装置の一例を示すブロック構成図である。
【図５】コントロールユニットの一般的な内部構成を示すブロック図である。
【図６】モータ駆動回路の一例を示す結線図である。
【符号の説明】
１    操向ハンドル
５    ピニオンラック機構
１０    トルクセンサ
１２    車速センサ
１６    エンジン回転数センサ
２０    モータ
３０，３０Ａ    コントロールユニット
３１    位相補償器
３７    モータ駆動回路
３８    モータ電流検出回路
３０１    エンジン始動検出手段
３０２    アシスト許可判定手段
【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】
0003666244.tif 000006
【図６】
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