(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操舵トルクに基づいて補助操舵力を制御する電動パワーステアリング装置であって、
ステアリング系に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、
操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクと前記操舵角検出手段で検出した操舵角とに基づいて制御で使用する操舵トルクを設定するトルク設定手段と、
前記トルク設定手段で設定した操舵トルクに基づいて前記補助操舵力を設定する制御手段と、
を備え、
前記トルク設定手段は、前記操舵角の絶対値が小さい場合に前記制御で使用する操舵トルクの絶対値を所定値以内に制限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】
少なくとも操舵トルクに基づいて補助操舵力を制御する電動パワーステアリング装置であって、
ステアリング系に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、
操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクと前記操舵角速度検出手段で検出した操舵角速度とに基づいて制御で使用する操舵トルクを設定するトルク設定手段と、
前記トルク設定手段で設定した操舵トルクに基づいて前記補助操舵力を設定する制御手段と、
を備え、
前記トルク設定手段は、前記操舵角速度の絶対値が小さい場合に前記制御で使用する操舵トルクの変化の絶対値を所定値以内に制限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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機パワーをステアリング系に直接作用させて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。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、電動機の駆動力を直接利用して補助トルク（補助操舵力）を発生し、ドライバの操舵力をアシストする。そのために、電動パワーステアリング装置は、操舵トルクセンサがステアリング軸に取り付けられており、この操舵トルクセンサによってドライバがステアリングホイールから入力する操舵をステアリング軸に作用する操舵トルクとして検出している。そして、電動パワーステアリング装置では、操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて電動機を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動パワーステアリング装置では、補助トルク（補助操舵力）の大きさや補助トルク（補助操舵力）の変化について制限を設けていなかった。そのため、必要以上に補助トルク（補助操舵力）を与えすぎたり、補助トルク（補助操舵力）の変化が大きい場合には、操舵フィーリングが低下していた。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、補助トルク（補助操舵力）の大きさや補助トルク（補助操舵力）の変化について制限を設けることにより、操舵フィーリングを低下させない電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクに基づいて補助操舵力を制御する電動パワーステアリング装置であって、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクと前記操舵角検出手段で検出した操舵角とに基づいて制御で使用する操舵トルクを設定するトルク設定手段と、前記トルク設定手段で設定した操舵トルクに基づいて前記補助操舵力を設定する制御手段と、を備え、前記トルク設定手段は、前記操舵角の絶対値が小さい場合に前記制御で使用する操舵トルクの絶対値を所定値以内に制限することを特徴とする。
【０００６】
この電動パワーステアリング装置によれば、操舵角の絶対値が小さい場合に制御で使用する操舵トルクの絶対値を所定値以内に制限するので、操舵角がある程度大きくならないと制御には大きな操舵トルクを使用しない。したがって、この電動パワーステアリング装置では、ドライバが大きな補助操舵力を望んでいるある程度大きな操舵角のときには検出した操舵トルクに応じた補助操舵力を許容し、ドライバが大きな補助操舵力を望んでいない小さな操舵角のときには補助操舵力を制限する。
【０００７】
また、前記課題を解決した本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクに基づいて補助操舵力を制御する電動パワーステアリング装置であって、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクと前記操舵角速度検出手段で検出した操舵角速度とに基づいて制御で使用する操舵トルクを設定するトルク設定手段と、前記トルク設定手段で設定した操舵トルクに基づいて前記補助操舵力を設定する制御手段と、を備え、前記トルク設定手段は、前記操舵角速度の絶対値が小さい場合に前記制御で使用する操舵トルクの変化の絶対値を所定値以内に制限することを特徴とする。
【０００８】
この電動パワーステアリング装置によれば、操舵角速度の絶対値が小さい場合に操舵トルクの変化の絶対値を所定値以内に制限するので、操舵角速度がある程度大きくならないと制御には大きく変化する操舵トルクを使用しない。したがって、この電動パワーステアリング装置では、ドライバが速く変化する補助操舵力を望んでいるある程度大きな操舵角速度のときには検出している操舵トルクの変化に応じた補助操舵力の変化を許容し、ドライバが速く変化する補助操舵力を望んでいない小さい操舵角速度のときには補助操舵力の変化を制限する。
【０００９】
なお、操舵角の絶対値が小さい場合とは、ドライバが大きな補助操舵力を望んでいない操舵角の範囲であり、実施の形態では負側制限操舵角（−ＬＡ）から正側制限操舵角（ＬＡ）の範囲である。また、操舵トルクの絶対値を所定値以内に制限とは、操舵角の絶対値が小さい場合に操舵フィーリングを低下させない程度の補助操舵力となるように操舵トルクを制限することであり、実施の形態では負側制限操舵トルク（−ＬＴ）以上から正側制限操舵トルク（ＬＴ）以下の範囲に制限する。また、操舵角速度の絶対値が小さい場合とは、ドライバが速く変化する補助操舵力を望んでいない操舵角速度の範囲であり、実施の形態では負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）から正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）の範囲である。また、操舵トルクの変化の絶対値を所定値以内に制限するとは、操舵角速度の絶対値が小さい場合に操舵フィーリングを低下させない程度の補助操舵力の変化となるように操舵トルクの変化を制限することであり、実施の形態では負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）以上から正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）以下の範囲に制限する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を説明する。
【００１１】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、大きな補助トルク（補助操舵力）や補助トルク（補助操舵力）の速い変化による操舵フィーリングの低下を防止するために、ドライバの操舵状態を検出可能な操舵角または／および操舵角速度を利用し、ドライバが大きな補助操舵力や速く変化する補助操舵力を望んでいないときには制御に用いる操舵トルクや操舵トルクの変化を制限する。具体的には、電動パワーステアリング装置では、操舵角を検出し、操舵角の絶対値が小さい場合に制御で使用する操舵トルクの絶対値を所定値以内に制限する。また、電動パワーステアリング装置では、操舵角速度を検出し、操舵角速度の絶対値が小さい場合に制御で使用する操舵トルクの変化の絶対値を所定値以内に制限する。
【００１２】
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサの他に、ドライバによってステアリングホイールから入力される操舵角を検出する操舵角センサを備えている。そして、この電動パワーステアリング装置は、制御装置にトルク設定部を有しており、操舵トルクセンサからの操舵トルク信号および操舵角センサからの操舵角信号に基づいて制御で使用する操舵トルクを設定している。なお、本実施の形態では、右回転方向をプラス値で表し、左回転方向をマイナス値で表す。
【００１３】
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１の全体構成について説明する。図１は、電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【００１４】
電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール３から操舵輪Ｗ，Ｗに至るステアリング系Ｓに備えられ、手動操舵力発生手段２による操舵力をアシストする。そのために、電動パワーステアリング装置１は、制御装置１２からの電動機制御信号ＶＯに基づいて電動機駆動手段１３で電動機電圧ＶＭを発生し、この電動機電圧ＶＭによって電動機８を駆動して補助トルク（補助操舵力）を発生し、手動操舵力発生手段２による手動操舵力（ドライバによる操舵力）を軽減する。
なお、本実施の形態では、制御装置１２が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。
【００１５】
手動操舵力発生手段２は、ステアリングホイール３に一体に設けられたステアリング軸４ａに連結軸５およびステアリング軸４ｂを介してステアリング・ギアボックス６内に設けたラック＆ピニオン機構７のピニオン７ａが連結される。なお、連結軸５は、その両端に自在継ぎ手５ａ，５ｂを備える。ラック＆ピニオン機構７は、ステアリング軸４ｂの最下流部に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック歯７ｂがラック軸９に形成され、ピニオン７ａとラック歯７ｂの噛み合いにより、ピニオン７ａの回転運動をラック軸９の横方向（車両幅方向）の往復運動とする。さらに、ラック軸９には、その両端にタイロッド１０，１０を介して、操舵輪としての左右の前輪Ｗ，Ｗが連結される。
【００１６】
また、電動パワーステアリング装置１は、補助操舵力（補助トルク）を発生させるために、電動機８がラック軸９と同軸上に配設される。そして、電動パワーステアリング装置１は、電動機８の回転をラック軸９と同軸に設けられたボールねじ機構１１を介して推力に変換し、この推力をラック軸９（ボールねじ軸１１ａ）に作用させる。
【００１７】
制御装置１２は、車速センサＶＳ、操舵トルクセンサＴＳ、操舵角センサＡＳ、電動機電流検出手段１４の各検出信号Ｖ，Ｔ，Ａ，ＩＭＯが入力される。そして、制御装置１２は、これらの検出信号Ｖ，Ｔ，Ａ，ＩＭＯに基づいて電動機８に流す電動機電流ＩＭの大きさおよび方向を決定し、電動機駆動手段１３に電動機制御信号ＶＯを出力する。特に、制御装置１２では、操舵トルク信号Ｔと操舵角信号Ａとに基づいて制御で用いる操舵トルクを設定しており、操舵フィーリングを低下させないために操舵トルクや操舵トルクの変化を制限している。なお、制御装置１２は、各種演算や処理等を行うマイクロコンピュータ（以下、マイコンと記載する）、定電圧回路、各種Ｉ／Ｆ回路、各種記憶装置等で構成される。
なお、本実施の形態では、操舵角センサＡＳが特許請求の範囲に記載の操舵角検出手段に相当する。
【００１８】
車速センサＶＳは、車速を単位時間当たりのパルス数として検出し、検出したパルス数に対応したアナログ電気信号を車速信号Ｖとして制御装置１２に送信する。なお、車速センサＶＳは、電動パワーステアリング装置１の専用センサであってもよいし、他のシステムの車速センサを利用してもよい。
【００１９】
操舵トルクセンサＴＳは、ステアリング軸４ｂに配設され、ドライバによる手動の操舵トルクの大きさおよび方向を検出する。そして、操舵トルクセンサＴＳは、検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号を操舵トルク信号Ｔとして制御装置１２に送信する。なお、操舵トルク信号Ｔは、大きさを示す操舵トルクとトルクの向きを示すトルク方向の情報を含み、トルク方向は操舵トルクのプラス値／マイナス値で表され、プラス値はトルク方向が右回転方向であり、マイナス値はトルク方向が左回転方向である。
【００２０】
操舵角センサＡＳは、ステアリング軸４ｂの操舵トルクセンサＴＳの下流側に配設され、ドライバによって入力される操舵角の角度および方向を検出する。そして、操舵角センサＡＳは、検出した操舵角に対応したアナログ電気信号を操舵角信号Ａとして制御装置１２に送信する。なお、操舵角信号Ａは、大きさを示す操舵角と角度の向きを示す角度方向の情報を含み、角度方向は操舵角のプラス値／マイナス値で表され、プラス値は角度方向が右回転方向であり、マイナス値は角度方向が左回転方向である。
【００２１】
ちなみに、操舵角センサＡＳで検出される操舵角は、操舵角センサＡＳが操舵トルクセンサＴＳの下流側に位置するので、図７に示すように操舵トルクセンサＴＳで検出される操舵トルクより少し遅れて検出される。なお、図７は、ドライバが右回転方向→左回転方向→右回転方向→左回転方向に連続して操舵した場合に、操舵トルクセンサＴＳによって検出した操舵トルクの時間的変化および操舵角センサＡＳによって検出した操舵角の時間的変化をグラフで示している。図７は、横軸が時間を示し、縦軸が操舵トルクおよび操舵角を示し、そのプラス側が右回転方向であり、マイナス側が左回転方向である。そして、図７では、破線で操舵トルクセンサＴＳで検出している操舵トルクの時間的変化を示し、実線で操舵角センサＡＳで検出している操舵角の時間的変化を示している。
【００２２】
電動機電流検出手段１４は、電動機８に対して直列に接続された抵抗またはホール素子等を備え、電動機８に実際に流れる電動機電流ＩＭの大きさおよび方向を検出する。そして、電動機電流検出手段１４は、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯを制御装置１２にフィードバック（負帰還）する。なお、電動機電流信号ＩＭＯは、大きさを示す電動機電流値と電動機電流の向き（補助アシストの方向）を示す電流方向の情報を含み、電流方向は電動機電流値のプラス値／マイナス値で表され、プラス値は補助アシスト方向が右回転方向であり、マイナス値は補助アシスト方向が左回転方向である。
【００２３】
電動機駆動手段１３は、電動機制御信号ＶＯに基づいて電動機電圧ＶＭを電動機８に印加し、電動機８を駆動する。電動機駆動手段１３は、図６に示すように４個のパワーＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄのスイッチング素子からなるブリッジ回路および電源電圧（１２ｖ）１３ｅで構成される。パワーＦＥＴ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの各ゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に電動機制御信号ＶＯが入力されると、電動機制御信号ＶＯに基づいて電動機８に電動機電圧ＶＭが印加される。すると、電動機８には電動機電流ＩＭが流れ、電動機８は電動機電流ＩＭに比例した補助トルクを発生する。なお、電動機駆動手段１３の動作については後で詳細に説明する。
【００２４】
次に、図２を参照して、制御装置１２の構成について詳細に説明する。図２は、制御装置のブロック構成図である。
【００２５】
制御装置１２は、操舵トルクと車速に基づいて目標電流を設定し、その目標電流と電動機電流とに基づくフィードバック制御により電動機８の駆動を制御している。特に、制御装置１２では、目標電流を設定するための制御で使用する操舵トルクを、操舵トルクセンサＴＳからの操舵トルク信号Ｔと操舵角センサＡＳからの操舵角信号Ａとに基づいて設定している。そのために、制御装置１２は、トルク設定部１２ａ、目標電流設定部１２ｂ、偏差演算部１２ｃおよび駆動制御部１２ｄにより構成されている。
【００２６】
なお、制御装置１２では、操舵トルクセンサＴＳ、車速センサＶＳ、操舵角センサＡＳおよび電動機電流検出手段１４等からの検出信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＩ／Ｆ回路によりアナログ信号をディジタル信号に変換し、これらの検出信号をディジタル信号でマイコンに取り込んでいる。また、制御装置１２では、マイコンにおいて各部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの処理を一定時間毎に繰り返し実行している。以下の説明で「今回」や「前回」という用語を用いるが、「今回」はマイコンにおいて繰り返し実行される処理における現在行っている処理に関することを意味し、「前回」はマイコンにおいて繰り返し実行される処理における前回行った処理に関することを意味する。例えば、「今回操舵トルク」は現在行っている処理における制御で使用する操舵トルクのことであり、「前回操舵トルク」は前回行った処理における制御で使用する操舵トルクのことである。
【００２７】
図３乃至図５も参照して、トルク設定部１２ａについて説明する。図３は、トルク設定部での今回操舵トルクの設定方法を示すフローチャートである。図４は、操舵角との関係において操作トルクを禁止する領域を示す図である。図５は、操舵角速度との関係において操作トルク速度を禁止する領域を示す図である。
【００２８】
トルク設定部１２ａは、操舵トルクセンサＴＳからの操舵トルク信号Ｔおよび操舵角センサＡＳからの操舵角信号Ａが入力され、今回操舵トルクを出力する。トルク設定部１２ａでは、図３に示すフローチャートに沿って、操舵トルク信号Ｔ、操舵角信号Ａおよび前回操舵トルクに基づいて今回操舵トルクを設定する。
なお、本実施の形態では、トルク設定部１２ａが特許請求の範囲に記載するトルク設定手段に相当し、操舵角センサＡＳおよびトルク設定部１２ａが特許請求の範囲に記載する操舵角速度検出手段に相当する。
【００２９】
まず、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクとして操舵トルク信号Ｔの検出した操舵トルクを設定する（Ｓ１）。
【００３０】
トルク設定部１２ａでは、ドライバがある程度大きな操舵を行っているかを判定するために、操舵角信号Ａの検出した操舵角が正側制限操舵角（ＬＡ）より小さいかを判定し（Ｓ２）、検出した操舵角が正側制限操舵角（ＬＡ）以上の場合にはその検出した操舵角が負側制限操舵角（−ＬＡ）より大きいかを判定し（Ｓ３）（図４参照）、検出した操舵角が負側制限操舵角（−ＬＡ）以下の場合にはステップＳ８の処理に移る。一方、トルク設定部１２ａでは、検出した操舵角が負側制限操舵角（−ＬＡ）から正側制限操舵角（ＬＡ）の角度範囲内の場合（特許請求の範囲に記載する「操舵角の絶対値が小さい場合」に相当する）には、ドライバは小さな操舵しか行っていないと判定し、今回操舵トルクの大きさを制限する。なお、正側制限操舵角（ＬＡ）および負側制限操舵角（−ＬＡ）は、ドライバが小さな操舵しか行っていないかを判定するための基準値であり、最大操舵角や車両のタイプ（スポーツカー、ファミリカー等）等を考慮して設定される。
【００３１】
検出した操舵角が正側制限操舵角（ＬＡ）より小さい場合、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクが正側制限操舵トルク（ＬＴ）より大きいかを判定する（Ｓ４）（図４参照）。今回操舵トルクが正側制限操舵トルク（ＬＴ）より大きい場合、その今回操舵トルクで目標電流を設定すると操舵フィーリングが低下する恐れがあるので、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクを正側制限操舵トルク（ＬＴ）に書き換える（Ｓ５）。一方、今回操舵トルクが正側制限操舵トルク（ＬＴ）以下の場合、その今回操舵トルクで目標電流を設定しても操舵フィーリングが低下しないので、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクをそのままにしてＳ８の処理に移る。
【００３２】
また、検出した操舵角が負側制限操舵角（−ＬＡ）より大きい場合、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクが負側制限操舵トルク（−ＬＴ）より小さいかを判定する（Ｓ６）（図４参照）。今回操舵トルクが負側制限操舵トルク（−ＬＴ）より小さい場合、その今回操舵トルクで目標電流を設定すると操舵フィーリングが低下する恐れがあるので、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクを負側制限操舵トルク（−ＬＴ）に書き換える（Ｓ７）。一方、今回操舵トルクが負側制限操舵トルク（−ＬＴ）以上の場合、その今回操舵トルクで目標電流を設定しても操舵フィーリングが低下しないので、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクをそのままにしてステップＳ８の処理に移る。なお、正側制限操舵トルク（ＬＴ）および負側制限操舵トルク（−ＬＴ）は、ドライバが小さな操舵しか行っていない場合に操舵フィーリングが低下しない目標電流を設定するための操舵トルクの制限値であり、正側制限操舵角（ＬＡ）および負側制限操舵角（−ＬＡ）の設定値や電動機８の特性等を考慮して設定される。
【００３３】
以上のように、ドライバが小さな操舵しか行っていない場合、ドライバは大きな補助操舵力を望んでいないので、今回操舵トルクを負側制限操舵トルク（−ＬＴ）から正側制限操舵トルク（ＬＴ）のトルク範囲内に制限する（特許請求の範囲に記載する「制御で使用する操舵トルクの絶対値を所定値以内に制限する」に相当する）。したがって、今回操舵トルクは、図４に示す操舵トルク禁止領域ＴＰＡ，ＴＰＡ（斜線領域）には設定されない。つまり、ドライバがある程度大きな操舵を行っているときにはその操舵に応じた補助操舵力を許容し、ドライバが小さな操舵しか行っていないときには補助操舵力の大きさを制限する。
【００３４】
続いて、トルク設定部１２ａでは、前回入力された操舵角信号Ａと今回入力される操舵角信号Ａとにより操舵角の変化（操舵角速度）を算出する（Ｓ８）。また、トルク設定部１２ａでは、前回操舵トルクと今回操舵トルクとにより操舵トルクの変化（操舵トルク速度）を算出する（Ｓ９）。そのため、トルク設定部１２ａでは、前回入力された操舵角信号Ａおよび前回操舵トルクを記憶している。
【００３５】
そして、トルク設定部１２ａでは、ドライバが素早い操舵を行っているか否かを判定するために、操舵角速度が正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）より小さいかを判定し（Ｓ１０）、操舵角速度が正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）以上の場合には操舵角速度が負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）より大きいかを判定し（Ｓ１１）（図５参照）、操舵角速度が負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）以下の場合には今回操舵トルクを書き換えない。一方、トルク設定部１２ａでは、操舵角速度が負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）から正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）の速度範囲内の場合（特許請求の範囲に記載する「操舵角速度の絶対値が小さい場合」に相当する）、ドライバはゆっくりとした操舵を行っていると判定し、操舵トルク速度を制限する。なお、正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）および負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）は、ドライバがゆっくりとした操舵を行っているかを判定するための基準値であり、最大操舵角や車両のタイプ（スポーツカー、ファミリカー等）等を考慮して設定される。
【００３６】
操舵角速度が正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）より小さい場合、トルク設定部１２ａでは、操舵トルク速度が正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）より大きいかを判定する（Ｓ１２）（図５参照）。操舵トルク速度が正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）より大きい場合、その操舵トルク速度を算出した元となる操舵トルクで目標電流を設定すると操舵フィーリングが低下する恐れがあるので、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクを前回操舵トルクに書き換える（Ｓ１４）。一方、操舵トルク速度が正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）以下の場合、その操舵トルク速度を算出した元となる操舵トルクで目標電流を設定しても操舵フィーリングが低下しないので、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクを書き換えない。
【００３７】
また、操舵角速度が負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）より大きい場合、トルク設定部１２ａでは、操舵トルク速度が負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）より小さいかを判定する（Ｓ１３）（図５参照）。操舵トルク速度が負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）より小さい場合、その操舵トルク速度を算出した元となる操舵トルクで目標電流を設定すると操舵フィーリングが低下する恐れがあるので、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクを前回操舵トルクに書き換える（Ｓ１４）。一方、操舵トルク速度が負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）以上の場合、その操舵トルク速度を算出した元となる操舵トルクで目標電流を設定しても操舵フィーリングが低下しないので、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクを書き換えない。なお、正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）および負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）は、ドライバがゆっくりとした操舵を行っている場合に操舵フィーリングが低下しない目標電流を設定するための操舵トルク速度の制限値であり、正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）および負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）の設定値や電動機８の特性等を考慮して設定される。
【００３８】
以上のように、ドライバがゆっくりとした操舵を行っている場合、ドライバは速く変化する補助操舵力を望んでいないので、操舵トルク速度を負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）から正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）の速度範囲内に制限する（特許請求の範囲に記載する「制御で使用する操舵トルクの変化の絶対値を所定値以内に制限する」に相当する）。したがって、操舵トルク速度は、図５に示す操舵トルク速度禁止領域ＳＰＡ，ＳＰＡ（斜線領域）には設定されない。つまり、ドライバが素早い操舵を行っているときにはその操舵に応じた補助操舵力の変化を許容し、ドライバがゆっくりとした操舵を行っているときには補助操舵力の変化を制限する。
【００３９】
そして、トルク設定部１２ａでは、今回操舵トルクを記憶し、今回の処理を終了する。
【００４０】
目標電流設定部１２ｂについて説明する。
目標電流設定部１２ｂは、トルク設定部１２ａからの今回操舵トルクおよび車速センサＶＳからの車速信号Ｖが入力され、偏差演算部１２ｃに目標電流信号ＩＭＳを出力する。目標電流設定部１２ｂでは、予め実験値または設計値に基づいて設定した操舵トルクおよび車速信号Ｖと目標電流信号ＩＭＳとの対応するデータに基づいて、今回操舵トルクおよび車速信号Ｖをアドレスとして対応する目標電流信号ＩＭＳを読み出す。なお、目標電流信号ＩＭＳは、電動機８に流す目標の電動機電流を設定する上で基準となる電流の情報を含む信号である。ちなみに、目標電流信号ＩＭＳは、車速信号Ｖに対して、路面反力の大きい低速の場合には大きい値が対応づけられ、走行時の安定性を確保するために高速の場合には小さい値が対応づけられている。また、目標電流信号ＩＭＳは、操舵トルクに対して、操舵トルクが０近傍では０に対応づけられ、所定の操舵トルク以上になると操舵トルク（絶対値）の増加に従って増加する値に対応づけられる。なお、目標電流信号ＩＭＳは、電動機８に流すことができる最大電流が規定されているので、最大目標電流以下に設定される。
【００４１】
ここでは詳細に説明しないが、目標電流設定部１２ｂでは、操舵フィーリングを向上させるために、イナーシャ制御やダンパ制御により目標電流信号ＩＭＳを補正している。さらに、ダンパ制御等で使用するために、電動パワーステアリング装置１は電動機電圧検出手段（図示せず）を備えており、制御装置１２では電動機電流ＩＭと電動機電圧ＶＭとから電動機８の回転速度を推定している。
【００４２】
偏差演算部１２ｃについて説明する。
偏差演算部１２ｃは、目標電流設定部１２ｂからの目標電流信号ＩＭＳと電動機電流検出手段１４からの電動機電流信号ＩＭＯが入力され、駆動制御部１２ｄに偏差信号ΔＩＭを出力する。偏差演算部１２ｃでは、目標電流信号ＩＭＳから電動機電流信号ＩＭＯを減算し、偏差信号ΔＩＭ（＝ＩＭＳ−ＩＭＯ）を算出する。
【００４３】
駆動制御部１２ｄについて説明する。
駆動制御部１２ｄは、偏差演算部１２ｃからの偏差信号ΔＩＭが入力され、電動機駆動手段１３に電動機制御信号ＶＯを出力する。そのために、駆動制御部１２ｄは、ＰＩＤ[Proportional Integral Differential]コントローラおよびＰＷＭ[Pulse Width Modulation]信号発生部等を備えている。駆動制御部１２ｄでは、偏差信号ΔＩＭにＰ（比例）、Ｉ（積分）およびＤ（微分）制御を行い、偏差を０に近づけるために電動機８に供給する電動機電流ＩＭの向きと電流値とを示すＰＩＤ制御信号を生成する。続いて、駆動制御部１２ｄでは、このＰＩＤ制御信号に基づいて、電動機８に供給する電動機電流ＩＭの向きと電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成する。
【００４４】
ＰＷＭ信号は、電動機駆動手段１３のパワーＦＥＴ１３ａのゲートＧ１またはパワーＦＥＴ１３ｂのゲートＧ２に入力され、偏差信号ΔＩＭの大きさに応じてパワーＦＥＴ１３ａまたはパワーＦＥＴ１３ｂをＰＷＭ駆動する信号である（図６参照）。なお、ＰＷＭ信号がゲートＧ１かゲートＧ２のどちらのゲートに入力されるかは、偏差信号ΔＩＭの極性によって決まる。また、ゲートＧ１またはゲートＧ２のうちＰＷＭ信号が入力されないゲートにはオフ信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ａまたはパワーＦＥＴ１３ｂはオフされる。そして、ゲートＧ１にＰＷＭ信号が入力される場合には、パワーＦＥＴ１３ｄのゲートＧ４にオン信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ｄがオン駆動される（図６参照）。また、ゲートＧ１にオフ信号が入力される場合には、ゲートＧ４にオフ信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ｄはオフされる。他方、ゲートＧ２にＰＷＭ信号が入力される場合には、パワーＦＥＴ１３ｃのゲートＧ３にオン信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ｃがオン駆動される（図６参照）。また、ゲートＧ２にオフ信号が入力される場合には、ゲートＧ３にオフ信号が入力され、パワーＦＥＴ１３ｃはオフされる。なお、電動機制御信号ＶＯは、電動機駆動手段１３のゲートＧ１〜Ｇ４に出力するＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号で構成される。
【００４５】
次に、図６を参照して、電動機駆動手段１３の回路の構成について説明する。図６は、電動機駆動手段の回路図である。
【００４６】
電動機駆動手段１３は、４個のパワーＦＥＴ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄでブリッジ回路が構成され、電源電圧１３ｅから１２Ｖの電圧が供給される。さらに、電動機駆動手段１３は、電動機８がパワーＦＥＴ１３ａとパワーＦＥＴ１３ｄの間に直列にかつパワーＦＥＴ１３ｂとパワーＦＥＴ１３ｃの間に直列に接続される。パワーＦＥＴ１３ａ，１３ｂは、各ゲートＧ１，Ｇ２にＰＷＭ信号またはオフ信号が入力され、ＰＷＭ信号が入力されて論理レベル１のときにオンする。パワーＦＥＴ１３ｃ，１３ｄは、各ゲートＧ３，Ｇ４にオン信号またはオフ信号が入力され、オン信号が入力されたときにオンする。そして、電動機駆動手段１３では、パワーＦＥＴ１３ａとパワーＦＥＴ１３ｄによって電動機８を正回転方向（発生する補助トルクが右方向）にＰＷＭ駆動し、パワーＦＥＴ１３ｂとパワーＦＥＴ１３ｃによって電動機８を逆回転方向（発生する補助トルクが左方向）にＰＷＭ駆動する。なお、電動機８に印加される電動機電圧ＶＭは、ＰＷＭ信号のデューティ比によって決定される。そして、電動機８に流れる電動機電流ＩＭは、電動機電圧ＶＭに対応する。例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比が７（論理レベル１）：３（論理レベル０）の場合、１２Ｖ×（７／１０）＝８．４Ｖが電動機電圧ＶＭとなり、電動機８に平均して８．４Ｖが印加されていることになる。
【００４７】
それでは、図１乃至図６を参照して、制御装置１２による電動パワーステアリング装置１での制御について説明する。ここでは、操舵角の絶対値が大きいかつ操舵角速度の絶対値が大きい場合、操舵角の絶対値が小さいかつ操舵角速度の絶対値が大きい場合、操舵角の絶対値が大きいかつ操舵角速度の絶対値が小さい場合、操舵角の絶対値が小さいかつ操舵角速度の絶対値が小さい場合について説明する。
【００４８】
操舵角の絶対値が大きいかつ操舵角速度の絶対値が大きい場合について説明する。
この場合、制御装置１２では、操舵角センサＡＳによって検出している操舵角が正側制限操舵角（ＬＡ）以上あるいは負側制限操舵角（−ＬＡ）以下と判定し、さらに、算出した操舵角速度が正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）以上あるいは負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）以下と判定し、今回操舵トルクとして操舵トルクセンサＴＳによって検出している操舵トルクを設定する。つまり、ドライバは補助操舵力として大きくかつ速い変化を望んでいるので、そのドライバの望む補助操舵力を発生させるために、制御装置１２では制御で使用する操舵トルクとして操舵トルクセンサＴＳによって検出している操舵トルクをそのまま用いる。
【００４９】
続いて、制御装置１２では、今回操舵トルクと車速信号Ｖに基づいて目標電流信号ＩＭＳを設定し、目標電流信号ＩＭＳと電動機電流信号ＩＭＯとから偏差信号ΔＩＭを算出する。さらに、制御装置１２では、偏差信号ΔＩＭに基づいて電動機制御信号ＶＯを生成し、電動機駆動手段１３に電動機制御信号ＶＯを出力する。すると、電動機駆動手段１３では、電動機制御信号ＶＯに応じて電動機８を正回転方向（発生する補助トルクが右方向）あるいは逆回転方向（発生する補助トルクが左方向）にＰＷＭ駆動する。そして、電動パワーステアリング装置１では、電動機８が操舵トルク信号Ｔに応じた補助トルクを発生し、ステアリング系Ｓに補助操舵力を与える。このとき発生する補助操舵力は、大きさや変化に制限がなく、ドライバの操舵フィーリングを低下させない。
【００５０】
操舵角の絶対値が小さいかつ操舵角速度の絶対値が大きい場合について説明する。
この場合、制御装置１２では、操舵角センサＡＳによって検出している操舵角が正側制限操舵角（ＬＡ）より小さいあるいは負側制限操舵角（−ＬＡ）より大きいと判定し、さらに、算出した操舵角速度が正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）以上あるいは負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）以下と判定する。
【００５１】
このとき、操舵トルクセンサＴＳによって検出している操舵トルクの絶対値が小さい場合、制御装置１２では、その操舵トルクが正側制限操舵トルク（ＬＴ）以下あるいは負側制限操舵トルク（−ＬＴ）以上と判定し、今回操舵トルクとして操舵トルクセンサＴＳによって検出している操舵トルクを設定する。あるいは、操舵トルクセンサＴＳによって検出している操舵トルクの絶対値が大きい場合、制御装置１２では、その操舵トルクが正側制限操舵トルク（ＬＴ）より大きいあるいは負側制限操舵トルク（−ＬＴ）より小さいと判定し、今回操舵トルクとして正側制限操舵トルク（ＬＴ）あるいは負側制限操舵トルク（−ＬＴ）を設定する。つまり、ドライバは補助操舵力として小さくかつ速い変化を望んでいるので、そのドライバの望む補助操舵力を発生させるために、制御装置１２では制御で使用する操舵トルクとして負側制限操舵トルク（−ＬＴ）から正側制限操舵トルク（ＬＴ）の範囲内のトルクを用いる。
【００５２】
続いて、前記と同様に、制御装置１２では電動機制御信号ＶＯを生成し、電動機駆動手段１３ではその電動機制御信号ＶＯに応じて電動機８をＰＷＭ駆動する。すると、電動パワーステアリング装置１では、電動機８が負側制限操舵トルク（−ＬＴ）から正側制限操舵トルク（ＬＴ）の範囲内に制限された操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、ステアリング系Ｓに補助操舵力を与える。このとき発生する補助操舵力は、大きさが制限されているので、ドライバの操舵フィーリングを低下させない。
【００５３】
操舵角の絶対値が大きくかつ操舵角速度の絶対値が小さい場合について説明する。
この場合、制御装置１２では、操舵角センサＡＳによって検出している操舵角が正側制限操舵角（ＬＡ）以上あるいは負側制限操舵角（−ＬＡ）以下と判定し、さらに、算出した操舵角速度が正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）より小さいあるいは負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）より大きいと判定する。
【００５４】
このとき、操舵トルク速度の絶対値が小さい場合、制御装置１２では、その操舵トルク速度が正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）以下あるいは負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）以上と判定し、今回操舵トルクとして操舵トルクセンサＴＳによって検出している操舵トルクを設定する。あるいは、操舵トルク速度の絶対値が大きい場合、制御装置１２では、その操舵トルク速度が正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）より大きいあるいは負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）より小さいと判定し、今回操舵トルクとして前回操舵トルクを設定する。つまり、ドライバは補助操舵力として大きくかつ遅い変化を望んでいるので、そのドライバの望む補助操舵力を発生させるために、制御装置１２では制御で使用する操舵トルクとして負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）から正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）の範囲内となるトルクを用いる。
【００５５】
続いて、前記と同様に、制御装置１２では電動機制御信号ＶＯを生成し、電動機駆動手段１３ではその電動機制御信号ＶＯに応じて電動機８をＰＷＭ駆動する。すると、電動パワーステアリング装置１では、電動機８が負側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）から正側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）の範囲内に制限された操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、ステアリング系Ｓに補助操舵力を与える。このとき発生する補助操舵力は、その変化が制限されているので、ドライバの操舵フィーリングを低下させない。
【００５６】
操舵角の絶対値が小さくかつ操舵角速度の絶対値が小さい場合について説明する。
この場合、制御装置１２では、操舵角センサＡＳによって検出している操舵角が正側制限操舵角（ＬＡ）より小さいあるいは負側制限操舵角（−ＬＡ）より大きいと判定し、さらに、算出した操舵角速度が正側制限操舵角速度（ＬＡＳ）より小さいあるいは負側制限操舵角速度（−ＬＡＳ）より大きいと判定する。
【００５７】
このとき、操舵トルクセンサＴＳによって検出している操舵トルクの絶対値が小さいかつ操舵トルク速度の絶対値が小さい場合、制御装置１２では、その操舵トルクが正側制限操舵トルク（ＬＴ）以下あるいは負側制限操舵トルク（−ＬＴ）以上と判定し、その操舵トルク速度が正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）以下あるいは負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）以上と判定し、今回操舵トルクとして操舵トルクセンサＴＳによって検出している操舵トルクを設定する。あるいは、操舵トルクセンサＴＳによって検出している操舵トルクの絶対値が大きいかつ操舵トルク速度の絶対値が小さい場合、制御装置１２では、その操舵トルクが正側制限操舵トルク（ＬＴ）より大きいあるいは負側制限操舵トルク（−ＬＴ）より小さいと判定し、その操舵トルク速度が正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）以下あるいは負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）以上と判定し、今回操舵トルクとして正側制限操舵トルク（ＬＴ）あるいは負側制限操舵トルク（−ＬＴ）を設定する。あるいは、操舵トルク速度の絶対値が大きい場合、制御装置１２では、その操舵トルク速度が正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）より大きいあるいは負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）より小さいと判定し、今回操舵トルクとして前回操舵トルクを設定する。つまり、ドライバは補助操舵力として小さくかつ遅い変化を望んでいるので、そのドライバの望む補助操舵力を発生させるために、制御装置１２では制御で使用する操舵トルクとして負側制限操舵トルク（−ＬＴ）から正側制限操舵トルク（ＬＴ）の範囲内かつ負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）から正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）の範囲内となるトルクを用いる。
【００５８】
続いて、前記と同様に、制御装置１２では電動機制御信号ＶＯを生成し、電動機駆動手段１３ではその電動機制御信号ＶＯに応じて電動機８をＰＷＭ駆動する。すると、電動パワーステアリング装置１では、電動機８が負側制限操舵トルク（−ＬＴ）から正側制限操舵トルク（ＬＴ）の範囲内かつ負側制限操舵トルク速度（−ＬＴＳ）から正側制限操舵トルク速度（ＬＴＳ）の範囲内に制限された操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、ステアリング系Ｓに補助操舵力を与える。このとき発生する補助操舵力は、その大きさおよび変化が制限されているので、ドライバの操舵フィーリングを低下させない。
【００５９】
図７の符号Ｘで示す操舵の回転方向が連続して切り替わるときには、操舵トルク（破線）が０（回転方向の切り替わり点）となる時間と操舵角（実線）が０となる時間にはずれがあり、従来の制御では補助トルク（補助操舵力）の大きさや補助トルク（補助操舵力）の変化について制限を設けていないので操舵フィーリングが低下してしまう。しかし、前記した制御装置１２による制御では、操舵角の絶対値が小さいので操舵トルク（ひいては、補助トルク）の絶対値を制限し、さらに操舵角速度の絶対値が小さい場合には操舵トルクの変化（ひいては、補助トルクの変化）の絶対値を制限するので、操舵フィーリングが低下しない。また、図７の符号Ｙで示す操舵力が増加傾向から減少傾向に連続して移ったときには、操舵トルク（破線）がピーク値となる時間と操舵角（実線）がピーク値となる時間にはずれがあり、従来の制御では補助トルク（補助操舵力）の大きさや補助トルク（補助操舵力）の変化について制限を設けていないので操舵フィーリングが低下してしまう。しかし、前記した制御装置１２による制御では、操舵角速度の絶対値が小さいので操舵トルクの変化（ひいては、補助トルクの変化）の絶対値を制限し、さらに操舵角の絶対値が小さい場合には操舵トルク（ひいては、補助トルク）の絶対値を制限するので、操舵フィーリングが低下しない。
【００６０】
この電動パワーステアリング装置１によれば、操舵角および操舵角速度を検出することにより、ドライバの操舵の状態を検知できる。さらに、この電動パワーステアリング装置１では、操舵角によりドライバが大きな補助操舵力を望んでいないと判定した場合には操舵トルク（ひいては、補助トルク）を制限し、操舵角速度によりドライバが速く変化する補助操舵力を望んでいないと判定した場合には操舵トルクの変化（ひいては、補助トルクの変化）を制限する。そのため、この電動パワーステアリング装置１では、ドライバに違和感を感じさせない補助操舵力を与えることができ、操舵フィーリングが低下しない。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、前記の実施の形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
例えば、本実施の形態ではトルク設定部において操舵トルクの制限と操舵トルク速度の制限を共に行う構成としたが、どちらか一方の制限のみを行う構成でもよい。
また、本実施の形態では操作角センサをステアリング軸に設けたが、ラック＆ピニオン機構やラック軸等の他の箇所に設けてもよい。
また、本実施の形態では操舵角速度および操舵トルク速度を今回値と前回値とで算出したが、更に過去の値を蓄積しておき、より精度の高い速度を算出してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ドライバが大きな補助操舵力を望んでいない小さな操舵角のときには、操舵トルクの大きさを制限して補助トルク（補助操舵力）の大きさを制限するので、操舵フィーリングが低下しない。
【００６３】
本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、ドライバが速く変化する補助操舵力を望んでいない小さな操舵角速度のときには、操舵トルクの変化を制限して補助トルク（補助操舵力）の変化を制限するので、操舵フィーリングが低下しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係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】図１の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック構成図である。
【図３】図２の制御装置のトルク設定部での今回操舵トルクの設定方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る操舵角との関係において操作トルクを禁止する領域を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る操舵角速度との関係において操作トルク速度を禁止する領域を示す図である。
【図６】図１の電動パワーステアリング装置の電動機駆動手段の回路図である。
【図７】図１に示す操舵トルクセンサによって検出した操舵トルクの時間的変化を示すグラフと図１に示す操舵角センサによって検出した操舵角の時間的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・電動パワーステアリング装置
１２・・・制御装置（制御手段）
１２ａ・・・トルク設定部（トルク設定手段、操舵角速度検出手段）
ＡＳ・・・操舵角センサ（操舵角検出手段、操舵角速度検出手段）
ＴＳ・・・操舵トルクセンサ
【図１】
0004026808.tif 000002
【図２】
0004026808.tif 000003
【図３】
0004026808.tif 000004
【図４】
0004026808.tif 000005
【図５】
0004026808.tif 000006
【図６】
0004026808.tif 000007
【図７】
0004026808.tif 000008