(57)【要約】【課題】  車両の操舵アシスト装置において、操舵フィーリングを悪化させることなく、操舵機構による異音を抑制する。【解決手段】  車両の操舵アシスト装置は、操舵アシスト用の電動モータ１５を備え、電動モータ１５の回転出力はボールねじ機構１６により減速されるとともに直線運動に変換されてラックバー１４に伝達される。電子制御ユニット２４は、操舵トルクセンサ２１および車速センサ２３により検出された操舵トルクおよび車速に応じて目標電流値を決定し、電流センサ２５ａにより検出された電動モータ１５の実電流値をフィードバックして、電動モータ１５に目標電流値に等しい電流を流すように制御する。操舵角センサ２２により検出された操舵角に応じて、前記フィードバック制御におけるフィードバックゲインを変更して、操舵機構において発生する異音を抑制する。【選択図】  図１
2007015608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの回動操作による操舵輪の操舵に対してアシスト力を付与する電動モータを有し、前記電動モータの実制御量をフィードバックして前記電動モータが目標制御量に従って作動するようにフィードバック制御するようにした車両の操舵アシスト装置において、
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記検出された操舵角に応じて前記フィードバック制御におけるフィードバックゲインを変更するゲイン変更手段とを設けたことを特徴とする車両の操舵アシスト装置。
【請求項２】
請求項１に記載した車両の操舵アシスト装置において、前記フィードバックゲインは、前記フィードバック制御における比例項および積分項のうちの少なくともいずれか一方に関する制御ゲインである車両の操舵アシスト装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記ゲイン変更手段は、前記検出された操舵角が大きいとき、同操舵角が小さいときに比べて前記フィードバックゲインを小さくなる側に変更し、前記フィードバック制御における応答性が高いために発生する異音を減少させる車両の操舵アシスト装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記ゲイン変更手段は、前記検出された操舵角が大きいとき、同操舵角が小さいときに比べて前記フィードバックゲインを大きくなる側に変更し、前記フィードバック制御における応答性が低いために発生する異音を減少させる車両の操舵アシスト装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記電動モータの目標制御量は、前記電動モータに流される目標電流値であり、かつ
前記電動モータの実制御量は、電流センサによって検出される前記電動モータに流れている実電流値である車両の操舵アシスト装置
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵アシスト装置において、さらに
操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記検出された操舵トルクおよび車速に応じて前記電動モータの目標制御量を決定する目標制御量決定手段とを備えた車両の操舵アシスト装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記ゲイン変更手段は、前記操舵角検出手段によって検出された操舵角が所定操舵角よりも大きくなると、前記フィードバックゲインを第１のフィードバックゲインから第２のフィードバックゲインに変更するものであり、さらに
操舵ハンドルの操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記操舵速度検出手段によって検出された操舵速度が所定操舵速度よりも小さいとき前記ゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を許容し、同検出された操舵速度が前記所定操舵速度以上であるとき前記ゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を禁止するゲイン変更制御手段とを設けた車両の操舵アシスト装置。
【請求項８】
請求項７に記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記操舵角検出手段によって検出された操舵角および前記操舵速度検出手段によって検出された操舵速度の変化に応じた、前記ゲイン変更手段および前記ゲイン変更制御手段によるフィードバックゲインの変更制御に対して、ヒステリシス特性をもたせた車両の操舵アシスト装置。
【請求項９】
請求項６に記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記ゲイン変更手段は、前記操舵角検出手段によって検出された操舵角が所定操舵角よりも大きくなると、前記フィードバックゲインを第１のフィードバックゲインから第２のフィードバックゲインに変更するものであり、かつ
前記目標電流値は車速の増加に従って減少するものであり、さらに
前記電動モータに流れる電流が所定電流よりも大きいとき前記ゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を許容し、同電動モータに流れる電流が前記所定電流以下であるとき前記ゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を禁止するゲイン変更制御手段とを設けた車両の操舵アシスト装置。
【請求項１０】
請求項９に記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記操舵角検出手段によって検出された操舵角および前記電動モータに流れる電流の変化に応じた、前記ゲイン変更手段および前記ゲイン変更制御手段によるフィードバックゲインの変更制御に対して、ヒステリシス特性をもたせた車両の操舵アシスト装置。
【請求項１１】
請求項６に記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記ゲイン変更手段は、前記操舵角検出手段によって検出された操舵角が所定操舵角よりも大きくなると、前記フィードバックゲインを第１のフィードバックゲインから第２のフィードバックゲインに変更するものであり、さらに
前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクの変化率に対する前記電動モータに流れる電流の変化率の比の値を電流変化率として検出する電流変化率検出手段と、
前記電流変化率検出手段によって検出された電流変化率が所定変化率よりも大きいとき前記ゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を許容し、同検出された電流変化率が前記所定変化率以下であるとき前記ゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を禁止するゲイン変更制御手段とを設けた車両の操舵アシスト装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記操舵角検出手段によって検出された操舵角および前記電流変化率検出手段によって検出された電流変化率の変化に応じた、前記ゲイン変更手段および前記ゲイン変更制御手段によるフィードバックゲインの変更制御に対して、ヒステリシス特性をもたせた車両の操舵アシスト装置。
【請求項１３】
請求項６に記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記ゲイン変更手段は、前記操舵角検出手段によって検出された操舵角が所定操舵角よりも大きくなると、前記フィードバックゲインを第１のフィードバックゲインから第２のフィードバックゲインに変更するものであり、さらに
前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満であるとき前記ゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を許容し、同車速が前記所定車速以上であるとき前記ゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を禁止するゲイン変更制御手段とを設けた車両の操舵アシスト装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記操舵角検出手段によって検出された操舵角および前記車速検出手段によって検出された車速の変化に応じた、前記ゲイン変更手段および前記ゲイン変更制御手段によるフィードバックゲインの変更制御に対して、ヒステリシス特性をもたせた車両の操舵アシスト装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のうちのいずれか一つに記載した車両の操舵アシスト装置において、
前記ゲイン変更手段は、前記操舵角に応じて変更されたフィードバックゲインをローパスフィルタ処理するローパスフィルタ処理手段を含む車両の操舵アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵ハンドルの回動操作による操舵輪の操舵に対して、電動モータによるアシスト力を付与する車両の操舵アシスト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の操舵アシスト装置においては、下記特許文献１に示されているように、不必要な電動モータの駆動制御を防止するために、ラックバーがストロークエンド付近に達した状態では、電動モータに対する制御電圧を下げて、電動モータによるアシストトルクを減少させ、またはアシストトルクの付与を停止することは知られている。
【特許文献１】特公平６−４４１７号公報
【０００３】
しかし、一般的に、操舵ハンドルを大きな操舵角に操舵している状態では、操舵ハンドルを回動操作するために大きな操舵トルクが必要とされ、上記従来技術のように、ラックバーがストロークエンド付近に達した状態で、電動モータによるアシストトルクを減少またはアシストトルクの付与を停止させてしまうと、運転者は操舵ハンドルの操舵操作に違和感を感じ、操舵フィーリングが悪化するという問題がある。本発明は、この操舵フィーリングの悪化を問題にするとともに、操舵ハンドルから操舵輪までの操舵機構部分における異音の発生を問題視したものである。
【０００４】
一般的に、操舵ハンドルを大きく操舵している状態では、操舵アシスト力が大きいために、電動モータの出力トルクは大きくなり、また電動モータの電流の変化率も大きいので、電動モータの出力トルクの変動が大きい。したがって、この状態では、電動モータの出力トルクの応答性と操舵機構の作動応答性との差に起因して、操舵機構内に異音が発生し易くなる。より具体的には、通常の操舵角の範囲内において、電動モータの制御応答性を高くした状態で操舵機構に異音が発生しないように、操舵機構の特性に合わせて電動モータに対する制御がチューニングされている場合、操舵角が大きくなると、電動モータの出力トルクの大きな変動に対して、操舵機構の作動に過補償が生じて異音が発生する。逆に、通常の操舵角の範囲内において、電動モータの制御応答性を低くした状態で操舵機構に異音が発生しないように、操舵機構の特性に合わせて電動モータに対する制御がチューニングされている場合、操舵角が大きくなると、操舵機構の作動に対して電動モータの出力トルクの応答遅れが顕著になり、この場合も大きな異音が発生する。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、操舵フィーリングを悪化させることなく、操舵機構による異音を抑制するようにした車両の操舵アシスト装置を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの回動操作による操舵輪の操舵に対してアシスト力を付与する電動モータを有し、電動モータの実制御量をフィードバックして電動モータが目標制御量に従って作動するようにフィードバック制御するようにした車両の操舵アシスト装置において、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記検出された操舵角に応じてフィードバック制御におけるフィードバックゲインを変更するゲイン変更手段とを設けたことにある。この場合、フィードバックゲインは、フィードバック制御における比例項および積分項のうちの少なくともいずれか一方に関する制御ゲインである。
【０００７】
また、ゲイン変更手段は、例えば、前記検出された操舵角が大きいとき、同操舵角が小さいときに比べてフィードバックゲインを小さくなる側に変更し、フィードバック制御における応答性が高いために発生する異音を減少させるようにすればよい。また、ゲイン変更手段は、前記検出された操舵角が大きいとき、同操舵角が小さいときに比べてフィードバックゲインを大きくなる側に変更し、フィードバック制御における応答性が低いために発生する異音を減少させるようにしてもよい。
【０００８】
また、電動モータの目標制御量は、例えば電動モータに流される目標電流値であり、かつ電動モータの実制御量は、電流センサによって検出される電動モータに流れている実電流値である。さらに、車両の操舵アシスト装置において、操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記検出された操舵トルクおよび車速に応じて電動モータの目標制御量を決定する目標制御量決定手段とを備え、電動モータの目標制御量が操舵トルクおよび車速に応じて決まるようにするとよい。
【０００９】
上記のように構成した本発明の特徴においては、ゲイン変更手段が、操舵角に応じてフィードバック制御におけるフィードバックゲインを変更する。具体的には、ゲイン変更手段は、例えば、操舵ハンドルの操舵角が大きいとき、同操舵角が小さいときに比べてフィードバックゲインを小さくなる側に変更し、フィードバック制御における応答性が高いために発生する異音を減少させる。また、ゲイン変更手段は、操舵ハンドルの操舵角が大きいとき、同操舵角が小さいときに比べてフィードバックゲインを大きくなる側に変更し、フィードバック制御における応答性が低いために発生する異音を減少させる。このフィードバックゲインの変更により、目標制御量を変更することなく、電動モータの実制御量を目標制御量に近づけるための制御量が変更され、電動モータの現在の状態から目標制御量に対応した状態への変化速度が、操舵角が大きくなって電動モータの出力トルクが大きくなったとき、遅くまたは速く制御されることになる。
【００１０】
その結果、操舵角が大きくなっても、同操舵角の大きな状態時に必要とされる電動モータに対する制御量が確保されるので、操舵フィーリングが悪化することはない。また、操舵角に応じたフィードバックゲインの変更制御の結果、電動モータの出力トルクの応答性と操舵機構の応答性の差に起因した異音の発生を回避できる。具体的には、通常の操舵角の範囲内において、電動モータの制御応答性を高くした状態で操舵機構に異音が発生しないように、操舵機構の特性に合わせて電動モータに対する制御がチューニングされている場合、操舵角が大きくなると、電動モータへのフィードバック制御量が減少制御されて、電動モータの出力トルクが変動し難くなるので、操舵機構の過補償に起因した異音の発生が抑制される。逆に、通常の操舵角の範囲内において、電動モータの制御応答性を低くした状態で操舵機構に異音が発生しないように、操舵機構の特性に合わせて電動モータに対する制御がチューニングされている場合、操舵角が大きくなると、電動モータへのフィードバック制御量が増加制御されて、電動モータの出力トルクが変動し易くなるので、操舵機構の作動に対して電動モータの出力トルクの応答遅れが回避され、異音の発生が抑制される。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、ゲイン変更手段は、操舵角検出手段によって検出された操舵角が所定操舵角よりも大きくなると、フィードバックゲインを第１のフィードバックゲインから第２のフィードバックゲインに変更するものであり、さらに操舵ハンドルの操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、操舵速度検出手段によって検出された操舵速度が所定操舵速度よりも小さいときゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を許容し、同検出された操舵速度が所定操舵速度以上であるときゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を禁止するゲイン変更制御手段とを設けたことにある。
【００１２】
操舵角が大きい状態で操舵ハンドルが急操舵されると、急激な電圧（電流）上昇を必要とする場合があり、このような状態で、フィードバックゲインを切換えてしまうと、電動モータの制御応答性が過度に急変して、操舵機構における異音および不具合が発生する場合がある。しかし、前記本発明の他の特徴によれば、電動モータへの駆動電流の急激な変化が抑制されて、電動モータ１５の急激な制御応答性の変化に伴う操舵機構における異音および不具合の発生が防止される。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、操舵角検出手段によって検出された操舵角および操舵速度検出手段によって検出された操舵速度の変化に応じた、ゲイン変更手段およびゲイン変更制御手段によるフィードバックゲインの変更制御に対して、ヒステリシス特性をもたせたことにある。これによれば、操舵角および操舵速度の変化に対して、フィードバックゲインの切換えの頻度が緩和される。その結果、フィードバックゲインの切換え、すなわち電動モータへの駆動電流の頻繁な切換えが緩和されて、操舵機構における異音の発生がより良好に抑制される。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、ゲイン変更手段は、操舵角検出手段によって検出された操舵角が所定操舵角よりも大きくなると、フィードバックゲインを第１のフィードバックゲインから第２のフィードバックゲインに変更するものであり、かつ目標電流値は車速の増加に従って減少するものであり、さらに電動モータに流れる電流が所定電流よりも大きいときゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を許容し、同電動モータに流れる電流が所定電流以下であるときゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を禁止するゲイン変更制御手段とを設けたことにある。この場合、電動モータに流れる電流として、目標電流値を用いてもよいし、実電流値を用いてもよい。
【００１５】
操舵ハンドルの操舵角が大きくても、電動モータに流れる電流が小さければ、フィードバックゲインは切換えられない。言い換えれば、操舵ハンドルの操舵角が大きくても、車速が高ければ、フィードバックゲインは切換えられない。その結果、操舵ハンドルが大きく操舵される車両の停止時または極低速時に合わせて、操舵機構から異音が発生しないようにフィードバックゲインを設定しても、高速走行時にはフィードバックゲインが切換えられることがなくなり、操舵フィーリングの悪化を防止できる。
【００１６】
また、本発明の他の特徴は、操舵角検出手段によって検出された操舵角および電動モータに流れる電流の変化に応じた、ゲイン変更手段およびゲイン変更制御手段によるフィードバックゲインの変更制御に対して、ヒステリシス特性をもたせたことにある。これによれば、操舵角および電動モータに流れる電流値の変化に対して、フィードバックゲインの切換えの頻度が緩和される。その結果、フィードバックゲインの切換え、すなわち電動モータへの駆動電流の頻繁な切換えが緩和されて、操舵機構における異音の発生がより良好に抑制される。
【００１７】
また、本発明の他の特徴は、ゲイン変更手段は、操舵角検出手段によって検出された操舵角が所定操舵角よりも大きくなると、フィードバックゲインを第１のフィードバックゲインから第２のフィードバックゲインに変更するものであり、さらに操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクの変化率に対する電動モータに流れる電流の変化率の比の値を電流変化率として検出する電流変化率検出手段と、電流変化率検出手段によって検出された電流変化率が所定変化率よりも大きいときゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を許容し、同検出された電流変化率が所定変化率以下であるときゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を禁止するゲイン変更制御手段とを設けたことにある。この場合も、電動モータに流れる電流として、目標電流値を用いてもよいし、実電流値を用いてもよい。
【００１８】
電流変化率は、必要なアシスト力に対する電動モータによって発生されるトルク変動の大きさ、すなわちその値の増加により異音が発生し易い状況を示している。そして、電流変化率が小さいときには、ゲイン変更手段によるフィードバックゲインの切換えが禁止され、電流変化率が大きくなると前記フィードバックゲインの切り換えが許容される。その結果、異音が発生し易い状況下で、フィードバックゲインが切換えられ易くなるために、異音の低減と良好な操舵フィーリングの両立が可能となる。
【００１９】
また、本発明の他の特徴は、操舵角検出手段によって検出された操舵角および電流変化率計算手段によって検出された電流変化率の変化に応じた、ゲイン変更手段およびゲイン変更制御手段によるフィードバックゲインの変更制御に対して、ヒステリシス特性をもたせたことにある。これによれば、操舵角および電流変化率の変化に対して、フィードバックゲインの切換えの頻度が緩和される。その結果、フィードバックゲインの切換え、すなわち電動モータへの駆動電流の頻繁な切換えが緩和されて、操舵機構における異音の発生がより良好に抑制される。
【００２０】
また、本発明の他の特徴は、ゲイン変更手段は、操舵角検出手段によって検出された操舵角が所定操舵角よりも大きくなると、フィードバックゲインを第１のフィードバックゲインから第２のフィードバックゲインに変更するものであり、さらに車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満であるときゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を許容し、同車速が所定車速以上であるときゲイン変更手段によるフィードバックゲインの変更を禁止するゲイン変更制御手段とを設けたことにある。
【００２１】
これによれば、操舵ハンドルの操舵角が大きくても、車速が高ければ、フィードバックゲインは切換えられない。その結果、操舵ハンドルが大きく操舵される車両の停止時または極低速時に合わせて、操舵機構から異音が発生しないようにフィードバックゲインを設定しても、高速走行時にフィードバックゲインが切換えられることなくなり、操舵フィーリングの悪化を防止できる。
【００２２】
また、本発明の他の特徴は、操舵角検出手段によって検出された操舵角および車速検出手段によって検出された車速の変化に応じた、ゲイン変更手段およびゲイン変更制御手段によるフィードバックゲインの変更制御に対して、ヒステリシス特性をもたせたことにある。これによれば、実操舵角および車速の変化に対して、フィードバックゲインの切換えの頻度が緩和される。その結果、フィードバックゲインの切換え、すなわち電動モータへの駆動電流の頻繁な切換えが緩和されて、操舵機構における異音の発生がより良好に抑制される。
【００２３】
さらに、本発明の他の特徴は、ゲイン変更手段が、操舵角に応じて変更されたフィードバックゲインをローパスフィルタ処理するローパスフィルタ処理手段を含むことにある。これにより、変更されたフィードバックゲインはなまされ、ゲイン変更手段によってフィードバックゲインが変更されても、電動モータによるアシスト力の応答特性は滑らかに変化するので、運転者は操舵ハンドルの回動操作に違和感を覚えなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、本発明に係る操舵アシスト装置を含む車両の操舵装置の全体を示す概略図である。
【００２５】
この車両の操舵装置は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００２６】
ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ１５が組み付けられている。電動モータ１５は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵をアシストする。ボールねじ機構１６は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ１５の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。また、電動モータ１５をラックバー１４に組み付けるのに代えて、電動モータ１５をステアリングシャフト１２に組み付けて、電動モータ１５の回転を減速器を介してステアリングシャフト１２に伝達して同シャフト１２を軸線周りに駆動するように構成してもよい。
【００２７】
次に、電動モータ１５の作動を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵トルクセンサ２１、操舵角センサ２２および車速センサ２３を備えている。操舵トルクセンサ２１は、ステアリングシャフト１２に組み付けられていて、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクＴを検出する。操舵トルクＴは、正負の値により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の右方向および左方向の操舵時における操舵トルクＴの大きさをそれぞれ表す。また、操舵トルクセンサ２１をステアリングシャフト１２に組み付けるのに代え、ラックバー１４に組み付けて、ラックバー１４の軸線方向の歪み量から操舵トルクＴをそれぞれ検出するようにしてもよい。
【００２８】
操舵角センサ２２は、ステアリングシャフト１２に組み付けられて、同シャフト１２の回転角を検出することにより操舵ハンドル１１の実操舵角θを検出する。実操舵角θも、正負の値により操舵ハンドル１１の右方向および左方向の操舵時における実操舵角θの大きさをそれぞれ表す。また、操舵角センサ２２をステアリングシャフト１２に組み付けるのに代え、ラックバー１４に組み付けて、ラックバー１４の軸線方向の変位量から実操舵角θをそれぞれ検出するようにしてもよい。さらに、電動モータ１５の回転角も実操舵角θに比例しているので、電動モータ１５の回転角から実操舵角θを検出するようにしてもよい。なお、この実操舵角θは左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵角に比例するもので、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵角を採用しても同等である。車速センサ２３は、車速Ｖを検出する。
【００２９】
これらの操舵トルクセンサ２１、操舵角センサ２２および車速センサ２３は、電子制御ユニット２４に接続されている。電子制御ユニット２４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とし、後述する種々のコンピュータプログラム制御により、駆動回路２５を介して電動モータ１５を駆動制御する。駆動回路２５は、電子制御ユニット２４からの制御電圧値Ｅoを入力して、同制御電圧値Ｅoに比例した電流を電動モータ１５に流すことにより、電動モータ１５に制御電圧値Ｅoに比例したアシストトルクを発生させる。駆動回路２５内には電流センサ２５ａが設けられており、電流センサ２５ａは電動モータ１５に流れる電流の大きさを表す実電流値Ｉを検出して電子制御ユニット２４に供給する。
【００３０】
以上が本発明に係る車両の操舵装置のハード構成例であるが、以下、各種制御例について順次説明する。これらの制御例においては、イグニッションスイッチの投入により、電子制御ユニット２４内にて、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより電動モータ１５の回転を制御する。以下の各制御例の説明においては、このＣＰＵによって実行されるプログラムを機能ブロック図により表している。
【００３１】
ａ．第１制御例
まず、第１制御例について図面を用いて詳しく説明すると、図２は、この第１制御例に係る電子制御ユニット２４の機能ブロック図である。目標電流値決定部ＢＬ１が、操舵トルクセンサ２１および車速センサ２３によってそれぞれ検出された操舵トルクＴおよび車速Ｖを用いて目標電流値テーブルを参照し、操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じて変化する目標電流値Ｉ＊を決定する。この目標電流値テーブルは、電子制御ユニット２４内のＲＯＭに予め記憶されており、図３に示すように、複数の代表的な車速値ごとに、操舵トルクＴの増加に従って非線形増加する複数の目標電流値Ｉ＊を記憶している。この目標電流値Ｉ＊は、同一の操舵トルクＴに対して、車速Ｖが低いほど大きい。なお、この目標電流値テーブルを利用するのに代えて、操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じて変化する目標電流値Ｉ＊を関数により予め定義しておき、同関数を利用して目標電流値Ｉ＊を計算するようにしてもよい。
【００３２】
この決定された目標電流値Ｉ＊は、電流偏差演算部ＢＬ２に供給される。電流偏差演算部ＢＬ２は、電流センサ２５ａによって検出された実電流値Ｉも入力し、目標電流値Ｉ＊から実電流値Ｉを減算することにより電流偏差ΔＩ（＝Ｉ＊−Ｉ）を計算して、積分演算部ＢＬ３およびＰゲイン制御部ＢＬ４（すなわち比例項ゲイン制御部ＢＬ４）にそれぞれ供給する。積分演算部ＢＬ３は、時間経過に従って変化する電流偏差ΔＩに積分演算を施して、Ｉゲイン制御部ＢＬ５（すなわち積分項ゲイン制御部ＢＬ５）に供給する。
【００３３】
一方、ＰＩゲイン設定部ＢＬ６（すなわち比例・積分制御ゲイン設定部ＢＬ６）は、操舵角センサ２２によって検出された実操舵角θを用いて、Ｐゲインテーブル（すなわち比例項ゲインテーブル）およびＩゲインテーブル（すなわち積分項ゲインテーブル）を参照し、実操舵角θに応じて変化するＰゲインＫpおよびIゲインＫiを設定する。これらのＰゲインテーブルおよびＩゲインテーブルは、電子制御ユニット２４のＲＯＭ内に予め設けられており、図４(Ａ)(Ｂ)に示すように、実操舵角θの絶対値｜θ｜が、所定の操舵舵角θ1（例えば、５００度）以下であるとき大きな値となり、所定の操舵角θ1より大きいとき小さな値となるＰゲインＫpおよびＩゲインＫiを記憶している。なお、これらのＰゲインテーブルおよびＩゲインテーブルを利用するのに代えて、実操舵角θに応じて変化するＰゲインＫpおよびIゲインＫiを関数により予め定義しておき、同関数を利用してＰゲインＫpおよびIゲインＫiを計算するようにしてもよい。
【００３４】
Ｐゲイン制御部ＢＬ４は、電流偏差演算部ＢＬ２から供給される電流偏差ΔＩにＰＩゲイン設定部ＢＬ６から供給されるＰゲインＫpを乗算した比例制御値Ｋp・ΔＩを加算部ＢＬ７に出力する。Ｉゲイン制御部ＢＬ４は、積分演算部ＢＬ３から供給される電流偏差積分値∫ΔＩdtにＰＩゲイン設定部ＢＬ６から供給されるIゲインＫiを乗算した積分制御値Ｋi・∫ΔＩdtを加算部ＢＬ７に出力する。加算部ＢＬ７は、比例制御値Ｋp・ΔＩと積分制御値Ｋi・∫ΔＩdtを加算して、加算結果Ｋp・ΔＩ＋Ｋi・∫ΔＩdtを制御電圧値Ｅoとして駆動回路２５に出力する。
【００３５】
駆動回路２５は、制御電圧値Ｅoに比例した駆動電流を電動モータ１５に流して、電動モータ１５の回転をフィードバック制御する。したがって、電動モータ１５は回転して、前記制御電圧値Ｅoに比例した回転トルクを出力する。この電動モータ１５の回転は、ボールねじ機構１６に伝達され、ボールねじ機構１６は電動モータ１５の回転を減速するとともに直線運動に変換して、ラックバー１４を軸線方向に駆動する。その結果、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が電動モータ１５によりアシストされ、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は運転者による操舵力と電動モータ１５によるアシスト力により操舵される。
【００３６】
したがって、運転者は、電動モータ１５によるアシスト力によってアシストされながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。この場合、実操舵角θが大きくなっても、目標電流値Ｉ＊に応じて電動モータ１５は駆動制御され、実操舵角θの大きな状態時に必要される電動モータ１５に対する制御量が確保されるので、操舵フィーリングが悪化することはない。また、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ１以下であれば、ＰゲインＫpおよびIゲインＫiは大きな値に設定される。なお、この大きな値に設定されたゲインＫp，Ｋiを用いる結果、この第1制御例では、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1以内である限り、電動モータ１５の制御応答性が高く保たれて、電動モータ１５、ボールねじ機構１６、ラックバー１４などからなる操舵機構による異音の発生が抑制される。また、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくなって所定の操舵角θ1を越えると、フィードバックゲインであるゲインＫp，Ｋiが小さな値に変更される。そして、小さなゲインＫp，Ｋiによって電動モータ１５をフィードバック制御する結果、制御電圧値Ｅoの変動が大きくなっても、電動モータ１５の出力トルクが変動し難くなるので、前記操舵機構の過補償に起因した異音の発生が抑制される。
【００３７】
なお、前記第1制御例においては、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1を境に２値に変化するＰゲインＫpおよびIゲインＫiを記憶したＰゲインテーブルおよびＩゲインテーブルを利用した。しかし、これらのテーブルに代えて、図５(Ａ)(Ｂ)に示すように、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1を挟んで増加するに従って、大きな値から小さな値に徐々に変化するＰゲインＫpおよびIゲインＫiを記憶したＰゲインテーブルおよびＩゲインテーブルを用いるようにしてもよい。これによれば、実操舵角θの変化に応じて滑らかに変化するＰゲインＫpおよびIゲインＫiを用いてフィードバック制御され、フィードバックゲインの切り換えが滑らかに行われるので、上記第１制御例に比べて、運転者は操舵ハンドル１１の回動操作に対して違和感を覚えることがなくなる。
【００３８】
また、前記第１制御例およびその変形例においては、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくなると、同絶対値｜θ｜が小さいときに比べて、ＰゲインＫpおよびIゲインＫiが小さな値となるようにした。しかし、図６(Ａ)(Ｂ)に示すように、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1以下であるとき小さな値をなり、同絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1を越えると大きな値となるＰゲインＫpおよびIゲインＫiを記憶したＰゲインテーブルおよびＩゲインテーブルを用いるようにしてもよい。また、この変形例においても、図７(Ａ)(Ｂ)に示すように、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1を挟んで増加するに従って、小さな値から大きな値に徐々に変化するＰゲインＫpおよびIゲインＫiを記憶したＰゲインテーブルおよびＩゲインテーブルを用いるようにしてもよい。
【００３９】
前記第1制御例の場合のように、電動モータ１５の制御応答性が高く（すなわち周波数応答性が高く）、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくない状態で、電動モータ１５、ボールねじ機構１６およびラックバー１４からなる操舵機構に異音が発生しないように電動モータ１５に対する制御がチューニングされていることがある。しかし、操舵アシスト装置の中には、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくない範囲内において、電動モータ１５の制御応答性を低くして（すなわち周波数応答性を低くして）前記操舵機構に異音が発生しないように、操舵機構の特性に合わせて電動モータ１５に対する制御がチューニングされている場合もある。この場合には、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくなると、操舵機構の作動に対して電動モータ１５の出力トルクの応答遅れが顕著になる傾向にある。しかし、前記変形例においては、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きいときに、前記第1制御例とは逆にＰゲインＫpおよびIゲインＫiが共に大きくなるので、電動モータ１５の出力トルクの応答遅れが緩和されて、操舵機構内の異音の発生が抑制される。
【００４０】
さらに、上記実施形態においては、ＰゲインＫpおよびIゲインＫiの両方を用いて電動モータ１５をフィードバック制御したが、これに代えて、ＰゲインＫpおよびIゲインＫiのうちのいずれか一方のみを用いて電動モータ１５をフィードバック制御するようにしてもよい。また、後述する他の制御例においても、ＰゲインＫpおよびIゲインＫiの両方を用いて電動モータ１５をフィードバック制御するようにした例について説明するが、これらの他の制御例においても、ＰゲインＫpおよびIゲインＫiのうちのいずれか一方のみを用いて電動モータ１５をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００４１】
ｂ．第２制御例
次に、第２制御例について説明すると、この第２制御例に係る電子制御ユニット２４の機能ブロック図は図８に示されている。この図８の機能ブロック図は、図２の機能ブロック図に対して、ＰＩゲイン設定部ＢＬ６の前段に操舵角判定部ＢＬ８が追加されている。また、この図８のＰＩゲイン設定部ＢＬ６は前記図２の機能ブロック図のＰＩゲイン設定部ＢＬ６とは異なる機能を有するが、その他の部分に関しては図２の機能ブロック図の場合と同じであるので、前記第１制御例とは異なる部分についてのみ説明して、その他の部分に関しては説明を省略する。
【００４２】
操舵角判定部ＢＬ８は、図９のステップＳ１０〜Ｓ１５からなる操舵角判定プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行して、ＰゲインおよびＩゲインの設定条件を決定するためのフラグＦＬＧを“０”または“１”に設定する。すなわち、操舵角判定部ＢＬ８は、操舵角センサ２２から実操舵角θを入力し、入力した実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1以下であればフラグＦＬＧを“０”に設定し、同絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1を越えるとフラグＦＬＧを“１”に設定する。
【００４３】
ＰＩゲイン設定部ＢＬ６は、図１０のステップＳ２０〜Ｓ２４からなるＰＩゲイン設定プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行し、ＰゲインマップおよびＩゲインマップをそれぞれ参照して、操舵角判定部ＢＬ８によって設定されたフラグＦＬＧに応じてＰゲインＫpおよびＩゲインＫiを設定する。すなわち、ＰゲインマップおよびＩゲインマップは図１１に示されており、フラグＦＬＧが“０”であれば、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1に設定される。また、フラグＦＬＧが“１”であれば、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に設定される。
【００４４】
ＰゲインマップおよびＩゲインマップにおいては、電動モータ１５の制御応答性が高く、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくない状態で、電動モータ１５、ボールねじ機構１６およびラックバー１４からなる操舵機構に異音が発生しないように電動モータ１５に対する制御がチューニングされている場合には、上記図４(Ａ)(Ｂ)のゲインテーブルと同様に、異音対応定数Ｋp2，Ｋi2は通常定数Ｋp1，Ｋi1よりもそれぞれ小さな値に設定されている。一方、電動モータ１５の制御応答性が低く、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくない状態で、前記操舵機構に異音が発生しないように電動モータ１５に対する制御がチューニングされている場合には、上記図６(Ａ)(Ｂ)のゲインテーブルと同様に、異音対応定数Ｋp2，Ｋi2は通常定数Ｋp1，Ｋi1よりもそれぞれ大きな値に設定されている。なお、後述する各制御例においても、これらの定数Ｋp1，Ｋi1，Ｋp2，Ｋi2は用いられるようになっており、同各制御例においても、定数Ｋp1，Ｋi1，Ｋp2，Ｋi2は前述のように設定されているものとする。
【００４５】
上記説明のように、この第２制御例においても、上記第１制御例の場合と同様に、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくなると、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられる。したがって、この第２制御例によっても、上記第１制御例の場合と同様に、操舵フィーリングが実操舵角θが変化しても常に良好に保たれるとともに、ボールねじ機構１６およびラックバー１４からなる操舵機構内の異音の発生が実操舵角θが変化しても常に抑制される。
【００４６】
ｃ．第３制御例
次に、第３制御例について説明すると、この第３制御例に係る電子制御ユニット２４の機能ブロック図は図１２に示されている。この図１２の機能ブロック図は、第２制御例に関する図８の機能ブロック図の操舵角判定部ＢＬ８が操舵速度演算部ＢＬ９およびゲイン変更条件判定部ＢＬ１０に変更されている。ＰＩゲイン設定部ＢＬ６を含む他の部分に関しては、図８の機能ブロック図の場合と同じであるので、前記第２制御例とは異なる部分についてのみ説明して、その他の部分に関しては説明を省略する。
【００４７】
操舵速度演算部ＢＬ９は、操舵角センサ２２から入力した実操舵角θを時間微分して、操舵ハンドル１１の操舵速度ω（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵速度および電動モータ１５の回転速度と同等）を計算する。ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、図１３のステップＳ３０〜Ｓ３６からなるゲイン変更条件判定プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行して、実操舵角θおよび操舵速度ωに応じてフラグＦＬＧを“０”または“１”に設定する。すなわち、ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、操舵角センサ２２から実操舵角θを入力するとともに前記計算された操舵速度ωを入力し、入力した実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1以下または入力した操舵速度ωの絶対値｜ω｜が所定の操舵速度ω１（例えば、１００度／秒）以上であるとき、フラグＦＬＧを“０”に設定する。また、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1よりも大きく、かつ操舵速度ωの絶対値｜ω｜が所定の操舵速度ω１未満であるとき、フラグＦＬＧを“１”に設定する。
【００４８】
このような第３制御例においては、第２制御例によるＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換え制御に加えて、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1よりも大きくても、操舵速度ωの絶対値｜ω｜が所定の操舵速度ω１未満でない限り、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられない。その結果、操舵ハンドル１１が大きく操舵されている状態でさらに急に操舵されても、電動モータ１５の制御応答性が適切に制御され、操舵機構における異音および不具合の発生が防止される。
【００４９】
具体的には、電動モータ１５の制御応答性が高く、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくない状態で、操舵機構に異音が発生しないように電動モータ１５に対する制御がチューニングされている場合には、前記絶対値｜θ｜が大きい状態で操舵ハンドル１１が速く操舵されると、急激な電圧（電流）変化を必要とする場合があり、電動モータ１５の制御応答性が悪いと、操舵機構に異音および不具合が発生する場合がある。しかし、この第３制御例によれば、このような場合には、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられないので、すなわち高い値から低い値に切換えられないので、電動モータ１５の制御応答性は以前の高い状態に保たれ、操舵機構における異音または不具合の発生が防止される。
【００５０】
また、電動モータ１５の制御応答性が低く、実操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくない状態で、操舵機構に異音が発生しないように電動モータ１５に対する制御がチューニングされている場合には、前記絶対値｜θ｜が大きい状態で操舵ハンドル１１が速く操舵されると、急激な電圧（電流）変化を必要とする場合があり、電動モータ１５の制御応答性を急に高くすると、操舵機構の応答性とのずれにより異音が発生し、またシステム異常に至る場合がある。しかし、このような場合には、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられないので、すなわち低い値から高い値に切換えられないので、電動モータ１５の制御応答性が急激に過度に高くなることがなく、操舵機構における異音および不具合の発生が防止される。
【００５１】
なお、この第３制御例において、実操舵角θおよび操舵速度ωに応じたＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの変更制御に対してヒステリシス特性をもたせるように変形することも可能である。この変形例においては、ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、図１３のゲイン変更条件判定プログラムに代えて、図１４のゲイン変更条件判定プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。
【００５２】
このゲイン変更条件判定プログラムにおいては、ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、ステップＳ４０におけるプログラムの実行開始後、ステップＳ４１にて実操舵角θおよび操舵速度ωを入力する。そして、ステップＳ４２〜Ｓ４６の処理によりエンド条件フラグＥＦＬを実操舵角θの変化に応じて“０”または“１”に設定する。すなわち、図１５(Ａ)に示すように、エンド条件フラグＥＦＬが“０”に設定されている状態では、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1（例えば、５００度）よりも大きくなったときに初めてエンド条件フラグＥＦＬを“１”に変更する。一方、エンド条件フラグＥＦＬが“１”に設定されている状態では、実操舵角θの絶対値｜θ｜が前記操舵角θ1よりも小さな所定の操舵角θ2（例えば、４９０度）未満になったときに初めてエンド条件フラグＥＦＬを“０”に変更する。
【００５３】
また、ステップＳ４８〜Ｓ５２の処理により操舵速度条件フラグＶＦＬを操舵速度ωの変化に応じて“０”または“１”に設定する。すなわち、図１５(Ｂ)に示すように、操舵速度条件フラグＶＦＬが“０”に設定されている状態では、操舵速度ωの絶対値｜ω｜が所定の操舵速度ω1（例えば、１００度／秒）未満になったときに初めて操舵速度条件フラグＶＦＬを“１”に変更する。一方、操舵速度条件フラグＶＦＬが“１”に設定されている状態では、操舵速度ωの絶対値｜ω｜が前記操舵速度ω1よりも大きな所定の操舵速度ω2（例えば、２００度／秒）よりも大きくなったときに初めて操舵速度条件フラグＶＦＬを“０”に変更する。
【００５４】
そして、ステップＳ４７，Ｓ５３〜Ｓ５５の処理により、エンド条件フラグＥＦＬが“０”であり、または操舵速度条件フラグＶＦＬが“０”であるとき、フラグＦＬＧを“０”に設定する。また、エンド条件フラグＥＦＬが“１”であり、かつ操舵速度条件フラグＶＦＬが“１”であるとき、フラグＦＬＧを“１”に設定する。そして、ＰＩゲイン設定部ＢＬ６は、前記第３制御例と同様にして、このフラグＦＬＧに従ってＰゲインＫpおよびＩゲインＫiを変更制御する。その結果、実操舵角θおよび操舵速度ωの変化に応じたＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの変更制御に対してヒステリシス特性が付加される。
【００５５】
この第３制御例の変形例によれば、実操舵角θおよび操舵速度ωの変化に対して、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換えの頻度が緩和される。その結果、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換え、すなわち電動モータ１５への駆動電流の頻繁な切り換えが緩和されて、操舵機構における異音の発生がより良好に抑制される。
【００５６】
ｄ．第４制御例
次に、第４制御例について説明すると、この第４制御例に係る電子制御ユニット２４の機能ブロック図は図１６に示されている。この図１６の機能ブロック図は、第３制御例に関する図１２の機能ブロック図の操舵速度演算部ＢＬ９を省略して、ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０には、操舵速度ωに代えて電流センサ２５ａによって検出された電動モータ１５に流れる実電流値Ｉが入力されている。その他の部分に関しては、図１２の機能ブロック図の場合と同じであるので、前記第３制御例とは異なる部分についてのみ説明して、その他の部分に関しては説明を省略する。
【００５７】
ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、図１３のステップＳ３１，Ｓ３３の処理をステップＳ３１ａ，Ｓ３３ａの処理に変更した図１７のステップＳ３０〜Ｓ３６からなるゲイン変更条件判定プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。ステップＳ３１ａにおいては、前記第３制御例の操舵速度ωに代えて、電流センサ２５ａによって検出された実電流値Ｉを入力する。ステップＳ３３ａにおいては、実電流値Ｉの絶対値｜Ｉ｜が所定の電流値Ｉ1（例えば、３０Ａ）よりも大きいか否かを判定する。なお、この所定の電流値Ｉ１は、車速Ｖがほぼ１０ｋｍ／ｈである状態で、操舵ハンドル１１が操舵角±５００度程度に操舵される際（ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換えが行われる際）に電動モータ１５に流れる電流値である。
【００５８】
そして、この図１７のゲイン変更条件判定プログラムの実行により、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1以下または実電流値Ｉの絶対値｜Ｉ｜が所定の電流値Ｉ1以下であるとき、フラグＦＬＧを“０”に設定する。また、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1よりも大きく、かつ実電流値Ｉの絶対値｜Ｉ｜が所定の電流値Ｉ1よりも大きいとき、フラグＦＬＧを“１”に設定する。
【００５９】
このような第４制御例においては、第２制御例によるＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換え制御に加えて、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1より大きくても、実電流値Ｉの絶対値｜Ｉ｜が所定の電流値Ｉ1よりも大きくならない限り、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられない。言い換えれば、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1程度になっても、車速Ｖが高ければ、実電流値Ｉの絶対値｜Ｉ｜は大きくならないので（図３参照）、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられない。その結果、操舵ハンドル１１が大きく操舵される車両の停止時または極低速時に合わせて、操舵機構から異音が発生しないように通常定数Ｋp1，Ｋi1および異音対応定数Ｋp2，Ｋi2を設定しても、高速走行時にＰゲインＫpおよびＩゲインＫiが通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられることがなくなり、操舵フィーリングの悪化を防止できる。
【００６０】
なお、この第４制御例において、実操舵角θおよび実電流値Ｉに応じたＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの変更制御に対してヒステリシス特性をもたせるように変形することも可能である。この変形例においても、ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、図１７のゲイン変更条件判定プログラムに代えて、図１４のゲイン変更条件判定プログラムを変形したプログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。
【００６１】
図１４のゲイン変更条件判定プログラムを変形したプログラムにおいては、ステップＳ４１にて操舵速度ωに代えて実電流値Ｉを入力するとともに、ステップＳ４９の判定処理を図１７のステップＳ３３ａの判定処理に変更する。また、ステップＳ５０の判定処理を、実電流値Ｉの絶対値｜Ｉ｜が所定の電流値Ｉ1よりも小さな所定の電流値Ｉ2未満であるかを判定する処理に変更して、実電流値Ｉの絶対値｜Ｉ｜が所定の電流値Ｉ2未満であればプログラムをステップＳ５２に進め、実電流値Ｉの絶対値｜Ｉ｜が所定の電流値Ｉ2以上であればプログラムをステップＳ５３に進めるようにすればよい。なお、この場合の上記操舵速度条件フラグＶＦＬは、電流条件フラグＶＦＬと読み替えるものとする。
【００６２】
その結果、この第４制御例の変形例によっても、実操舵角θおよび実電流値Ｉの変化に対して、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換えの頻度が緩和される。したがって、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換え、すなわち電動モータ１５への駆動電流の頻繁な切り換えが緩和されて、操舵機構における異音の発生がより良好に抑制される。
【００６３】
なお、前記第４実施形態およびその変形例においては、実電流値ＩをＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換えの制御に利用した。しかし、この実電流値Ｉは電動モータ１５に流れる電流を表していればよく、目標電流値Ｉ＊と実電流値Ｉはほぼ等しいので、実電流値Ｉに代えて目標電流値Ｉ＊を利用するようにしてもよい。
【００６４】
ｅ．第５制御例
次に、第５制御例について説明すると、この第５制御例に係る電子制御ユニット２４の機能ブロック図は図１８に示されている。この図１８の機能ブロック図は、第３制御例に関する図１２の機能ブロック図の操舵速度演算部ＢＬ９に代えて電流変化率計算部ＢＬ１１を用い、ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０には、操舵速度ωに代えて電流変化率計算部ＢＬ１１によって計算された電流変化率Ｉrtが入力されている。その他の部分に関しては、図１２の機能ブロック図の場合と同じであるので、前記第３制御例とは異なる部分についてのみ説明して、その他の部分に関しては説明を省略する。
【００６５】
電流変化率計算部ＢＬ１１は、図１９のステップＳ６０〜Ｓ６５からなる電流変化率計算プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行して、操舵トルクＴの変化率に対する目標電流値Ｉ＊の変化率の比の値を電流変化率Ｉrtとして計算する。具体的には、ステップＳ６１にて、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクＴおよび目標電流値決定部ＢＬ１によって決定された目標電流値Ｉ＊を入力する。次に、ステップＳ６２にて、今回処理時の操舵トルクＴnewから前回処理時の操舵トルクＴoldを減算し、減算結果Ｔnew−Ｔoldの絶対値｜Ｔnew−Ｔold｜をトルク変化分ΔＴとして計算する。次に、ステップＳ６３にて、今回処理時の目標電流値Ｉ＊newから前回処理時の目標電流値Ｉ＊oldを減算し、減算結果Ｉ＊new−Ｉ＊oldの絶対値｜Ｉ＊new−Ｉ＊old｜を目標電流値変化分ΔＩ＊として計算する。そして、ステップＳ６４にて、目標電流値変化分ΔＩ＊をトルク変化分ΔＴで除算して、電流変化率Ｉrtを計算する。
【００６６】
ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、図１３のステップＳ３１，Ｓ３３の処理をステップＳ３１ｂ，Ｓ３３ｂの処理に変更した図２０のステップＳ３０〜Ｓ３６からなるゲイン変更条件判定プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。ステップＳ３１ｂにおいては、前記第３制御例の操舵速度ωに代えて、電流変化率計算部ＢＬ１１によって計算された電流変化率Ｉrtを入力する。ステップＳ３３ｂにおいては、電流変化率Ｉrtが所定の電流変化率Irt1（例えば、２００Ａ／Ｎｍ）よりも大きいか否かを判定する。
【００６７】
そして、この図２０のゲイン変更条件判定プログラムの実行により、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1以下または電流変化率Ｉrtが所定の電流変化率Ｉrt1以下であるとき、フラグＦＬＧを“０”に設定する。また、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1よりも大きく、かつ電流変化率Ｉrtが所定の電流変化率Ｉrt1よりも大きいとき、フラグＦＬＧを“１”に設定する。
【００６８】
このような第５制御例においては、第２制御例によるＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換え制御に加えて、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1より大きくても、電流変化率Ｉrtが所定の電流変化率Ｉrt1よりも大きくならない限り、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられない。この電流変化率Ｉrtは、必要なアシスト力に対する電動モータ１５によって発生されるトルク変動の大きさ、すなわちその値の増加により異音が発生し易い状況を示している。そして、この電流変化率Ｉrtが小さいときには、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2への切換えが禁止され、電流変化率Ｉrtが大きくなると前記ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切り換えが許容される。その結果、異音が発生し易い状況下で、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2へ切換えられ易くなるための、異音の低減と良好な操舵フィーリングの両立が可能となる。
【００６９】
なお、この第５制御例において、実操舵角θおよび実電流値Ｉに応じたＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの変更制御に対してヒステリシス特性をもたせるように変形することも可能である。この変形例においても、ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、図２０のゲイン変更条件判定プログラムに代えて、図１４のゲイン変更条件判定プログラムを変形したプログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。
【００７０】
図１４のゲイン変更条件判定プログラムを変形したプログラムにおいては、ステップＳ４１にて操舵速度ωに代えて電流変化率Ｉrtを入力するとともに、ステップＳ４９の判定処理を図２０のステップＳ３３ｂの判定処理に変更する。また、ステップＳ５０の判定処理を、電流変化率Ｉrtが所定の電流変化率Ｉrt1よりも小さな所定の電流変化率Ｉrt2未満であるかを判定する処理に変更して、電流変化率Ｉrtが所定の電流変化率Ｉrt2未満であればプログラムをステップＳ５２に進め、電流変化率Ｉrtが所定の電流変化率Ｉrt2以上であればプログラムをステップＳ５３に進めるようにすればよい。なお、この場合の上記操舵速度条件フラグＶＦＬは、電流変化率条件フラグＶＦＬと読み替えるものとする。
【００７１】
その結果、この第５制御例の変形例によっても、実操舵角θおよび電流変化率Ｉrtの変化に対して、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換えの頻度が緩和される。したがって、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換え、すなわち電動モータ１５への駆動電流の頻繁な切り換えが緩和されて、操舵機構における異音の発生がより良好に抑制される。
【００７２】
なお、前記第５実施形態およびその変形例においては、目標電流値I＊を電流変化率Ｉrtの計算に利用した。しかし、この目標電流値Ｉ＊は電動モータ１５に流れる電流を表していればよく、目標電流値Ｉ＊と実電流値Ｉはほぼ等しいので、目標電流値Ｉ＊に代えて実電流値Ｉを利用するようにしてもよい。
【００７３】
ｆ．第６制御例
次に、第６制御例について説明すると、この第６制御例に係る電子制御ユニット２４の機能ブロック図は図２１に示されている。この図２１の機能ブロック図は、第３制御例に関する図１２の機能ブロック図の操舵速度演算部ＢＬ９を省略して、ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０には、操舵速度ωに代えて車速センサ２３によって検出された車速Ｖが入力されている。その他の部分に関しては、図１２の機能ブロック図の場合と同じであるので、前記第３制御例とは異なる部分についてのみ説明して、その他の部分に関しては説明を省略する。
【００７４】
ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、図１３のステップＳ３１，Ｓ３３の処理をステップＳ３１ｃ，Ｓ３３ｃの処理に変更した図２２のステップＳ３０〜Ｓ３６からなるゲイン変更条件判定プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。ステップＳ３１ｃにおいては、前記第３制御例の操舵速度ωに代えて、車速センサ２３によって検出された車速Ｖを入力する。ステップＳ３３ｃにおいては、車速Ｖが所定の車速Ｖ1（例えば、１０ｋｍ／ｈ）よりも小さいか否かを判定する。
【００７５】
そして、この図２２のゲイン変更条件判定プログラムの実行により、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1以下または車速Ｖが所定の車速Ｖ1以上であるとき、フラグＦＬＧを“０”に設定する。また、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1よりも大きく、かつ車速Ｖが所定の車速Ｖ1よりも小さいとき、フラグＦＬＧを“１”に設定する。
【００７６】
このような第６制御例においては、第２制御例によるＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換え制御に加えて、実操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1より大きくても、車速Ｖが所定の車速Ｖ1以下でない限り、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiは通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられない。その結果、操舵ハンドル１１が大きく操舵される車両の停止時または極低速時に合わせて、操舵機構から異音が発生しないように通常定数Ｋp1，Ｋi1および異音対応定数Ｋp2，Ｋi2を設定しても、高速走行時にＰゲインＫpおよびＩゲインＫiが通常定数Ｋp1，Ｋi1から異音対応定数Ｋp2，Ｋi2に切換えられることなくなり、操舵フィーリングの悪化を防止できる。
【００７７】
なお、この第６制御例において、実操舵角θおよび車速Ｖに応じたＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの変更制御に対してヒステリシス特性をもたせるように変形することも可能である。この変形例においても、ゲイン変更条件判定部ＢＬ１０は、図２２のゲイン変更条件判定プログラムに代えて、図１４のゲイン変更条件判定プログラムを変形したプログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。
【００７８】
図１４のゲイン変更条件判定プログラムを変形したプログラムにおいては、ステップＳ４１にて操舵速度ωに代えて車速Ｖを入力するとともに、ステップＳ４９の判定処理を図２２のステップＳ３３ｃの判定処理に変更する。また、ステップＳ５０の判定処理を、車速Ｖが所定の車速Ｖ1よりも大きな所定の車速Ｖ2（例えば、２０ｋｍ／ｈ）よりも大きいかを判定する処理に変更して、車速Ｖが所定の車速Ｖ2よりも大きければプログラムをステップＳ５２に進め、車速Ｖが所定の車速Ｖ2以下であればプログラムをステップＳ５３に進めるようにすればよい。なお、この場合の上記操舵速度条件フラグＶＦＬは、車速条件フラグＶＦＬと読み替えるものとする。
【００７９】
その結果、この第６制御例の変形例によっても、実操舵角θおよび車速Ｖの変化に対して、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換えの頻度が緩和される。したがって、ＰゲインＫpおよびＩゲインＫiの切換え、すなわち電動モータ１５への駆動電流の頻繁な切り換えが緩和されて、操舵機構における異音の発生がより良好に抑制される。
【００８０】
ｇ．その他の変形例
上記実施形態のその他の変形例について図面を用いて説明すると、図２３ないし図２８は上記第１ないし第６制御例の変形例に係る機能ブロックを示している。これらの各機能ブロック図においては、図２、図８、図１２、図１６、図１８および図２１に示した第１ないし第６制御例の機能ブロックの各ＰＩゲイン設定部ＢＬ６の後段にローパスフィルタ処理部ＢＬ１２がそれぞれ接続されている。これらのローパスフィルタ処理部ＢＬ１２は、ＰＩゲイン設定部ＢＬ６に設定されるＰゲインＫpおよびIゲインＫiを順次入力して、入力したこれらのＰゲインＫpおよびIゲインＫiにそれぞれローパルフィルタ処理を施してＰゲイン制御部ＢＬ４およびＩゲイン制御部ＢＬ５にそれぞれ出力する。
【００８１】
これによれば、電流偏差ΔＩおよびその積分値∫ΔＩdtに乗算されるＰゲインＫpおよびIゲインＫiがなまされ、ＰゲインＫpおよびIゲインＫiが切換えられても、制御電圧値Ｅoが滑らかに変化するとともに電動モータ１５に流れる駆動電流も滑らかに変化する。したがって、ＰゲインＫpおよびIゲインＫiが切換えられても、電動モータ１５による操舵アシスト力は滑らかに変化し、運転者は操舵ハンドル１１の回動操作に違和感を覚えなくなる。
【００８２】
さらに、本発明は上記実施形態およびその変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係る操舵アシスト機能を有する車両の操舵装置の全体概略図である。
【図２】本発明の第１制御例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図３】操舵トルクと、車速と、目標電流値との関係を示すグラフである。
【図４】(Ａ)は操舵角とＰゲインとの関係を示すグラフであり、(Ｂ) 操舵角とＩゲインとの関係を示すグラフである。
【図５】(Ａ)は操舵角とＰゲインとの他の関係例を示すグラフであり、(Ｂ)は操舵角とＩゲインとの他の関係例を示すグラフである。
【図６】(Ａ)は操舵角とＰゲインとのさらに他の関係例を示すグラフであり、(Ｂ)は操舵角とＩゲインとのさらに他の関係例を示すグラフである。
【図７】(Ａ)は操舵角とＰゲインとのさらに他の関係例を示すグラフであり、(Ｂ)は操舵角とＩゲインとのさらに他の関係例を示すグラフである。
【図８】本発明の第２制御例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図９】図８の操舵角判定部にて実行される操舵角判定プログラムを示すフローチャートである。
【図１０】図８のＰＩゲイン設定部にて実行されるＰＩゲイン設定プログラムを示すフローチャートである。
【図１１】ＰゲインおよびＩゲインを記憶したメモリマップを説明するための図である。
【図１２】本発明の第３制御例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図１３】図１２のゲイン変更条件判定部にて実行されるゲイン変更条件判定プログラムを示すフローチャートである。
【図１４】図１２のゲイン変更条件判定プログラムの変形例を示すフローチャートである。
【図１５】(Ａ)は操舵角とエンド条件フラグとの関係を示すグラフであり、(Ｂ)は操舵速度と操舵速度条件フラグとの関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の第４制御例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図１７】図１６のゲイン変更条件判定部にて実行されるゲイン変更条件判定プログラムを示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第５制御例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図１９】図１８の電流変化率計算部にて実行される電流変化率計算プログラムを示すフローチャートである。
【図２０】図１８のゲイン変更条件判定部にて実行されるゲイン変更条件判定プログラムを示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第６制御例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図２２】図２１のゲイン変更条件判定部にて実行されるゲイン変更条件判定プログラムを示すフローチャートである。
【図２３】上記第１制御例の変形例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図２４】上記第２制御例の変形例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図２５】上記第３制御例の変形例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図２６】上記第４制御例の変形例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図２７】上記第５制御例の変形例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図２８】上記第６制御例の変形例に係り、図1の電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１３…ピニオンギヤ、１４…ラックバー、１５…電動モータ、１６…ボールねじ機構、２１…操舵トルクセンサ、２２…操舵角センサ、２３…車速センサ、２４…電子制御ユニット、２５…駆動回路、２５ａ…電流センサ
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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