(57)【要約】【課題】アシストトルクが定格トルクから減少する際のモータの振動を抑制できる電動パワーステアリングの制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクに応じてアシストトルクを設定し、設定したアシストトルクが実現するようにモータ２０を制御する。ＥＣＵ３０は、操舵トルクが所定値未満のときは、操舵トルクの増大に応じて、モータ２０の定格トルク未満の範囲でアシストトルクを増大設定し、操舵トルクが上記所定値に達したとき及びその後操舵トルクがさらに増大したときは、アシストトルクとしてモータ２０の定格トルクを採用し、操舵トルクが上記所定値を超えるまで増大した後減少に転じたときは、その転じた時点から操舵トルクの減少と連動してアシストトルクが上記定格トルクから減少するようにアシストトルクを設定する。【選択図】図１
2015160545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵装置にアシストトルクを付与する電動パワーステアリングの制御装置であって、
運転者の操舵トルクを検出する検出手段と、
検出された操舵トルクに応じてアシストトルクを設定する設定手段と、
設定されたアシストトルクが実現するようにモータを制御する制御手段とが備えられ、
上記設定手段は、
操舵トルクが所定値未満のときは、操舵トルクの増大に応じて、モータの定格トルク未満の範囲でアシストトルクを増大設定し、操舵トルクが上記所定値に達したとき及びその後操舵トルクがさらに増大したときは、アシストトルクとしてモータの定格トルクを採用し、
操舵トルクが上記所定値を超えるまで増大した後減少に転じたときは、その転じた時点から操舵トルクの減少と連動してアシストトルクが上記定格トルクから減少するようにアシストトルクを設定することを特徴とする電動パワーステアリングの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリングの制御装置において、
上記設定手段は、上記操舵トルクの減少時、アシストトルクを操舵トルクで除算した値であるアシストゲインが一定となるようにアシストトルクを設定することを特徴とする電動パワーステアリングの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電動パワーステアリングの制御装置において、
上記設定手段は、上記操舵トルクの減少時、アシストトルクを操舵トルクで除算した値であるアシストゲインが操舵トルクの減少と連動して減少するようにアシストトルクを設定することを特徴とする電動パワーステアリングの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に搭載される電動パワーステアリングの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の操舵装置にアシストトルクを付与する電動パワーステアリングにおいては、運転者の操舵トルクがトルクセンサで検出され、検出された操舵トルクに応じてアシストトルクが設定され、設定されたアシストトルクが実現するようにモータが制御される。その場合、車速等の他の条件によっては、操舵トルクの増大に伴い設定されたアシストトルクがモータの定格トルク（出力限界）に達するほどに大きくなることがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０４０３０９号公報（特に段落０００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、いま、図７に示すように、運転者がハンドルを操作し、その結果、操舵トルクの増大に伴い設定されたアシストトルクがモータの定格トルクに達し（このときの操舵トルクを「限界到達トルク」と記す）、その後操舵トルクが限界到達トルクを超えてさらに増大し、その後運転者がハンドルを緩めて操舵トルクが減少に転じ、操舵トルクが上記限界到達トルクを下回って減少するシーンを考える。この場合、操舵トルクが限界到達トルクまで増大したときから、限界到達トルクを超えてさらに増大した後、再び限界到達トルクまで減少するまでの時刻ｔ２〜ｔ４の期間中は（この期間を「限界超え期間」と記す）、モータの定格トルクを超えるアシストトルクが得られないから、アシストトルクとしてモータの定格トルクが採用される。そのため、上記限界超え期間中は、アシストトルクは高い値の定格トルクに固定される。そして、上記シーンにおいて、運転者がハンドルを緩めて操舵トルクが減少に転じたとき、運転者の手がハンドルに引き込まれるような引き込まれ感や、モータの振動が伝わるという不具合が生じる。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、アシストトルクとしてモータの定格トルクが採用されている状態でハンドルを緩めたときに発生する引き込まれ感や振動等の問題を抑制できる電動パワーステアリングの制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、操舵装置にアシストトルクを付与する電動パワーステアリングの制御装置であって、運転者の操舵トルクを検出する検出手段と、検出された操舵トルクに応じてアシストトルクを設定する設定手段と、設定されたアシストトルクが実現するようにモータを制御する制御手段とが備えられ、上記設定手段は、操舵トルクが所定値未満のときは、操舵トルクの増大に応じて、モータの定格トルク未満の範囲でアシストトルクを増大設定し、操舵トルクが上記所定値に達したとき及びその後操舵トルクがさらに増大したときは、アシストトルクとしてモータの定格トルクを採用し、操舵トルクが上記所定値を超えるまで増大した後減少に転じたときは、その転じた時点から操舵トルクの減少と連動してアシストトルクが上記定格トルクから減少するようにアシストトルクを設定することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、操舵トルクが所定値を超える限界超え期間のうち、操舵トルクが増大中である前半は、アシストトルクとしてモータの定格トルクが採用されるが、操舵トルクが減少に転じた後半及びそれ以降は、操舵トルクが減少に転じた時点から操舵トルクの減少と連動してアシストトルクが上記定格トルクから減少するようにアシストトルクが設定される。つまり、操舵トルクが減少に転じたときは、操舵トルクが限界到達トルクまで減少するのを待つことなく、アシストトルクは直ちに定格トルクから減少を開始する。そのため、運転者のハンドル操作に先行してハンドルが回転するような先行現象が生じず、運転者の手がハンドルに引き込まれるような引き込まれ感を運転者に与えることがない。また、ハンドルの先行現象に伴い検出手段の検出値が大きく変動することが防止されるので、アシストトルクの大きな変動に起因するモータの振動が抑制される。そのため、モータの振動がハンドルに伝わって、運転者に不快な違和感を与えるという不具合が抑制される。
【０００８】
本発明において、好ましくは、上記設定手段は、上記操舵トルクの減少時、アシストトルクを操舵トルクで除算した値であるアシストゲインが一定となるようにアシストトルクを設定する。
【０００９】
この構成によれば、アシストゲインを一定とするという簡単な制御で、上記操舵トルクの減少時に、確実に、アシストトルクを定格トルクから減少するように設定することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、上記設定手段は、上記操舵トルクの減少時、アシストトルクを操舵トルクで除算した値であるアシストゲインが操舵トルクの減少と連動して減少するようにアシストトルクを設定する。
【００１１】
この構成によれば、アシストゲインを操舵トルクの減少と連動して減少させるという簡単な制御で、上記操舵トルクの減少時に、確実に、アシストトルクを定格トルクからより大きな減少速度で減少するように設定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、アシストトルクとしてモータの定格トルクが採用されている状態でハンドルを緩めたときに発生する引き込まれ感や振動等の問題を抑制できる電動パワーステアリングの制御装置を提供するので、運転者の車両運転を支援する運転支援装置の技術の発展・向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリングの構成を示す斜視図である。
【図２】上記電動パワーステアリングで用いられる車速毎の操舵トルクとアシストトルクとの相関を示すマップである。
【図３】同じく上記電動パワーステアリングで用いられる車速毎の操舵トルクとアシストゲインとの相関を示すマップである。
【図４】上記電動パワーステアリングのモータの振動が大きくなるシーンの説明図である。
【図５】上記実施形態の作用を説明するためのタイムチャートである。
【図６】上記電動パワーステアリングのＥＣＵが行う制御動作のフローチャートである。
【図７】比較例を説明するための図５に類似のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（１）全体構成
図１に示すように、本実施形態に係る車両（図示略）は、ステアリングハンドル（単に「ハンドル」と記すことがある）１、ステアリングシャフト２、両端のユニバーサルジョイント４ａ，４ｂで連結された中間シャフト４、ピニオンラック機構５、及びタイロッド６を介して前輪７を操舵する操舵装置を備えている。また、上記車両は、この操舵装置にアシストトルクを付与するために、ステアリングシャフト２に減速ギヤ３を介して結合されたモータ２０、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ（本発明の「検出手段」に相当する）１０、車速センサ１１、及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３０を含んで構成されるコラムアシスト型の電動パワーステアリングを搭載している。
【００１５】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明の設定手段及び制御手段に相当する。
【００１６】
上記電動パワーステアリングにおいては、運転者の操舵トルクがトルクセンサ１０で検出され、検出された操舵トルクに応じてアシストトルクがＥＣＵ３０で設定され、設定されたアシストトルクが実現するようにモータ２０がＥＣＵ３０で制御される。その場合、車速センサ１１で検出される車速等の他の条件によっては、操舵トルクの増大に伴い設定されたアシストトルクがモータ２０の定格トルク（出力限界）に達するほどに大きくなることがある。
【００１７】
図２に示すように、アシストトルクは、操舵トルクと車速とに応じて設定される。操舵トルクが大きいほど、また車速が低いほど、大きなアシストトルクが設定される。ただし、設定されたアシストトルクがモータ２０の定格トルクに達すると、これを超えるアシストトルクは得られない。したがって、車速が低いほど、操舵トルクが小さい段階で、アシストトルクが頭打ちとなる。図２において最も左のラインは、車速が０（零）、つまり据え切りのときのものである。図２から明らかなように、据え切り時は、設定されたアシストトルクがモータ２０の定格トルクに達することが相対的に高い頻度で起こる。
【００１８】
図３は、図２の特性を操舵トルクとアシストゲインとの関係で表したものである。アシストゲインは、図２のアシストトルクを運転者の操舵トルクで除算することにより得られる値である。すなわち、操舵トルクをＴ、アシストゲインをＧとすると、アシストゲインＧ＝アシストトルク／操舵トルクＴである。よって、アシストトルク＝操舵トルクＴ×アシストゲインＧであり、図３において、モータ２０の定格トルク（一定値）は、反比例曲線で表される。モータ２０の定格トルクを超える図３の右上の領域は、実現されない仮想領域である。
【００１９】
図３は図２の特性を単にアシストゲインで書き換えたものであるから、ＥＣＵ３０は、図２のマップに基づいてアシストトルクを設定することも、また、図３のマップに基づいてアシストトルクを設定することも可能である。
【００２０】
（２）制御内容
図４を参照して、ＥＣＵ３０が行う制御の内容を説明する。図４は、図３に類似の特性図であり、ある車速（例えば０）のときのものである。増幅率（１）のラインは、図３に表された操舵トルクとアシストゲインとの関係を表すラインに相当する。増幅率（２）のラインは、図３に表されたモータ２０の定格トルクを表すライン（反比例曲線）に相当する。増幅率（３）のラインは、増幅率（２）のライン上のポイントＣ（操舵トルクＴ３、アシストゲインＧ１）と、増幅率（１）のライン上のポイントＤ（操舵トルクＴ１、アシストゲインＧ１）とを結ぶラインである。
【００２１】
例えば、いま、図４において、運転者がハンドル１を操作し、その結果、操舵トルクが０からＴ３まで増大し（往路）、その後運転者がハンドル１を緩めて操舵トルクが減少に転じ、Ｔ３から０に戻る（復路）シーンを考える。
【００２２】
まず、アシストゲインを、０（ポイントＡ）→Ｇ２（ポイントＢ）→Ｇ１（ポイントＣ）→Ｇ２（ポイントＢ）→０（ポイントＡ）の順に設定する場合（比較例）を説明する。このときの状況を図７のタイムチャートに表したので、これも参照する。
【００２３】
ポイントＡからポイントＣまでの往路においては、時刻ｔ１に、操舵トルクが０から増大を開始すると、それに伴い、アシストゲインが０から増大を開始し、また、アシストトルク（＝操舵トルク×アシストゲイン）も０から増大を開始する。時刻ｔ２に、操舵トルクがＴ２まで増大したとき、アシストゲインがＧ２まで増大し、このとき、アシストトルクはモータ２０の定格トルク（出力限界）に達する（Ｔ２×Ｇ２）。すなわち、Ｔ２は限界到達トルク（特許請求の範囲の「所定値」に相当する）であり、時刻ｔ２は、限界超え期間の開始時刻である。アシストトルクがモータ２０の定格トルクに達すると、これを超えるアシストトルクが得られないから、その後は、アシストトルクはモータ２０の定格トルク（一定値）に固定される。そのため、操舵トルクが限界到達トルクＴ２を超えてさらに増大するのに伴い、アシストゲインが減少する。そして、時刻ｔ３に、操舵トルクがＴ３まで増大したとき、アシストゲインはＧ１まで減少する（Ｔ３×Ｇ１）。
【００２４】
次に、ポイントＣからポイントＡまでの復路においては、時刻ｔ３に、操舵トルクがＴ３から減少を開始すると、それに伴い、アシストゲインがＧ１から増大を開始し、アシストトルクはモータ２０の定格トルク（一定値）に固定される（図７の符号（ｉ）参照）。そして、時刻ｔ４に、操舵トルクが限界到達トルクＴ２まで減少したとき、アシストゲインはＧ２まで増大する（Ｔ２×Ｇ２）。すなわち、時刻ｔ４は、限界超え期間の終了時刻である。その後は、アシストトルクがモータ２０の定格トルクから減少するから（図７の符号（ｉｉ）参照）、操舵トルクの減少に伴い、アシストゲインも減少し、時刻ｔ６に、全て０の状態に戻る。
【００２５】
この比較例では、次のような不具合がある。すなわち、限界超え期間（時刻ｔ２〜ｔ４）のうち、操舵トルクが減少に転じた後半（時刻ｔ３〜ｔ４）は、操舵トルクが減少しているのに、アシストゲインが増大し、その結果、図７に符号（ｉ）で示すように、アシストトルクが高い値の定格トルクに固定される。そのため、運転者のハンドル操作に先行してハンドル１が回転するような先行現象が生じ、運転者の手がハンドル１に引き込まれるような引き込まれ感を運転者に与えることになり好ましくない。また、ハンドル１の先行現象に伴い、トルクセンサ１０の値が一時的に負になる等して大きく変動することがある。すると、トルクセンサ１０の値に基づきフィードバック制御されるモータ電流がオーバーシュートしてアシストトルクの値が大きく変動し、これに起因してモータ２０の振動が大きくなり、その振動が減速ギヤ機構３及びステアリングシャフト２を通じてハンドル１に伝わって、運転者に不快な違和感を与えるのである。
【００２６】
この問題に対処するため、本実施形態では、ＥＣＵ３０は、アシストゲインを、０（ポイントＡ）→Ｇ２（ポイントＢ）→Ｇ１（ポイントＣ）→Ｇ１（ポイントＤ）→０（ポイントＡ）の順に設定する。このときの状況を図５のタイムチャートに表したので、これも参照しながら説明する。
【００２７】
ポイントＡからポイントＣまでの往路は、比較例と同じなので、説明を省略する。
【００２８】
ポイントＣからポイントＡまでの復路において、本実施形態では、時刻ｔ３に、操舵トルクがＴ３から減少を開始すると、アシストゲインがＧ１に維持される。そのため、アシストトルク（＝操舵トルク×アシストゲイン）が操舵トルクの減少と連動してモータ２０の定格トルクから減少を開始する（図５の符号（ｉｉｉ）参照）。そして、時刻ｔ５に、操舵トルクがＴ１（＜限界到達トルクＴ２）まで減少したとき、アシストゲインはＧ１に維持されている（Ｔ１×Ｇ１）。その後は、アシストゲインがＧ１から減少し、操舵トルクの減少に伴い、アシストトルクが引き続き減少し、時刻ｔ６に、全て０の状態に戻る。
【００２９】
ところで、上記比較例では、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は、図４に示した増幅率（１）のライン上のアシストゲインが用いられ、時刻ｔ２〜ｔ４の期間中は、増幅率（２）のライン上のアシストゲインが用いられ、時刻ｔ４〜ｔ６の期間中は、増幅率（１）のライン上のアシストゲインが用いられる。
【００３０】
これに対し、本実施形態の制御では、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は、図４に示した増幅率（１）のライン上のアシストゲインが用いられ、時刻ｔ２〜ｔ３の期間中は、増幅率（２）のライン上のアシストゲインが用いられ、時刻ｔ３〜ｔ５の期間中は、増幅率（３）のライン上のアシストゲインが用いられ、時刻ｔ５〜ｔ６の期間中は、増幅率（１）のライン上のアシストゲインが用いられる。
【００３１】
特に、本実施形態の制御では、時刻ｔ３で操舵トルクが減少に転じたときに、ポイントＣからポイントＢではなくポイントＤに向かう点、及び時刻ｔ５でポイントＤからポイントＢではなくポイントＡに向かう向かう点が特徴である。したがって、この観点から、ＥＣＵ３０が行う本実施形態の制御動作を図６のフローチャートに表したので、図４を参照しながら説明する。
【００３２】
まず、ポイントＣにおいて、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１で、増幅率（２）を算出し、ステップＳ２で、アシストゲインの前回値を読み出す。つまり、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１０でアシストゲインを記憶するので、その前回値を読み出すのである。
【００３３】
次いで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ３で、アシストゲインの前回値が増幅率（２）（＝ポイントＣのアシストゲインＧ１）を超えて大きいか否かを判定し、ＹＥＳのとき（前回はまだ増幅率（２）のライン上のアシストゲインが用いられていたとき）は、ステップＳ４で、増幅率（２）の値を増幅率（３）とし（増幅率（２）のラインから増幅率（３）のラインに乗り換える）、ＮＯのとき（前回すでに増幅率（３）のライン上のアシストゲインが用いられていたとき）は、ステップＳ５で、アシストゲインの前回値を増幅率（３）とする（そのまま増幅率（３）のラインをポイントＤに向けて進む）。
【００３４】
次に、ポイントＤにおいて、ＥＣＵ３０は、ステップＳ６で、増幅率（１）を算出し、ステップＳ７で、増幅率（１）が増幅率（３）未満か否かを判定し、ＹＥＳのとき（ポイントＤ−Ａ間にいるとき）は、ステップＳ８で、増幅率（１）の値をアシストゲインとし（増幅率（１）のラインをポイントＡに向けて進む）、ＮＯのとき（ポイントＣ−Ｄ間にいるとき）は、ステップＳ９で、増幅率（３）の値をアシストゲインとする（増幅率（３）のラインをポイントＤに向けて進む）。そして、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１０でアシストゲインを記憶する。
【００３５】
（３）作用等
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリングの制御装置は、操舵装置にアシストトルクを付与するものであって、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０と、検出された操舵トルクに応じてアシストトルクを設定し、設定したアシストトルクが実現するようにモータ２０を制御するＥＣＵ３０とが備えられている。
【００３６】
上記ＥＣＵ３０は、操舵トルクが限界到達トルクＴ２未満のときは、操舵トルクの増大に応じて、モータ２０の定格トルク未満の範囲でアシストトルクを増大設定し、操舵トルクが限界到達トルクＴ２に達したとき及びその後操舵トルクがさらに増大したときは、アシストトルクとしてモータ２０の定格トルクを採用し、操舵トルクが限界到達トルクＴ２を超えるまで増大した後減少に転じたときは、その転じた時点（時刻ｔ３）から操舵トルクの減少と連動してアシストトルクが上記定格トルクから減少するようにアシストトルクを設定する（図５の符号（ｉｉｉ））。
【００３７】
この構成によれば、図５に示すように、限界超え期間（時刻ｔ２〜ｔ４）のうち、操舵トルクが増大中である前半（時刻ｔ２〜ｔ３）は、アシストトルクとしてモータ２０の定格トルクが採用されるが、操舵トルクが減少に転じた後半（時刻ｔ３〜ｔ４）及びそれ以降（時刻ｔ４〜ｔ６）は、操舵トルクが減少に転じた時点（時刻ｔ３）から操舵トルクの減少と連動してアシストトルクが上記定格トルクから減少するようにアシストトルクが設定される（図５の符号（ｉｉｉ））。
【００３８】
つまり、操舵トルクが減少に転じたときは、操舵トルクが限界到達トルクＴ２まで減少するのを待つことなく、アシストトルクは直ちに定格トルクから減少を開始する。そのため、運転者のハンドル操作に先行してハンドル１が回転するような先行現象が生じず、運転者の手がハンドル１に引き込まれるような引き込まれ感を運転者に与えることがない。また、ハンドル１の先行現象に伴いトルクセンサ１０の検出値が大きく変動することが防止されるので、アシストトルクの大きな変動に起因するモータ２０の振動が防止される。そのため、モータ２０の振動がハンドル１に伝わって、運転者に不快な違和感を与えるという不具合が抑制される。
【００３９】
本実施形態では、上記ＥＣＵ３０は、上記操舵トルクの減少時、アシストトルクを操舵トルクで除算した値であるアシストゲインが一定となる（Ｇ１に維持される）ようにアシストトルクを設定する。
【００４０】
この構成によれば、アシストゲインを一定とするという簡単な制御で、上記操舵トルクの減少時に、確実に、アシストトルクを定格トルクから減少するように設定することができる。
【００４１】
なお、図５に鎖線（ｉｖ）で示すように、上記ＥＣＵ３０は、上記操舵トルクの減少時、アシストゲインが操舵トルクの減少と連動してＧ１から減少するようにアシストトルクを設定してもよい。
【００４２】
この構成によれば、アシストゲインを操舵トルクの減少と連動して減少させるという簡単な制御で、上記操舵トルクの減少時に、確実に、アシストトルクを定格トルクからより大きな減少速度で減少するように設定することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１          ステアリングハンドル
２          ステアリングシャフト
７          前輪
１０        トルクセンサ（検出手段）
２０        モータ
３０        ＥＣＵ（設定手段、制御手段）
【図１】
2015160545.tif 000003
【図２】
2015160545.tif 000004
【図３】
2015160545.tif 000005
【図４】
2015160545.tif 000006
【図５】
2015160545.tif 000007
【図６】
2015160545.tif 000008
【図７】
2015160545.tif 000009