(57)【要約】【課題】ハンドル２が中立点まで戻らずに停止した場合であっても、ハンドル戻し制御電流の残留成分に相当する残留制御電流を除去し、制御装置１１およびモータの発熱を抑制することができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。【解決手段】車両のドライバによる操舵トルクを補助するためのアシストトルクを発生するアシストモータ７と、少なくとも操舵トルクに基づいて、アシストモータ７に通電すべき目標電流を演算する制御装置１１とを備え、制御装置１１は、車両のハンドル２を中立点に戻す方向に目標電流を補正するためのハンドル戻し制御電流を出力するハンドル戻し制御手段１４と、ハンドル２が中立点まで戻らずに停止した場合に、ハンドル戻し制御電流の残留成分に相当する残留制御電流を除去する残留制御電流除去手段１５とを含むものである。【選択図】図３
2007161005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のドライバによる操舵トルクを補助するためのアシストトルクを発生するモータと、
少なくとも前記操舵トルクに基づいて、前記モータに通電すべき目標電流を演算する目標電流演算手段と
を備え、
前記目標電流演算手段は、
前記車両のハンドルを中立点に戻す方向に前記目標電流を補正するためのハンドル戻し制御電流を出力するハンドル戻し制御手段と、
前記ハンドルが前記中立点まで戻らずに停止した場合に、前記ハンドル戻し制御電流の残留成分に相当する残留制御電流を除去する残留制御電流除去手段と
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】
前記残留制御電流除去手段は、入力された信号の特定の周波数成分を遮断する周波数抽出手段を有し、
前記残留制御電流除去手段は、前記周波数抽出手段を用いて前記ハンドル戻し制御電流の特定の周波数成分を遮断することにより、前記残留制御電流を除去すること
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】
前記残留制御電流除去手段は、前記車両の車両状態から状態量を演算する状態量演算手段と、前記周波数抽出手段を有効にするか否かを選択するスイッチング手段とをさらに有し、
前記残留制御電流除去手段は、前記状態量に応じて前記スイッチング手段の状態を設定することにより、前記残留制御電流を除去すること
を特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記残留制御電流除去手段は、前記車両の車両状態から状態量を演算する状態量演算手段と、前記状態量に応じて前記周波数抽出手段の時定数を演算する時定数演算手段とをさらに有し、
前記残留制御電流除去手段は、前記時定数に応じて前記周波数抽出手段の周波数遮断帯域を可変設定することにより、前記残留制御電流を除去すること
を特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記状態量演算手段は、前記車両状態が定常状態であるか非定常状態であるかを検出し、検出結果を前記状態量として出力する定常状態検出手段を含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記状態量演算手段は、前記車両状態の変化率を演算し、演算結果を前記状態量として出力する変化率演算手段を含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記車両状態は、前記ハンドルのハンドル角、前記ハンドルのハンドル角速度、前記モータに流れるモータ電流値、および前記操舵トルクの何れか１つ、あるいは少なくとも２つ以上の組み合わせによって構成されることを特徴とする請求項３から請求項６までの何れか１項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】
この発明は、モータによりドライバの操舵トルクを補助するためのアシストトルクを発生するとともに、車両のハンドルを中立点に戻す機能を有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は、モータをＰＷＭ制御により回転駆動する手段と、舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、車速を検出する車速センサとを備えている。
また、操舵トルクの検出値が所定範囲内にあり、車速センサが検出した車速が第１車速より高く、舵角速度検出手段が検出した舵角速度が第１舵角速度より高いときに、モータを制動し、車速が第１車速より低いときおよび車速が、第１車速と第１車速より高い第２車速との間にあり、舵角速度が第１舵角速度より低いときに、モータを駆動して舵輪を舵角中点へ戻している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６８１２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電動パワーステアリング装置では、車速および舵角速度によって舵輪を舵角中点に戻す条件を決定し、相対舵角から求められる絶対舵角に対応したハンドル戻し電流を付加することにより、低速走行時にハンドル戻しを実現している。
しかしながら、ハンドル戻し電流は、絶対舵角によって決定されるので、ステアリング内外部の摩擦や路面の傾き等による影響が、ハンドル戻し電流によるトルクと釣り合い、ハンドルが絶対舵角０度まで戻らない場合がある。
このとき、この舵角に応じたハンドル戻し電流が制御装置内部およびモータに流れ続け、過剰な発熱が生じるという問題点があった。
【０００５】
また、制御装置内部およびモータに過剰な発熱が生じることにより、電動パワーステアリング装置の緊急停止あるいは故障を発生させるという問題点もあった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、ハンドルが中立点まで戻らずに停止した場合であっても、ハンドル戻し制御電流の残留成分に相当する残留制御電流を除去し、制御装置およびモータの発熱を抑制することができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両のドライバによる操舵トルクを補助するためのアシストトルクを発生するモータと、少なくとも操舵トルクに基づいて、モータに通電すべき目標電流を演算する目標電流演算手段とを備え、目標電流演算手段は、車両のハンドルを中立点に戻す方向に目標電流を補正するためのハンドル戻し制御電流を出力するハンドル戻し制御手段と、ハンドルが中立点まで戻らずに停止した場合に、ハンドル戻し制御電流の残留成分に相当する残留制御電流を除去する残留制御電流除去手段とを含むものである。
【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、ハンドルが中立点まで戻らずに停止した場合であっても、残留制御電流除去手段がハンドル戻し制御電流の残留成分に相当する残留制御電流を除去する。
そのため、制御装置およびモータの過剰な発熱を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置のステアリング機構１を示す構成図である。
図１において、ステアリング機構１は、ハンドル２と、ステアリング軸３と、ピニオンギア４と、ハンドル角検出手段５と、トルクセンサ６と、アシストモータ７（モータ）と、モータギア８と、ラック軸９と、タイヤ１０と、制御装置１１（目標電流演算手段）と、車速検出器１２とを有している。
【００１１】
自動車のドライバが操舵するハンドル２は、ステアリング軸３の一端に連結されている。また、ハンドル２には、ハンドル角を検出してハンドル角信号を出力するハンドル角検出手段５が取り付けられている。
ステアリング軸３には、ドライバの操舵による操舵トルクを検出して操舵トルク信号を出力するトルクセンサ６が取り付けられている。また、ステアリング軸３には、操舵トルクを補助するアシストトルクを発生する電動のアシストモータ７が、モータギア８を介して取り付けられている。
【００１２】
ステアリング軸３の他端には、操舵トルクとアシストトルクとを足し合わせて求められ、ステアリング軸３の回転方向に運動する合成トルクを直線方向の運動に変換するピニオンギア４が連結されている。
また、ピニオンギア４には、ラック軸９を介してタイヤ１０が接続されている。
また、車速検出器１２は、車両の車速を検出して車速信号を制御装置１１に出力する。
【００１３】
制御装置１１には、ハンドル角信号、操舵トルク信号、車速信号、アシストモータ７のモータ検出電流信号、およびアシストモータ７のモータ検出電圧信号が入力される。
また、制御装置１１は、上記の入力に基づいてアシストモータ７を駆動させるための目標電流値を演算し、目標電流値から印加電圧を生成してアシストモータ７に出力する。
【００１４】
図２は、図１に示した電動パワーステアリング装置の制御装置１１を周辺機器とともに示すブロック図である。
図２において、制御装置１１は、操舵アシスト電流演算手段１３と、ハンドル戻し制御手段１４と、残留制御電流除去手段１５と、加減算器１６とを有している。また、制御装置１１には、トルクセンサ６、車速検出器１２、およびハンドル角検出手段５から、それぞれ操舵トルク信号、車速信号、およびハンドル角信号が入力される。
また、制御装置１１は、ＣＰＵとプログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されており、制御装置１１を構成する各ブロックは、メモリにソフトウェアとして記憶されている。
【００１５】
操舵アシスト電流演算手段１３は、操舵トルク信号および車速信号に基づいて、あらかじめ記憶された出力マップを参照して操舵アシスト電流を演算して出力する。
ハンドル戻し制御手段１４は、車速信号およびハンドル角信号に基づいて、ハンドル２を中立点に戻すために必要なハンドル戻し制御電流を演算して出力する。
残留制御電流除去手段１５は、ハンドル戻し制御電流およびハンドル角信号に基づいて、ハンドル戻し制御電流の残留成分に相当する残留制御電流を除去して出力電流を出力する。
操舵アシスト電流と出力電流とは、加減算器１６で合算されて、アシストモータ７に出力される。
【００１６】
図３は、図２に示した残留制御電流除去手段１５を詳細に示すブロック図である。
図３において、残留制御電流除去手段１５は、ハイパスフィルタ１７（以下「ＨＰＦ１７」略称する）（周波数抽出手段）と、定常状態検出手段１８と、スイッチング手段１９とを有している。また、残留制御電流除去手段１５には、ハンドル戻し制御手段１４およびハンドル角検出手段５から、それぞれハンドル戻し制御電流およびハンドル角信号が入力される。
【００１７】
ＨＰＦ１７は、入力された信号の低周波成分を遮断する。
定常状態検出手段１８は、ハンドル角信号に基づいて、ハンドル角が定常状態であるか非定常状態であるかを検出し、検出結果を状態量としてスイッチング手段１９に出力する。
ここで、定常状態検出手段１８は、ハンドル２がハンドル戻し制御手段１４により戻され、ハンドル角が変化している間を非定常状態、ハンドル戻し制御が停滞し一定舵角を残した状態を保っている間を定常状態と判定する。
【００１８】
スイッチング手段１９は、ＨＰＦ１７を有効にするか否かを選択する。
残留制御電流除去手段１５は、定常状態検出手段１８から出力される状態量が、定常状態である場合には、ＨＰＦ１７が有効になるようにスイッチング手段１９を設定する。このとき、残留制御電流除去手段１５からは、ハンドル戻し制御電流から低周波成分が除去された電流が、出力電流として出力される。
また、定常状態検出手段１８から出力される状態量が、非定常状態である場合には、ＨＰＦ１７が無効になるようにスイッチング手段１９を設定する。このとき、残留制御電流除去手段１５からは、ハンドル戻し制御電流がそのまま出力電流として出力される。
【００１９】
以下、図４のフローチャートを参照しながら、上記構成の残留制御電流除去手段１５の動作について説明する。
まず、ハンドル戻し制御手段１４から出力されたハンドル戻し制御電流が読み込まれ、制御装置１１のメモリに記憶される（ステップＳ３１）。
また、ハンドル角検出手段５から出力されたハンドル角信号が読み込まれ、メモリに記憶される（ステップＳ３２）。
【００２０】
続いて、ハンドル戻し制御電流は、ＨＰＦ１７で低周波成分が除去され、除去後の電流がメモリに記憶される（ステップＳ３３）。
また、ハンドル角信号に基づいて、車両の状態量が定常状態検出手段１８で検出され、ハンドル角が定常状態の場合には「１」が、非定常状態の場合には「０」が出力されて、メモリに記憶される（ステップＳ３４）。
【００２１】
次に、定常状態検出手段１８から「１」が出力されたか否かが判定される（ステップＳ３５）。
ステップＳ３５において、定常状態検出手段１８から「１」が出力された（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、上記ステップＳ３３で記憶された電流が、出力電流として制御装置１１のメモリに記憶される（ステップＳ３６）。
【００２２】
一方、ステップＳ３５において、定常状態検出手段１８から「０」が出力された（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、上記ステップＳ３１で記憶されたハンドル戻し制御電流が、出力電流として制御装置１１のメモリに記憶される（ステップＳ３７）。
続いて、出力電流としてメモリに記憶された値が出力され（ステップＳ３８）、図４の処理が終了する。
【００２３】
図５は、図３に示した残留制御電流除去手段１５において、定常状態および非定常状態に基づいてスイッチング手段１９を設定した場合におけるゲインの周波数特性をそれぞれ示す説明図である。
図５において、非定常状態の場合には、スイッチング手段１９で、ＨＰＦ１７を有効にしない経路が選択される。そのため、ゲインは一定値となり、入力されるハンドル戻し制御電流は、全ての周波数帯域において減衰することなく、入力された電流がそのまま出力電流として出力される。
これに対して、図５において、定常状態の場合には、スイッチング手段１９で、ＨＰＦ１７を有効にする経路が選択される。そのため、低周波領域のゲインが小さくなり、入力されるハンドル戻し制御電流は、低周波成分が減衰した電流が出力電流として出力される。
【００２４】
ハンドル戻し制御の収束時において、ハンドル戻し制御電流は、ほぼ一定値を保って停止しているので、周波数帯域の低い電流が多く含まれている。そこで、ハンドル戻し制御電流をＨＰＦ１７に通過させて低周波成分を減衰させることによって、効果的に残留制御電流を除去することができる。
なお、具体的には、ＨＰＦ１７の接点周波数は、１．０Ｈｚ以下、好ましくは０．５Ｈｚ以下であることが望ましい。
【００２５】
図６は、ハンドル戻し制御において、図３に示した残留制御電流除去手段１５を使用した場合と使用しない場合とについて、時間に対するハンドル角および出力電流をそれぞれ示す説明図である。
図６において、期間Ｔ１は、ハンドル戻し制御によってハンドル２が順調に戻っている状態を示している。ハンドル角は、ハンドル戻し制御によって減少している。また、ハンドル戻し制御電流は、ハンドル角の減少に伴って減少している。
このとき、定常状態検出手段１８は、非定常状態であると判断しており、ハンドル戻し制御電流が、そのまま出力電流として出力される。
【００２６】
これに対して、図６において、期間Ｔ２は、時刻ｔ１を境にして、ハンドル戻し制御を行ってもハンドル２が動かない状態を示している。また、ハンドル角が減少しないために、ハンドル戻し制御電流も減少していない。
このとき、定常状態検出手段１８は、定常状態であると判断しており、残留制御電流除去手段１５を使用しない場合は、ハンドル戻し制御電流がそのまま出力電流として出力される。
ここで、残留制御電流除去手段１５を使用した場合は、残留制御電流除去手段１５内部のスイッチング手段１９が、ＨＰＦ１７を有効にする経路に設定されることによって、入力されるハンドル戻し制御電流の低周波成分が減衰した電流が出力電流として出力される。
【００２７】
図７は、実際のハンドル戻し制御について、図３に示した残留制御電流除去手段１５を使用した場合と使用しない場合とについて、時間に対する出力電流を示す説明図である。
このハンドル戻し制御は、時刻０秒を基準にして、１０度の舵角からハンドル２を離した場合における電流の変化を示している。
図７において、当初は、定常状態検出手段１８によって非定常状態と判定されており、ハンドル角の減少に伴って出力電流が減少している。
しかしながら、約１秒を境にハンドル２が停止し、定常状態検出手段１８によって、定常状態と判定される。
【００２８】
このとき、残留制御電流除去手段１５を使用しない場合は、ハンドル戻し制御電流がそのまま出力電流として出力される。
ここで、残留制御電流除去手段１５を使用した場合は、残留制御電流除去手段１５内部のスイッチング手段１９が、ＨＰＦ１７を有効にする経路に設定され、ハンドル戻し制御電流の低周波成分が減衰した電流が出力電流として出力されることにより、出力電力はほぼ０となる。
【００２９】
この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置によれば、残留制御電流除去手段１５に設けられた定常状態検出手段１８が、ハンドル角が定常状態であるか否かを判定し、定常状態であると判定された場合には、残留制御電流除去手段１５がＨＰＦ１７を用いてハンドル戻し制御電流の低周波成分が除去された電流を出力電流として出力する。
そのため、ハンドル２が中立点まで戻らずに停止した場合であっても、制御装置１１およびアシストモータ７の過剰な発熱を抑制することができる。
【００３０】
また、制御装置１１およびアシストモータ７の過剰な発熱を抑制することにより、車両内の不要な電力消費を防ぎ、エネルギー効率を向上させることができる。
【００３１】
また、制御装置１１およびアシストモータ７の過剰な発熱を抑制することにより、制御装置１１およびモータの過度の温度上昇を防ぎ、発熱による制御装置１１およびモータの緊急停止、あるいはモータそのものの故障を防ぐことができる。
【００３２】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の残留制御電流除去手段１５Ａを詳細に示すブロック図である。
図８において、残留制御電流除去手段１５Ａは、ＨＰＦ１７と、定常状態検出手段１８Ａと、スイッチング手段１９とを有している。また、残留制御電流除去手段１５Ａには、ハンドル戻し制御手段１４、ハンドル角検出手段５、および図示しないハンドル角速度検出手段から、それぞれハンドル戻し制御電流、ハンドル角信号、およびハンドル角速度信号が入力される。
その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００３３】
以下、図９のフローチャートを参照しながら、上記構成の残留制御電流除去手段１５Ａの動作について説明する。
なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
まず、ハンドル角速度検出手段から出力されたハンドル角速度信号が読み込まれ、メモリに記憶される（ステップＳ４１）。
【００３４】
続いて、ハンドル戻し制御電流は、ＨＰＦ１７で低周波成分が除去され、除去後の電流がメモリに記憶される（ステップＳ３３）。
また、ハンドル角信号およびハンドル角速度信号に基づいて、車両の状態量が定常状態検出手段１８Ａで検出され、ハンドル角信号およびハンドル角速度信号の両方が定常状態の条件を満たす場合には「１」が、上記の条件を満たさない場合には、非定常状態として「０」が出力され、メモリに記憶される（ステップＳ４２）。
【００３５】
このとき、定常状態および非定常状態に基づいてスイッチング手段１９を設定した場合におけるゲインの周波数特性は、上記の図５と同等となる。また、残留制御電流除去手段１５を使用した場合と使用しない場合とについて、時間に対するハンドル角および出力電流は、上記の図６あるいは図７と同等になる。
【００３６】
この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置によれば、残留制御電流除去手段１５Ａにおいて、定常状態検出手段１８Ａにハンドル角信号およびハンドル角速度信号を入力して定常状態であるか否かを検出することにより、定常状態検出手段１８を２重化することできる。
そのため、より安定して残留制御電流を除去し、制御装置１１およびアシストモータ７の過度の温度上昇を防ぐことができ、安全性をさらに向上させることができる。
【００３７】
実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置の残留制御電流除去手段１５Ｂを詳細に示すブロック図である。
図８において、残留制御電流除去手段１５Ｂは、ＨＰＦ１７Ａと、定常状態検出手段１８と、時定数演算手段２０とを有している。また、残留制御電流除去手段１５Ｂには、ハンドル戻し制御手段１４およびハンドル角検出手段５から、それぞれハンドル戻し制御電流およびハンドル角信号が入力される。
【００３８】
ＨＰＦ１７Ａは、入力された信号の低周波成分を遮断する。
定常状態検出手段１８は、ハンドル角信号に基づいて、ハンドル角が定常状態であるか非定常状態であるかを検出し、検出結果を状態量として時定数演算手段２０に出力する。
時定数演算手段２０は、状態量が定常状態であるときは、接点周波数を最小周波数から最大周波数まで連続的に変化させる。また、状態量が非定常状態であるときは、接点周波数を最大周波数から最小周波数まで連続的に変化させる。
その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００３９】
以下、図１１のフローチャートを参照しながら、上記構成の残留制御電流除去手段１５Ｂの動作について説明する。
なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
まず、ステップＳ３５において、定常状態検出手段１８から「１」が出力された（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、時定数演算手段２０において、接点周波数Ｆが最小周波数Ｆ１から最大周波数Ｆ２まで連続的に変化される（ステップＳ５１）。
一方、ステップＳ３５において、定常状態検出手段１８から「０」が出力された（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、時定数演算手段２０において、接点周波数Ｆが最大周波数Ｆ２から最小周波数Ｆ１まで連続的に変化される（ステップＳ５２）。
【００４０】
ここで、ステップＳ５１およびステップＳ５２の動作は、定常状態あるいは非定常状態が継続している場合には、接点周波数Ｆの増減が持続される。また、状態が変化した場合には、そのときの接点周波数Ｆを境にして、それまでと反対の増減に転じる。
【００４１】
次に、接点周波数Ｆに基づいて、ＨＰＦ１７Ａの時定数Ｔが、時定数演算手段２０で演算され、制御装置１１のメモリに記憶される（ステップＳ５３）。
続いて、ＨＰＦ１７Ａの時定数がステップＳ５３で演算された時定数Ｔに変更される（ステップＳ５４）。
【００４２】
次に、ハンドル戻し制御電流は、ＨＰＦ１７Ａに入力されて（ステップＳ５５）、時定数Ｔに基づく周波数帯域の成分が除去された電流が、出力電流としてメモリに記憶される（ステップＳ５６）。
続いて、除去電流としてメモリに記憶された値が出力され（ステップＳ３８）、図９の処理が終了する。
【００４３】
図１２は、図１０に示した残留制御電流除去手段１５Ｂにおいて、定常状態および非定常状態に基づいて時定数を変化させた場合におけるゲインの周波数特性をそれぞれ示す説明図である。
図１２において、定常状態の場合には、ＨＰＦ１７Ａの接点周波数Ｆを最小周波数Ｆ１から最大周波数Ｆ２まで変化させることにより、ＨＰＦ１７Ａの低周波遮断帯域が高周波側に広がる。そのため、低周波領域のゲインが小さくなり、入力されるハンドル戻し制御電流は、低周波成分が減衰した電流が出力電流として出力される。
【００４４】
これに対して、図１２において非定常状態の場合には、ＨＰＦ１７Ａの接点周波数Ｆを最大周波数Ｆ２から最小周波数Ｆ１まで変化させることにより、ＨＰＦ１７Ａの低周波遮断帯域は、低周波側へ狭まる。そのため、低周波領域のゲインの減衰が緩和され、入力されるハンドル戻し制御電流は、次第に元の電流値へと回復され、入力された電流がそのまま出力電流として出力される。
なお、具体的には、ＨＰＦ１７Ａの最大周波数Ｆ２は０．５Ｈｚ以下、最小周波数Ｆ１は０．０００１Ｈｚ以下であることが望ましい。
【００４５】
図１３は、ハンドル戻し制御において、図１０に示した残留制御電流除去手段１５Ｂを使用した場合と使用しない場合とについて、時間に対するハンドル角、出力電流、および接点周波数をそれぞれ示す説明図である。
このハンドル戻し制御は、ハンドル２がハンドル戻し制御手段１４によって戻され、ステアリング内部の摩擦等によって一定の舵角を残した状態が継続した後に、ドライバによってさらに操舵された場合におけるハンドル角、出力電流、および接点周波数の変化を示している。
【００４６】
図１３において、定常状態検出手段１８は、ハンドル２がハンドル戻し制御手段１４により戻されている間を非定常状態、ステアリング内部の摩擦等によって一定の舵角を残した状態を保っている間を定常状態、ドライバによってさらに操舵されている間を非定常状態と判定している。
【００４７】
図１３において、期間Ｔ１１は、ハンドル戻し制御によってハンドル２が順調に戻っている状態を示している。ハンドル角は、ハンドル戻し制御によって減少している。また、ハンドル戻し制御電流は、ハンドル角の減少に伴って減少している。
このとき、定常状態検出手段１８での判断に基づいて、時定数演算手段２０の接点周波数Ｆは、最小周波数Ｆ１が設定され、この最小周波数Ｆ１に基づいた時定数Ｔが演算される。
ここで、この時定数Ｔを設定したＨＰＦ１７Ａは、入力されるハンドル戻し制御電流のほぼ全ての帯域を出力するので、ハンドル角に比例したハンドル戻し制御電流がそのまま出力電流として出力される。
【００４８】
次に、図１３において、期間Ｔ１２は、時刻ｔ１１を境にして、ハンドル戻し制御を行ってもハンドル２が動かない状態を示している。また、ハンドル角が減少しないために、ハンドル戻し制御電流も減少していない。
このとき、定常状態検出手段１８での判断に基づいて、時定数演算手段２０の接点周波数Ｆは、最小周波数Ｆ１から最大周波数Ｆ２まで徐々に変化され、最大周波数Ｆ２に基づいた時定数Ｔが演算される。
ここで、この時定数Ｔを設定したＨＰＦ１７Ａは、徐々に入力信号の低周波遮断帯域を高周波側に広げ、ハンドル戻し制御電流の高周波成分のみを通過させる。
ハンドル戻し制御の収束時において、ハンドル戻し制御電流は、ほぼ一定値を保って停止しているので、周波数帯域の低い電流が多く含まれている。
そこで、ハンドル戻し制御電流をＨＰＦ１７Ａに通過させて低周波成分を減衰させることによって、効果的に残留制御電流を除去することができる。
【００４９】
続いて、図１３において、期間Ｔ１３は、時刻ｔ１２におけるドライバによるハンドル２の操作によって、ハンドル角が徐々に増えていく状態を示している。ハンドル角は、操舵に伴って増大している。また、ハンドル戻し制御電流は、ハンドル角の増大に伴って増大している。
このとき、定常状態検出手段１８での判断に基づいて、時定数演算手段２０の接点周波数Ｆは、最大周波数Ｆ２から最小周波数Ｆ１まで徐々に変化され、最小周波数Ｆ１に基づいた時定数Ｔが演算される。
ここで、この時定数Ｔを設定したＨＰＦ１７Ａは、徐々に入力信号の低周波遮断帯域を低周波側に狭め、入力されるハンドル戻し制御電流のほぼ全ての帯域を出力するので、ハンドル角に比例したハンドル戻し制御電流がそのまま出力電流として出力される。
【００５０】
この発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置によれば、残留制御電流除去手段１５Ｂに設けられた定常状態検出手段１８が、ハンドル角が定常状態であるか否かを判定し、定常状態であると判定された場合には、時定数演算手段２０でＨＰＦ１７Ａの時定数Ｔを設定し、残留制御電流除去手段１５ＢがＨＰＦ１７を用いてハンドル戻し制御電流の低周波成分が除去された電流を出力電流として出力する。
そのため、ハンドル２が中立点まで戻らずに停止した場合であっても、制御装置１１およびアシストモータ７の過剰な発熱を抑制することができる。
【００５１】
また、残留制御電流除去手段１５Ｂによって、ハンドル戻し制御電流の低周波成分を減衰させ、残留制御電流を徐々に下げていくことにより、アシストモータ７によるアシストトルクの急激な変化を防ぎ、ドライバに違和感を与えることを防止することができる。
【００５２】
なお、上記実施の形態３に示した接点周波数Ｆを最小周波数Ｆ１から最大周波数Ｆ２へ変化させる周波数間隔、および変化タイミングは入力される車両状態量及び車両特性、操舵フィーリング趣向によって決定される。
ここで、本実施例で行った時定数演算手段２０以外の方法で接点周波数Ｆを変化させても同様の効果を得ることができる。
【００５３】
実施の形態４．
図１４は、この発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング装置の残留制御電流除去手段１５Ｃを詳細に示すブロック図である。
図１４において、残留制御電流除去手段１５Ｃは、ＨＰＦ１７Ａと、変化率検出手段２１と、時定数演算手段２０Ａとを有している。また、残留制御電流除去手段１５Ｃには、ハンドル戻し制御手段１４およびハンドル角検出手段５から、それぞれハンドル戻し制御電流およびハンドル角信号が入力される。
【００５４】
変化率検出手段２１は、ハンドル角の変化率を検出し、検出結果を状態量として時定数演算手段２０Ａに出力する。
時定数演算手段２０Ａは、変化率が小さい場合は、接点周波数を最小周波数から最大周波数まで連続的に変化させる。また、変化率が大きい場合は、接点周波数を最大周波数から最小周波数まで連続的に変化させる。
その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００５５】
以下、図１５のフローチャートを参照しながら、上記構成の残留制御電流除去手段１５Ｃの動作について説明する。
なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
【００５６】
まず、ハンドル角信号に基づいて、ハンドル角の変化率が、変化率検出手段２１で演算され、制御装置１１のメモリに記憶される（ステップＳ６１）。
続いて、ハンドル角の変化率に基づいて、時定数演算手段２０Ａで接点周波数Ｆが演算される（ステップＳ６２）。
ただし、ここで、接点周波数Ｆは最小周波数Ｆ１から最大周波数Ｆ２までの範囲とする。
【００５７】
この発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング装置によれば、残留制御電流除去手段１５Ｃに設けられた変化率検出手段２１が、ハンドル角の変化率を検出し、変化率に基づいて時定数演算手段２０ＡでＨＰＦ１７Ａの時定数Ｔを設定し、残留制御電流除去手段１５がＨＰＦ１７Ａを用いてハンドル戻し制御電流の低周波成分が除去された電流を出力電流として出力する。
そのため、ハンドル２が中立点まで戻らずに停止した場合であっても、制御装置１１およびアシストモータ７の過剰な発熱を抑制することができる。
【００５８】
また、変化率検出手段２１が検出した変化率に基づいて時定数演算手段２０ＡがＨＰＦ１７Ａの時定数を設定することにより、非定常状態から定常状態に移行する直前の状態においても、連続的に残留制御電流を徐々に下げていくことができるので、アシストモータ７によるアシストトルクの急激な変化を防ぎ、ドライバに違和感を与えることを防止することができる。
【００５９】
なお、上記実施の形態４に示した変化率と接点周波数の対応関係及び接点周波数の範囲は、入力される車両状態量および車両特性、操舵フィーリング趣向によって決定される。
ここで、本実施例で行った時定数演算手段２０以外の方法で接点周波数Ｆを変化させても同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態１〜４では、操舵アシスト電流演算手段１３は、操舵トルクおよび車速に基づいて、あらかじめ記憶された出力マップを参照して操舵アシスト電流を演算するアシストマップ補償を例として説明したが、
操舵アシスト電流は、アシストマップ補償の他に、ステアリング全体の発振を抑えるダンピング補償、ステアリング全体の慣性感を減ずる慣性補償等の様々な補償を組み合わせて用いてもよいし、アシストマップ補償以外の方法でアシスト電流を決定してもよい。
この場合も、上記実施の形態１〜４と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
また、上記実施の形態１〜４では、ハンドル戻し制御手段１４において、車速信号およびハンドル角信号を用いて、ハンドル２を中立点に戻すために必要なハンドル戻し制御電流を演算して出力するとして説明したが、これに限られるものではない。
ハンドル戻し制御電流は、ハンドル角速度、操舵トルク、および路面反力の何れか１つ、あるいは少なくとも２つ以上を組み合わせて演算されてもよい。
この場合も、上記実施の形態１〜４と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
また、上記実施の形態１〜４では、周波数抽出手段としてＨＰＦ１７を用いたが、これに限られるものではない。
周波数抽出手段は、特定の周波数帯域の入力信号のみを通過させるバンドパスフィルタであってもよい。
この場合も、上記実施の形態１〜４と同様の効果を奏することができる。
【００６３】
また、上記実施の形態１〜４では、車両状態としてハンドル角およびハンドル角速度を用いたが、これに限られるものではない。
車両状態は、ハンドル角、ハンドル角速度、アシストモータ７のモータ電流値、および操舵トルクの何れか１つ、あるいは少なくとも２つ以上を組み合わせて構成されてもよい。
この場合も、上記実施の形態１〜４と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置のステアリング機構を示す構成図である。
【図２】図１に示した電動パワーステアリング装置の制御装置を周辺機器とともに示すブロック図である。
【図３】図２に示した残留制御電流除去手段を詳細に示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図３に示した残留制御電流除去手段において、定常状態および非定常状態に基づいてスイッチング手段を設定した場合におけるゲインの周波数特性をそれぞれ示す説明図である。
【図６】ハンドル戻し制御において、図３に示した残留制御電流除去手段を使用した場合と使用しない場合とについて、時間に対するハンドル角およびハンドル戻し制御電流をそれぞれ示す説明図である。
【図７】実際のハンドル戻し制御について、図３に示した残留制御電流除去手段を使用した場合と使用しない場合とについて、時間に対する出力電流を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の残留制御電流除去手段を詳細に示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置の残留制御電流除去手段を詳細に示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１０に示した残留制御電流除去手段において、定常状態および非定常状態に基づいて時定数を変化させた場合におけるゲインの周波数特性をそれぞれ示す説明図である。
【図１３】ハンドル戻し制御において、図１０に示した残留制御電流除去手段を使用した場合と使用しない場合とについて、時間に対するハンドル角、出力電流、および接点周波数をそれぞれ示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング装置の残留制御電流除去手段を詳細の示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
２  ハンドル、７  アシストモータ（モータ）、１０  タイヤ、１１  制御装置（目標電流演算手段）、１４  ハンドル戻し制御手段、１５、１５Ａ〜１５Ｃ  残留制御電流除去手段、１７  ハイパスフィルタ（周波数抽出手段）、１８、１８Ａ  定常状態検出手段、１９  スイッチング手段、２０、２０Ａ  時定数演算手段、２１  変化率検出手段。
【図１】
2007161005.tif 000003
【図２】
2007161005.tif 000004
【図３】
2007161005.tif 000005
【図４】
2007161005.tif 000006
【図５】
2007161005.tif 000007
【図６】
2007161005.tif 000008
【図７】
2007161005.tif 000009
【図８】
2007161005.tif 000010
【図９】
2007161005.tif 000011
【図１０】
2007161005.tif 000012
【図１１】
2007161005.tif 000013
【図１２】
2007161005.tif 000014
【図１３】
2007161005.tif 000015
【図１４】
2007161005.tif 000016
【図１５】
2007161005.tif 000017