JP2005081986A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切り込み操舵状態か否かを正確判定し、操舵フィーリングを改善する。
【解決手段】アシスト特性記憶部２２に基本アシスト特性が記憶されている。シフト量演算部２４は、操舵角速度、車速、操舵トルクおよび操舵トルク微分値に基づいて、基本アシスト特性をシフトして仮想的な修正アシスト特性を得るときのシフト量を可変設定する。アシストトルク目標値設定部２１は、操舵トルクおよびシフト量に基づいてアシスト特性記憶部２２を検索することにより、修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値を設定する。このアシストトルク目標値に従って電動モータＭが駆動制御される。シフト量は、切り込み操舵時には零とされ、保舵時および戻し操舵時には、基本アシスト特性の場合よりも大きな操舵補助力が得られるように定められる。切り込み操舵状態か否かは、操舵トルクＴおよび操舵トルク微分値Ｔ′に基づいて判定される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動モータが発生する駆動力を、ステアリング機構に操舵補助力として伝達する構成の電動パワーステアリング装置に関する。

電動モータが発生する駆動力をギヤ機構（減速機構）やダイレクトドライブ方式によって機械的にステアリング機構に伝達することによって操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置が従来から用いられている。
このような電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクと、電動モータからステアリング機構に与えられるアシストトルク目標値との関係を定めるアシスト特性が予め定められており、アシストマップとしてメモリに格納されている。そして、このアシストマップから操舵トルクに応じたアシストトルク目標値が読み出され、この読み出されたアシストトルク目標値に基づいて電動モータが駆動制御されるようになっている。

アシスト特性は、図９に示すように、操舵トルクが大きいほどアシストトルク目標値が大きくなるように定められている。操舵トルクは、たとえば、右操舵方向に対して正の値が割り当てられ、左操舵方向に対して負の値が割り当てられている。アシスト特性は、操舵トルクの正の値に対して正の値のアシストトルク目標値を対応させ、操舵トルクの負の値に対して負の値のアシストトルク目標値を対応させるように定められている。

アシストトルク目標値が正の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を右方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。これに対して、アシストトルク目標値が負の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を左方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。操舵トルクが零の近傍の不感帯内の値をとるとき、アシストトルク目標値は零とされる。
特開平９−５８５０１号公報

このようなアシスト特性を適用した電動パワーステアリング装置においては、舵角中点に向かってステアリングホイールを回転させる戻し操舵を行うときに、運転者が意図するよりも強く舵角中点へと戻される操舵感（いわゆるばね感）が生じるという問題がある。すなわち、戻し操舵を行うときに、操舵トルクが小さくなるため、それに応じてアシスト力が小さくなり、車輪からの逆入力によって、舵取り車輪が舵角中点へと強く戻されることになるのである。

また、ステアリングホイールを一定の舵角維持で保持する保舵操作時における操舵負担が大きい点も問題となっている。
これらの問題は、操舵トルクに対して、より大きなアシストトルク目標値が設定されるように、アシスト特性曲線の傾斜を大きくすることによって、解決することができる。しかし、この場合には、切り込み操舵時の手応え感が損なわれるという問題がある。

この問題は、本願出願人の一である光洋精工株式会社が先に提出した特願２００３−５１５３９号において提案されている構成によって解決できる。この提案に係る構成では、操舵角速度に基づいて切り込み操舵か戻し操舵かを判定し、切り込み操舵時には、基本アシスト特性に基づいてアシストトルク目標値が定められ、保舵時および戻し操舵時には、基本アシスト特性をアシストトルクが増大する方向に一定のシフト量だけシフトさせた修正アシスト特性に基づいてアシストトルク目標値が定められるようになっている。

これにより、切り込み操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができ、保舵時の操舵負担を軽減できる。
しかし、この構成は、操舵角速度に基づく切り込み操舵／戻し操舵の判定が正確に行われることを前提としており、舵角センサが備えられている場合はともかくとして、舵角センサを用いずに、電動モータのモータ電流を求めるモータ電流検出回路の出力と、電動モータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出回路の出力とに基づいて、電動モータの端子間に生じる逆起電力を求め、これに対応した操舵角速度を推定する構成を採用する場合には、操舵角速度の推定精度があまりよいとは言えないから、必ずしも所期の効果を達成できないおそれがある。

たとえば、ブラシ付きモータを用いた電動パワーステアリング装置では、舵角センサが備えられていないのが通常であり、操舵角速度は上記のような推定演算に依らざるを得ない。このような場合には、とくに、保舵状態においても、推定演算によって求められた操舵角速度が「０」にならずにある程度の大きさの値を保持したままであることがあるから、切り込み状態か否かの判定を誤るおそれがある。その結果、操舵違和感が生じ、良好な操舵フィーリングが阻害されるおそれがある。

そこで、この発明の目的は、切り込み操舵状態か否かの判定を正確に行うことにより、操舵フィーリングを改善す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である。

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）の駆動力をステアリング機構（３）に伝達し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（１）に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ（５）と、このトルクセンサによって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段（２２）と、この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに対応するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段（２１，Ｓ１２）と、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクを微分して操舵トルク微分値を求めるトルク微分手段（２５）と、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクおよび上記トルク微分手段によって求められる操舵トルク微分値に基づいて、上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされているか否かを判定する切り込み操舵判定手段（２４，Ｓ７）と、この切り込み操舵判定手段によって切り込み操舵中であると判定されたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を零に定め、上記切り込み操舵判定手段によって切り込み操舵中ではないと判定されたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するシフト量設定手段（２４，Ｓ８，Ｓ１１）と、上記モータ駆動目標値設定手段によって設定されたモータ駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動手段（２８，２９，３０）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。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、基本アシスト特性設定手段によって設定される基本アシスト特性を修正することによって得られる修正アシスト特性が、トルクセンサによって検出される操舵トルクに適用される。すなわち、修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値が設定される。
基本アシスト特性の修正は、この基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトすることによって行われるが、切り込み操舵時（舵角中点から離れる方向への操舵時）には、シフト量が零とされ、切り込み操舵時以外（戻し操舵時（舵角中点へと向かう方向への操舵時）または保舵時）において、モータ駆動目標値の絶対値が基本アシスト特性のときよりも増大するような修正アシスト特性が得られるようにシフト量が定められる。

切り込み操舵判定手段は、トルクセンサによって実際に検出される操舵トルクと、検出される操舵トルクに基づいて求められる操舵トルク微分値とに基づいて切り込み操舵状態かどうかを判定するので、正確な判定が可能である。
より具体的には、たとえば、トルクセンサによって検出される操舵トルクが、右操舵方向に対して正の値をとり、左操舵方向に対して負の値をとり、基本アシスト特性において、操舵トルクの正の値に対してモータ駆動目標値の正の値が割り当てられ、負の値の操舵トルクに対しては負の値のモータ駆動目標値が設定されているものとする。

この場合には、たとえば、操舵トルクが正の値である場合に、操舵トルク微分値が正の第１のしきい値（γ１）を超えたことに応答して切り込み操舵中になったと判定し、その後、操舵トルク微分値が負の第２のしきい値（−γ２）を下回ったことに応答して切り込み操舵中でなくなった（切り戻し操舵または保舵状態となった）と判定することができる。

また、操舵トルクが負の値である場合に、操舵トルク微分値が負の第３のしきい値（−γ１）を下回ったことに応答して切り込み操舵中になったと判定し、その後、操舵トルク微分値が正の第４のしきい値（γ２）を超えたことに応答して切り込み操舵中でなくなったと判定することができる。
シフト量設定手段は、切り込み操舵時にはシフト量を零とするので、切り込み操舵時には、基本アシスト特性に従ってモータ駆動目標値が定められることになる。

一方、切り込み操舵時以外（切り戻し操舵時または保舵時）には、モータ駆動目標値の絶対値が増加するような修正アシスト特性が得られるようにシフト量が定められる。
すなわち、操舵トルクが正の値をとるときには、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸の負方向へとシフトさせるようなシフト量が定められる。すなわち、この場合のシフト量は、負の値をとる。これにより、基本アシスト特性において正の操舵トルクの範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できるとともに、保舵時の操舵負担を軽減できる。

また、操舵トルクが負の値である場合には、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸の正方向へとシフトさせるようなシフト量が定められる。すなわち、この場合のシフト量は、正の値をとる。これにより、基本アシスト特性において負の操舵トルク範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できるとともに、保舵時の操舵負担を軽減できる。

このようにして得られる修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値を設定することにより、切り込み操舵時と戻し操舵時とで異なるアシスト特性を設定することができるようになる。これにより、切り込み操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができ、かつ、保舵時の操舵負担を軽減できる。

しかも、切り込み操舵中か否かの判定を正確に行えるから、アシスト特性の修正が適切に行われ、操舵違和感が生じることがないから、良好な操舵フィーリングを実現できる。
上記電動パワーステアリング装置は、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度を検出する車速検出手段（６）と、この車速検出手段によって検出される車速に応じて、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を可変設定する車速適応シフト量設定手段（２４，Ｓ９，Ｓ１１）とをさらに含んでいてもよい。

この構成によれば、基本アシスト特性のシフト量を、車速に応じて可変設定できるから、たとえば、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。
また、上記電動パワーステアリング装置は、トルクセンサによって検出される操舵トルクに応じて、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を可変設定する操舵トルク適応シフト量設定手段（２４，Ｓ１０，Ｓ１１）とをさらに含んでいてもよい。

この構成により、たとえば、操舵トルクが零の近傍の小さな値をとるときには、シフト量を抑えるかまたは零とすることができ、これにより、操舵補助が不必要な微小操舵トルク範囲における操舵補助を制限できる。

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示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト２を介して、ラック軸を含むステアリング機構３に機械的に伝達される。ステアリング機構３には、電動モータＭから操舵補助力が、ギヤ機構（減速機構）等の駆動力伝達機構を介して、またはダイレクトドライブ方式によって、機械的に伝達されるようになっている。

ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１側に結合された入力軸２Ａと、ステアリング機構３側に結合された出力軸２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸２Ａおよび出力軸２Ｂは、トーションバー４によって互いに連結されている。トーションバー４は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ５によって検出されるようになっている。

トルクセンサ５は、たとえば、入力軸２Ａと出力軸２Ｂとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ５の出力信号は、コントローラ１０（ＥＣＵ：電子制御ユニット）に入力されている。
コントローラ１０には、さらに、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の走行速度を検出する車速センサ６の出力信号が入力されている。

コントローラ１０は、マイクロコンピュータ２０と、このマイクロコンピュータ２０からの制御信号に基づいて電動モータＭを駆動するモータドライバ３０とを有している。コントローラ１０は、さらに、電動モータＭの端子間電圧を検出するモータ端子電圧検出部１１と、電動モータＭに流れる電流（モータ電流）を検出するモータ電流検出部１２とが備えられている。モータ端子電圧検出部１１およびモータ電流検出部１２の出力信号は、トルクセンサ５および車速センサ６の各出力信号とともに、マイクロコンピュータ２０に入力されている。

マイクロコンピュータ２０は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴ、車速センサ６によって検出される車速Ｖ、ならびにモータ端子間電圧およびモータ電流に基づく演算によって推定される操舵角速度ωに応じて、電動モータＭからステアリング機構３に与えるべきアシストトルク目標値を定め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機構３に与えられるように、電動モータＭを駆動制御する。

マイクロコンピュータ２０は、プログラム処理を実行することによって実現される機能処理部であるアシストトルク目標値設定部２１と、マイクロコンピュータ２０内のメモリの記憶領域により構成されるアシスト特性記憶部２２とを備えている。アシスト特性記憶部２２は、複数の車速域のそれぞれに対して予め定めた複数の基本アシスト特性にそれぞれ対応する複数の基本アシストマップを記憶している。基本アシスト特性は、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の基本特性を定めたものであり、複数の操舵トルクの値に対応付けて、アシストトルク目標値の基本値がアシストマップ（テーブル）の形式でアシスト特性記憶部２２に記憶されている。

マイクロコンピュータ２０は、さらに、機能処理部として、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴの時間微分値である操舵トルク微分値Ｔ′を演算するトルク微分値演算部２５と、操舵角速度演算部２３とを備えている。操舵角速度演算部２３は、モータ端子電圧検出部１１によって検出されるモータ端子間電圧Ｖｍと、モータ電流検出部１２によって検出されるモータ電流Ｉｍとに基づき、次式に従って操舵角速度ω（モータ回転速度）を推定演算する。

マイクロコンピュータ２０は、また、機能処理部として、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向にシフトさせて仮想的な修正アシスト特性を得るときのシフト量を演算するシフト量演算部２４を備えている。
シフト量演算部２４は、操舵角速度演算部２３によって演算される操舵角速度ωと、車速センサ６によって検出される車速Ｖと、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴと、トルク微分値演算部２５によって演算される操舵トルク微分値Ｔ′とに基づいて、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向にシフトした仮想的な修正アシスト特性を得るためのシフト量ΔＴ（その符号によりシフト方向を表し、その絶対値によりシフト長を表す量）を演算する。

アシストトルク目標値設定部２１は、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴ、車速センサ６が検出する車速Ｖ、およびシフト量演算部２４が演算するシフト量ΔＴに基づいて、アシスト特性記憶部２２から、修正アシスト特性に対応したアシストトルク目標値Ｔａを読み出す。
この読み出されたアシストトルク目標値Ｔａと、モータ電流検出部１２によって検出されるモータ電流Ｉｍに対応したアシストトルクとの偏差が偏差演算部２８によって求められ、この偏差演算部２８によって求められた偏差に基づいて、モータドライバ３０に与えるべき制御信号（たとえば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号）が、制御信号生成部２９によって生成されるようになっている。

図２は、アシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップに対応した基本アシスト特性と、これを操舵トルク座標軸方向にシフトして得られる修正アシスト特性とを説明するための図である。
トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴは、ステアリングホイール１に右方向操舵のためのトルクが加えられているときには正の値をとり、ステアリングホイール１に左方向操舵のためのトルクが加えられているときには負の値をとる。基本アシスト特性は、図２において、曲線Ｌ０で示されている。この基本アシスト特性は、操舵トルクＴの正の値に対してアシストトルク目標値Ｔａの正の値を対応付け、操舵トルクＴの負の値に対してアシストトルク目標値Ｔａの負の値を対応付けるように定められている。上述のとおり、アシスト特性記憶部２２には、複数の車速域に対応した複数の基本アシストマップが記憶されているが、説明を簡単にするために、図２においては、或る車速域において適用される１つの基本アシスト特性が示されている。

曲線Ｌ０に示された基本アシスト特性において、操舵トルクＴ＝０の近傍においては、操舵トルクＴの値によらずにアシストトルク目標値Ｔａ＝０とされる。このような操舵トルク範囲が不感帯ＮＳである。
この実施形態では、操舵角速度ω、車速Ｖ、操舵トルクＴおよび操舵トルク微分値Ｔ′に基づいてシフト量演算部２４によって演算されるシフト量ΔＴだけ、基本アシスト特性を操舵トルクＴの座標軸方向（正方向または負方向）にシフトさせた仮想的な修正アシスト特性（たとえば、曲線Ｌ１１，Ｌ１２で示す特性）に基づいて、アシストトルク目標値Ｔａが設定されることになる。

ただし、以下に説明するように、操舵トルクＴが零以上の状況では、基本アシスト特性は操舵トルクＴの座標軸の負方向にのみシフトされ（曲線Ｌ１１参照）、操舵トルクＴが負の値をとる状況では、基本アシスト特性は操舵トルクＴの座標軸の正方向にのみシフトされる（曲線Ｌ１２参照）。
基本アシスト特性を関数ｆを用いてＴａ＝ｆ（Ｔ）と表わすとすると、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴからシフト量ΔＴを引いた値をアシストマップ検索用の操舵トルク値Ｔ^*として用い（すなわち、Ｔ^*＝Ｔ−ΔＴ）、この検索用操舵トルク値Ｔ^*を用いてアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索すればよい。これによって、仮想的な修正アシスト特性に従って、アシストトルク目標値Ｔａ（＝ｆ（Ｔ^*））を定めることができる。

ステアリングホイール１を舵角中点に向かって操舵する戻し操舵時や保舵時においては、仮想的な修正アシスト特性が、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向に沿って原点に向かう方向へとシフトさせた特性となるようにシフト量ΔＴが定められる。これにより、操舵トルクＴが同じ場合に、アシストトルク目標値Ｔａの絶対値は、基本アシスト特性の場合よりも大きな値をとるから、戻し操舵時や保舵時における操舵補助不足が生じることがない。それによって、運転者が意図するよりもステアリングホイールが強く戻されるといった感覚（ばね感）を解消することができ、かつ保舵時の操舵負担を軽減できる。

一方、ステアリングホイール１を中立位置から離れる方向へと切り込む切り込み操舵時においては、仮想的な修正アシスト特性が、基本アシスト特性と一致する特性となるようにシフト量ΔＴが零に設定される。これにより、電動モータＭからステアリング機構３に与えられる操舵補助力は基本アシスト特性に従う値となる。その結果、ステアリングホイール１を切り込むときに、良好な手応え感を運転者に与えることができる。

図３は、マイクロコンピュータ２０の働きを説明するためのフローチャートである。マイクロコンピュータ２０は、制御周期（たとえば、０．１秒）ごとに図３の処理を繰り返し実行する。
車速センサ６によって検出される車速Ｖおよびトルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴが読み込まれる（ステップＳ１，Ｓ２）。この読み込まれた操舵トルクＴをトルク微分値演算部２５で時間微分することによって操舵トルク微分値Ｔ′が求められる（ステップＳ３）。さらに、モータ端子電圧検出部１１およびモータ電流検出部１２の各出力信号が読み込まれて（ステップＳ４，Ｓ５）、操舵角速度演算部２３によって操舵角速度ωが求められる（ステップＳ６）。

シフト量演算部２４は、操舵トルクＴ、操舵トルク微分値Ｔ′および操舵角速度ωに基づいて、舵角中点から離れる方向への操舵である切り込み操舵が行われているか否かを判定するための切り込み操舵判定処理を実行する（ステップＳ７）。シフト量演算部２４は、さらに、切り込み操舵判定処理の結果と、操舵トルクＴとに基づいて、シフト量ΔＴの基本値である基本シフト量ΔＴ_Bを求めるための基本シフト量演算処理を実行する（ステップＳ８）。

さらに、シフト量演算部２４は、車速センサ６が検出する車速Ｖに基づいて、車速ゲインＧ_Vを求める（ステップＳ９）。また、シフト量演算部２４は、トルクセンサ５によって検出された操舵トルクＴに基づいてトルクゲインＧ_Tを求める（ステップＳ１０）。そして、この求められた車速ゲインＧ_VおよびトルクゲインＧ_Tを基本シフト量ΔＴ_Bに乗じることによって、シフト量ΔＴ（＝Ｇ_V×Ｇ_T×ΔＴ_B）が演算される（ステップＳ１１）。

この求められたシフト量ΔＴがアシストトルク目標値設定部２１に与えられる。アシストトルク目標値設定部２１は、Ｔ^*←Ｔ−ΔＴとして、検索用の操舵トルク値Ｔ^*＝Ｔ−ΔＴを求め、この検索用操舵トルク値Ｔ^*に基づいてアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索する（ステップＳ１２）。
このようにして、基本アシスト特性をシフト量ΔＴだけ操舵トルク座標軸方向に沿ってシフトさせて得られる仮想的な修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値Ｔａが、アシスト特性記憶部２２から読み出されることになる。この読み出されたアシストトルク目標値Ｔａに基づき、モータドライバ３０が制御され、それに応じた駆動力が電動モータＭからステアリング機構３に与えられることになる。

図４は、切り込み操舵判定処理（図３のステップＳ７）を説明するためのフローチャートである。まず、ステアリングホイール１が中立位置にあるかどうかを判定するために、操舵トルクＴの絶対値が所定値α（たとえば０．５Ｎｍ）未満であり、かつ、操舵角速度ωの絶対値が所定値β（たとえば１０deg/sec）未満であるかどうかが判断される（ステップＳ２１）。この判断が肯定されて、ステアリングホイール１が中立位置にあると判断されると、切り込みフラグが「１」にセットされる（ステップＳ２２）。切り込みフラグは、「１」のときに切り込み操舵中であることを表し、「０」のときに切り込み操舵中でないこと（すなわち、切り戻し操舵中または保舵中であること）を表す。

ステアリングホイール１が中立位置にあるときに、切り込みフラグを「１」にセットすることにより、シフト量ΔＴが零とされるから、基本アシスト特性がそのまま適用して操舵補助を行える。
一方、ステアリングホイール１が中立位置にないと判断されると（ステップＳ２１のＮＯ）、さらに、操舵トルクＴが正の値かどうかが判断される（ステップＳ２３）。

操舵トルクＴが正の値のときには、さらに、操舵トルク微分値Ｔ′が所定の第１しきい値γ１（ただし、γ１＞０。たとえば、γ１＝１．０Ｎｍ／sec）を超えているかどうかが判断される（ステップＳ２４）。操舵トルク微分値Ｔ′が第１しきい値γ１を超えるほど大きな値であれば、切り込み操舵が開始されたと判定できるから、切り込みフラグは「１」にセットされる（ステップＳ２５）。

一方、操舵トルクＴが正の値であって（ステップＳ２３のＹＥＳ）、操舵トルク微分値Ｔ′が所定の第２しきい値−γ２（ただし、γ２＞０。たとえば、γ２＝１．０Ｎｍ／sec）を下回っているとき（ステップＳ２６のＹＥＳ）には、切り込み操舵から保舵状態を経て切り戻し操舵へと向かうタイミングであると判断できるから、切り込みフラグは「０」にリセットされ、切り込み操舵状態の解除が示される（ステップＳ２７。）
操舵トルクＴが正の値（右方向操舵）であり（ステップＳ２３のＹＥＳ）、かつ、操舵トルク微分値Ｔ′が第１および第２しきい値γ１，−γ２の間の値であるときには（ステップＳ２６のＮＯ）、切り込みフラグを変更することなくリターンする。

操舵トルクＴが負の値（左方向操舵）であるときには、ステップＳ２３からステップＳ２８を経て、さらに、操舵トルク微分値Ｔ′が所定の第３しきい値−γ１を下回っているかどうかが判断される（ステップＳ２９）。操舵トルク微分値Ｔ′が第３しきい値−γ１を下回るほど小さな値（絶対値が大きな値）であれば、切り込み操舵が開始されたと判定できるから、切り込みフラグは「１」にセットされる（ステップＳ３０）。

一方、操舵トルクＴが負の値であって（ステップＳ２８のＹＥＳ）、操舵トルク微分値Ｔ′が所定の第４しきい値γ２を超えているとき（ステップＳ３１のＹＥＳ）には、切り込み操舵から保舵状態を経て切り戻し操舵へと向かうタイミングであると判断できるから、切り込みフラグは「０」にリセットされ、切り込み操舵状態の解除が示される（ステップＳ３２。）
操舵トルクＴが負の値であり（ステップＳ２８のＹＥＳ）、かつ、操舵トルク微分値Ｔ′が第３および第４しきい値−γ１，γ２の間の値であるときには（ステップＳ３１のＮＯ）、切り込みフラグを変更することなくリターンする。

図５は、図４に示された切り込み操舵判定処理の原理を説明するための図である。図５(a)は、右方向への操舵時における操舵角の時間変化を示し、図５(b)はそのときの操舵トルクＴの時間変化を示し、図５(c)はそのときの操舵トルク微分値Ｔ′の時間変化を示し、図５(d)はそのときの切り込みフラグの値の変化を示す。
ステアリングホイール１を舵角中点から右方向へと切り込んでいく期間Ｄ１には、操舵角および操舵トルクＴが立ち上がっていき、保舵状態の期間Ｄ２には、それらはほぼ一定の値に保持され、切り戻し操舵の期間Ｄ３には、それらはともに零へと減少していく。

操舵トルク時間微分値Ｔ′は、切り込み操舵期間Ｄ１の初期において、大きく立ち上がって第１のしきい値γ１を超え、これにより切り込みフラグは「１」とされる。ただし、この実施形態では、ステアリングホイール１が中立位置にあるときにも切り込みフラグは「１」とされるので、それ以前の期間から切り込みフラグは「１」に保持されている。
切り込み操舵期間Ｄ１から保舵期間Ｄ２に移る時間ｔ１の前後において、操舵トルク微分値Ｔ′は、第２のしきい値−γ２を下回る。これにより、切り込みフラグは「０」にリセットされることになる。それ以後、保舵期間Ｄ２中は、操舵トルク微分値Ｔ′は、第１および第２のしきい値γ１，−γ２の間の値をとるため、切り込みフラグは「０」に保持される。

切り戻し期間Ｄ３において、操舵トルク微分値Ｔ′は、絶対値の大きな負の値をとることになるが、図４のステップＳ２６の条件が満たされるため、切り込みフラグは「０」に保持され、切り戻し期間Ｄ３の後に中立状態となった時間ｔ２で（図４のステップＳ２１）、「１」にセットされることになる。切り戻し期間Ｄ３中には、操舵トルクＴは、終始、正の値をとるから、図４のステップＳ２８以降の処理（左方向操舵に対応した処理）が行われることはない。

図６は、図３のステップＳ８の基本シフト量演算処理を説明するためのフローチャートである。切り込みフラグが「１」にセットされているときは（ステップＳ４１のＹＥＳ）、基本シフト量ΔＴ_Bは「０」に設定される（ステップＳ４２）。したがって、基本アシスト特性に従ってアシストトルク目標値が求められることになる。
切り込みフラグが「０」であるときは（ステップＳ４１のＮＯ）、操舵トルクＴが零または正の値であれば（ステップＳ４３のＹＥＳ）、基本シフト量ΔＴ_Bに負の値−Ａ（ただし、Ａは正の定数）が設定され（ステップＳ４４）、操舵トルクＴが負の値であるならば（ステップＳ４３のＮＯ）、基本シフト量ΔＴ_Bに正の値Ａが設定される（ステップＳ４５）。したがって、基本アシスト特性を操舵トルクＴの座標軸に沿って原点に向かう方向へとシフトさせた修正アシスト特性が得られるように基本シフト量ΔＴ_Bが定められることになる。

よって、切り込み操舵時（舵角中点から離れる方向への操舵時）には、基本シフト量ΔＴ_Bが零となり、戻し操舵時（舵角中点へ向かう方向への操舵時）および保舵時には、基本シフト量ΔＴ_Bは、基本アシスト特性を、操舵トルク座標軸に沿って、原点に近づく方向へとシフトするような値に定められる。
このようにして、切り込み操舵時における十分な手応え感を確保しつつ、戻し操舵時におけるばね感を解消でき、かつ、保舵時における操舵負担を軽減できる。しかも、実際に検出される操舵トルクＴおよびその時間微分値である操舵トルク微分値Ｔ′に基づく切り込み操舵判定処理は正確に行えるから、切り込み操舵判定の誤りに伴う操舵違和感が生じることがなく、良好な操舵フィーリングを実現できる。

図７は、車速Ｖに対応したシフト量ΔＴの可変設定について説明するための図であり、図８は、操舵トルクＴに対応したシフト量ΔＴの可変設定について説明するための図である。シフト量演算部２４は、図７に示された特性に従って定められる車速ゲインＧ_Vと、図８に示された特性に従って定められるトルクゲインＧ_Tとを基本シフト量ΔＴ_Bに乗じることによって、シフト量ΔＴ（＝ΔＴ_B×Ｇ_V×Ｇ_T）を求める。このシフト量ΔＴを用いて、アシストトルク目標値設定部２１がアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索することによって、車速Ｖおよび操舵トルクＴに応じて仮想的に定められる修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値Ｔａを読み出すことになる。

車速ゲインＧ_Vは、車速Ｖが零から所定速度までの範囲内において、車速Ｖの増加に伴って所定の上限値（図７の例では「１」）を上限として単調に（この例ではリニアに）増加するように定められている。
これによって、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。

一方、トルクゲインＧ_Tは、操舵トルクＴ＝０の近傍の領域を不感帯とし、この不感帯外において、操舵トルクＴの絶対値の増加に伴って、所定の上限値（この例では「１」）を上限として、単調に（この例ではリニアに）増加するように設定される。これにより、操舵トルクＴ＝０の近傍の操舵補助が不必要な範囲における操舵補助が制限される。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、アシスト特性のシフト量ΔＴに対して車速Ｖおよび操舵トルクＴが加味されているが、車速Ｖおよび操舵トルクＴに依存するシフト量の可変設定は必ずしも必要ではない。すなわち、上述の実施形態における基本シフト量ΔＴ_Bをそのままシフト量ΔＴとして用いてもよいし、トルクゲインＧ_Tは用いずに車速ゲインＧ_Vのみを基本シフト量ΔＴ_Bに乗じてシフト量ΔＴを求めたり、車速ゲインＧ_Vを用いずにトルクゲインＧ_Tのみを基本シフト量ΔＴ_Bに乗じてシフト量ΔＴを求めたりしてもよい。

また、上記の実施形態では、アシスト特性記憶部２２に、基本アシスト特性に対応するアシストマップを記憶させておいて、このアシストマップからアシストトルク目標値Ｔａを読み出す構成とされているが、関数演算によって、検索用操舵トルク値Ｔ^*に対応したアシストトルク目標値Ｔａを定める構成としてもよい。
車速Ｖに対する車速ゲインＧ_Vや操舵トルクＴに対するトルクゲインＧ_Tの演算についても同様のことが当てはまる。

また、上記の実施形態では、アシストトルク目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の特性をアシスト特性として説明したが、本発明はこれに限らず、モータ電流目標値またはモータ電圧目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクとこれらとの関係をアシスト特性としてもよい。
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。

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示すブロック図である。 基本アシスト特性と、これを操舵トルク座標軸方向にシフトして得られる修正アシスト特性とを説明するための図である。 マイクロコンピュータによる電動モータの駆動制御に関連する処理を説明するためのフローチャートである。 切り込み操舵判定処理（図３のステップＳ７）を説明するためのフローチャートである。 切り込み操舵判定処理の原理を説明するための図であり、 (a)は、右方向への操舵時における操舵角の時間変化を示し、 (b)はそのときの操舵トルクの時間変化を示し、 (c)はそのときの操舵トルク微分値の時間変化を示し、 (d)はそのときの切り込みフラグの値の時間変化を示す。 基本シフト量演算処理（図３のステップＳ８）を説明するためのフローチャートである。 車速に対するシフト量の可変設定について説明するための図である。 操舵トルクに対するシフト量の可変設定について説明するための図である。 アシスト特性の一例を示す図である。

符号の説明

１ ステアリングホイール
３ ステアリング機構
５ トルクセンサ
６ 車速センサ
７ 舵角センサ
１０ コントローラ
２０ マイクロコンピュータ
２１ アシストトルク目標値設定部
２２ アシスト特性記憶部
２３ 操舵角速度演算部
２４ シフト量演算部
２５ トルク微分値演算部
３０ モータドライバ
Ｍ 電動モータ

Claims (1)

1. 電動モータの駆動力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であって、
   車両の操向のための操作部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   このトルクセンサによって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段と、
   この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに対応するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段と、
   上記トルクセンサによって検出される操舵トルクを微分して操舵トルク微分値を求めるトルク微分手段と、
   上記トルクセンサによって検出される操舵トルクおよび上記トルク微分手段によって求められる操舵トルク微分値に基づいて、上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされているか否かを判定する切り込み操舵判定手段と、
   この切り込み操舵判定手段によって切り込み操舵中であると判定されたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を零に定め、上記切り込み操舵判定手段によって切り込み操舵中ではないと判定されたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するシフト量設定手段と、
   上記モータ駆動目標値設定手段によって設定されたモータ駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動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。
   
   

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