(57)【要約】【課題】往き操舵時と戻し操舵時とでヒステリシスを有するアシスト特性を適用でき、かつ、舵角中点付近における操舵フィーリングも良好な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】この装置は、電動モータＭの駆動力をステアリング機構３に伝達することによって、操舵補助を行う。アシスト特性記憶部２２に基本アシスト特性が記憶されており、アシストトルク目標値設定部２１は、往き操舵時には、基本アシスト特性に従ってアシストトルク目標値を定め、戻し操舵時には、ヒステリシス係数を基本アシスト特性に乗じてアシストトルク目標値を定める。ヒステリシス係数目標値設定部２３は、操舵トルクに応じたヒステリシス係数目標値を定める。不感帯の端部付近では、往き操舵時と戻し操舵時とでアシスト特性がほぼ等しくなる。【選択図】　　　　図１
2004017898.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、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
この操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対してヒステリシス特性を有するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段と、
上記モータ駆動目標値設定手段における上記ヒステリシス特性を上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに応じて変更する操舵トルク適応ヒステリシス特性変更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。
【請求項２】
当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の車速を検出する車速検出手段と、
この車速検出手段によって検出される車速に応じて、上記モータ駆動目標値設定手段における上記ヒステリシス特性を変更する車速適応ヒステリシス特性変更手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
操舵速度の微分値を演算する操舵速度微分値演算手段をさらに含み、
上記モータ駆動目標値設定手段は、上記操舵速度微分値演算手段によって演算される操舵速度微分値に応じた速さで、モータ駆動目標値を、往き操舵時の値と戻し操舵時の値との間で漸次的に変更する手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の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、電動モータが発生する駆動力を、ステアリング機構に操舵補助力として伝達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】
電動モータが発生する駆動力をギヤ機構（減速機構）などを介して機械的にステアリング機構に伝達することによって操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置が従来から用いられている。
このような電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクと、電動モータからステアリング機構に与えられるアシストトルク目標値との関係を定めるアシスト特性が予め定められており、アシストマップとしてメモリに格納されている。そして、このアシストマップから操舵トルクに応じたアシストトルク目標値が読み出され、この読み出されたアシストトルク目標値に基づいて電動モータが駆動制御されるようになっている。
【０００３】
アシスト特性は、図１０に示すように、操舵トルクが大きいほどアシストトルク目標値が大きくなるように定められている。操舵トルクは、たとえば、右操舵方向に対して正の値が割り当てられ、左操舵方向に対して負の値が割り当てられている。アシスト特性は、操舵トルクの正の値に対して正の値のアシストトルク目標値を対応させ、操舵トルクの負の値に対して負の値のアシストトルク目標値を対応させるように定められている。
【０００４】
アシストトルク目標値が正の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を右方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。これ対して、アシストトルク目標値が負の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を左方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。操舵トルクが零の近傍の不感帯内の値をとるとき、アシストトルク目標値は零とされる。
このようなアシスト特性を適用した電動パワーステアリング装置においては、舵角中点に向かってステアリングホイールを回転させる戻し操舵を行うときに、運転者が意図するよりも強く舵角中点へと戻される操舵感（いわゆるばね感）が生じるという問題がある。すなわち、戻し操舵を行うときに、操舵トルクが小さくなるため、それに応じてアシスト力が小さくなり、車輪からの逆入力によって、舵取り車輪が舵角中点へと強く戻されることになるのである。
【０００５】
この問題は、操舵トルクに対して、より大きなアシストトルク目標値が設定されるように、アシスト特性曲線の傾斜を大きくすることによって、解決することができる。しかし、この場合には、切り込み操舵時の手応え感が損なわれるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、舵角中点から離れる方向への操舵である往き操舵時と、舵角中点に向かう戻し操舵時とで異なるアシスト特性を適用することが考えられる。すなわち、戻し操舵時には、往き操舵時よりも、絶対値の大きなアシストトルク目標値を設定する。これにより、往き操舵時には充分な手応え感が得られるとともに、戻し操舵時におけるばね感を改善することができる。
【０００７】
より具体的には、メモリに格納された基本アシスト特性に一定のゲイン（ヒステリシス係数）を乗じることによって、戻し操舵時に適用すべきアシスト特性を得ることができる。すなわち、往き操舵時には基本アシスト特性を用い、戻し操舵時には１よりも大きなヒステリシス係数を乗じた修正アシスト特性を用いることにより、ヒステリシス幅を有する操舵補助を実現でき、操舵フィーリングを改善できる。
【０００８】
ところが、一定のヒステリシス係数を基本アシスト特性に乗じる手法では、戻し操舵時において、不感帯の両端付近の操舵トルク域におけるアシストトルク（操舵補助力）の連続性が悪くなり、舵角中点付近における操舵フィーリングの悪化をもたらす。
そこで、この発明の目的は、往き操舵時と戻し操舵時とでヒステリシスを有するアシスト特性を適用でき、かつ、舵角中点付近における操舵フィーリングも良好な電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００９】
【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、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（５）と、この操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対してヒステリシス特性を有するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段（２１〜２４）と、上記モータ駆動目標値設定手段における上記ヒステリシス特性を上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに応じて変更する操舵トルク適応ヒステリシス特性変更手段（２３１）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。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。
【００１０】
この発明によれば、モータ駆動目標値設定手段は、操舵トルクに対してヒステリシス特性を有するモータ駆動目標値を設定するので、舵角中点から離れる方向への操舵である往き操舵時と、舵角中点へ向かう戻し操舵時とで、操舵トルクに対するモータ駆動目標値の特性を異ならせることができる。これによって、同じ操舵トルクの値に対して、往き操舵時には比較的小さな絶対値のモータ駆動目標値を設定するとともに、戻し操舵時には比較的大きな絶対値のモータ駆動目標値を設定すれば、往き操舵時において十分な手応え感を運転者に与えることができるとともに、戻し操舵時におけるアシスト不足を解消することができる。したがって、戻し操舵時において、運転者が意図するよりも強くステアリング操作が行われる操舵感（ばね感）を軽減することができる。
【００１１】
さらに、この発明では、モータ駆動目標値設定手段におけるヒステリシス特性が操舵トルクに応じて変更されるようになっている。したがって、たとえば、操舵トルクに対するモータ駆動目標値の特性であるアシスト特性において、操舵トルクの零の近傍の値に対してモータ駆動目標値の値を零とする不感帯が設定されている場合であっても、この不感帯の両端付近の操舵トルク値に対応するヒステリシス幅を小さくしておくことにより、特に戻し操舵時において、操舵補助力の連続性を確保できる。これによって、操舵フィーリングをさらに改善することができる。
【００１２】
ヒステリシスを有するアシスト特性は、たとえば、基本アシスト特性をメモリに記憶しておくとともに、この基本アシスト特性に対して往き操舵時と戻し操舵時とで異なるゲイン（ヒステリシス係数）（ｋ）を乗じてモータ駆動目標値を設定することによって実現できる。すなわち、往き操舵時に適用されるゲイン（ｋＳ）よりも、戻し操舵時に適用されるゲインを大きく定めておけば、同じ操舵トルク値に対して、往き操舵時には小さな絶対値のモータ駆動目標値が設定され、戻し操舵時には大きな絶対値のモータ駆動目標値が設定される。これにより、ヒステリシスを有するアシスト特性を実現でき、往き操舵時における手応え感の付与と、戻し操舵時におけるばね感の解消とを両立することができる。
【００１３】
より具体的には、往き操舵に対して適用されるゲインを「１」として、往き操舵時には基本アシスト特性をそのまま適用するとともに、戻し操舵時に適用されるゲインを「１」よりも大きな値（操舵トルクに応じて可変される値）とし、戻し操舵時には、基本アシスト特性よりも大きな絶対値のモータ駆動目標値が設定されるようにすればよい。
基本アシスト特性は、たとえば、操舵トルクが零の近傍の不感帯（ＮＳ）内の値のとき、操舵トルクによらずにモータ駆動目標値を零に定め、不感帯外の操舵トルク値に対しては、操舵トルクの増加に対して単調に（たとえばリニアまたは２次関数的に）増加するモータ駆動目標値を設定する特性であってもよい。
【００１４】
検出される操舵トルクの値に応じたヒステリシス特性の変更は、たとえば戻し操舵時において、操舵トルクに応じて上記のゲインを変更することによって実現することができる。たとえば、不感帯の近傍ではゲインを小さく（往き操舵時用ゲイン（ｋＳ）にほぼ等しく）設定するとともに、不感帯から離れるに従って大きくなるようにゲインを設定すればよい。ただし、ゲインが過度に大きくならないように、所定の上限値以下の範囲でゲインの変更を行うことが好ましい。
【００１５】
より具体的には、戻し操舵時において、不感帯両端における操舵トルク境界値に対してゲインを「１」とし、この操舵トルク境界値から不感帯外へと離れていくに従って、ゲインを「１」から所定の上限値まで漸増させるようにすればよい。操舵トルク値に対するゲインの増加は、不感帯近傍では緩やかであり、不感帯から離れるに従って上限値まで急増するようにしておくことが好ましい。
請求項２記載の発明は、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の車速を検出する車速検出手段（６）と、この車速検出手段によって検出される車速に応じて、上記モータ駆動目標値設定手段における上記ヒステリシス特性を変更する車速適応ヒステリシス特性変更手段（２７，２３２）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置である。
【００１６】
この発明によれば、車速に応じてヒステリシス特性が変更されるから、たとえば、高速走行中においては、戻し操舵時であっても大きなモータ駆動目標値が設定されないようにすることができる。すなわち、低速走行時にはステアリングホイール等の操作部材（１）が大きく操作されるのに対して、高速走行時には、操作部材の操作量は、低速走行時と比較して小さくなる。そのため、アシスト特性におけるヒステリシス幅は、低速走行時には大きく設定されるのが好ましいのに対して、高速走行時には低速走行時と比較して小さく設定する方が好ましいといえる。
【００１７】
そこで、この発明では、車速に応じてヒステリシス特性を変更することによって、操舵フィーリングのさらなる向上を実現している。
より具体的には、基本アシスト特性にゲイン（ＧＶ）を乗じてモータ駆動目標値を求める際に、このゲインを車速に応じて可変設定すればよい。車速に対するゲインの可変設定は、第１の所定車速以下の低速域においては第１の所定ゲインとし、第２の所定車速（＞第１の所定車速）以上の高速域においては第２の所定ゲインに定めるとともに、第１および第２の所定車速間の中速域においては、車速の増加に対して第１の所定ゲインから第２の所定ゲインへと単調に減少（たとえばリニアに減少）するように定めればよい。
【００１８】
なお、基本アシスト特性に乗じてモータ駆動目標値を求めるためのゲインは、予め目標ゲイン（ｋｏｂｊ）を定め、現在のゲインの値から当該目標ゲインに向かって漸次的に変化させるように制御し、ゲインの急変に伴う操舵補助力の急変が生じないようにすることが好ましい。
請求項３記載の発明は、操舵速度の微分値を演算する操舵速度微分値演算手段（２９）をさらに含み、上記モータ駆動目標値設定手段は、上記操舵速度微分値演算手段によって演算される操舵速度微分値に応じた速さで、モータ駆動目標値を、往き操舵時の値と戻し操舵時の値との間で漸次的に変更する手段（２４，２５）を含むことを特徴とする請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置である。
【００１９】
この発明によれば、モータ駆動目標値を往き操舵時の値と戻し操舵時の値との間で変化させる速さ、すなわち、往き操舵時のアシスト特性と戻し操舵時のアシスト特性との間での切り換えの速さは、操舵速度微分値に応じて定められ、この定められた速さでモータ駆動目標値（アシスト特性）の切り換えが漸次的に進行する。たとえば、操舵速度微分値が大きいほどモータ駆動目標値の切り換えを速く行わせる。より具体的には、モータ駆動目標値を往き操舵時の値と戻し操舵時の値との間で漸次的に変更する際の速さは、所定の上限値以下の範囲で、操舵速度微分値の増加に対して単調に（たとえばリニアに）増加するように定めることが好ましい。
【００２０】
これによって、操舵速度の大小によらずに、往き操舵時と戻し操舵時とでアシスト特性を確実に所望の特性に切り換えることができるので、操舵の仕方によらずに良好な操舵フィーリングを実現できる。
具体的には、基本アシスト特性に乗じてモータ駆動目標値を求める際のゲインを、操舵速度微分値に応じた速さで現在のゲインから目標値に向かって漸次的に変化させるようにすればよい。
【００２１】
ヒステリシス特性を有するモータ駆動目標値の設定は、上記のように基本アシスト特性に乗じるゲインを往き操舵時と戻し操舵時とで変化させることによって実現できるほか、往き操舵時と戻し操舵時とに対応した複数のアシスト特性（Ｌ１，Ｌ２）をメモリに記憶させておき、これらの複数のアシスト特性を切り換えて用いることによっても実現できる。そして、戻し操舵時に適用されるアシスト特性については、不感帯の両端付近において不感帯におけるアシスト特性に滑らかに連続するようにモータ駆動目標値を定めておけばよい。これにより、操舵トルク値に対応してヒステリシス特性（ヒステリシス幅）を変更できる。
【００２２】
往き操舵状態か戻し操舵状態かの判定は、たとえば、操舵トルクの絶対値が増加傾向（操舵トルクと操舵トルク微分値との符号が等しい場合）であれば往き操舵と判定し、操舵トルクの絶対値が減少傾向（操舵トルクと操舵トルク微分値との符号が異なる場合）であれば戻し操舵であると判定することにより行える。
なお、ステアリングを大きく切り込む際に、操舵速度が速い場合には、運転者が粘性感（摩擦感）を感じて、操舵フィーリングが悪化する場合があるので、これを解消すべく、往き操舵時には操舵速度に応じた補償値（Ｔｃ）を加えてモータ駆動目標値を定めることが好ましい。この補償値は、操舵速度が零付近の所定の不感帯内においては零に定められ、この不感帯外では所定の上限値および下限値の値で操舵速度の増加に応じて単調に（たとえばリニアに）増加するように定められてもよい。
【００２３】
【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、ラック軸を含むステアリング機構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、ギヤ機構（減速機構）等の駆動力伝達機構を介して機械的に伝達されるようになっている。
【００２４】
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。
【００２５】
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走行速度を検出する車速センサ６の出力信号と、ステアリングホイール１の操舵角（たとえば、入力軸２Ａの回転角）を検出する舵角センサ７の出力信号とが入力されている。
【００２６】
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、車速センサ６によって検出される車速、および舵角センサ７の出力に基づいて求められる操舵速度に応じて、電動モータＭからステアリング機構３に与えるべきアシストトルク目標値を定め、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。
【００２７】
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機能処理部であるアシストトルク目標値設定部２１と、マイクロコンピュータ２０内のメモリの記憶領域により構成されるアシスト特性記憶部２２とを備えている。アシスト特性記憶部２２は、複数の車速域のそれぞれに対して予め定めた複数の基本アシスト特性にそれぞれ対応する複数の基本アシストマップを記憶している。基本アシスト特性は、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の基本特性を定めたものであり、複数の操舵トルクの値に対応付けて、アシストトルク目標値の基本値がアシストマップ（テーブル）の形式でアシスト特性記憶部２２に記憶されている。
【００２８】
マイクロコンピュータ２０は、さらに、アシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシスト特性に基づいてヒステリシスを有する操舵補助を実現するためのヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊを設定するヒステリシス係数目標値設定部２３と、このヒステリシス係数目標値設定部２３によって設定されるヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊに基づいて、基本アシスト特性に乗じるべきヒステリシス係数ｋを設定するヒステリシス係数設定部２４とを備えている。このヒステリシス係数設定部２４は、変動速度設定部２５によって設定される速さで、現在のヒステリシス係数からヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊへと、ヒステリシス係数ｋを漸次的に変化させていく。
【００２９】
このヒステリシス係数設定部２４によって設定されるヒステリシス係数ｋが、アシストトルク目標値設定部２１において、基本アシスト特性に従って定められる基本アシストトルク目標値Ｔａ＊に乗じられることになる。
ヒステリシス係数目標値設定部２３は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴｈと、トルク微分値演算部２６によって演算される操舵トルクＴｈの微分値Ｔｈ′とに基づいて、往き操舵状態か戻し操舵状態かを判定する操舵状態判定部２３０を備えている。ヒステリシス係数目標値設定部２３は、さらに、操舵状態判定部２３０による判定結果と操舵トルクＴｈとに基づいて基本ヒステリシス係数ｋＢを定める基本ヒステリシス係数設定部２３１と、車速ゲイン演算部２７によって定められる車速ゲインＧＶを基本ヒステリシス係数設定部２３１によって定められる基本ヒステリシス係数ｋＢに乗じることによって、ヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊを導出する乗算部２３２とを備えている。ただし、乗算部２３２は、操舵状態判定部２３０が往き操舵状態と判定しているときには、車速ゲイン演算部２７が演算する車速ゲインＧＶによらずに、一定のゲイン（たとえば「１」）を基本ヒステリシス係数ｋＢに乗じてヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊを求める。
【００３０】
トルク微分値演算部２６は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクを時間微分することによって、トルク微分値ｄｔ／ｄｔを求める。また、車速ゲイン演算部２７は、車速センサ６によって検出される車速に対応した車速ゲインＧＶを設定する。
基本ヒステリシス係数設定部２３１は、ステアリングホイール１を舵角中点に向かって操作する戻し操舵時において、操舵トルクＴｈに応じた基本ヒステリシス係数ｋＢを設定する。これに対して、ステアリングホイール１を舵角中点から離れる方向へと切り込む往き操舵が行われているときには、操舵トルクＴｈによらずに一定の往き操舵用ヒステリシス係数ｋＳ（たとえばｋＳ＝１）を設定する。往き操舵時には、乗算部２３２は車速によらずに一定のゲイン「１」を基本ヒステリシス係数ｋＢに乗じるので、結局、ヒステリシス係数目標値設定部２３は、往き操舵用ヒステリシス係数ｋＳをヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊとして設定することになる。
【００３１】
マイクロコンピュータ２０には、さらに、舵角センサ７が検出する舵角を時間微分して操舵速度を演算する操舵速度演算部２８と、この操舵速度演算部２８によって求められた操舵速度をさらに時間微分する操舵速度微分値演算部２９とが備えられている。この操舵速度微分値演算部２９の出力に基づいて、変動速度設定部２５は、現在のヒステリシス係数からヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊへとヒステリシス係数ｋを漸次的に変化させていく際の速度を決定する。
【００３２】
また、マイクロコンピュータ２０には、操舵速度演算部２８によって求められた操舵速度に基づいて補償値Ｔｃを求める補償値演算部３５が備えられている。この補償値演算部３５は、ステアリングホイール１が舵角中点から離れる方向へと切り込まれる際に、操舵速度に応じた補償値Ｔｃを生成する。この補償値Ｔｃは、加算部３６において、アシストトルク目標値設定部２１によって設定されるアシストトルク目標値ｋ×Ｔａ＊に加算され、この加算された後のアシストトルク目標値Ｔａ（＝ｋ×Ｔａ＊＋Ｔｃ）に基づいてモータドライバ３０が制御されることになる。
【００３３】
図２は、アシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシスト特性と、アシストトルク目標値設定部２１によって設定されることになるアシスト特性とを示す図である。トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴｈには、右操舵方向トルクに対して正の符号が与えられ、左操舵方向トルクに対して負の値が与えられている。基本アシスト特性は、操舵トルクＴｈの正の値に対して基本アシストトルク目標値Ｔａ＊の正の値を対応づけ、操舵トルクＴｈとの負の値に対して基本アシストトルク目標値Ｔａ＊の負の値を対応づけるようになっている。操舵トルクＴｈが零の近傍の不感帯ＮＳ内の値をとるとき、基本アシストトルク目標値Ｔａ＊は、操舵トルクＴｈの値によらずに零に保持される。
【００３４】
基本アシストトルク目標値Ｔａ＊は、不感帯ＮＳの範囲外において、所定の下限値（負の値）と、所定の上限値（正の値）との間で単調に増加するように定められている。
電動モータＭは、アシストトルク目標値Ｔａが正の値のときには、舵取り車輪を右方向に転舵させる方向の操舵補助力をステアリング機構３に伝達するよう駆動制御され、アシストトルク目標値Ｔａが負の値をとるときには、舵取り車輪を左方向に転舵させる方向の操舵補助力をステアリング機構３に与えるように駆動制御される。
【００３５】
ステアリングホイール１を舵角中点から離れる方向へと切り込む往き操舵が行われるときには、基本アシスト特性（曲線Ｌ１）を用いて電動モータＭの制御が行われる。これに対して、ステアリングホイール１を舵角中点に戻す戻し操舵が行われるときには、図２において曲線Ｌ２で示す修正アシスト特性に従って、電動モータＭを駆動するためのアシストトルク目標値が定められる。
修正アシスト特性は、アシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシスト特性に対してヒステリシス係数ｋを乗じることによって得られる。より具体的には、アシストトルク目標値設定部２１は、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴｈおよび車速センサ６が検出する車速Ｖに対応した基本アシストトルク目標値Ｔａ＊をアシスト特性記憶部２２から読み出し、この基本アシストトルク目標値Ｔａ＊に対してヒステリシス係数設定部２４が設定するヒステリシス係数ｋを乗じる。
【００３６】
ヒステリシス係数ｋは、たとえば、往き操舵時においては、「１」に設定されるのに対して、戻し操舵時においては、「１」よりも大きな値に定められる。そのため、同じ操舵トルクＴｈに対して、戻し操舵時には、往き操舵時よりも大きなアシストトルク目標値Ｔａが設定されることになる。こうして、ヒステリシス特性を有するアシストトルク目標値Ｔａの設定が可能になる。これにより、往き操舵時にはステアリングホイール１を介して運転者に良好な手応え感を与えることができるとともに、戻し操舵時におけるアシスト不足に起因するばね感を解消することができる。
【００３７】
図３は、基本ヒステリシス係数設定部２３１の働きを説明するための図である。基本ヒステリシス係数設定部２３１は、たとえば、図３に示す特性曲線に対応したテーブルを記憶したメモリで構成することができる。基本ヒステリシス係数設定部２３１は、往き操舵時には、往き操舵用ヒステリシス係数ｋＳ（たとえば、ｋＳ＝１）を出力するのに対して、戻し操舵時には、図３に示す特性に従い、操舵トルクの絶対値｜Ｔｈ｜に応じた基本ヒステリシス係数ｋＢを出力する。
【００３８】
この戻し操舵時に適用される基本ヒステリシス係数ｋＢは、往き操舵用ヒステリシス係数ｋＳと、それよりも大きな戻し操舵時用ヒステリシス係数ｋＲ（たとえばｋＲ＝１．３）との間で単調に増加するように定められる。より詳細に言えば、不感帯ＮＳ内およびこの不感帯ＮＳの端部近傍の操舵トルク値に対しては、基本ヒステリシス係数ｋＢ＝ｋＳとされ、不感帯ＮＳ外においては、操舵トルクの絶対値｜Ｔｈ｜に対する基本ヒステリシス係数ｋＢの増加の割合が、不感帯ＮＳの近傍において小さく、不感帯ＮＳから離れるに従って大きくなるようになっている。
【００３９】
基本アシスト特性（曲線Ｌ１）と修正アシスト特性（曲線Ｌ２）との差異であるヒステリシス幅は、往き操舵用ヒステリシス係数ｋＳと、図３の特性に従って設定される戻し操舵時用の基本ヒステリシス係数ｋＢとの差によって表わすことができる。したがって、操舵トルクＴｈに応じてヒステリシス幅が変動することになる。
図３の例では、不感帯ＮＳ内およびその近傍においてｋＢ＝ｋＳであるので、図４に拡大して示すように、不感帯ＮＳの端部近傍において、往き操舵時に適用される基本アシスト特性と戻し操舵時に適用される修正アシスト特性とがほぼ一致することになる。その結果、戻し操舵時には、大きなアシストトルク目標値Ｔａを設定して操舵補助の不足が生じないようにすることができるとともに、不感帯ＮＳの端部近傍における操舵補助の連続性を確保して、良好な操舵フィーリングを達成できる。
【００４０】
図５は、車速ゲイン演算部２７の働きを説明するための図である。車速ゲイン演算部２７は、たとえば、図５に示す特性曲線に対応したテーブルを記憶するメモリによって構成することができる。車速ゲイン演算部２７は、戻し操舵時に適用される車速ゲインＧＶを、所定の上限値（たとえば１）と所定の下限値（たとえば０．８）との間で車速Ｖに応じて設定するものである。たとえば、第１の所定車速（たとえば４０ｋｍ／ｈ）以下の低速域においてはＧＶ＝１とされ、第２の所定車速（たとえば１００ｋｍ／ｈ）以上の高速域においてはＧＶ＝０．８とされ、第１および第２の所定車速の間の中速域（たとえば４０ｋｍ／ｈ〜１００ｋｍ／ｈ）においては上記上限値および下限値の間（１〜０．８）で単調に減少（たとえばリニアに減少）するように車速ゲインＧＶが定められる。
【００４１】
車速ゲインＧＶと基本ヒステリシス係数ｋＢとの乗算結果として得られるヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊは、往き操舵用ヒステリシス係数ｋＳを下限値として、この下限値よりも大きな範囲でｋｏｂｊ＝ＧＶ×ｋＢとして定められる。
車速ゲインＧＶを図５の曲線に従って定めることにより、低速走行中は、戻し操舵時に大きな操舵補助力がステアリング機構３に与えられるのに対し、中速域においては、車速Ｖが大きいほど、戻し操舵時にステアリング機構３に与えられる操舵補助力が小さくなり、高速走行中には、戻し操舵時における操舵補助力が小さな値に維持されることが理解される。このようにして、戻し操舵時の操舵補助力が、車速Ｖに応じて適切に定められることになる。
【００４２】
図６は、変動速度設定部２５の働きを説明するための図である。変動速度設定部２５は、たとえば、操舵速度微分値の絶対値に対する変動速度の特性を表わす図６の曲線に対応するテーブルを記憶したメモリで構成することができる。変動速度設定部２５は、所定の下限値および上限値の間で、操舵速度微分値の絶対値の増加に対して単調に増加するように変動速度を設定する。
具体的には、ヒステリシス係数設定部２４において、ヒステリシス係数ｋの現在値からその目標値ｋｏｂｊへと変動幅Δｋで制御周期ごとにヒステリシス係数ｋを更新していく場合に、この変動幅Δｋを操舵速度微分値の絶対値に応じて可変設定することによって、ヒステリシス係数ｋの変動速度を可変させる。この場合、変動速度設定部２５は、図６に示すように、操舵速度微分値の絶対値に対する変動幅Δｋの特性を表わすマップを記憶したメモリによって構成することができる。
【００４３】
図６から理解されるとおり、変動速度設定部２５は、所定の下限値と上限値との間で、操舵速度微分値の絶対値の増加に伴って単調に（たとえばリニアに）増加するように変動幅Δｋ（変動速度）を設定する。
なお、ヒステリシス係数ｋの変動速度の可変設定は、変動幅Δｋを微小な一定値としておく一方で、ヒステリシス係数ｋを変化させる制御ループ数（ステップ数）Ｎを可変設定するようにしてもよい。すなわち、Ｎステップに一回の割合で変動幅Δｋだけヒステリシス係数ｋを変化させる。この場合に、操舵速度微分値の絶対値が大きいほど少なくなるようにステップ数Ｎを可変設定すれば、操舵速度微分値の絶対値が大きいほどヒステリシス係数ｋの変動速度を速くすることができる。
【００４４】
図７は補償値演算部３５の働きを説明するための図である。補償値演算部３５は、戻し操舵時には補償値Ｔｃ＝０と定めるのに対して、ステアリングホイール１を切り込む往き操舵時においては、図７に示す特性に従い、補償値Ｔｃを設定する。すなわち、往き操舵時に適用される補償値Ｔｃは、操舵速度が零の近傍の所定の不感帯内の値をとるときにはＴｃ＝０とされ、この不感帯外の操舵速度値に対しては、所定の下限値および上限値の間で単調に（この例ではリニアに）増加するように定められる。補償値演算部３５は、図７に示す曲線に対応したマップを記憶するメモリで構成することができる。
【００４５】
このような補償値Ｔｃがアシストトルク目標値設定部２１によって設定されるアシストトルク目標値ｋ×Ｔａ＊に加算されることにより、ステアリングホイール１を切り込むときの粘性感（摩擦感）が補償され、すっきりとした良好な操舵フィーリングを実現できる。
図８は、マイクロコンピュータ２０の働きを説明するためのフローチャートである。車速センサ６からの車速Ｖ、トルクセンサ５からの操舵トルクＴｈおよび舵角センサ７からの舵角がそれぞれ取り込まれ（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３）、トルク微分値演算部２６においてトルク微分値Ｔｈ′が演算され（ステップＳ４）、操舵速度演算部２８において操舵速度が演算され（ステップＳ５）、さらに操舵速度微分値演算部２９において操舵速度微分値が演算される（ステップＳ６）。この操舵速度微分値に基づき、変動速度設定部２５によりヒステリシス係数ｋの変動幅Δｋが設定される（ステップＳ７）。
【００４６】
一方、アシストトルク目標値設定部２１は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに基づき、アシスト特性記憶部２２から、基本アシスト特性に従う基本アシストトルク目標値Ｔａ＊を読み出す（ステップＳ８）。さらに、操舵状態判定部２３０において、操舵状態が調べられる（ステップＳ９）。すなわち、往き操舵が行われているのか、または戻し操舵状態（保舵状態を含む）であるのかが判断される（ステップＳ９）。
【００４７】
ヒステリシス係数目標値設定部２３は、往き操舵が行われているときは、ヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊ＝ｋＳに設定する（ステップＳ１０）。
これに対して、戻し操舵時には、基本ヒステリシス係数設定部２３１により、操舵トルクＴｈに応じた基本ヒステリシス係数ｋＢが求められ（ステップＳ１１）、さらに車速ゲイン演算部２７によって車速Ｖに対応した車速ゲインＧＶが求められて（ステップＳ１２）、乗算部２３２においてこれらを乗じることによって、ヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊ＝ＧＶ×ｋＢが求められる（ステップＳ１３）。
【００４８】
このようにして求められたヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊが、ヒステリシス係数設定部２４に与えられることになる。
ヒステリシス係数設定部２４では、現在のヒステリシス係数ｋとヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊとが大小比較され、ヒステリシス係数の現在値ｋがその目標値ｋｏｂｊよりも大きければ（ステップＳ１４のＹＥＳ）、現在のヒステリシス係数ｋの値から変動幅Δｋを減じた値を新たなヒステリシス係数ｋに設定する（ステップＳ１５）。一方、ヒステリシス係数ｋの現在値がその目標値ｋｏｂｊよりも小さければ（ステップＳ１４のＮＯ、ステップＳ１６のＹＥＳ）、現在のヒステリシス係数ｋに変動幅Δｋを加えた値を新たなヒステリシス係数ｋに設定する（ステップＳ１７）。ヒステリシス係数ｋの現在値とその目標値ｋｏｂｊとが等しければ、ヒステリシス係数ｋを現在値に維持する（ステップＳ１４のＮＯ、ステップＳ１６のＮＯ）。
【００４９】
その後、補償値演算部３５における補償値演算処理が行われ（ステップＳ１８）、アシストトルク目標値設定部２１が生成する値ｋ×Ｔａ＊と補償値Ｔｃとが加算部３６において加算されて（ステップＳ１９）、この加算後の値がアシストトルク目標値Ｔａとされる。このアシストトルク目標値Ｔａを用いてモータドライバ３０の制御が行われることになる。
このような処理が、所定の制御周期ごとに繰り返されることによって、ヒステリシス係数ｋは変動幅Δｋずつヒステリシス係数目標値ｋｏｂｊへと漸次的に変化していくことになる。変動幅Δｋが操舵速度微分値に基づいて定められるので、ステアリングホイール１が緩慢に操作されるときにはヒステリシス係数ｋの変動が緩慢に生じ、これに対して、急操舵が行われると、変動幅Δｋが大きく設定されることにより、ヒステリシス係数ｋの速やかな変化が生じることになる。
【００５０】
ステップＳ９における操舵状態の判断は、たとえばトルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴｈとトルク微分値演算部２６によって演算されるトルク微分値Ｔｈ′とを用いて行うことができる。すなわち、操舵トルクＴｈとその微分値Ｔｈ′との符号が等しければ往き操舵状態であると判断でき、これらの符号が異なっていれば戻し操舵状態であると判断することができる。
図９は、図８のステップＳ１８における補償値演算処理を説明するためのフローチャートである。補償値演算部３５は、トルク微分値演算部２６によって演算されるトルク微分値Ｔｈ′と、操舵速度演算部２８が求める操舵速度とを用いて往き操舵状態であるか否かを判断する。すなわち、トルク微分値Ｔｈ′および操舵速度の各符号が等しければ往き操舵状態と判断する（ステップＳ２１〜Ｓ２４）。往き操舵状態と判断されると（ステップＳ２２のＹＥＳまたはステップＳ２４のＹＥＳ）、補償値演算部３５は、操舵速度に応じた補償値Ｔｃを求めて出力する（ステップＳ２５）。これに対して、往き操舵状態でないときには（ステップＳ２４のＮＯまたはステップＳ２３のＮＯ）、補償値Ｔｃ＝０と設定する（ステップＳ２６）。
【００５１】
以上のように、この実施形態によれば、戻し操舵時には、往き操舵時よりも大きな操舵補助力をステアリング機構３に与えることができるので、運転者が意図するよりも強く舵角中点へとステアリングホイールが戻されるといった操舵感（ばね感）を抑制することができる。しかも、戻し操舵時において、不感帯ＮＳの端部近傍に対応する操舵トルクＴｈの値に対しては、往き操舵時と戻し操舵時とでほぼ等しいアシスト特性となり、不感帯ＮＳの端部における操舵補助力の連続性が確保されるから、ヒステリシスを有するアシストトルク目標値Ｔａを設定しているにもかかわらず、操舵違和感が生じることがない。
【００５２】
さらに、戻し操舵時におけるヒステリシス幅を車速に応じて可変設定するようにしているので、低速走行には十分な操舵補助力をステアリング機構３に与えることができるとともに、大きな操舵補助が不要な高速走行時ほどヒステリシス幅を小さくして良好な操舵フィーリングを実現できる。
また、操舵速度微分値に応じてヒステリシス係数ｋの変動幅Δｋを可変設定することによって、ステアリングホイール１が緩慢に操作されるときと急操舵が行われるときとのいずれの場合であっても往き操舵に対応したアシスト特性と戻し操舵に対応したアシスト特性との間の切り換えを、違和感を生じさせることなく良好に行える。これによって、操舵フィーリングがさらに向上されている。
【００５３】
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、上記の実施形態では、アシスト特性記憶部２２に記憶されている基本アシスト特性に対してヒステリシス係数ｋを乗じることによって、ヒステリシス特性を有するアシストトルク目標値Ｔａの設定を実現しているが、往き操舵時用のアシスト特性（曲線Ｌ１）および戻し操舵時用のアシスト特性（曲線Ｌ２）をいずれもアシスト特性記憶部２２に記憶させておき、これらを切り換えて用いることにより、アシストトルク目標値Ｔａに関するヒステリシス特性を実現してもよい。この場合、操舵トルクＴｈの絶対値が増加傾向にあるときには往き操舵時用のアシスト特性（曲線Ｌ１）を用い、操舵トルクＴｈの絶対値が減少傾向にあるときには戻し操舵時用のアシスト特性（曲線Ｌ２）を用いて、アシストトルク目標値Ｔａを定めればよい。操舵トルクＴｈの絶対値が増加も減少もしていないとき（たとえば前制御周期と今制御周期の操舵トルクＴｈが等しい場合）、アシストトルク目標値Ｔａを前回値に等しく設定すればよい。
【００５４】
また、上記の実施形態では、補償値演算処理（ステップＳ１８）において、操舵状態の判定をトルク微分値および操舵速度を用いて行っているが、ステップＳ９における操舵状態の判定を補償値演算処理においても用いることとしてもよい。
また、上記の実施形態では、保舵状態のときには、戻し操舵状態と同様な操舵補助が行われることとしたが、保舵状態のときには、往き操舵用ヒステリシス係数ｋＳよりも大きく、戻し操舵時用ヒステリシス係数ｋＲよりも小さな所定の保舵状態用ヒステリシス係数ｋＨを用いることとしてもよい。
【００５５】
さらに、上記の実施形態では、アシストトルク目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の特性をアシスト特性として説明したが、本発明はこれに限らず、モータ電流目標値またはモータ電圧目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクとこれらとの関係をアシスト特性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】アシスト特性記憶部に記憶された基本アシスト特性と、アシストトルク目標値設定部によって設定されることになるアシスト特性とを示す図である。
【図３】基本ヒステリシス係数設定部の働きを説明するための図である。
【図４】不感帯の端部近傍におけるアシスト特性曲線を拡大して示す図である。
【図５】車速ゲイン演算部の働きを説明するための図である。
【図６】変動速度設定部の働きを説明するための図である。
【図７】補償値演算部の働きを説明するための図である。
【図８】マイクロコンピュータの働きを説明するためのフローチャートである。
【図９】補償値演算処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】一般的なアシスト特性を説明するための図である。
【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
５　　　トルクセンサ
６　　　車速センサ
７　　　舵角センサ
１０　　コントローラ
２０　　マイクロコンピュータ
２１　　アシストトルク目標値設定部
２２　　アシスト特性記憶部
２３　　ヒステリシス係数目標値設定部
２４　　ヒステリシス係数設定部
２５　　変動速度設定部
２６　　トルク微分値演算部
２７　　車速ゲイン演算部
２８　　操舵速度演算部
２９　　操舵速度微分値演算部
３０　　モータドライバ
３５　　補償値演算部
３６　　加算部
２３０　操舵状態判定部
２３１　基本ヒステリシス係数設定部
２３２　乗算部
Ｍ　　　電動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004017898.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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