(57)【要約】  電動パワーステアリング装置本体に異常が発生した場合に、操舵負担が小さいと予測される時は、アシストを通常より小さくして、運転者の感じる違和感を小さくし、操舵負担が大きいと予測されるときは、アシストを通常と同等まで大きくすることができ、操舵負担を十分軽減できる電動パワーステアリング装置を得る。異常検出手段で異常が検出された場合に、操舵負担予測手段３２で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、操舵負担予測手段３２で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくし、異常時アシスト指令に応じてモータのアシストトルクを制御する。
2007138772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者がステアリングシャフトに加えた操舵トルクを検出するトルクセンサ、
前記ステアリングシャフトに操舵を補助するアシストトルクを付加するモータ、
車両の速度を検出する車速センサ、
前記トルクセンサで検出した操舵トルクと前記車速センサで検出した車速に応じてアシスト指令を算出するアシスト指令演算手段、
前記アシスト指令算出手段で算出したアシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御する電動機制御装置、
電動パーステアリング装置本体に生じた異常を検出する異常検出手段、及び、
前記モータより検出した前記モータの回転角速度，前記操舵トルク，前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測する操舵負担予測手段を備え、
前記異常検出手段で異常が検出された場合に、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくし、前記異常時アシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御するようにした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】
前記操舵負担予測手段により予測された操舵負担予測値にほぼ比例する値を、電動パーステアリング装置本体が異常でない通常のアシスト指令に乗じた信号を、異常時アシスト指令とする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】
前記操舵負担予測手段により予測された操舵負担予測値にほぼ比例する値を上限値として、アシスト指令が前記上限値以下になるよう飽和処理を実施した信号を、異常時アシスト指令とする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４】
運転者がステアリングシャフトに加えた操舵トルクを検出するトルクセンサ、
前記ステアリングシャフトに操舵を補助するアシストトルクを付加するモータ、
車両の速度を検出する車速センサ、
前記トルクセンサで検出した操舵トルクと前記車速センサで検出した車速に応じてアシスト指令を算出するアシスト指令演算手段、
前記アシスト指令算出手段で算出したアシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御する電動機制御装置、
電動パーステアリング装置本体に生じた異常を検出する異常検出手段、及び
前記モータより検出した前記モータの回転角速度，前記操舵トルク、前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測する操舵負担予測手段を備えるものであって、
前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくするところの異常時アシスト指令のデータを予め記憶している異常時用アシストマップを設けて、
前記異常検出手段で異常が検出された場合に、異常時用アシストマップの異常時アシスト指令をもとに前記モータのアシストトルクを制御するようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項５】
前記操舵負担予測手段は、前記回転角速度、前記操舵トルクの内のいずれか１つ以上の信号の大きさにほぼ比例した信号と、前記車速にほぼ反比例した信号により、運転者の操舵負担を予測するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記操舵負担予測手段は、操舵角センサで検出した操舵角，前記回転角速度、前記操舵トルク、前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記操舵負担予測手段は、操舵角センサで検出した操舵角，前記回転角速度、前記操舵トルクの内のいずれか１つ以上の信号の大きさにほぼ比例した信号と、前記車速にほぼ反比例した信号により、運転者の操舵負担を予測するようにしたことを特徴とする請求項６記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記モータへの給電を遮断するリレーを備え、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が前記第１の範囲より小さい第３の範囲では、前記リレーを開放して電流を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記モータへの給電を遮断するリレー、及び
前記異常時アシスト指令を終了する異常時アシスト終了手段を備え、
前記異常時アシスト指令は、車両の運転状態量が所定値以下になったときに、前記異常時アシスト終了手段で前記リレーを開放して前記モータへの給電を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記モータへの給電を遮断するリレー、及び
前記異常時アシスト指令を終了する異常時アシスト終了手段を備え、
前記異常時アシスト指令には、上限値が設けられており、その上限値で制限された前記異常時アシスト指令に基づいて、前記モータのアシストトルクが制御され、前記異常時アシスト指令の前記上限値を時間の経過と共に低減し、前記上限値が所定値以下に達したときに、前記異常時アシスト終了手段で前記リレーを開放して前記モータへの給電を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記異常時アシスト指令に設けられた前記上限値は、車両の運転状態量が所定値以下になった後に、時間の経過と共に低減させるようにしたことを特徴とする請求項１０記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記異常時アシスト指令に設けられた前記上限値は、所定時間後に、時間の経過と共に低減させるようにしたことを特徴とする請求項１０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】
この発明は、自動車等に搭載される電動パワーステアリング装置に関するものであり、特に装置本体の一部が故障した際に運転者が感じる操舵感の改善に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来装置として、特許文献１に示されるものは、電動パワーステアリング装置のモータの１相が断線する異常時に、通常よりも電流を小さく、すなわち、アシストを小さく制限して制御を継続するものである。これによって、異常により発生するトルク脈動を小さくし、運転者の感じる違和感を小さくすることができる。また、特許文献２に示されるものは、電動パワーステアリング装置本体の一部に軽微な異常が生じた場合に、通常のアシストゲインに１以下の定数を乗じてやることで、アシストの大きさを通常より小さく制限して制御を継続するものであり、なおかつ、急激に小さくするのではなく、段階的に徐々に小さく制限するものである。これによると、急激な変化が無いので、運転者が感じる違和感を小さくできる。【０００３】
【特許文献１】特開平１０―１８１６１７号公報
【特許文献２】特開２００３―１７０８５７号公報
【特許文献３】特許第３６００８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２では、アシストを通常より小さく制限しており、異常によるトルク脈動による違和感を軽減できるが、異常発生後は、常に小さなアシストに制限されている。そのため、快適な走行をするために大きなアシストを必要とするような操舵時においても、アシストが小さいので、運転者の操舵負担が大きくなるという問題がある。また、発生した異常のせいで、操舵状態によっては、目標とするアシストよりも、実現できるアシストが小さくなる場合がある。この場合には，アシストが目標とする大きさより小さくなるので、アシストの目標値を小さく制限したままでは、運転者の操舵負担が大きくなるという問題がある。例えば、モータの１相が短絡した場合は、短絡箇所を流れる電流により制動トルクが発生し、速く操舵した場合に、制動トルクが大きくなるので、目標とするアシストよりも小さくなる。【０００５】
この発明は、上記のような従来の装置の問題点に鑑みてなされたもので、電動パワーステアリング装置本体の一部に異常が発生した場合に、運転者の操舵負担を予測して、予測された操舵負担の大きさに応じて、モータによるアシストの大きさを決定することにより、操舵負担が小さいと予測される時は、アシストを通常より小さくして、運転者の感じる違和感を小さくし、操舵負担が大きいと予測されるときは、アシストを通常と同等まで大きくすることができ、操舵負担を十分軽減できる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】
【０００６】
この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングシャフトに加えた操舵トルクを検出するトルクセンサ、前記ステアリングシャフトに操舵を補助するアシストトルクを付加するモータ、車両の速度を検出する車速センサ、前記トルクセンサで検出した操舵トルクと前記車速センサで検出した車速に応じてアシスト指令を算出するアシスト指令演算手段、前記アシスト指令算出手段で算出したアシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御する電動機制御装置、電動パーステアリング装置本体に生じた異常を検出する異常検出手段、及び、前記モータより検出した前記モータの回転角速度，前記操舵トルク，前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測する操舵負担予測手段を備え、前記異常検出手段で異常が検出された場合に、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくし、前記異常時アシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御するものである。【０００７】
また、この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングシャフトに加えた操舵トルクを検出するトルクセンサ、前記ステアリングシャフトに操舵を補助するアシストトルクを付加するモータ、車両の速度を検出する車速センサ、前記トルクセンサで検出した操舵トルクと前記車速センサで検出した車速に応じてアシスト指令を算出するアシスト指令演算手段、前記アシスト指令算出手段で算出したアシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御する電動機制御装置、電動パーステアリング装置本体に生じた異常を検出する異常検出手段、及び前記モータより検出した前記モータの回転角速度，前記操舵トルク、前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測する操舵負担予測手段を備えるものであって、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくするところの異常時アシスト指令のデータを予め記憶している異常時用アシストマップを設けて、前記異常検出手段で異常が検出された場合に、異常時用アシストマップの異常時アシスト指令をもとに前記モータのアシストトルクを制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の電動パワーステアリング装置によれば、異常発生後においても、運転者の操舵負担を予測して、予測された操舵負担の大きさに応じて、モータによるアシストの大きさを調整できるので、異常検出手段で異常が検出された場合に、操舵負担予測手段で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、異常によるトルク脈動を抑えて、違和感を小さくすることができ、操舵負担予測手段で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくし、操舵負担を十分軽減することができ、異常発生後にも、快適な操舵感を得ることができる。【０００９】
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図２】実施の形態１によるコントローラユニットの全体構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１によるアシスト指令演算手段を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１による操舵負担予測手段の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１によるアシストトルクを説明する図である。
【図６】実施の形態２によるアシスト指令演算手段を示すブロック図である。
【図７】実施の形態３によるアシスト指令演算手段を示すブロック図である。
【図８】実施の形態４によるコントローラユニットの全体構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態５によるコントローラユニットの全体構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態５による異常時アシスト指令の上限値を示す図である。
【図１１】実施の形態５によるアシスト指令演算手段を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の概略構成図である。図において、運転者から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をとおり、ラック・ピニオンギヤ１２を介して、ラックに伝達され、車輪３，４を転舵させる。モータ５は、モータ減速ギア７を介してステアリングシャフト２と連結している。モータから発生するアシストトルク（以下モータトルクとも言う）は、モータ減速ギア７を介してステアリングシャフト２に伝達され、操舵時に運転者が加える操舵トルクを軽減する。【００１２】
トルクセンサ８は、運転者がステアリングホイール１を操舵することによりステアリングシャフト２に加わった操舵トルクを検出する。コントローラユニット９は、トルクセンサ８で検出した操舵トルクと、車速センサ１３で検出した車速に応じて、モータ５が付与するアシストトルクの方向と大きさを決定し、この補助力（アシストトルク）を発生させるべく電源１１からモータ５に流れる電流を制御する。なお、回転角度センサ６は、モータの回転角度を検出する。【００１３】
図２は、実施の形態１によるコントローラユニット９の構成を示すブロック図である。アシストトルクの目標値に相当するアシスト指令を算出するアシスト指令演算手段２０は、トルクセンサ８で検出した操舵トルク信号と、車速センサ１３で検出した車速信号に応じたモータトルクの方向と大きさを決定し、アシスト指令を算出する。また、モータ回転角度検出回路２１は、モータ５の回転角度を検出する回転角度センサ６からの信号を受け、モータ５の回転角度を算出する。微分手段２７は、回転角度を近似的に微分演算して、回転角速度を算出する。また、電流検出回路２２は、モータの各相に流れる電流を検出する。【００１４】
電流制御手段２３は、アシスト指令、モータの検出電流、回転角度に応じて電圧指令を算出する。スイッチング素子駆動回路２４は、この電圧指令をＰＷＭ変調してインバータ２５へスイッチング操作を指示する。インバータ２５はスイッチング操作信号を受けてスイッチング素子６１Ａ―６３Ａ，６１Ｂ―６３Ｂのチョッパ制御を実現し、バッテリ１１から供給される電力により、モータに電流を流す。この電流によって、モータトルクすなわちアシストトルクが発生する。また、電動パワーステアリング装置本体の異常を検出する異常検出手段を備えている。なお、このインバータの構成は、三相モータに対応したものであるが、モータがブラシ付ＤＣモータの場合、Ｈブリッジ回路を用いればよい。【００１５】
図３は、実施の形態１のアシスト指令演算手段を示している。アシストマップ３０は、操舵トルク信号Ｔｈと車速信号Ｖｘに応じたアシスト指令の値を予め記憶しており、アシスト指令を出力する。アシスト指令切替え手段３１は、異常検出手段２６が出力する異常検出信号に応じて、出力する信号を切替える。異常検出信号が電動パワーステアリング装置本体の正常を示す場合は、アシスト指令切替え手段は、アシストマップ３０の出力するアシスト指令を出力し、電流制御手段２３に目標モータトルクすなわち目標電流として供給する。【００１６】
異常検出手段２６の異常検出信号が電動パワーステアリング装置本体の異常を示す場合は、操舵負担予測手段３２で操舵負担を予測し操舵負担予測信号を出力し、操舵負担予測信号に応じて、異常時アシスト調整手段３３と乗算手段３４により算出された異常時アシスト指令を、アシスト指令切替え手段３１の出力とし、電流制御手段２３に目標電流として供給する。【００１７】
図４は実施の形態１の操舵負担予測手段の構成を示すブロック図である。操舵負担予測手段３２は、例えば、図４（ａ）のように構成され、予測マップ４１で回転角速度ｄθ／ｄｔの大きさに対してほぼ比例するように操舵負担予測信号を出力する。もしくは、図４（ｂ）のように、予測マップ４１，４２，４３で、回転角速度ｄθ／ｄｔ、操舵トルク信号Ｔｈのそれぞれの大きさにほぼ比例する信号と、車速信号Ｖｘにほぼ反比例する信号を乗算もしくは加算したものを、操舵負担予測信号としてもよい。図４（ｂ）では、乗算手段４６により乗算している。【００１８】
また、電動パワーステアリング装置に、ハンドルの操舵角を検出するセンサが付加されているものの場合、図４（ｃ）のように、この操舵角の検出信号θｈも用いてもよい。４４は予測マップ、４７は乗算手段である。なお、操舵負担は、概ね、回転角速度ｄθ／ｄｔ、操舵トルクＴｈ、操舵角θｈの大きさの増大に伴って大きくなる傾向があり、また、車速Ｖｘの増大に伴って小さくなる傾向がある。【００１９】
図３に示すように、異常時アシスト調整手段３３は、操舵負担予測信号に概ね比例し、原点近傍では不感帯を有し、操舵負担予測信号が大きい領域では飽和するような信号を出力する。この出力信号と、アシストマップ３０が出力するアシスト指令を、乗算手段３４で乗算した信号を、異常時アシスト指令とする。なお、異常の内容としては、例えば、モータ線の1相が断線する異常などがある。このような異常が発生した場合においては、トルク脈動が生じるものの、アシストの継続が可能であることが、特許文献３に示されている。【００２０】
この実施の形態１のような構成によれば、例えば、モータ線の1相が断線する異常が発生した場合において、異常検出手段２６により異常が生じたことを示す異常検出信号が出力され、それによって、操舵負担予測手段３２と異常時アシスト調整手段３３と乗算手段３４が計算を開始し、異常時アシスト指令を算出し、この異常時アシスト指令に応じたアシストトルクを実現すべく電流が制御される。すなわち、操舵負担が小さいと予測される場合（第１範囲）では、アシストトルクを異常がない通常時より小さくすることにより、トルク脈動が抑制され、運転者の感じる違和感を小さくできる。また、操舵負担が大きいと予測される場合（第１範囲より大きい第２範囲）では、アシストトルクを異常がない通常時と同等に大きくすることにより（つまり、異常がない通常時と同等もしくはそれに近い大きさにすることにより）、運転者の操舵負担を十分軽減することができる。従って、図５に示すように、異常時のアシストトルクは、通常時と同等な大きさ、又は通常時より小さい範囲の値をとり得る。このように、操舵負担が小さいと予測される第１の範囲では、アシスト指令の制限を強くして（つまり、ゲインを小さくして）アシスト指令を小さく制限し、操舵負担が大きいと予測される第２範囲では、アシスト指令の制限を第１範囲より緩めて（つまり第１の範囲よりゲインを大きくして）アシスト指令を大きくする。これにより、異常時においても、操舵をより快適にすることができる。【００２１】
また、異常の内容として、回転角度センサの異常も挙げられる。このような異常発生時においても、トルク脈動は生じるものの、アシストの継続が可能であることが、特許文献３に示されている。したがって、この実施の形態１に示すような構成で、アシストの制御が可能である。ただし、この場合は、回転角速度の信号を使用できないので、図４において、回転角速度に基づく値を零としなければならないが、その他の信号で操舵負担予測信号を算出することができる。この場合は、回転角速度信号を使用しないで、残った他の信号にしたがって、前述と同様な効果を得ることができる。【００２２】
また、装置本体の異常の内容として、モータ線の相間短絡、モータ巻線の短絡、モータ線の１線の地絡または天絡、スイッチング素子の短絡などが挙げられる。このような異常発生時においては、モータ回転角度の一部の角度領域において、短絡箇所を流れる電流により制動トルクが発生することがあるが、他の角度領域ではアシスト方向のトルクが出力可能なので、アシストの継続が可能である。ただし、この制動トルクは、モータの回転角速度に比例して大きくなる性質があるので、もし通常どおりにアシストトルクを指令すると、実際は、回転角速度が大きい時に制動トルクが大きくなり、指令よりも平均的なアシストが不足する。【００２３】
ところが、この実施の形態１で示すような構成を用いれば、回転角速度に比例して、操舵負担が大きくなることを予測し、アシスト指令を予め大きくできるので、運転者の操舵負担を十分軽減することが可能である。また、前述と同様に、操舵負担が小さいと予測される場合には、アシストトルクを小さくして、トルク脈動による違和感を軽減できる。このように、予測する操舵負担の大きさに応じてアシストトルクの大きさを増減することによって、異常時においても、操舵をより快適にすることができる。【００２４】
実施の形態２．
図６は実施の形態２のアシスト指令演算手段２０を示すブロック図である。実施の形態１においては、図３のアシスト指令演算手段を用いたが、図６で示す手段に置き換えてもよい。図３の乗算手段３４の代わりに、図６では、飽和処理手段３５を用いている。飽和処理手段３５は、異常時アシスト調整手段３３の出力信号を飽和処理の上限値として、この上限値を超えないように、アシストマップ３０が出力するアシスト指令を飽和処理する。この飽和処理された信号を、異常時アシスト指令とする。実施の形態２で示すような構成によれば、予測する操舵負担に応じて、アシスト指令の大きさを増減できるので、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。【００２５】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３のアシスト指令演算手段２０を示すブロック図である。実施の形態１においては図３、実施の形態２においては図６のアシスト指令演算手段をそれぞれ用いたが、図７で示す手段に置き換えてもよい。図７の異常時用アシストマップ３７は、図３の操舵負担予測手段３２と異常時アシスト調整手段３３と乗算手段３４によって算出される異常時アシスト指令の値を、回転角速度ｄθ／ｄｔ、操舵トルク信号Ｔｈ、車速信号Ｖｘ、操舵角信号θｈの値に対応付けたマップとして予め記憶しておいたものである。【００２６】
もしくは、図７の異常時用アシストマップ３７は、図６の操舵負担予測手段３２と異常時アシスト調整手段３３と飽和処理手段３５によって算出される異常時アシスト指令の値を、回転角速度ｄθ／ｄｔ、操舵トルク信号Ｔｈ、車速信号Ｖｘ、操舵角信号θｈの値に対応付けたマップとして予め記憶しておいたものである。もしくは、図７の異常時用アシストマップ３７は、その枠内３７に示すように、操舵トルク信号Ｔｈ、回転角速度ｄθ／ｄｔ、操舵角信号θｈについての重み係数(ｋ１、ｋ２、ｋ３)つきの線形和（ｋ１・Ｔｈ＋ｋ２・ｄθ／ｄｔ＋ｋ３・θｈ）の大きさの増大に伴って、異常時アシスト信号が増大し、車速の増加に伴って、異常時アシスト信号が減少するように構成されていればよく、上記２種類とほぼ同様のマップを得ることができる。【００２７】
すなわち、この異常時用アシストマップ３７は、操舵負担が小さいと予測される場合は、異常時アシスト指令を小さくし、操舵負担が大きいと予測される場合は、異常時アシスト指令を大きくすることが可能である。実施の形態３で示すような構成によれば、実施の形態１または２で示した構成と同様な制御を実施することができ、アシスト指令の大きさを増減できるので、実施の形態１または２と同様な効果を得ることができる。【００２８】
実施の形態４．
以上の実施の形態で示した電動パワーステアリング装置においては、操舵負担に応じてアシストを増減させる際に、アシスト指令を増減することにより実施したが、実施の形態４においては、これに加えて、さらに、電流を遮断するリレーも用いる。この実施の形態４においては、図８のようにリレー７１をインバータ２５とモータ５を結ぶ配線上に配置し、操舵負担が十分小さくアシストを零にしたい場合に、このリレー７１を開放する。すなわち、操舵負担予測手段３２において操舵負担が十分小さいと予測され、異常時アシスト指令を零とする場合に、アシスト指令演算手段２０によって、リレー７１を開放するよう指令する。この結果、リレー７１が開放され、モータ５に流れる電流が遮断され、アシストを零にすることができる。その後、操舵負担予測手段３２において、再び操舵負担が増加した場合は、リレー７１を閉じるよう指令し、異常時アシスト指令に応じてモータトルクを制御する。【００２９】
実施の形態１から３における構成では、アシスト指令を零にした場合でも、例えばスイッチング素子短絡など異常の種類によっては、モータ５に電流が流れモータトルクが発生することがあるが、実施の形態４の構成によれば、リレー７１によって電流を遮断するので、このような場合にもトルクを零にでき、運転者が感じる違和感を小さくすることができる。上記では、リレー７１の配置箇所は、図８のようにモータ５とインバータ２５の間に配置したが、インバータの直流部またはモータ内部に配置しても電流を遮断することができ、同じ効果を得ることができる。【００３０】
このように、モータへの給電を遮断するリレーを備え、操舵負担予測手段で予測した操舵負担が前記第１の範囲（つまり、実施の形態１で示した操舵負担が小さいと予測される第１の範囲）より小さい第３の範囲では、リレーを開放して電流を遮断するようにした。
その結果、アシスト指令を零にした場合でも、逆起電力等の影響でモータに電流が流れモータトルクが発生することがあるが、前記構成によれば、リレーによって電流を遮断するので、モータトルクを確実に零にでき、運転者が感じる違和感を小さくすることができる。【００３１】
実施の形態５．
以上の実施の形態で示した電動パワーステアリング装置においては、装置に異常が発生した場合に、操舵負担に応じてアシストを継続する方式を幾つか示したが、実施の形態５においては、さらに、この異常時に継続したアシストを、ある終了条件に基づいて遮断する手段を備えている。この実施の形態５においては、図９に示すように、異常時アシスト終了手段７２を設けており、異常時アシスト終了手段７２は、車速、操舵トルク、操舵角、操舵角速度、モータ回転角度、モータ回転角速度、縦方向加速度、横方向加速度、ヨーレート、操舵負担予測値の内いずれか1つ以上を用いて、異常時アシストを終了するか否かを判定する。【００３２】
異常時アシスト終了手段７２において、異常時アシストを終了すると判断した場合は、リレー７１を開放して（ＯＦＦして）電流を遮断し、アシストを零にする。その後は、異常個所を修理するまで、リレー７１を閉じる（ＯＮする）ことは無い。
なお、図９では、異常時アシスト終了手段７２において用いる信号として、車速、操舵トルク、操舵角、操舵負担予測値のみが示されているが、その他に、操舵角を微分した操舵角速度、モータ回転角度、モータ回転角速度、車両の縦・横方向加速度、車両のヨーレートなどを用いても良い。【００３３】
次に、異常時アシスト終了手段７２で行う処理について述べる。異常時アシスト終了手段７２は、車速、操舵トルク、操舵角、操舵角速度、モータ回転角度、モータ回転角速度、縦方向加速度、横方向加速度、ヨーレート、操舵負担予測値の内いずれか1つ以上について、その値が、それぞれ所定値よりも小さい時間が、所定時間継続した時に、異常時アシスト終了判定条件を満足するものとし、異常時アシストを終了するよう指令する。【００３４】
この判定条件の意味するところは、すなわち、上述した信号の車速、操舵トルク、操舵角、操舵角速度、モータ回転角度、モータ回転角速度、縦方向加速度、横方向加速度、ヨーレート、操舵負担予測値は、それぞれ、車両の運動状態量の大小を表しているので、車両の運動状態量が所定値以下の時間が所定時間継続した場合に、電動パワーステアリング装置によるアシストを停止しても、車両の運動状態への影響も小さいことを考慮したということである。また、異常時アシスト終了手段７２で判定に用いる信号として、その他に、モータ電流を用いても良い。というのは、モータ電流は、操舵トルク、車速などの状態量に基づいて概ね比例するように定められるからである。【００３５】
さらに、この実施の形態５における電動パワーステアリング装置は、図１０に示すように、リレーを開放する前に、異常時アシスト終了判定条件を満足した時点Ｔ０以後、異常時アシスト指令を徐々に低減していき、その後でリレーを開放するという手段を備えている。図１１に示すように、アシスト指令演算手段には、異常時アシスト制限手段８１を設けており、異常時アシスト指令の上限値により制限された値を異常時アシスト指令として出力するようにしている。図１０に示すように、異常時アシスト終了判定条件を満足した時点Ｔ０以後、異常時アシスト指令の上限値を徐々に小さくしていき、この上限値が所定値α以下に達した時Ｔ１に、リレーを開放する。【００３６】
また、その他に、単に時間に基づいて、例えば、時間が、予め定めた所定時間、例えば異常検出手段２６で異常を検出後、３０分経過したときに、異常時アシスト終了判定条件を満足させ、満足した時点Ｔ０以後、異常時アシスト指令の上限値を徐々に小さくしていき、この上限値が所定値α以下に達した時Ｔ１に、リレーを開放する。これは、時間が十分経過すれば、運転者が異常に気付き、車両の運動を抑制した運転をしていると予測されるからである。図１０においては、時間に依存して、異常時アシスト指令を漸減するようにしている。この方法によれば、異常時アシストが十分小さくなってから終了するので、運転者が感じる違和感をさらに小さくすることができる。【００３７】
なお、図１１では、図３のアシスト指令演算手段に異常時アシスト制限手段８１を設けた例を示したが、図６、図７で示したアシスト指令演算手段において、異常時アシスト制限手段を設けてもよい。この実施の形態５で示した構成によれば、操舵負担予測手段３２に基づいた異常時アシスト指令によって、操舵負担に応じて増減するアシストトルクが得られ、運転者の感じる違和感を小さくすることができ、さらに、所定条件を満足してから、そのアシストトルクの上限値を徐々に低減してリレーを開放するので、異常時アシストの終了時に運転者が感じる違和感を小さくすることができる。なお、徐々に上限値を低減している間も、異常時アシスト指令の変化を無視しているわけではなく、異常時アシストによる制御の効果を維持したままで異常時アシストを終了することができるので、運転者の感じる違和感を小さくできる。また、異常が発生した状態を放置して、そのまま運転を継続することがなく、異常個所を修理することを運転者に促すことができる。【００３８】
この発明の各種の変形または変更は、関連する熟練技術者が、この発明の範囲と精神を逸脱しない中で実現可能であり、この明細書に記載された各実施の形態には制限されないことと理解されるべきである。
【図１】
2007138772.tif 000003
【図２】
2007138772.tif 000004
【図３】
2007138772.tif 000005
【図４】
2007138772.tif 000006
【図５】
2007138772.tif 000007
【図６】
2007138772.tif 000008
【図７】
2007138772.tif 000009
【図８】
2007138772.tif 000010
【図９】
2007138772.tif 000011
【図１０】
2007138772.tif 000012
【図１１】
2007138772.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月5日(2008.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者がステアリングシャフトに加えた操舵トルクを検出するトルクセンサ、
前記ステアリングシャフトに操舵を補助するアシストトルクを付加するモータ、
車両の速度を検出する車速センサ、
前記トルクセンサで検出した操舵トルクと前記車速センサで検出した車速に応じてアシスト指令を算出するアシスト指令演算手段、
前記アシスト指令算出手段で算出したアシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御する電動機制御装置、
電動パーステアリング装置本体に生じた異常を検出する異常検出手段、
アシスト指令と異常時アシスト指令を切り替えるアシスト指令切替え手段、及び、
前記モータより検出した前記モータの回転角速度，前記操舵トルク，前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測する操舵負担予測手段を備え、
前記異常検出手段で異常が検出された場合には、アシスト指令切替え手段がアシスト指令を異常時アシスト指令に切換えることで、異常時アシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクの制御を継続し、前記異常時アシスト指令は、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくするようにし、操舵負担に応じて、アシストトルクを減少又は増大させ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】
前記操舵負担予測手段により予測された操舵負担予測値にほぼ比例する値を、電動パーステアリング装置本体が異常でない通常のアシスト指令に乗じた信号を、異常時アシスト指令とする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】
前記操舵負担予測手段により予測された操舵負担予測値にほぼ比例する値を上限値として、アシスト指令が前記上限値以下になるよう飽和処理を実施した信号を、異常時アシスト指令とする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４】
運転者がステアリングシャフトに加えた操舵トルクを検出するトルクセンサ、
前記ステアリングシャフトに操舵を補助するアシストトルクを付加するモータ、
車両の速度を検出する車速センサ、
前記トルクセンサで検出した操舵トルクと前記車速センサで検出した車速に応じてアシスト指令を算出するアシスト指令演算手段、
前記アシスト指令算出手段で算出したアシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御する電動機制御装置、
電動パーステアリング装置本体に生じた異常を検出する異常検出手段、
アシスト指令と異常時アシスト指令を切り替えるアシスト指令切替え手段、及び
前記モータより検出した前記モータの回転角速度，前記操舵トルク、前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測する操舵負担予測手段を備えるものであって、
前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくするところの異常時アシスト指令のデータを予め記憶している異常時用アシストマップを設けて、
前記異常検出手段で異常が検出された場合に、アシスト指令切替え手段がアシスト指令を異常時アシスト指令に切換えることで、異常時用アシストマップの異常時アシスト指令をもとに前記モータのアシストトルクを制御するようにし、操舵負担に応じて、アシストトルクを減少又は増大させ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５】
前記操舵負担予測手段は、前記回転角速度、前記操舵トルクの内のいずれか１つ以上の信号の大きさにほぼ比例した信号と、前記車速にほぼ反比例した信号により、運転者の操舵負担を予測するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記操舵負担予測手段は、操舵角センサで検出した操舵角，前記回転角速度、前記操舵トルク、前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記操舵負担予測手段は、操舵角センサで検出した操舵角，前記回転角速度、前記操舵トルクの内のいずれか１つ以上の信号の大きさにほぼ比例した信号と、前記車速にほぼ反比例した信号により、運転者の操舵負担を予測するようにしたことを特徴とする請求項６記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記モータへの給電を遮断するリレーを備え、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が前記第１の範囲より小さい第３の範囲では、前記リレーを開放して電流を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記モータへの給電を遮断するリレー、及び
前記異常時アシスト指令を終了する異常時アシスト終了手段を備え、
前記異常時アシスト指令は、車両の運転状態量が所定値以下になったときに、前記異常時アシスト終了手段で前記リレーを開放して前記モータへの給電を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記モータへの給電を遮断するリレー、及び
前記異常時アシスト指令を終了する異常時アシスト終了手段を備え、
前記異常時アシスト指令には、上限値が設けられており、その上限値で制限された前記異常時アシスト指令に基づいて、前記モータのアシストトルクが制御され、前記異常時アシスト指令の前記上限値を時間の経過と共に低減し、前記上限値が所定値以下に達したときに、前記異常時アシスト終了手段で前記リレーを開放して前記モータへの給電を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記異常時アシスト指令に設けられた前記上限値は、車両の運転状態量が所定値以下になった後に、時間の経過と共に低減させるようにしたことを特徴とする請求項１０記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記異常時アシスト指令に設けられた前記上限値は、所定時間後に、時間の経過と共に低減させるようにしたことを特徴とする請求項１０記載の電動パワーステアリング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングシャフトに加えた操舵トルクを検出するトルクセンサ、前記ステアリングシャフトに操舵を補助するアシストトルクを付加するモータ、車両の速度を検出する車速センサ、前記トルクセンサで検出した操舵トルクと前記車速センサで検出した車速に応じてアシスト指令を算出するアシスト指令演算手段、前記アシスト指令算出手段で算出したアシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御する電動機制御装置、電動パーステアリング装置本体に生じた異常を検出する異常検出手段、アシスト指令と異常時アシスト指令を切り替えるアシスト指令切替え手段、及び、前記モータより検出した前記モータの回転角速度，前記操舵トルク，前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測する操舵負担予測手段を備え、前記異常検出手段で異常が検出された場合には、アシスト指令切替え手段がアシスト指令を異常時アシスト指令に切換えることで、異常時アシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクの制御を継続し、前記異常時アシスト指令は、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくするようにし、操舵負担に応じて、アシストトルクを減少又は増大させるものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングシャフトに加えた操舵トルクを検出するトルクセンサ、前記ステアリングシャフトに操舵を補助するアシストトルクを付加するモータ、車両の速度を検出する車速センサ、前記トルクセンサで検出した操舵トルクと前記車速センサで検出した車速に応じてアシスト指令を算出するアシスト指令演算手段、前記アシスト指令算出手段で算出したアシスト指令に応じて前記モータのアシストトルクを制御する電動機制御装置、電動パーステアリング装置本体に生じた異常を検出する異常検出手段、アシスト指令と異常時アシスト指令を切り替えるアシスト指令切替え手段、及び前記モータより検出した前記モータの回転角速度，前記操舵トルク、前記車速の内のいずれか１つ以上の信号に基づいて、運転者の操舵負担を予測する操舵負担予測手段を備えるものであって、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が小さい第１範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時より小さくし、前記操舵負担予測手段で予測した操舵負担が第１の範囲より大きい第２範囲では、異常時アシスト指令を異常がない通常時と同等に大きくするところの異常時アシスト指令のデータを予め記憶している異常時用アシストマップを設けて、前記異常検出手段で異常が検出された場合に、アシスト指令切替え手段がアシスト指令を異常時アシスト指令に切換えることで、異常時用アシストマップの異常時アシスト指令をもとに前記モータのアシストトルクを制御するようにし、操舵負担に応じて、アシストトルクを減少又は増大させるものである。
【国際調査報告】
2007138772.tif 000014
2007138772.tif 000015