(57)【要約】【課題】  電動モータを用いた車両の操舵アシスト装置において、電源系統の異常時にも運転者による操舵力の急変を回避して運転者の負担を軽減する。【解決手段】  操舵アシスト電子制御ユニット３１は、電源系統の異常を検出する。この異常検出時に、電子制御ユニット３１は、作動制御回路３２を制御して、電動モータ１５を回生制動動作に切換える。これにより、電動モータ１５の出力トルクによるアシスト力が得られない場合には、操舵ハンドル１１を中立位置に戻そうとする路面からの逆入力に対して、電動モータ１５による回生制動力を作用させる。この回生制動動作においては、作動制御回路３２をスイッチングするパルス信号のパルス幅を徐々に小さくして、回生制動力を徐々に小さくする。また、操舵ハンドル１１の操舵方向の反転時には、速やかに電動モータ１５の回生制動動作を解除する。【選択図】  図２
2006062616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータおよび同電動モータの作動を制御する作動制御回路を有し、前記作動制御回路の駆動制御状態にて駆動制御された前記電動モータの出力トルクにより操舵ハンドルの操舵操作をアシストする車両の操舵アシスト装置において、
電源系統の異常を検出する異常検出手段と、
前記異常の検出時に、前記作動制御回路を駆動制御状態から回生制動制御状態に切換えて前記電動モータを回生制動動作させる回生制動制御手段と
を設けたことを特徴とする車両の操舵アシスト装置。
【請求項２】
前記回生制動制御手段は、前記異常の検出時に、運転者による操舵ハンドルの操舵操作に必要な操舵力が所定値よりも大きいことも条件に、前記作動制御回路を駆動制御状態から回生制動制御状態に切換えることを特徴とする請求項１に記載した車両の操舵アシスト装置。
【請求項３】
前記回生制動制御手段は、前記作動制御回路を駆動制御状態から回生制動制御状態へ切換えた後、前記電動モータによる回生制動力が徐々に減少するように前記作動制御回路を制御するものであることを特徴とする請求項１または２に記載した車両の操舵アシスト装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれ一つに記載した車両の操舵アシスト装置において、さらに、
前記電動モータの回生制動動作時における操舵ハンドルの操舵方向の反転を検出する反転検出手段と、
前記反転が検出されたとき、前記電動モータによる回生制動力が速やかに減少するように前記回生制動制御手段を制御する制動力制御手段と
を備えたことを特徴とする車両の操舵アシスト装置。
【請求項５】
前記反転検出手段は、前記操舵ハンドルの操舵方向の反転が所定時間以上継続した場合に、前記操舵ハンドルの操舵方向の反転を検出するものであることを特徴とする請求項４に記載した車両の操舵アシスト装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれ一つに記載した車両の操舵アシスト装置において、さらに、
前記電動モータの回生制動動作時に、前記電動モータからの回生電力を吸収する吸収回路を備えたことを特徴とする車両の操舵アシスト装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれ一つに記載した車両の操舵アシスト装置において、さらに、
前記電動モータの回生制動動作による電圧が所定電圧以上に上昇することを防止する電圧上昇防止回路を備えたことを特徴とする車両の操舵アシスト装置。
【請求項８】
前記回生制動制御手段は、前記作動制御回路を制御して、前記電動モータによる回生電流が同作動制御回路を介して同電動モータに循環するようにしたことを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれ一つに記載した車両の操舵アシスト装置。
【請求項９】
前記回生制動制御手段は、前記回生制動動作による電動モータの端子間電圧が所定電圧以上に上昇したとき、前記作動制御回路を切換え制御して、同電動モータによる回生電流が電源系統側に流れるようにする切換え手段を含むことを特徴とする請求項８に記載した車両の操舵アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの出力トルクによって操舵ハンドルの操舵操作をアシストする車両の操舵アシスト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、下記特許文献１に示されているように、電動モータの出力トルクをステアリングシャフト、ラックバーなどに伝達することによって、転舵輪の転舵にアシスト力を与えて、運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストする車両の操舵アシスト装置はよく知られている。
【特許文献１】特開２００３−３１４６５４号公報
【０００３】
そして、この種の従来の操舵アシスト装置においては、電源系統の異常時にはアシスト制御が停止される。しかし、アシスト制御が停止してしまうと、アシスト力の低下分を補うために、運転者は操舵ハンドルの操舵力を急に増加させる必要がある。特に、車両の旋回走行中には路面からの逆入力が大きくて、アシスト停止前に電動モータによる大きなアシスト力が作用していた場合には、運転者の負担が非常に大きかった。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、電源系統の異常時にも運転者による操舵力の急変を回避して運転者の負担を軽減した車両の操舵アシスト装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、電動モータおよび同電動モータの作動を制御する作動制御回路を有し、作動制御回路の駆動制御状態にて駆動制御された電動モータの出力トルクにより操舵ハンドルの操舵操作をアシストする車両の操舵アシスト装置において、電源系統の異常を検出する異常検出手段と、前記異常の検出時に、作動制御回路を駆動制御状態から回生制動制御状態に切換えて電動モータを回生制動動作させる回生制動制御手段とを設けたことにある。
【０００６】
これによれば、電源系統に異常が発生して電動モータの出力トルクによる操舵アシスト力が得られない場合には、電動モータが回生制動動作に切換えられるので、操舵操作された操舵ハンドルを中立位置に戻そうとする路面からの逆入力に対して、電動モータによる回生制動力が作用する。したがって、電源系統の異常によって電動モータによるアシスト制御が停止しても、運転者は操舵ハンドルの操舵力を急に増加させる必要がなくなり、運転者の負担を軽減できる。
【０００７】
また、本発明の他の特徴は、回生制動制御手段は、前記異常の検出時に、運転者による操舵ハンドルの操舵操作に必要な操舵力が所定値よりも大きいことも条件に、作動制御回路を駆動制御状態から回生制動制御状態に切換えることにある。これによれば、電源系統の異常によって電動モータによるアシスト制御が停止しても、運転者による操舵ハンドルの操舵力を急に増加させる必要がない場合には、電動モータは回生制動動作に切換えられないので、不必要な切換え制御を省略できる。
【０００８】
また、本発明の他の特徴は、回生制動制御手段は、作動制御回路を駆動制御状態から回生制動制御状態へ切換えた後、電動モータによる回生制動力が徐々に減少するように作動制御回路を制御するものである。これによれば、電源系統の異常によって電動モータによるアシスト制御が停止するときには、路面からの逆入力に対抗する回生制動力が徐々に減少するので、電動モータによる操舵アシスト時から操舵アシスト停止への移行をスムーズに行うことができて、運転者による操舵ハンドルへの操舵力の急変を回避できる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、上記のような構成に、さらに、電動モータの回生制動動作時における操舵ハンドルの操舵方向の反転を検出する反転検出手段と、前記反転が検出されたとき、電動モータによる回生制動力が速やかに減少するように回生制動制御手段を制御する制動力制御手段とを備えたことにある。この場合、制動力制御手段は、例えば、前記反転の検出時に作動制御回路の回生制動制御状態を即座に解除し、または前記回生制動制御手段による回生制動力の減少速度よりも速く回生制動力が減少するように回生制動制御手段を制御する。これによれば、運転者が操舵ハンドルの操舵操作を反転させた場合には、この反転操舵に対して反力として作用する回生制動力が速やかに解除される。その結果、運転者は操舵ハンドルを速やか中立位置に戻すことができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、反転検出手段が、操舵ハンドルの操舵方向の反転が所定時間以上継続した場合に、操舵ハンドルの操舵方向の反転を検出することにある。これによれば、路面外乱により操舵ハンドルの操舵方向が短時間だけ反転することがあっても、この路面外乱による反転が操舵ハンドルの操舵方向の反転として検出されなくなり、誤った電動モータの回生制動動作の解除を回避できる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、上記のような構成に、さらに、電動モータの回生制動動作時に、電動モータからの回生電力を吸収する吸収回路を備えたことにある。これによれば、電動モータからの回生電力が大きくなっても、回生電力が消費されるようになり、作動制御回路、同作動制御回路に電力を供給する昇圧回路などの破壊を未然に防止できる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、上記のような構成に、電動モータの回生制動動作による電圧が所定電圧以上に上昇することを防止する電圧上昇防止回路を備えたことにある。これによれば、電動モータの回生制動動作による電圧が異常に高くなることを防止でき、作動制御回路、同作動制御回路に電力を供給する昇圧回路などの破壊を未然に防止できる。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、回生制動制御手段が、作動制御回路を制御して、電動モータによる回生電流が作動制御回路を介して電動モータに循環するようにしたことにある。これによれば、電源系統側に影響を与えることなく電動モータの回生制動による効果を享受できる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、回生制動制御手段が、回生制動動作による電動モータの端子間電圧が所定電圧以上に上昇したとき、作動制御回路を切換え制御して、電動モータによる回生電流が電源系統側に流れるようにする切換え手段を含むことにある。これによれば、前記回生電流の循環による電動モータの回生制動動作中に、電動モータの端子間電圧が上昇した場合には、電動モータの回生電力が電源系統側に戻されるように切換えられるので、電動モータおよび作動制御回路を良好に保護できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、本発明に係る操舵アシスト装置を適用した車両の操舵装置の全体概略図である。
【００１６】
この車両の操舵装置は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に接続されており、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２はステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００１７】
ステアリングシャフト１２の下部には、電動モータ１５が組み付けられている。この電動モータ１５は、その回転時に、減速機構１６を介してステアリングシャフト１２を軸線回りに回転駆動する。電動モータ１５は、図２に示すように、３相のコイルＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３を備えた３相モータで構成されている。
【００１８】
また、車両の操舵装置は、操舵トルクセンサ２１、車速センサ２２、バッテリ２３および電気制御回路３０も備えている。操舵トルクセンサ２１は、ステアリングシャフト１２に組み付けられて、操舵ハンドル１１に付与される操舵トルクＴＲを検出する。操舵トルクＴＲは、その正負によってトルクの方向を示し、その絶対値によってトルクの大きさを表す。車速センサ２２は、車速Ｖを検出する。バッテリ２３は、モータ駆動用電源ラインＬ１およびイグニッションスイッチ２４を介装した制御ユニット駆動用電源ラインＬ２を介して電気制御回路３０に直流電力を供給する。
【００１９】
電気制御回路３０は、操舵アシスト電子制御ユニット３１（以下、単に、電子制御ユニット３１という）、作動制御回路３２および昇圧回路３３を備えている。電子制御ユニット３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器などからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、制御ユニット駆動用電源ラインＬ２からの電力に供給に応答した後述するプログラムの実行により、作動制御回路３２を介して電動モータ１５を駆動制御する。作動制御回路３２は、昇圧回路３３と電動モータ１５との間に接続されて、電動モータ１５の各コイルＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３にそれぞれ対応したスイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ12，ＳＷ21，ＳＷ22，ＳＷ31，ＳＷ32を有する。これらのスイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ12，ＳＷ21，ＳＷ22，ＳＷ31，ＳＷ32は、電子制御ユニット３１によりオン・オフ制御される。作動制御回路３２と電動モータ１５との間には、これらの間を遮断するためのモータスイッチ回路３４ａ，３４ｂが介装されている。
【００２０】
昇圧回路３３は、モータ駆動用電源ラインＬ１を介してバッテリ２３から供給される直流電圧を所定の電圧に昇圧して作動制御回路３２に供給する。モータ駆動用電源ラインＬ１には、バッテリ２３と昇圧回路３３との間を遮断するための電力供給スイッチ回路３５が介装されている。昇圧回路３３と作動制御回路３２とを接続する接続線には、ノイズを除去するための電解コンデンサ３６が接続されている。また、昇圧回路３３は、電子制御ユニット３１にも接続されており、同昇圧回路３３の異常を判定するための入力電圧（バッテリ電圧）、出力電圧などの情報を電子制御ユニット３１に供給する。
【００２１】
次に、上記のように構成した実施形態の動作について説明する。イグニッションスイッチ２４が投入されると、バッテリ２３からの電圧が、制御ユニット駆動用電源ラインＬ２を介して電子制御ユニット３１に供給される。また、電力供給スイッチ回路３５およびモータスイッチ回路３４ａ，３４ｂは、電子制御ユニット３１による初期設定によってオン状態に設定され、昇圧回路３３にはモータ駆動用電源ラインＬ１を介してバッテリ２３からの直流電力が供給される。前記電圧の供給に応答して、電子制御ユニット３１は、図３に示すモード判定プログラム、図４の操舵方向判定プログラムおよび図５のモータ制御プログラム（図６の回生制動制御ルーチンを含む）を所定の短時間ごとに繰り返し実行し始める。昇圧回路３３は、バッテリ２３からの電圧を所定電圧まで昇圧して作動制御回路３２に供給する。
【００２２】
モード判定プログラムの実行は図３のステップＳ１０にて開始され、ステップＳ１１にて、バッテリ電圧の低下、モータ駆動用電源ラインＬ１の断線および短絡などのモータ駆動用電源系統の異常、電動モータ１５の異常、その他の異常をそれぞれ検出する。これらの異常の検出においては、電子制御ユニット３１は、昇圧回路３３の入出力電圧、図示しない電動モータ１５の異常検出回路などに関する信号を入力して、入力した信号に基づいて異常の検出処理を実行する。そして、異常が検出されたかを判定する。異常が検出されなければ、ステップＳ１２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１６にてモードフラグＭＤを“０”に設定して、ステップＳ２１にてこのモード判定プログラムを一旦終了する。なお、このモードフラグＭＤは、“０”により電動モータ１５による操舵アシストを行う操舵アシストモード（通常状態）を表し、“１”により電動モータ１５の作動を停止させる遮断モードを表し、“２”により電動モータ１５を回生制動動作させる回生制動モードを表している。
【００２３】
一方、電子制御ユニット３１は、前記モード判定プログラムに並行して、図４の操舵方向判定プログラムも所定の短時間ごとに繰り返し実行している。操舵方向判定プログラムの実行はステップＳ３０にて開始され、ステップＳ３１にてモードフラグＭＤが“２”でないか、すなわち回生制動モードでないかを判定する。いま、前述のようにモードフラグＭＤが“０”であれば、ステップＳ３１にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３２にて操舵トルク記憶値ＴＲＭを操舵トルクセンサ２１による現在の検出操舵トルク値ＴＲに設定する。
【００２４】
そして、ステップＳ３３にて、操舵トルク記憶値ＴＲＭと現在の検出操舵トルク値ＴＲが同一符号であるか否か（ＴＲＭ＜０かつＴＲ＜０、またはＴＲＭ≧０かつＴＲ≧０）を判定する。この場合、前記ステップＳ３２の処理により、操舵トルク記憶値ＴＲＭは現在の検出操舵トルク値ＴＲに等しいので、ステップＳ３３にて「Ｙｅｓ」と判定する。そして、ステップＳ３４にて、操舵ハンドル１１の反転継続時間を計測するための操舵反転カウント値ＳＣＴを「０」に初期設定して、ステップＳ３９にてこの操舵方向判定プログラムの実行を一旦終了する。なお、操舵トルク記憶値ＴＲＭおよび操舵反転カウント値ＳＣＴは、詳しくは後述する回生制動モード（ＭＤ＝“２”）に入ったとき操舵ハンドル１１の反転を検出するために利用されるものである。
【００２５】
また、電子制御ユニット３１は、前記モード判定プログラムおよび操舵方向判定プログラムに並行して、図５のモータ制御プログラムも所定の短時間ごとに繰り返し実行している。モータ制御プログラムの実行はステップＳ４０にて開始され、ステップＳ４１，Ｓ４２にてモードフラグＭＤが“２”であるか、“１”であるかをそれぞれ判定する。いま、モードフラグＭＤは“０”に設定されているので、ステップＳ４１，Ｓ４２にて共に「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４３に進む。
【００２６】
ステップＳ４３においては、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクＴＲおよび車速センサ２２によって検出された車速Ｖを入力する。そして、同ステップＳ４３にて、アシストトルクテーブルを参照して、前記入力した操舵トルクＴＭおよび車速Ｖに応じたアシストトルクＡＳＴＲを計算する。アシストトルクテーブルは、電子制御ユニット３１のＲＯＭ内に設けられたもので、図７に示すように、操舵トルクＴＲの絶対値｜ＴＲ｜の増加に従って増加するアシストトルクＡＳＴＲの絶対値｜ＡＳＴＲ｜を記憶している。また、このアシストトルクＡＳＴＲの絶対値｜ＡＳＴＲ｜は、絶対値の等しい操舵トルクＴＲに対して、車速Ｖが低くなるに従って大きな値を示す。
【００２７】
したがって、このステップＳ４３においては、操舵トルクＴＲの絶対値｜ＴＲ｜および車速Ｖに対応したアシストトルクＡＳＴＲの絶対値｜ＡＳＴＲ｜をアシストテーブルから読み出して、この絶対値｜ＡＳＴＲ｜に操舵トルクＴＲの正負の符号に等しい符号を付してアシストトルクＡＳＴＲとする。なお、このアシストトルクテーブルを利用するのに代え、操舵トルクＴＲおよび車速Ｖに応じて変化するアシストトルクＡＳＴＲを関数として予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行により操舵トルクＴＲおよび車速Ｖに応じたアシストトルクＡＳＴＲを計算するようにしてもよい。
【００２８】
そして、電子制御ユニット３１は、ステップＳ４４にて、電動モータ１５をアシストトルクＡＳＴＲに応じてインバータ制御して、ステップＳ４８にてこのモータ制御プログラムの実行を終了する。具体的には、電子制御ユニット３１は、アシストトルクＡＳＴＲの大きさにほぼ比例したパルス幅を有する３相のパルス列信号を生成して、周知のインバータ制御と同様に、作動制御回路３２内のスイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ12，ＳＷ21，ＳＷ22，ＳＷ31，ＳＷ32を順次スイッチングする。これにより、作動制御回路３２およびモータスイッチ回路３４ａ，３４ｂを介して、アシストトルクＡＳＴＲの正負符号に対応した回転磁界を発生する３相の駆動電流が昇圧回路３３から電動モータ１５の３相のコイルＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３に流れる。また、このときの駆動電流の大きさは、前記決定されたアシストトルクＡＳＴＲの大きさにほぼ比例して決定されたパルス幅に比例する。したがって、電動モータ１５は、減速機構１６を介して、ステアリングシャフト１２をアシストトルクＡＳＴＲに対応した駆動トルクで軸線周りに回転させる。
【００２９】
ステアリングシャフト１２の回転は、ピニオンギヤ１３を介してラックバー１４を軸線方向に駆動する。このラックバー１４の軸線方向の駆動により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、アシストトルクＡＳＴＲに応じたアシスト力を受けて左右に転舵される。したがって、運転者が操舵ハンドル１１を操舵操作して左右前輪ＦＷ１,ＦＷ２を転舵しようとすると、電動モータ１５の出力トルクにより前記運転者による操舵ハンドル１１の操舵操作がアシストされる。
【００３０】
次に、前述した図３のステップＳ１１の異常検出処理により、異常が検出された場合について説明する。この場合、電子制御ユニット３１は、ステップＳ１２にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１３にてモードフラグＭＤが“０”であるかを判定する。今まで、異常が何ら発生しておらず、モードフラグＭＤが“０”であれば、ステップＳ１３にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１４以降の処理を実行する。しかし、モードフラグＭＤが、後述するステップＳ１７の処理により“１”に一旦設定され、または後述するステップＳ１８の処理により“２”に一旦設定されると、ステップＳ１３において「Ｎｏ」と判定され、その後においてもモードフラグＭＤは以前の値“１”または“２”に維持される。
【００３１】
ステップＳ１４においては、前記ステップＳ１１の処理によって検出された異常の種類が、モータ駆動用電源系統の異常（例えば、バッテリ電圧の低下、モータ駆動用電源ラインＬ１の断線および短絡など）であるかを判定する。この場合、モータ駆動用電源系統の異常でなく、電動モータ１５の異常、その他の異常であれば、ステップＳ１４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１７にてモードフラグＭＤを“１”に設定する。
【００３２】
一方、この場合も、電子制御ユニット３１は、図４の操舵方向判定プログラムおよび図５のモータ制御プログラムを実行する。操舵方向判定プログラムにおいては、モードフラグＭＤは“２”でない、すなわち回生制動モードを表していないので、前記モードフラグＭＤが“０”である場合と同じステップＳ３１〜Ｓ３４の処理を実行して、ステップＳ３９にて操舵方向判定プログラムの実行を一旦終了する。
【００３３】
また、モータ制御プログラムにおいては、モードフラグＭＤが“１”であるので、ステップＳ４１にて「Ｎｏ」と判定するとともに、ステップＳ４２にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ４５に進む。ステップＳ４５においては、電子制御ユニット３１は、モータスイッチ回路３４ａ，３４ｂおよび電力供給スイッチ回路３５をオフ状態に切換える。これにより、電動モータ１５は作動制御回路３２から切離されるとともに、昇圧回路３３はバッテリ２３から切り離される。したがって、この場合には、電動モータ１５および昇圧回路３３の作動は全く停止され、前記のような電動モータ１５による操舵アシストは即座に停止制御される。
【００３４】
前記ステップＳ４５の処理後、ステップＳ４６にて後述する回生制動制御デューティ比ＢＤｕを「０」にクリアするとともに、アシストトルクＡＳＴＲも「０」にクリアしておく。そして、ステップＳ４８にてこのモータ制御プログラムの実行を一旦終了する。
【００３５】
一方、異常の種類がモータ駆動用電源系統の異常である場合には、ステップＳ１４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５においては、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクＴＲを入力して、同入力した操舵トルクＴＲに、図５のステップＳ４３にて直前に設定されたアシストトルクＡＳＴＲを加算して、同加算値ＴＲ＋ＡＳＴＲが予め定められた所定トルクＴＲ１よりも大きいか否かを判定する。この加算値ＴＲ＋ＡＳＴＲは、前述した図５のステップＳ４４による操舵アシストを停止した直後に、運転者にとって必要とされる操舵トルクを表している。そして、この操舵トルク（すなわち加算値ＴＲ＋ＡＳＴＲ）が所定トルクＴＲ１以下であれば、ステップＳ１５にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１７にてモードフラグＭＤを“１”に設定する。したがって、この場合には、異常の種類がモータ駆動用電源系統の異常であっても、電動モータ１５による操舵アシストは即座に停止制御される。
【００３６】
一方、加算値ＴＲ＋ＡＳＴＲ、すなわち操舵アシストを停止した直後に運転者にとって必要とされる操舵トルクが所定トルクＴＲ１よりも大きいときには、ステップＳ１５にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１８にてモードフラグＭＤを“２”に設定して、ステップＳ１９にてこのモード判定プログラムを一旦終了する。
【００３７】
そして、この場合も、電子制御ユニット３１は、モード判定プログラムに並行して、図４の操舵方向判定プログラムおよび図５のモータ制御プログラムを所定の短時間ごとに実行している。操舵方向判定プログラムにおいては、モードフラグＭＤが“２”に設定されているので、ステップＳ３１にて「Ｎｏ」と判定されて、ステップＳ３２の処理は実行されない。これにより、操舵トルク記憶値ＴＲＭは、モードフラグＭＤが“２”に設定される直前の操舵トルク値ＴＲに保持される。具体的には、モードフラグＭＤが“２”に設定される直前であって、電動モータ１５による操舵アシスト制御が行われていたときの検出操舵トルク値ＴＲに保持される。
【００３８】
したがって、運転者が操舵ハンドル１１の操舵方向を反転しない状態においては、ステップＳ３３にて操舵トルクセンサ２１から入力される検出操舵トルク値ＴＲの正負の符号は、操舵トルク記憶値ＴＲＭの正負の符号と一致している。したがって、ステップＳ３３における判定処理においては、「Ｙｅｓ」すなわちＴＲＭ＜０かつＴＲ＜０、またはＴＲＭ≧０かつＴＲ≧０であると判定されて、操舵反転カウント値ＳＣＴはステップＳ３４の処理により「０」に維持される。
【００３９】
一方、図５のモータ制御プログラムにおいては、電子制御ユニット３１は、ステップＳ４１にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４７にて回生制動制御ルーチンを実行する。回生制動制御ルーチンの実行は図６のステップＳ５０にて開始され、ステップＳ５１にてアシストトルクＡＳＴＲを「０」にクリアした後、ステップＳ５２にて操舵反転フラグＳＦＬが“１”であるか否かを判定する。操舵反転フラグＳＦＬは、回生制動モードに入った後に“０”により操舵ハンドル１１の操舵方向が反転されていない状態を表し、“１”により回生制動モードに入った後に操舵ハンドル１１の操舵方向が反転された状態を表している。なお、この操舵反転フラグＳＦＬは、初期には“０”に設定されていて、前記操舵方向の反転時に後述する図４のステップＳ３７の処理によって“１”に設定されるものである。
【００４０】
したがって、この操舵ハンドル１１の操舵方向が反転されていない状態では、ステップＳ５２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ５３，Ｓ５４の処理を実行する。ステップＳ５３においては、初期状態保持時間ＢＭＴＭが所定時間ＴＭ１（例えば、約０．５秒）に設定される。この初期状態保持時間ＢＭＴＭは、図８に示すように、電動モータ１５の後述する回生制動動作において作動制御回路３２のスイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ22，ＳＷ32を１００％のデューティ比でオン制御する時間を表す。ステップＳ５４においては、回生制動減速レートＢＤＲＴを比較的小さな所定値ＲＴ１に設定する。この回生制動減速レートＢＤＲＴは、図８の実線で示すように、回生制動制御デューティ比ＢＤｕを比較的遅く減少させる。
【００４１】
次に、ステップＳ５７にて初期状態保持時間カウント値ＢＭＣＴが、前記初期状態保持時間ＢＭＴＭよりも大きいか否かを判定する。この初期状態保持時間カウント値ＢＭＣＴは初期には「０」に設定されているので、ステップＳ５７にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ５８，Ｓ５９の処理を実行する。ステップＳ５８においては、初期状態保持時間カウント値ＢＭＣＴに予め決められた微小時間値ΔＴを加算する。この微小時間値ΔＴは、電動モータ１５の回生制動動作の開始からの回生制動制御ルーチンの実行時間間隔ごとの累算処理により、初期状態保持時間カウント値ＢＭＣＴが前記所定時間ＴＭ１後に初期状態保持時間ＢＭＴＭを越えるように設定されている。ステップＳ５９においては、回生制動制御デューティ比ＢＤｕを１００％に設定する。
【００４２】
次に、ステップＳ６０にて、回生制動制御デューティ比ＢＤｕに応じて電動モータ１５が回生制動動作するように作動制御回路３２を制御する。具体的には、作動制御回路３２内のスイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ22，ＳＷ32を回生制動制御デューティ比ＢＤｕに等しいパルス幅を有するパルス列信号で同時にオン制御する。ただし、この場合、回生制動制御デューティ比ＢＤｕは１００％に設定されているので、スイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ22，ＳＷ32はオン制御され続ける。なお、このステップＳ６０の処理時には、モータスイッチ回路３４ａ，３４ｂはオン状態に保たれていると同時に、スイッチング素子ＳＷ12，ＳＷ21，ＳＷ31はオフ状態に保たれ続ける。
【００４３】
これにより、路面反力によりステアリングシャフト１２が回動されて、電動モータ１５が駆動されると、コイルＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３およびスイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ22，ＳＷ32には図２の矢印の向きに電流が流れる。そして、電動モータ１５は、回生制動動作により、昇圧回路３３および電解コンデンサ３６に電力を供給する。また、この電動モータ１５の回生制動動作は、路面反力がステアリングシャフト１２を回動させる力に対して制動力として作用する。すなわち、バッテリ電圧の低下により、電動モータ１５の出力トルクによる操舵アシスト力が得られないとき、操舵操作された操舵ハンドル１１を中立位置に戻そうとする路面からの逆入力に、電動モータ１５による回生制動力が対抗する。したがって、運転者は操舵ハンドル１１の操舵力を急に増加させる必要がなくなり、運転者の負担が軽減される。
【００４４】
前記ステップＳ６０の処理後、電子制御ユニット３１は、ステップＳ６５にてこの回生制動制御ルーチンの実行を終了して、図５のモータ制御プログラムのステップＳ４７に戻り、ステップＳ４８にてモータ制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、モータ制御プログラムがふたたび実行されると、モードフラグＭＤは“２”に設定されているので、ステップＳ４７の回生制動制御ルーチンが繰り返し実行される。回生制動制御ルーチンにおいては、操舵反転フラグＳＦＬが“０”に設定されている限り、ステップＳ５２にて「Ｎｏ」と判定されて、前述したステップＳ５３，Ｓ５４の処理が繰り返し実行される。また、初期状態保持時間カウント値ＢＭＣＴが初期状態保持時間ＢＭＴＭ以下である限り、ステップＳ５７にて「Ｎｏ」と判定されて、前述したステップＳ５８〜Ｓ６０の処理が繰り返し実行されて、スイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ22，ＳＷ32はオン制御され続ける。
【００４５】
前記のような繰り返し処理中、初期状態保持時間カウント値ＢＭＣＴが初期状態保持時間ＢＭＴＭよりも大きくなると、ステップＳ５７にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６１の処理を実行し始める。ステップＳ６１においては、前回の処理時の回生制動制御デューティ比ＢＤｕから回生制動減速レートＢＤＲＴを減算することにより回生制動制御デューティ比ＢＤｕを更新する。これにより、図８の実線で示すように、回生制動制御デューティ比ＢＤｕは、前記ステップＳ５９の処理により設定された１００％から徐々に減少し始める。そして、この回生制動制御デューティ比ＢＤｕが「０」以上である限り、ステップＳ６２にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ６０の処理により電動モータ１５を回生制動動作させる。ただし、この場合には、スイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ22，ＳＷ32は１００％よりも小さな回生制動制御デューティ比ＢＤｕのパルス列信号によってオン制御されるとともに、回生制動制御デューティ比ＢＤｕは前記ステップＳ６１の処理によって徐々に減少する。
【００４６】
そして、回生制動制御デューティ比ＢＤｕが「０」よりも小さくなると、ステップＳ６２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６３に進む。ステップＳ６３においては、電子制御ユニット３１は、モータスイッチ回路３４ａ，３４ｂおよび電力供給スイッチ回路３５をオフする。これにより、電動モータ１５は作動制御回路３２から切離されるとともに、昇圧回路３３はバッテリ２３から切り離される。したがって、この場合には、電動モータ１５および昇圧回路３３の作動は全く停止され、前記電動モータ１５の回生制動動作が停止制御される。
【００４７】
前記ステップＳ６３の処理後、ステップＳ６４にて回生制動制御デューティ比ＢＤｕを「０」にクリアするとともに、モードフラグＭＤを“１”に設定する。そして、ステップＳ６５にて図５のモータ制御ルーチンのステップＳ４７に戻り、ステップＳ４８にてモータ制御プログラムの実行を一旦終了する。
【００４８】
このようなステップＳ６０〜Ｓ６３の処理により、電動モータ１５による回生制動力が徐々に減少して、路面からの逆入力に対抗する回生制動力が徐々に減少する。そして、最終的には、路面からの逆入力に対抗する回生制動力が「０」になる。その結果、電動モータ１５による操舵アシスト時から操舵アシスト停止への移行をスムーズに行うことができて、運転者による操舵ハンドルへの操舵力の急変を回避できる。
【００４９】
また、モードフラグＭＤが“２”に設定された後、操舵ハンドル１１の操舵方向が反転されると、前述した図４のステップＳ３３にて「Ｎｏ」と判定され、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５においては、操舵反転カウント値ＳＣＴが予め決められた所定の正のカウント値ＣＴ０よりも大きいか否かを判定する。この操舵反転カウント値ＳＣＴは、ステップＳ３３にて「Ｙｅｓ」すなわち操舵ハンドル１１の操舵方向は反転されていないと判定されている間、ステップＳ３４の処理により「０」に設定されていた。したがって、操舵ハンドル１１の操舵方向の反転開始時には、ステップＳ３５にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３６においては、操舵反転カウント値ＳＣＴに「１」を加算して、ステップＳ３９にてこの操舵方向判定プログラムの実行を終了する。
【００５０】
操舵方向判定プログラムがふたたび実行され、操舵ハンドル１１の操舵方向が反転され続けていれば、ステップＳ３３にて「Ｎｏ」と判定され続けるので、ステップＳ３５，Ｓ３６の処理が実行され続けて、操舵反転カウント値ＳＣＴは増加し続ける。そして、操舵反転カウント値ＳＣＴが所定のカウント値ＣＴ０よりも大きくなると、ステップＳ３５にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３７にて操舵反転フラグＳＦＬを“１”に設定する。なお、操舵反転カウント値ＳＣＴが所定のカウント値ＣＴ０よりも大きくなるまでに、操舵ハンドル１１の操舵方向の反転が解除されると、ステップＳ３３における「Ｙｅｓ」との判定のもとに、操舵反転カウント値ＳＣＴはステップＳ３４の処理によってふたたび「０」にクリアされる。前記ステップＳ３７の処理後、ステップＳ３８にて操舵反転カウント値ＳＣＴを所定のカウント値ＣＴ０に初期設定して、ステップＳ３９にてこの操舵方向判定プログラムの実行を終了する。なお、この所定のカウント値ＣＴ０は、操舵ハンドル１１の操舵方向が、１００ミリ秒程度の間、反転され続けた場合に、操舵反転カウント値ＳＣＴが所定のカウント値ＣＴ０よりも大きくなるような値に設定されている。
【００５１】
このようにして、操舵反転フラグＳＦＬが“１”に設定されると、図６の回生制動制御ルーチンでは、ステップＳ５２にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ５５，Ｓ５６の処理を実行する。ステップＳ５５においては、初期状態保持時間ＢＭＴＭを「０」に設定する。ステップＳ５６においては、回生制動減速レートＢＤＲＴを、前記所定値ＲＴ１よりも大きな所定値ＲＴ２に設定する。この回生制動減速レートＢＤＲＴは、図８の破線で示すように、回生制動制御デューティ比ＢＤｕを速く減少させる。
【００５２】
次に、前述したステップＳ５７の処理により、初期状態保持時間カウント値ＢＭＣＴが初期状態保持時間ＢＭＴＭよりも大きいか否かが判定される。しかし、この場合には、初期状態保持時間ＢＭＴＭは「０」に設定されているので、ステップＳ５７にて即座に「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６０の処理を実行し始める。そして、回生制動減速レートＢＤＲＴも大きな値に設定されているので、回生制動制御デューティ比ＢＤｕは１００％から急速に０％に向かう（図８の破線参照）。そして、回生制動制御デューティ比ＢＤｕが「０」になると、前述したステップＳ６２，Ｓ６３の処理により、電動モータ１５による回生制動動作が停止制御される。
【００５３】
このようなモードフラグＭＤが“２”に設定された後、すなわち電動モータ１５の制御が回生制動動作に切換えられた後、操舵ハンドル１１の操舵方向の反転が検出されると、電動モータ１５による回生制動力が速やかに減少するように制御される。したがって、運転者は、電動モータ１５の回生制動力に対抗することなく、操舵ハンドル１１を軽快かつ速やかに中立位置に戻すことができる。
【００５４】
また、図４のステップＳ３５，Ｓ３６の処理により、操舵ハンドル１１の操舵方向の反転が所定時間以上継続した場合に、操舵ハンドル１１の操舵方向の反転が検出される。したがって、路面外乱により操舵ハンドル１１の操舵方向が短時間だけ反転することがあっても、この路面外乱による反転が操舵ハンドル１１の操舵方向の反転として検出されなくなり、誤った電動モータ１５の回生制動動作の解除を回避できる。
【００５５】
さらに、本発明は上記実施形態およびその変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００５６】
上記実施形態においては、電動モータ１５の回生制動制御時（モードフラグＭＤが“２”である状態で）、操舵ハンドル１１の操舵方向の反転が検出されたとき、電動モータ１５による回生制動力を速やかに解除するものの、即座に解除するようにはしていない。しかし、これに代えて、電動モータ１５の回生制動制御時、操舵ハンドル１１の操舵方向の反転が検出されたとき、電動モータ１５による回生制動制御を即座に停止させるようにしてもよい。この場合、図４のステップＳ３５にて「Ｙｅｓ」すなわち操舵反転カウント値ＳＣＴが所定カウント値ＣＴ０を超えたと判定したとき、または図６のステップＳ５２にて「Ｙｅｓ」すなわち操舵反転フラグＳＦＬが“１”であると判定されたとき、図６のステップＳ６３の処理のように、モータスイッチ回路３４ａ，３４ｂおよび電力供給スイッチ回路３５をオフ状態に切換えればよい。
【００５７】
また、上記実施形態の構成に加えて、図２に破線で示すように、昇圧回路３３と作動制御回路３２とを結ぶ接続線と、アースとの間に、常時オフ状態にあるスイッチ回路４１および抵抗４２からなる回生電力を吸収する吸収回路を設けるようにしてもよい。そして、モードフラグＭＤが“２”に設定されている間、すなわち電動モータ１５が回生制動動作している間、スイッチ回路４１をオン状態に切換えるようにする。これによれば、電動モータ１５の回生制動動作時に、電動モータ１５からの回生電力が抵抗４２によって吸収され、電動モータ１５からの回生電力が大きくなっても、回生電力が抵抗４２によって消費されるようになり、作動制御回路３２、昇圧回路３３などの破壊を未然に防止できる。
【００５８】
また、上記実施形態の構成に加えて、図２に破線で示すように、昇圧回路３３と作動制御回路３２とを結ぶ接続線と、アースとの間に、１つまたは複数のツェナーダイオードなどからなる電圧制限回路４３（電圧上昇防止回路）を設けて、前記接続線の電圧が常に所定電圧未満に制限されるようにしもよい。これによれば、電動モータ１５の回生制動動作による電圧が異常に高くなることを防止でき、作動制御回路３２、昇圧回路３３などの破壊を未然に防止できる。
【００５９】
また、上記実施形態においては、ステップＳ６０の回生制動制御処理により作動制御回路３２内のスイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ22，ＳＷ32をオン状態に設定するようにした。しかし、これに代えて、図９に示すように、作動制御回路３２内のスイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ21，ＳＷ31をオン状態に設定するようにしてもよい。これによれば、回生制動制御時には、スイッチング素子ＳＷ21，ＳＷ31、コイルＣＬ２，ＣＬ３、コイルＣＬ１およびスイッチング素子ＳＷ11からなる閉ループを電流が流れて、すなわち電動モータ１５の回生電流が作動制御回路３２を介して電動モータ１５に循環して、電動モータ１５による回生制動が実現される。これによれば、電源系統に影響を与えることなく電動モータ１５の回生制動による上記実施形態による効果と同等な効果を期待できる。
【００６０】
ただし、この場合には、電動モータ１５の端子間電圧を電子制御ユニット３２に入力するようにする。具体的には、例えば、コイルＣＬ２とコイルＣＬ３との間の電圧を端子間電圧として電子制御ユニット３２に入力する。そして、電子制御ユニット３２は、この端子間電圧が所定電圧値以上になったときには、上記実施形態の場合と同様に、作動制御回路３２内のスイッチング素子ＳＷ11，ＳＷ22，ＳＷ32をオン状態に設定制御するように切換える。これにより、電動モータ１５の端子間電圧の上昇時には、電力を電源系統側に戻すような回生制動制御が実現する。これにより、前記スイッチング素子ＳＷ21，ＳＷ3１、コイルＣＬ２，ＣＬ３、コイルＣＬ１およびスイッチング素子ＳＷ11からなる閉ループを電流が流れる回生制動時に、電動モータ１５の端子間電圧が上昇しても、電動モータ１５による回生電流は上記実施形態のように電源系統側に戻され、電動モータ１５が良好に保護される。
【００６１】
さらに、上記実施形態においては、操舵アシスト用の電動モータ１５をステアリングシャフト１２に組み付けるようにした。しかし、この電動モータ１５に代えまたは加えて、図１に破線で示すように、ラックバー１４に電動モータ４５を組み付けるようにしてもよい。この場合、電動モータ４５は、その回転時に、ねじ送り機構を介してラックバー１４を軸線方向に直線駆動するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。
【図２】図１の電気制御回路を詳細に示すブロック図である。
【図３】図２の電子制御ユニットにより実行されるモード判定プログラムのフローチャートである。
【図４】前記電子制御ユニットにより実行される操舵方向判定プログラムのフローチャートである。
【図５】前記電子制御ユニットにより実行されるモータ制御プログラムのフローチャートである。
【図６】図５の回生制動制御ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図７】前記電子制御ユニット内に設けられたアシストトルクテーブルに記憶されている操舵トルク、車速およびアシストトルクの関係を示すグラフである。
【図８】電動モータの回生制動動作時における回生制動制御デューティ比の時間変化を示すグラフである。
【図９】上記実施形態の変形例に係る作動制御回路および電動モータの作動説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１５，４５…電動モータ、２１…操舵トルクセンサ、２２…車速センサ、２３…バッテリ、３０…電気制御回路、３１…操舵アシスト電子制御ユニット（電子制御ユニット）、３２…作動制御回路、３３…昇圧回路、３４ａ，３４ｂ…モータスイッチ回路、３５…電力供給スイッチ回路、４１…スイッチ回路、４２…抵抗、４３…電圧制限回路（電圧上昇防止回路）。
【図１】
2006062616.tif 000003
【図２】
2006062616.tif 000004
【図３】
2006062616.tif 000005
【図４】
2006062616.tif 000006
【図５】
2006062616.tif 000007
【図６】
2006062616.tif 000008
【図７】
2006062616.tif 000009
【図８】
2006062616.tif 000010
【図９】
2006062616.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月24日(2005.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2006062616.tif 000012