(57)【要約】【課題】目標駆動値の不所望な補正が行われることを防ぎつつ、車両の加速度に応じた適切な操舵補助力をステアリング機構に与えることができる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】目標電流値設定部２１は、車速および操舵トルクに基づいて目標電流値を設定する。加速度ゲイン設定部２５は、車両の加速度に応じた加速度ゲインを設定し、補正部２６は、目標電流値に加速度ゲインを乗じて、目標電流値を補正する。この補正後の目標電流値に基づいて、電動モータＭが制御される。加速度ゲイン設定部２５は、加速度の絶対値が所定値以上のときに、目標駆動値の補正が制限されるように定められた加速度ゲインマップに従って、加速度ゲインを定める。【選択図】        図１
2004217085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの駆動力をステアリング機構に伝達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、
操舵状態を検出し、操舵状態検出信号を出力する操舵状態検出手段と、
この操舵状態検出手段によって検出される操舵状態に基づいて、上記電動モータの目標駆動値を設定する目標駆動値設定手段と、
当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
上記目標駆動値設定手段によって設定される目標駆動値を上記加速度検出手段によって検出される加速度に応じて補正する加速度適応補正手段と、
この加速度適応補正手段によって補正された目標駆動値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動手段と、
上記加速度検出手段によって検出される加速度の絶対値が所定値以上のときに、上記加速度適応補正手段による目標駆動値の補正を制限する補正制限手段とを含む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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータの駆動力をステアリング機構に伝達して操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両のステアリング機構に電動モータが発生するトルクを伝達することにより、操舵の補助を行う電動パワーステアリング装置が用いられている。電動モータは、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクや車速に応じて定められた目標電流値に基づいて駆動制御されるようになっている。
車両の加速および減速に伴って、ステアリング機構が配置された前軸側の分担荷重が変化する。すなわち、車両の加速時には、前輪側から後輪側への荷重移動によって、前軸荷重が減少する。これに対して、車両の減速時には、後輪側から前輪側へと荷重が移動して、前軸荷重が増大する。そのため、特に急加速時には、操舵力が軽くなり、逆に急減速時には操舵力が重くなるから、車両の加減速に応じて操舵フィーリングが変化する。
【０００３】
そこで、車両の加速度に応じて、電動モータを駆動するための目標駆動値を補正することが提案されている（下記特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４２４４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、たとえば、車両の加速度を車速センサの出力信号を用いて演算する場合には、車速センサの故障や、車速センサの出力信号の伝送路における断線等の故障が生じたりすると、このような車速センサ系の故障に起因して、演算により求められる加速度の絶対値が極めて大きくなる。このような絶対値の大きい加速度に基づいて目標駆動値を補正すると、目標駆動値に対して無用な補正が行われ、結果として、操舵フィーリングの著しい悪化を招く。
【０００６】
むろん、電動パワーステアリング装置には、車速センサ系の故障を検出して電動モータの駆動を制限または停止するフェールセーフ制御が備えられているが、車速センサ系の故障判定が行われてからフェールセーフ処理が行われるまでの期間において、目標駆動値に対する不必要な補正が行われることにより、操舵違和感を生じることになる。
そこで、この発明の目的は、目標駆動値の不所望な補正が行われることを防ぎつつ、車両の加速度に応じた適切な操舵補助力をステアリング機構に与えることができる電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動モータ（Ｍ）の駆動力をステアリング機構（３）に伝達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、操舵状態を検出し、操舵状態検出信号を出力する操舵状態検出手段（５）と、この操舵状態検出手段によって検出される操舵状態に基づいて、上記電動モータの目標駆動値を設定する目標駆動値設定手段（２１）と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の加速度を検出する加速度検出手段（２４）と、上記目標駆動値設定手段によって設定される目標駆動値を上記加速度検出手段によって検出される加速度に応じて補正する加速度適応補正手段（２５，２６）と、この加速度適応補正手段によって補正された目標駆動値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動手段（２７，３０）と、上記加速度検出手段によって検出される加速度の絶対値が所定値以上のときに、上記加速度適応補正手段による目標駆動値の補正を制限する補正制限手段（２５）とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【０００８】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、電動モータの目標駆動値が、車両の加速度（主として前後方向加速度）に応じて補正されるので、車両の加速度によらずに、良好な操舵フィーリングを得ることができる。そして、加速度の絶対値が所定値以上のときには、車両の加速度に応じた目標駆動値の補正が制限されるから、加速度検出手段が車両の加速度を正確に検出することができないときに、目標駆動値に対して不所望な補正が行われることを抑制できる。これにより、加速度検出手段による車両の加速度の検出に不具合が生じた場合でも、操舵違和感を生じさせることがないので、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【０００９】
なお、上記操舵状態検出手段は、ステアリング操作のための操作部材（たとえばステアリングホイール）に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサであってもよい。
また、上記目標駆動値設定手段は、操舵状態だけでなく、さらに車両の車速に基づいて目標駆動値を設定するものであることが好ましい。
また、上記加速度検出手段は、車速検出手段が検出する車速に基づき、車両の加速度を演算するものであってもよいし、加速度センサによって車両の前後方向加速度を直接的に検出するものであってもよいし、車両の前輪部または後輪部の車高を検出する車高センサの出力に基づいて、車両の前後方向加速度情報を得るものであってもよい。
【００１０】
さらに、上記加速度適応補正手段は、目標駆動値に加速度ゲインを乗ずることによって目標駆動値を補正するものであってもよい。この場合に、加速度適応補正手段は、車両の加速度に対する加速度ゲインを定めた加速度ゲインマップに基づいて加速度ゲインを定めるものであってもよい。
加速度ゲインマップは、加速度が正であれば（すなわち加速時）、１以下の加速度ゲインを定め、加速度が負の値であれば（すなわち減速時）、１以上の加速度ゲインを定めるものであることが好ましい。これにより、加速時には操舵補助力を小さくすることができ、減速時には操舵補助力を大きくすることができるので、車両の加速度によらずにほぼ一定の操舵フィーリングを実現できる。また、加速度が大きいほどゲインを小さく定めるように加速度ゲインマップを設定しておけば、さらに良好な操舵フィーリングを実現できる。
【００１１】
また、上記加速度ゲインマップは、零の近傍の所定範囲（不感帯）の加速度に対しては、加速度の値によらずに加速度ゲインを「１」に設定するものであることが好ましい。このように、いわば不感帯を設けておくことによって、車両の加速または減速が誤認識されることを防ぎ、目標駆動値に対して無用な補正が施されることを防止できる。
さらに、加速度適応補正手段は、加速度の絶対値が所定値以上のときに、目標駆動値の補正が制限されるように定められた加速度ゲインマップに従って、加速度ゲインを定めるものであってもよい。より具体的には、加速度ゲインマップは、車両の加速度の絶対値が所定のしきい値以上の場合に、加速度によらずに加速度ゲインを「１」に固定するものであることが好ましい。これにより、加速度の絶対値が上記所定のしきい値以上のときには、目標駆動値に対する補正が行われず、結果として、加速度適応補正手段による目標駆動値の補正が禁止される。すなわち、この場合には、加速度ゲインマップにおいて加速度の絶対値が上記所定のしきい値以上である領域が、上記補正制限手段（この場合には補正禁止手段）に対応する。
【００１２】
また、上記加速度ゲインマップは、加速度の絶対値が所定のしきい値以上の場合に、当該加速度の絶対値が大きくなるに従って加速度ゲインを「１」に近づけるように定められていることが好ましい。これにより、加速度の絶対値が所定のしきい値を超える領域における目標駆動値の補正が制限される。すなわち、加速度ゲインマップにおいて上記所定のしきい値以上の部分が、上記補正制限手段に対応することになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト２を介して、ステアリング機構３に機械的に伝達される。ステアリング機構３には、電動モータＭから操舵補助力が伝達されるようになっている。
【００１４】
ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１側に結合された入力軸２Ａと、ステアリング機構３側に結合された出力軸２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸２Ａおよび出力軸２Ｂは、トーションバー４によって互いに連結されている。トーションバー４は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ５によって検出されるようになっている。
【００１５】
トルクセンサ５は、たとえば、入力軸２Ａと出力軸２Ｂとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ５の出力信号は、コントローラ１０（ＥＣＵ：電子制御ユニット）に入力されている。
コントローラ１０には、さらに、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速を検出する車速センサ７の出力信号が入力されるようになっている。
【００１６】
コントローラ１０は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクおよび車速センサ７によって検出される車速に応じて電動モータＭの目標電流値を定め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機構３に与えられるように、電動モータＭを駆動制御する。
コントローラ１０は、マイクロコンピュータ２０と、このマイクロコンピュータ２０からの制御信号に基づいて電動モータＭを駆動するモータドライバ３０とを有している。
【００１７】
マイクロコンピュータ２０は、プログラム処理を実行することによって実現される複数の機能処理部を実質的に有している。具体的には、マイクロコンピュータ２０は、トルクセンサ５および車速センサ７の出力に基づいて、電動モータＭの目標電流値を設定する目標電流値設定部２１と、トルクセンサ５および車速センサ７の各出力信号を取り込んで、トルクセンサ５やその信号伝送路等または車速センサ７やその信号伝送路等における異常の有無を判定する異常判定部２２と、異常判定部２２が異常ありとの判定をしたことに応答して、目標電流値を零に導いて電動モータＭの駆動を制限または停止させるためのフェールセーフ処理を実行するフェールセーフ制御部２３とを備えている。さらに、マイクロコンピュータ２０は、車速センサ７の出力信号に基づいて車両の加速度（前後方向加速度）を演算する加速度演算部２４と、この加速度演算部２４によって求められた加速度に対応する加速度ゲインを設定する加速度ゲイン設定部２５と、この加速度ゲイン設定部２５が設定した加速度ゲインを目標電流値設定部２１が設定した目標電流値に乗じることによって当該目標電流値に対して加速度適応補正を施す補正部２６と、この補正部２６によって補正された目標電流値に基づいてモータ制御信号（たとえば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号）を生成する制御信号生成部２７とを備えている。この制御信号生成部２７が生成する制御信号がモータドライバ３０に与えられ、これによって、電動モータＭへの給電が行われることになる。
【００１８】
図２は、目標電流値設定部２１の働きを説明するための図であり、操舵トルクに対する目標電流値の関係（アシスト特性）が示されている。操舵トルクは、たとえば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、目標電流値は、電動モータＭから右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータＭから左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。
【００１９】
目標電流値は、操舵トルクの正の値に対しては正の値をとり、操舵トルクの負の値に対しては負の値をとる。操舵トルクが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲（不感帯）の微小な値のときには、目標電流値は零とされる。また、目標電流値は、車速センサ７によって検出される車速が大きいほど、その絶対値が小さく設定されるようになっている。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。
【００２０】
図３は、加速度ゲイン設定部２５の働きを説明するための図であり、加速度ゲインを設定する際に参照される加速度ゲインマップの一例が示されている。加速度ゲインマップは、車両の加速度に対する加速度ゲインの特性を定めたマップ（テーブル）であり、マイクロコンピュータ２０内のメモリに予め格納されている。
図３の例では、加速度ゲインは、下限しきい値−ＴＨと上限しきい値＋ＴＨ（ただし、ＴＨ＞０）との間の加速度値に応じて、加速度の増加に従って単調に減少するように定められている。そして、下限しきい値−ＴＨ以下の加速度および上限しきい値ＴＨ以上の加速度に対しては、一定の加速度ゲイン「１」が設定されるようになっている。すなわち、車両の加速度の絶対値がしきい値ＴＨ以上のときには、加速度ゲインが「１」に固定されて、補正部２６においては、目標電流値に対する補正が行われなくなる。すなわち、加速度に基づく目標電流値の補正が禁止されることになる。
【００２１】
一方、車両の加速度が零の近傍の所定の不感帯ＤＺ内の値をとるとき、加速度ゲインは、加速度の値によらずに「１」に固定される。これにより、不感帯ＤＺ内の加速度値に対しては、加速度に基づく目標電流値の補正がなされないことになる。これにより、求められた加速度の誤差に起因して、目標電流値が不必要に補正されることを防止できる。
下限しきい値−ＴＨと不感帯ＤＺとの間の領域は、車両が急減速している場合に対応する領域（急減速領域）Ａ１である。この急減速領域Ａ１においては、加速度ゲインは所定の上限値ＵＬ（＞１）から「１」まで単調に（図３の例ではリニアに）減少するように定められている。また、不感帯ＤＺと上限しきい値ＴＨとの間の加速度領域は、車両が急加速している場合に対応する領域（急加速領域）Ａ２である。この急加速領域Ａ２においては、加速度ゲインは、「１」から所定の下限値ＬＬ（＜１）まで単調に（図３の例ではリニアに）減少するように定められている。
【００２２】
このような加速度ゲインマップに基づいて加速度ゲインを定め、この加速度ゲインを目標電流値に乗じることによって、車両の加速または減速に伴う前軸分担荷重の変化によらずに、ほぼ一定の操舵負担を実現でき、良好な操舵フィーリングが得られる。特に、急加速時および急減速時における操舵力の変化を低減できるから、緊急回避のための操舵時における安全性を向上でき、かつ操舵フィーリングを向上できる。
【００２３】
さらに、加速度の絶対値がしきい値ＴＨ以上のときには、加速度ゲインが「１」に固定されて、加速度に応じた目標電流値の補正が禁止されるので、特に車速センサ系の異常発生に伴い、加速度演算部２４によって求められる加速度が極めて大きな異常値となる場合に、このような異常値に基づく目標電流値の補正を防ぐことができ、操舵違和感が生じることを防止できる。
車速センサ系の異常は異常判定部２２によって判定され、その判定結果に基づいてフェールセーフ制御部２３によるフェールセーフ制御が行われるのであるが、異常判定部２２による判定処理の確定までに一定の時間を要し、さらに、フェールセーフ制御部２３によるフェールセーフ処理にも一定の時間を要する。この間に、加速度演算部２４が求めた異常値に基づいて目標電流値が補正されてしまうと、操舵違和感が生じることになる。このような事態を、図３に示す加速度ゲインマップに従って加速度ゲインを定めることにより、確実に回避することができる。
【００２４】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、図３の例では、加速度ゲインマップが線分を結合した折れ線状に定められているが、図４に示すように、急減速領域Ａ１および急加速領域Ａ２における加速度ゲインを曲線に従って定めるようにしてもよい。
また、上記の図３および図４に示す加速度ゲインマップでは、下限しきい値−ＴＨ以下の領域および上限しきい値ＴＨ以上の領域において、加速度ゲインを「１」に固定しているが、図３および図４において二点鎖線で示すように、上限しきい値ＴＨよりも大きな第２の上限しきい値ＴＨ１（＞ＴＨ）と、下限しきい値−ＴＨよりも小さな第２の下限しきい値−ＴＨ１とをそれぞれ定め、上限しきい値ＴＨから第２の上限しきい値ＴＨ１の間の領域において、加速度の増加に伴って下限値ＬＬから「１」に近づいていくように加速度ゲインを定めてもよい。同様に、下限しきい値−ＴＨから第２の下限しきい値−ＴＨ１の間の領域において、加速度の減少（加速度の絶対値の増加）に伴って、上限値ＵＬから「１」まで減少するように加速度ゲインを定めることとしてもよい。
【００２５】
また、上記の実施形態では、電動モータＭを制御するための目標駆動値として目標電流値を用いているが、目標電圧値や操舵補助力の目標値であるアシストトルク目標値を目標駆動値として用いてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】目標電流値設定部の働きを説明するための図であり、操舵トルクに対する目標電流値の関係（アシスト特性）が示されている。
【図３】加速度ゲインマップの一例を示す図である。
【図４】加速度ゲインマップの他の例を示す図である。
【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
３    ステアリング機構
４    トーションバー
５    トルクセンサ
７    車速センサ
１０    コントローラ
２０    マイクロコンピュータ
２１    目標電流値設定部
２２    異常判定部
２３    フェールセーフ制御部
２４    加速度演算部
２５    加速度ゲイン設定部
２６    補正部
２７    制御信号生成部
３０    モータドライバ
ＴＨ，ＴＨ１    上限しきい値
−ＴＨ，−ＴＨ１    下限しきい値
Ａ１    急減速領域
Ａ２    急加速領域
ＤＺ    不感帯
ＵＬ    上限値
ＬＬ    下限値
Ｍ      電動モータ
【図１】
2004217085.tif 000003
【図２】
2004217085.tif 000004
【図３】
2004217085.tif 000005
【図４】
2004217085.tif 000006