(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータからの発生トルクをステアリング機構に与えて操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
車両の操向のための操作部材に加えられた操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
この操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクに応じて上記ステアリング機構に与えるべきアシストトルクを定めるアシストトルク設定手段と、
上記電動モータに流れるモータ電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段によって検出されるモータ電流の変化加速度を求め、このモータ電流の変化加速度に所定の係数を乗じることにより、路面から上記ステアリング機構に入力される路面反力を相殺するための路面反力相殺トルクを定める相殺トルク設定手段と、
上記アシストトルク設定手段によって定められたアシストトルクおよび上記相殺トルク設定手段によって定められた路面反力相殺トルクの加算値に基づいて、上記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と
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】
上記電流検出手段によって検出されるモータ電流から予め定める低周波数域に含まれる成分を除去するためのフィルタをさらに含み、
上記相殺トルク設定手段は、上記フィルタを通過した後のモータ電流の変化加速度に所定の係数を乗じることにより路面反力相殺トルクを定めるものであ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータが発生するトルクをステアリング機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電動モータが発生する駆動力をステアリング機構に伝達し、これにより、運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置が用いられている。電動モータは、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクおよび車速などに基づいて、電動パワーステアリング装置用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）により制御されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車両が砂利道（未舗装路）のような凹凸のある路面を走行中に、舵取り用の車輪が小さな穴に入ったり、小石に乗り上げたりすると、路面からの逆入力（路面反力）によって、舵取り用の車輪が運転者の意図しない方向へと向けられることがある。このような路面反力は、ステアリング機構を介してステアリングホイールに伝達されるから、ステアリング操作性を悪化させ、運転者に不快感を与えたり、操舵の安定感を損なったりするおそれがある。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、ステアリング機構に入力される路面反力を操舵補助力で相殺し、これにより操舵フィーリングおよび操舵安定感の向上を図った電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動モータ（Ｍ）からの発生トルクをステアリング機構（１２，１３，１４）に与えて操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、車両の操向のための操作部材（１１）に加えられた操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（３１）と、この操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクに応じて上記ステアリング機構に与えるべきアシストトルク（Ｔ）を定めるアシストトルク設定手段（２１２）と、上記電動モータに流れるモータ電流を検出する電流検出手段（２１１）と、この電流検出手段によって検出されるモータ電流の変化加速度を求め、このモータ電流の変化加速度に所定の係数を乗じることにより、路面から上記ステアリング機構に入力される路面反力を相殺するための路面反力相殺トルク（Ｔａ）を定める相殺トルク設定手段（２１４）と、上記アシストトルク設定手段によって定められたアシストトルクおよび上記相殺トルク設定手段によって定められた路面反力相殺トルクの加算値に基づいて、上記電動モータを駆動制御するモータ制御手段（２１６）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である。
【０００６】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、砂利道のような凹凸のある路面を走行中に、その凹凸によってステアリング機構に入力される路面反力を電動モータが発生するトルク（操舵補助力）で相殺することができ、路面反力が操作部材に伝達されることを防止できる。これにより、操舵フィーリングおよび操舵安定感を向上することができる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記電流検出手段によって検出されるモータ電流から予め定める低周波数域に含まれる成分を除去するためのフィルタ（２１３）をさらに含み、上記相殺トルク設定手段は、上記フィルタを通過した後のモータ電流の変化加速度に所定の係数を乗じることにより路面反力相殺トルクを定めるものであ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である。
この発明によれば、電流検出手段によって検出されるモータ電流から低周波成分が除去されることにより、そのような低周波的な変化を示すモータ電流の変化加速度に基づいて路面反力相殺トルクが設定されることを防止できる。これにより、舵取り用の車輪が大きな穴に入ったり、大きな石に乗り上げたりした時には、路面反力がステアリング機構を介して操作部材に伝達され、その事実を運転者に伝えることができる。
【０００８】
なお、上記フィルタは、上記電流検出手段によって検出されるモータ電流からノイズ成分をさらに除去する帯域通過フィルタであってもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この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電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられた操舵トルクなどに基づいて、電子制御ユニット２１が電動モータＭ（たとえば、ブラシレスモータ）を駆動制御するように構成されている。ステアリングシャフト１２に加えられた操舵トルクは、ピニオンギヤ１３を介してラックバー１４に伝達されて、このラックバー１４を車両の幅方向（ラックバー１４の長手方向）に直線運動させ、さらに、そのラックバー１４の直線運動は、図示しないタイロッドやナックルアームなどによって舵取り用の前左右車輪の転舵力に変換される。また、ラックバー１４には、電動モータＭの発生トルクが操舵補助力として減速機１５を介して機械的に伝達されるようになっている。
【００１０】
操舵トルクを検出するために、ステアリングシャフト１２に関連して、トルクセンサ３１が設けられている。具体的には、ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１側に結合された入力軸とピニオンギヤ１３が設けられた出力軸とをトーションバーで連結した構成となっており、トルクセンサ３１は、ステアリングホイール１１が操作された時にトーションバーに生じる捩れの方向および大きさを操舵トルクとして検出する。トルクセンサ３１が検出した操舵トルクを表す信号は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２１に与えられるようになっている。電子制御ユニット２１には、さらに、車速を検出する車速センサ３２の検出信号が与えられるようになっている。
【００１１】
電子制御ユニット２１は、マイクロコンピュータなどを含む構成であって、このマイクロコンピュータによるプログラム処理によって実現される機能処理部と、電動モータＭに供給されているモータ電流を検出するためのハードウエア構成の電流検出部２１１とを備えている。
プログラム処理によって実現される機能処理部には、トルクセンサ３１によって検出される操舵トルクおよび車速センサ３２によって検出される車速に応じたアシストトルクＴを演算するアシストトルク演算部２１２と、電流検出部２１１で検出されたモータ電流に予め定める帯域通過フィルタ処理を施す帯域通過フィルタ処理部（ＢＰＦ）２１３と、帯域通過フィルタ処理後のモータ電流に基づいて、路面から入力される路面反力を相殺するためのトルクＴａを演算する路面反力相殺トルク演算部２１４と、アシストトルク演算部２１２によって演算されたアシストトルクＴおよび路面反力相殺トルク演算部２１４によって演算された路面反力相殺トルクＴａの加算値Ｔ＋Ｔａを出力する加算部２１５と、加算部２１５が出力する加算値Ｔ＋Ｔａに応じた目標電流値を設定し、その設定した目標電流値に基づいて電動モータＭに流れる電流をフィードバック制御する電流制御部２１６とが含まれている。
【００１２】
アシストトルク演算部２１２は、予め定められた演算式に従って、トルクセンサ３１によって検出される操舵トルクおよび車速センサ３２によって検出される車速に応じたアシストトルクＴを演算する。演算式は、たとえば、操舵トルクが大きいほど、また、車速が小さいほど、アシストトルクＴの値が大きな値となるように定められている。
帯域通過フィルタ処理部２１３は、電流検出部２１１が検出するモータ電流に対して予め定める帯域通過フィルタ処理を施すことにより、電流検出部２１１が検出するモータ電流から、ノイズ成分を除去するとともに、舵取り用の車輪が大きな穴に入ったり、大きな石に乗り上げたりした時に現れるモータ電流変化の周波数域（低周波域）に含まれる成分を除去する。すなわち、帯域通過フィルタ処理部２１３は、車輪が小さな穴に入ったり、小石に乗り上げたりした時に現れるモータ電流変化の周波数域（たとえば、３〜６Ｈｚ）に含まれるモータ電流のみを通し、そのモータ電流を路面反力相殺トルク演算部２１４に与える。
【００１３】
路面反力相殺トルク演算部２１４は、帯域通過フィルタ処理が施されたモータ電流の変化加速度ｄ2ｉ／ｄｔ2を求め、その求めた変化加速度ｄ2ｉ／ｄｔ2に定数Ｋ（＞０）を乗じることにより路面反力相殺トルクＴａを演算する。そして、その演算した路面反力相殺トルクＴａを加算部２１５に与える。
電流検出部２１１が検出するモータ電流は、砂利道のような凹凸のある路面を走行中に、舵取り用の車輪が小さな穴に入ったり、小石に乗り上げたりすると、車輪の転舵角が変化し、これに応じて電動モータＭに流れるモータ電流が変化する。具体的には、車輪が小さな穴に入った場合には、その時の操舵補助力を助勢する方向の路面反力が車輪に入力され、その結果、電動モータＭに流れるモータ電流は減少し、モータ電流の変化加速度ｄ2ｉ／ｄｔ2は負の値をとる。一方、車輪が小石に乗り上げた場合には、その時の操舵補助力と反対方向の路面反力が車輪に入力され、その結果、電動モータＭに流れるモータ電流が増大し、モータ電流の変化加速度ｄ2ｉ／ｄｔ2は正の値をとる。したがって、モータ電流の変化加速度ｄ2ｉ／ｄｔ2に正の定数Ｋを乗じることにより演算される路面反力相殺トルクＴａは、車輪が小さな穴に入ったり、小石に乗り上げたりしたときに、路面から車輪（ステアリング機構）に入力される路面反力を相殺する方向に設定される。
【００１４】
よって、加算部２１５が出力するアシストトルクＴと路面反力相殺トルクＴａとの加算値Ｔ＋Ｔａに基づいて、電流制御部２１６によって電動モータＭに流れる電流が制御されることにより、砂利道のような凹凸のある路面を走行中に、その凹凸によって車輪に入力される路面反力を電動モータＭが発生する操舵補助力で相殺することができ、路面反力がステアリングホイール１１に伝達されることを防止できる。その結果、操舵フィーリングおよび操舵安定感を向上することができる。
【００１５】
また、路面反力相殺トルクＴａは、ノイズのように高周波数的な変化を示すモータ電流に基づいては設定されないので、ノイズに起因するステアリングホイール１１の微振動を生じるおそれがない。また、車輪が大きな穴に入ったり、大きな石に乗り上げたりした時に現れる低周波数的な変化を示すモータ電流に基づいても設定されないので、車輪が大きな穴に入ったり、大きな石に乗り上げたりした時には、路面反力が車輪を介してステアリングホイール１１に伝達され、その事実を運転者に伝えることができる。
【００１６】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、アシストトルク演算部２１２によって演算されたアシストトルクＴと路面反力相殺トルク演算部２１４によって演算された路面反力相殺トルクＴａとの加算値Ｔ＋Ｔａが求められ、この加算値Ｔ＋Ｔａに応じた目標電流値が設定されて、その目標電流値に基づいて電動モータＭがフィードバック制御されるとしたが、操舵トルクに応じた目標電流基本値が設定されるとともに、モータ電流の変化加速度ｄ2ｉ／ｄｔ2に応じた目標電流補正値が設定され、その目標電流基本値と目標電流補正値とが加算されることにより目標電流値が設定されて、この目標電流値に基づいた電動モータＭのフィードバック制御が行われてもよい。
【００１７】
また、操作部材としてステアリングホイール１１が採用された構成を例にとって説明したが、この他にも、直線的に操作されるレバーや足で操作されるペダルなどが操作部材として用いられてもよい。
さらにまた、帯域通過フィルタ処理部２１３は、電流検出部２１１が検出するモータ電流に対して帯域通過フィルタ処理を施すものであり、ソフトウエア的に実現されるとしたが、抵抗やコンデンサを含むハードウエア構成の帯域通過フィルタ回路で構成されてもよい。
【００１８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この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電気的構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１１    ステアリングホイール
１２    ステアリングシャフト
１３    ピニオンギヤ
１４    ラックバー
２１    電子制御ユニット
３１    トルクセンサ
２１１  電流検出部
２１２  アシストトルク演算部
２１３  帯域通過フィルタ処理部
２１４  路面反力相殺トルク演算部
２１５  加算部
２１６  電流制御部
Ｍ      電動モータ
【図１】
0003935383.tif 000002