JP3630280B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電動機の動力をステアリング系に直接作用させ、ドライバの操舵力の軽減を図る電動パワーステアリング装置に係り、特に路面反力の変化をドライバに伝えて適切な操舵を行わせる電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は特願平１０−２４９７３０号で、車両速度、ヨー角速度、操舵角に基づいて車両の前輪の滑り角（βｆ）と車両の後輪の滑り角（βｒ）との差（以降、角差βｆｒ＝βｆ−βｒと称する）を演算し、この角差βｆｒに基づいて車両挙動（オーバステア状態、アンダステア状態等）の補正量を決定し、操舵トルクに基づいた目標操舵トルク信号を角差βｆｒに対応した補正量で補正して電動機を駆動することにより、電動機が発生する補助トルクを補正してステアリング系に作用させ、路面からハンドルを介して伝えられる路面反力を車両挙動に応じてドライバに感知させ、ドライバが車両挙動に応じた適切なハンドル操作を可能とするような電動パワーステアリング装置を提案した。
【０００３】
また、従来の電動パワーステアリング装置において、特開平５−５８３２３号公報に開示されているように、分解能の高い第１のヨーレイトセンサと、測定レンジが広い第２のヨーレイトセンサを備え、ヨー運動が大きい場合には測定レンジが広い第２のヨーレイトセンサが検出した信号に基づいて操舵を制御し、ヨー運動が小さな場合には分解能の高い第１のヨーレイトセンサが検出した信号に基づいて操舵を制御するように構成されたものも知られている。
【０００４】
この構成により、特開平５−５８３２３号公報に開示された従来の電動パワーステアリング装置は、ヨー運動の状態に応じて２つのヨーレイトセンサを切り替えて使用するので、ヨー運動が小さい時の要求分解能とヨー運動が大きい時の広い測定レンジの双方を満たすことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
角差βｆｒに対応した補正量で目標操舵トルク信号を補正する従来の電動パワーステアリング装置は、車両挙動が大きく変化する領域、例えば車両の後輪が横方向に滑ってハンドルを切っている量に対して車両がより曲ってしまうオーバステアの状態では、ドライバは車両の曲り過ぎを抑えるために、車両が曲る方向と逆方向にハンドルを操作（カウンタステア）する。
【０００６】
オーバステア状態において、ドライバは効果的にカウンタステアを当てるために、できるだけ早く車両挙動（オーバステア状態）を察知して操舵しなければならず、角差βｆｒに対応した補正量で目標操舵トルク信号を補正する制御は速やかにオーバステア状態を判定することが望ましい。
また、アンダステア状態の判定においてもできる限り速やかに判定することが望ましい。
【０００７】
しかし、車両挙動判定のために用いるヨーレイトセンサは、ヨーレイトセンサが配置された車両の周辺温度の変化や飛び石が当ることにより生じるセンサ取付け部の振動等の外乱ノイズの影響を受け易く、センサ検出値（ヨー角速度）が変動する課題がある。
【０００８】
外乱ノイズに起因するヨーレイトセンサの検出値（ヨー角速度）の変動を抑えるために、制御系に検出値（ヨー角速度）の不感帯を設けたり、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を設けて検出値（ヨー角速度）の応答感度を低下させている。
【０００９】
検出値（ヨー角速度）の不感帯の設定、または応答感度の低下による外乱ノイズへの対応は、オーバステア状態およびアンダステア状態等の車両挙動を速やかに判定するドライバの要求を満足させることができず、改善が望まれている。
【００１０】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は車両挙動を判定するためのヨーレイトセンサの検出値（ヨー角速度）の変動の影響を小さく抑え、かつできるだけ早い時期に車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を判定してドライバに伝えることにより、ドライバの操舵性ならびに操舵フィーリングの向上を図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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る電動パワーステアリング装置は、ヨーレイトセンサを２個設けるとともに、２個のヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を備え、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給することを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ヨーレイトセンサを２個設けるとともに、２個のヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を備え、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給するので、２つのセンサ信号に基づいて精度の高いヨー角速度信号を決定することができ、このヨー角速度信号を用いて車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を早く判定することができる。
【００１３】
また、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、２個のヨーレイトセンサを車両の互い異なる位置に配置したことを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、２個のヨーレイトセンサを車両の互い異なる位置に配置したので、２個のヨーレイトセンサのそれぞれに及ぼす外乱ノイズに起因する検出値（ヨー角速度）の変動が異なり、２つの検出値（ヨー角速度）に基づいて変動の少ないヨー角速度信号を決定することができる。
【００１５】
さらに、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の横加速度を検出する横加速度センサと、この横加速度センサからの横加速度信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号とヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給することを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の横加速度を検出する横加速度センサと、この横加速度センサからの横加速度信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号とヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給するので、１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号に基づいて精度の高いヨー角速度信号を決定することができ、このヨー角速度信号を用いて車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を早く判定することができる。
【００１７】
また、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ヨーレイトセンサと横加速度センサを車両の互い異なる位置に配置したことを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ヨーレイトセンサと横加速度センサを車両の互い異なる位置に配置したので、ヨーレイトセンサと横加速度センサそれぞれに及ぼす外乱ノイズに起因する検出値の変動が異なり、２つの検出値に基づいて変動の少ないヨー角速度信号を決定することができる。
【００１９】
さらに、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の左右の車輪の速度を検出する２個の車輪速度センサと、２個の車輪速度センサからのそれぞれのセンサ信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるとともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号とヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給することを特徴とする。
【００２０】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の左右の車輪の速度を検出する２個の車輪速度センサと、２個の車輪速度センサからのそれぞれのセンサ信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるとともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号とヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給するので、１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号に基づいて精度の高いヨー角速度信号を決定することができ、このヨー角速度信号を用いて車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を早く判定することができる。
【００２１】
また、この発明に係るヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号のうち、車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方をヨー角速度信号に決定することを特徴とする。
【００２２】
この発明に係るヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号のうち、車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方をヨー角速度信号に決定するので、外乱ノイズの影響の少ないセンサ信号または推定ヨー角速度信号をヨー角速度信号として採用することができる。
【００２３】
さらに、この発明に係るヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号、の平均値をヨー角速度信号に決定することを特徴とする。
【００２４】
この発明に係るヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号、の平均値をヨー角速度信号に決定するので、外乱ノイズの影響を平均化したヨー角速度信号として採用することができる。
【００２５】
また、ヨー角速度信号を２個のセンサで検出するようにしたので、一方のセンサの異常を検出した場合には、車両挙動判定手段の動作を停止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明はヨー加速度信号を検出するセンサを車両の異なる位置に２個設け、２個のセンサの検出値のうち車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方もしくは平均値をヨー加速度信号として採用することにより、より精度の高いヨー加速度信号を決定して車両挙動の判定に用い、ドライバに車両挙動を早く伝えるものである。
【００２７】
図１はこの発明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。
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２、ステアリング軸３、ハイポイドギア４、ピニオン５ａおよびラック軸５ｂなどからなるラック＆ピニオン機構５、タイロッド６、操向車輪の前輪７、補助トルクをステアリング系に作用する電動機８、制御手段１３、電動機駆動手段１４、電動機電流検出手段１５を備える。
【００２８】
また、電動パワーステアリング装置１は、車両に作用するヨー角速度を検出し、ヨー角速度に対応した電気信号に変換されたヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢを出力するヨーレイトセンサ９，１６、前輪の切れ角を検出し、前輪の切れ角に対応した電気信号に変換された切れ角信号δを出力する切れ角センサ１０、車速を検出し、車速に対応した電気信号に変換された車速信号Ｖを出力する車速センサ１１、ステアリングホイール２に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルクに対応した電気信号に変換された操舵トルク信号Ｔを出力する操舵トルクセンサ１２を備える。
なお、ヨーレイトセンサ９，１６は、車両の互いに異なる位置に配置し、ヨーレイトセンサ９，１６の周辺温度の変化や飛び石によるセンサ取付け部の振動の変動等の外乱ノイズの影響によるセンサ検出値が互いに異なるようにする。
【００２９】
ヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢ、切れ角信号δ、操舵トルク信号Ｔは、それぞれ大きさと方向を有し、車速信号Ｖは大きさのみを有し、制御手段１３に供給される。なお、ヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢ、切れ角信号δ、操舵トルク信号Ｔの方向は、車両上方から見て時計回り方向を正（プラス）とし、反時計回り方向を負（マイナス）とする。
【００３０】
ステアリングホイール２を操舵すると、ステアリング軸３に加えられる手動操舵トルクは、ラック＆ピニオン機構５を介してピニオン５ａの回転力がラック軸５ｂの軸方向の直線運動に変換され、タイロッド６を介して前輪７の操向を変化させる。
【００３１】
手動の操舵トルクをアシストするため、操舵トルク信号Ｔに対応して電動機８が駆動されると、電動機トルクがハイポイドギア４を介して倍力された補助トルク（アシストトルク）に変換されてステアリング軸３に作用し、ドライバの操舵力を軽減する。
【００３２】
制御手段１３は、マイクロプロセッサを基本に各種演算手段、処理手段、判定手段、スイッチ手段、信号発生手段、メモリ等で構成し、操舵トルク信号Ｔに対応した目標トルク信号（ＩＭＳ）を発生し、この目標トルク信号（ＩＭＳ）と電動機電流検出手段１５が検出した電動機電流ＩＭに対応した電動機トルク信号ＩＭＦとの差（負帰還）に応じた電動機制御信号ＶＯ（例えば、オン信号、オフ信号およびＰＷＭ信号の混成信号）を発生し、この差が速やかに０となるように電動機駆動手段１４の駆動を制御する。
【００３３】
また、制御手段１３は、ヨー角速度信号決定手段を備え、ヨーレイトセンサ９が検出したヨー角速度信号ＹＡおよびヨーレイトセンサ１６が検出したヨー角速度信号ＹＢの車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方または平均値からヨー角速度信号Ｙを決定する。
【００３４】
さらに、制御手段１３は、滑り角差推定手段、補正手段を備え、ヨー角速度信号Ｙ、切れ角信号δ、車速信号Ｖおよび車両の寸法パラメータ（ホイールベース）に基づいて前輪の滑り角と後輪の滑り角の差（角差信号）を演算で推定し、この差（角差信号）の大きさに基づいてアンダステア補正量、オーバステア補正量を決定し、この補正量で目標トルク信号（ＩＭＳ）を補正する。
【００３５】
また、制御手段１３は、前輪の滑り角と後輪の滑り角の差（角差信号）の方向（Ｐ）とヨー角速度信号Ｙの方向（Ｎ）を比較することにより、車両の状態（車両挙動）がアンダステア領域、もしくはオーバステア領域のいずれであるかを判定する。
【００３６】
電動機駆動手段１４は、例えば４個のパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成し、電動機制御信号ＶＯに基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）の電動機電圧ＶＭを出力し、電動機８を正回転または反回転にＰＷＭ駆動する。
【００３７】
電動機電流検出手段１５は、電動機８と直列に接続された抵抗器またはホール素子等で電動機電流ＩＭを電圧に変換して検出し、電動機電流ＩＭに対応した電動機トルク信号ＩＭＦを制御手段１３にフィードバック（負帰還）する。
【００３８】
図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施の形態基本要部ブロック構成図である。
図２において、電動パワーステアリング装置１の制御手段１３は、目標トルク信号設定手段２１、差演算手段２２、駆動制御手段２３、車両挙動判定手段２４、補正手段２５、ヨー角速度信号決定手段１７を備える。
【００３９】
目標トルク信号設定手段２１は、ＲＯＭ等のメモリに予め図８に示す操舵トルク信号Ｔ−目標トルク信号ＩＭＳ特性データ、および図９に示す車速信号Ｖ−車速係数ＫＴ特性データを記憶しておき、操舵トルクセンサ１２が検出した操舵トルク信号Ｔおよび車速センサ１１が検出した車速信号Ｖに基づいて操舵トルク信号Ｔに対応した目標トルク信号（ＩＭＳ）に車速信号Ｖに対応した車速係数ＫＴを乗算し、目標トルク信号ＩＭＯとして補正手段２５に供給する。
目標トルク信号ＩＭＯは、操舵トルク信号Ｔが同一でも車速信号Ｖが増加するにつれて減少するようにし、低車速領域における操舵の軽快性、高車速領域における操舵の安定性を確保するように設定する。
【００４０】
差演算手段２２は、減算器または減算機能を備え、補正手段２５から供給される目標トルク信号ＩＭＨと、電動機電流検出手段１５から供給される電動機トルク信号ＩＭＦとの差ΔＩ（＝ＩＭＨ−ＩＭＦ）を演算し、差信号ΔＩ（＝ＩＭＨ−ＩＭＦ）を駆動制御手段２３に供給する。
【００４１】
駆動制御手段２３は、ＰＩＤコントローラ、電動機制御信号発生手段等を備え、差演算手段２２から供給される差信号ΔＩに比例（Ｐ）、積分（Ｉ）および微分（Ｄ）制御を施した後、これら比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御を施した信号を混合した混合信号に基づいてハンドルの右操舵または左操舵に対応したＰＷＭの電動機制御信号ＶＯを発生し、電動機制御信号ＶＯを電動機駆動手段１４に供給する。
【００４２】
車両挙動判定手段２４は、滑り角差推定手段、方向判定手段、選択手段、アンダステア補正量出力手段、オーバステア補正量出力手段等を備え、車速センサ１１から供給される車速信号Ｖ、ヨー角速度信号決定手段１７から供給されるヨー角速度信号Ｙおよび切れ角センサ１０から供給される切れ角信号δから車両の前輪滑り角（βｆ）と車両の後輪滑り角（βｒ）との差（角差βｆｒ＝βｆ−βｒ）を演算し、この角差βｆｒ基づいてアンダステア補正量（ＤＡ）もしくはオーバステア補正量（ＤＯ）を発生し、補正信号ＩＤを補正手段２５に供給する。
【００４３】
図３はこの発明に係る車両挙動判定手段の要部ブロック構成図である。
図３において、車両挙動判定手段２４は、車速係数発生手段２６、滑り角差推定手段３０、選択手段３１、方向判定手段３２、アンダステア補正量出力手段３３、オーバステア補正量出力手段３４、乗算手段３５、乗算手段３６、加算手段３７、角差変化量演算手段３９、角差変化係数発生手段４０を備える。
【００４４】
車速係数発生手段２６は、ＲＯＭ等のメモリを備え、予め図１３に示す車速信号Ｖと車速係数ＫＲの特性データを記憶しておき、車速センサ１１から車速信号Ｖが供給されると、対応する車速係数ＫＲを読み出して乗算手段３５および乗算手段３６に提供する。
【００４５】
滑り角差推定手段３０は、メモリ、演算機能を備え、車速信号Ｖ、ヨー角速度信号Ｙ、切れ角信号δおよびメモリに予め設定した車両の寸法パラメータＬ（例えば、ホイールベース）に基づいて数１から前輪滑り角（βｆ）と後輪滑り角（βｒ）との差βｆｒ（＝βｆ−βｒ）を演算し、角差信号βｆｒを選択手段３１、方向判定手段３２および角差変化量演算手段３９に供給する。
【００４６】
【数１】
βｆｒ＝Ｙ＊Ｌ／Ｖ−δ
【００４７】
なお、前輪滑り角（βｆ）および後輪滑り角（βｒ）は、タイヤの向きを基準としてタイヤの進行方向への角度を表わすので、時計回り方向へハンドルを切った場合、前輪タイヤの向きに対してタイヤの進行方向は反時計回り方向となり、時計回り方向を正（プラス）とすると前輪滑り角（βｆ）の方向は負（マイナス）となる。
同様に、後輪滑り角（βｒ）も負（マイナス）となり、角差信号βｆｒの方向（符号）は後輪滑り角（βｒ）の絶対値｜βｒ｜が前輪滑り角（βｆ）の絶対値｜βｆ｜以上（｜βｒ｜≧｜βｆ｜）となるまでは、負（マイナス）で表わす。
【００４８】
選択手段３１は、ソフト制御のスイッチ機能を備え、方向判定手段３２から供給される判定信号ＨＯに基づいてスイッチを切り替え、滑り角差推定手段３０から供給される角差信号βｆｒをアンダステア補正量出力手段３３またはオーバステア補正量出力手段３４に供給する。
【００４９】
方向判定手段３２は、符号比較機能を備え、滑り角差推定手段３０から供給される角差信号βｆｒの方向信号Ｐと、ヨー角速度信号決定手段１７から供給されるヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎに基づいて、方向信号Ｐと方向信号Ｎが一致（符号が同一）する場合には、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを選択手段３１に供給し、方向信号Ｐと方向信号Ｎが異なる（符号が異なる）場合には、例えばＬレベルの判定信号ＨＯを選択手段３１に供給する。
【００５０】
角差信号βｆｒの方向信号Ｐとヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎとが異なる（不一致）場合、例えばヨー角速度Ｙが時計回り方向であって、前輪の反時計回り方向滑り角（βｆ）が後輪の反時計回り方向滑り角（βｒ）よりも大きいような場合には、ヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎがプラス（＋）で角差信号βｆｒの方向信号Ｐがマイナス（−）となり、車両挙動のアンダステア領域と判定して選択手段３１はアンダステア補正量出力手段３３を選択（実線表示）する。
【００５１】
一方、角差信号βｆｒの方向信号Ｐとヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎとが同じ（一致）場合、例えばヨー角速度Ｙが時計回り方向であって、後輪の反時計回り方向滑り角（βｒ）が前輪の反時計回り方向滑り角（βｆ）よりも大きいような場合には、ヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎがプラス（＋）で角差信号βｆｒの方向信号Ｐがプラス（＋）となり、車両挙動のオーバステア領域と判定して選択手段３１はオーバステア補正量出力手段３４を選択（破線表示）する。
【００５２】
アンダステア補正量出力手段３３は、ＲＯＭ等のメモリを備え、予め図１０に示す角差信号の絶対値｜βｆｒ｜とアンダステア補正量ＤＡとの特性データを記憶しておき、選択手段３１から角差信号βｆｒが供給されると、対応するアンダステア補正量ＤＡを読み出し、アンダステア補正量信号ＤＡを乗算手段３５に供給する。
【００５３】
オーバステア補正量出力手段３４は、ＲＯＭ等のメモリを備え、予め図１１に示す角差信号の絶対値｜βｆｒ｜とオーバステア補正量ＤＯとの特性データを記憶しておき、選択手段３１から角差信号βｆｒが供給されると、対応するオーバステア補正量ＤＯを読み出し、オーバステア補正量信号ＤＯを乗算手段３６に供給する。
【００５４】
車両挙動の強いアンダステア領域とは、現在の操舵状態からこれ以上ハンドルを切込んでも車両がこれ以上曲らない状態であり、ドライバに反力を強く感じさせてハンドルを戻した方が良いことを知らせる操舵領域である。
【００５５】
なお、弱いアンダステア領域では反力の補正は不要であるので、図１０に示すように角差信号βｆｒに対するアンダステア補正量ＤＡの不感帯領域を大きく設定している。
【００５６】
一方、車両の強いオーバステア領域とは、そのままでは車両がスピンする虞のある状態であり、ドライバに反力を強く感じさせてカウンタステアを行い易くしている。
【００５７】
なお、アンダステア補正量ＤＡ、オーバステア補正量ＤＯは、それぞれ図１０、図１１に示すように不感帯をそれぞれ独自に設定しているので、アンダステア状態またはオーバステア状態に応じた最適な補正を行うことができる。
【００５８】
乗算手段３５は、ソフト制御の乗算機能を備え、車速係数ＫＲ、アンダステア補正量信号ＤＡおよび角差変化係数ＫＶを乗算処理し、減算補正信号としてのアンダステア補正量信号ＩＤＡ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＡ）を加算手段３７に供給する。
【００５９】
アンダステア補正量信号ＩＤＡは、図１０示すアンダステア補正量ＤＡを車速係数ＫＲで補正するので、低車速領域ではアンダステア補正量ＤＡを０として補正を行わず、中車速から高車速領域ではアンダステア補正量ＤＡの特性と同じに設定することができる。
【００６０】
乗算手段３６は、ソフト制御の乗算機能を備え、車速係数ＫＲ、オーバステア補正量信号ＤＯおよび角差変化係数ＫＶを乗算処理し、減算補正信号としてのオーバステア補正量信号ＩＤＯ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＯ）を加算手段３７に供給する。
【００６１】
オーバステア補正量信号ＩＤＯは、図１１に示すオーバステア補正量ＤＯを車速係数ＫＲで補正するので、低車速領域ではオーバステア補正量ＤＯを０として補正を行わず、中車速から高車速領域ではオーバステア補正量ＤＯの特性と同じに設定することができる。
なお、オーバステア補正量ＤＯは、アンダステア補正量ＤＡに比べ、不感帯を狭く傾きも小さく設定する。
【００６２】
加算手段３７は、ソフト制御の加算機能を備え、乗算手段３５から供給されるアンダステア補正量信号ＩＤＡ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＡ）と、乗算手段３６から供給されるオーバステア補正量信号ＩＤＯ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＯ）を加算処理し、アンダステア補正量信号ＩＤＡまたはオーバステア補正量信号ＩＤＯのいずれか一方を補正信号ＩＤとして図２に示す補正手段２５に供給する。
【００６３】
角差変化量演算手段３９は、微分演算機能を備え、滑り角差推定手段３０から供給される角差信号βｆｒに微分演算を施し、角差変化量信号ＤＶ（＝ｄβｆｒ／ｄｔ）を角差変化係数発生手段４０に供給する。
【００６４】
角差変化係数発生手段４０は、ＲＯＭ等のメモリを備え、予め図１２に示す角差変化量ＤＶと角差変化係数ＫＶの特性データを記憶しておき、角差変化量信号ＤＶが供給されると、対応した角差変化係数ＫＶを読み出して乗算手段３５および乗算手段３６に供給する。
【００６５】
角差変化量ＤＶは、角差信号βｆｒの変化を表し、したがって車両挙動の時間的な変化を表わすので、車両挙動の急激な変化に対応したアンダステア補正量信号ＩＤＡ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＡ）またはオーバステア補正量信号ＩＤＯ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＯ）を発生することができる。
【００６６】
図２に戻り、ヨー角速度信号決定手段１７は、演算手段、選択手段を備え、車両の異なる位置に配置された２個のヨーレイトセンサ９，１６から供給されるセンサ信号としてのヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢのうち車両挙動判定手段２４からの補正量ＩＤが小さくなる方を選択したり、またはヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢの平均値を演算してヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給する。
【００６７】
なお、２個のヨーレイトセンサ９，１６を配置した理由は、ヨーレイトセンサ９，１６の配置される位置の周辺温度の変化、飛び石によるヨーレイトセンサ９，１６の取付け位置の振動等の外乱ノイズがヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢに混入するため、ヨー運動が小さな場合にはヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢへの外乱ノイズの影響が顕著となり、ヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢの精度が低下するので、外乱ノイズの影響を低減するために２個のヨーレイトセンサ９，１６を互いに異なる位置に配置してヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢに混入するノイズを異なるようにし、かつヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢのうち車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方、または平均値を選択することによってノイズの影響を抑制するためである。
【００６８】
図４はこの発明に係るヨー角速度信号決定手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。
図４において、ヨー角速度信号決定手段１７は、信号レベル比較手段１８、選択手段１９を備える。
【００６９】
信号レベル比較手段１８は、例えば演算機能、比較機能を有し、２個のヨーレイトセンサ９，１６、切れ角センサ１０および車速センサ１１（図２参照）からそれぞれ供給されるヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢ、切れ角信号δおよび車速信号Ｖに基づいてそれぞれヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢに対応した角差信号βｆｒＡ，βｆｒＢを数１から演算（βｆｒＡ＝ＹＡ＊Ｌ／Ｖ−δ，βｆｒＢ＝ＹＢ＊Ｌ／Ｖ−δ）し、続いて図１０および図１１の特性マップから角差信号βｆｒＡ，βｆｒＢのそれぞれに対応する概略の補正量ＩＡ，ＩＢ（アンダステア補正量ＤＡもしくはオーバステア補正量ＤＯのいずれか一方）を求める。
【００７０】
続いて、概略補正量ＩＡ，ＩＢの絶対値｜ＩＡ｜，｜ＩＢ｜の比γ（例えば、γ＝｜ＩＡ｜／｜ＩＢ｜）を演算し、この比γが１以下（γ≦１）場合には、例えばＨレベルの比較信号ＭＯを選択手段１９に供給し、比γが１を超える（γ＞１）場合にはＬレベルの比較信号ＭＯを選択手段１９に供給する。
【００７１】
選択手段１９は、切替機能を有し、信号レベル比較手段１８から供給される比較信号ＭＯがＨレベルの場合（｜ＩＡ｜≦｜ＩＢ｜）にはヨー角速度信号ＹＡを選択（実線表示側）し、比較信号ＭＯがＬレベルの場合（｜ＩＡ｜＞｜ＩＢ｜）にはヨー角速度信号ＹＢを選択（破線表示側）することにより、ヨー角速度信号ＹＡまたはヨー角速度信号ＹＢのうち車両挙動判定手段２４からの補正量が小さくなる方をヨー角速度信号Ｙとして図２に示す車両挙動判定手段２４に提供する。
【００７２】
なお、車両挙動判定手段２４からの補正量ＩＤＡ，ＩＤＯと概略補正量ＩＡ，ＩＢは異なるが、値の大小比較（比γの演算）のためだけであれば、結果は同じである。
また、前述の比γ（＝｜ＩＡ｜／｜ＩＢ｜）が所定範囲を外れる（例えば、γ＜０．８，１．２＜γ）場合には、ヨーレイトセンサ９，１６のいずれか一方が故障であると判断して図２に示す車両挙動判定手段２４の動作を停止する。
【００７３】
図５はこの発明に係るヨー角速度信号決定手段の別実施の形態要部ブロック構成図である。
図５において、ヨー角速度信号決定手段２０は、平均値演算手段２７を備える。
【００７４】
平均値演算手段２７は、２個のヨーレイトセンサ９，１６（図２参照）からそれぞれ供給されるヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢの平均値｛＝（ＹＡ＋ＹＢ）／２｝の演算処理を行い、この平均値をヨー角速度信号Ｙとして図２に示す車両挙動判定手段２４に提供する。
【００７５】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置１は、ヨーレイトセンサを２個設けるとともに、２個のヨーレイトセンサ９，１６からの２つのセンサ信号（ヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢ）に基づいてヨー角速度信号Ｙを決定するヨー角速度信号決定手段１７を備え、ヨー角速度信号決定手段１７でヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢの車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方、または平均値をヨー角速度信号Ｙとして選択するので、ヨー角速度信号Ｙを外乱ノイズの影響を少なくして精度良く検出することができる。
【００７６】
図６はこの発明に係る制御手段の別実施の形態要部ブロック構成図である。
なお、本実施の形態では、図２に示すヨーレイトセンサ１６に代えて横加速度センサ５１を用いたものである。
また、ヨーレイトセンサ９と横加速度センサ５１は、車両の互いに異なる位置に配置し、ヨーレイトセンサ９，横加速度センサ５１の周辺温度の変化や飛び石によるセンサ取付け部の振動の変動等の外乱ノイズの影響によってセンサ検出値が異なるようにする。
【００７７】
図６において、制御手段５０はヨー角速度信号Ｙの検出に関するヨー角速度信号決定手段１７およびヨー角速度推定手段５２のみを示し、図２に示す目標トルク信号設定手段２１、差演算手段２２、駆動制御手段２３、車両挙動判定手段２４、補正手段２５は省略する。
【００７８】
ヨー角速度推定手段５２は、演算手段を備え、横加速度センサ５１が検出した車両の横加速度に対応して電気信号に変換された横加速度信号ＹＧと車速センサ１１が検出した車速信号Ｖが供給されると、横加速度信号ＹＧと車速信号Ｖに基づいて数２で表わされる演算式から推定ヨー角速度ＹＣを算出し、推定ヨー角速度信号ＹＣをヨー角速度信号決定手段１７に供給する。
【００７９】
【数２】
ＹＣ＝ＹＧ／Ｖ
【００８０】
ヨー角速度信号決定手段１７は、図４と同様に演算手段、選択手段を備え、車両の異なる位置に配置されたヨーレイトセンサ９から供給されるセンサ信号としてのヨー角速度信号ＹＡとヨー角速度推定手段５２から供給される推定ヨー角速度信号ＹＣのうち車両挙動判定手段２４からの補正量が小さくなる方を選択し、ヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給する。
【００８１】
また、ヨー角速度信号決定手段１７の代わりに図５に示すヨー角速度信号決定手段２０を用い、ヨー角速度信号ＹＡと推定ヨー角速度信号ＹＣの平均値を演算してヨー角速度信号Ｙとし、ヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給してもよい。
【００８２】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置１は、横加速度センサ５１とヨーレイトセンサ９を設けるとともに、横加速度センサ５１が検出した横加速度信号ＹＧと車速センサ１１が検出した車速信号Ｖに基づいて推定ヨー角速度信号ＹＣを推定するヨー角速度推定手段５２を設け、ヨーレイトセンサ９からのヨー角速度信号ＹＡと推定ヨー角速度信号ＹＣとに基づいてヨー角速度信号Ｙを決定するヨー角速度信号決定手段１７を備え、ヨー角速度信号決定手段１７でヨー角速度信号ＹＡと推定ヨー角速度信号ＹＣのうち車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方、または平均値をヨー角速度信号Ｙとして選択するので、ヨー角速度信号Ｙを外乱ノイズの影響を少なくして精度良く検出することができる。
【００８３】
図７はこの発明に係る制御手段の別実施の形態要部ブロック構成図である。
なお、本実施の形態では、図２に示すヨーレイトセンサ１６に代えて２個の車輪速度センサ２８，２９を用いたものである。
【００８４】
図７において、制御手段５５はヨー角速度信号Ｙの検出に関するヨー角速度信号決定手段１７およびヨー角速度推定決定手段５６のみを示し、図２に示す目標トルク信号設定手段２１、差演算手段２２、駆動制御手段２３、車両挙動判定手段２４、補正手段２５は省略する。
【００８５】
ヨー角速度推定手段５６は、演算手段を備え、車輪速度センサ２８、２９が検出した車両の車輪速度に対応して電気信号に変換された車輪速度信号ＶＸ，ＶＹが供給されると、車輪速度信号ＶＸ，ＶＹに基づいて数３で表わされる演算式から推定ヨー角速度ＹＸを算出し、推定ヨー角速度信号ＹＸをヨー角速度信号決定手段１７に供給する。
【００８６】
【数３】
ＹＸ＝（ＶＸ−ＶＹ）／Ｔ
ただし、Ｔは左右の車輪の距離（トレッド）
【００８７】
ヨー角速度信号決定手段１７は、図４と同様に演算手段、選択手段を備え、ヨーレイトセンサ９から供給されるヨー角速度信号ＹＡと車輪速度センサ２８、２９から供給されるセンサ信号としての推定ヨー角速度信号ＹＸのうち車両挙動判定手段２４からの補正量が小さくなる方を選択し、ヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給する。
【００８８】
また、ヨー角速度信号決定手段１７の代わりに図５に示すヨー角速度信号決定手段２０を用い、ヨー角速度信号ＹＡと推定ヨー角速度信号ＹＸの平均値を演算してヨー角速度信号Ｙとし、ヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給してもよい。
【００８９】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置１は、車輪の速度を検出する２個の車輪速度センサ２８，２９と、２個の車輪速度センサ２８，２９からのそれぞれのセンサ信号（車輪速度信号）ＶＸ，ＶＹに基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段５６を設けるとともに、このヨー角速度推定手段５６からの推定ヨー角速度信号ＹＸおよびヨーレイトセンサ９からのヨーレイト信号ＹＡに基づいてヨー角速度信号Ｙを決定するヨー角速度信号決定手段１７を設け、推定ヨー角速度信号ＹＸとヨーレイトセンサ９からのヨーレイト信号ＹＡのうち車両挙動判定手段２４からの補正量が小さくなる方、または平均値をヨー角速度信号Ｙとして選択するので、ヨー角速度信号Ｙを外乱ノイズの影響を少なくして精度良く検出することができる。
【００９０】
なお、図２、図６および図７に示すヨー角速度信号決定手段１７は、ノイズを低減して精度の高いヨー角速度信号Ｙを決定することができ、このヨー角速度信号Ｙを用いて車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を早く判定することができる。
【００９１】
また、図５に示すヨー角速度信号決定手段２０に入力される２つのセンサ信号ＹＡおよびＹＢ、ＹＡおよびＹＣ、ＹＡおよびＹＹの最小値および最大値を設定し、この最小値と最大値の範囲を規定した図示しないウインドコンパレータでセンサ信号ＹＡおよびＹＢ、ＹＡおよびＹＣ、ＹＡおよびＹＸを比較することにより、２つのセンサの一方、または双方の故障を検出することができる。
【００９２】
２つのセンサの一方、または双方の故障を検出した場合には、図２に示す車両挙動判定手段２４から出力される補正量ＩＤを禁止するよう構成する。
【００９３】
図２に戻り、補正手段（減算手段）２５は、減算機能を備え、目標トルク信号設定手段２１から供給される目標トルク信号ＩＭＯから、車両挙動判定手段２４から供給される補正量ＩＤ（ＩＤＡ，ＩＤＯ）を減算し、目標トルク信号ＩＭＯを車両挙動に応じた補正量ＩＤで補正した目標トルク信号ＩＭＨを差演算手段２２に供給する。
【００９４】
図４に示すヨー角速度信号決定手段１７、または図５に示すヨー角速度信号決定手段２０を備え、車両挙動判定手段２４に供給するヨー角速度信号Ｙに混入する外乱ノイズを抑えることができるので、図３に示すオーバステア補正量出力手段３７のメモリに設定する角差信号｜βｆｒ｜−オーバステア補正量ＤＯ（図１１参照）の不感帯の幅を従来のβ２からβ１（β２−β１）に狭くすることができる。
【００９５】
従って、角差信号｜βｆｒ｜が小さい値でも、オーバステア補正量出力手段３７からオーバステア補正量ＤＯを出力することができるため、車両挙動がオーバステア状態になった時には、短時間でオーバステア状態を判定して補助トルクを変化させ、ドライバにハンドルを介してオーバステア状態を路面反力として伝えることができる。
なお、アンダステア状態の判定についても同様である。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、２つのセンサからのセンサ信号に基づいて外乱ノイズの少ないヨー角速度信号Ｙを生成し、このヨー角速度信号Ｙに基づいて不感帯の小さい角差信号｜βｆｒ｜に応じたオーバステア補正量ＤＯおよびアンダステア補正量ＤＡで補助トルクを変更するので、車両挙動がオーバステア状態およびアンダステア状態になった時には、短時間でオーバステア状態およびアンダステア状態を判定して補助トルクを変化させ、ドライバにハンドルを介してオーバステア状態およびアンダステア状態を路面反力として伝えることができ、車両挙動に応じたドライバの操舵性を向上することができる。
【００９７】
また、２つのセンサは、２個のヨーレイトセンサ、ヨーレイトセンサと横加速度センサ、またはヨーレイトセンサと２個の車輪速度センサの組合せで外乱ノイズの少ないヨー角速度信号Ｙを生成することができる。
【００９８】
さらに、２個のヨーレイトセンサまたはヨーレイトセンサと横加速度センサのそれぞれを車両の異なる位置に配置したので、ヨー角速度信号Ｙへ混入する外乱ノイズを低減し、精度の高いヨー角速度信号Ｙを検出することができる。
【００９９】
また、２個のヨーレイトセンサ、ヨーレイトセンサと横加速度センサまたはヨーレイトセンサと２個の車輪速度センサが検出する２個のセンサ信号のうち車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方、または２個のセンサ信号の平均値をヨー角速度信号Ｙに決定するので、ヨー角速度信号Ｙへ混入する外乱ノイズを低減し、精度の高いヨー角速度信号Ｙを検出することができる。
【０１００】
よって、外乱ノイズを低減した精度の高いヨー角速度信号Ｙに基づいて車両挙動の変化を短時間で路面反力として伝え、ドライバの操舵性を向上させて良好な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施の形態基本要部ブロック構成図
【図３】この発明に係る車両挙動判定手段の要部ブロック構成図
【図４】この発明に係るヨー角速度信号決定手段の一実施の形態要部ブロック構成図
【図５】この発明に係るヨー角速度信号決定手段の別実施の形態要部ブロック構成図
【図６】この発明に係る制御手段の別実施の形態要部ブロック構成図
【図７】この発明に係る制御手段の別実施の形態要部ブロック構成図
【図８】操舵トルク信号Ｔ−目標トルク信号ＩＭＳ特性図
【図９】車速信号Ｖ−車速係数ＫＴ特性図
【図１０】角差信号｜βｆｒ｜−アンダステア補正量ＤＡ特性図
【図１１】角差信号｜βｆｒ｜−オーバステア補正量ＤＯ特性図
【図１２】差変化量ＤＶ−角差変化係数ＫＶ特性図
【図１３】車速信号Ｖ−車速係数ＫＲ特性図
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、９，１６…ヨー角速度センサ、１０…切れ角センサ、１１…車速センサ、１２…操舵トルクセンサ、１３，５０，５５…制御手段、１７，２０…ヨー角速度信号決定手段、１８…信号レベル比較手段、１９…選択手段、２１…目標トルク信号設定手段、２４…車両挙動判定手段、２５…補正手段、２７…平均値演算手段、２８，２９…車輪速度センサ、５１…横加速度センサ、５２，５６…ヨー角速度推定手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は電動機の動力をステアリング系に直接作用させ、ドライバの操舵力の軽減を図る電動パワーステアリング装置に係り、特に路面反力の変化をドライバに伝えて適切な操舵を行わせる電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は特願平１０−２４９７３０号で、車両速度、ヨー角速度、操舵角に基づいて車両の前輪の滑り角（βｆ）と車両の後輪の滑り角（βｒ）との差（以降、角差βｆｒ＝βｆ−βｒと称する）を演算し、この角差βｆｒに基づいて車両挙動（オーバステア状態、アンダステア状態等）の補正量を決定し、操舵トルクに基づいた目標操舵トルク信号を角差βｆｒに対応した補正量で補正して電動機を駆動することにより、電動機が発生する補助トルクを補正してステアリング系に作用させ、路面からハンドルを介して伝えられる路面反力を車両挙動に応じてドライバに感知させ、ドライバが車両挙動に応じた適切なハンドル操作を可能とするような電動パワーステアリング装置を提案した。
【０００３】
また、従来の電動パワーステアリング装置において、特開平５−５８３２３号公報に開示されているように、分解能の高い第１のヨーレイトセンサと、測定レンジが広い第２のヨーレイトセンサを備え、ヨー運動が大きい場合には測定レンジが広い第２のヨーレイトセンサが検出した信号に基づいて操舵を制御し、ヨー運動が小さな場合には分解能の高い第１のヨーレイトセンサが検出した信号に基づいて操舵を制御するように構成されたものも知られている。
【０００４】
この構成により、特開平５−５８３２３号公報に開示された従来の電動パワーステアリング装置は、ヨー運動の状態に応じて２つのヨーレイトセンサを切り替えて使用するので、ヨー運動が小さい時の要求分解能とヨー運動が大きい時の広い測定レンジの双方を満たすことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
角差βｆｒに対応した補正量で目標操舵トルク信号を補正する従来の電動パワーステアリング装置は、車両挙動が大きく変化する領域、例えば車両の後輪が横方向に滑ってハンドルを切っている量に対して車両がより曲ってしまうオーバステアの状態では、ドライバは車両の曲り過ぎを抑えるために、車両が曲る方向と逆方向にハンドルを操作（カウンタステア）する。
【０００６】
オーバステア状態において、ドライバは効果的にカウンタステアを当てるために、できるだけ早く車両挙動（オーバステア状態）を察知して操舵しなければならず、角差βｆｒに対応した補正量で目標操舵トルク信号を補正する制御は速やかにオーバステア状態を判定することが望ましい。
また、アンダステア状態の判定においてもできる限り速やかに判定することが望ましい。
【０００７】
しかし、車両挙動判定のために用いるヨーレイトセンサは、ヨーレイトセンサが配置された車両の周辺温度の変化や飛び石が当ることにより生じるセンサ取付け部の振動等の外乱ノイズの影響を受け易く、センサ検出値（ヨー角速度）が変動する課題がある。
【０００８】
外乱ノイズに起因するヨーレイトセンサの検出値（ヨー角速度）の変動を抑えるために、制御系に検出値（ヨー角速度）の不感帯を設けたり、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を設けて検出値（ヨー角速度）の応答感度を低下させている。
【０００９】
検出値（ヨー角速度）の不感帯の設定、または応答感度の低下による外乱ノイズへの対応は、オーバステア状態およびアンダステア状態等の車両挙動を速やかに判定するドライバの要求を満足させることができず、改善が望まれている。
【００１０】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は車両挙動を判定するためのヨーレイトセンサの検出値（ヨー角速度）の変動の影響を小さく抑え、かつできるだけ早い時期に車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を判定してドライバに伝えることにより、ドライバの操舵性ならびに操舵フィーリングの向上を図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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る電動パワーステアリング装置は、ヨーレイトセンサを２個設けるとともに、２個のヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を備え、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給することを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ヨーレイトセンサを２個設けるとともに、２個のヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を備え、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給するので、２つのセンサ信号に基づいて精度の高いヨー角速度信号を決定することができ、このヨー角速度信号を用いて車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を早く判定することができる。
【００１３】
また、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、２個のヨーレイトセンサを車両の互い異なる位置に配置したことを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、２個のヨーレイトセンサを車両の互い異なる位置に配置したので、２個のヨーレイトセンサのそれぞれに及ぼす外乱ノイズに起因する検出値（ヨー角速度）の変動が異なり、２つの検出値（ヨー角速度）に基づいて変動の少ないヨー角速度信号を決定することができる。
【００１５】
さらに、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の横加速度を検出する横加速度センサと、この横加速度センサからの横加速度信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号とヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給することを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の横加速度を検出する横加速度センサと、この横加速度センサからの横加速度信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号とヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給するので、１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号に基づいて精度の高いヨー角速度信号を決定することができ、このヨー角速度信号を用いて車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を早く判定することができる。
【００１７】
また、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ヨーレイトセンサと横加速度センサを車両の互い異なる位置に配置したことを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ヨーレイトセンサと横加速度センサを車両の互い異なる位置に配置したので、ヨーレイトセンサと横加速度センサそれぞれに及ぼす外乱ノイズに起因する検出値の変動が異なり、２つの検出値に基づいて変動の少ないヨー角速度信号を決定することができる。
【００１９】
さらに、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の左右の車輪の速度を検出する２個の車輪速度センサと、２個の車輪速度センサからのそれぞれのセンサ信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるとともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号とヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給することを特徴とする。
【００２０】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の左右の車輪の速度を検出する２個の車輪速度センサと、２個の車輪速度センサからのそれぞれのセンサ信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるとともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号とヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を車両挙動判定手段に供給するので、１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号に基づいて精度の高いヨー角速度信号を決定することができ、このヨー角速度信号を用いて車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を早く判定することができる。
【００２１】
また、この発明に係るヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号のうち、車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方をヨー角速度信号に決定することを特徴とする。
【００２２】
この発明に係るヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号のうち、車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方をヨー角速度信号に決定するので、外乱ノイズの影響の少ないセンサ信号または推定ヨー角速度信号をヨー角速度信号として採用することができる。
【００２３】
さらに、この発明に係るヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号、の平均値をヨー角速度信号に決定することを特徴とする。
【００２４】
この発明に係るヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号、の平均値をヨー角速度信号に決定するので、外乱ノイズの影響を平均化したヨー角速度信号として採用することができる。
【００２５】
また、ヨー角速度信号を２個のセンサで検出するようにしたので、一方のセンサの異常を検出した場合には、車両挙動判定手段の動作を停止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明はヨー加速度信号を検出するセンサを車両の異なる位置に２個設け、２個のセンサの検出値のうち車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方もしくは平均値をヨー加速度信号として採用することにより、より精度の高いヨー加速度信号を決定して車両挙動の判定に用い、ドライバに車両挙動を早く伝えるものである。
【００２７】
図１はこの発明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。
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２、ステアリング軸３、ハイポイドギア４、ピニオン５ａおよびラック軸５ｂなどからなるラック＆ピニオン機構５、タイロッド６、操向車輪の前輪７、補助トルクをステアリング系に作用する電動機８、制御手段１３、電動機駆動手段１４、電動機電流検出手段１５を備える。
【００２８】
また、電動パワーステアリング装置１は、車両に作用するヨー角速度を検出し、ヨー角速度に対応した電気信号に変換されたヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢを出力するヨーレイトセンサ９，１６、前輪の切れ角を検出し、前輪の切れ角に対応した電気信号に変換された切れ角信号δを出力する切れ角センサ１０、車速を検出し、車速に対応した電気信号に変換された車速信号Ｖを出力する車速センサ１１、ステアリングホイール２に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルクに対応した電気信号に変換された操舵トルク信号Ｔを出力する操舵トルクセンサ１２を備える。
なお、ヨーレイトセンサ９，１６は、車両の互いに異なる位置に配置し、ヨーレイトセンサ９，１６の周辺温度の変化や飛び石によるセンサ取付け部の振動の変動等の外乱ノイズの影響によるセンサ検出値が互いに異なるようにする。
【００２９】
ヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢ、切れ角信号δ、操舵トルク信号Ｔは、それぞれ大きさと方向を有し、車速信号Ｖは大きさのみを有し、制御手段１３に供給される。なお、ヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢ、切れ角信号δ、操舵トルク信号Ｔの方向は、車両上方から見て時計回り方向を正（プラス）とし、反時計回り方向を負（マイナス）とする。
【００３０】
ステアリングホイール２を操舵すると、ステアリング軸３に加えられる手動操舵トルクは、ラック＆ピニオン機構５を介してピニオン５ａの回転力がラック軸５ｂの軸方向の直線運動に変換され、タイロッド６を介して前輪７の操向を変化させる。
【００３１】
手動の操舵トルクをアシストするため、操舵トルク信号Ｔに対応して電動機８が駆動されると、電動機トルクがハイポイドギア４を介して倍力された補助トルク（アシストトルク）に変換されてステアリング軸３に作用し、ドライバの操舵力を軽減する。
【００３２】
制御手段１３は、マイクロプロセッサを基本に各種演算手段、処理手段、判定手段、スイッチ手段、信号発生手段、メモリ等で構成し、操舵トルク信号Ｔに対応した目標トルク信号（ＩＭＳ）を発生し、この目標トルク信号（ＩＭＳ）と電動機電流検出手段１５が検出した電動機電流ＩＭに対応した電動機トルク信号ＩＭＦとの差（負帰還）に応じた電動機制御信号ＶＯ（例えば、オン信号、オフ信号およびＰＷＭ信号の混成信号）を発生し、この差が速やかに０となるように電動機駆動手段１４の駆動を制御する。
【００３３】
また、制御手段１３は、ヨー角速度信号決定手段を備え、ヨーレイトセンサ９が検出したヨー角速度信号ＹＡおよびヨーレイトセンサ１６が検出したヨー角速度信号ＹＢの車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方または平均値からヨー角速度信号Ｙを決定する。
【００３４】
さらに、制御手段１３は、滑り角差推定手段、補正手段を備え、ヨー角速度信号Ｙ、切れ角信号δ、車速信号Ｖおよび車両の寸法パラメータ（ホイールベース）に基づいて前輪の滑り角と後輪の滑り角の差（角差信号）を演算で推定し、この差（角差信号）の大きさに基づいてアンダステア補正量、オーバステア補正量を決定し、この補正量で目標トルク信号（ＩＭＳ）を補正する。
【００３５】
また、制御手段１３は、前輪の滑り角と後輪の滑り角の差（角差信号）の方向（Ｐ）とヨー角速度信号Ｙの方向（Ｎ）を比較することにより、車両の状態（車両挙動）がアンダステア領域、もしくはオーバステア領域のいずれであるかを判定する。
【００３６】
電動機駆動手段１４は、例えば４個のパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成し、電動機制御信号ＶＯに基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）の電動機電圧ＶＭを出力し、電動機８を正回転または反回転にＰＷＭ駆動する。
【００３７】
電動機電流検出手段１５は、電動機８と直列に接続された抵抗器またはホール素子等で電動機電流ＩＭを電圧に変換して検出し、電動機電流ＩＭに対応した電動機トルク信号ＩＭＦを制御手段１３にフィードバック（負帰還）する。
【００３８】
図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施の形態基本要部ブロック構成図である。
図２において、電動パワーステアリング装置１の制御手段１３は、目標トルク信号設定手段２１、差演算手段２２、駆動制御手段２３、車両挙動判定手段２４、補正手段２５、ヨー角速度信号決定手段１７を備える。
【００３９】
目標トルク信号設定手段２１は、ＲＯＭ等のメモリに予め図８に示す操舵トルク信号Ｔ−目標トルク信号ＩＭＳ特性データ、および図９に示す車速信号Ｖ−車速係数ＫＴ特性データを記憶しておき、操舵トルクセンサ１２が検出した操舵トルク信号Ｔおよび車速センサ１１が検出した車速信号Ｖに基づいて操舵トルク信号Ｔに対応した目標トルク信号（ＩＭＳ）に車速信号Ｖに対応した車速係数ＫＴを乗算し、目標トルク信号ＩＭＯとして補正手段２５に供給する。
目標トルク信号ＩＭＯは、操舵トルク信号Ｔが同一でも車速信号Ｖが増加するにつれて減少するようにし、低車速領域における操舵の軽快性、高車速領域における操舵の安定性を確保するように設定する。
【００４０】
差演算手段２２は、減算器または減算機能を備え、補正手段２５から供給される目標トルク信号ＩＭＨと、電動機電流検出手段１５から供給される電動機トルク信号ＩＭＦとの差ΔＩ（＝ＩＭＨ−ＩＭＦ）を演算し、差信号ΔＩ（＝ＩＭＨ−ＩＭＦ）を駆動制御手段２３に供給する。
【００４１】
駆動制御手段２３は、ＰＩＤコントローラ、電動機制御信号発生手段等を備え、差演算手段２２から供給される差信号ΔＩに比例（Ｐ）、積分（Ｉ）および微分（Ｄ）制御を施した後、これら比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御を施した信号を混合した混合信号に基づいてハンドルの右操舵または左操舵に対応したＰＷＭの電動機制御信号ＶＯを発生し、電動機制御信号ＶＯを電動機駆動手段１４に供給する。
【００４２】
車両挙動判定手段２４は、滑り角差推定手段、方向判定手段、選択手段、アンダステア補正量出力手段、オーバステア補正量出力手段等を備え、車速センサ１１から供給される車速信号Ｖ、ヨー角速度信号決定手段１７から供給されるヨー角速度信号Ｙおよび切れ角センサ１０から供給される切れ角信号δから車両の前輪滑り角（βｆ）と車両の後輪滑り角（βｒ）との差（角差βｆｒ＝βｆ−βｒ）を演算し、この角差βｆｒ基づいてアンダステア補正量（ＤＡ）もしくはオーバステア補正量（ＤＯ）を発生し、補正信号ＩＤを補正手段２５に供給する。
【００４３】
図３はこの発明に係る車両挙動判定手段の要部ブロック構成図である。
図３において、車両挙動判定手段２４は、車速係数発生手段２６、滑り角差推定手段３０、選択手段３１、方向判定手段３２、アンダステア補正量出力手段３３、オーバステア補正量出力手段３４、乗算手段３５、乗算手段３６、加算手段３７、角差変化量演算手段３９、角差変化係数発生手段４０を備える。
【００４４】
車速係数発生手段２６は、ＲＯＭ等のメモリを備え、予め図１３に示す車速信号Ｖと車速係数ＫＲの特性データを記憶しておき、車速センサ１１から車速信号Ｖが供給されると、対応する車速係数ＫＲを読み出して乗算手段３５および乗算手段３６に提供する。
【００４５】
滑り角差推定手段３０は、メモリ、演算機能を備え、車速信号Ｖ、ヨー角速度信号Ｙ、切れ角信号δおよびメモリに予め設定した車両の寸法パラメータＬ（例えば、ホイールベース）に基づいて数１から前輪滑り角（βｆ）と後輪滑り角（βｒ）との差βｆｒ（＝βｆ−βｒ）を演算し、角差信号βｆｒを選択手段３１、方向判定手段３２および角差変化量演算手段３９に供給する。
【００４６】
【数１】
βｆｒ＝Ｙ＊Ｌ／Ｖ−δ
【００４７】
なお、前輪滑り角（βｆ）および後輪滑り角（βｒ）は、タイヤの向きを基準としてタイヤの進行方向への角度を表わすので、時計回り方向へハンドルを切った場合、前輪タイヤの向きに対してタイヤの進行方向は反時計回り方向となり、時計回り方向を正（プラス）とすると前輪滑り角（βｆ）の方向は負（マイナス）となる。
同様に、後輪滑り角（βｒ）も負（マイナス）となり、角差信号βｆｒの方向（符号）は後輪滑り角（βｒ）の絶対値｜βｒ｜が前輪滑り角（βｆ）の絶対値｜βｆ｜以上（｜βｒ｜≧｜βｆ｜）となるまでは、負（マイナス）で表わす。
【００４８】
選択手段３１は、ソフト制御のスイッチ機能を備え、方向判定手段３２から供給される判定信号ＨＯに基づいてスイッチを切り替え、滑り角差推定手段３０から供給される角差信号βｆｒをアンダステア補正量出力手段３３またはオーバステア補正量出力手段３４に供給する。
【００４９】
方向判定手段３２は、符号比較機能を備え、滑り角差推定手段３０から供給される角差信号βｆｒの方向信号Ｐと、ヨー角速度信号決定手段１７から供給されるヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎに基づいて、方向信号Ｐと方向信号Ｎが一致（符号が同一）する場合には、例えばＨレベルの判定信号ＨＯを選択手段３１に供給し、方向信号Ｐと方向信号Ｎが異なる（符号が異なる）場合には、例えばＬレベルの判定信号ＨＯを選択手段３１に供給する。
【００５０】
角差信号βｆｒの方向信号Ｐとヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎとが異なる（不一致）場合、例えばヨー角速度Ｙが時計回り方向であって、前輪の反時計回り方向滑り角（βｆ）が後輪の反時計回り方向滑り角（βｒ）よりも大きいような場合には、ヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎがプラス（＋）で角差信号βｆｒの方向信号Ｐがマイナス（−）となり、車両挙動のアンダステア領域と判定して選択手段３１はアンダステア補正量出力手段３３を選択（実線表示）する。
【００５１】
一方、角差信号βｆｒの方向信号Ｐとヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎとが同じ（一致）場合、例えばヨー角速度Ｙが時計回り方向であって、後輪の反時計回り方向滑り角（βｒ）が前輪の反時計回り方向滑り角（βｆ）よりも大きいような場合には、ヨー角速度信号Ｙの方向信号Ｎがプラス（＋）で角差信号βｆｒの方向信号Ｐがプラス（＋）となり、車両挙動のオーバステア領域と判定して選択手段３１はオーバステア補正量出力手段３４を選択（破線表示）する。
【００５２】
アンダステア補正量出力手段３３は、ＲＯＭ等のメモリを備え、予め図１０に示す角差信号の絶対値｜βｆｒ｜とアンダステア補正量ＤＡとの特性データを記憶しておき、選択手段３１から角差信号βｆｒが供給されると、対応するアンダステア補正量ＤＡを読み出し、アンダステア補正量信号ＤＡを乗算手段３５に供給する。
【００５３】
オーバステア補正量出力手段３４は、ＲＯＭ等のメモリを備え、予め図１１に示す角差信号の絶対値｜βｆｒ｜とオーバステア補正量ＤＯとの特性データを記憶しておき、選択手段３１から角差信号βｆｒが供給されると、対応するオーバステア補正量ＤＯを読み出し、オーバステア補正量信号ＤＯを乗算手段３６に供給する。
【００５４】
車両挙動の強いアンダステア領域とは、現在の操舵状態からこれ以上ハンドルを切込んでも車両がこれ以上曲らない状態であり、ドライバに反力を強く感じさせてハンドルを戻した方が良いことを知らせる操舵領域である。
【００５５】
なお、弱いアンダステア領域では反力の補正は不要であるので、図１０に示すように角差信号βｆｒに対するアンダステア補正量ＤＡの不感帯領域を大きく設定している。
【００５６】
一方、車両の強いオーバステア領域とは、そのままでは車両がスピンする虞のある状態であり、ドライバに反力を強く感じさせてカウンタステアを行い易くしている。
【００５７】
なお、アンダステア補正量ＤＡ、オーバステア補正量ＤＯは、それぞれ図１０、図１１に示すように不感帯をそれぞれ独自に設定しているので、アンダステア状態またはオーバステア状態に応じた最適な補正を行うことができる。
【００５８】
乗算手段３５は、ソフト制御の乗算機能を備え、車速係数ＫＲ、アンダステア補正量信号ＤＡおよび角差変化係数ＫＶを乗算処理し、減算補正信号としてのアンダステア補正量信号ＩＤＡ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＡ）を加算手段３７に供給する。
【００５９】
アンダステア補正量信号ＩＤＡは、図１０示すアンダステア補正量ＤＡを車速係数ＫＲで補正するので、低車速領域ではアンダステア補正量ＤＡを０として補正を行わず、中車速から高車速領域ではアンダステア補正量ＤＡの特性と同じに設定することができる。
【００６０】
乗算手段３６は、ソフト制御の乗算機能を備え、車速係数ＫＲ、オーバステア補正量信号ＤＯおよび角差変化係数ＫＶを乗算処理し、減算補正信号としてのオーバステア補正量信号ＩＤＯ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＯ）を加算手段３７に供給する。
【００６１】
オーバステア補正量信号ＩＤＯは、図１１に示すオーバステア補正量ＤＯを車速係数ＫＲで補正するので、低車速領域ではオーバステア補正量ＤＯを０として補正を行わず、中車速から高車速領域ではオーバステア補正量ＤＯの特性と同じに設定することができる。
なお、オーバステア補正量ＤＯは、アンダステア補正量ＤＡに比べ、不感帯を狭く傾きも小さく設定する。
【００６２】
加算手段３７は、ソフト制御の加算機能を備え、乗算手段３５から供給されるアンダステア補正量信号ＩＤＡ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＡ）と、乗算手段３６から供給されるオーバステア補正量信号ＩＤＯ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＯ）を加算処理し、アンダステア補正量信号ＩＤＡまたはオーバステア補正量信号ＩＤＯのいずれか一方を補正信号ＩＤとして図２に示す補正手段２５に供給する。
【００６３】
角差変化量演算手段３９は、微分演算機能を備え、滑り角差推定手段３０から供給される角差信号βｆｒに微分演算を施し、角差変化量信号ＤＶ（＝ｄβｆｒ／ｄｔ）を角差変化係数発生手段４０に供給する。
【００６４】
角差変化係数発生手段４０は、ＲＯＭ等のメモリを備え、予め図１２に示す角差変化量ＤＶと角差変化係数ＫＶの特性データを記憶しておき、角差変化量信号ＤＶが供給されると、対応した角差変化係数ＫＶを読み出して乗算手段３５および乗算手段３６に供給する。
【００６５】
角差変化量ＤＶは、角差信号βｆｒの変化を表し、したがって車両挙動の時間的な変化を表わすので、車両挙動の急激な変化に対応したアンダステア補正量信号ＩＤＡ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＡ）またはオーバステア補正量信号ＩＤＯ（＝ＫＲ＊ＫＶ＊ＤＯ）を発生することができる。
【００６６】
図２に戻り、ヨー角速度信号決定手段１７は、演算手段、選択手段を備え、車両の異なる位置に配置された２個のヨーレイトセンサ９，１６から供給されるセンサ信号としてのヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢのうち車両挙動判定手段２４からの補正量ＩＤが小さくなる方を選択したり、またはヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢの平均値を演算してヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給する。
【００６７】
なお、２個のヨーレイトセンサ９，１６を配置した理由は、ヨーレイトセンサ９，１６の配置される位置の周辺温度の変化、飛び石によるヨーレイトセンサ９，１６の取付け位置の振動等の外乱ノイズがヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢに混入するため、ヨー運動が小さな場合にはヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢへの外乱ノイズの影響が顕著となり、ヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢの精度が低下するので、外乱ノイズの影響を低減するために２個のヨーレイトセンサ９，１６を互いに異なる位置に配置してヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢに混入するノイズを異なるようにし、かつヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢのうち車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方、または平均値を選択することによってノイズの影響を抑制するためである。
【００６８】
図４はこの発明に係るヨー角速度信号決定手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。
図４において、ヨー角速度信号決定手段１７は、信号レベル比較手段１８、選択手段１９を備える。
【００６９】
信号レベル比較手段１８は、例えば演算機能、比較機能を有し、２個のヨーレイトセンサ９，１６、切れ角センサ１０および車速センサ１１（図２参照）からそれぞれ供給されるヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢ、切れ角信号δおよび車速信号Ｖに基づいてそれぞれヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢに対応した角差信号βｆｒＡ，βｆｒＢを数１から演算（βｆｒＡ＝ＹＡ＊Ｌ／Ｖ−δ，βｆｒＢ＝ＹＢ＊Ｌ／Ｖ−δ）し、続いて図１０および図１１の特性マップから角差信号βｆｒＡ，βｆｒＢのそれぞれに対応する概略の補正量ＩＡ，ＩＢ（アンダステア補正量ＤＡもしくはオーバステア補正量ＤＯのいずれか一方）を求める。
【００７０】
続いて、概略補正量ＩＡ，ＩＢの絶対値｜ＩＡ｜，｜ＩＢ｜の比γ（例えば、γ＝｜ＩＡ｜／｜ＩＢ｜）を演算し、この比γが１以下（γ≦１）場合には、例えばＨレベルの比較信号ＭＯを選択手段１９に供給し、比γが１を超える（γ＞１）場合にはＬレベルの比較信号ＭＯを選択手段１９に供給する。
【００７１】
選択手段１９は、切替機能を有し、信号レベル比較手段１８から供給される比較信号ＭＯがＨレベルの場合（｜ＩＡ｜≦｜ＩＢ｜）にはヨー角速度信号ＹＡを選択（実線表示側）し、比較信号ＭＯがＬレベルの場合（｜ＩＡ｜＞｜ＩＢ｜）にはヨー角速度信号ＹＢを選択（破線表示側）することにより、ヨー角速度信号ＹＡまたはヨー角速度信号ＹＢのうち車両挙動判定手段２４からの補正量が小さくなる方をヨー角速度信号Ｙとして図２に示す車両挙動判定手段２４に提供する。
【００７２】
なお、車両挙動判定手段２４からの補正量ＩＤＡ，ＩＤＯと概略補正量ＩＡ，ＩＢは異なるが、値の大小比較（比γの演算）のためだけであれば、結果は同じである。
また、前述の比γ（＝｜ＩＡ｜／｜ＩＢ｜）が所定範囲を外れる（例えば、γ＜０．８，１．２＜γ）場合には、ヨーレイトセンサ９，１６のいずれか一方が故障であると判断して図２に示す車両挙動判定手段２４の動作を停止する。
【００７３】
図５はこの発明に係るヨー角速度信号決定手段の別実施の形態要部ブロック構成図である。
図５において、ヨー角速度信号決定手段２０は、平均値演算手段２７を備える。
【００７４】
平均値演算手段２７は、２個のヨーレイトセンサ９，１６（図２参照）からそれぞれ供給されるヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢの平均値｛＝（ＹＡ＋ＹＢ）／２｝の演算処理を行い、この平均値をヨー角速度信号Ｙとして図２に示す車両挙動判定手段２４に提供する。
【００７５】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置１は、ヨーレイトセンサを２個設けるとともに、２個のヨーレイトセンサ９，１６からの２つのセンサ信号（ヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢ）に基づいてヨー角速度信号Ｙを決定するヨー角速度信号決定手段１７を備え、ヨー角速度信号決定手段１７でヨー角速度信号ＹＡ，ＹＢの車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方、または平均値をヨー角速度信号Ｙとして選択するので、ヨー角速度信号Ｙを外乱ノイズの影響を少なくして精度良く検出することができる。
【００７６】
図６はこの発明に係る制御手段の別実施の形態要部ブロック構成図である。
なお、本実施の形態では、図２に示すヨーレイトセンサ１６に代えて横加速度センサ５１を用いたものである。
また、ヨーレイトセンサ９と横加速度センサ５１は、車両の互いに異なる位置に配置し、ヨーレイトセンサ９，横加速度センサ５１の周辺温度の変化や飛び石によるセンサ取付け部の振動の変動等の外乱ノイズの影響によってセンサ検出値が異なるようにする。
【００７７】
図６において、制御手段５０はヨー角速度信号Ｙの検出に関するヨー角速度信号決定手段１７およびヨー角速度推定手段５２のみを示し、図２に示す目標トルク信号設定手段２１、差演算手段２２、駆動制御手段２３、車両挙動判定手段２４、補正手段２５は省略する。
【００７８】
ヨー角速度推定手段５２は、演算手段を備え、横加速度センサ５１が検出した車両の横加速度に対応して電気信号に変換された横加速度信号ＹＧと車速センサ１１が検出した車速信号Ｖが供給されると、横加速度信号ＹＧと車速信号Ｖに基づいて数２で表わされる演算式から推定ヨー角速度ＹＣを算出し、推定ヨー角速度信号ＹＣをヨー角速度信号決定手段１７に供給する。
【００７９】
【数２】
ＹＣ＝ＹＧ／Ｖ
【００８０】
ヨー角速度信号決定手段１７は、図４と同様に演算手段、選択手段を備え、車両の異なる位置に配置されたヨーレイトセンサ９から供給されるセンサ信号としてのヨー角速度信号ＹＡとヨー角速度推定手段５２から供給される推定ヨー角速度信号ＹＣのうち車両挙動判定手段２４からの補正量が小さくなる方を選択し、ヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給する。
【００８１】
また、ヨー角速度信号決定手段１７の代わりに図５に示すヨー角速度信号決定手段２０を用い、ヨー角速度信号ＹＡと推定ヨー角速度信号ＹＣの平均値を演算してヨー角速度信号Ｙとし、ヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給してもよい。
【００８２】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置１は、横加速度センサ５１とヨーレイトセンサ９を設けるとともに、横加速度センサ５１が検出した横加速度信号ＹＧと車速センサ１１が検出した車速信号Ｖに基づいて推定ヨー角速度信号ＹＣを推定するヨー角速度推定手段５２を設け、ヨーレイトセンサ９からのヨー角速度信号ＹＡと推定ヨー角速度信号ＹＣとに基づいてヨー角速度信号Ｙを決定するヨー角速度信号決定手段１７を備え、ヨー角速度信号決定手段１７でヨー角速度信号ＹＡと推定ヨー角速度信号ＹＣのうち車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方、または平均値をヨー角速度信号Ｙとして選択するので、ヨー角速度信号Ｙを外乱ノイズの影響を少なくして精度良く検出することができる。
【００８３】
図７はこの発明に係る制御手段の別実施の形態要部ブロック構成図である。
なお、本実施の形態では、図２に示すヨーレイトセンサ１６に代えて２個の車輪速度センサ２８，２９を用いたものである。
【００８４】
図７において、制御手段５５はヨー角速度信号Ｙの検出に関するヨー角速度信号決定手段１７およびヨー角速度推定決定手段５６のみを示し、図２に示す目標トルク信号設定手段２１、差演算手段２２、駆動制御手段２３、車両挙動判定手段２４、補正手段２５は省略する。
【００８５】
ヨー角速度推定手段５６は、演算手段を備え、車輪速度センサ２８、２９が検出した車両の車輪速度に対応して電気信号に変換された車輪速度信号ＶＸ，ＶＹが供給されると、車輪速度信号ＶＸ，ＶＹに基づいて数３で表わされる演算式から推定ヨー角速度ＹＸを算出し、推定ヨー角速度信号ＹＸをヨー角速度信号決定手段１７に供給する。
【００８６】
【数３】
ＹＸ＝（ＶＸ−ＶＹ）／Ｔ
ただし、Ｔは左右の車輪の距離（トレッド）
【００８７】
ヨー角速度信号決定手段１７は、図４と同様に演算手段、選択手段を備え、ヨーレイトセンサ９から供給されるヨー角速度信号ＹＡと車輪速度センサ２８、２９から供給されるセンサ信号としての推定ヨー角速度信号ＹＸのうち車両挙動判定手段２４からの補正量が小さくなる方を選択し、ヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給する。
【００８８】
また、ヨー角速度信号決定手段１７の代わりに図５に示すヨー角速度信号決定手段２０を用い、ヨー角速度信号ＹＡと推定ヨー角速度信号ＹＸの平均値を演算してヨー角速度信号Ｙとし、ヨー角速度信号Ｙを車両挙動判定手段２４に供給してもよい。
【００８９】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置１は、車輪の速度を検出する２個の車輪速度センサ２８，２９と、２個の車輪速度センサ２８，２９からのそれぞれのセンサ信号（車輪速度信号）ＶＸ，ＶＹに基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段５６を設けるとともに、このヨー角速度推定手段５６からの推定ヨー角速度信号ＹＸおよびヨーレイトセンサ９からのヨーレイト信号ＹＡに基づいてヨー角速度信号Ｙを決定するヨー角速度信号決定手段１７を設け、推定ヨー角速度信号ＹＸとヨーレイトセンサ９からのヨーレイト信号ＹＡのうち車両挙動判定手段２４からの補正量が小さくなる方、または平均値をヨー角速度信号Ｙとして選択するので、ヨー角速度信号Ｙを外乱ノイズの影響を少なくして精度良く検出することができる。
【００９０】
なお、図２、図６および図７に示すヨー角速度信号決定手段１７は、ノイズを低減して精度の高いヨー角速度信号Ｙを決定することができ、このヨー角速度信号Ｙを用いて車両挙動のオーバステア状態およびアンダステア状態を早く判定することができる。
【００９１】
また、図５に示すヨー角速度信号決定手段２０に入力される２つのセンサ信号ＹＡおよびＹＢ、ＹＡおよびＹＣ、ＹＡおよびＹＹの最小値および最大値を設定し、この最小値と最大値の範囲を規定した図示しないウインドコンパレータでセンサ信号ＹＡおよびＹＢ、ＹＡおよびＹＣ、ＹＡおよびＹＸを比較することにより、２つのセンサの一方、または双方の故障を検出することができる。
【００９２】
２つのセンサの一方、または双方の故障を検出した場合には、図２に示す車両挙動判定手段２４から出力される補正量ＩＤを禁止するよう構成する。
【００９３】
図２に戻り、補正手段（減算手段）２５は、減算機能を備え、目標トルク信号設定手段２１から供給される目標トルク信号ＩＭＯから、車両挙動判定手段２４から供給される補正量ＩＤ（ＩＤＡ，ＩＤＯ）を減算し、目標トルク信号ＩＭＯを車両挙動に応じた補正量ＩＤで補正した目標トルク信号ＩＭＨを差演算手段２２に供給する。
【００９４】
図４に示すヨー角速度信号決定手段１７、または図５に示すヨー角速度信号決定手段２０を備え、車両挙動判定手段２４に供給するヨー角速度信号Ｙに混入する外乱ノイズを抑えることができるので、図３に示すオーバステア補正量出力手段３７のメモリに設定する角差信号｜βｆｒ｜−オーバステア補正量ＤＯ（図１１参照）の不感帯の幅を従来のβ２からβ１（β２−β１）に狭くすることができる。
【００９５】
従って、角差信号｜βｆｒ｜が小さい値でも、オーバステア補正量出力手段３７からオーバステア補正量ＤＯを出力することができるため、車両挙動がオーバステア状態になった時には、短時間でオーバステア状態を判定して補助トルクを変化させ、ドライバにハンドルを介してオーバステア状態を路面反力として伝えることができる。
なお、アンダステア状態の判定についても同様である。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、２つのセンサからのセンサ信号に基づいて外乱ノイズの少ないヨー角速度信号Ｙを生成し、このヨー角速度信号Ｙに基づいて不感帯の小さい角差信号｜βｆｒ｜に応じたオーバステア補正量ＤＯおよびアンダステア補正量ＤＡで補助トルクを変更するので、車両挙動がオーバステア状態およびアンダステア状態になった時には、短時間でオーバステア状態およびアンダステア状態を判定して補助トルクを変化させ、ドライバにハンドルを介してオーバステア状態およびアンダステア状態を路面反力として伝えることができ、車両挙動に応じたドライバの操舵性を向上することができる。
【００９７】
また、２つのセンサは、２個のヨーレイトセンサ、ヨーレイトセンサと横加速度センサ、またはヨーレイトセンサと２個の車輪速度センサの組合せで外乱ノイズの少ないヨー角速度信号Ｙを生成することができる。
【００９８】
さらに、２個のヨーレイトセンサまたはヨーレイトセンサと横加速度センサのそれぞれを車両の異なる位置に配置したので、ヨー角速度信号Ｙへ混入する外乱ノイズを低減し、精度の高いヨー角速度信号Ｙを検出することができる。
【００９９】
また、２個のヨーレイトセンサ、ヨーレイトセンサと横加速度センサまたはヨーレイトセンサと２個の車輪速度センサが検出する２個のセンサ信号のうち車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方、または２個のセンサ信号の平均値をヨー角速度信号Ｙに決定するので、ヨー角速度信号Ｙへ混入する外乱ノイズを低減し、精度の高いヨー角速度信号Ｙを検出することができる。
【０１００】
よって、外乱ノイズを低減した精度の高いヨー角速度信号Ｙに基づいて車両挙動の変化を短時間で路面反力として伝え、ドライバの操舵性を向上させて良好な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施の形態基本要部ブロック構成図
【図３】この発明に係る車両挙動判定手段の要部ブロック構成図
【図４】この発明に係るヨー角速度信号決定手段の一実施の形態要部ブロック構成図
【図５】この発明に係るヨー角速度信号決定手段の別実施の形態要部ブロック構成図
【図６】この発明に係る制御手段の別実施の形態要部ブロック構成図
【図７】この発明に係る制御手段の別実施の形態要部ブロック構成図
【図８】操舵トルク信号Ｔ−目標トルク信号ＩＭＳ特性図
【図９】車速信号Ｖ−車速係数ＫＴ特性図
【図１０】角差信号｜βｆｒ｜−アンダステア補正量ＤＡ特性図
【図１１】角差信号｜βｆｒ｜−オーバステア補正量ＤＯ特性図
【図１２】差変化量ＤＶ−角差変化係数ＫＶ特性図
【図１３】車速信号Ｖ−車速係数ＫＲ特性図
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、９，１６…ヨー角速度センサ、１０…切れ角センサ、１１…車速センサ、１２…操舵トルクセンサ、１３，５０，５５…制御手段、１７，２０…ヨー角速度信号決定手段、１８…信号レベル比較手段、１９…選択手段、２１…目標トルク信号設定手段、２４…車両挙動判定手段、２５…補正手段、２７…平均値演算手段、２８，２９…車輪速度センサ、５１…横加速度センサ、５２，５６…ヨー角速度推定手段。
Claims (7)
- ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、ステアリング系に補助トルクを付加する電動機と、車両のヨー角速度を検出するヨーレイトセンサと、少なくとも前記ヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいて前後輪の滑り角差を推定し、推定した前後輪の滑り角差に基づいて車両挙動を判定して補正量を出力する車両挙動判定手段、少なくとも前記操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて目標トルク信号を設定する目標トルク設定手段、この目標トルク設定手段からの目標トルク信号を前記車両挙動判定手段からの補正量で補正する補正手段を備え、前記電動機の駆動を制御する制御手段と、からなる電動パワーステアリング装置において、
前記ヨーレイトセンサを２個設けるとともに、２個のヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を前記車両挙動判定手段に供給することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記２個のヨーレイトセンサを車両の互い異なる位置に配置した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。
- ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、ステアリング系に補助トルクを付加する電動機と、車両のヨー角速度を検出するヨーレイトセンサと、少なくとも前記ヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいて前後輪の滑り角差を推定し、推定した前後輪の滑り角差に基づいて車両挙動を判定して補正量を出力する車両挙動判定手段、少なくとも前記操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて目標トルク信号を設定する目標トルク設定手段、この目標トルク設定手段からの目標トルク信号を前記車両挙動判定手段からの補正量で補正する補正手段を備え、前記電動機の駆動を制御する制御手段と、からなる電動パワーステアリング装置において、
車両の横加速度を検出する横加速度センサと、この横加速度センサからの横加速度信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号と前記ヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を前記車両挙動判定手段に供給することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記ヨーレイトセンサと前記横加速度センサを車両の互い異なる位置に配置したことを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
- ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、ステアリング系に補助トルクを付加する電動機と、車両のヨー角速度を検出するヨーレイトセンサと、少なくとも前記ヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいて前後輪の滑り角差を推定し、推定した前後輪の滑り角差に基づいて車両挙動を判定して補正量を出力する車両挙動判定手段、少なくとも前記操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて目標トルク信号を設定する目標トルク設定手段、この目標トルク設定手段からの目標トルク信号を前記車両挙動判定手段からの補正量で補正する補正手段を備え、前記電動機の駆動を制御する制御手段と、からなる電動パワーステアリング装置において、
車両の左右の車輪の速度を検出する２個の車輪速度センサと、２個の車輪速度センサからのそれぞれのセンサ信号に基づいてヨー角速度を推定するヨー角速度推定手段を設けるとともに、このヨー角速度推定手段が推定した推定ヨー角速度信号と前記ヨーレイトセンサからのセンサ信号に基づいてヨー角速度信号を決定するヨー角速度信号決定手段を設け、このヨー角速度信号決定手段からのヨー角速度信号を前記車両挙動判定手段に供給することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記ヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号のうち、前記車両挙動判定手段からの補正量が小さくなる方をヨー角速度信号に決定することを特徴とする請求項１、請求項３または請求項５記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ヨー角速度信号決定手段は、２つのヨーレイトセンサからの２つのセンサ信号、もしくはヨーレイトセンサからの１つのセンサ信号と推定ヨー角速度信号、の平均値をヨー角速度信号に決定することを特徴とする請求項１、請求項３または請求項５記載の電動パワーステアリング装置。
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