(57)【要約】【課題】  車速センサの検出する車速が所定値以下であっても操舵アシストを行うことが可能な電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】  電動パワーステアリング装置において、イグニション信号が検出され、且つエンジン回転が検出されない場合であって、検出される操舵トルクが規定値以上である場合は、電動機制御手段によって電動機を駆動制御することとした。【選択図】        図３
2005161943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵機構に操舵アシスト力を付与する電動機と、
前記操舵機構に発生する操舵トルクに基づき前記電動機に電動機制御信号を出力する電動機制御手段と、
イグニッション信号を検出するイグニション信号検出手段と、
エンジン回転信号を検出するエンジン回転信号検出手段と、
操舵トルクを検出するトルクセンサ信号検出手段と、
車速信号を検出する車速信号検出手段と、
前記トルクセンサ信号と前記車速信号から、モータ駆動電流のベースとなるアシストトルクを算出するアシストトルク算出手段と、
前記アシストトルクからモータ駆動用の指示電流を算出する指示電流算出手段と、
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記イグニション信号検出手段によりイグニション信号が検出され、且つ前記エンジン回転信号検出手段によりエンジン回転が検出されない場合であって、前記トルクセンサ信号検出手段により検出される操舵トルクが規定値以上である場合は、前記電動機制御手段によって電動機を駆動制御す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】
請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、
前記イグニション信号検出手段によりイグニション信号が検出され、且つ前記エンジン回転信号検出手段によりエンジン回転が検出されず、且つ前記トルクセンサ信号検出手段により検出されるトルクの一次遅れ値が規定値を超えたときは、前記電動機制御手段により電動機を駆動制御す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３】
請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置において、
前記イグニション信号検出手段によりイグニション信号が検出され、且つエンジン回転信号検出手段によりエンジン回転が検出されない場合であって、前記トルクセンサ信号検出手段によって検出される操舵トルクが規定値以上である場合は、前記電動機制御手段により電動機に与える駆動制御信号に出力制限を加え電動機を駆動制御する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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置のうち、特に電動機の動力を操舵機構に作用させることによりドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置として特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報において、電動パワーステアリング装置はエンジンの駆動が検出されない場合であっても、車速センサの検出する車速が所定値以上の場合には電動機を継続して駆動して操舵アシストを行っている。
【特許文献１】特開平１１−５９４５８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば車庫から大きく舵を切りながら発進するような場合にあっては、車速が０に近く車速センサの検出する車速が所定値以下であるため、操舵アシストが行われず運転者の操舵負荷が増大するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、車速センサの検出する車速が所定値以下であっても操舵アシストを行うことが可能な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】
【０００５】
電動パワーステアリング装置において、イグニション信号が検出され、且つエンジン回転が検出されない場合であって、検出される操舵トルクが規定値以上である場合は、電動機制御手段によって電動機を駆動制御することとした。
【０００６】
よって、エンジン回転信号が検出されず、車速センサの検出する車速が所定値以下の場合であっても、操舵アシストを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の電動パワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、本実施例の電動パワーステアリング装置を説明するにあたり、電動パワーステアリング装置の全体構成について説明する。
【０００９】
図１は本実施例における電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
まず、構成について説明すると、ステアリングホイール１は、入力軸側ステアリングシャフト２a、出力軸側ステアリングシャフト２b、ユニバーサルジョイント３、中間シャフト４及びユニバーサルジョイント５を介してピニオン軸６に連結されている。
【００１０】
このピニオン軸６の下端部は、水平に延びるラック軸７に噛合し、該ラック軸７とピニオン軸６によりラックアンドピニオン機構を構成している。ラック軸の両端部は、各々タイロッド８a，８bを介して操舵輪（図示せず）に接続され、ラック軸７が水平方向に移動することで左右の車輪が操舵されるようになっている。
【００１１】
入力軸側ステアリングシャフト２aにはステアリングホイール１の操舵トルクを検出するトルクセンサ９が設けられ、該ステアリングホイール１の操舵力を補助するアシストモータ１０（特許請求の範囲に記載の電動機に相当）が減速器１１を介して出力軸側ステアリングシャフト２bに結合されている。
【００１２】
コントロールユニット１２には、バッテリ１３からイグニションスイッチ１４を介して電力が供給される。また、トルクセンサ９で算出された操舵トルク、エンジン回転数センサ１６で算出されたエンジン回転数及び車速センサ１５で検出された車速に基づいてモータ駆動電流（指示電流）を求め、該指令電流値に基づいてアシストモータ１０に供給する電流を制御する。
【００１３】
図２は、本実施例におけるコントロールユニット１２内の構成を表すブロック図である。
アシストトルク算出手段１２０は、トルクセンサ９で検出された操舵トルク、エンジン回転数センサ１６で算出されたエンジン回転数及び車速センサ１５で検出された車速に基づいて、モータ駆動電流のベースとなる基本アシストトルク（またはアシスト電流）をマップ等より算出する。
【００１４】
車速算出手段１２１は、車速センサ１５において検出された車速信号に基づいて車速を算出する。
【００１５】
エンジン回転数算出手段１２２は、エンジン回転数センサ１６において検出されたエンジン回転信号により、エンジン回転数を算出する。
【００１６】
指示電流算出手段１２３は、アシストトルク算出手段１２０において求められた基本アシストトルクからモータ駆動用の指示電流I＊を算出する。
【００１７】
PWM DUTY決定手段１２４は、指示電流算出手段１２３において算出された指示電流I＊と、モータ電流検出手段１２６において算出されたモータ電流に基づきPWM DUTYを算出する。
【００１８】
異常検出手段１２５は、検出された各信号に基づいてシステムの故障を検出し、故障を検出した場合はパワー素子駆動手段１２７に駆動禁止信号を出力する。
【００１９】
モータ電流検出手段１２６は、モータ電流検出抵抗の両端電圧よりモータ電流を検出する。
【００２０】
パワー素子駆動手段１２７は、PWM DUTY決定手段１２４において決定したPWM DUTYに従って、Hブリッジ回路１２９のHブリッジを構成するパワー素子（FET）１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄをON-OFFする駆動信号を出力する。
【００２１】
モータ電流検出抵抗１２８は、アシストモータ１０に供給される電流を電圧変換し、モータ電流検出手段１２６に出力する。
【００２２】
Ｈブリッジ回路１２９において、パワー素子（FET）１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄのON-OFFによりバッテリ電圧１３を、例えば右に切る場合は、パワー素子１２９ｃ，アシストモータ１０，パワー素子１２９ｂ，GND間に印加し、指示電流I＊に応じた電流を通電する。
【００２３】
（操舵トルクが規定値以上で操舵アシストを行う場合）
図３は、操舵トルクが規定値以上において操舵アシストを行う場合における制御内容を表すフローチャートである。
【００２４】
ステップ２０１において、イグニッションスイッチ１４がONであるかどうかを判定する。ONのときはステップ２０２へ進み、それ以外はイグニッションスイッチ１４がONするまでステップを繰り返す。
【００２５】
ステップ２０２において、トルクセンサ９から操舵トルクの読込み及びエンジン回転数センサ１６からエンジン回転数の読込みを行い、ステップ２０３へ進む。
【００２６】
ステップ２０３において、エンジン回転数センサ１６からの信号の有無により、エンジンが始動したかどうかを判定する。エンジンが始動した場合はステップ２０４へ進み、それ以外はステップ２０５へ進む。
【００２７】
ステップ２０４において、制御開始フラグをセットし、ステップ２０７へ進む。
【００２８】
ステップ２０５において、操舵トルクが規定値以上であるかどうかを判定する。規定値以上のときはステップ２０４へ進み、それ以外のときはステップ２０６へ進む。
【００２９】
ステップ２０６において、制御開始フラグをクリアし、ステップ２０７へ進む。
【００３０】
ステップ２０７において、制御開始フラグがセットされているかどうかを判定する。フラグがセットされている場合はステップ２０８へ進み、それ以外はステップ２１４へ進む。
【００３１】
ステップ２０８において、アシストトルクを算出し、ステップ２０９へ進む。
【００３２】
ステップ２０９において、モータ目標電流を算出し、ステップ２１０へ進む。
【００３３】
ステップ２１０において、リミッタ処理を行い、ステップ２１１へ進む。尚、リミッタ処理とは、電流制限値を設定し、モータ電流を設定した電流制限値以下にする処理のことである。
【００３４】
ステップ２１１において、モータ電流読込みを行いステップ２１２へ進む。
【００３５】
ステップ２１２において、モータ電圧を算出し、ステップ２１３へ進む。
【００３６】
ステップ２１３において、モータ電圧出力（PWM出力）を行い、ステップ２１４へ進む。
【００３７】
ステップ２１４において、イグニッションスイッチ１４がOFFしたかどうかを判定する。OFFのときはステップ２１５へ進み、ONのときはステップ２０２へ進み再度アシスト制御を行う。
【００３８】
ステップ２１５において、制御終了処理を行い、本制御フローを終了する。
【００３９】
図４は、操舵トルクが規定値以上において操舵アシストを行う場合における制御内容を表すタイムチャートである。
時刻ｔ１において、イグニションスイッチ１４がONする。
【００４０】
時刻ｔ２において、エンジン回転は検出されていないが、操舵トルクが規定値を超えるため、アシスト制御開始フラグを１にする。アシスト制御開始フラグを立てた後、操舵アシストが開始される。これに伴い、モータ電流が上昇し始める。
【００４１】
尚、実際にエンジンが回転していない場合にはバッテリ１３に蓄電することができない。そのため、エンジン回転が検出されない場合はアシストモータ１０に出力制限を与えないと、アシストモータ１０による消費電力が大きすぎた場合にバッテリ１３の蓄電量が不足する虞がある。そこで、エンジン回転が検出されないときに操舵アシスト制御を開始する場合は、モータ電流の出力制限値としてモータ電流第１リミッタ値を設定する。
【００４２】
時刻ｔ３において、モータ電流がモータ電流第１リミッタ値に達する。このとき、モータ電流の出力は第１リミッタ値に制限される。
【００４３】
時刻ｔ４において、エンジン回転が検出される。このとき、バッテリ１３に充電可能となるため、モータ電流の出力制限値をモータ電流第１リミッタ値よりも大きなモータ電流第２リミッタ値に設定する。
【００４４】
時刻ｔ５において、イグニションスイッチ１４OFFに伴い、エンジン回転、操舵トルク共に０となる。よって、アシスト制御開始フラグを０とし、モータ電流が０となることから、操舵アシストも０となる。
【００４５】
すなわち、操舵トルクを検出し、操舵トルクが予め設定してある規定値以上となった場合は、エンジン回転数の状態に係わらず操舵アシストを開始することとした。これにより、車速信号が検出されない場合であっても、操舵アシストを与えることができるため、例えば車庫から発進するときのように微速であるが大きな操舵力が必要な状況において操舵アシストを行うことができる。
【００４６】
また、例えばエンジン回転センサの断線等によりエンジン回転信号が検出されない場合であっても、操舵アシストを達成できる。よって、運転者の操舵負荷の減少を図ることができる（請求項１に対応）。
【００４７】
尚、エンジン回転が検出されない状況には、１）エンジン回転センサの断線等により実際はエンジンが回転しているにも係わらずエンジン回転信号が検出されない場合、２）実際にエンジンが回転していないためにエンジン回転が検出されない場合、が想定される。２）のように実際にエンジンが回転していない場合にはバッテリ１３に蓄電することができない。そのため、エンジン回転が検出されない場合はアシストモータ１０に出力制限を与えないと、アシストモータ１０による消費電力が大きすぎた場合にバッテリ１３の蓄電量が不足する虞がある。
【００４８】
そこで、操舵トルクが規定値以上となった場合は、アシストモータ１０に加える駆動制御信号に出力制限を加えることとした。よって、バッテリ１３の蓄電量を保護することが可能となり、安定した操舵アシスト制御を達成することができる（請求項３に対応）。
【実施例２】
【００４９】
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００５０】
（操舵トルク積分値が規定値以上で操舵アシストを行う場合）
図５は、操舵トルク積分値（特許請求の範囲のトルクの一次遅れ値に相当）が規定値以上で操舵アシストを行う場合における制御内容を表すフローチャートである。尚、ステップ３０１〜３０２、３０４〜３０５、３０７〜３１６はそれぞれ、図３のステップ２０１〜２０２、２０３〜２０４、２０６〜２１５と同じであるため、説明を省略する。
【００５１】
ステップ３０３において、操舵トルクを積分し、ステップ３０４へ進む。
【００５２】
ステップ３０６において、操舵トルクの積分値が第１規定値以上かどうかを判定する。規定値以上のときはステップ３０５へ進み、それ以外はステップ３０７へ進む。
【００５３】
図６は、操舵トルク積分値が規定値以上で操舵アシストを行う場合における制御内容を表すタイムチャートである。
時刻ｔ１１において、イグニションスイッチ１４がONする。
【００５４】
時刻ｔ１２において、操舵トルクが一瞬トルク規定値を超える。このとき、操舵トルク積分値は第１規定値以下である。つまり、操舵トルクがトルク規定値を超えたのは運転者の操舵意図によるものではないと考えられる。例えばハンドルに手が触れた等により一瞬操舵トルクが大きくなった状況等では、操舵アシスト制御を行う必要がない。このように、操舵トルクの積分値を用いることで、運転者の操舵意図を正確に判断することができる。
【００５５】
時刻ｔ１３において、再び操舵トルクがトルク規定値を超える。この場合も、操舵トルク積分値が第１規定値を下回っているため、運転者の操舵意図はまだ確実なものではないと判断する。
【００５６】
時刻ｔ１４において、操舵トルクがトルク積分値第１規定値を上回る。このとき、運転者に操舵の意思があると判断し、アシスト制御開始フラグを１にして操舵アシスト制御を開始する。操舵アシスト制御開始に伴いモータ電流も上昇する。尚、実施例１同様、エンジン回転が検出されないときに操舵アシスト制御を開始する場合は、モータ電流の出力制限値としてモータ電流第１リミッタ値を設定する。
【００５７】
時刻ｔ１５において、モータ電流がモータ電流第１リミッタ値に達する。このとき、モータ電流の出力は第１リミッタ値に制限される。
【００５８】
時刻ｔ１６において、エンジン回転が検出される。このとき、バッテリ１３に充電可能となるため、モータ電流の出力制限値をモータ電流第２リミッタ値に設定する。
【００５９】
時刻ｔ１７において、イグニションスイッチ１４OFFに伴い、エンジン回転、操舵トルク共に０となる。よって、アシスト制御開始フラグを０とし、モータ電流が０となることから、操舵アシストも０となる。
【００６０】
すなわち、操舵トルクの値が規定値を超えていない場合であっても操舵トルク積分値が第１規定値を超えた場合にはエンジン回転数の状態に係わらず操舵アシストを開始することとした。これにより、運転者の操舵意図を確認してから操舵アシストを開始することが可能となる。よって、運転者の操舵意図がない場合の無駄な操舵アシスト制御を行うことがなく、電力消費を低減することができる（請求項２に対応）。
【実施例３】
【００６１】
次に、実施例３について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００６２】
（第２規定値をアシストトルクが不要な操舵トルクに設定した場合）
図７は、第２規定値をアシストトルクが不要な操舵トルクに設定した場合のフローチャートである。尚、ステップ４０１〜４０６，４０８〜４１７は図５のフローチャートのステップ３０１〜３０６，３０７〜３１６と同じであるため、説明を省略する。
【００６３】
ステップ４０７において、操舵トルクの積分値が第２規定値以下であるかどうかを判定する。第２規定値以下のときはステップ４０８へ進み、それ以外はステップ４０５へ進む。
【００６４】
すなわち、操舵トルクの積分値が第１規定値以上となった場合に、エンジン回転数の状態に係わらず操舵アシストを開始し、第１規定値以下に設定した第２規定値以下となった場合は、操舵アシストを停止する、所謂ヒステリシスを設けた。
【００６５】
すなわち、操舵トルク積分値が第１規定値近傍においてハンチングした場合、ヒステリシスを設けない場合、操舵トルク積分値が第１規定値を下回ると操舵アシスト制御を止め、再度操舵トルク積分値が第１規定値を上回ると操舵アシスト制御を再開する。このとき、モータ駆動のON/OFFが繰り返されることにより、スイッチング損失が起こり、バッテリ１３上がりの原因となる虞がある。
【００６６】
そこで、操舵トルク積分値の規定値にヒステリシスを設け、操舵トルク積分値が第１規定値以下に設定した第２規定値以下となった場合に初めて操舵アシストを停止することで、モータ駆動のON/OFF頻度を減らすことができる。よって、スイッチング損失を減らすことが可能となり、車両のバッテリ上がりを防止することができる。
【００６７】
また、操舵アシスト有無が繰り返されることによるハンチングを防止することが可能となり、安定した操舵アシスト制御を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施例における電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】本実施例におけるコントロールユニット内の構成を表すブロック図である。
【図３】実施例１において操舵トルクが規定値以上において操舵アシストを行う場合における制御内容を表すフローチャートである。
【図４】実施例１において操舵トルクが規定値以上において操舵アシストを行う場合における制御内容を表すタイムチャートである。
【図５】実施例２において操舵トルク積分値が規定値以上で操舵アシストを行う場合における制御内容を表すフローチャートである。
【図６】実施例２において操舵トルク積分値が規定値以上で操舵アシストを行う場合における制御内容を表すタイムチャートである。
【図７】実施例３において第２規定値をアシストトルクが不要な操舵トルクに設定した場合における制御内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１    ステアリングホイール
２ａ  入力軸側ステアリングシャフト
２ｂ  出力軸側ステアリングシャフト
３    ユニバーサルジョイント
４    中間シャフト
５    ユニバーサルジョイント
６    ピニオン軸
７    ラック軸
８ａ，８ｂ  タイロッド
９    トルクセンサ
１０  アシストモータ
１１  減速器
１２  コントロールユニット
１３  バッテリ
１４  イグニションスイッチ
１５  車速センサ
１６  エンジン回転センサ
１７  ワーニングランプ
【図１】
2005161943.tif 000003
【図２】
2005161943.tif 000004
【図３】
2005161943.tif 000005
【図４】
2005161943.tif 000006
【図５】
2005161943.tif 000007
【図６】
2005161943.tif 000008
【図７】
2005161943.tif 000009