(57)【要約】【課題】アシストマップの特性にかかわらず、装置始動時において運転者に操舵の抜け感を与えない電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】目標電流設定部１２は、電流目標値Ｉｔと操舵トルクＴとの対応関係を示すアシストマップ１２２と、このアシストマップ１２２を参照することにより電流目標値Ｉｔを出力するアシスト電流設定部１２１と、電流目標値Ｉｔおよび装置の始動を示す操作信号Ｓｉに基づいてアシスト動作を行うか否かを判定するアシスト開始判定部１２３と、このアシスト開始判定部１２３の判定結果に基づいて所定の場合に電流目標値Ｉｔを出力する出力制限部１２４とを備える。この出力制限部１２４は、電流目標値Ｉｔが所定値（典型的には０）を超えるときに電流目標値Ｉｔを０にすることにより、アシストマップの特性にかかわらず操舵補助力を発生させず、運転者に操舵の抜け感を与えない。【選択図】図３
2005067328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサにより検出される操舵トルクに基づき、前記操舵補助力を与えるために前記電動モータに供給すべき電流の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記電流の目標値に基づき、前記電動モータを制御する制御手段と、
当該装置始動時において、前記電動モータに供給すべき電流の目標値の絶対値が所定値を超える場合には前記操舵補助力の付与を制限するとともに前記目標値の絶対値が前記所定値以下となった場合には前記制限を解除する制限手段と
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】
前記制限手段は、当該装置始動時における前記電動モータに供給すべき電流の目標値の絶対値が所定値を超える場合には前記電動モータに供給すべき電流を０とすることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記所定値は０であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の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、電動モータを駆動することにより車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置には、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられており、トルクセンサで検出される操舵トルクに基づき、アシストマップと呼ばれるテーブルを参照することにより、電動モータに供給すべき電流の目標値（以下「電流目標値」という）が設定される。そして、この電流目標値と電動モータに実際に流れる電流の値との偏差に基づいて比例積分演算により電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動モータの駆動手段は、その指令値に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（以下「ＰＷＭ信号」という）を生成するＰＷＭ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成されるモータ駆動回路とを備え、そのデューティ比に応じた電圧を電動モータに印加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流は電流検出器によって検出され、電流目標値と検出された検出電流値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用される。
【０００３】
このような従来の電動パワーステアリング装置は、例えばイグニッションキーが運転者により始動位置に設定されることによって、エンジンが始動すると同時に動作を開始する。したがって、運転者がハンドルに対して操舵トルクを加えている状態でエンジンを始動すると、上記操舵トルクに対応する操舵補助力が発生するため、運転者にハンドルが急に軽くなることによる操舵の抜け感が与えられることがある。これにより、運転者はハンドル操舵に違和感を感じていた。
【０００４】
そこで従来より、上述のような操舵の抜け感を低減するため、トルクセンサで検出される操舵トルクに応じて適宜に設定される制限値で、電動モータに供給すべき電流（の目標値）を制限する電動パワーステアリング装置がある（例えば特許文献１を参照）。この装置では、運転者がハンドルに対して操舵トルクを加えている状態でエンジンを始動するとき、上記操舵トルクに対応して発生させるべき操舵補助力に上記制限値に応じた制限が加えられるため、ハンドルが急に軽くなることがなく、運転者に操舵の抜け感を与えることを防止できる。
【特許文献１】特開２００１−３０９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の装置は、そのアシストマップの特性（すなわち操舵トルクと電流目標値との対応関係）によっては、上記制限が加えられてもなお比較的大きい操舵補助力が発生することがあるため、運転者に対して上記操舵の抜け感を与えることがある。
【０００６】
また、上記従来の装置では、まずアシストマップの特性を設計（設定）した後に、上記制限値を設計しなければならない。アシストマップの特性を先に設計しない限り制限の対象となる電流目標値が確定しないためである。したがって、従来の装置ではアシストマップの特性を必ず先に設計しなければならず、柔軟な装置設計を行うことが困難であることがある。さらに、上記従来の装置では、予め用意された複数のアシストマップのうちの１つが例えば走行モードなどに応じて適宜選択されることがあるが、この構成ではさらに柔軟な装置設計を行うことが困難となる。
【０００７】
そこで、本発明では、アシストマップの特性にかかわらず、装置始動時において運転者に上記操舵の抜け感を与えない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサにより検出される操舵トルクに基づき、前記操舵補助力を与えるために前記電動モータに供給すべき電流の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記電流の目標値に基づき、前記電動モータを制御する制御手段と、
当該装置始動時において、前記電動モータに供給すべき電流の目標値の絶対値が所定値を超える場合には前記操舵補助力の付与を制限するとともに前記目標値の絶対値が前記所定値以下となった場合には前記制限を解除する制限手段と
を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記制限手段は、当該装置始動時における前記電動モータに供給すべき電流の目標値の絶対値が所定値を超える場合には前記電動モータに供給すべき電流を０とすることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記所定値は０であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記第１の発明によれば、操舵トルクに応じて操舵補助力に制限が加えられるわけではなく、電動モータに供給すべき電流の目標値に応じて操舵補助力に制限が加えられる。このことより、目標値設定手段の設定内容にかかわらず、装置始動時において運転者に上記操舵の抜け感を与えることがない。したがって、目標値設定手段の設定内容を先に設計（設定）する必要が無く、柔軟な装置設計を行うことができる。また例えば、目標値設定手段において、予め用意された複数のアシストマップのうちの１つが例えば走行モードなどに応じて適宜選択されるときにも、アシストマップの特性を考慮することなく柔軟な装置設計を行うことができる。
【００１２】
上記第２の発明によれば、電動モータに供給すべき電流が０とされるときには電動モータによりトルクが発生することがないため、装置始動時において運転者に操舵の抜け感を与えることを防止できる。
【００１３】
上記第３の発明によれば、電動モータに供給すべき電流の目標値が所定値である０を超えているときに操舵補助力の付与が制限されるため、上記目標値の値にかかわらず操舵補助が行われることがない。そのため、装置始動時において運転者に操舵の抜け感を与えることを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
＜１．全体構成＞
図１は、本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構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、運転を開始するための運転者による装置を始動する操作入力（例えばイグニッションキーを始動位置に合わせることによりエンジンを始動する操作入力）を受け取る始動入力部２と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ３と、当該車両の走行速度Ｖｓを検出する車速センサ４と、ハンドル操作による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生するモータ６と、そのモータ６の発生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７と、車載バッテリ８から電源の供給を受けて、トルクセンサ３および車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。
【００１５】
運転者がハンドル１００を操作すると、始動入力部２によって受け取られた操作入力とトルクセンサ３によって検出された操舵トルクＴｓと車速センサ４によって検出された車速Ｖｓとに基づいて、ＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作による運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、モータ６の発生する操舵補助力によるトルクとの和が出力トルクとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。
【００１６】
＜２．制御装置の構成および動作＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の機能的構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、モータ制御部として機能するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、そのマイコン１０から出力される指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路１８と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧をモータ６に印加するモータ駆動回路２０と、モータ６に流れる電流を検出する電流検出器１９とから構成される。
【００１７】
マイコン１０は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、目標電流設定部１２と減算器１４とフィードバック制御演算部（以下「ＦＢ制御演算部」と略記する）１６とからなるモータ制御部として機能する。このモータ制御部において、目標電流設定部１２は、トルクセンサ３から出力される操舵トルクの検出値Ｔ（以下、単に「操舵トルクＴ」という）と、車速センサ４から出力される車速の検出値Ｖ（以下、単に「車速Ｖ」という）と、始動入力部２から出力される操作信号Ｓｉにより得られる装置始動の指示とに基づき、モータ６に流すべき電流の目標値Ｉｔを決定する。この目標電流設定部１２の詳細な構成および動作については後述する。減算器１４は、この目標電流設定部１２から出力される電流目標値Ｉｔと電流検出器１９から出力されるモータ電流の検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓを算出する。ＦＢ制御演算部１６は、この偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づく比例積分制御演算によって、ＰＷＭ信号生成回路１８に与えるべきフィードバック制御のための上記指令値Ｄを生成する。
【００１８】
ＰＷＭ信号生成回路１８は、この指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス信号、すなわち指令値Ｄに応じてパルス幅の変化するＰＷＭ信号を生成する。モータ駆動回路２０は、典型的にはバッテリ８の電源ラインと接地ラインとの間に接続される４個の電力用の電界効果型トランジスタからなるブリッジ回路であって、ＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）に応じた電圧をモータ６に印加する。モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさおよび方向のトルクを発生する。このように、電流目標値Ｉｔを受け取る減算器１４、ＦＢ制御演算部１６、ＰＷＭ信号生成回路１８、モータ駆動回路２０、およびモータ電流の検出値Ｉｓを減算器１４へ出力する電流検出器１９は、モータ６に対するフィードバック制御を行う制御手段を構成する。
【００１９】
なお、上記電動モータ６はブラシ付きの一般的な直流モータであるが、本発明における駆動源としての電動モータは、上記ブラシ付きモータに限定されるものではなく、例えばブラシレスモータであってもよい。
【００２０】
＜３．目標電流設定部の詳細な構成および動作＞
図３は、上記一実施形態における目標電流設定部１２の構成を示すブロック図である。この目標電流設定部１２は、電流目標値Ｉｔと操舵トルクＴとの対応関係を示すアシストマップ１２２と、このアシストマップ１２２を参照することにより電流目標値Ｉｔを出力するアシスト電流設定部１２１と、電流目標値Ｉｔおよび操作信号Ｓｉに基づいてアシスト動作（操舵補助力を付与する動作）を行うか否かを判定するアシスト開始判定部１２３と、このアシスト開始判定部１２３の判定結果に基づいて所定の場合に電流目標値Ｉｔの出力を制限する出力制限部１２４とを備える。
【００２１】
なお、上記操舵トルクＴは、所定のパラメータを有する位相進み等のフィルタからなる図示されない位相補償器を通すことにより位相補償が行われてもよい。また、上記電流目標値Ｉｔに対して慣性補償やダンピング制御などの各種補償が行われてもよい。これらの構成は公知であるため説明を省略する。以下、目標電流設定部１２における各構成要素の動作について説明する。
【００２２】
アシストマップ１２２は、適切な操舵補助力を発生させるためにモータ６に供給すべき電流目標値Ｉｔと操舵トルクＴとの関係を車速Ｖをパラメータとして示すテーブルであり、所定の記憶領域に予め保持されている。例えば、このアシストマップは、車速Ｖが小さいほど、また操舵トルクＴが大きいほど電流目標値Ｉｔを大きくするように設定される。そうすれば、ハンドルが重いときほど操舵補助力が大きくなり、操舵操作が容易になる。なお、このアシストマップ１２２は、操舵トルクＴの絶対値が操舵補助を必要としない程度に小さな値であるときに対応する電流目標値Ｉｔが０である、いわゆる不感帯を有しているものとする。
【００２３】
アシスト電流設定部１２１は、上記アシストマップ１２２を参照することにより、トルクセンサ３から受け取った操舵トルクＴと車速センサ４から受け取った車速Ｖとに基づき、対応する電流目標値Ｉｔを出力する。
【００２４】
出力制限部１２４は、アシスト開始判定部１２３の後述する判定結果に基づいて、当該判定の結果、アシスト動作を行う場合には電流目標値Ｉｔをそのまま出力する動作（以下「非制限動作」という）を行い、アシスト動作を行わない場合には電流目標値Ｉｔを０に設定して出力する動作（以下「制限動作」という）を行う。なお、この制限動作中にモータ６には電流が流れないため、電流目標値Ｉｔが０に設定されていれば、モータ６に流れる電流は０のままで維持される。
【００２５】
アシスト開始判定部１２３は、アシスト電流設定部１２１から受け取った電流目標値Ｉｔと、始動入力部２から受け取った操作信号Ｓｉとに基づいてアシスト動作を行うか否かを判定する。ここで、この判定を操舵トルクＴに基づいて行わないのは、装置始動時に運転者に操舵の抜け感を与える操舵補助力が操舵トルクＴではなく電流目標値Ｉｔに応じて加わるためである。さらに上記判定の結果、アシスト動作を行う場合、アシスト開始判定部１２３は、出力制限部１２４が非制限動作を行うようにこれを制御し、アシスト動作を行わない場合、出力制限部１２４が制限動作を行うようにこれを制御する。ここで、出力制限部１２４は、装置起動当初からアシスト開始判定部１２３による制御を受けるまでは制限動作を行うものとする。以下、このアシスト開始判定部１２３の動作につき詳説する。
【００２６】
＜４．アシスト開始判定部の動作＞
図４は、アシスト開始判定部１２３における上記判定動作および制御動作の手順を示すフローチャートである。まず、アシスト開始判定部１２３は、始動入力部２から装置始動の操作入力を示す操作信号Ｓｉを受け取ると、アシスト電流設定部１２１から電流目標値Ｉｔを受け取る（ステップＳ１０）。
【００２７】
次に、アシスト開始判定部１２３は、ステップＳ１０において受け取った電流目標値Ｉｔの絶対値が予め記憶された所定値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２０）。判定の結果、所定値を超える場合には、出力制限部１２４に対して制限動作を維持するように制御を行う（ステップＳ３０）。その後、処理はステップＳ１０に戻り、電流目標値Ｉｔの絶対値が上記所定値を超えなくなるまで出力制限部１２４の制限動作を維持する制御が繰り返される（Ｓ３０→Ｓ１０→Ｓ２０→Ｓ３０）。
【００２８】
またステップＳ２０における上記判定の結果、所定値を超えない（所定値以下である）場合には、出力制限部１２４に対して非制限動作を行うように制御を行う（ステップＳ４０）。このことにより出力制限部１２４の制限動作が解除される。その後、アシスト開始判定部１２３は一旦処理を終了し、次に始動入力部２から操作信号Ｓｉを受け取ると処理が開始される。
【００２９】
ここで、上記所定値は０であることが好ましい。そうすれば、電流目標値Ｉｔの絶対値が所定値である０を超えているときに出力制限部１２４の制限動作が行われるため、電流目標値Ｉｔの値にかかわらず操舵補助が行われることがない。そのため、装置始動時において運転者に操舵の抜け感を与えることを確実に防止できる。
【００３０】
なお、以上のように本実施形態では、マイコン１０が所定のプログラムを実行することにより、目標電流設定部１２における各種構成要素がソフトウェア的に実現されるように構成されているが、これらの構成要素の一部または全部は、専用の電子回路等によりハードウェア的に実現されてもよい。
【００３１】
＜５．変形例＞
上記一実施形態において、出力制限部１２４は、アシスト開始判定部１２３の判定結果に基づいて、当該判定の結果アシスト動作を行わない場合に制限動作として電流目標値Ｉｔを０に設定して出力する動作を行うが、この制限動作に代えて、一定の割合で小さくした電流目標値Ｉｔを出力する動作を行ってもよいし、受け取った電流目標値Ｉｔの大きさに応じて適宜に小さくした電流目標値Ｉｔを出力する動作を行ってもよい。
【００３２】
上記一実施形態において、出力制限部１２４は、アシスト電流設定部１２１の後段に挿
入されており、アシスト動作を行わない場合に制限動作を行うが、これに代えてアシスト電流設定部１２１の後段からモータ６の前段までのいずれかに挿入され、制限動作を行ってもよい。例えば、ＦＢ制御演算部１６の後段に挿入され、ＰＷＭ信号生成回路１８に与えられるべきフィードバック制御のための上記指令値Ｄを０に設定する制限動作を行ってもよい。なお、このときアシスト開始判定部１２３は、上記指令値Ｄの絶対値に基づきアシスト動作を行うか否かの判定を行ってもよい。また、出力制限部１２４は、ＰＷＭ信号生成回路１８の後段に挿入され、モータ駆動回路２０に伝達されるＰＷＭ信号のデューティ比を０％に設定し出力する制限動作を行ってもよい。さらに、出力制限部１２４は、モータ６に電圧を印加させない（通電させない）制限動作またはモータ６に与えられる信号の電圧をほぼ０とする制限動作を行ってもよい。さらにまた、モータ６による操舵補助力の付与を物理的に制限する制限動作が行われてもよい。
【００３３】
上記一実施形態における（目標電流設定部１２に含まれる）アシストマップ１２２は走行モードなどに応じて予め用意される複数のうちの１つが適宜選択されてもよい。また、このアシストマップに代えて、所定の条件式や関数式などが参照されてもよい。
【００３４】
＜６．効果＞
以上のように、上記一実施形態によれば、操舵トルクに応じて操舵補助力に制限が加えられるわけではなく、アシスト電流設定部１２１によりアシストマップが参照され決定された電流目標値Ｉｔ（または指令値Ｄなど）に応じて操舵補助力に制限が加えられる。このことより、アシストマップの特性にかかわらず、装置始動時において運転者に上記操舵の抜け感を与えることがない。
【００３５】
したがって、まずアシストマップの特性を先に設計（設定）する必要が無く、柔軟な装置設計を行うことができる。特に、予め用意された複数のアシストマップのうちの１つが例えば走行モードなどに応じて適宜選択される構成であるときにも、アシストマップの特性を考慮することなく柔軟な装置設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本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構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。
【図２】上記一実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図３】上記一実施形態における目標電流設定部の構成を示すブロック図である。
【図４】上記一実施形態におけるアシスト開始判定部の判定手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
２    …始動入力部
３    …トルクセンサ
４    …車速センサ
５    …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６    …モータ
１０  …マイクロコンピュータ
１２  …目標電流設定部
１４  …減算器
１６  …フィードバック制御演算部（ＦＢ制御演算部）
１８  …ＰＷＭ信号生成回路
１９  …電流検出器
２０  …モータ駆動回路
１２１  …アシスト電流設定部
１２２  …アシストマップ
１２３  …アシスト開始判定部
１２４  …出力制限部
Ｉｔ  …電流目標値
Ｔ    …操舵トルク
Ｖ    …車速
Ｓｉ  …操作信号
【図１】
2005067328.tif 000003
【図２】
2005067328.tif 000004
【図３】
2005067328.tif 000005
【図４】
2005067328.tif 000006