JP2016193726A - 電動パワーステアリング装置およびその制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に提供した情報が運転者に認識されない状況が生じることを抑制する電動パワーステアリング装置およびその制御装置を提供する。【解決手段】制御装置５１は、電動モーター３１を制御する処理部５７を有する。処理部５７は、第１位置条件が成立したとき、ステアリングシャフトに右左折時に操舵すべき操舵方向と合致した微小振動を発生させるための右予告信号ＢＲまたは左予告信号ＢＬを電動モーター３１の駆動回路５９に出力する。処理部５７は、第２位置条件が成立したとき、ステアリングシャフトを微小振動させるための右指示信号ＣＲまたは左指示信号ＣＬを電動モーター３１の駆動回路５９に出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置およびその制御装置に関する。

特許文献１は、ナビゲーションシステムにより運転者に車両の走行経路に関する情報を提供するシステムを開示している。

特開２０１１−１１７８０１号公報

ナビゲーションシステムは、画像により運転者に車両の走行経路に関する情報を提供する。しかし、運転者の意識は、車両の走行中においてナビゲーションシステムの画像から離れることがある。この場合、車両の走行経路がナビゲーションシステムにより案内される経路から外れるおそれがある。なお、車両の走行経路に関する情報に限らず、画像により運転者に対して情報を提供するシステムにおいては、上記と同様の問題をまねくおそれがある。

本発明は、運転者に提供した情報が運転者に認識されない状況が生じることを抑制する電動パワーステアリング装置およびその制御装置を提供することを目的とする。

（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトにトルクを付与する電動モーターを有し、前記制御装置は、前記電動モーターを制御する処理部を有し、前記処理部は、車両の走行経路に関する情報である走行情報に応じて、前記ステアリングシャフトに右左折時に操舵すべき操舵方向と合致した微小振動を発生させる振動付与制御のための制御信号を前記電動モーターに出力する、ことを要旨とする。

運転者は、通常の車両の運転環境下において、ステアリングホイールを継続的に把持する。このため、運転者の手に対して情報を提供する方法を採用することにより、例えば、車両のナビゲーションシステムから運転者の意識が離れる状況においても、運転者に対して情報を提供することが可能になる。上記発明の制御装置は、このような背景を踏まえて、ステアリングシャフトに右左折時に操舵すべき操舵方向と合致した微小振動を発生させるための制御信号を電動モーターに出力する。これにより、走行情報に応じてステアリングシャフトが微小振動する。このように、右左折時に操舵すべき操舵方向と合致した微小振動は、運転者が把持しているステアリングホイールを通じて、運転者に操舵のタイミングと操舵すべき方向を同時に伝えることができる。このため、運転者はステアリングホイールから知覚した微小振動に基づいて、走行情報を認識することができる。このように本発明の制御装置は、運転者に提供した情報が運転者に認識されない状況が生じることを抑制することができる。

（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記処理部は、操舵トルクに応じて前記電動モーターを駆動させてステアリングホイールの操舵を補助するアシスト力を付与するパワーアシスト制御、及び前記振動付与制御を実行し、前記パワーアシスト制御においては、前記操舵トルクが所定トルク未満の場合に前記アシスト力を発生しない不感帯が設定され、前記振動付与制御において微小振動を発生させるためのトルクを前記不感帯の範囲内に設定する、ことを要旨とする。

電動モーターは、処理部から制御信号が入力されたとき、ステアリングシャフトを回転させる。このため、制御信号に応じたステアリングシャフトの回転にともない転舵輪が回転するおそれがある。すなわち、運転者に情報を提供するための電動モーターの制御が車両の走行に影響を及ぼすおそれがある。一方、電動パワーステアリング装置は、不感帯を有する。不感帯内でステアリングシャフトの回転角度が変化するとき、転舵輪の転舵角が変化するおそれが十分に小さい。上記発明の制御装置は、このような背景を踏まえて、振動付与制御において微小振動を発生させるためのトルクを不感帯の範囲内で設定する。このため、運転者に情報を提供するための上記電動モーターの制御が車両の走行に影響を及ぼすことが抑制される。

（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記制御信号は、前記電動モーターにより前記ステアリングシャフトを右回転させる第１信号成分と、前記電動モーターにより前記ステアリングシャフトを左回転させる第２信号成分とから構成され、前記処理部は、前記第１信号成分によるトルクが前記ステアリングシャフトに作用する方向と右左折時に操舵すべき操舵方向とが合致する場合には、前記第１信号成分の大きさが前記第２信号成分の大きさよりも大きくなるように前記第１信号成分および前記第２信号成分のそれぞれを設定し、前記第２信号成分によるトルクが前記ステアリングシャフトに作用する方向と右左折時に操舵すべき操舵方向とが合致する場合には、前記第２信号成分の大きさが前記第１信号成分の大きさよりも大きくなるように前記第１信号成分および前記第２信号成分のそれぞれを設定する、ことを要旨とする。

制御信号が電動モーターの出力軸を回転させる方向が異なる２つの信号成分から構成されることにより、電動モーターは、処理部が出力する制御信号に応じてステアリングシャフトを右回転および左回転させる。また、操舵すべき方向と合致している信号成分は、操舵すべき方向と合致していない信号成分に比べ、信号成分の大きさが大きくなるように設定されている。このため、微小振動に操舵すべき方向と合致した方向性を容易に付与することができる。

（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記制御信号は、前記電動モーターにより前記ステアリングシャフトを右回転させる第１信号成分と、前記電動モーターにより前記ステアリングシャフトを左回転させる第２信号成分とから構成され、前記処理部は、前記第１信号成分によるトルクが前記ステアリングシャフトに作用する方向と右左折時に操舵すべき操舵方向とが合致する場合には、前記電動モーターに対する前記制御信号の出力開始時点からの前記第１信号成分の積分値が、前記第２信号成分の積分値よりも大きくなるように前記第１信号成分および前記第２信号成分のそれぞれを設定し、前記第２信号成分によるトルクが前記ステアリングシャフトに作用する方向と右左折時に操舵すべき操舵方向とが合致する場合には、前記電動モーターに対する前記制御信号の出力開始時点からの前記第２信号成分の積分値が、前記第１信号成分の積分値よりも大きくなるように前記第１信号成分および前記第２信号成分のそれぞれを設定する、ことを要旨とする。

この構成によれば、第１信号成分の積分値および第２信号成分の積分値の大小によって、微小振動に操舵すべき方向の情報を付与するため、より多彩な制御信号の出力パターンが可能となる。

（５）第５の手段は、請求項５に記載の発明すなわち、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記走行情報は、前記車両が次に右折または左折する目標位置と前記車両の現在位置とを含み、前記処理部は、前記車両が前記現在位置から前記目標位置に到達するまでに要する距離である必要距離の変化に応じて第１位置条件もしくは第２位置条件が成立するとき、前記制御信号を出力し、前記第１位置条件は、前記必要距離が予告距離以下かつ前記予告距離よりも小さい指示距離よりも大きいことを示し、前記第２位置条件は、前記必要距離が前記指示距離以下であることを示す、ことを要旨とする。

電動モーターは、第１位置条件もしくは第２位置条件が成立するとき、処理部が出力する制御信号に応じてステアリングシャフトを微小振動させる。このため、運転者はステアリングホイールの微小振動を知覚したとき、車両が目標位置に接近していることを認識することができる。

（６）第６の手段は、請求項６に記載の発明すなわち、請求項５に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記処理部は、前記第１位置条件が成立するとき、前記制御信号としての第１位置制御信号を出力し、前記第２位置条件が成立するとき、前記制御信号としての第２位置制御信号を出力し、前記第２位置制御信号は、前記第１位置制御信号とは異なる波形を有する、ことを要旨とする。

電動モーターは、第２位置条件が成立するとき、処理部が出力する第２位置制御信号に応じて、第１位置制御信号を受信したときとは異なる波形でステアリングシャフトを微小振動させる。このため、第１位置制御信号の波形と第２位置制御信号の波形とが同一の場合と比較して、より多様な方法でステアリングシャフトを振動させることができる。

（７）第７の手段は、請求項７に記載の発明すなわち、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記走行情報は、前記車両が次に右折または左折する目標位置と前記車両の現在位置とを含み、前記処理部は、前記車両が前記現在位置から前記目標位置に到達するまでに要すると予測される時間である必要時間の変化に応じて第１時間条件もしくは第２時間条件が成立するとき、前記制御信号を出力し、前記第１時間条件は、前記必要時間が予告時間以下かつ前記予告時間よりも短い指示時間よりも長いことを示し、前記第２時間条件は、前記必要時間が前記指示時間以下であることを示す、ことを要旨とする。

電動モーターは、第１時間条件もしくは第２時間条件が成立するとき、処理部が出力する制御信号に応じてステアリングシャフトを微小振動させる。このため、運転者はステアリングホイールの微小振動を知覚したとき、車両が目標位置に接近していることを認識することができる。

（８）第８の手段は、請求項８に記載の発明すなわち、請求項７に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記処理部は、前記第１時間条件が成立するとき、前記制御信号としての第１時間制御信号を出力し、前記第２時間条件が成立するとき、前記制御信号としての第２時間制御信号を出力し、前記第２時間制御信号は、前記第１時間制御信号とは異なる波形を有する、ことを要旨とする。

電動モーターは、第２時間条件が成立するとき、処理部が出力する第２時間制御信号に応じて、第１時間制御信号を受信したときとは異なる波形でステアリングシャフトを微小振動させる。このため、第１時間制御信号の波形と第２時間制御信号の波形とが同一の場合と比較してより多様な方法でステアリングシャフトを振動させることができる。

（９）第９の手段は、請求項９に記載の発明、すなわち請求項１〜８のいずれか一項に記載の制御装置を有する、電動パワーステアリング装置を要旨とする。

本発明は、運転者に提供した情報が運転者に認識されない状況が生じることを抑制する電動パワーステアリング装置およびその制御装置を提供する。

本発明の第１実施形態の電動パワーステアリング装置について、その全体構成を模式的に示す構成図。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置の制御ユニットについて、その全体構成を示すブロック図。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置により実行される「振動付与処理」について、その処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置について、振動付与制御において出力される信号の波形を示すグラフ。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置により実行される「振動付与処理」について、その実行態様の一例を示すタイミングチャート。 本発明の第２実施形態の電動パワーステアリング装置について、振動付与制御において出力される信号の波形を示すグラフ。 本発明のその他の実施形態の電動パワーステアリング装置について、振動付与制御において出力される信号の波形を示すグラフ。 本発明のその他の実施形態の電動パワーステアリング装置について、振動付与制御において出力される信号の波形を示すグラフ。

（第１実施形態）
図１を参照して、車両１および電動パワーステアリング装置１０の構成について説明する。

車両１は、電動パワーステアリング装置１０と、転舵輪６１と、ステアリングホイール６２と、方向指示器６３と、ナビゲーションシステム６４とを有する。電動パワーステアリング装置１０は、操舵角伝達機構２０と、アシスト装置３０と、制御システム４０とを有する。

操舵角伝達機構２０は、ステアリングシャフト２１と、ラックアンドピニオン機構２２と、ラックシャフト２３と、タイロッド２４とを有する。操舵角伝達機構２０は、ステアリングホイール６２の回転を転舵輪６１に伝達する。

ステアリングシャフト２１は、ステアリングホイール６２の操作に応じて回転する。ラックアンドピニオン機構２２は、ステアリングシャフト２１の回転をラックシャフト２３に伝達する。ラックシャフト２３は、ラックアンドピニオン機構２２から伝達された力により車両の左右方向に移動する。タイロッド２４は、ラックシャフト２３の動作に応じて転舵輪６１の転舵角を変更する。

アシスト装置３０は、電動モーター３１と、減速機３２とを有する。アシスト装置３０は、ステアリングホイール６２の操作を補助するための力（以下、「アシスト力」）をステアリングシャフト２１に付与する。電動モーター３１は、制御システム４０が出力する制御信号に応じて出力軸３１Ａを回転させる。減速機３２は、電動モーター３１の出力軸３１Ａの回転を減速してステアリングシャフト２１に伝達する。

制御システム４０は、制御ユニット５０と、トルクセンサー４１と、操舵角センサー４２と、車速センサー４３とを有する。制御システム４０は、ステアリングホイール６２の操作に応じて電動モーター３１を制御する。

トルクセンサー４１は、ステアリングシャフト２１に作用するトルクの大きさに応じた出力信号ＳＡを制御ユニット５０に出力する。操舵角センサー４２は、ステアリングシャフト２１の回転角度に応じた出力信号ＳＢを制御ユニット５０に出力する。車速センサー４３は、転舵輪６１の回転速度に応じた出力信号ＳＣを制御ユニット５０に出力する。

図２を参照して、制御ユニット５０の詳細な構成について説明する。
制御ユニット５０は、制御装置５１と、電流検出部５８と、駆動回路５９とを有する。制御ユニット５０は、トルクセンサー４１、操舵角センサー４２、および車速センサー４３の少なくとも１つの出力信号に応じて、電動モーター３１を駆動するための電流を電動モーター３１に出力する。

制御装置５１は、入力部５２と、記憶部５３と、演算部５４と、制御部５５と、出力部５６とを有する。演算部５４および制御部５５は、各種の演算および制御を実行する処理部５７を構成する。

制御装置５１の動作について説明する。
演算部５４は、トルクセンサー４１から入力部５２に入力される出力信号ＳＡに基づいて操舵トルクτを算出する。演算部５４は、操舵角センサー４２から入力部５２に入力される出力信号ＳＢに基づいて操舵角θＳを算出する。演算部５４は、車速センサー４３から入力部５２に入力される出力信号ＳＣに基づいて車速Ｖを算出する。

操舵トルクτは、ステアリングシャフト２１に作用するトルクの大きさに相当する演算値を示す。操舵角θＳは、ステアリングホイール６２の操舵角に相当する演算値を示す。車速Ｖは、転舵輪６１の回転速度すなわち車両の走行速度に相当する演算値を示す。

入力部５２は、一定期間毎にナビゲーションシステム６４から車両１の走行情報を取得する。走行情報は、地図情報、地図情報における車両１の現在位置、車両１の予定走行経路、および予定走行経路上において車両１が次に右折または左折する位置（以下、「目標位置」）を含む。

制御部５５は、電動モーター３１を制御するためのモーター制御を行う。モーター制御は、パワーアシスト制御と振動付与制御とを含む。制御部５５は、パワーアシスト制御と振動付与制御とを並行して行う。

処理部５７は、トルクセンサー４１から入力部５２に入力される出力信号ＳＡに基づいて算出される操舵トルクτが所定トルク以上のとき、パワーアシスト制御を開始する。
パワーアシスト制御は、ステアリングホイール６２の操作をアシストする。パワーアシスト制御は、次の手順で行われる。演算部５４は、操舵トルクτおよび車速Ｖに基づいて目標アシスト力を算出する。制御部５５は、目標アシスト力に対応するモーター信号ＳＭを駆動回路５９に出力する。駆動回路５９は、モーター信号ＳＭに応じた駆動電力を電動モーター３１に供給する。

振動付与制御は、ステアリングシャフト２１およびステアリングホイール６２を微小振動させることにより、車両の位置に関する情報を運転者に提供する。振動付与制御は、予告制御と、指示制御とを含む。ステアリングシャフト２１の微小振動は、ステアリングシャフト２１の回転角度が特定角度範囲内で変化する振動を示す。特定角度範囲は、不感帯に対応するステアリングシャフト２１の回転角度の範囲を示す。

予告制御について説明する。
制御部５５は、予告制御において、方向指示器６３の操作を開始する時期（以下、「指示器操作時期」）を運転者に提供する。制御部５５は、ステアリングホイール６２を微小振動させることにより、指示器操作時期を運転者に提供する。制御部５５は、電動モーター３１の制御により、指示器操作時期を提供するためのステアリングホイール６２の微小振動を発生させる。

制御部５５は、第１位置条件が成立するとき予告制御を実行する。第１位置条件は、必要距離ＤＸが予告距離ＤＸＡ以下かつ指示距離ＤＸＢよりも大きいときに成立する。必要距離ＤＸは、車両１が現在位置から目標位置に到達するまでに要する距離、すなわち現在位置と目標位置との距離を示す。予告距離ＤＸＡは、目標位置に対する車両１の現在位置が指示器操作時期に適した位置か否かを判定するための距離を示す。指示距離ＤＸＢは、目標位置に対する車両１の現在位置がホイール操作時期に適した位置か否かを判定するための距離であり、予告距離ＤＸＡよりも小さい距離を示す。

制御部５５は、予告制御を実行するとき、右予告信号ＢＲまたは左予告信号ＢＬを駆動回路５９に出力する。制御部５５は、パワーアシスト制御と予告制御とを並行して実行するとき、モーター信号ＳＭに右予告信号ＢＲまたは左予告信号ＢＬを重畳し、重畳した信号を駆動回路５９に出力する。

右予告信号ＢＲおよび左予告信号ＢＬは、ステアリングシャフト２１を微小振動させるための情報を有する。右予告信号ＢＲは、ステアリングシャフト２１の微小振動において右方向の振幅を左方向の振幅よりも大きくするための情報を有する。左予告信号ＢＬは、ステアリングシャフト２１の微小振動において左方向の振幅を右方向の振幅よりも大きくするための情報を有する。

指示制御について説明する。
制御部５５は、指示制御において、ステアリングホイール６２の操作を開始する時期（以下、「ホイール操作時期」）を運転者に提供する。制御部５５は、ステアリングホイール６２を微小振動させることにより、ホイール操作時期を運転者に提供する。制御部５５は、電動モーター３１の制御により、ホイール操作時期を提供するためのステアリングホイール６２の微小振動を発生させる。

制御部５５は、第２位置条件が成立するとき指示制御を実行する。第２位置条件は、必要距離ＤＸが指示距離ＤＸＢ以下であるときに成立する。制御部５５は、指示制御を実行するとき、右指示信号ＣＲまたは左指示信号ＣＬを駆動回路５９に出力する。制御部５５は、パワーアシスト制御と指示制御とを並行して実行するとき、モーター信号ＳＭに右指示信号ＣＲまたは左指示信号ＣＬを重畳し、重畳した信号を駆動回路５９に出力する。

右指示信号ＣＲおよび左指示信号ＣＬは、ステアリングシャフト２１を微小振動させるための情報を有する。右指示信号ＣＲは、ステアリングシャフト２１の微小振動において右方向の振幅を左方向の振幅よりも大きくするための情報を有する。左指示信号ＣＬは、ステアリングシャフト２１の微小振動において左方向の振幅を右方向の振幅よりも大きくするための情報を有する。

図３を参照して、振動付与制御の具体的な処理手順について説明する。
処理部５７は、振動付与制御を所定の演算周期毎に繰り返し行う。すなわち処理部５７は、振動付与制御における終了のステップに到達したとき、所定の演算周期が経過するまで、次の振動付与制御の実行を保留する。そして処理部５７は、所定の演算周期が経過した後、ステップＳ１０の処理から振動付与制御を再び実行する。

ステップＳ１０において、処理部５７は、予告制御の第１処理において、走行情報に基づいて必要距離ＤＸを算出する。
ステップＳ２０において、処理部５７は、予告制御の第２処理において、第１位置条件が成立しているか否かを判定する。すなわち、処理部５７は、必要距離ＤＸが予告距離ＤＸＡ以下かつ指示距離ＤＸＢよりも大きいとき、第１位置条件が成立していると判定する。処理部５７は、第１位置条件が成立していると判定したとき、ステップＳ３０において、予告制御の第３処理を行う。すなわち、処理部５７は、車両１の予定走行経路が目標位置において右折する経路を示すとき、右予告信号ＢＲを駆動回路５９に出力する。処理部５７は、車両１の予定走行経路が目標位置において左折する経路を示すとき、左予告信号ＢＬを駆動回路５９に出力する。

ステップＳ２０において、処理部５７は、第１位置条件が成立していない旨判定したとき、ステップＳ４０において、指示制御の第１処理として第２位置条件が成立しているか否かを判定する。すなわち、処理部５７は、必要距離ＤＸが指示距離ＤＸＢ以下かつ「０」よりも大きいとき、第２位置条件が成立していると判定する。処理部５７は、第２位置条件が成立していると判定したとき、ステップＳ５０において、指示制御の第２処理を行う。すなわち、処理部５７は、車両１の予定走行経路が目標位置において右折する経路を示すとき、右指示信号ＣＲを駆動回路５９に出力する。処理部５７は、車両１の予定走行経路が目標位置において左折する経路を示すとき、左指示信号ＣＬを駆動回路５９に出力する。

ステップＳ４０において、処理部５７は、第２位置条件が成立していない旨判定したとき、所定の演算周期が経過するまで振動付与制御の実行を保留する。
図４を参照して、予告制御および指示制御の詳細について説明する。

右予告信号ＢＲは、第１パルス波形信号を出力する３つの第１出力期間ＴＡと、第１パルス波形信号の出力を停止する２つの第１停止期間ＴＺとを有する。第１出力期間ＴＡおよび第１停止期間ＴＺは、互いに等しい。第１パルス波形信号は、モーター電流値ＩＡに対応する大きさを有する。モーター電流値ＩＡは、ステアリングシャフト２１を特定角度範囲内で回転させるための電流値を示す。

処理部５７は、時刻ｔ４１、すなわち第１位置条件が成立していない状態から第１位置条件が成立する状態に変化したとき、右予告信号ＢＲの出力を開始する。
駆動回路５９は、処理部５７から右予告信号ＢＲとしての第１パルス波形信号を受信したとき、第１パルス波形信号に応じた駆動電流を電動モーター３１に対して出力する。駆動回路５９は、処理部５７から右予告信号ＢＲとしての定出力波形信号を受信したとき、微小振動させるための駆動電流を電動モーター３１に出力しない。

電動モーター３１は、駆動回路５９から第１パルス波形信号に対応する駆動電流が供給されたとき、駆動電流に応じて出力軸３１Ａを回転させる。電動モーター３１は、駆動回路５９から駆動電流が供給されないとき、出力軸３１Ａを回転させない。

ステアリングシャフト２１は、電動モーター３１の出力軸３１Ａが第１パルス波形信号に対応する駆動電流に基づいて回転するとき、出力軸３１Ａの回転に応じて右方向に回転する。ステアリングシャフト２１は、電動モーター３１の出力軸３１Ａが回転しないとき、セルフアライニングトルクの作用によりステアリングシャフト２１の中立回転角度に向けて回転する。中立回転角度は、転舵輪６１の転舵角が中立位置となる回転角度を示す。

処理部５７は、時刻ｔ４２において右予告信号ＢＲの出力を終了する。
右指示信号ＣＲは、第２パルス波形信号を出力する第２出力期間ＴＢを有する。第２出力期間ＴＢは、第１出力期間ＴＡおよび第１停止期間ＴＺよりも大きい。第２パルス波形信号は、モーター電流値ＩＡに対応する大きさを有する。

処理部５７は、時刻ｔ４３、すなわち第２位置条件が成立していない状態から第２位置条件が成立する状態に変化したとき、右指示信号ＣＲの出力を開始する。
駆動回路５９は、処理部５７から右指示信号ＣＲとしての第２パルス波形信号を受信したとき、第２パルス波形信号に応じた駆動電流を電動モーター３１に対して出力する。

電動モーター３１は、駆動回路５９から第２パルス波形信号に対応する駆動電流が供給されたとき、駆動電流に応じて出力軸３１Ａを回転させる。電動モーター３１は、駆動回路５９から駆動電流が供給されないとき、出力軸３１Ａを回転させない。

ステアリングシャフト２１は、電動モーター３１の出力軸３１Ａが第２パルス波形信号に対応する駆動電流に基づいて回転するとき、出力軸３１Ａの回転に応じて右方向に回転する。ステアリングシャフト２１は、電動モーター３１の出力軸３１Ａが回転しないとき、セルフアライニングトルクの作用によりステアリングシャフト２１の中立回転角度に向けて回転する。処理部５７は、時刻ｔ４４において右指示信号ＣＲの出力を終了する。

なお、左予告信号ＢＬは、第１パルス波形信号が負のモーター電流値ＩＡに対応する大きさを有する点以外は右予告信号ＢＲと同一であるため説明を省略する。また、左指示信号ＣＬは、第２パルス波形信号が負のモーター電流値ＩＡに対応する大きさを有する点以外は右指示信号ＣＲと同一であるため説明を省略する。

ステアリングシャフト２１の振動状態（以下、「シャフト振動状態」）は、予告振動状態、指示振動状態、および未振動状態に分類される。予告振動状態は、処理部５７が右予告信号ＢＲまたは左予告信号ＢＬを駆動回路５９に出力しているときのシャフト振動状態を示す。指示振動状態は、処理部５７が右指示信号ＣＲまたは左指示信号ＣＬを駆動回路５９に出力しているときのシャフト振動状態を示す。未振動状態は、処理部５７が右予告信号ＢＲ、左予告信号ＢＬ、右指示信号ＣＲおよび左指示信号ＣＬ（以下、「振動信号」）のいずれの信号も駆動回路５９に出力していないときのシャフト振動状態を示す。

図５を参照して、振動付与制御の一例について説明する。なお、以下において、車両１の予定走行経路が目標位置において右折する経路を示すときを例に説明する。
時刻ｔ５１において、必要距離ＤＸが予告距離ＤＸＡよりも大きい距離から予告距離ＤＸＡ以下かつ指示距離ＤＸＢよりも大きい距離に変化する。このため、処理部５７は、第１位置条件が成立していない状態から第１位置条件が成立する状態に変化したことを判定する。このため、処理部５７は、車両１の予定走行経路に応じて右予告信号ＢＲを駆動回路５９に出力する。駆動回路５９は、右予告信号ＢＲに基づいて駆動電流を電動モーター３１に出力する。電動モーター３１は、駆動電流に応じて回転する。ステアリングシャフト２１の振動状態は、電動モーター３１の回転に応じて未振動状態から予告振動状態に変化する。

これにより、ステアリングホイール６２の振動状態が未振動状態から予告振動状態に変化する。このため、運転者は、ステアリングホイール６２の振動を知覚することにより、車両１を右折させるために方向指示器６３を操作する必要があることを認識する。

時刻ｔ５２において、処理部５７は、右予告信号ＢＲの出力を停止する。このため、駆動回路５９は、右予告信号ＢＲに対応する駆動電流の供給を停止する。このため、ステアリングシャフト２１の振動状態は、予告振動状態から未振動状態に変化する。

時刻ｔ５３において、必要距離ＤＸが指示距離ＤＸＢよりも大きい距離から指示距離ＤＸＢ以下かつ「０」よりも大きい距離に変化する。このため、処理部５７は、第２位置条件が成立していない状態から成立した状態に変化したことを判定する。また処理部５７は、第１位置条件が成立している状態から成立していない状態に変化したことを判定する。このため、処理部５７は、車両１の予定走行経路に応じて右指示信号ＣＲを駆動回路５９に出力する。駆動回路５９は、右指示信号ＣＲに基づいて駆動電流を電動モーター３１に出力する。このため、電動モーター３１は、駆動電流に応じて回転する。このため、ステアリングシャフト２１の振動状態は、電動モーター３１の回転に応じて未振動状態から指示振動状態に変化する。

これにより、ステアリングホイール６２の振動状態も未振動状態から指示振動状態に変化する。このため、運転者は、ステアリングホイール６２の振動を知覚することにより、右折のためにステアリングホイール６２の操作を開始する必要があることを認識する。

時刻ｔ５４において、処理部５７は、右指示信号ＣＲの出力を停止する。駆動回路５９は、右指示信号ＣＲに対応する駆動電流の供給を停止する。ステアリングシャフト２１の振動状態は、指示振動状態から未振動状態に変化する。

時刻ｔ５５において、必要距離ＤＸが「０」よりも大きい距離から「０」に変化する。このため、処理部５７は、第２位置条件が成立している状態から成立していない状態に変化したことを判定する。なお、処理部５７は、時刻ｔ５５以降の時刻ｔ５６〜時刻ｔ６０の期間においても時刻ｔ５１〜ｔ５５と同様の制御を行う。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１０は、以下の効果を奏する。
（１）運転者は、通常の車両の運転環境下において、ステアリングホイール６２を継続的に把持する。このため、運転者の手に対して走行情報を提供する方法を採用することにより、車両のナビゲーションシステム６４から運転者の意識が離れる状況においても、運転者に対して走行情報を提供することが可能になる。

処理部５７は、このような背景を踏まえて、ステアリングシャフト２１を微小振動させるための振動信号を電動モーター３１の駆動回路５９に出力する。これにより、走行情報に応じてステアリングシャフト２１が微小振動する。このため、運転者はステアリングホイール６２から知覚した微小振動に基づいて、走行情報を認識することができる。すなわち、制御装置５１は、運転者に提供した情報が運転者に認識されない状況が生じることを抑制することができる。

（２）電動パワーステアリング装置１０は、不感帯を有する。そして、ステアリングシャフト２１の回転角度が不感帯内において変化するとき、転舵輪６１の転舵角が変化するおそれが小さい。

処理部５７は、このような背景を踏まえて、ステアリングシャフト２１の回転角度を特定角度範囲内において変化させるための振動信号を出力する。このため、運転者に走行情報を提供するための電動モーター３１の振動付与制御が車両の走行に影響を及ぼすことが抑制される。

（３）ステアリングシャフト２１の回転角度が不感帯内において変化するとき、出力信号ＳＡに基づいて算出される操舵トルクτが所定トルク未満となる。なお、ステアリングシャフト２１の回転角度が不感帯内において変化するとき、基本的には操舵トルクτが「０」となる。

一方、処理部５７は、電動モーター３１の振動付与制御において、ステアリングシャフト２１の回転角度を特定角度範囲内において変化させるための振動信号を出力する。このため、運転者がステアリングホイール６２にトルクを付与していない状態において振動付与制御が行われているとき、操舵トルクτが所定トルク未満の大きさとなる。

このため、振動付与制御の実行に起因して、パワーアシスト制御を開始するための条件が成立することが抑制される。すなわち、運転者がステアリングホイール６２の操舵に対するアシストを必要としていない状態において、パワーアシスト制御が行われることが抑制される。

（４）電動モーター３１は、第１位置条件が成立するとき、右予告信号ＢＲまたは左予告信号ＢＬに応じてステアリングシャフト２１を微小振動させる。このため、運転者はステアリングホイール６２の微小振動を知覚することにより、指示器操作時期を認識することができる。また、右予告信号ＢＲは、ステアリングシャフト２１を右回転させる。左予告信号ＢＬは、ステアリングシャフト２１を左回転させる。このため、運転者は、予告振動状態において、目標位置が車両１を右折させる位置か左折させる位置かを認識することができる。

電動モーター３１は、第２位置条件が成立するとき、右指示信号ＣＲまたは左指示信号ＣＬに応じてステアリングシャフト２１を微小振動させる。このため、運転者はステアリングホイール６２の微小振動を知覚することにより、ホイール操作時期を認識することができる。また、右指示信号ＣＲは、ステアリングシャフト２１を右方向に回転させる。また、左指示信号ＣＬは、ステアリングシャフト２１を左方向に回転させる。このため、運転者は、指示振動状態において、目標位置が車両１を右折させる位置か左折させる位置かを認識することができる。

（５）電動モーター３１は、第２位置条件が成立するとき、処理部５７が出力する右指示信号ＣＲまたは左指示信号ＣＬに応じて、右予告信号ＢＲまたは左予告信号ＢＬを受信したときとは異なる波形でステアリングシャフト２１を微小振動させる。このため、右予告信号ＢＲの波形および左予告信号ＢＬの波形と右指示信号ＣＲの波形および左指示信号ＣＬの波形とが同一の場合と比較して、より多様な方法でステアリングシャフト２１を振動させることができる。

第１実施形態の各用語は、特許請求の範囲の各用語と次の対応関係を有する。すなわち、右予告信号ＢＲおよび左予告信号ＢＬは「第１位置制御信号」に相当する。また、右指示信号ＣＲおよび左指示信号ＣＬは「第２位置制御信号」に相当する。

（第２実施形態）
本実施形態の電動パワーステアリング装置１０は、図１に示される第１実施形態の電動パワーステアリング装置１０との主要な相違点として、次の相違点を有する。すなわち、第１実施形態の処理部５７は、右予告信号ＢＲとして図４に示される波形の信号を駆動回路５９に出力する。一方、処理部５７は、右予告信号ＢＲとして、図６に示される波形の信号を駆動回路５９に出力する。以下では、第１実施形態の電動パワーステアリング装置１０と異なる点の詳細を説明し、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。

右予告信号ＢＲは、第１信号成分を出力する２つの第３出力期間ＴＣと、第２信号成分を出力する２つの第４出力期間ＴＤとを有する。第４出力期間ＴＤは第３出力期間ＴＣよりも大きい。第１信号成分は、正のモーター電流値ＩＢに対応する大きさを有する。第２信号成分は、負のモーター電流値ＩＣに対応する大きさを有する。正のモーター電流値ＩＢの絶対値は負のモーター電流値ＩＣの絶対値よりも大きい。正のモーター電流値ＩＢおよび負のモーター電流値ＩＣは、ステアリングシャフト２１を特定角度範囲内で回転させ
るための電流値を示す。

処理部５７は、時刻ｔ６１、すなわち第１位置条件が成立していない状態から第１位置条件が成立する状態に変化したとき、第１信号成分の出力を開始する。
駆動回路５９は、処理部５７から右予告信号ＢＲとしての第１信号成分を受信したとき、第１信号成分に応じた駆動電流を電動モーター３１に対して出力する。

電動モーター３１は、駆動回路５９から第１信号成分に対応する駆動電流が供給されたとき、駆動電流に応じて出力軸３１Ａを回転させる。
ステアリングシャフト２１は、電動モーター３１の出力軸３１Ａが第１信号成分に対応する駆動電流に基づいて回転するとき、出力軸３１Ａの回転に応じて右方向に回転する。

処理部５７は、時刻ｔ６２において第１信号成分の出力を終了する。
処理部５７は、時刻ｔ６２、すなわち第１信号成分の出力が終了したとき第２信号成分の出力を開始する。

駆動回路５９は、処理部５７から右予告信号ＢＲとしての第２信号成分を受信したとき、第２信号成分に応じた駆動電流を電動モーター３１に対して出力する。
電動モーター３１は、駆動回路５９から第２信号成分に対応する駆動電流が供給されたとき、駆動電流に応じて出力軸３１Ａを回転させる。

ステアリングシャフト２１は、電動モーター３１の出力軸３１Ａが第２信号成分に対応する駆動電流に基づいて回転するとき、出力軸３１Ａの回転に応じて左方向に回転する。
処理部５７は、時刻ｔ６３において第２信号成分の出力を終了する。

時刻ｔ６１〜時刻ｔ６３において、第１信号成分の積分値ＩＳＡと第２信号成分の積分値ＩＳＢとの差は、基準値ＩＸ以下となるように設定されている。
処理部５７は、時刻ｔ６３〜時刻ｔ６５においても同様に右予告信号ＢＲとして第１信号成分および第２信号成分を出力する。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１０は、以下の効果を奏する。
（６）電動モーター３１は、処理部５７が出力する右予告信号ＢＲに応じてステアリングシャフト２１を右方向および左方向に回転させる。このため、右予告信号ＢＲが第１信号成分および第２信号成分の一方のみを含む場合と比較して、ステアリングシャフト２１をより多様な形態で微小振動させることができる。このため、ステアリングホイール６２の微小振動により運転者に対して多様な情報を伝達することが可能になる。

（７）右予告信号ＢＲは、互いに異なる大きさの第１信号成分および第２信号成分を含む。
この構成によれば、電動モーター３１は、右方向および左方向においてステアリングシャフト２１を異なる角度で回転させる。このため、ステアリングシャフト２１の回転にともない生じるステアリングホイール６２の微小振動に方向性を持たせることができる。すなわち、ステアリングホイール６２の微小振動により運転者に対して多様な情報を伝達することが可能になる。

（８）右回転方向における電動モーター３１の出力は、第１信号成分の積分値ＩＳＡと相関を有する。また、左回転方向における電動モーター３１の出力は、第２信号成分の積分値ＩＳＢと相関を有する。このため、第１信号成分の積分値ＩＳＡと第２信号成分の積分値ＩＳＢとの差が小さくなるにつれて、電動モーター３１の右方向への回転角度と左方向への回転角度との差が小さくなる。

処理部５７は、第１信号成分の積分値ＩＳＡと第２信号成分の積分値ＩＳＢとの差が基準値ＩＸ以下となる出力パターンの右予告信号ＢＲを出力する。このため、右予告信号ＢＲの出力開始前および出力終了後においてステアリングシャフト２１の回転位置が大きく異なることが抑制される。

（その他の実施形態）
本発明は、上記各実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記各実施形態の変形例を示す。また、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

・第１実施形態の制御装置５１は、ナビゲーションシステム６４から走行情報を取得する。一方、変形例の制御装置５１は、走行情報に代えて、ナビゲーションシステム６４から運転情報を取得する。運転情報は、運転者の状態に関する情報を有する。運転情報は、例えば、運転者の姿勢が運転に適した姿勢か否かを示す情報、運転者の視線が走行方向に対して適切な位置にあるか否かを示す情報、および運転者が居眠りをしている可能性があるか否かを示す情報の少なくとも１つを含む。

・第１実施形態の制御装置５１は、第１位置条件が成立したとき、右予告信号ＢＲまたは左予告信号ＢＬを駆動回路５９に出力する。一方、変形例の制御装置５１は、第１位置条件に代えて、第１時間条件が成立したとき、右予告信号ＢＲまたは左予告信号ＢＬを駆動回路５９に出力する。

第１時間条件は、予想時間ＴＸが予告時間ＴＸＡ以下かつ指示時間ＴＸＢよりも長いときに成立する。予想時間ＴＸは、車両１が現在位置から目標位置に到達するまでに要すると予測される時間を示す。予告時間ＴＸＡは、予想時間ＴＸが指示器操作時期に適した時間か否かを判定するための時間を示す。指示時間ＴＸＢは、予想時間ＴＸがホイール操作時期に適した時間か否かを判定するための時間を示す。

・第１実施形態の制御装置５１は、第２位置条件が成立したとき、右指示信号ＣＲまたは左指示信号ＣＬを駆動回路５９に出力する。一方、変形例の制御装置５１は、第２位置条件に代えて、第２時間条件が成立したとき、右指示信号ＣＲまたは左指示信号ＣＬを駆動回路５９に出力する。第２位置条件は、予想時間ＴＸが指示時間ＴＸＢ以下かつ「０」よりも大きいときに成立する。

・第１実施形態の第１パルス波形信号は、正のモーター電流値ＩＡのみに対応する大きさを有する。一方、変形例の第１パルス波形信号は、図７に示されるように正のモーター電流値ＩＤおよび負のモーター電流値ＩＤに対応する大きさを有する。処理部５７は、時刻ｔ７１、すなわち第１位置条件が成立していない状態から第１位置条件が成立する状態に変化したとき、右予告信号ＢＲの出力を開始する。

・第１実施形態の第２パルス波形信号は、モーター電流値ＩＡのみに対応する大きさを有する。一方、変形例の第２パルス波形信号は、図７に示されるように正のモーター電流値ＩＤおよび負のモーター電流値ＩＤに対応する大きさを有する。処理部５７は、時刻ｔ７２、すなわち第２位置条件が成立していない状態から第２位置条件が成立する状態に変化したとき、右指示信号ＣＲの出力を開始する。

・第１実施形態の第１パルス波形信号は、モーター電流値ＩＡのみに対応する大きさを有する。一方、変形例の第１パルス信号は、図８に示されるように正のモーター電流値ＩＥおよび負のモーター電流値ＩＦに対応する大きさを有する。処理部５７は、時刻ｔ８１、すなわち第１位置条件が成立していない状態から第１位置条件が成立する状態に変化したとき、右予告信号ＢＲの出力を開始する。なお、正のモーター電流値ＩＥの絶対値は負のモーター電流値ＩＦの絶対値よりも大きい。

・第１実施形態の第２パルス波形信号は、モーター電流値ＩＡのみに対応する大きさを有する。一方、変形例の第２パルス信号は、図８に示されるように正のモーター電流値ＩＥおよび負のモーター電流値ＩＦに対応する大きさを有する。処理部５７は、時刻ｔ８２、すなわち第２位置条件が成立していない状態から第２位置条件が成立する状態に変化したとき、右指示信号ＣＲの出力を開始する。

・第１実施形態の処理部５７は、ステアリングホイール６２を振動させるための右予告信号ＢＲを出力する。一方、変形例の処理部５７は、右予告信号ＢＲに代えて、パルス波形以外の波形（例えば正弦波）を有する制御信号を出力することによりステアリングホイール６２を振動させる。

・第１実施形態の処理部５７は、モーター信号ＳＭに振動信号を重畳して駆動回路５９に出力する。一方、変形例の処理部５７は、モーター信号ＳＭと振動信号とを各別に駆動回路５９に出力する。すなわち、変形例の処理部５７は、パワーアシスト制御と振動付与制御を独立して行う。

・第１実施形態の制御装置５１は、ステアリングシャフト２１を特定角度範囲内で微小振動させる。一方、変形例の制御装置５１は、ステアリングシャフト２１を特定角度範囲外で微小振動させる。

・第１実施形態の電動パワーステアリング装置１０は、コラムアシスト型の構成を有する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置１０は、ピニオンアシスト型、デュアルピニオンアシスト型、ラック同軸型、またはラックパラレル（登録商標）型の構成を有する。

１…車両、１０…電動パワーステアリング装置、２０…操舵角伝達機構、２１…ステアリングシャフト、２２…ラックアンドピニオン機構、２３…ラックシャフト、２４…タイロッド、３０…アシスト装置、３１…電動モーター、３１Ａ…出力軸、３２…減速機、４０…制御システム、４１…トルクセンサー、４２…舵角センサー、４３…車速センサー、５０…制御ユニット、５１…制御装置、５２…入力部、５３…記憶部、５４…演算部、５５…制御部、５６…出力部、５７…処理部、５８…電流検出部、５９…駆動回路、６１…転舵輪、６２…ステアリングホイール、６３…方向指示器、６４…ナビゲーションシステム。

Claims (9)

1. 電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   前記電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトにトルクを付与する電動モーターを有し、
   前記制御装置は、前記電動モーターを制御する処理部を有し、
   前記処理部は、車両の走行経路に関する情報である走行情報に応じて、前記ステアリングシャフトに右左折時に操舵すべき操舵方向と合致した微小振動を発生させる振動付与制御のための制御信号を前記電動モーターに出力する、
   電動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 前記処理部は、
   操舵トルクに応じて前記電動モーターを駆動させてステアリングホイールの操舵を補助するアシスト力を付与するパワーアシスト制御、及び前記振動付与制御を実行し、
   前記パワーアシスト制御においては、前記操舵トルクが所定トルク未満の場合に前記アシスト力を発生しない不感帯が設定され、
   前記振動付与制御において微小振動を発生させるためのトルクを前記不感帯の範囲内に設定する、
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. 前記制御信号は、
   前記電動モーターにより前記ステアリングシャフトを右回転させる第１信号成分と、前記電動モーターにより前記ステアリングシャフトを左回転させる第２信号成分とから構成され、
   前記処理部は、
   前記第１信号成分によるトルクが前記ステアリングシャフトに作用する方向と右左折時に操舵すべき操舵方向とが合致する場合には、前記第１信号成分の大きさが前記第２信号成分の大きさよりも大きくなるように前記第１信号成分および前記第２信号成分のそれぞれを設定し、
   前記第２信号成分によるトルクが前記ステアリングシャフトに作用する方向と右左折時に操舵すべき操舵方向とが合致する場合には、前記第２信号成分の大きさが前記第１信号成分の大きさよりも大きくなるように前記第１信号成分および前記第２信号成分のそれぞれを設定する、
   請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 前記制御信号は、
   前記電動モーターにより前記ステアリングシャフトを右回転させる第１信号成分と、前記電動モーターにより前記ステアリングシャフトを左回転させる第２信号成分とから構成され、
   前記処理部は、
   前記第１信号成分によるトルクが前記ステアリングシャフトに作用する方向と右左折時に操舵すべき操舵方向とが合致する場合には、前記電動モーターに対する前記制御信号の出力開始時点からの前記第１信号成分の積分値が、前記第２信号成分の積分値よりも大きくなるように前記第１信号成分および前記第２信号成分のそれぞれを設定し、
   前記第２信号成分によるトルクが前記ステアリングシャフトに作用する方向と右左折時に操舵すべき操舵方向とが合致する場合には、前記電動モーターに対する前記制御信号の出力開始時点からの前記第２信号成分の積分値が、前記第１信号成分の積分値よりも大きくなるように前記第１信号成分および前記第２信号成分のそれぞれを設定する、
   請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
5. 前記走行情報は、前記車両が次に右折または左折する目標位置と前記車両の現在位置とを含み、
   前記処理部は、前記車両が前記現在位置から前記目標位置に到達するまでに要する距離である必要距離の変化に応じて第１位置条件もしくは第２位置条件が成立するとき、前記制御信号を出力し、
   前記第１位置条件は、前記必要距離が予告距離以下かつ前記予告距離よりも小さい指示距離よりも大きいことを示し、
   前記第２位置条件は、前記必要距離が前記指示距離以下であることを示す、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
6. 前記処理部は、前記第１位置条件が成立するとき、前記制御信号としての第１位置制御信号を出力し、前記第２位置条件が成立するとき、前記制御信号としての第２位置制御信号を出力し、
   前記第２位置制御信号は、前記第１位置制御信号とは異なる波形を有する、
   請求項５に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
7. 前記走行情報は、前記車両が次に右折または左折する目標位置と前記車両の現在位置とを含み、
   前記処理部は、前記車両が前記現在位置から前記目標位置に到達するまでに要すると予測される時間である必要時間の変化に応じて第１時間条件もしくは第２時間条件が成立するとき、前記制御信号を出力し、
   前記第１時間条件は、前記必要時間が予告時間以下かつ前記予告時間よりも短い指示時間よりも長いことを示し、
   前記第２時間条件は、前記必要時間が前記指示時間以下であることを示す、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
8. 前記処理部は、前記第１時間条件が成立するとき、前記制御信号としての第１時間制御信号を出力し、前記第２時間条件が成立するとき、前記制御信号としての第２時間制御信号を出力し、
   前記第２時間制御信号は、前記第１時間制御信号とは異なる波形を有する、
   請求項７に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の制御装置を有する、
   電動パワーステアリング装置。

Images