JP2000118425A - 電動式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低μ路も高μ路も良好なハンドル戻り性が得ら
れ、特に低μ路において、操向ハンドル戻り性を良好に
した電動式動力舵取装置を提供することにある。 【解決手段】 舵取制御装置１９は中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）２０を備える。ＡＢＳ（アンチロック ブレーキ
システム）用のＥＣＵ１８は、路面摩擦係数μを算出
し、ＣＰＵ１８に入力する。ＣＰＵ２０はモータ電流Ｉ
ｍと、モータ端子間電圧Ｖｍとにより、ハンドル回転角
速度ωを演算し、路面摩擦係数μが低い低μ路側では、
路面摩擦係数μが高い高μ路側よりも、低速走行時にお
いては、ハンドル戻り力を大きくするように、モータ７
への電流出力値を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の動力舵取
装置に係り、詳しくは電動式動力舵取装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両用の電動式動力舵取装置
（電動パワーステアリング装置）は操向ハンドルの操作
により、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクを
検出し、その検出信号に基づいてモータの制御目標値で
ある電流指令値を演算するようにされている。そして、
電流フィードバック制御回路にて、制御目標値である電
流指令値と実際にモータに流れる電流との差を電流制御
値として求め、この電流制御値により、前記モータを制
御して操向ハンドルの操舵力を補助している。

【０００３】ところで、一般に、操向ステアリング機構
は、走行中に操向ハンドルを回転操作した後、操向ハン
ドルから、手を放した際に、路面（タイヤ）からの反力
によるセルフアライニングトルクによって、自動的に直
進走行位置（中立位置）に復帰する。

【０００４】電動パワーステアリング装置では、上記の
ように走行中に操向ハンドルを回転操作した後、操向ハ
ンドルから、手を放した際（以下、ハンドル戻しとい
う。）の状態では、ステアリング機構を駆動するモータ
に慣性がある。このモータの慣性によって、低速走行時
には、ハンドルの戻り性が悪く、高速走行時には、中立
位置を越えて反対側に振れたり戻る振動が発生する。

【０００５】このようなことを防ぐために、従来から電
動パワーステアリング装置では、低速走行時には操向ハ
ンドルが戻りやすく、高速走行時にはステアリング機構
の振動を抑制するように制御（以下、ハンドル戻り制御
という。）することが行なわれている。

【０００６】そして、従来は、電動パワーステアリング
装置に上記のようなハンドル戻り制御を行なうことがで
きるように製品化する際には、通常ドライ路（以下、高
μ路という）面上での走行において、ハンドル戻り制御
に必要な各種パラメータをチューニングし、フィーリン
グ評価を行なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な高μ路で得られた各種パラメータを採用した電動パワ
ーステアリング装置を搭載した車両で、例えば寒冷地に
おける新雪路、圧雪路又は凍結路（以下、低μ路とい
う）などを走行すると、下記のような問題があった。

【０００８】すなわち、低μ路面とタイヤとの摩擦係数
μは高μ路（ドライ路）面における摩擦係数μより小さ
いため、路面からの反力は小さくなる。このため、路面
からの反力が少なくなるため、特に低速走行時において
は、操向ハンドルを操舵した後のハンドル戻り性が悪く
なる問題があった。

【０００９】本発明の目的は、低μ路も高μ路も良好な
ハンドル戻り性が得られ、特に低μ路において、操向ハ
ンドル戻り性を良好にした電動式動力舵取装置を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、少な
くともステアリングシャフトの操作に起因して発生する
ハンドル回転角速度と、車速とに基づいてハンドル戻り
力を演算し、その演算結果に基づいてステアリング機構
にハンドル戻り力を付与するモータの出力を制御する制
御手段を備えた電動式動力舵取装置において、走行時に
走路の路面摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段を備
え、前記制御手段は、前記摩擦係数推定手段が推定した
路面摩擦係数に応じて、路面摩擦係数が低い低μ路側で
は、路面摩擦係数が高い高μ路側よりも、ハンドル戻り
力を大きくするように、モータへの電流出力値を増大さ
せる電動式動力舵取装置を要旨とするものである。

【００１１】請求項２の発明は、少なくともステアリン
グシャフトの操作に起因して発生するハンドル回転角速
度と、車速とに基づいてハンドル戻り力を演算し、その
演算結果に基づいてステアリング機構にハンドル戻り力
を付与するモータの出力を制御する制御手段を備えた電
動式動力舵取装置において、走行時に走路の路面摩擦係
数を推定する摩擦係数推定手段を備え、前記制御手段
は、摩擦係数の大きさに応じた複数のハンドル戻りマッ
プを有するとともに、これらハンドル戻りマップに基づ
き、前記摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦係数に応
じて、路面摩擦係数が低い低μ路側では、路面摩擦係数
が高い高μ路側よりも、ハンドル戻り力を大きくするよ
うに、モータへの電流出力値を増大させる電動式動力舵
取装置を要旨とするものである。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
において、ステアリングシャフトの操作に起因して発生
するハンドル回転角速度を検知する検出手段を備えた電
動式動力舵取装置を要旨とするものである。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
のうちいずれかにおいて、前記制御手段は、摩擦係数推
定手段が推定した路面摩擦係数にてμ感応ゲインを得る
μ感応ゲインマップに基づいて、μ感応ゲインを算出
し、その時のハンドル回転角速度を使用して高μ路にお
ける車速感応ハンドル戻りマップに基づいて高μ路基本
ハンドル戻り電流を算出し、又、その時のハンドル回転
角速度を使用して低μ路における車速感応ハンドル戻り
マップに基づいて、低μ路基本ハンドル戻り電流を算出
し、前記μ感応ゲインを使用して、ハンドル戻り電流を
補間計算により演算し、得られたハンドル戻り電流にて
モータを制御するものである電動式動力舵取装置を要旨
とするものである。

【００１４】請求項５の発明は、請求項１から請求項３
のうちいずれかにおいて、前記制御手段は、複数の範囲
に分割された路面摩擦係数毎に予め作成された複数の車
速感応ハンドル戻りマップを使用し、そのマップの中か
ら摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦係数に応じたマ
ップを選択するハンドル戻りマップ選択手段を備え、選
択したハンドル戻りマップから、ハンドル戻り電流を演
算し、得られたハンドル戻り電流にてモータを制御する
電動式動力舵取装置を要旨とするものである。

【００１５】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
摩擦係数推定手段は、走行時に走路の路面摩擦係数を推
定する。制御手段は、摩擦係数推定手段が推定した路面
摩擦係数に応じて、路面摩擦係数が低い低μ路側では、
路面摩擦係数が高い高μ路側よりも、低速走行時におい
ては、ハンドル戻り力を大きくするように、モータへの
電流出力値を増大させる。この結果、低μ路では、高μ
路よりもステアリング機構に大きなハンドル戻り力を付
与する。

【００１６】請求項２に記載の発明によれば、摩擦係数
推定手段は、走行時に走路の路面摩擦係数を推定する。
制御手段は、摩擦係数の大きさに応じた複数のハンドル
戻りマップを有するとともに、これらハンドル戻りマッ
プに基づき、前記摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦
係数に応じて、路面摩擦係数が低い低μ路側では、路面
摩擦係数が高い高μ路側よりも、ハンドル戻り力を大き
くするように、モータへの電流出力値を増大させる。

【００１７】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は請求項２の作用に加えて、検出手段は、ステアリン
グシャフトの操作に起因して発生するハンドル回転角速
度を検知する。

【００１８】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
から請求項３のうちいずれかにおいて、前記制御手段
は、摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦係数にてμ感
応ゲインを得るμ感応ゲインマップに基づいて、μ感応
ゲインを算出し、その時のハンドル回転角速度を使用し
て高μ路における車速感応ハンドル戻りマップに基づい
て高μ路基本ハンドル戻り電流を算出する。又、制御手
段は、その時のハンドル回転角速度を使用して低μ路に
おける車速感応ハンドル戻りマップに基づいて、低μ路
基本ハンドル戻り電流を算出し、前記μ感応ゲインを使
用して、ハンドル戻り電流を補間計算により演算し、得
られたハンドル戻り電流にてモータを制御する。

【００１９】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
から請求項３のうちいずれかにおいて、制御手段は、複
数の範囲に分割された路面摩擦係数毎に予め作成された
複数の車速感応ハンドル戻りマップを使用し、そのマッ
プの中から摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦係数に
応じたマップを選択して、ハンドル戻り電流を演算し、
得られたハンドル戻り電流にてモータを制御する。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
を具体化した４輪自動車に搭載された電動式動力舵取装
置の第１実施形態を図１〜図６従って説明する。

【００２１】図１は、電動式動力舵取装置の概略を示
す。ステアリングホイール（操向ハンドル）１はステア
リングシャフト２、ステアリングギヤボックス３を介し
てラックバー４を駆動するようにされている。ステアリ
ングシャフト２には、歯車減速機構５を介してパワーユ
ニット６が駆動連結されている。前記パワーユニット６
はモータ７を備えている。前記モータ７は本実施形態で
はブラシ付きＤＣモータにて構成されている。

【００２２】前記ステアリングシャフト２、ステアリン
グギヤボックス３、ラックバー４、歯車減速機構５等に
よりステアリング機構が構成されている。前記ステアリ
ングシャフト２には、トルクセンサ９が設けられてい
る。トルクセンサ９はステアリングホイール１が操舵さ
れる際に発生する操舵トルクを検出する。

【００２３】次に、この電動式動力舵取装置の電気的構
成を説明する。エレクトロニックコントロールユニット
（ＥＣＵ１８）は、ＡＢＳ（アンチロック ブレーキ
システム）用のＥＣＵであり、ブレーキ制御を行う。同
ＥＣＵ１８には、前輪車速センサ１５及び後輪車速セン
サ１７が接続されている。前輪車速センサ１５は、図示
しない前輪の回転数に相対する周期のパルスＰ１をＥＣ
Ｕ１８に出力し、後輪車速センサ１７は、図示しない後
輪の回転数に相対する周期のパルスＰ２をＥＣＵ１８に
出力している。

【００２４】摩擦係数推定手段としてのＥＣＵ１８は、
前輪車速センサ１５からのパルスＰ１及び後輪車速セン
サ１７からのパルスＰ２を入力して、車両の制動時、路
面とタイヤとの間の路面摩擦係数（以下、単に摩擦係数
という）μを演算している。

【００２５】詳述すると、車両は、制動時、路面とタイ
ヤとの間との摩擦係数μに応じて前輪と後輪の回転数が
異なるようになっている。このとき、前輪車速センサ１
５からのパルスＰ１と後輪車速センサ１７からのパルス
Ｐ２の周期の差は、路面とタイヤとの間との摩擦係数μ
と相関がとれていることが知られている。又、ＥＣＵ１
８は、車両の制動時に演算した摩擦係数μを次の制動時
にて新たな摩擦係数μを演算するまで保持するようにな
っている。

【００２６】そして、ＥＣＵ１８は摩擦係数μを舵取制
御装置１９に出力する。舵取制御装置１９は入力ポート
装置２３と、出力ポート装置２４とを備えている。入力
ポート装置２３には、トルクセンサ９、前輪車速センサ
１５、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ
１８）が接続されている。

【００２７】トルクセンサ９は、ステアリングホイール
１の回転トルク（操舵トルク）Ｔに相対する電圧ＶＴを
舵取制御装置１９に出力している。舵取制御装置１９
は、制御手段、及び検出手段としての中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）２０、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２１及びデ
ータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ
（ＲＡＭ）２２を備えている。このＲＯＭ２１にはＣＰ
Ｕ２０による演算処理を行わせるための制御プログラム
が格納されている。この制御プログラムは、ＲＡＭ２２
に転送され、ＣＰＵ２０はこの制御プログラムに基づい
た演算処理を行う。

【００２８】前記ＲＯＭ２１には、図３に示すμ感応ゲ
インマップに基づいて予め用意したμ感応ゲインＫ
（μ）が格納されている。このμ感応ゲインＫ（μ）
は、摩擦係数μの関数である。このμ感応ゲインＫ
（μ）は０から１までの数値をとる。

【００２９】又、ＲＯＭ２１には図４に示す高μ路にお
ける車速感応ハンドル戻りマップ（以下、第１マップと
いう）が格納されていて、後記するハンドル戻り電流Ｉ
を求める際に使用するための各車速Ｖにおけるハンドル
回転角速度ωに対する高μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｄ
（ω，Ｖ）が格納されている。高μ路基本ハンドル戻り
電流Ｉｄ（ω，Ｖ）は車速Ｖをパラメータとしたハンド
ル回転角速度ωの関数である。第１マップは高μ路基準
角速度｜ω０｜を備え、この高μ路基準角速度｜ω０｜
は高μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｄ（ω，Ｖ）が０から
変化する点のハンドル回転角速度ωの値である。なお、
この実施形態では、ハンドル回転角速度ωは、ステアリ
ングホイール１が右回転操作したときをプラス値とし、
左回転操作したときの角速度をマイナス値としている。
ハンドル回転角速度ωが−ω０＜ω＜ω０の範囲は不感
帯とされている。

【００３０】さらに、ＲＯＭ２１には図５に示す低μ路
における車速感応ハンドル戻りマップ（以下、第２マッ
プという）が格納されていて、後記するハンドル戻り電
流Ｉを求める際に使用するための各車速Ｖにおけるハン
ドル回転角速度ωに対する低μ路基本ハンドル戻り電流
Ｉｓ（ω，Ｖ）が格納されている。低μ路基本ハンドル
戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）は車速Ｖをパラメータとしたハ
ンドル回転角速度ωの関数である。第２マップは低μ路
基準角速度｜ω１｜を備え、この低μ路基準角速度｜ω
１｜は低μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）が０
から変化する点のハンドル回転角速度ωの値である。ハ
ンドル回転角速度ωが−ω１＜ω＜ω１の範囲は不感帯
とされている。

【００３１】そして、図４及び図５に示すように、第２
マップにおけるハンドル戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）の最大
電流は第１マップにおける、ハンドル戻り電流Ｉｄ
（ω，Ｖ）の最大電流よりも大きな値とされている。

【００３２】さらに、ＲＯＭ２１には前記μ感応ゲイン
Ｋ（μ），高μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｄ（ω，Ｖ）
及び低μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）を用い
て、ハンドル戻り電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）を求めるための
以下の演算式が記憶されている。

【００３３】 Ｉ（μ，ω，Ｖ）＝Ｋ（μ）・Ｉｄ（ω，Ｖ）＋｛１−Ｋ（μ）｝・Ｉｓ（ω ，Ｖ） ……（１） 上記（１）は、高μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｄ（ω，
Ｖ）と低μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）との
補間計算のためのものである。

【００３４】ＣＰＵ２０は、その時の摩擦係数μ、ハン
ドル回転角速度ω及び車速Ｖからμ感応ゲインＫ
（μ）、高μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｄ（ω，Ｖ）及
び低μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）を求め
る。そして、求めたμ感応ゲインＫ（μ）、高μ路基本
ハンドル戻り電流Ｉｄ（ω，Ｖ）及び低μ路基本ハンド
ル戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）から、ＣＰＵ２０は前記演算
式を用いてハンドル戻り電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）を求め
る。

【００３５】詳述すると、車両の走行中、高μ路にて摩
擦係数μが大きいと、μ感応ゲインＫ（μ）は大きな値
を有するため、｛１−Ｋ（μ）｝は小さな値をとる。そ
の結果、ハンドル戻り電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）の第１項
は、第２項より大きな値をとる。そして、摩擦係数μが
大きければ大きい程、更に第１項は、第２項より大きな
値をとる。つまり、高μ路にて、ハンドル戻り電流Ｉ
（μ，ω，Ｖ）の値は、その第１項に大きく依存する。

【００３６】これと反対に、低μ路にてはμ感応ゲイン
Ｋ（μ）は小さな値を有するため、｛１−Ｋ（μ）｝は
大きな値をとる。その結果、ハンドル戻り電流Ｉ（μ，
ω，Ｖ）の第２項は、第１項より大きな値をとる。そし
て、摩擦係数μが小さければ小さい程、更に第２項は、
第１項より大きな値をとる。即ち、低μ路ではハンドル
戻り電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）は、その第２項に大きく依存
する。すなわち、ハンドル戻り電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）の
値は高μ路で、摩擦係数μが大きくなる程、高μ路で設
定したハンドル戻り電流Ｉｄ（ω，Ｖ）とμ感応ゲイン
Ｋ（μ）との積によって決まる値に支配され、低μ路で
は、摩擦係数μが小さくなる程、低μ路で設定したハン
ドル戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）と｛１−Ｋ（μ）｝との積
によって決まる値に支配される。

【００３７】前記ＣＰＵ２０は、モータ７に流れるモー
タ電流Ｉｍと、モータ端子間電圧Ｖｍとを入力するため
にモータ７の回路と接続されており、モータ電流Ｉｍと
モータ端子間電圧Ｖｍから、下記の演算式にてモータ７
の角速度を算出している。なお、本実施形態ではこのモ
ータ７の角速度は、ハンドル回転角速度ωに対して一致
するようにパワーユニット６、歯車減速機機構５、モー
タ７とが連結構成されている。従って、モータ７の角速
度を算出することは、ハンドル回転角速度ωを算出する
ことになる。

【００３８】 ω＝｛Ｖｍ −（Ｒ・Ｉｍ＋ｌ・ｄＩｍ／ｄｔ）｝／Ｋｅ ……（２） なお、Ｒはモータ７の抵抗、Ｌはモータ７のインダクタ
ンス、Ｋｅはモータ７の逆起電力定数、ｄＩｍ／ｄｔは
モータ７の電流Ｉｍの微分値である。

【００３９】又、ＣＰＵ２０は前輪車速センサ１５から
のパルスＰ１を入力して車速Ｖを演算する。更に、ＣＰ
Ｕ２０はＥＣＵ１８から摩擦係数μを入力する。そし
て、ＣＰＵ２０はＲＯＭ２１からμ感応ゲインＫ
（μ），ハンドル戻り電流Ｉｄ（ω，Ｖ）及びハンドル
戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）をＲＡＭ２２に読み込んでそれ
らの値を演算する。更に、ＣＰＵ２０はＲＯＭ２１から
前記演算式をＲＡＭ２２に読み込んでμ感応ゲインＫ
（μ），ハンドル戻り電流Ｉｄ（ω，Ｖ）及びハンドル
戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）の各値に基づいてハンドル戻り
電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）の値を演算する。

【００４０】ＣＰＵ２０は、ハンドル戻り電流Ｉ（μ，
ω，Ｖ）の値を出力ポート装置２４を介してモータ駆動
回路２５に出力し、モータ駆動回路２５は、その値に基
づいて相対するハンドル戻り電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）をモ
ータ７に出力する。モータ７は、そのハンドル戻り電流
Ｉ（μ，ω，Ｖ）を入力して、そのハンドル戻り電流Ｉ
（μ，ω，Ｖ）に比例したハンドル戻り力Ｆを出力す
る。

【００４１】（第１実施形態の作用）次に、上記のよう
に構成された電動式動力舵取装置の作用におけるＣＰＵ
２０の処理動作を図６のフローチャートに従って説明す
る。このフローチャートは定期的に割り込み実行され
る。

【００４２】先ず、ステップ（以下、ステップをＳとい
う）１において、ＥＣＵ１８から摩擦係数μ，前輪車速
センサ１５からのパルスＰ１，トルクセンサ９からの電
圧ＶＴ、及びモータ電流Ｉｍとモータ端子間電圧Ｖｍが
ＲＡＭ２２に読み込まれる。

【００４３】Ｓ２において、トルクセンサ９からの電圧
ＶＴに基づいて操舵トルクＴが演算される。又、同Ｓ２
において、入力したモータ電流Ｉｍとモータ端子間電圧
Ｖｍが使用されて、上記（２）式に基づいてハンドル回
転角速度ωが演算される。

【００４４】Ｓ３において、Ｓ２で求めた操舵トルクＴ
と、ハンドル回転角速度ωに基づいてハンドル戻りか否
かが判定される。すなわち、操舵トルクＴが０（或いは
殆ど０）で、且つモータ７が回転しているとき、つま
り、ハンドル回転角速度ωが有限の値のとき、ハンドル
戻しの状態であると判定され、そうでない場合には、ハ
ンドル戻しの状態ではないと判定される。

【００４５】Ｓ３において、ハンドル戻しの状態ではな
いと判定されたときは、Ｓ７に移行して、他の処理を行
った後、このフローチャートを一旦終了する。Ｓ３にお
いて、ハンドル戻しの状態であると、判定された場合に
はＳ４に移行する。

【００４６】Ｓ４では、ＣＰＵ２０は、前輪車速センサ
１５からのパルスＰ１に基づいて車速Ｖが演算される。
次にＳ４において、ＣＰＵ２０は、入力した摩擦係数μ
が使用されてμ感応ゲインマップに基づいてμ感応ゲイ
ンＫ（μ）が求められる。次のＳ５において、前記車速
Ｖ，ハンドル回転角速度ωが使用されて第１マップに基
づいて高μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｄ（ω，Ｖ）が求
められる。さらに、前記車速Ｖ，ハンドル回転角速度ω
が使用されて第２マップに基づいて低μ路基本ハンドル
戻り電流Ｉｓ（ω，Ｖ）が求められる。又、μ感応ゲイ
ンＫ（μ）、求められた高μ路基本ハンドル戻り電流Ｉ
ｄ（ω，Ｖ）及び低μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｓ
（ω，Ｖ）を使用して、上記（１）式に基づいてハンド
ル戻り電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）を演算する。

【００４７】続く、Ｓ６において、ハンドル戻り電流Ｉ
（μ，ω，Ｖ）の値をモータ駆動装置２５に出力する。
モータ７はそのハンドル戻り電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）に相
対するハンドル戻り力Ｆを出力し、この制御ルーチンを
一旦終了する。

【００４８】従って、モータ７は摩擦係数μに応じて、
摩擦係数μの大きいときは、小さいハンドル戻り力Ｆ
を、また摩擦係数μの小さいときは、それに応じた大き
いハンドル戻り力Ｆを出力することができる。

【００４９】次に、本実施形態の特徴を以下に記載す
る。 （１）上記実施形態においては、ＣＰＵ２０は、路面と
タイヤとの摩擦係数μに応じたハンドル戻り電流Ｉ
（μ，ω，Ｖ）を演算しており、このハンドル戻り電流
Ｉ（μ，ω，Ｖ）の値は、その摩擦係数μが小さくなる
と大きくなり、また摩擦係数μが大きくなると小さくな
る。モータ７は、ハンドル戻り電流Ｉ（μ，ω，Ｖ）の
値に基づいた電流をモータ駆動回路２５から入力するた
め、この摩擦係数μに応じて、摩擦係数μの大きいとき
は、それに応じた小さいハンドル戻り力Ｆを、また摩擦
係数μの小さいときは、それに応じた大きいハンドル戻
り力Ｆを出力することができる。

【００５０】従って、車両の操縦者は、例えば寒冷地に
おける新雪路、圧雪路又は凍結路等の低μ路の低速走行
時において、ハンドル回転角速度ωが低μ路基準角速度
｜ω１｜を超えていると、摩擦係数μの減少に応じてハ
ンドル戻り力Ｆが増大するため、ステアリングホイール
（操向ハンドル）１を操舵した後のハンドル戻り性を良
好にすることができる。

【００５１】又、車両の操縦者は、ドライ路である高μ
路にてハンドル回転角速度ωが高μ路基準角速度｜ω０
｜を超えていると、摩擦係数μの増加に応じてハンドル
戻り力Ｆが減少するため、ステアリングホイール（操向
ハンドル）１を操舵した後において、高速走行時には、
中立位置を越えて反対側に振れたり戻る振動の発生が防
止し、ハンドル戻り性を良好にすることができる。

【００５２】（２） 本実施形態では、ハンドル回転角
速度ωをＣＰＵ２０が、入力したモータ電流Ｉｍとモー
タ端子間電圧Ｖｍとを使用して上記（２）式に基づいて
ハンドル回転角速度ωを演算した。この結果、ハンドル
回転角速度を検出する検出センサは必要でなくなり、製
造コストを低減できる。

【００５３】（３） 本実施形態では、ＣＰＵ（制御手
段）２０は、ＥＣＵ（摩擦係数推定手段）１８が推定し
た摩擦係数にてμ感応ゲインマップに基づいて、μ感応
ゲインを算出し（μ感応ゲイン算出手段に相当する）、
その時のハンドル回転角速度ωを使用して第１マップに
基づいて高μ路基本ハンドル戻り電流を算出し（高μ路
基本ハンドル戻り電流算出手段に相当する）、その時の
ハンドル回転角速度ωを使用して第２マップに基づい
て、低μ路基本ハンドル戻り電流を算出し（低μ路基本
ハンドル戻り電流算出手段に相当する）、μ感応ゲイン
を使用して、ハンドル戻り電流を補間計算により演算し
た（ハンドル戻り電流演算手段に相当する）。そして、
得られたハンドル戻り電流にてモータ７を制御するよう
にした。

【００５４】この結果、補間計算により、ハンドル戻り
電流を算出でき、マップを記憶するためのＲＯＭ２１の
記憶容量は少なくてすむ。 （第２実施形態）次に、第２実施形態を図７乃至図１０
を参照して説明する。

【００５５】なお、本実施形態の電動式動力舵取装置
は、第１実施形態のμ感応ゲインマップに基づいて予め
用意したμ感応ゲインＫ（μ）、高μ路で設定した第１
マップに基づいて予め用意した高μ路基本ハンドル戻り
電流Ｉｄ（ω，Ｖ）、及び低μ路における第２マップに
基づいて予め用意した低μ路基本ハンドル戻り電流Ｉｓ
（ω，Ｖ）に代えて、後記する複数の車速感応ハンドル
戻りマップがＲＯＭ２１に格納されていることが第１実
施形態と異なっている。

【００５６】又、第１実施形態では、モータ７をブラシ
付きＤＣモータにて構成し、ＣＰＵ２０が、モータ７に
流れるモータ電流Ｉｍと、モータ端子間電圧Ｖｍとに基
づいて（２）式より、ハンドル回転角速度（モータ角速
度）を演算した。

【００５７】本実施形態では、その代わりにモータ７を
ブラシレスＤＣモータにて構成し、モータ角速度（ハン
ドル回転角速度）ωを検知するために必要なハンドル回
転角を検出する回転角センサ１０を図７に示すようにモ
ータ７に設けられているところが第１実施形態と異なっ
ている。

【００５８】なお、他のハード構成は、第１実施形態と
同一構成又は相当する構成を備えているので、その詳細
な説明は省略する。前記車速感応ハンドル戻りマップ
は、図１０（ａ）に示す高μ車速感応ハンドル戻りマッ
プ（以下、高μマップという）、図１０（ｂ）に示す高
中μ車速感応ハンドル戻りマップ（以下、高中μマップ
という）、図１０（ｃ）に示す低中μ車速感応ハンドル
戻りマップ（以下、低中μマップという）及び図１０
（ｄ）に示す低μ車速感応ハンドル戻りマップ（以下、
低μマップという）である。

【００５９】これらの車速感応ハンドル戻りマップは、
摩擦係数μを大きい方から順に４つの範囲、即ち高μ、
高中μ、低中μ及び低μに分割し、それぞれの摩擦係数
μごとに設けられる。本実施形態においては、高μのと
きの摩擦係数μの範囲を０．７５〜１．０、高中μのと
きの摩擦係数μの範囲を０．５〜０．７５，低中μのと
きの摩擦係数μの範囲を０．２５〜０．５及び低μのと
きの摩擦係数μの範囲を０．０〜０．２５としている。

【００６０】高μマップ、高中μマップ、低中μマップ
及び低μマップは、それぞれ各車速Ｖにおけるハンドル
回転角速度ωに対するハンドル戻り電流Ｉ（ω，Ｖ）が
格納されている。ハンドル戻り電流Ｉ（ω，Ｖ）は、車
速Ｖをパラメータとしたハンドル回転角速度ωの関数で
ある。各マップにおいては、それぞれの基準回転角速度
（＝ωａ＞ωｂ＞ωｃ＞ωｄ）を異なる値に設定すると
ともに、ハンドル戻り電流Ｉ（ω，Ｖ）が０から変化す
る点から立ち上がる傾き（又は立ち下がる傾き）は、摩
擦係数が低μ側のマップほど、傾きは急角度とされてい
る。

【００６１】又、図１０（ａ）乃至図１０（ｄ）に示す
ように、その時の車速Ｖが同じ場合、そのハンドル戻り
電流は、低μマップ側のマップほど、ハンドル戻り力を
大きくするために、電流が大きくなるように設定されて
いる。

【００６２】従って、ＲＯＭ２１には、前記４個の車速
感応ハンドル戻りマップに基づいて予め用意した４種類
のハンドル戻り電流Ｉ（ω，Ｖ）が格納される。ＲＯＭ
２１には、前記４種のマップを使用してハンドル戻り電
流Ｉ（ω，Ｖ）を演算し、出力し、モータ７を制御する
ための制御プログラムが格納されている。

【００６３】（第２実施形態の作用）次に、上記のよう
に構成された電動式動力舵取装置の作用におけるＣＰＵ
２０の処理動作を図８及び図９のフローチャートに従っ
て説明する。

【００６４】この実施形態では、図８のフローチャート
は、所定の周期で行なわれる別ルーチンにおいて、ＣＰ
Ｕ２１が、トルクセンサ９から入力した操舵トルクＴ
と、回転角センサ１０から入力したハンドル回転角に基
づいて演算されたハンドル回転角速度ωに基づいてハン
ドル戻りか否かが判定され、ハンドル戻りであると判定
されたときに実行される割込みルーチンである。すなわ
ち、操舵トルクＴが０（或いは殆ど０）で、且つモータ
７が回転しているとき、つまり、ハンドル回転角速度ω
が有限の値のとき、ハンドル戻しの状態であると判定さ
れたとき、実行される。

【００６５】先ず、ＣＰＵ２０は、ステップ１１におい
て、ＥＣＵ１８から摩擦係数μ，前輪車速センサ１５か
らのパルスＰ１，回転角センサ１０からの検出信号値を
ＲＡＭ２２に読み込む。

【００６６】又、同ステップ１２において、前輪車速セ
ンサ１５からのパルスＰ１に基づいて車速Ｖを演算する
とともに、回転角センサ１０からの検出値（ハンドル回
転角）に基づいて、ステアリングホイール１のハンドル
回転角速度ωを演算する。

【００６７】ＣＰＵ２０は、ステップ１２において、モ
ータ電流演算を行なう。図８は、ステップ１２における
処理ルーチンを示しており、このステップが本発明のハ
ンドル戻りマップ選択手段を構成している。Ｓ１２０に
おいて、摩擦係数μが属する範囲の車速感応ハンドル戻
りマップのハンドル戻り電流Ｉ（ω，Ｖ）をＲＯＭ２１
からＲＡＭ２２に読み込む。

【００６８】そして、ＣＰＵ２０はＳ１２１〜Ｓ１２４
のうちいずれかのステップにおいて、そのハンドル回転
角速度ω及び車速Ｖに基づいてそのハンドル戻り電流Ｉ
（ω，Ｖ）の値を演算する。

【００６９】ＣＰＵ２０は、ステップ１３において、ハ
ンドル戻り電流Ｉ（ω，Ｖ）の値をモータ駆動回路２５
に出力する。今、例えば車両が、車速Ｖで高μ路（μ＝
０．７６）を走行中に、ハンドルが操向操作され、モー
タ角速度（ハンドル回転角速度）が、基準角速度ωａを
超えた際、このときＣＰＵ２０はＥＣＵ１８から摩擦係
数μを入力し、この摩擦係数μの属する範囲の高μマッ
プのハンドル戻り電流Ｉ（ω，Ｖ）をＲＯＭ２１からＲ
ＡＭ２２に読み込む。そして、ＣＰＵ２０はハンドル戻
り電流Ｉ（ω，Ｖ）を演算する。そして、ＣＰＵ２０は
モータ駆動回路２５にその値を出力する。モータ駆動回
路２５は、その値に相対する電流をモータ７に供給す
る。モータ７はその値に相対するハンドル戻り力Ｆを出
力する。

【００７０】又、前記車両が、車速Ｖで低中μ路（μ＝
０．４）を走行しているとき、モータ角速度（ハンドル
回転角速度）が、基準角速度ωｃを超えた際、このとき
ＣＰＵ２０はＥＣＵ１８から摩擦係数μを入力し、この
摩擦係数μの属する範囲の高中μマップのハンドル戻り
電流Ｉ（ω，Ｖ）をＲＯＭ２１からＲＡＭ２２に読み込
む。そして、ＣＰＵ２０はハンドル戻り電流Ｉ（ω，
Ｖ）を演算する。そして、ＣＰＵ２０はモータ駆動回路
２５にその値を出力する。モータ駆動回路２５は、その
値に相対する電流をモータ７に供給する。モータ７はそ
の値に相対するハンドル戻り力Ｆを出力する。

【００７１】従って、モータ７は摩擦係数μに応じて、
摩擦係数μの大きいときは、それに応じた小さいハンド
ル戻り力Ｆを、また摩擦係数μの小さいときは、それに
応じた大きいハンドル戻り力Ｆを出力することができ
る。

【００７２】なお、本発明の実施形態は上記各実施形態
に限定されるものではなく、以下のように変更してもよ
い。 ○ 前記第２実施形態では、モータ角速度（ハンドル回
転角速度）ωを回転角センサ１０の検出値に基づいてＣ
ＰＵ２０が演算するようにしたが、モータ７の回転位置
を検出する回転位置センサを設け、この位置検出に基づ
いて、ＣＰＵ２０がハンドル回転角速度を演算して求め
るようにしてもよい。

【００７３】○ 前記第２実施形態では、４つのマップ
を摩擦係数μに応じて選択するようにしたが、２つ、又
は３つでもよく、５つ以上にしてもよい。次に、前記実
施形態及び別例から把握できる請求項に記載した発明以
外の技術的思想について、それらの効果と共に以下に記
載する。

【００７４】（１） 前記摩擦係数推定手段は、ＡＢＳ
システムを制御するＥＣＵである請求項１乃至請求項４
のうちいずれか１項に記載の電動式動力舵取装置。こう
することにより、ＡＢＳ（アンチロック ブレーキ シ
ステム）用のＥＣＵにより、路面摩擦係数が推定できる
ので、別途他のＥＣＵを容易する必要がなく、コスト低
減を図ることができる。第１実施形態及び第２実施形態
のＥＣＵ１８がこの場合のＥＣＵに相当する。

【００７５】（２） 検出手段は、モータに流れるモー
タ電流Ｉｍと、モータ端子間電圧Ｖｍとを入力し、モー
タ電流Ｉｍとモータ端子間電圧Ｖｍから、モータの角速
度を演算するものである請求項１乃至請求項５のうちい
ずれかに記載の電動式動力舵取装置。こうすることによ
り、回転角センサが必要でなくなり、部品点数を少なく
して、コスト低減を図ることができる。

【００７６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１乃至請求
項５によれば、低μ路も高μ路も良好なハンドル戻り性
が得られ、特に低μ路において、操向ハンドル戻り性を
良好にできる。そして、高μ路でも低μ路でも同じよう
な、すなわち最適なハンドル戻り性を得ることができ
る。

【００７７】請求項３の発明によれば、請求項１又は請
求項２の効果に加えて、ハンドル回転角速度を検出する
ための他のセンサが必要でなくなり、コスト低減を図る
ことができる。

【００７８】請求項４の発明によれば、請求項１乃至請
求項３のうちいずれかの効果に加えて補間計算により、
ハンドル戻り電流を算出でき、マップを記憶するための
ＲＯＭの記憶容量は少なくてすむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態における電動式動力舵
取装置の概略図。

【図２】 同じく電動式動力舵取装置の電気的構成図。

【図３】 本実施形態におけるμ感応ゲインマップ。

【図４】 同じく高μ路で設定した車速感応ハンドル戻
りマップ。

【図５】 同じく低μ路で設定した車速感応ハンドル戻
りマップ。

【図６】 第１実施形態のＣＰＵの処理動作を説明する
フローチャート。

【図７】 第２実施形態の電動式動力舵取装置の概略
図。

【図８】 第２実施形態のＣＰＵの処理動作を説明する
フローチャート。

【図９】 同じくＣＰＵの処理動作を説明するフローチ
ャート。

【図１０】 第２の実施形態における高μ車速感応ハン
ドル戻りマップ、（ｂ）は高中μ車速感応ハンドル戻り
マップ、（ｃ）は低中μ車速感応ハンドル戻りマップ、
（ｄ）は低μ車速感応ハンドル戻りマップ。

【符号の説明】

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフ
ト、３…ステアリングギヤボックス、４…ラックバー、
５…歯車減速機構（ステアリングシャフト２、ステアリ
ングギヤボックス３、ラックバー４、歯車減速機構５等
によりステアリング機構が構成されている。）。７…モ
ータ、９…トルクセンサ、１０…回転角速度センサ、１
５…前輪車速センサ、１８…ＥＣＵ（摩擦係数推定手段
を構成する。）、１９…舵取制御装置、２０…ＣＰＵ
（制御手段、及び検出手段を構成する。）、２５…モー
タ駆動回路。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC05 CC48 DA03 DA09 DA15 DA24 DA63 DA64 DA65 DA82 DB02 DB03 DC03 DC08 DC22 DC35 DD02 DD06 DD17 EA01 EB11 EC23 FF01 GG01 3D033 CA03 CA11 CA13 CA16 CA19 CA20 CA21

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともステアリングシャフトの操作
   に起因して発生するハンドル回転角速度と、車速とに基
   づいてハンドル戻り力を演算し、その演算結果に基づい
   てステアリング機構にハンドル戻り力を付与するモータ
   の出力を制御する制御手段を備えた電動式動力舵取装置
   において、 走行時に走路の路面摩擦係数を推定する摩擦係数推定手
   段を備え、 前記制御手段は、 前記摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦係数に応じ
   て、路面摩擦係数が低い低μ路側では、路面摩擦係数が
   高い高μ路側よりも、ハンドル戻り力を大きくするよう
   に、モータへの電流出力値を増大させることを特徴とす
   る電動式動力舵取装置。
2. 【請求項２】 少なくともステアリングシャフトの操作
   に起因して発生するハンドル回転角速度と、車速とに基
   づいてハンドル戻り力を演算し、その演算結果に基づい
   てステアリング機構にハンドル戻り力を付与するモータ
   の出力を制御する制御手段を備えた電動式動力舵取装置
   において、 走行時に走路の路面摩擦係数を推定する摩擦係数推定手
   段を備え、 前記制御手段は、 摩擦係数の大きさに応じた複数のハンドル戻りマップを
   有するとともに、これらハンドル戻りマップに基づき、
   前記摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦係数に応じ
   て、路面摩擦係数が低い低μ路側では、路面摩擦係数が
   高い高μ路側よりも、ハンドル戻り力を大きくするよう
   に、モータへの電流出力値を増大させることを特徴とす
   る電動式動力舵取装置。
3. 【請求項３】 ステアリングシャフトの操作に起因して
   発生するハンドル回転角速度を検知する検出手段を備え
   たことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動
   式動力舵取装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、 摩擦係数推定手段が推定した路面摩擦係数にてμ感応ゲ
   インを得るμ感応ゲインマップに基づいて、μ感応ゲイ
   ンを算出し、 その時のハンドル回転角速度を使用して高μ路における
   車速感応ハンドル戻りマップに基づいて高μ路基本ハン
   ドル戻り電流を算出し、 又、その時のハンドル回転角速度を使用して低μ路にお
   ける車速感応ハンドル戻りマップに基づいて、低μ路基
   本ハンドル戻り電流を算出し、前記μ感応ゲインを使用
   して、ハンドル戻り電流を補間計算により演算し、 得られたハンドル戻り電流にてモータを制御するもので
   ある請求項１から請求項３のうちいずれかに記載の電動
   式動力舵取装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、複数の範囲に分割され
   た路面摩擦係数毎に予め作成された複数の車速感応ハン
   ドル戻りマップを使用し、そのマップの中から摩擦係数
   推定手段が推定した路面摩擦係数に応じたマップを選択
   するハンドル戻りマップ選択手段を備え、選択したハン
   ドル戻りマップから、ハンドル戻り電流を演算し、得ら
   れたハンドル戻り電流にてモータを制御するものである
   請求項１から請求項３のうちいずれかに記載の電動式動
   力舵取装置。