JP2005088666A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置において、最大舵角近傍位置における操舵フィーリングの劣化を抑えつつ端当て時の衝撃を確実に緩和する。
【解決手段】モータに流すべき電流の目標値を設定する目標電流設定部１２は、操舵トルク検出値Ｔと車速検出値Ｖに基づき基本アシスト電流値Ｉａを決定し、基本アシスト電流値ＩａにアシストゲインＧａを乗じることにより電流目標値Ｉｔを算出する。アシストゲインＧａは、電流低減ゲインＧＲｉと車速ゲインＧＲｖに基づきＧａ＝１−ＧＲｖ×ＧＲｉにより算出され、電流低減ゲインＧＲｉは電流低減ゲイン演算部１２７により次のように設定される。すなわち、最大舵角近傍に設定される低減開始舵角を操舵角度｜θ｜が超えると、最大舵角に近づく方向への操舵トルクの検出値Ｔと操舵角速度ωとの積が積算され、電流低減ゲインＧＲｉは、その積算値ＳＵＭが大きくなるにしたがって大きくなるように設定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータによって車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関し、更に詳しくは、操舵角度が最大舵角に達したときに生じる衝撃すなわち操舵操作における端当て時の衝撃を緩和するための技術に関する。

従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。

一般にステアリング装置では、ハンドルを中立位置から左または右のいずれかの操舵方向に操作を続けると、ハンドルの操作量がその最大値に相当する最大舵角に達し、機構上、その最大舵角以上にはハンドルを操作できないようになっている（以下、このように最大舵角に達して操作が強制的に停止させられるまでハンドルを操作することを「端当て」と呼ぶ）。そして、ハンドルが素早く操作される場合すなわち操舵速度が大きい場合には、この端当ての際に生じる衝撃が大きなものとなり、その結果、ステアリング機構の耐久性が低下したり、端当て時に音が発生したり、操舵操作において運転者が不快感を覚えたりすることがある。

これに対し、このような端当て時の衝撃を緩和するように構成された電動パワーステアリング装置が従来より提案されている。例えば特公平６−４４１７号公報（特許文献１）には、ステアリング系の操舵トルクに対応して補助トルクを発生する電動機を有する電動式パワーステアリング装置において、前記ステアリング系の操舵角が最大操舵角より所定値手前になったことを判定する操舵角判定手段と、操舵角が最大舵角よりも所定値手前になったときに前記電動機へ供給する電力を減少させて前記補助トルクを減少させる補正手段とを備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置が開示されている。また、端当て時の衝撃緩和のための操舵補助力の低減（電動モータの駆動力の減衰）を操舵速度を考慮して行うように構成された電動パワーステアリング装置も提案されている（例えば特許文献２および３）。

しかし、端当て時の衝撃の程度は最大舵角の近傍位置における操舵状態に依存し、操舵速度を考慮しただけでは、必ずしも端当て時の衝撃を確実に緩和することができず、また、不必要に操舵補助力が低減されて操舵フィーリングが劣化することもある。
特公平６−４４１７号公報 特開２００１−３０９３３号公報 特開２００１−２５３３５６号公報

そこで本発明の目的は、操舵操作における端当て時の衝撃を確実に緩和できる電動パワーステアリング装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、端当て時の衝撃を確実に緩和しつつ最大舵角の近傍位置における操舵フィーリングの劣化を抑えた電動パワーステアリング装置を提供することである。

第１の発明は、車両操舵のための操作手段による操作に応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操作手段によって前記ステアリング機構に与えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記操作手段による操作の量を示す操舵角度を検出する操舵角度検出手段と、
前記操作手段による操作の速度を示す操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記操作手段による操作の最大量を示す最大舵角の近傍に設定される所定舵角を前記操舵角度が超えているときに、前記操舵トルクおよび前記操舵速度に基づき前記操舵補助力を低減する操舵補助力低減手段とを備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記操舵補助力低減手段は、
前記操舵角度が前記所定舵角を超えているときに前記操舵トルクと前記操舵速度との積を積算し、当該積の積算値を出力する積算値演算手段と、
前記積算値に応じて前記電動モータに流すべき電流を低減する電流低減手段とを含むことを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記積算値演算手段は、前記操舵速度が所定値以下であるときに前記積の積算を停止することを特徴とする。

第４の発明は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、
前記車両の走行速度である車速を検出する車速検出手段を更に備え、
前記操舵補助力低減手段は、前記操舵補助力の低減量を前記車速に応じて修正する修正手段を含むことを特徴とする。

上記第１の発明によれば、最大舵角の近傍に設定される所定舵角を操舵角度が超えているときに操舵トルクおよび操舵速度に基づき操舵補助力が低減されるので、最大舵角近傍の位置において、最大舵角位置に向かう方向に強い操舵トルクが与えられるほど、また、最大舵角位置に向かう方向に速い操舵速度で操作されるほど、操舵補助力を大きく低減することができる。これにより、操舵操作における端当て時の衝撃を確実に緩和することができ、端当てによる音の発生を抑えることができる。

上記第２の発明によれば、操舵角度が所定舵角を超えているときに操舵トルクと操舵速度との積の積算値に応じてモータ電流が低減されるので、操舵トルクや操舵速度の検出値にバラツキやノイズが含まれていても、そのようなバラツキやノイズによるモータ電流の低減量への影響が抑制される。これにより、端当て時の衝撃緩和のための操舵補助力の低減動作が安定化する。

上記第３の発明によれば、操舵速度が所定値以下であるときには操舵トルクと操舵速度との積の積算が停止されるので、操作手段が所定舵角位置を超えて最大舵角位置に向かう方向に操作されている状態においても、操舵速度が遅い場合にはモータ電流の低減量は増大しない。これにより、不必要な操舵補助力の低減を回避し、最大舵角の近傍位置における操舵フィーリングの劣化を抑えることができる。

上記第４の発明によれば、端当て時の衝撃緩和のための操舵補助力の低減量が車速に応じて修正されるので、車両操舵に必要な操舵力が小さい車速域では、操舵補助力の低減量を大きくすることで、走行時においても端当て時の衝撃を十分に緩和することが可能となる。また、車両操舵に必要な操舵力が比較的大きい中高速の車速域では、操舵補助力の低減量を小さくすることで、危険回避等のために操作手段を最大舵角位置まで素早く操作することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜１．全体構成＞
図１は、本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構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操舵角を検出する舵角センサ２と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、ハンドル操作（操舵操作）における運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ６と、その操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７と、車載バッテリ８からイグニションスイッチ９を介して電源の供給を受け、舵角センサ２や、トルクセンサ３、車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。

このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ３によって検出されると共に舵角が舵角センサ２によって検出され、検出された操舵トルクおよび舵角と車速センサ４によって検出された車速とに基づいてＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作における運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクとモータ６の発生する操舵補助力によるトルクとの和が、出力トルクとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。

＜２．制御装置の構成＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の機能的構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、モータ制御部として機能するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、そのマイコン１０から出力される指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路１８と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧をモータ６に印加するモータ駆動回路２０と、モータ６に流れる電流を検出する電流検出器１９とから構成される。

マイコン１０は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、目標電流設定部１２と減算器１４とフィードバック制御演算部（以下「ＦＢ制御演算部」と略記する）１６とからなるモータ制御部として機能する。このモータ制御部において、目標電流設定部１２は、トルクセンサ３から出力される操舵トルクの検出値（以下「操舵トルク検出値」という）Ｔ、舵角センサ２から出力される舵角の検出値（以下「舵角検出値」という）θ、および車速センサ４から出力される車速の検出値（以下「車速検出値」という）Ｖに基づき、モータ６に流すべき電流の目標値Ｉｔを決定する。減算器１４は、この電流目標値Ｉｔと電流検出器１９から出力されるモータ電流の検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓを算出する。ＦＢ制御演算部１６は、この偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づく比例積分制御演算によって、ＰＷＭ信号生成回路１８に与えるべきフィードバック制御のための上記指令値Ｄを生成する。

ＰＷＭ信号生成回路１８は、この指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス信号、すなわち指令値Ｄに応じてパルス幅の変化するＰＷＭ信号を生成する。モータ駆動回路２０は、このＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）に応じた電圧をモータ６に印加する。モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさおよび方向のトルクを発生する。

＜３．目標電流設定部の構成＞
図３は、本実施形態における目標電流設定部１２の構成を示すブロック図である。この目標電流設定部１２は、マイコン１０が上記所定のプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現され、基本アシスト電流演算部１２１と、車速ゲイン演算部１２３と、微分器１２４と、積算値演算部１２５と、電流低減ゲイン演算部１２７と、乗算器１２２，１２８と、減算器１２９とを備えている。そして、基本アシスト電流演算部１２１には操舵トルク検出値Ｔおよび車速検出値Ｖが入力され、車速ゲイン演算部１２３には車速検出値Ｖが入力され、微分器１２４には操舵角度を示す舵角検出値θが入力され、積算値演算部１２５には、微分器１２４から出力される操舵角速度ωと共に操舵トルク検出値Ｔおよび舵角検出値θが入力される。

このような目標電流設定部１２において、基本アシスト電流演算部１２１は、操舵トルク検出値Ｔおよび車速検出値Ｖに基づき、上記電流目標値Ｉｔを決定するための基礎となるべき基本アシスト電流値Ｉａを生成する。具体的には、適切な操舵補助力を発生させるためにモータ６に供給すべきアシスト電流の値と操舵トルクの値との関係を車速に応じて示すマップ（「アシストマップ」と呼ばれる）が基本アシスト電流演算部１２１内に予め保持されており、基本アシスト電流演算部１２１は、このアシストマップを参照して、上記操舵トルク検出値Ｔおよび車速検出値Ｖに対応するアシスト電流の値を求め、これを基本アシスト電流値Ｉａとして出力する。なお、このアシストマップは、車速が小さいほど、また操舵トルクが大きいほど基本アシスト電流値Ｉａを大きくするように設定されている。これにより、ハンドル１００が重いときほど操舵補助力が大きくなり、操舵操作が容易になる。

微分器１２４は、舵角検出値θを示すセンサ信号を時間微分することにより操舵速度を示す操舵角速度ωを算出する。そして積算値演算部１２５は、ハンドル操作における端当て時の衝撃を緩和すべく操舵補助力を低減するための指標として、この操舵角速度ωと操舵トルク検出値Ｔと舵角検出値θとに基づき所定の積算値ＳＵＭを算出する。すなわち積算値演算部１２５は、最大舵角近傍に設定された所定の舵角値である低減開始舵角θ１を舵角検出値θが超えているときに操舵角速度ωと操舵トルク検出値Ｔとの積Ｔ×ωを積算し、その積Ｔ×ωの積算値ＳＵＭを出力する。図４は、この積算値演算部１２５をソフトウェア的に実現するためにマイコン１０が実行する積算値演算処理の手順を示すフローチャートである。マイコン１０が所定時間毎にこの積算値演算処理のルーチンを繰り返し実行することによって上記積算値ＳＵＭの算出および更新が順次行われ、これにより積算値演算部１２５が実現される。この積算値演算処理においてマイコン１０は以下のように動作する。

まず、操舵角速度ω、操舵トルク検出値Ｔおよび舵角検出値θを順に取得し（ステップＳ１１〜Ｓ１３）、次に、舵角検出値の絶対値｜θ｜（以下、この絶対値｜θ｜を単に「操舵角度」という）が低減開始舵角θ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。この低減開始舵角θ１は、ハンドル操作における端当て時の衝撃を緩和すべく最大舵角近傍に設定される正の舵角値であって、ハンドル１００が中立位置から最大舵角位置に向かって操作されているときに操舵補助力低減のための処理が開始される舵角である。最大舵角を６３０度とした場合、低減開始舵角θ１は例えば５８０度に設定される。

ステップＳ１４での判定の結果、操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１以下である場合には、上記積算値ＳＵＭを“０”に初期化して、当該積算値演算処理のルーチンを終了する。一方、ステップＳ１４での判定の結果、操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１を超えている場合には、操舵角速度ωが所定の正値ω１よりも大きくかつ操舵トルク検出値Ｔが“０”以上であるか否か、および、操舵角速度ωが所定値の負値−ω１よりも小さくかつ操舵トルク検出値Ｔが“０”よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで、所定値ω１（＞０）は、ハンドル１００が比較的遅い速度で操作されている場合には操舵補助力を低減する必要がないことを考慮して設定された値であり、例えば５０［deg／sec］に設定される。

ステップＳ１８での判定の結果、操舵角速度ωが所定の正値ω１よりも大きくかつ操舵トルク検出値Ｔが“０”以上（非負値）であるか、または、操舵角速度ωが所定値の負値−ω１よりも小さくかつ操舵トルク検出値Ｔが“０”よりも小さい（負値である）場合（“Ｙｅｓ”と判定された場合）には、操舵角速度ωと操舵トルク検出値Ｔとの積Ｔ×ωを積算すべく、現時点の積算値ＳＵＭに積Ｔ×ωを加算した値を新たな積算値ＳＵＭとすることで、積算値ＳＵＭを更新する（ステップＳ２０）。したがって、最大舵角位置に向かう方向に操舵トルクが加えられ当該方向にハンドル１００が回転している状態において操舵角速度の絶対値｜ω｜（以下、この絶対値を単に「操舵速度」という）が所定値ω１よりも大きい場合に、積Ｔ×ωが算出され積算値ＳＵＭが更新される（この場合、Ｔ×ω≧０）。このようにして積算値ＳＵＭが更新された後は、当該積算値演算処理のルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１８で“Ｎｏ”と判定された場合、積算値ＳＵＭを更新することなく、当該積算値演算処理のルーチンを終了する。したがって、操舵速度｜ω｜が所定値ω１以下の場合や、最大舵角位置に向かう方向に操舵トルクが加えられていない場合には、積Ｔ×ωの積算が停止されることになる。

積算値演算部１２５は上記のような積算値演算処理が実行される毎に積算値ＳＵＭを出力し、この積算値ＳＵＭは、図３に示すように電流低減ゲイン演算部１２７に入力される。

電流低減ゲイン演算部１２７は、ハンドル操作における端当て時の衝撃を緩和すべく電流目標値Ｉｔを低減するための電流低減手段であって、上記積算値ＳＵＭに基づき後述の電流低減ゲインマップを参照することにより電流低減ゲインＧＲｉを決定する（０≦ＧＲｉ≦１）。

一方、車速ゲイン演算部１２３は、乗算器１２８と共に操舵補助力の低減量を車速に応じて修正するための修正手段を構成する。すなわち車速ゲイン演算部１２３は、車速に応じて上記電流低減ゲインＧＲｉを修正するための係数として、上記車速検出値Ｖに基づき後述の車速ゲインマップを参照することにより車速ゲインＧＲｖを求める（０≦ＧＲｖ≦１）。乗算器１２８は、この車速ゲインＧＲｖを上記電流低減ゲインＧＲｉに乗算し、その乗算結果であるＧＲｉ×ＧＲｖを修正電流低減ゲインとして出力する。減算器１２９は、この修正電流低減ゲインＧＲｉ×ＧＲｖを“１”から減算し、その減算結果である１−ＧＲｉ×ＧＲｖをアシストゲインＧａとして出力する。

このようにして得られたアシストゲインＧａは乗算器１２２に入力され、この乗算器１２２は、そのアシストゲインＧａを基本アシスト電流値Ｉａに乗算する。この乗算結果であるＧａ×Ｉａは、上記の電流目標値Ｉｔとして目標電流設定部１２から出力され、既述のように、この電流目標値Ｉｔの電流がモータ６に流れるようにフィードバック制御が行われる。

上記のように構成された目標電流設定部１２において、電流低減ゲイン演算部１２７は、積算値演算部１２５、車速ゲイン演算部１２３、乗算器１２８および減算器１２９と共に、ハンドル１００の端当て時の衝撃を緩和するための操舵補助力低減手段を構成する。なお、微分器１２４は、舵角センサ２と共に操舵速度検出手段を構成する。以下、上記操舵補助力低減手段の動作について説明する。

＜４．操舵補助力低減のための動作＞
既述のように積算値演算部１２５は、操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１を超えている状態において、操舵速度｜ω｜（操舵角速度の絶対値）が所定値ω１よりも大きい場合に操舵トルク検出値Ｔと操舵角速度ωとの積Ｔ×ωを積算し（図４のステップＳ２０）、その積算値ＳＵＭを出力する。ただし、最大舵角位置に向かう方向に操舵トルクが加えられていない場合には、当該積算は行われない（ステップＳ１８でＮｏ）。

電流低減ゲイン演算部１２７は、積算値ＳＵＭと電流低減ゲインＧＲｉとの関係を示すマップとして図５に示すような電流低減ゲインマップを保持しており、この電流低減ゲインマップを参照することにより、積算値演算部１２５から出力される積算値ＳＵＭに対応する電流低減ゲインＧＲｉを算出する。この電流低減ゲインマップは、図５に示すものに限定されないが、基本的に、積算値ＳＵＭが大きくなるにしたがって操舵補助力の低減量を増大させるべく電流低減ゲインＧＲｉが大きくなるように設定されている。

車速ゲイン演算部１２３は、車速と車速ゲインＧＲｖとの関係を示すマップとして図６に示すような車速ゲインマップを保持しており、この車速ゲインマップを参照することにより、車速検出値Ｖに対応する車速ゲインＧＲｖを算出する。この車速ゲインマップは、車両操舵に必要とされる操舵力と車速との関係に対応して設定されたものであって、必要な操舵力が小さくなる車速の範囲（１０〜２０［ｋｍ／ｈ］の範囲）では、操舵補助力の低減量が大きくなるように車速ゲインＧＲｖが大きく設定され、中高速の速度域では、操舵補助力の低減が抑制されるように車速ゲインＧＲｖが小さく設定されている。

図３に示したように、アシストゲインＧａは、上記の電流低減ゲインＧＲｉおよび車速ゲインＧＲｖに基づき
Ｇａ＝１−ＧＲｖ×ＧＲｉ
により与えられ、このＧａを基本アシスト電流値Ｉａに乗算することにより電流目標値Ｉｔが算出される。したがって、操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１を超えて積Ｔ×ωの積算値ＳＵＭが増大すると、それに応じて電流低減ゲインＧＲｉが増大し、アシストゲインＧａが減少するので、電流目標値Ｉｔが減少し、それに応じて操舵補助力が低減する。ただし、上式のように電流低減ゲインＧＲｉに車速ゲインＧＲｖが乗算されるので、操舵補助力の低減量は、車速が１０〜２０［ｋｍ／ｈ］の範囲のときには増大し、中高速域のときには抑制される。

＜５．効果＞
上記実施形態によれば、ハンドル１００が中立位置から最大舵角位置に向かって操作され操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１を超えると、最大舵角位置に向かう方向に操舵トルクが加えられていて操舵速度｜ω｜が所定値ω１よりも大きい場合に、操舵トルク検出値Ｔと操舵角速度ωとの積Ｔ×ωが算出され、その積Ｔ×ωにより積算値ＳＵＭが更新される（図４のステップＳ１８、Ｓ２０参照）。そして、この積算値ＳＵＭに応じて電流低減ゲインＧＲｉが決定され、積算値ＳＵＭが大きくなるにしたがって電流低減ゲインＧＲｉが大きくなる（図５参照）。図３に示したように、モータ６に流すべき電流の目標値Ｉｔは、基本アシスト電流値ＩａとアシストゲインＧａとの乗算値Ｇａ×Ｉａであり、アシストゲインＧａは１−ＧＲｖ×ＧＲｉである。したがって、積Ｔ×ωの積算値ＳＵＭが大きくなるほど電流目標値Ｉｔの基本アシスト電流値Ｉａに対する低減量が大きくなる。すなわち、最大舵角近傍の位置（｜θ｜＞θ１となる位置）でハンドル１００が操作され、最大舵角位置に向かって強い操舵トルクが与えられるほど、また、最大舵角位置に向かう方向に速い操舵速度で操作されるほど、電流目標値Ｉｔが速やかに減少し、操舵補助力が大きく低減されることになる。これにより、ハンドル操作における端当て時の衝撃を確実に緩和することができ、端当てによる音の発生を抑えることができる。

一方、最大舵角位置の方向にハンドル１００が操作されている場合であっても、操舵速度が遅い場合（｜ω｜≦ω１の場合）には、積Ｔ×ωの積算は行われないので（図４のステップＳ１８参照）、操舵補助力の不必要な低減が回避される。したがって、最大舵角位置の近傍においてハンドル１００が操作されている場合であっても、ハンドル操作の速度が遅いときには操舵補助力の低減量は増大しないので、端当て時の衝撃の緩和のために操舵補助力を低減しつつ、操舵フィーリングの劣化を抑えることができる。

また、電流低減ゲインＧＲｉは積算値ＳＵＭに応じて決定されるので、操舵補助力の低減は、操舵トルク検出値Ｔや操舵角速度ωにバラツキがあったり、それらの値に多少のノイズが含まれていたりしても、そのようなバラツキやノイズによる電流低減ゲインＧＲｉへの影響が抑制される。したがって、上記実施形態によれば、端当て時の衝撃緩和のための操舵補助力の低減動作が安定化する。

以上のように上記実施形態によれば、最大舵角近傍における操舵フィーリングの劣化を抑えつつ、端当て時の衝撃を確実に緩和することができ、しかも、そのための操舵補助力の低減動作が安定化する。

さらに、上記実施形態によれば、電流低減ゲインＧＲｉは、図６に示す車速ゲインＧＲｖが乗算されることにより修正され、アシストゲインＧａは、Ｇａ＝１−ＧＲｖ×ＧＲｉにより算出される。これにより、車両操舵に必要な操舵力が小さい車速域（１０〜２０ｋｍ／ｈ）では、アシストゲインＧａ（操舵補助力）が十分に小さくなるので、走行時においても端当て時の衝撃を十分に緩和することができる。一方、車両操舵に必要な操舵力が比較的大きい中高速の車速域では、アシストゲインＧａの低減の度合い（操舵補助力の低減量）が小さくなるので、危険回避等のためにハンドル１００を最大舵角まで素早く操作することが可能となる。

＜６．変形例＞
＜６.１ 第１の変形例＞
上記実施形態では、ハンドル操作における端当て時の衝撃を緩和すべく、上記積算値ＳＵＭに応じて電流低減ゲインＧＲｉを決定することにより操舵補助力（電流目標値Ｉｔ）が低減されるが、これに代えて、モータ６に流れる電流（または流すべき電流）の上限値を上記積算値ＳＵＭに応じて低減することにより操舵補助力を低減するようにしてもよい。以下、このような電動パワーステアリング装置を上記実施形態の第１の変形例として説明する。なお以下では、本変形例に係る電動パワーステアリング装置のうち上記実施形態と同様の部分については同一の参照符号を付して詳しい説明を省略する。

本変形例に係る電動パワーステアリング装置の全体構成および制御装置（ＥＣＵ）５の基本構成は上記実施形態と同様であって、それぞれ図１および図２に示す通りである。本変形例におけるＥＣＵ５内の目標電流設定部も、マイコン１０が所定のプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現されるが、その構成は、上記実施形態における目標電流設定部１２（図３参照）と相違する。すなわち図７に示すように、本変形例における目標電流設定部１３は、基本アシスト電流演算部１２１と、車速修正量演算部１３３と、微分器１２４と、積算値演算部１２５と、電流上限値演算部１３７と、上限値修正部１３８と、電流制限器１３９とを備えている。そして、基本アシスト電流演算部１２１には操舵トルク検出値Ｔおよび車速検出値Ｖが入力され、車速修正量演算部１３３には車速検出値Ｖが入力され、微分器１２４には操舵角度を示す舵角検出値θが入力され、積算値演算部１２５には、微分器１２４から出力される操舵角速度ωと共に操舵トルク検出値Ｔおよび舵角検出値θが入力される。また、舵角検出値θは上限値修正部１３８にも入力される。

このような目標電流設定部１３において、基本アシスト電流演算部１２１は、上記実施形態と同様、上記操舵トルク検出値Ｔおよび車速検出値Ｖに基づき、電流目標値Ｉｔを決定するための基礎となるべき基本アシスト電流値Ｉａを生成する。また、微分器１２４も、上記実施形態と同様、舵角検出値θを示すセンサ信号を時間微分することにより操舵速度を示す操舵角速度ωを算出する。そして、積算値演算部１２５も、ハンドル操作における端当て時の衝撃を緩和すべく操舵補助力を低減するための指標として、操舵角速度ωと操舵トルク検出値Ｔと舵角検出値θとに基づき所定の積算値ＳＵＭを算出する。この積算値ＳＵＭの算出手順も上記実施形態における算出手順と同様であって、積算値演算部１２５は、図４に示す積算値演算処理がマイコン１０によって実行される毎に積算値ＳＵＭを出力し、この積算値ＳＵＭは電流上限値演算部１３７に入力される。

電流上限値演算部１３７は、ハンドル操作における端当て時の衝撃を緩和すべく電流目標値Ｉｔを低減するための電流低減手段であって、上記積算値ＳＵＭに基づき図８に示す電流上限値マップを参照することにより電流上限値Ｉmax1を求める。なお、この電流上限値マップにおいてＩmax0は、操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１よりも小さく操舵補助力が低減されない状態におけるモータ電流の上限値を示している。

一方、車速修正量演算部１３３は、車速に応じて上記電流上限値Ｉmax1を修正するための電流修正量として、車速検出値Ｖに基づき図９に示す車速修正量マップを参照することにより車速修正量ΔＩｖを求める。上限値修正部１３８は、舵角検出値θに応じて上記電流上限値Ｉmax1を車速修正量ΔＩｖだけ修正することにより制限器用電流上限値Ｉmax2を求める。すなわち、操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１を超えている場合には、上記電流上限値Ｉmax1から車速修正量ΔＩｖを減算し、その減算結果であるＩmax1−ΔＩｖを制限器用電流上限値Ｉmax2として出力する。ただし、操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１以下である場合には、上記電流上限値Ｉmax1をそのまま制限器用電流上限値Ｉmax2として出力する。

電流制限器１３９は、上記制限器用電流上限値Ｉmax2に基づき基本アシスト電流値Ｉａに制限を加えた電流値を、電流目標値Ｉｔとして出力する。すなわち、基本アシスト電流値Ｉａが制限器用電流上限値Ｉmax2を超えている場合には、その上限値Ｉmax2を電流目標値Ｉｔとして出力し、基本アシスト電流値Ｉａが制限器用電流上限値Ｉmax2以下である場合には、基本アシスト電流値Ｉａを電流目標値Ｉｔとして出力する。この電流目標値Ｉｔは目標電流設定部１３から出力され、既述のように、この電流目標値Ｉｔの電流がモータ６に流れるようにフィードバック制御が行われる。

上記のように構成された本変形例によれば、ハンドル１００が中立位置から最大舵角位置に向かって操作され操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１を超えると、最大舵角位置に向かう方向に操舵トルクが加えられていて操舵速度｜ω｜が所定値ω１よりも大きい場合に、操舵トルク検出値Ｔと操舵角速度ωとの積Ｔ×ωが算出されて積算値ＳＵＭが更新される（図４のステップＳ１８、Ｓ２０参照）。そして、この積算値ＳＵＭに応じて電流上限値Ｉmax1が決定され、積算値ＳＵＭが大きくなるにしたがって電流上限値Ｉmax1が小さくなる（図８参照）。これにより、積Ｔ×ωの積算値ＳＵＭが大きくなるほど電流目標値Ｉｔの基本アシスト電流値Ｉａに対する低減量が大きくなる。また、上記の電流上限値Ｉmax1は、図９に示す車速修正量マップに基づき修正される。したがって、本変形例においても上記実施形態と同様の効果が得られる。

＜６.２ 第２の変形例＞
上記実施形態では、操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１を超えていても、最大舵角位置に向かう方向に操舵トルクが加えられていない場合には、積Ｔ×ωの積算が行われないが（図４のステップＳ１８参照）、これに代えて、そのような場合に積算値ＳＵＭを“０”に初期化するようにしてもよい。以下、このような電動パワーステアリング装置を上記実施形態の第２の変形例として説明する。なお以下では、本変形例に係る電動パワーステアリング装置のうち上記実施形態と同様の部分については同一の参照符号を付して詳しい説明を省略する。

本変形例に係る電動パワーステアリング装置の全体構成、制御装置（ＥＣＵ）５の構成、および目標電流設定部１２の構成は、基本的に上記実施形態と同様であって、それぞれ図１、図２および図３に示す通りである。本変形例におけるＥＣＵ５内の目標電流設定部１２も、マイコン１０が所定のプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現されるが、目標電流設定部１２内の積算値演算部１２５を実現するためにマイコン１０によって実行される積算値演算処理が上記実施形態と相違する。図１０は、本変形例における積算値演算処理の手順の一例を示すフローチャートである。この積算値演算処理のうち図４に示した上記実施形態における積算値演算処理と同一の部分には同一のステップ番号または記号（変数名）を付して説明を省略する。図１０に示すように本変形例における積算値演算処理では、マイコン１０は下記のように動作する。

ステップＳ１４での判定の結果、操舵角度｜θ｜が低減開始舵角θ１を超えている場合には、操舵速度｜ω｜が所定値ω１（例えば５０［deg／sec］）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。その結果、操舵速度｜ω｜が所定値ω１よりも大きい場合には、操舵角速度ωと操舵トルク検出値Ｔとの積Ｔ×ωを積算すべく、現時点の積算値ＳＵＭに積Ｔ×ωを加算した値を新たな積算値ＳＵＭとすることで、積算値ＳＵＭを更新し（ステップＳ３２）、その後、ステップＳ３４へ進む。一方、操舵速度｜ω｜が所定値ω１以下である場合には、積算値ＳＵＭを更新することなくステップＳ３４へ進む。その後、操舵トルク検出値Ｔ、操舵角速度ω、および予め設定された正値ω２に基づく条件判定を行い、その判定の結果、Ｔ＞０かつω＜−ω２である場合（ステップＳ３４で“Ｙｅｓ”の場合）、および、Ｔ＜０かつω＞ω２である場合（ステップＳ３６で“Ｙｅｓ”の場合）には、上記積算値ＳＵＭを“０”に初期化して、当該積算値演算処理のルーチンを終了する。したがって、最大舵角位置に向かう方向に操舵トルクが加えられていない（中立位置に向かう方向にハンドル１００が操作されようとしている）場合には、積算値ＳＵＭが“０”となって操舵補助力の低減が停止される。一方、上記判定の結果、Ｔ＞０かつω＜−ω２ではなく、かつ、Ｔ＜０かつω＞ω２でもない場合（ステップＳ３４とＳ３６のいずれにおいても“Ｎｏ”と判定された場合）には、上記積算値ＳＵＭを“０”に初期化することなく、当該積算値演算処理のルーチンを終了する。

上記のような積算値演算処理により積算値演算部１２５が実現される本変形例によっても、積算値ＳＵＭに応じて電流低減ゲインＧＲｉが決定されることで上記実施形態と同様の効果が得られる。これに加えて本変形例によれば、ハンドル１００が最大舵角位置に向かう方向に回転している状態において最大舵角近傍の位置から中立位置に向かう方向に操舵トルクが加えられる場合には、積算値ＳＵＭが“０”に初期化されて操舵補助力の低減が中止されるので（ステップＳ３４，Ｓ３６，Ｓ１６）、最大舵角近傍の位置における操舵の操作性が向上する。

＜６.３ その他の変形例＞
上記の実施形態および変形例では、操舵トルク検出値Ｔ等のバラツキやノイズの電流低減ゲインＧＲｉへの影響を抑えるために積Ｔ×ωが積算され、その積算値ＳＵＭに応じて電流低減ゲインＧＲｉまたは電流上限値Ｉmax1が決定される。しかし、そのようなバラツキやノイズの影響が小さい場合や許容できる場合等には、積Ｔ×ω自体に応じて、または、操舵トルク検出値Ｔおよび操舵角速度に基づく他の所定値に応じて、電流低減ゲインＧＲｉまたは電流上限値Ｉmax1を決定するようにしてもよい。

また、上記の実施形態および変形例では、積算値ＳＵＭの算出に必要な舵角（舵角検出値θ）および操舵速度（操舵角速度ω）を舵角センサ２からのセンサ信号に基づいて求めているが、他の方法により舵角および／または操舵速度を求めてもよい。例えば、駆動源としてブラシレスモータが使用されている場合には、当該モータの回転位置を検出するレゾルバ等の位置センサからのセンサ信号に基づき操舵速度等を求めてもよい。

本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構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。 上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの機能的構成を示すブロック図である。 上記実施形態における目標電流設定部の構成を示すブロック図である。 上記実施形態における積算値演算部を実現するためにマイコンによって実行される処理手順を示すフローチャートである。 上記実施形態における電流低減ゲインマップ（電流低減ゲインと積算値との関係）を示す特性図である。 上記実施形態における車速ゲインマップ（車速ゲインと車速との関係）を示す特性図である。 上記実施形態の第１の変形例における目標電流設定部の構成を示すブロック図である。 第１の変形例における電流上限値マップ（電流上限値と積算値との関係）を示す特性図である。 第１の変形例における車速修正量マップ（車速修正量と車速との関係）を示す特性図である。 上記実施形態の第２の変形例における積算値演算部を実現するためにマイコンによって実行される処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２ …舵角センサ（操舵角度検出手段）
３ …トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
４ …車速センサ（車速検出手段）
５ …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６ …モータ
１０ …マイクロコンピュータ（モータ制御部）
１２、１３…目標電流設定部
１４ …減算器
１６ …フィードバック制御演算部（ＦＢ制御演算部）
１８ …ＰＷＭ信号生成回路
１９ …電流検出器
２０ …モータ駆動回路
１２１ …基本アシスト電流演算部
１２２，１２８…乗算器
１２３ …車速ゲイン演算部
１２４ …微分器
１２５ …積算値演算部
１２７ …電流低減ゲイン演算部（電流低減手段）
１２９ …減算器
１３３ …車速修正量演算部
１３７ …電流上限値演算部（電流低減手段）
１３８ …上限値修正部
１３９ …電流制限器
Ｉｔ …電流目標値
Ｉｓ …電流検出値
Ｉａ …基本アシスト電流値
Ｉmax1 …電流上限値
Ｉmax2 …制限器用電流上限値
ΔＩｖ …車速修正量
ＧＲｉ …電流低減ゲイン
ＧＲｖ …車速ゲイン
Ｇａ …アシストゲイン
Ｔ …操舵トルク検出値
Ｖ …車速検出値
θ …舵角検出値
θ１ …低減開始舵角
ω …操舵角速度
ＳＵＭ …積算値

Claims (4)

1. 車両操舵のための操作手段による操作に応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
   前記操作手段によって前記ステアリング機構に与えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記操作手段による操作の量を示す操舵角度を検出する操舵角度検出手段と、
   前記操作手段による操作の速度を示す操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
   前記操作手段による操作の最大量を示す最大舵角の近傍に設定される所定舵角を前記操舵角度が超えているときに、前記操舵トルクおよび前記操舵速度に基づき前記操舵補助力を低減する操舵補助力低減手段と
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記操舵補助力低減手段は、
   前記操舵角度が前記所定舵角を超えているときに前記操舵トルクと前記操舵速度との積を積算し、当該積の積算値を出力する積算値演算手段と、
   前記積算値に応じて前記電動モータに流すべき電流を低減する電流低減手段と
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記積算値演算手段は、前記操舵速度が所定値以下であるときに前記積の積算を停止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。
4. 前記車両の走行速度である車速を検出する車速検出手段を更に備え、
   前記操舵補助力低減手段は、前記操舵補助力の低減量を前記車速に応じて修正する修正手段を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
   

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