(57)【要約】【課題】  モータ保護機能を有するにかかわらず、駐車場等において繰り返し操舵操作が軽快容易に行えるようにする。【解決手段】  操舵部材１の操作に応じて電動モータ５を駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、モータ電流の積算値等、電動モータ５の動作履歴もしくはその結果を示す数値の大小に応じて電動モータ５に与える駆動電流の上限値を設定する保護制御手段１５１ｄと、この保護制御手段１５１ｄで設定される上限値を変更する上限値変更手段１５１ｃとを備え、上限値変更手段１５１ｃは、車体の後退検出に応じて、例えば、上限値の最低値を増大側に変更したり、上限値の最高値を減少側に変更する。【選択図】図３
2006232205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
電動モータの動作履歴もしくはその結果に応じて電動モータに与える駆動電流の上限値を設定する保護制御手段と、
車体の後退を検出する手段と、
上記後退検出手段による車体の後退検出に応じて上記保護制御手段で設定される上限値を変更する上限値変更手段と、
を備え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】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
上記上限値変更手段は、車体の後退検出に応じて、上記保護制御手段で設定される上限値を、その最低値が高くなるよう変更するものである、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
上記上限値変更手段は、車体の後退検出に応じて、上記保護制御手段で設定される上限値の最高値を減少側に変更するものである、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
上記上限値変更手段は、車体の後退検出に応じて、上記保護制御手段において上限値を最高値から最低値に絞る際の条件を緩和することにより上限値を変更するものである、
ことを特徴とする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、運転者により行われるステアリングホイール（ハンドル）等の操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用の電動モータと、電動モータの回転を減速して操舵軸に伝達する減速機構と、トルクセンサ等のセンサ信号に基づいて電動モータの駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えており、上記ＥＣＵの制御により電動モータを駆動して操舵補助トルクを発生し、この操舵補助トルクをステアリング機構に付加することで運転者の操舵力を軽減するようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、従来の電動パワーステアリング装置では、電動モータの保護のために、電動モータに与える駆動電流に対して上限値が設定されている。その上限値は、電動モータの動作履歴、例えば、電動モータに流れる電流の積算値の大小や、動作履歴の結果としての電動モータの温度の高低に応じて変更されるようになっている。電動モータが間欠的に駆動される通常の走行状態では、上限値は最高値に維持されるが、電動モータが頻繁に大電流で駆動されるような場合は、モータ保護機能が働き、上限値は最高値から最低値へと大幅に絞られる。これで、電動モータに与えられる駆動電流が減少し、電動モータは過熱、焼損から保護される。
【特許文献１】特開平６−５６０４５号公報
【特許文献２】特開平８−１３３１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなモータ保護機能を有する電動パワーステアリング装置では、駐車場等で何度もハンドルを切り返したり、据え切りをした場合には、電動モータに連続的に大電流が流れるので、モータ保護機能が働き、駆動電流の上限値が最低値に絞られる。そのため、操舵補助トルクが大幅に低下し、ハンドルが重く感じられるようになり、操舵フィーリングが著しく低下する。
【０００５】
本発明は、モータ保護機能を有するにかかわらず、駐車場等において繰り返し操舵操作するような場合に、その操舵操作が軽快容易に行えるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による電動パワーステアリング装置は、操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、電動モータの動作履歴もしくはその結果に応じて電動モータに与える駆動電流の上限値を設定する保護制御手段と、車体の後退を検出する手段と、上記後退検出手段による車体の後退検出に応じて上記保護制御手段で設定される上限値を変更する上限値変更手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成において、電動モータの動作履歴とは、例えば、電動モータに流れる電流の積算値や、電動モータの電流と電圧との積の積分値、電動モータへの通電時間の積算値等で示されるものであり、動作履歴の結果とは、例えば、電動モータもしくはその周辺部の温度で示されるものである。
【０００８】
上記構成の電動パワーステアリング装置を搭載する車両において、駐車場等で前進後退しながら何度もハンドルの切り返しや、据え切りを行うと、保護制御手段によるモータ保護機能が働いて、電動モータの駆動電流に対する上限値は、最高値から最低値に徐々に絞られる。
【０００９】
その場合、上限値の変更の一態様として、上限値を、その最低値が高くなるよう変更するものでは、モータ保護機能が働いた後も、前進走行等の通常の走行状態のときにモータ保護機能が働いた場合よりも、大きな駆動電流で電動モータが駆動されることになり、その分、操舵操作を軽く行うことができる。
【００１０】
上限値の変更の他の態様として、上限値の最高値を減少側に変更するものでは、モータ保護機能が働く前に、電動モータに流れる電流が抑えられることで、モータ保護機能が働く際の条件（例えば、モータ電流の積算値が所定のしきい値に達したか否か）が満たされるまで時間を要することになり、その間には、上限値の最低値よりはるかに高いレベルの駆動電流で電動モータが駆動されるから、操舵操作を軽快容易に行える。
【００１１】
上限値の変更のさらに他の態様として、保護制御手段において上限値を最高値から最低値に徐々に絞る際の条件、例えば、電動モータに流れる電流の積算値が所定のしきい値に達したか否か、もしくは電動モータやその周辺部の温度が所定のしきい値温度に達したか否か等の条件を緩和するものでは、保護制御手段によるモータ保護機能が働くまで時間がかかることになり、その間、上限値は最高値に維持されるから、大きな駆動電流で電動モータを駆動して、操舵操作を軽快容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、駐車場等において、軽快容易に操舵操作ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１ないし図５を参照して、本発明による最良の形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。
【００１４】
図１は、最良の形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図で、同図に示すように、本形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール（ハンドル）等の操舵部材１に一端が固着された操舵軸２と、この操舵軸２に加えられる運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、ラックピニオン機構等からなり操舵軸２の他端に連結されたステアリング機構４と、操舵部材１の操作による運転者の負荷を軽減するための操舵補助トルクを発生させる電動モータ５と、電動モータ５が発生する操舵補助トルクを操舵軸２に伝達する減速機構６と、車載バッテリ７からイグニッションスイッチ８を介して電源の供給を受けて電動モータ５の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）９とを備えている。
【００１５】
本実施形態の電動パワーステアリング装置は、上記したトルクセンサ３のほか、車速センサ１０を備え、この車速センサ１０のセンサ信号はＥＣＵ９に入力するようになっている。
【００１６】
操舵軸２は、少なくとも操舵部材１側の部分と、ステアリング機構４側の部分とに分割されて、両部分はトーションバー１１により連結されており、このトーションバー１１の外周にトルクセンサ３が配置されている。ステアリング機構４の出力側には、タイロッドおよびナックルアーム等からなる連結部材１２を介して操向用の車輪１３が連結されている。
【００１７】
上記電動パワーステアリング装置を搭載した車両においては、運転者が操舵部材１を操作すると、その操作による操舵トルクはトルクセンサ３により検出される。ＥＣＵ９は、トルクセンサ３により検出された操舵トルクと、車速センサ１０により検出された車速とに基づいて、電動モータ５を駆動制御する。これにより、電動モータ５は操舵補助トルクを発生し、この操舵補助トルクが減速機構６を介して操舵軸２に加えられることにより、操舵操作を行う運転者の負担が軽減される。
【００１８】
次に、図２ないし図５を参照して、ＥＣＵ９の構成と動作とを説明する。図２はＥＣＵ９のブロック回路図、図３は、ＥＣＵ９を構成するマイクロコンピュータの機能ブロック図、図４は、マイクロコンピュータのＣＰＵの動作を示すフローチャート、図５は、電動モータの駆動電流に対する上限値の時間的変化を示す波形図である。
【００１９】
図２を参照して、ＥＣＵ９は、トルクセンサ３および車速センサ１０から入力するセンサ信号を処理する入力インタフェース１４と、電動パワーステアリング制御の中心を司るマイクロコンピュータ１５と、マイクロコンピュータ１５からの駆動制御信号に応答して電動モータ５を駆動するモータ駆動回路１６と、電動モータ５に流れるモータ電流を検出する電流検出回路１７と、上記マイクロコンピュータ１５や入力インタフェース１４等に電源を供給する電源回路１８とを備えている。
【００２０】
マイクロコンピュータ１５は、ＣＰＵ１５１と、メモリ１５２とを含んでいる。このうち、ＣＰＵ１５１の機能を図３を参照して説明する。
【００２１】
ＣＰＵ１５１は、本実施形態では、トルクセンサ３および車速センサ１０のセンサ信号に基づいて電動モータ５に与える駆動電流の値を決定する駆動電流決定手段１５１ａとして機能するほか、後退検出手段１５１ｂ、上限値変更手段１５１ｃ、保護制御手段１５１ｄとしても機能する。保護制御手段１５１ｄは、積算手段１５１ｅと、積算値判定手段１５１ｆと、上限値設定手段１５１ｇとから構成されている。
【００２２】
駆動電流決定手段１５１ａは、トルクセンサ３および車速センサ１０の両センサ信号により、後述する制御マップ１５２ａを参照して、電動モータ５に与える駆動電流の値を決定する。後退検出手段１５１ｂは、車速センサ１０のセンサ信号に基づいて、車体の後退を検出するものである。上限値変更手段１５１ｃは、後退検出手段１５１ｂでの後退検出に応答して、保護制御手段１５１ｄにおいて設定される、電動モータ５の駆動電流の上限値を変更するものである。
【００２３】
保護制御手段１５１ｄは、電動モータ５の保護のために、電動モータ５の動作履歴を示す物理量、本実施形態では、モータ電流の積算値の大小に応じて電動モータ５の駆動電流の上限値を設定して駆動電流を制限するものである。この保護制御手段１５１ｄのうち、積算手段１５１ｅは、電流検出回路１７の検出出力を入力して、モータ電流の積算値を算出する。積算値判定手段１５１ｆは、積算手段１５１ｅで積算された積算値が所定のしきい値に達しているか否かを判定する。上限値設定手段１５１ｇは、積算値判定手段１５１ｆの判定出力に応じて、駆動電流の上限値を設定するもので、積算値判定手段１５１ｆから、積算値が所定のしきい値に達していることを示す判定出力が入力すると、上限値を最高値から最低値に徐々に絞る。
【００２４】
この場合、上限値設定手段１５１ｇは、上限値変更手段１５１ｃから特に入力がない場合、メモリ１５２に記憶されている第１演算式１５２ｂに基づいて上限値を演算して、上限値を最高値から所定の減少率で最低値までに絞る。上限値変更手段１５１ｃから、上限値の変更指示を示す出力が入力すると、メモリ１５２に記憶されている第２演算式１５２ｃに基づいて上限値を演算して、上限値を第１演算式１５２ｂよりも小さな減少率で最低値にまで絞り、上限値が、第１演算式１５２ｂによる場合よりも高いレベルに維持されるようにする。
【００２５】
マイクロコンピュータ１５のメモリ１５２は、電動モータ５の駆動制御の実行に必要な制御マップ１５２ａと、駆動電流の上限値設定に必要な第１演算式１５２ｂと、第２演算式１５２ｃとを格納している。
【００２６】
制御マップ１５２ａは、各車速毎に操舵トルクと、電動モータ５に与える駆動電流の値との関係を示すもので、これを操舵トルクと車速とで参照することで、電動モータ５の駆動電流値を割り出せるようになっている。
【００２７】
第１と第２の演算式１５２ｂ，１５２ｃは、上限値設定手段１５１ｇにおいて設定される駆動電流の上限値、特に、上限値が最高値から最低値に絞られる場合の上限値を算出するためのものであり、このうち、第１演算式１５２ｂは、上限値設定手段１５１ｇが上限値変更手段１５１ｃからの変更指示の出力を受けていない場合、上限値の算出、設定に使用される。第２演算式１５２ｃは、上限値設定手段１５１ｇが上限値変更手段１５１ｃから変更指示の出力を入力した場合に、上限値の算出、設定に使用される。
【００２８】
次に、図４のフローチャートおよび図５の波形図を参照して、ＥＣＵ９のマイクロコンピュータ１５が電動モータ５の駆動電流の上限値を設定する場合の動作を説明する。
【００２９】
ＣＰＵ１５１は、車速センサ１０のセンサ信号により、車体が後退しているか否かの監視を行っており、ステップＳ１で、車体が後退していると判断する（Ｓ１：Ｙｅｓ）と、ステップＳ２に移行し、駆動電流の上限値の算出に使用する演算式を、第１演算式１５２ｂから第２演算式１５２ｃに切り換える。
【００３０】
次のステップＳ３では、モータ電流の積算値が所定のしきい値に達したか否かを判断する。積算値が所定のしきい値に達していない場合は（Ｓ３：Ｎｏ）、ステップＳ４で、駆動電流の上限値を最高値に維持するが、積算値が所定のしきい値に達した場合は（Ｓ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ５に移行し、ステップＳ５において、上限値を絞るための演算を行う。
【００３１】
この場合、上記したステップＳ１において車体後退の判断がなされていないと、ステップＳ５では、第１演算式１５２ｂにより上限値を算出する。第１演算式１５２ｂによれば、上限値は、図５に点線で示すように、最高値から大きな減少率で最低値までに絞られる。
【００３２】
図５では、車体後退が検出されなかった場合の上限値を点線で示し、車体後退が検出された場合の上限値を実線で示している。また、ｔ０は電流の積算値が所定のしきい値に達した時点を示し、Ａｕは上限値の最高値、Ａｄは上限値の最低値をそれぞれ示している。
【００３３】
一方、上記したステップＳ１で車体後退と判断がなされていると、演算式は第２演算式１５２ｃに切り換わっているから、ステップＳ５では、第２演算式１５２ｃにより上限値を算出する。そして、ステップＳ６では、ステップＳ５で算出された値の通り、上限値を最高値から最低値に絞る。第２演算式１５２ｃによれば、上限値は、図５に実線で示すように、最高値Ａｕから小さい減少率で最低値Ａｄまでに絞られ、上限値が絞られる初期段階では、その上限値は、第１演算式１５２ｂによる場合よりも高いレベルに維持される。したがって、駆動電流の上限値が絞られることでモータ保護機能が働いた後も、電動モータ５には比較的大きな電流を流すことができ、従来よりも、大きな操舵補助トルクが得られる。
【００３４】
ステップＳ７では、トルクセンサ３および車速センサ１０の両センサ信号により、制御マップ１５２ａを参照して、電動モータ５に与える駆動電流の値を決定し、この駆動電流と上記設定された上限値とを比較して、小さい方を最終の駆動電流として電動モータ５に与え操舵補助を行う。
【００３５】
＜他の実施形態＞
図６および図７は、第２の実施形態を示すもので、図６は、駆動電流の上限値を設定する動作のフローチャート、図７は、駆動電流の上限値の波形図である。
【００３６】
この第２実施形態は、車体後退が検出されると、駆動電流の上限値の最低値が増加側に変更されるようにしたものである。すなわち、ＣＰＵ１５１はステップＴ１で、車体が後退していると判断すると（Ｔ１：Ｙｅｓ）、ステップＴ２に移行し、ステップＴ２で、上限値の最低値を増加側に変更する。図７に即して言えば、上限値の最低値を、ＡｄからＡｄ１に変更する。図７での表示の仕方は、図５と同じである。
【００３７】
次のステップＴ３で、モータ電流の積算値が所定のしきい値に達したと判断すると（Ｔ３：Ｙｅｓ）、ステップＴ５に進み、ステップＴ５で、上限値を最高値から最低値に徐々に絞るが、上記ステップＴ２において上限値の最低値が既にＡｄ１に変更されている場合は、この高目に変更された最低値Ａｄ１にまで上限値は絞られる。したがって、駆動電流の上限値が絞られることでモータ保護機能が働いた後も、電動モータ５には比較的大きな電流を流すことができ、従来よりも、大きな操舵補助トルクが得られる。
【００３８】
ステップＴ６では、トルクセンサ３および車速センサ１０の両センサ信号により、制御マップ１５２ａを参照して、電動モータ５に与える駆動電流の値を決定し、この駆動電流と上記設定された上限値とを比較して、小さい方を最終の駆動電流として電動モータ５に与え操舵補助を行う。
【００３９】
図８および図９は、第３の実施形態を示すもので、図８は、駆動電流の上限値を設定する動作のフローチャート、図９は、駆動電流の上限値の波形図である。
【００４０】
この第３実施形態は、車体後退が検出されると、上限値の最高値が減少側に変更されるようにしたものである。すなわち、ＣＰＵ１５１がステップＵ１で、車体が後退していると判断すると（Ｕ１：Ｙｅｓ）、ステップＵ２に移行し、ステップＵ２で、上限値の最高値を減少側に変更する。図８に即して言えば、上限値の最低値を、ＡｕからＡｕ１に変更する。図８での表示の仕方は、図５と同じである。
【００４１】
ステップＵ３では、モータ電流の積算値が所定のしきい値に達したか否かを判断し、積算値が所定のしきい値に達していない場合は（Ｕ３：Ｎｏ）、ステップＵ４で、上限値を最高値に維持し、積算値が所定のしきい値に達した場合は（Ｕ３：Ｙｅｓ）、ステップＵ５で、上限値を最高値から最低値に徐々に絞る動作を行うが、上記のように、上限値の最高値が減少側の値Ａｕ１に変更されていると、モータ保護機能が働く前に電動モータ５に与えられる駆動電流が、上記の減少分だけ抑制されることになり、上限値の最高値が変更されない場合に比べ、モータ電流の積算値が所定のしきい値に達するまでに時間がかかる。図８に即して言えば、電流の積算値が所定のしきい値に達する時点がｔ０からｔ１に移動する。その間、減少側に変更された最高値Ａｕ１の限度内の駆動電流で、電動モータ５が駆動されるから、大きな操舵補助トルクが得られる。
【００４２】
図１０および図１１は、第４の実施形態を示すもので、図１０は、駆動電流の上限値を設定する動作のフローチャート、図１１は、駆動電流の上限値の波形図である。
【００４３】
この第４実施形態は、電動モータ５の温度（電動モータ５の周辺部の温度でもよい）が所定のしきい値に達したか否かに応じて上限値を設定するようにした電動パワーステアリング装置において、車体後退が検出されると、駆動電流の上限値を最高値から最低値に徐々に絞る際の条件を緩和するもので、具体的には、電動モータ５の温度のしきい値を、より高温側に変更にするものである。
【００４４】
すなわち、ＣＰＵ１５１がステップＶ１で、車体が後退していると判断すると（Ｖ１：Ｙｅｓ）、ステップＶ２に移行し、ステップＶ２で、電動モータ５の温度のしきい値を高温側に変更する。
【００４５】
ステップＶ３では、電動モータ５の温度がしきい値に達したか否かを判断し、温度がしきい値に達していない場合は（Ｖ３：Ｎｏ）、ステップＶ４で、上限値を最高値に維持し、電動モータ５の温度がしきい値に達した場合は（Ｖ３：Ｙｅｓ）、ステップＶ５で、駆動電流の上限値を最高値から最低値に絞る動作を行うのであるが、上記のように、しきい値が高温側に変更されていると、しきい値が変更されていない場合に比べ、電動モータ５の温度が所定のしきい値に達するまでに時間がかかる。図１０に即して言えば、電動モータ５の温度が所定のしきい値に達する時点がｔ０からｔ２に移動する。
【００４６】
その間、上限値の最高値の範囲内の駆動電流で電動モータ５が駆動されるから、大きな操舵補助トルクが得られる。
【００４７】
なお、電動モータ５の駆動電流の上限値が、電動モータ５に流れる電流の積算値の大小に応じて設定されるようにした電動パワーステアリング装置では、上限値を変更する一態様として、モータ電流の積算値の大小を判定するしきい値を増大側に変更するようにしてもよい。このようにしきい値を変更すると、モータ電流の積算値が所定のしきい値に達するまでに時間がかかり、その間、上限値の最高値の限度内の駆動電流で、電動モータ５が駆動されるから、大きな操舵補助トルクが得られる。
【００４８】
なお、車体後退を検出したときに駆動電流決定手段１５１ａによる駆動電流の値を、通常の前進走行時よりも所定割合減少させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の最良の形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図。
【図２】図１の装置の一部であるＥＣＵのブロック回路図。
【図３】図２のＥＣＵ９構成するマイクロコンピュータの機能ブロック図。
【図４】図３のマイクロコンピュータのＣＰＵの動作を示すフローチャート。
【図５】電動モータの駆動電流に対する上限値の時間的変化を示す波形図。
【図６】本発明の第２実施形態において駆動電流の上限値を設定する動作のフローチャート。
【図７】上記第２実施形態での駆動電流の上限値の波形図。
【図８】本発明の第３実施形態において駆動電流の上限値を設定する動作のフローチャート。
【図９】上記第３実施形態での駆動電流の上限値の波形図。
【図１０】本発明の第４実施形態において駆動電流の上限値を設定する動作のフローチャート。
【図１１】上記第４実施形態での駆動電流の上限値の波形図。
【符号の説明】
【００５０】
９      電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１０      車速センサ
１５      マイクロコンピュータ
１５１    ＣＰＵ
１５１ｂ    後退検出手段
１５１ｃ    上限値変更手段
１５１ｄ    保護制御手段
【図１】
2006232205.tif 000003
【図２】
2006232205.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006232205.tif 000007
【図６】
2006232205.tif 000008
【図７】
2006232205.tif 000009
【図８】
2006232205.tif 000010
【図９】
2006232205.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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