(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵系に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を付加する電動機と、該電動機の駆動電流を検出する電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値及び前記電流検出手段の電流検出値に基づいて電動機を制御する電動機制御手段とを有する電動式パワーステアリングの制御装置において、前記電動機制御手段は、前記操舵系の操舵操作と操舵戻り操作とを検出する操舵状態検出手段と、該操舵状態検出手段で操舵戻り操作を検出したときに前記電動機に印加する電圧をオープンループ制御するオープンループ制御手段と、上記以外のときに前記操舵トルク検出値及び電流検出値に基づいて前記電動機をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えていることを特徴とする電動式パワーステアリングの制御装置。
【請求項２】
前記操舵状態検出手段は、操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍であり、且つ電動機回転速度が設定回転速度を上回ったときに、操舵戻り操作状態であることを検出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電動式パワーステアリングの制御装置。
【請求項３】
前記オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を車速に応じて設定するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電動式パワーステアリングの制御装置。
【請求項４】
前記オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を低中車速域でのみ所定値に設定するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の電動式パワーステアリングの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵系に加えられる操舵トルクを操舵トルク検出手段で検出し、その検出値に応じて電動機で発生する操舵補助力を制御することにより、軽い操舵を行うようにした電動式パワーステアリングの制御装置に関し、特に操舵戻し時に安定した戻り特性が得られるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動式パワーステアリングの制御装置としては、例えば特開平８−６７２６６号公報（以下、単に従来例と称す）に記載されているものがある。
【０００３】
この従来例には、ステアリング系に操舵補助力を作用させる電動機を４つのスイッチング素子で構成されるＨブリッジ回路に接続し、このＨブリッジ回路の対角線上の１組のスイッチング素子の一方にオン信号を他方にパルス幅変調信号を供給することにより、電動機を正逆転駆動する電動機駆動手段を有する電動パワーステアリング装置において、ステアリング系の戻り状態を検出した場合に、Ｈブリッジ回路のオン信号を電動機回転速度信号に対応した戻り時制御信号によるパルス幅変調信号に変更することにより、タイヤからの反力によって電動機が反対方向に回転するときに回生作用により発生する逆起電力を抑制するようにした電動パワーステアリング装置が記載されている。
【０００４】
ここで、電動機回転速度信号の演算は、電動機と直列に抵抗を介挿することにより、電動機電流の方向とレベルを電圧信号として検出し、この電圧信号を電動機や電動機駆動手段の被測定系に影響を及ぼさず電動機電流を検出するため、検出精度が高く、経時変化の少ない電動機電流検出手段に供給することにより、電動機電流を検出すると共に、電動機電圧を電動機電圧検出手段で検出し、これら電動機電流検出手段及び電動機電圧検出手段の検出信号に基づいて電動機回転速度演算手段で電動機回転速度を算出することにより行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電動式パワーステアリング装置にあっては、ステアリング系の戻り時における電動機の逆起電力による回生電流を補償して電動機電流を目標電流に収束させることができるが、この戻り時における電動機電流は例えば最大電流値を３５Ａとした場合に精々１Ａ程度と少ないため、上記したように検出精度の高い電流検出手段を適用する必要があり、コストが嵩むという未解決の課題がある。
【０００６】
因みに、電動機電流検出手段の検出精度が悪い場合には、戻り時における電動機の逆起電力による回生電流を補償する制御が行われたり、行われなかったりしてステアリング系の戻り特性が不安定となる。
【０００７】
また、上記従来例では、電流フィードバック制御を採用している関係で、戻り時に目標電流が大き過ぎると、ステアリングホイールの戻り速度が大きく電動機回転速度が大きくなっても電流を流すので、ステアリングホイールの戻り特性が良過ぎることになり、非操舵状態の中立位置への収束性が悪化するという未解決の課題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、検出精度の低い電流検出手段で電動機電流を検出する場合であっても、安定した戻り特性が得られ、且つ電動機回転速度が速い場合でも非操舵状態の中立位置への収束性を向上させることができる電動式パワーステアリング装置の制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る電動式パワーステアリング装置の制御装置は、操舵系に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を付加する電動機と、該電動機の駆動電流を検出する電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値及び前記電流検出手段の電流検出値に基づいて電動機を制御する電動機制御手段とを有する電動式パワーステアリングの制御装置において、前記電動機制御手段は、前記操舵系の操舵操作と操舵戻り操作とを検出する操舵状態検出手段と、該操舵状態検出手段で操舵戻り操作を検出し且つ前記操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍であるときに前記電動機に印加する電圧をオープンループ制御するオープンループ制御手段と、上記以外のときに前記操舵トルク検出値及び電流検出値に基づいて前記電動機をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
この請求項１に係る発明においては、操舵状態からステアリングホイールを手放し状態又はこれに近い状態とした操舵戻し状態で、電動機に所定電圧を印加するオープンループ制御状態とするので、電動機電流を検出する電流検出手段を使用することなく電動機を制御する。
【００１１】
また、請求項２に係る電動式パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記操舵状態検出手段は、操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍であり、且つ電動機回転速度が設定回転速度を上回ったときに、操舵戻り操作状態であることを検出するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
この請求項２に係る発明においては、操舵戻し操作状態を操舵トルク検出値とモータ回転速度とから確実に検出することができる。
さらに、請求項３に係る電動式パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を車速に応じて設定するように構成されていることを特徴とし、車速に応じて印加電圧を変更することが可能となる。
【００１３】
さらにまた、請求項４に係る電動式パワーステアリング装置の制御装置は、請求項３に係る発明において、前記オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を低中車速域でのみ所定値に設定するように構成されていることを特徴とし、操舵戻し操作制御を必要とする車速域でのみオープンループ制御を行う。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、操舵系の戻り操作時に操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍となったときに、それまでの電流検出手段の電流検出値を使用したフィードバック制御から電動機に所定電圧を印加するオープンループ制御に変更するので、電流検出手段の検出精度に影響されることがないと共に、電圧制御となるので、電動機回転速度が増加したときに電動機に供給される電流値は少なくなることにより、印加電圧が多少大き過ぎても非操舵状態の中立位置への収束性を向上させることができるという効果が得られる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍で且つ電動機回転速度が設定速度より大きいときに操舵戻し操作状態と判断するので、操舵戻し操作状態を正確に検出することができるという効果が得られる。
【００１６】
さらに、請求項３に係る発明によれば、オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を車速に応じて設定するので、戻り時の回生電流の影響の有無に応じた制御を行うことができるという効果が得られる。
【００１７】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を低中車速域でのみ所定値に設定するようにしているので、戻り時の回生電流の影響大きい低中車速域で戻り特性を確実に安定させることができるという効果が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す概略構成図であり、ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２の上端部に連結され、このステアリングシャフト２は固定部に支持されて下方に延長され、その下端部にピニオン３が装着されている。
【００１９】
このピニオン３は、車両幅方向に水平に延長するラック４に噛合して、ステアリングギヤを構成し、ステアリングホイール１からステアリングシャフト２回りの回転運動がラック４の直進運動（並進運動）に変換される。
【００２０】
そして、水平に延在するラック４の両端部は、夫々タイロッド５を介してナックル及び転舵輪６に接続され、ラック４が水平方向移動（並進運動）することで左右の転舵輪６が転舵される。
【００２１】
また、ステアリングシャフト２におけるピニオン３の上部には、減速機を構成するリングギヤ１１が同軸に固定され、このリングギヤ１１に電動機としての操舵補助モータ８の駆動軸９に連結されたリングギヤ１０が噛合され、操舵補助モータ８が後述するコントロールユニット７から出力されるデューティ制御されたパルス電力によって操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するように制御される。
【００２２】
さらに、ステアリングシャフト２におけるリングギヤ１１の上部にトルク検出機構１２が設けられている。このトルク検出機構１２は、ステアリングシャフト２の下端部とピニオン３の上端部を連結する図示されないトーションバーと、その外周に配置された操舵トルクセンサ１３とで構成されている。
【００２３】
操舵トルクセンサ１３は、上記トーションバーの捩じれ量から操舵トルクを検出し、その操舵トルクの大きさに応じた且つステアリングホイール１の右切り（ピニオン３からの入力に対しては左回り）で正値、ステアリングホイール１の左切り（ピニオン３からの入力に対しては右回り）で負値のアナログ電圧信号でなるトルク検出値Ｔを、後述するコントローラユニット７に供給する。
【００２４】
また、車両には車速を検出する車速センサ１４が搭載されており、この車速センサ１４によって車両前後方向車速が検出され、この車速の大きさに応じたパルス信号が後述するコントローラユニット７に供給される。
【００２５】
さらに、操舵補助モータ８に通電される電流を検出する電流検出手段としての電流検出回路１５が設けられ、この電流検出回路１５で操舵補助モータ８に流れる実電流が検出され、その大きさに応じたアナログ電圧信号からなる実電流検出値ｉが、コントローラユニット７に供給される。
【００２６】
さらにまた、操舵補助モータ８の回転速度を検出する例えば操舵補助モータ８の回転軸に取付けられたモータ回転速度検出手段としてのタコジェネレータ１６が設けられ、このタコジェネレータ１６から操舵補助モータ８の回転速度と回転方向に応じた左切り方向回転時に負、右切り方向回転時に正となるアナログ電圧でなるモータ回転速度ωがコントローラユニット７に出力される。
【００２７】
なおさらに、後述するバッテリ２２の電圧を検出するバッテリ電圧センサ１７を有し、このバッテリ電圧センサ１７からアナログ電圧信号でなるバッテリ電圧ＶＢ  がコントローラユニット７に供給される。
【００２８】
コントローラユニット７は、図２に示すように、操舵トルクセンサ１３から出力される操舵トルク検出値Ｔ、車速センサ１４から出力されるパルス信号、電流検出回路１５から出力される実電流検出値ｉ、タコジェネレータ１６から出力されるモータ回転速度ω及びバッテリ電圧センサ１７から出力されるバッテリ電圧ＶＢ  を入力し且つ操舵補助モータ８の回転方向と回転速度とを制御するための操舵補助モータ８への駆動電流をデューティ制御するデューティ制御用信号を出力するマイクロコンピュータ１８と、このマイクロコンピュータ１８から出力されるデューティ制御用電流パルスが供給され、これに基づいて操舵補助モータ８の回転方向と回転速度とを制御するモータ駆動回路１９とを備えている。
【００２９】
ここで、マイクロコンピュータ１８は、Ｆ／Ｖ変換機能及びＡ／Ｄ変換機能を備えた入力側インタフェース回路１８ａ、マイクロプロセッサユニット等からなる演算処理装置（ＣＰＵ）１８ｂ及びＲＡＭ，ＲＯＭ等からなる記憶装置１８ｃ及び出力側インタフェース回路１８ｃを有する。
【００３０】
そして、入力インタフェース回路１８ａには、前記操舵トルクセンサ１３からの操舵トルク検出値Ｔと車速センサ１４からのパルス信号と電流検出回路１５からの実電流検出値ｉとタコジェネレータ１６からのモータ回転速度ωとバッテリ電圧センサ１７からのバッテリ電圧ＶＢ  が入力され、出力インタフェース回路１８ｄからは操舵補助力発生方向を表す左切り方向信号ＬＤ及び右切り方向信号ＲＤと、操舵補助モータ８に供給する電流をデューティ制御する左切りデューティ制御用電流パルスＬＰ及び右切りデューティ制御用電流パルスＲＰと、モータ駆動回路１９の通電を制御する通電制御信号ＣＳとをモータ駆動回路１９に出力する。
【００３１】
また、演算処理装置１８ｂは、後述する図５の演算処理を所定サンプリング時間ΔＴ（例えば５ｍｓｅｃ）毎に実行して、操舵トルクセンサ１３の操舵トルク検出値Ｔとタコジェネレータ１６のモータ回転速度ωとからステアリングホイール１を含む操舵系が操舵角が非操舵状態の中立位置から離れる方向に操舵角を増加させている操舵操作状態であるか中立位置側に戻す操舵戻し操作状態であるかを判定し、操舵戻し操作状態であるときに、車速検出器１４のパルス信号をＦ／Ｖ変換した車速Ｖに応じたモータ印加電圧ＶＭ  を操舵補助モータ８に印加するオープンループ制御を行い、それ以外のときには操舵トルクセンサ１３で検出した操舵トルク検出値Ｔ及びモータ回転速度ωに基づいて目標電流値ｉ＊  を算出し、これと電流検出回路１５で検出した実電流検出値ｉとに基づいて操舵補助モータ８を制御する電流フィードバック制御を行う。
【００３２】
さらに、記憶装置１８ｃには、予め演算処理装置１８ｂの演算処理に必要な制御マップや演算式、プログラム等が格納されていると共に、演算処理装置１８ｂの演算過程で必要な演算結果を逐次記憶する。
【００３３】
一方、モータ駆動回路１９は、４個のＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ４を２個づつ直列に接続して２組の直列回路を構成し、これら直列回路のスイッチング素子Ｔ１及びＴ２間とＴ３及びＴ４間との間に操舵補助モータ８を接続し、且つスイッチング素子Ｔ１及びＴ３の入力側が互いに接続されてモータリレー２０、キースイッチ２１を介して負極側が接地されたバッテリ２２の正極側に接続され、スイッチング素子Ｔ２及びＴ４の出力側が互いに接続されて接地されて、所謂Ｈブリッジ回路に構成されている。
【００３４】
そして、スイッチング素子Ｔ１及びＴ３に夫々マイクロコンピュータ１８の出力側インタフェース回路１８ｄから出力される左切り方向信号ＬＤ及び右切り方向信号ＲＤが、スイッチング素子Ｔ４及びＴ２に夫々マイクロコンピュータ１８の出力側インタフェース回路１８ｄから出力される左切りデューティ制御用電流パルスＬＰ及び右切りデューティ制御用電流パルスＲＰが夫々供給され、モータリレー２０のリレーコイルの一端がスイッチング素子としてのＮＰＮトランジスタ２４を介してキースイッチ２１に接続されていると共に、他端が接地され、このトランジスタ２３にマイクロコンピュータ１８の出力側インタフェース回路１８ｄから出力される通電制御信号ＣＳが供給される。
【００３５】
さらに、操舵補助モータ８と直列に電流検出用の抵抗Ｒが接続され、この抵抗の両端が夫々オペアンプ等で構成される電流検出回路１５に接続され、この電流検出回路１５で通電方向を正負の符号で表すアナログ信号でなる実電流検出値ｉがコントローラユニット７に出力される。ここで、電流検出回路１５は、高検出精度を必要とせず、検出精度が比較的低く誤差が比較的大きい±１Ａ程度のものを適用することができる。
【００３６】
次に、上記実施形態の動作をマイクロコンピュータ１８における演算処理装置１８ｂで実行される操舵補助制御処理手順を示す図３を伴って説明する。
図３の操舵補助制御処理は、メインプログラムとして実行され、先ずステップＳ１で、モータ駆動回路１９に通電を開始するモータリレー２０をオン状態とする通電制御信号ＣＳをオン状態とし、次いでＳ２に移行して操舵トルクセンサ１３で検出された操舵トルク検出値Ｔを読込み、次いでステップＳ３に移行して、操舵トルク検出値Ｔの絶対値が予め設定された不感帯幅を規定する所定値Ｔ０  未満であるか否かを判定し、｜Ｔ｜≧Ｔ０  であるときには、ステアリンホイール１の操舵状態であると判断してステップＳ４に移行する。
【００３７】
このステップＳ４では、車速センサ１４で検出したパルス信号をＦ／Ｖ変換した車速検出値Ｖを読込み、次いでステップＳ５に移行して、読込んだ車速検出値Ｖをもとに図４に示す車速をパラメータとして操舵トルク検出値Ｔとモータ基準駆動電流ｉＴ  との関係を表す制御マップの何れかの特性線を選定する制御マップ選定処理を行ってからステップＳ６に移行する。
【００３８】
ここで、制御マップは、図４に示すように、操舵トルク検出値Ｔが不感帯を規定する“０”を挟む設定値＋Ｔ０  及び−Ｔ０  の間であるときには基準駆動電流ｉＴ  が“０”となり、操舵トルク検出値Ｔが設定値＋Ｔ０  及び−Ｔ０  を越えて正方向又は負方向に増加すると、その増加に応じて基準駆動電流ｉＴ  が折れ線状に増加するように設定され、そして車速が大きくなるに従って折れ線の傾斜角が小さくなるように設定されている。
【００３９】
ステップＳ６では、ステップＳ２で読込んだ操舵トルク検出値ＴをもとにステップＳ５で選定され制御マップを参照して、操舵補助モータ８に対する基準電流ｉＴ  を算出し、次いでステップＳ７に移行して、タコジェネレータ１６で検出したモータ回転速度ωを読込み、次いでステップＳ８に移行して、下記（１）式の演算を行って操舵補助モータ８に対する目標電流ｉ＊  を算出する。
【００４０】
ｉ＊  ＝ｉＴ  −ＫＤ  ・ω        …………（１）
ここで、ＫＤ  は操舵系に要求される操舵安定性を達成するに足る所定のダンピングゲインである。
【００４１】
次いで、ステップＳ９に移行して、電流検出回路１５の実電流検出値ｉを読込み、次いでステップＳ１０に移行して、下記（２）式の演算を行って、デューティ比Ｄを算出する。
【００４２】
Ｄ＝ＫＣ  （ｉ＊  −ｉ）          …………（２）
ここに、ＫＣ  は制御ゲインであって、目標電流ｉ＊  と実電流検出値ｉとの許容誤差範囲（例えば数Ａ程度）を見込んで十数〜数十程度の値に設定される。
【００４３】
次いで、ステップＳ１１に移行して、前記ステップＳ２で読込まれた操舵トルク検出値Ｔが零を含む負であるか否かを判定し、Ｔ≦０であるときには左切り状態であると判断してステップＳ１２に移行し、左切り方向信号ＬＤをオン状態とし、且つ右切り方向信号ＲＤをオフ状態とすると共に、ステップＳ１０で算出されたデューティ比Ｄの左切りデューティ制御用電流パルスＬＰを出力し、且つオフ状態の右切りデューティ制御用電流パルスＲＰを出力してからステップＳ１４に移行し、Ｔ＞０であるときには右切り状態であると判断してステップＳ１３に移行し、右切り方向信号ＲＤをオン状態とし、且つ左切り方向信号ＬＤをオフ状態とすると共に、ステップＳ１０で算出されたデューティ比Ｄの右切りデューティ制御用電流パルスＲＰを出力し、且つオフ状態の左切りデューティ制御用電流パルスＬＰを出力してからステップＳ１４に移行する。
【００４４】
ステップＳ１４では、操舵補助制御処理を終了するか否かを判定し、操舵補助制御処理を継続する場合には、前記ステップＳ２に戻り、操舵補助制御処理を終了する場合にはステップＳ１５に移行して、モータ駆動回路１９に対する通電制御信号ＣＳをオフ状態としてから操舵補助制御処理を終了する。
【００４５】
一方、前述したステップＳ３の判定結果が、｜Ｔ｜＜Ｔ０  であるときには、操舵トルク検出値Ｔが不感帯内にあり、非操舵状態又は操舵戻し操作状態であると判断してステップＳ１６に移行し、タコジェネレータ１６で検出したモータ回転速度ωを読込み、次いでステップＳ１７に移行して、モータ回転速度ωが予め設定した設定速度ω０  を越えているか否かを判定し、ω≦ω０  であるときには操舵戻し状態ではなく単なる非操舵状態であると判断して前記ステップＳ３に移行し、ω＞ω０  であるときには、モータ回転速度が速く中立位置側への操舵戻し操作状態であると判断してステップＳ１８に移行する。
【００４６】
このステップＳ１８では、車速センサ１４で検出した車速検出値Ｖを読込み、次いでステップＳ１９に移行して、車速検出値Ｖをもとに記憶装置１８ｃに予め格納された図５に示す車速検出値Ｖとモータ印加電圧ＶＭ  との関係を表す印加電圧算出マップを参照してモータ印加電圧ＶＭ  を算出する。
【００４７】
ここで、モータ印加電圧算出マップは、図５に示すように、車速検出値Ｖが“０”近傍の設定値Ｖ１  以下であるときには印加電圧ＶＭ  が“０”となり、設定値Ｖ１  を越えると車速検出値Ｖの増加に応じて印加電圧ＶＭ  が比較的急峻に増加し、設定値Ｖ２  に達すると、中速域となる設定値Ｖ３  までの間印加電圧ＶＭ  が一定値を維持し、車速検出値Ｖが設定値Ｖ３  を越えると車速検出値Ｖの増加に伴って印加電圧ＶＭ  が比較的急峻に減少し、車速検出値Ｖが高速域となる設定値Ｖ４  を越えると印加電圧ＶＭ  が再び“０”に復帰するように設定されている。
【００４８】
次いで、ステップＳ２０に移行して、バッテリ電圧センサ１７で検出したバッテリ電圧ＶＢ  を読込み、次いでステップＳ２１に移行して、下記（３）式に従ってデューティ比Ｄを算出してからステップＳ２２に移行する。
【００４９】
Ｄ＝ＶＭ  ／ＶＢ        …………（３）
このステップＳ２２では、モータ回転速度ωが零を含む負であるか否かを判定し、ω≦０であるときには左切り方向への操舵戻り状態であると判断して前記ステップＳ１２に移行し、ω＞０であるときには右切り方向への操舵戻り状態であると判断して前記ステップＳ１３に移行する。
【００５０】
この図３の処理が電動機制御手段に対応し、この内、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ１６，Ｓ１７の処理が操舵状態検出手段に対応し、ステップＳ４〜Ｓ１３の処理がフィードバック制御手段に対応し、ステップＳ１６〜Ｓ２２の処理がオープンループ制御手段に対応している。
【００５１】
したがって、今、キースイッチ２１がオフ状態で車両が停止状態にあるものとすると、この状態では、コントローラユニット７の電源が遮断状態にあり、モータ駆動回路１９のモータリレー２０もオフ状態となって、電動モータ８への通電が遮断状態となっている。
【００５２】
この停止状態で、キースイッチ２１をオン状態とすることにより、コントローラユニット７の各部に電源が投入され、マイクロコンピュータ１８で処理が開始される。このとき、演算処理装置１８ｂで図３の操舵補助制御処理が実行開始され、ステップＳ１でオン状態の通電制御信号ＣＳをモータ駆動回路１９のトランジスタ２３に出力する。
【００５３】
このため、トランジスタ２３がオン状態となって、モータリレー２０がオン状態となり、バッテリー２２からの直流電力がＨブリッジ回路に供給開始される。このときステアリングホイール１を操舵していないときには、操舵トルクセンサ１３の操舵トルク検出値Ｔは略“０”となっている。
【００５４】
このため、ステップＳ３からステップＳ１６に移行するが、操舵補助モータ８が回転停止しており、モータ回転速度ωが“０”であるので、ステップＳ１７からステップＳ４に移行する。
【００５５】
このとき、車速検出値Ｖが“０”であるので、ステップＳ５で図４に示す特性線の内傾斜が一番大きい特性線Ｌ１  に対応する制御マップが選択されるが、操舵トルク検出値Ｔが“０”であるので、ステップＳ６で算出されるモータ基準駆動電流ｉＴ  も“０”となる。
【００５６】
一方、操舵補助モータ８が停止しているので、電流検出回路１５で検出される実電流検出値ｉも“０”であるので、ステップＳ１０で算出されるデューティ比Ｄも“０”となり、ステップＳ１１からステップＳ１２に移行して左方向信号ＬＤをオン状態、右方向信号ＲＤをオフ状態とし、左切りデューティ制御用電流パルスＬＰをデューティ比“０”即ちオフ状態を維持し、さらに右切りデューティ制御用電流パルスＲＰをオフ状態に維持する。
【００５７】
このため、モータ駆動回路１９では、スイッチング素子Ｔ１のみがオン状態となり、他のスイッチング素子Ｔ２〜Ｔ４がオフ状態となるので、Ｈ型ブリッジ回路には電流が流れず、電動モータ８は非通電状態に維持され、この電動モータ８で発生する操舵補助トルクは“０”を維持し、非操舵状態が継続される。
【００５８】
この停車状態で、時点ｔ１  でステアリングホイール１を左切りする所謂据え切りを行うと、これに応じて操舵トルクセンサ１３で検出される操舵トルク検出値Ｔが不感帯を規定する設定値Ｔ０  を越えて負方向に増加する。
【００５９】
このように操舵トルク検出値Ｔの絶対値が設定値Ｔ０  より大きくなると、図３の処理において、ステップＳ３からステップＳ４に移行して、操舵トルク検出値Ｔに基づいてモータ基準駆動電流ｉＴ  が算出され、これとモータ回転速度ω（＝０）とに基づいてモータ目標電流ｉ＊  が算出され、これと電流検出回路１５で検出された実電流検出値ｉとの差値に基づいてデューティ比Ｄが算出される（ステップＳ１０）。そして、操舵トルク検出値Ｔが負であるので、ステップＳ７からステップＳ８に移行して、左方向信号ＬＤをオン状態、右方向信号ＲＤをオフ状態とし、左切りデューティ制御用電流パルスＬＤを算出されたデューティ比Ｄに応じたオン・オフ比とし、右切りデューティ制御用電流パルスＲＤをオフ状態に維持させる。
【００６０】
このため、モータ駆動回路１９のスイッチング素子Ｔ１がオン状態を継続し、これに加えてスイッチング素子Ｔ４がデューティ比Ｄでオン・オフするので、電動モータ８にデューティ比Ｄに応じた左切り用の駆動電流ｉが流れることになり、電動モータ８がフィードバック制御により回転駆動されて操舵トルク検出値Ｔに応じた左切り用操舵補助トルクを発生して軽い操舵を行うことができる。
【００６１】
その後、据え切りを終了すると、操舵トルク検出値Ｔが略“０”の初期状態に戻り、その後車両を例えば中車速で直進走行させてからステアリングホイール１を例えば右切りして定常円旋回状態とすると、これに応じて操舵トルク検出値Ｔが正方向に増加したのち一定値となると共に、車速に応じた制御マップが選択されて、電動モータ８の駆動電流がフィードバック制御される。
【００６２】
その後、定常円旋回状態から直進走行状態に復帰するために、ステアリングホイール１を手放し状態又はこれに近い状態として操舵戻し操作状態とすると、このときの操舵トルク検出値Ｔは略“０”となることから図３の処理において、ステップＳ３からステップＳ１６に移行し、操舵系はセルフアライニングトルクによって操舵系が左切り方向に回転して非操舵状態での中立位置側に戻ることになる。
【００６３】
このとき、定常円旋回状態から操舵戻し状態となった初期状態では、モータ回転速度ωが略“０”であるので、ステップＳ１７からステップＳ４に移行して、前述した操舵補助モータ８のフィードバック制御が継続されることになるが、操舵トルク検出値Ｔが“０”であることにより、ステップＳ８で算出される目標電流ｉ＊  は略“０”となり、操舵補助モータ８で発生する操舵補助トルクが略零となる。
【００６４】
このため、セルフアライニングトルクによって、車輪が中立位置側に戻されることにより、操舵系が左切り方向に回転し、これによって操舵補助モータ８も左切り方向に回転駆動されることになり、そのモータ回転速度ωが設定速度ω０  を越えると、操舵戻し操作状態であると判断してステップＳ１７からステップＳ１８に移行し、中車速走行状態であるので、図５の制御マップを参照して比較的大きなモータ印加電圧ＶＭ  が設定される。
【００６５】
このモータ印加電圧ＶＭ  をバッテリ電圧ＶＢ  で除することにより、デューティ比Ｄが算出され、次いでステップＳ２２に移行して、操舵補助モータ８が左切り方向に回転駆動されていることにより、モータ回転速度ωが負となるため、ステップＳ１２に移行して、前述した左切り状態と同様にモータ駆動回路１９が制御されて、モータ印加電圧ＶＭ  が操舵補助モータ８に印加されることにより、操舵補助モータ８がオープンループ制御状態となり、この操舵補助モータ８で発生する摩擦力に抗して操舵補助モータ８が回転駆動されることにより、素早く安定した操舵戻し操作を行うことができる。
【００６６】
このように、操舵戻し操作状態では、操舵補助モータ８がオープンループの電圧制御状態となるので、操舵補助モータ８の回転により逆起電力が発生し、このときの逆起電力定数をＫＥ  とし、操舵補助モータ８で発生する回生電流を含む実電流値をｉ、コイル抵抗をＲとすると、モータ印加電圧ＶＭ  は下記（４）式で表すことができる。
【００６７】
ＶＭ  ＝ｉ・Ｒ＋ＫＥ  ・ω    …………（４）
この（４）式から明らかなように、印加電圧ＶＭ  が一定値に制御されるので、モータ回転速度ωが増加すると、操舵補助モータ８に供給される実電流値ｉは低下することになる。
【００６８】
この結果、モータ印加電圧ＶＭ  が多少大き過ぎてモータ回転速度ωが速くなり過ぎたとしても、これに応じて実電流値ｉが減少することにより、操舵補助モータ８で発生する操舵補助トルクは減少することになるので、モータ回転速度ωが過度に大きくなることを確実に防止することができ、適正な回転速度で操舵戻し操作が行われる。
【００６９】
そして、車両が直進走行状態に復帰した時又はその途中で、運転者がステアリングホイール１を再度握ってステアリングホイール１の回転を停止させると、このときの操舵補助モータ８によって発生している操舵補助トルクが操舵トルクセンサ１３で検出されることから、その操舵トルク検出値Ｔが不感帯を規定する設定値Ｔ０  を越える比較的大きな値となることから、図３の処理でステップＳ３からステップＳ４に移行して、右切り相当のフィードバック制御が開始されることになり、操舵補助モータ８に右切り方向の操舵補助トルクが発生されて、その回転が停止される。
【００７０】
また、車輪が直進走行状態となる中立状態に戻っても手放し状態を継続している場合には、操舵補助モータ８で左切り用の操舵補助トルクを発生している関係で操舵系がさらに左切り方向に回転しようとするが、この状態ではセルフアライニングトルクに抗する状態となるので、操舵補助モータ８のモータ回転速度ωが減少し、この状態で図３の処理におけるステップＳ１７からステップＳ４に移行して、フィードバック制御状態に復帰する。このときには、操舵補助モータ８で発生する回生電流も少ないので、フィードバック制御を行った場合でも回生電流の影響を受けることがない。
【００７１】
さらに、操舵戻し操作状態であっても、車速が零に近い停止寸前の車速であるときや、高車速状態であるときには、操舵補助モータ８で発生する回生電流の影響が少ないので、図３の処理におけるステップＳ１８〜Ｓ２２のオープンループ制御を行うが図５のモータ印加電圧算出マップを参照したときにモータ印加電圧ＶＭ  が“０”となることにより、操舵補助モータ８の回転駆動を停止させる。
【００７２】
このように、上記実施形態によると、車両が旋回走行状態となっている操舵操作状態からステアリングホイール１を手放し状態とする操舵戻し操作状態に移行したときに、操舵補助モータ８がその実電流値ｉを使用するフィードバック制御状態から所定のモータ印加電圧ＶＭ  を操舵補助モータ８に印加するオープンループ制御状態に切換わることから、電流検出回路１５を使用することなくモータ制御を行うことができ、電流検出回路１５として、検出精度の高いものを使用する必要がなく、全体のコストを低減することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態においては、モータ回転速度ωを検出するモータ回転速度検出手段としてタコジェネレータ１６を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータの回転方向と回転速度に応じたパルス信号を出力するエンコーダを適用することもでき、さらには、モータ電流ｉとモータ電圧ＶＭ０とを検出し、これらから下記（４）式に従ってモータ回転速度ωを推定するようにしてもよい。
【００７４】
ω＝（ＶＭ０−Ｒ・ｉ）／ＫＶ  （ＫＶ  は定数）  …………（４）
また、上記実施形態においては、コントローラユニット７をマイクロコンピュータ１８を使用して構成した場合について説明したが、これに限らず、関数発生器、減算器、乗算器、パルス幅変調回路等を電子回路を組み合わせて構成することもでき、さらには、マイクロコンピュータ１８の演算処理装置１８ｂでデューティ制御用電流パルスＬＰ，ＲＰを形成することを省略して、外部にパルス幅変調回路を設けるようにしてもよい。
【００７５】
さらに、モータ駆動回路１９も上記構成に限定されるものではなく、Ｈ型ブリッジ回路を構成するスイッチング素子はトランジスタやリレー等の他の任意のスイッチング素子を適用することができる。
【００７６】
さらにまた、上記実施形態においては、制御マップを使用して操舵トルク検出値Ｔに対する基準電流ｉＴ  を算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、基準電流ｉＴ  を操舵トルク検出値Ｔの比例項、微分項を使用して算出するＰＤ制御やこれに積分項を加えたＰＩＤ制御を行うこともでき、この場合には、各比例ゲイン、微分ゲイン及び積分ゲインを車速に応じて変更するようにすればよい。
【００７７】
同様に、モータ印加電圧ＶＭ  も図５のモータ印加電圧算出マップを参照して求める場合に限らず、その特性線を数式で表し、この数式に従ってモータ印加電圧を演算するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のコントローラユニットの具体例を示すブロック図である。
【図３】コントロールユニットにおけるマイクロコンピュータの操舵補助制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】車速をパラメータとした操舵トルク検出値とモータ目標駆動電流との関係を表す制御マップを示す特性線図である。
【図５】車速とモータ印加電圧との関係を表す制御マップを示す特性線図である。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
７  コントローラユニット
８  操舵補助モータ
１３  操舵トルクセンサ
１４  車速センサ
１５  電流検出回路
１６  タコジェネレータ
１７  バッテリ電圧センサ
１８  マイクロコンピュータ
１９  モータ駆動回路
【図１】
0003601292.tif 000002
【図２】
0003601292.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003601292.tif 000005
【図５】
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