JP3681259B2 - 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】
本発明は、操舵トルクの検出値に基づいて決定される操舵力補助用モータのモータ電流目標値を自動制御の目標値として、操舵力補助用モータをＰＷＭ制御により回転駆動し、操舵力補助を行う電動パワーステアリング装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
操舵トルクの検出値に基づいて決定される操舵力補助用モータの電流目標値と、操舵力補助用モータの駆動電流の検出値とに基づいて、操舵力補助用モータをＰＷＭ制御により回転駆動する電動パワーステアリング装置では、ハンドル（舵輪）の戻し時には、操舵力補助用モータにハンドル戻し電流を流してハンドル戻し制御を行っている。そして、車両が直進するハンドルの中立位置（舵角中点）近く迄戻ると、ハンドル戻し電流を０にしている。
【０００３】
しかし、ハンドルがその中立位置迄戻っても、操舵力補助用モータの慣性力により、ハンドルは、中立位置で直ちにはその回転が停止せず、図１４に示すような、振り子のように中立位置（０°）の反対側迄行き過ぎては戻る動作を繰り返しながら、中立位置に収斂する。そのため、ハンドルが中立位置に収斂して停止する迄に時間がかかり、その間、車両の走行状態が安定せず、特に、高速走行時にその影響が大きい。
また、同じ車速であっても、その操舵状態によって、ハンドル戻し制御が必要なときと、ハンドル収斂性制御が必要なときとがある。例えば、中速走行時に中立位置近くでハンドルの回転が速ければ、ハンドル収斂性制御が必要であり、中速走行時に中立位置近くでもハンドルの回転が遅ければ、ハンドル戻し制御を行う方がよい。
【０００４】
これらの問題を解決するための電動パワーステアリング装置を、本出願人は、他の出願人と共に、特願平８−９１３４１号特許願において提案している。
この電動パワーステアリング装置は、車速、舵角速度、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の関係を、例えば、横軸に車速を、縦軸に舵角速度をそれぞれ取ったグラフである図１５に示すように定めてある。つまり、車速が０〜３０ｋｍ／ｈのときと、車速が３０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓより低いときとは、ハンドル戻し制御が可能となる。
【０００５】
車速が３０ｋｍ／ｈより高く、舵角速度が６０°／ｓより高いときは、ハンドル収斂性制御が可能となる。
車速が３０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓ〜６０°／ｓの領域は、ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との切り換えを行うときの舵角速度がヒステリシスを有する領域であり、前回制御がハンドル戻し制御であったときは、ハンドル戻し制御を行い、前回制御がハンドル収斂性制御又はアシスト制御であったときは、アシスト制御を行うようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この電動パワーステアリング装置では、図１５において、例えば、舵角速度が６０°／ｓより高い状態で、車速が３０ｋｍ／ｈ付近で上下した場合に、ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御とが短時間に交互に切り換わり、ハンドルがハンチングを起こす問題があった。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、同じ操舵状態であっても、その車速及び舵角速度によって、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の何れか好適な制御を行うことができ、操舵フィーリングが良好で、ハンドルを速やかに中立位置に戻す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を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクの検出値に基づいて操舵力補助用モータのモータ電流の目標値を決定し、該モータ電流が該目標値になるように、前記モータをＰＷＭ制御により回転駆動する手段と、舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、車速を検出する車速センサとを備え、操舵トルクの検出値が所定範囲内にあり、前記車速センサが検出した車速が第１車速より高く、前記舵角速度検出手段が検出した舵角速度が第１舵角速度より高いときに、前記モータを制動し、前記車速が第１車速より低いとき及び前記車速が、第１車速と第１車速より高い第２車速との間にあり、前記舵角速度が第１舵角速度より低いときに、前記モータを駆動して舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能となる電動パワーステアリング装置において、前記車速が第１車速より低い第３車速より低く、前記舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、前記車速が第３車速と第１車速との間になったときは、引き続き前記制御が可能な状態に維持する手段と、前記車速が第１車速より高く、前記舵角速度が第１舵角速度より高く、前記制御が不能な状態から、前記車速が第１車速と第３車速との間になったときは、引き続き前記制御が不能な状態に維持する手段と、前記舵角速度が、第１舵角速度より低い第２舵角速度より低く、前記舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、前記舵角速度が第２舵角速度と第１舵角速度との間になったときは、引き続き前記制御が可能な状態に維持する手段と、前記舵角速度が第１舵角速度より高く、前記制御が不能な状態から、前記舵角速度が第１舵角速度と第２舵角速度との間になったときは、引き続き前記制御が不能な状態に維持する手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この電動パワーステアリング装置では、操舵トルクの検出値が所定範囲内にあり、車速センサが検出した車速が第１車速より高く、舵角速度検出手段が検出した舵角速度が第１舵角速度より高いときに、モータを制動し、車速が第１車速より低いとき及び車速が、第１車速と第１車速より高い第２車速との間にあり、舵角速度が第１舵角速度より低いときに、モータを駆動して舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能となる。
そして、車速が第１車速より低い第３車速より低く、舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、車速が第３車速と第１車速との間になったときは、可能な状態に維持する手段が、引き続きその制御が可能な状態に維持する。また、車速が第１車速より高く、舵角速度が第１舵角速度より高く、舵輪を舵角中点へ戻す制御が不能な状態から、車速が第１車速と第３車速との間になったときは、不能な状態に維持する手段が、引き続きその制御が不能な状態に維持する。
また、舵角速度が、第１舵角速度より低い第２舵角速度より低く、舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、舵角速度が第２舵角速度と第１舵角速度との間になったときは、可能な状態に維持する手段が、引き続き舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態に維持する。また、舵角速度が第１舵角速度より高く、舵輪を舵角中点へ戻す制御が不能な状態から、舵角速度が第１舵角速度と第２舵角速度との間になったときは、不能な状態に維持する手段が、引き続き舵輪を舵角中点へ戻す制御が不能な状態に維持する。
【０００９】
これにより、舵輪の戻し制御が可能な状態とモータを制動する状態との切り換えを行うときの車速又は舵角速度にヒステリシスを持たせることができ、舵輪の戻し制御と制動制御とでハンチングが生じることを防止できるので、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を、それを示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵軸（図示せず）に設けたトルクセンサ２からの操舵トルク信号が、位相補償部１１により位相補償され、アシスト制御部１２に与えられる。
【００１４】
また、車速センサ７からの車速信号はアシスト制御部１２と角速度差制御部４とハンドル戻し制御部２２と舵角中点演算部２０とデューティ決定部２５とハンドル戻し電流演算部２６とに与えられる。アシスト制御部１２は、位相補償部１１からの操舵トルク信号及び車速センサ７からの車速信号に基づいた、アシスト制御（操舵補助制御）のための目標電流値を出力し、比較選択部１３に与える。一方、トルクセンサ２からの操舵トルク信号は、角速度差検出部３により微分され、その微分値は角速度差制御部４に与えられる。角速度差制御部４は、与えられた操舵トルク信号の微分値と、車速センサ７からの車速信号とに応じた電流値を出力し、加算手段１４に与える。この電流値はモータＭの慣性補償に使用される。
【００１５】
操舵力補助用のモータＭの回転数を検出するモータ回転センサ１８からのモータ回転数信号が、相対舵角検出部１９に与えられ、相対舵角検出部１９は、このモータ回転数信号からハンドル（舵輪）の相対舵角を検出し、舵角中点演算部２０と減算手段２１と舵角速度検出部２４とに与える。
舵角中点演算部２０は、与えられた相対舵角から、車両が直進するハンドルの舵角中点を演算し、その演算結果を減算手段２１に与える。減算手段２１は、与えられた演算結果を相対舵角から減算して、舵角中点からの舵角である絶対舵角を求め、その信号をハンドル戻し制御部２２に与える。
【００１６】
尚、本実施の形態では、操舵機構に連結されたモータＭの回転数に基づいて、相対舵角を検出する例を示したが、モータＭの回転数に代えて、例えば、ロータリエンコーダを用いてハンドルに連結された操舵軸の回転数を検出して、相対舵角を検出してもよい。また、相対舵角検出値を用いて絶対舵角を検出する方法に代えて、直接、絶対舵角を検出してもよい。
【００１７】
ハンドル戻し制御部２２は、絶対舵角と車速センサ７からの車速信号とに基づいた、ハンドルを戻すためのモータＭの目標電流値を出力し、ハンドル戻し電流演算部２６に与える。
ハンドル戻し電流演算部２６は、ハンドル戻し制御部２２から与えられた目標電流値に、車速に応じた車速係数を乗じてハンドル戻し電流の目標電流値を演算し、比較選択部１３に与える。
比較選択部１３は、アシスト制御部１２からの目標電流値とハンドル戻し電流演算部２６からの目標電流値とのそれぞれの絶対値の大小を比較し、絶対値の大きい方の目標電流値を加算手段１４に与える。
加算手段１４は、与えられた目標電流値に角速度差制御部４から与えられた電流値を加算し、その加算結果を減算手段１５に与える。
【００１８】
減算手段１５は、加算手段１４からの加算結果と、モータ電流検出回路６によって検出されたモータＭの駆動電流のフィードバック値との偏差を求め、この偏差をＰＩ制御部１６に与える。ＰＩ制御部１６は、この偏差（比例要素）及び偏差の積分値（積分要素）を前回制御量に加算し、今回の制御量としてＰＷＭ制御部１７に与える。
ＰＷＭ制御部１７は、この制御量をＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に変換し、駆動回路５に与える。駆動回路５は、４個のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 がＨ型ブリッジに構成され、橋絡部分にモータＭが設置されている。
【００１９】
舵角速度検出部２４は、与えられた相対舵角から、ハンドルの回転速度である舵角速度を検出し、舵角速度信号としてデューティ決定部２５に与える。
前述したトルクセンサ２からの操舵トルク信号は不感帯検出部２３へも与えられる。不感帯検出部２３は、与えられた操舵トルク信号がアシスト制御部１２の不感帯内にあるか否かを検出し、その検出信号をデューティ決定部２５に与える。尚、不感帯検出部２３に入力される操舵トルク信号は、位相補償を行う前の値とする。これは、位相補償後の操舵トルク信号では、微分要素が加わり、不感帯を検出する機会が減るためである。
【００２０】
デューティ決定部２５は、車速センサ７からの車速信号と、不感帯検出部２３からの不感帯の検出信号と、舵角速度検出部２４からの舵角速度信号とに応じた、モータＭを制動するＰＷＭ制御のためのデューティファクタを決定し、ＰＷＭ制御部１７に与える。モータＭの制動は、ハンドルの戻し時に速やかに中立位置に収斂させるために行う。
【００２１】
ＰＷＭ制御部１７は、ＰＩ制御部１６から与えられた制御量が略０であり、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタが所定値より大きいときに、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタによるＰＷＭ制御により、駆動回路５内でモータＭの両端子を短絡して、逆起電力による電流が流れるようにする。
ＰＷＭ制御部１７は、少なくともハンドル戻し制御部２２の舵角の不感帯の範囲内（例えば−１５°〜１５°）でなければ、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタによるＰＷＭ制御は行わない。
【００２２】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の制御動作を、それを示すフローチャート（図２，３，４）を参照しながら説明する。
先ず、位相補償部１１でトルクセンサ２からの操舵トルク信号の位相補償を行う（Ｓ１０）。
【００２３】
次いで、車速センサ７からの車速信号が例えば２０ｋｍ／ｈ未満のとき（Ｓ１２）は、ハンドルを中立位置に戻すためにモータＭを駆動するハンドル戻し制御を行うべく、ハンドル戻し制御部２２で、絶対舵角とハンドル戻しのための目標電流との特性に基づいて、目標電流値を求め、ハンドル戻し電流演算部２６に与える。この特性は、図５に示すように、左右回転方向の絶対舵角が例えば１５°以上のときは、ハンドル戻しのための目標電流がそれぞれ一定の±１．８Ａとなり、１５°未満のときは、−１５°から−２°までは、１．８Ａから０Ａに漸減し、１５°から２°までは、−１．８Ａから０Ａにその絶対値が漸減する。
【００２４】
ハンドル戻し電流演算部２６は、与えられた目標電流値に車速係数を乗じて、ハンドル戻し電流の目標電流値を演算する（Ｓ１４）。この車速係数は、図６に示すように、車速が０ｋｍ／ｈから１５ｋｍ／ｈまでは１．０で、１５ｋｍ／ｈから８０ｋｍ／ｈまでは、１．０から０に漸減し、８０ｋｍ／ｈ以上では０となる。
【００２５】
次いで、収斂性制御フラグがセットされており、前回制御がハンドルの戻し時にハンドルを速やかに中立位置に収斂させるハンドル収斂性制御であったときは（Ｓ１６）、駆動回路５のＨ型ブリッジを構成する４個のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 の内、高電圧側のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示をオフにする（Ｓ１８）。
ＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 は、それぞれ方向指示がオンの状態で、ＰＷＭ信号が与えられたときに、ＰＷＭ信号に従ってオンになる。ハンドル収斂性制御のときは、ＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示はオンの状態になっているので、ハンドル収斂性制御を行わないときは、先ずオフの状態にする。
【００２６】
次いで、収斂性制御フラグをクリアする（Ｓ２０）。
収斂性制御フラグがセットされていないときは（Ｓ１６）、ＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示のオフ（Ｓ１８）及び収斂性制御フラグのクリア（Ｓ２０）は行わない。
【００２７】
車速センサ７からの車速信号が２０ｋｍ／ｈ以上のとき（Ｓ１２）は、不感帯検出部２３で操舵トルクが、アシスト制御部１２の不感帯内にあることを検出すれば（Ｓ３４）、デューティ決定部２５で舵角速度検出部２４から舵角速度を読み込む（Ｓ３６）。
不感帯内になければ（Ｓ３４）、舵角速度を読み込まず、収斂性制御フラグがセットされているか否かを調べる（Ｓ１６）。
【００２８】
舵角速度を読み込んだ後（Ｓ３６）、車速センサ７からの車速信号が例えば３０ｋｍ／ｈ以上のとき（Ｓ３７）は、読み込んだ（Ｓ３６）舵角速度が例えば６０°／ｓ以上か否かを調べる（Ｓ３８）。舵角速度が６０°／ｓ以上のときは（Ｓ３８）、ハンドル収斂性制御のために、デューティ決定部２５でＰＷＭ制御のデューティファクタであるＰＷＭ出力演算値＝（舵角速度−６０）×Ｋ×Ｋp を演算し（Ｓ４０）、ＰＷＭ制御部１７に与える。
【００２９】
ここで、Ｋは制御ゲイン、Ｋp は、図８に示すように、車速が３０ｋｍ／ｈから１２０ｋｍ／ｈまでは、０から１．０に漸増し、１２０ｋｍ／ｈ以上では１．０となる車速係数である。
ＰＷＭ出力演算値（デューティファクタ）は、例えば、図７に示すように、舵角速度が６０°／ｓから１１４°／ｓまでは、７５％から１００％に漸増し、１１４°／ｓ以上では１００％となる。ここで、ＰＷＭ出力演算値が１００％を超えることがないように、リミッタ処理を行う（Ｓ４２）。
【００３０】
ＰＷＭ制御部１７は、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタが所定値より大きいとき、駆動回路５の接地側のＦＥＴＱ3 ，Ｑ4 の方向指示をオフにして（Ｓ４４）、ＦＥＴＱ3 ，Ｑ4 がＰＷＭ制御でオンにならないようにする。次いで、収斂性制御フラグをセットし（Ｓ４６）、角速度差制御演算（Ｓ２２）を行う。
【００３１】
読み込んだ（Ｓ３６）舵角速度が６０°／ｓ未満のときは（Ｓ３８）、デューティ決定部２５を作動させない。
読み込んだ（Ｓ３６）舵角速度が６０°／ｓ未満で（Ｓ３８）、車速が例えば８０ｋｍ／ｈ以上のとき（Ｓ４８）、ハンドル戻し電流演算部２６を作動させず、収斂性制御フラグがセットされているか否かを調べる（Ｓ１６）。
【００３２】
車速センサ７からの車速信号が３０ｋｍ／ｈ未満（つまり２０ｋｍ／ｈ以上３０ｋｍ／ｈ未満）のとき（Ｓ３７）又は車速信号が８０ｋｍ／ｈ未満のとき（Ｓ４８）であり、舵角速度が例えば５５°／ｓ未満のときは（Ｓ５０）、ハンドル戻し電流演算部２６で、ハンドル戻し制御部２２から与えられた目標電流値に車速係数を乗じて、ハンドル戻し電流の目標電流値を演算する（Ｓ１４）。
【００３３】
舵角速度が５５°／ｓ以上で（Ｓ５０）、収斂性制御フラグがセットされていなければ（Ｓ５２）、ハンドル戻し電流演算部２６で、ハンドル戻し制御部２２から与えられた目標電流値に車速係数を乗じて、ハンドル戻し電流の目標電流値を演算する（Ｓ１４）。
収斂性制御フラグがセットされており、前回制御がハンドル収斂性制御であったときは（Ｓ５２）、駆動回路５のＨ型ブリッジを構成する４個のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 の内、高電圧側のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示をオフにする（Ｓ１８）。
【００３４】
ここで、ステップＳ３７，Ｓ３８，Ｓ４８，Ｓ５０及びＳ５２では、車速が３０〜８０ｋｍ／ｈのときに、図９（ａ）に示すように、前回制御がハンドル戻し制御（ハンドル戻し電流の目標電流値の演算）であって、舵角速度が６０°／ｓより低いときは、引き続きハンドル戻し制御を可能としている。車速が３０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈのときに、図９（ａ）に示すように、前回制御がハンドル収斂性制御又はアシスト制御（ハンドル戻し制御、収斂性制御を行わない制御）であって、舵角速度が５５°／ｓと６０°／ｓとの間にあるときは、角速度差制御を行うようにしている。舵角速度が５５°／ｓより低いときは、ハンドル戻し制御を行う。
【００３５】
車速が２０〜３０ｋｍ／ｈのときに、図９（ｂ）に示すように、前回制御がハンドル戻し制御であって、舵角速度が５５°／ｓより高いときは、引き続きハンドル戻し制御を可能としている。車速が２０ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈのときに、図９（ｂ）に示すように、前回制御がハンドル収斂性制御又はアシスト制御であって、舵角速度が５５°／ｓより高いときは、角速度差制御を行うようにしている。舵角速度が５５°／ｓより低いときは、ハンドル戻し制御を行う。
【００３６】
また、舵角速度が６０°／ｓより高いときに、図９（ｃ）に示すように、前回制御がハンドル戻し制御であって、車速が２０ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈのときは、引き続きハンドル戻し制御を可能としている。舵角速度が６０°／ｓより高いときに、図９（ｃ）に示すように、前回制御がハンドル収斂性制御又はアシスト制御であって、車速が２０ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈのときは、角速度差制御を行うようにしている。
これにより、ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との切り換えを行うときの舵角速度及び車速にヒステリシスを持たせることができ、ハンドル戻し制御と制動制御とでハンチングが生じることを防止できる。
【００３７】
図１０は、車速、舵角速度、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の関係を説明するための説明図である。
車速が０〜２０ｋｍ／ｈのときと、車速が２０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓより低いときとは、ハンドル戻し制御が可能となる。
車速が３０ｋｍ／ｈより高く、舵角速度が６０°／ｓより高いときは、ハンドル収斂性制御が可能となる。
車速が３０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓ〜６０°／ｓの領域、及び車速が２０ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓより高い領域は、ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との切り換えを行うときの舵角速度がヒステリシスを有する領域であり、前回制御がハンドル戻し制御であったか否かで、ハンドル戻し制御かアシスト制御を行う。
【００３８】
尚、角速度差制御演算（Ｓ２２）及び以下のステップＳ２３，２４，２６，２８は、角速度差制御及びハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との連続性を考慮して、何れの制御においても実行する。
車速信号が２０ｋｍ／ｈ未満のとき（Ｓ１２）は、収斂性制御フラグをクリアした（Ｓ２０）後（収斂性制御フラグがセットされていなければ（Ｓ１６）、ステップＳ１６の後）、モータＭの慣性補償のために、角速度差制御部４で操舵トルク信号の微分値と車速とに応じた電流値を演算し（Ｓ２２）、加算手段１４に与える。
【００３９】
一方、比較選択部１３では、アシスト制御部１２からの目標電流値（Ｓ２３）と、ハンドル戻し電流演算部２６からのハンドル戻し電流の目標電流値（Ｓ１４）との絶対値の大きい方の目標電流値を加算手段１４に与える。
加算手段１４では、比較選択部１３で選択された目標電流値と演算された（Ｓ２２）電流値とを加算して、モータ電流目標値を算出（Ｓ２４）する。
【００４０】
モータ電流目標値は、減算手段１５で、モータ電流検出回路６によって検出されたモータＭの駆動電流のフィードバック値との偏差が求められ、この偏差はＰＩ制御部１６に与えられる。ＰＩ制御部１６は、この偏差（比例要素）及び偏差の積分値（積分要素）を前回制御量に加算し（Ｓ２６）、今回の制御量としてＰＷＭ制御部１７に与える。
【００４１】
次いで、ＰＷＭ制御部１７で、収斂性制御フラグがセットされていなければ（Ｓ２８）、この制御量をＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に変換し、駆動回路５に与える（Ｓ３０，３２）。
モータＭは、方向指示がオンにされたＦＥＴＱ1 ，Ｑ4 又はＦＥＴＱ2 ，Ｑ3 のＦＥＴ対がＰＷＭ波信号によりオン／オフされることにより、方向指示に従う方向へ回転し、アシスト制御又はハンドル戻し制御を行う。
【００４２】
収斂性制御フラグがセットされていれば（Ｓ２８）、駆動回路５の高電圧側のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示をオンにして（Ｓ５４）、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタ（Ｓ４０）に基づくＰＷＭ波信号を駆動回路５に与える（Ｓ３４）。
モータＭは、方向指示がオンにされたＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 のＦＥＴ対がＰＷＭ波信号によりオン／オフされる。これにより、モータＭは、自己の惰力回転により発生する逆起電力による電流が流れる回路がＰＷＭ制御により形成され（モータＭの両端子が短絡され）、この電流による制動力により回転動作が抑制される（ハンドル収斂性制御）。
【００４３】
図１１は、今回開示される電動パワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵軸（図示せず）に設けたトルクセンサ２からの操舵トルク信号が、位相補償部１１により位相補償され、アシスト制御部１２に与えられる。
アシスト制御部１２は、位相補償部１１からの操舵トルク信号に基づいた、アシスト制御（操舵補助制御）のためのモータの目標電流値を減算手段１５と応答遅れ補償部１２ａとに与える。
【００４４】
応答遅れ補償部１２ａは、アシスト制御部１２からの目標電流値と、トルクセンサ２からの操舵トルク信号と、モータ電流検出回路６によって検出されたモータＭの駆動電流の検出電流値とを与えられ、目標電流値及び検出電流値が０のときに、操舵トルクの変化に応じたオフセットを前回目標電圧値としてＰＩＤ制御部１６ａに与える。
【００４５】
減算手段１５は、モータの電流目標値と、モータ電流検出回路６によって検出されたモータＭの駆動電流のフィードバック値との偏差を求め、この偏差をＰＩＤ制御部１６ａに与える。ＰＩＤ制御部１６ａは、この偏差（比例要素）、偏差の積分値（積分要素）及び偏差の微分値（微分要素）を前回目標電圧値に加算し、今回目標電圧値としてＰＷＭ制御部１７に与える。
ＰＷＭ制御部１７は、今回目標電圧値をＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に変換し、駆動回路５に与える。駆動回路５は、４個のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 がＨ型ブリッジに構成され、橋絡部分に操舵力補助用のモータＭが設置されている。
【００４６】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の制御動作を、それを示す図１２のフローチャートを参照しながら説明する。
応答遅れ補償部１２ａは、先ず、アシスト制御部１２から目標電流値を読込み（Ｓ６０）、次いで、モータ電流検出回路６から検出電流値を読込む（Ｓ６２）。
次に、目標電流値と検出電流値とが０であるか否かを調べ（Ｓ６４）、目標電流値と検出電流値とが０であるときは、トルクセンサ２から操舵トルク信号を読込む（Ｓ６５）。
【００４７】
応答遅れ補償部１２ａは、次に、操舵トルク信号が示す操舵トルクの変化方向を調べ（Ｓ６６）、変化方向が右のときは、正の目標電圧オフセットを設定し（Ｓ６８）、この正の目標電圧オフセットを前回目標電圧としてＰＩＤ制御部１６ａに与える（Ｓ７０）。
変化方向が左のときは、負の目標電圧オフセットを設定し（Ｓ７６）、この負の目標電圧オフセットを前回目標電圧としてＰＩＤ制御部１６ａに与える（Ｓ７０）。
【００４８】
ＰＩＤ制御部１６ａは、減算手段１５から与えられた偏差（比例要素）、この偏差の積分値（積分要素）及びこの偏差の微分値（微分要素）を前回目標電圧値に加算し、今回目標電圧値としてＰＷＭ制御部１７に与えた後（Ｓ７２）、今回目標電圧値を前回目標電圧値として（Ｓ７４）リターンする。
ＰＷＭ制御部１７は、この今回目標電圧値をＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に変換し、駆動回路５に与える。駆動回路５は、ＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に基づき、ＦＥＴＱ1 ，Ｑ4 又はＦＥＴＱ2 ，Ｑ3 のＦＥＴ対をオン／オフさせることにより、モータＭを回転駆動させる。
応答遅れ補償部１２ａは、目標電流値と検出電流値とが０であるか否かを調べ（Ｓ６４）、目標電流値及び検出電流値の何れかでも０でないときは作動しない。
【００４９】
図１３は、今回開示される他の電動パワーステアリング装置の制御動作を示すフローチャートである。この電動パワーステアリング装置の構成は、図１１の応答遅れ補償部１２ａ内に、トルクセンサ２からの操舵トルク信号が示す操舵トルクの変化量に応じた目標電圧オフセット値のテーブルを有している。その他の構成は、上述した図１１のブロック図と同様であるので説明を省略する。
【００５０】
図１３のフローチャートにおいて、この電動パワーステアリング装置の応答遅れ補償部１２ａは、トルクセンサ２から操舵トルク信号を読込む（Ｓ６５）。
応答遅れ補償部１２ａは、次に、前回のトルク値と操舵トルク信号が示す今回のトルク値との差をトルク変化量として演算する（Ｓ８０）。次に、目標電圧オフセット値のテーブルから、演算したトルク変化量に応じた目標電圧オフセット値を求め、目標電圧オフセットとして設定する（Ｓ８２）。
応答遅れ補償部１２ａは、次に、今回のトルク値を前回のトルク値とする（Ｓ８４）。その他の動作は、上述した図１２のフローチャートと同様であるので説明を省略する。
【００５１】
以上、開示されたこれらの電動パワーステアリング装置により、従来、操舵力補助用のモータＭの駆動方向を切り換えるときに、目標電流値及び検出電流値が０であれば、電流フィードバック制御における目標電圧も０に設定していた為に生じていた、操舵トルク０付近の微舵の領域における演算の応答遅れによりモータ慣性補償制御が十分でない問題が解決でき、操舵制御の応答性が改善され、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、舵輪の戻し制御が可能な状態とモータを制動する状態との切り換えを行うときの車速又は舵角速度にヒステリシスを持たせることができ、舵輪の戻し制御と制動制御とでハンチングが生じることを防止できるので、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】絶対舵角とハンドル戻しのための目標電流との特性を示す特性図である。
【図６】ハンドル戻し電流の目標電流値を演算するための車速係数の値を説明するための説明図である。
【図７】ハンドル収斂性制御のためのＰＷＭ制御のデューティファクタを説明するための説明図である。
【図８】ハンドル収斂性制御のためのＰＷＭ制御のデューティファクタを演算するための車速係数の値を説明するための説明図である。
【図９】ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との切り換えを行うときの、（ａ）は、車速が３０〜８０ｋｍ／ｈのときの舵角速度の、（ｂ）は、車速が２０〜３０ｋｍ／ｈのときの舵角速度の、（ｃ）は、舵角速度が６０°／ｓより高いときの車速の各ヒステリシスを説明するための説明図である。
【図１０】車速、舵角速度、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の関係を説明するための説明図である。
【図１１】開示される電動パワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図１２】開示される電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】開示される電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】従来の電動パワーステアリング装置の舵輪の中立位置への収斂性を説明するための説明図である。
【図１５】先願の電動パワーステアリング装置の車速、舵角速度、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の関係を説明するための説明図である。
【符号の説明】
２ トルクセンサ
５ 駆動回路（回転駆動する手段）
７ 車速センサ
１２ アシスト制御部（回転駆動する手段）
１２ａ 応答遅れ補償部
１３ 比較選択部
１６ ＰＩ制御部
１７ ＰＷＭ制御部（回転駆動する手段）
１８ モータ回転センサ（舵角速度検出手段）
１９ 相対舵角検出部
２０ 舵角中点演算部
２１ 減算手段
２２ ハンドル戻し制御部
２３ 不感帯検出部
２４ 舵角速度検出部（舵角速度検出手段）
２５ デューティ決定部
２６ ハンドル戻し電流演算部
Ｍ （操舵力補助用）モータ
Ｑ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 ＦＥＴ
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵トルクの検出値に基づいて決定される操舵力補助用モータのモータ電流目標値を自動制御の目標値として、操舵力補助用モータをＰＷＭ制御により回転駆動し、操舵力補助を行う電動パワーステアリング装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
操舵トルクの検出値に基づいて決定される操舵力補助用モータの電流目標値と、操舵力補助用モータの駆動電流の検出値とに基づいて、操舵力補助用モータをＰＷＭ制御により回転駆動する電動パワーステアリング装置では、ハンドル（舵輪）の戻し時には、操舵力補助用モータにハンドル戻し電流を流してハンドル戻し制御を行っている。そして、車両が直進するハンドルの中立位置（舵角中点）近く迄戻ると、ハンドル戻し電流を０にしている。
【０００３】
しかし、ハンドルがその中立位置迄戻っても、操舵力補助用モータの慣性力により、ハンドルは、中立位置で直ちにはその回転が停止せず、図１４に示すような、振り子のように中立位置（０°）の反対側迄行き過ぎては戻る動作を繰り返しながら、中立位置に収斂する。そのため、ハンドルが中立位置に収斂して停止する迄に時間がかかり、その間、車両の走行状態が安定せず、特に、高速走行時にその影響が大きい。
また、同じ車速であっても、その操舵状態によって、ハンドル戻し制御が必要なときと、ハンドル収斂性制御が必要なときとがある。例えば、中速走行時に中立位置近くでハンドルの回転が速ければ、ハンドル収斂性制御が必要であり、中速走行時に中立位置近くでもハンドルの回転が遅ければ、ハンドル戻し制御を行う方がよい。
【０００４】
これらの問題を解決するための電動パワーステアリング装置を、本出願人は、他の出願人と共に、特願平８−９１３４１号特許願において提案している。
この電動パワーステアリング装置は、車速、舵角速度、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の関係を、例えば、横軸に車速を、縦軸に舵角速度をそれぞれ取ったグラフである図１５に示すように定めてある。つまり、車速が０〜３０ｋｍ／ｈのときと、車速が３０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓより低いときとは、ハンドル戻し制御が可能となる。
【０００５】
車速が３０ｋｍ／ｈより高く、舵角速度が６０°／ｓより高いときは、ハンドル収斂性制御が可能となる。
車速が３０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓ〜６０°／ｓの領域は、ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との切り換えを行うときの舵角速度がヒステリシスを有する領域であり、前回制御がハンドル戻し制御であったときは、ハンドル戻し制御を行い、前回制御がハンドル収斂性制御又はアシスト制御であったときは、アシスト制御を行うようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この電動パワーステアリング装置では、図１５において、例えば、舵角速度が６０°／ｓより高い状態で、車速が３０ｋｍ／ｈ付近で上下した場合に、ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御とが短時間に交互に切り換わり、ハンドルがハンチングを起こす問題があった。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、同じ操舵状態であっても、その車速及び舵角速度によって、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の何れか好適な制御を行うことができ、操舵フィーリングが良好で、ハンドルを速やかに中立位置に戻す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を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクの検出値に基づいて操舵力補助用モータのモータ電流の目標値を決定し、該モータ電流が該目標値になるように、前記モータをＰＷＭ制御により回転駆動する手段と、舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、車速を検出する車速センサとを備え、操舵トルクの検出値が所定範囲内にあり、前記車速センサが検出した車速が第１車速より高く、前記舵角速度検出手段が検出した舵角速度が第１舵角速度より高いときに、前記モータを制動し、前記車速が第１車速より低いとき及び前記車速が、第１車速と第１車速より高い第２車速との間にあり、前記舵角速度が第１舵角速度より低いときに、前記モータを駆動して舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能となる電動パワーステアリング装置において、前記車速が第１車速より低い第３車速より低く、前記舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、前記車速が第３車速と第１車速との間になったときは、引き続き前記制御が可能な状態に維持する手段と、前記車速が第１車速より高く、前記舵角速度が第１舵角速度より高く、前記制御が不能な状態から、前記車速が第１車速と第３車速との間になったときは、引き続き前記制御が不能な状態に維持する手段と、前記舵角速度が、第１舵角速度より低い第２舵角速度より低く、前記舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、前記舵角速度が第２舵角速度と第１舵角速度との間になったときは、引き続き前記制御が可能な状態に維持する手段と、前記舵角速度が第１舵角速度より高く、前記制御が不能な状態から、前記舵角速度が第１舵角速度と第２舵角速度との間になったときは、引き続き前記制御が不能な状態に維持する手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この電動パワーステアリング装置では、操舵トルクの検出値が所定範囲内にあり、車速センサが検出した車速が第１車速より高く、舵角速度検出手段が検出した舵角速度が第１舵角速度より高いときに、モータを制動し、車速が第１車速より低いとき及び車速が、第１車速と第１車速より高い第２車速との間にあり、舵角速度が第１舵角速度より低いときに、モータを駆動して舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能となる。
そして、車速が第１車速より低い第３車速より低く、舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、車速が第３車速と第１車速との間になったときは、可能な状態に維持する手段が、引き続きその制御が可能な状態に維持する。また、車速が第１車速より高く、舵角速度が第１舵角速度より高く、舵輪を舵角中点へ戻す制御が不能な状態から、車速が第１車速と第３車速との間になったときは、不能な状態に維持する手段が、引き続きその制御が不能な状態に維持する。
また、舵角速度が、第１舵角速度より低い第２舵角速度より低く、舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、舵角速度が第２舵角速度と第１舵角速度との間になったときは、可能な状態に維持する手段が、引き続き舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態に維持する。また、舵角速度が第１舵角速度より高く、舵輪を舵角中点へ戻す制御が不能な状態から、舵角速度が第１舵角速度と第２舵角速度との間になったときは、不能な状態に維持する手段が、引き続き舵輪を舵角中点へ戻す制御が不能な状態に維持する。
【０００９】
これにより、舵輪の戻し制御が可能な状態とモータを制動する状態との切り換えを行うときの車速又は舵角速度にヒステリシスを持たせることができ、舵輪の戻し制御と制動制御とでハンチングが生じることを防止できるので、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を、それを示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵軸（図示せず）に設けたトルクセンサ２からの操舵トルク信号が、位相補償部１１により位相補償され、アシスト制御部１２に与えられる。
【００１４】
また、車速センサ７からの車速信号はアシスト制御部１２と角速度差制御部４とハンドル戻し制御部２２と舵角中点演算部２０とデューティ決定部２５とハンドル戻し電流演算部２６とに与えられる。アシスト制御部１２は、位相補償部１１からの操舵トルク信号及び車速センサ７からの車速信号に基づいた、アシスト制御（操舵補助制御）のための目標電流値を出力し、比較選択部１３に与える。一方、トルクセンサ２からの操舵トルク信号は、角速度差検出部３により微分され、その微分値は角速度差制御部４に与えられる。角速度差制御部４は、与えられた操舵トルク信号の微分値と、車速センサ７からの車速信号とに応じた電流値を出力し、加算手段１４に与える。この電流値はモータＭの慣性補償に使用される。
【００１５】
操舵力補助用のモータＭの回転数を検出するモータ回転センサ１８からのモータ回転数信号が、相対舵角検出部１９に与えられ、相対舵角検出部１９は、このモータ回転数信号からハンドル（舵輪）の相対舵角を検出し、舵角中点演算部２０と減算手段２１と舵角速度検出部２４とに与える。
舵角中点演算部２０は、与えられた相対舵角から、車両が直進するハンドルの舵角中点を演算し、その演算結果を減算手段２１に与える。減算手段２１は、与えられた演算結果を相対舵角から減算して、舵角中点からの舵角である絶対舵角を求め、その信号をハンドル戻し制御部２２に与える。
【００１６】
尚、本実施の形態では、操舵機構に連結されたモータＭの回転数に基づいて、相対舵角を検出する例を示したが、モータＭの回転数に代えて、例えば、ロータリエンコーダを用いてハンドルに連結された操舵軸の回転数を検出して、相対舵角を検出してもよい。また、相対舵角検出値を用いて絶対舵角を検出する方法に代えて、直接、絶対舵角を検出してもよい。
【００１７】
ハンドル戻し制御部２２は、絶対舵角と車速センサ７からの車速信号とに基づいた、ハンドルを戻すためのモータＭの目標電流値を出力し、ハンドル戻し電流演算部２６に与える。
ハンドル戻し電流演算部２６は、ハンドル戻し制御部２２から与えられた目標電流値に、車速に応じた車速係数を乗じてハンドル戻し電流の目標電流値を演算し、比較選択部１３に与える。
比較選択部１３は、アシスト制御部１２からの目標電流値とハンドル戻し電流演算部２６からの目標電流値とのそれぞれの絶対値の大小を比較し、絶対値の大きい方の目標電流値を加算手段１４に与える。
加算手段１４は、与えられた目標電流値に角速度差制御部４から与えられた電流値を加算し、その加算結果を減算手段１５に与える。
【００１８】
減算手段１５は、加算手段１４からの加算結果と、モータ電流検出回路６によって検出されたモータＭの駆動電流のフィードバック値との偏差を求め、この偏差をＰＩ制御部１６に与える。ＰＩ制御部１６は、この偏差（比例要素）及び偏差の積分値（積分要素）を前回制御量に加算し、今回の制御量としてＰＷＭ制御部１７に与える。
ＰＷＭ制御部１７は、この制御量をＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に変換し、駆動回路５に与える。駆動回路５は、４個のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 がＨ型ブリッジに構成され、橋絡部分にモータＭが設置されている。
【００１９】
舵角速度検出部２４は、与えられた相対舵角から、ハンドルの回転速度である舵角速度を検出し、舵角速度信号としてデューティ決定部２５に与える。
前述したトルクセンサ２からの操舵トルク信号は不感帯検出部２３へも与えられる。不感帯検出部２３は、与えられた操舵トルク信号がアシスト制御部１２の不感帯内にあるか否かを検出し、その検出信号をデューティ決定部２５に与える。尚、不感帯検出部２３に入力される操舵トルク信号は、位相補償を行う前の値とする。これは、位相補償後の操舵トルク信号では、微分要素が加わり、不感帯を検出する機会が減るためである。
【００２０】
デューティ決定部２５は、車速センサ７からの車速信号と、不感帯検出部２３からの不感帯の検出信号と、舵角速度検出部２４からの舵角速度信号とに応じた、モータＭを制動するＰＷＭ制御のためのデューティファクタを決定し、ＰＷＭ制御部１７に与える。モータＭの制動は、ハンドルの戻し時に速やかに中立位置に収斂させるために行う。
【００２１】
ＰＷＭ制御部１７は、ＰＩ制御部１６から与えられた制御量が略０であり、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタが所定値より大きいときに、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタによるＰＷＭ制御により、駆動回路５内でモータＭの両端子を短絡して、逆起電力による電流が流れるようにする。
ＰＷＭ制御部１７は、少なくともハンドル戻し制御部２２の舵角の不感帯の範囲内（例えば−１５°〜１５°）でなければ、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタによるＰＷＭ制御は行わない。
【００２２】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の制御動作を、それを示すフローチャート（図２，３，４）を参照しながら説明する。
先ず、位相補償部１１でトルクセンサ２からの操舵トルク信号の位相補償を行う（Ｓ１０）。
【００２３】
次いで、車速センサ７からの車速信号が例えば２０ｋｍ／ｈ未満のとき（Ｓ１２）は、ハンドルを中立位置に戻すためにモータＭを駆動するハンドル戻し制御を行うべく、ハンドル戻し制御部２２で、絶対舵角とハンドル戻しのための目標電流との特性に基づいて、目標電流値を求め、ハンドル戻し電流演算部２６に与える。この特性は、図５に示すように、左右回転方向の絶対舵角が例えば１５°以上のときは、ハンドル戻しのための目標電流がそれぞれ一定の±１．８Ａとなり、１５°未満のときは、−１５°から−２°までは、１．８Ａから０Ａに漸減し、１５°から２°までは、−１．８Ａから０Ａにその絶対値が漸減する。
【００２４】
ハンドル戻し電流演算部２６は、与えられた目標電流値に車速係数を乗じて、ハンドル戻し電流の目標電流値を演算する（Ｓ１４）。この車速係数は、図６に示すように、車速が０ｋｍ／ｈから１５ｋｍ／ｈまでは１．０で、１５ｋｍ／ｈから８０ｋｍ／ｈまでは、１．０から０に漸減し、８０ｋｍ／ｈ以上では０となる。
【００２５】
次いで、収斂性制御フラグがセットされており、前回制御がハンドルの戻し時にハンドルを速やかに中立位置に収斂させるハンドル収斂性制御であったときは（Ｓ１６）、駆動回路５のＨ型ブリッジを構成する４個のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 の内、高電圧側のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示をオフにする（Ｓ１８）。
ＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 は、それぞれ方向指示がオンの状態で、ＰＷＭ信号が与えられたときに、ＰＷＭ信号に従ってオンになる。ハンドル収斂性制御のときは、ＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示はオンの状態になっているので、ハンドル収斂性制御を行わないときは、先ずオフの状態にする。
【００２６】
次いで、収斂性制御フラグをクリアする（Ｓ２０）。
収斂性制御フラグがセットされていないときは（Ｓ１６）、ＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示のオフ（Ｓ１８）及び収斂性制御フラグのクリア（Ｓ２０）は行わない。
【００２７】
車速センサ７からの車速信号が２０ｋｍ／ｈ以上のとき（Ｓ１２）は、不感帯検出部２３で操舵トルクが、アシスト制御部１２の不感帯内にあることを検出すれば（Ｓ３４）、デューティ決定部２５で舵角速度検出部２４から舵角速度を読み込む（Ｓ３６）。
不感帯内になければ（Ｓ３４）、舵角速度を読み込まず、収斂性制御フラグがセットされているか否かを調べる（Ｓ１６）。
【００２８】
舵角速度を読み込んだ後（Ｓ３６）、車速センサ７からの車速信号が例えば３０ｋｍ／ｈ以上のとき（Ｓ３７）は、読み込んだ（Ｓ３６）舵角速度が例えば６０°／ｓ以上か否かを調べる（Ｓ３８）。舵角速度が６０°／ｓ以上のときは（Ｓ３８）、ハンドル収斂性制御のために、デューティ決定部２５でＰＷＭ制御のデューティファクタであるＰＷＭ出力演算値＝（舵角速度−６０）×Ｋ×Ｋp を演算し（Ｓ４０）、ＰＷＭ制御部１７に与える。
【００２９】
ここで、Ｋは制御ゲイン、Ｋp は、図８に示すように、車速が３０ｋｍ／ｈから１２０ｋｍ／ｈまでは、０から１．０に漸増し、１２０ｋｍ／ｈ以上では１．０となる車速係数である。
ＰＷＭ出力演算値（デューティファクタ）は、例えば、図７に示すように、舵角速度が６０°／ｓから１１４°／ｓまでは、７５％から１００％に漸増し、１１４°／ｓ以上では１００％となる。ここで、ＰＷＭ出力演算値が１００％を超えることがないように、リミッタ処理を行う（Ｓ４２）。
【００３０】
ＰＷＭ制御部１７は、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタが所定値より大きいとき、駆動回路５の接地側のＦＥＴＱ3 ，Ｑ4 の方向指示をオフにして（Ｓ４４）、ＦＥＴＱ3 ，Ｑ4 がＰＷＭ制御でオンにならないようにする。次いで、収斂性制御フラグをセットし（Ｓ４６）、角速度差制御演算（Ｓ２２）を行う。
【００３１】
読み込んだ（Ｓ３６）舵角速度が６０°／ｓ未満のときは（Ｓ３８）、デューティ決定部２５を作動させない。
読み込んだ（Ｓ３６）舵角速度が６０°／ｓ未満で（Ｓ３８）、車速が例えば８０ｋｍ／ｈ以上のとき（Ｓ４８）、ハンドル戻し電流演算部２６を作動させず、収斂性制御フラグがセットされているか否かを調べる（Ｓ１６）。
【００３２】
車速センサ７からの車速信号が３０ｋｍ／ｈ未満（つまり２０ｋｍ／ｈ以上３０ｋｍ／ｈ未満）のとき（Ｓ３７）又は車速信号が８０ｋｍ／ｈ未満のとき（Ｓ４８）であり、舵角速度が例えば５５°／ｓ未満のときは（Ｓ５０）、ハンドル戻し電流演算部２６で、ハンドル戻し制御部２２から与えられた目標電流値に車速係数を乗じて、ハンドル戻し電流の目標電流値を演算する（Ｓ１４）。
【００３３】
舵角速度が５５°／ｓ以上で（Ｓ５０）、収斂性制御フラグがセットされていなければ（Ｓ５２）、ハンドル戻し電流演算部２６で、ハンドル戻し制御部２２から与えられた目標電流値に車速係数を乗じて、ハンドル戻し電流の目標電流値を演算する（Ｓ１４）。
収斂性制御フラグがセットされており、前回制御がハンドル収斂性制御であったときは（Ｓ５２）、駆動回路５のＨ型ブリッジを構成する４個のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 の内、高電圧側のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示をオフにする（Ｓ１８）。
【００３４】
ここで、ステップＳ３７，Ｓ３８，Ｓ４８，Ｓ５０及びＳ５２では、車速が３０〜８０ｋｍ／ｈのときに、図９（ａ）に示すように、前回制御がハンドル戻し制御（ハンドル戻し電流の目標電流値の演算）であって、舵角速度が６０°／ｓより低いときは、引き続きハンドル戻し制御を可能としている。車速が３０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈのときに、図９（ａ）に示すように、前回制御がハンドル収斂性制御又はアシスト制御（ハンドル戻し制御、収斂性制御を行わない制御）であって、舵角速度が５５°／ｓと６０°／ｓとの間にあるときは、角速度差制御を行うようにしている。舵角速度が５５°／ｓより低いときは、ハンドル戻し制御を行う。
【００３５】
車速が２０〜３０ｋｍ／ｈのときに、図９（ｂ）に示すように、前回制御がハンドル戻し制御であって、舵角速度が５５°／ｓより高いときは、引き続きハンドル戻し制御を可能としている。車速が２０ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈのときに、図９（ｂ）に示すように、前回制御がハンドル収斂性制御又はアシスト制御であって、舵角速度が５５°／ｓより高いときは、角速度差制御を行うようにしている。舵角速度が５５°／ｓより低いときは、ハンドル戻し制御を行う。
【００３６】
また、舵角速度が６０°／ｓより高いときに、図９（ｃ）に示すように、前回制御がハンドル戻し制御であって、車速が２０ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈのときは、引き続きハンドル戻し制御を可能としている。舵角速度が６０°／ｓより高いときに、図９（ｃ）に示すように、前回制御がハンドル収斂性制御又はアシスト制御であって、車速が２０ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈのときは、角速度差制御を行うようにしている。
これにより、ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との切り換えを行うときの舵角速度及び車速にヒステリシスを持たせることができ、ハンドル戻し制御と制動制御とでハンチングが生じることを防止できる。
【００３７】
図１０は、車速、舵角速度、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の関係を説明するための説明図である。
車速が０〜２０ｋｍ／ｈのときと、車速が２０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓより低いときとは、ハンドル戻し制御が可能となる。
車速が３０ｋｍ／ｈより高く、舵角速度が６０°／ｓより高いときは、ハンドル収斂性制御が可能となる。
車速が３０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓ〜６０°／ｓの領域、及び車速が２０ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈで、舵角速度が５５°／ｓより高い領域は、ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との切り換えを行うときの舵角速度がヒステリシスを有する領域であり、前回制御がハンドル戻し制御であったか否かで、ハンドル戻し制御かアシスト制御を行う。
【００３８】
尚、角速度差制御演算（Ｓ２２）及び以下のステップＳ２３，２４，２６，２８は、角速度差制御及びハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との連続性を考慮して、何れの制御においても実行する。
車速信号が２０ｋｍ／ｈ未満のとき（Ｓ１２）は、収斂性制御フラグをクリアした（Ｓ２０）後（収斂性制御フラグがセットされていなければ（Ｓ１６）、ステップＳ１６の後）、モータＭの慣性補償のために、角速度差制御部４で操舵トルク信号の微分値と車速とに応じた電流値を演算し（Ｓ２２）、加算手段１４に与える。
【００３９】
一方、比較選択部１３では、アシスト制御部１２からの目標電流値（Ｓ２３）と、ハンドル戻し電流演算部２６からのハンドル戻し電流の目標電流値（Ｓ１４）との絶対値の大きい方の目標電流値を加算手段１４に与える。
加算手段１４では、比較選択部１３で選択された目標電流値と演算された（Ｓ２２）電流値とを加算して、モータ電流目標値を算出（Ｓ２４）する。
【００４０】
モータ電流目標値は、減算手段１５で、モータ電流検出回路６によって検出されたモータＭの駆動電流のフィードバック値との偏差が求められ、この偏差はＰＩ制御部１６に与えられる。ＰＩ制御部１６は、この偏差（比例要素）及び偏差の積分値（積分要素）を前回制御量に加算し（Ｓ２６）、今回の制御量としてＰＷＭ制御部１７に与える。
【００４１】
次いで、ＰＷＭ制御部１７で、収斂性制御フラグがセットされていなければ（Ｓ２８）、この制御量をＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に変換し、駆動回路５に与える（Ｓ３０，３２）。
モータＭは、方向指示がオンにされたＦＥＴＱ1 ，Ｑ4 又はＦＥＴＱ2 ，Ｑ3 のＦＥＴ対がＰＷＭ波信号によりオン／オフされることにより、方向指示に従う方向へ回転し、アシスト制御又はハンドル戻し制御を行う。
【００４２】
収斂性制御フラグがセットされていれば（Ｓ２８）、駆動回路５の高電圧側のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 の方向指示をオンにして（Ｓ５４）、デューティ決定部２５から与えられたデューティファクタ（Ｓ４０）に基づくＰＷＭ波信号を駆動回路５に与える（Ｓ３４）。
モータＭは、方向指示がオンにされたＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 のＦＥＴ対がＰＷＭ波信号によりオン／オフされる。これにより、モータＭは、自己の惰力回転により発生する逆起電力による電流が流れる回路がＰＷＭ制御により形成され（モータＭの両端子が短絡され）、この電流による制動力により回転動作が抑制される（ハンドル収斂性制御）。
【００４３】
図１１は、今回開示される電動パワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵軸（図示せず）に設けたトルクセンサ２からの操舵トルク信号が、位相補償部１１により位相補償され、アシスト制御部１２に与えられる。
アシスト制御部１２は、位相補償部１１からの操舵トルク信号に基づいた、アシスト制御（操舵補助制御）のためのモータの目標電流値を減算手段１５と応答遅れ補償部１２ａとに与える。
【００４４】
応答遅れ補償部１２ａは、アシスト制御部１２からの目標電流値と、トルクセンサ２からの操舵トルク信号と、モータ電流検出回路６によって検出されたモータＭの駆動電流の検出電流値とを与えられ、目標電流値及び検出電流値が０のときに、操舵トルクの変化に応じたオフセットを前回目標電圧値としてＰＩＤ制御部１６ａに与える。
【００４５】
減算手段１５は、モータの電流目標値と、モータ電流検出回路６によって検出されたモータＭの駆動電流のフィードバック値との偏差を求め、この偏差をＰＩＤ制御部１６ａに与える。ＰＩＤ制御部１６ａは、この偏差（比例要素）、偏差の積分値（積分要素）及び偏差の微分値（微分要素）を前回目標電圧値に加算し、今回目標電圧値としてＰＷＭ制御部１７に与える。
ＰＷＭ制御部１７は、今回目標電圧値をＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に変換し、駆動回路５に与える。駆動回路５は、４個のＦＥＴＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 がＨ型ブリッジに構成され、橋絡部分に操舵力補助用のモータＭが設置されている。
【００４６】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の制御動作を、それを示す図１２のフローチャートを参照しながら説明する。
応答遅れ補償部１２ａは、先ず、アシスト制御部１２から目標電流値を読込み（Ｓ６０）、次いで、モータ電流検出回路６から検出電流値を読込む（Ｓ６２）。
次に、目標電流値と検出電流値とが０であるか否かを調べ（Ｓ６４）、目標電流値と検出電流値とが０であるときは、トルクセンサ２から操舵トルク信号を読込む（Ｓ６５）。
【００４７】
応答遅れ補償部１２ａは、次に、操舵トルク信号が示す操舵トルクの変化方向を調べ（Ｓ６６）、変化方向が右のときは、正の目標電圧オフセットを設定し（Ｓ６８）、この正の目標電圧オフセットを前回目標電圧としてＰＩＤ制御部１６ａに与える（Ｓ７０）。
変化方向が左のときは、負の目標電圧オフセットを設定し（Ｓ７６）、この負の目標電圧オフセットを前回目標電圧としてＰＩＤ制御部１６ａに与える（Ｓ７０）。
【００４８】
ＰＩＤ制御部１６ａは、減算手段１５から与えられた偏差（比例要素）、この偏差の積分値（積分要素）及びこの偏差の微分値（微分要素）を前回目標電圧値に加算し、今回目標電圧値としてＰＷＭ制御部１７に与えた後（Ｓ７２）、今回目標電圧値を前回目標電圧値として（Ｓ７４）リターンする。
ＰＷＭ制御部１７は、この今回目標電圧値をＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に変換し、駆動回路５に与える。駆動回路５は、ＰＷＭ波信号及びモータＭの回転方向を表す信号に基づき、ＦＥＴＱ1 ，Ｑ4 又はＦＥＴＱ2 ，Ｑ3 のＦＥＴ対をオン／オフさせることにより、モータＭを回転駆動させる。
応答遅れ補償部１２ａは、目標電流値と検出電流値とが０であるか否かを調べ（Ｓ６４）、目標電流値及び検出電流値の何れかでも０でないときは作動しない。
【００４９】
図１３は、今回開示される他の電動パワーステアリング装置の制御動作を示すフローチャートである。この電動パワーステアリング装置の構成は、図１１の応答遅れ補償部１２ａ内に、トルクセンサ２からの操舵トルク信号が示す操舵トルクの変化量に応じた目標電圧オフセット値のテーブルを有している。その他の構成は、上述した図１１のブロック図と同様であるので説明を省略する。
【００５０】
図１３のフローチャートにおいて、この電動パワーステアリング装置の応答遅れ補償部１２ａは、トルクセンサ２から操舵トルク信号を読込む（Ｓ６５）。
応答遅れ補償部１２ａは、次に、前回のトルク値と操舵トルク信号が示す今回のトルク値との差をトルク変化量として演算する（Ｓ８０）。次に、目標電圧オフセット値のテーブルから、演算したトルク変化量に応じた目標電圧オフセット値を求め、目標電圧オフセットとして設定する（Ｓ８２）。
応答遅れ補償部１２ａは、次に、今回のトルク値を前回のトルク値とする（Ｓ８４）。その他の動作は、上述した図１２のフローチャートと同様であるので説明を省略する。
【００５１】
以上、開示されたこれらの電動パワーステアリング装置により、従来、操舵力補助用のモータＭの駆動方向を切り換えるときに、目標電流値及び検出電流値が０であれば、電流フィードバック制御における目標電圧も０に設定していた為に生じていた、操舵トルク０付近の微舵の領域における演算の応答遅れによりモータ慣性補償制御が十分でない問題が解決でき、操舵制御の応答性が改善され、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、舵輪の戻し制御が可能な状態とモータを制動する状態との切り換えを行うときの車速又は舵角速度にヒステリシスを持たせることができ、舵輪の戻し制御と制動制御とでハンチングが生じることを防止できるので、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】絶対舵角とハンドル戻しのための目標電流との特性を示す特性図である。
【図６】ハンドル戻し電流の目標電流値を演算するための車速係数の値を説明するための説明図である。
【図７】ハンドル収斂性制御のためのＰＷＭ制御のデューティファクタを説明するための説明図である。
【図８】ハンドル収斂性制御のためのＰＷＭ制御のデューティファクタを演算するための車速係数の値を説明するための説明図である。
【図９】ハンドル戻し制御とハンドル収斂性制御との切り換えを行うときの、（ａ）は、車速が３０〜８０ｋｍ／ｈのときの舵角速度の、（ｂ）は、車速が２０〜３０ｋｍ／ｈのときの舵角速度の、（ｃ）は、舵角速度が６０°／ｓより高いときの車速の各ヒステリシスを説明するための説明図である。
【図１０】車速、舵角速度、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の関係を説明するための説明図である。
【図１１】開示される電動パワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図１２】開示される電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】開示される電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】従来の電動パワーステアリング装置の舵輪の中立位置への収斂性を説明するための説明図である。
【図１５】先願の電動パワーステアリング装置の車速、舵角速度、ハンドル戻し制御及びハンドル収斂性制御の関係を説明するための説明図である。
【符号の説明】
２ トルクセンサ
５ 駆動回路（回転駆動する手段）
７ 車速センサ
１２ アシスト制御部（回転駆動する手段）
１２ａ 応答遅れ補償部
１３ 比較選択部
１６ ＰＩ制御部
１７ ＰＷＭ制御部（回転駆動する手段）
１８ モータ回転センサ（舵角速度検出手段）
１９ 相対舵角検出部
２０ 舵角中点演算部
２１ 減算手段
２２ ハンドル戻し制御部
２３ 不感帯検出部
２４ 舵角速度検出部（舵角速度検出手段）
２５ デューティ決定部
２６ ハンドル戻し電流演算部
Ｍ （操舵力補助用）モータ
Ｑ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 ，Ｑ4 ＦＥＴ
Claims (1)
- 操舵トルクの検出値に基づいて操舵力補助用モータのモータ電流の目標値を決定し、該モータ電流が該目標値になるように、前記モータをＰＷＭ制御により回転駆動する手段と、舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、車速を検出する車速センサとを備え、操舵トルクの検出値が所定範囲内にあり、前記車速センサが検出した車速が第１車速より高く、前記舵角速度検出手段が検出した舵角速度が第１舵角速度より高いときに、前記モータを制動し、前記車速が第１車速より低いとき及び前記車速が、第１車速と第１車速より高い第２車速との間にあり、前記舵角速度が第１舵角速度より低いときに、前記モータを駆動して舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能となる電動パワーステアリング装置において、
前記車速が第１車速より低い第３車速より低く、前記舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、前記車速が第３車速と第１車速との間になったときは、引き続き前記制御が可能な状態に維持する手段と、前記車速が第１車速より高く、前記舵角速度が第１舵角速度より高く、前記制御が不能な状態から、前記車速が第１車速と第３車速との間になったときは、引き続き前記制御が不能な状態に維持する手段と、前記舵角速度が、第１舵角速度より低い第２舵角速度より低く、前記舵輪を舵角中点へ戻す制御が可能な状態から、前記舵角速度が第２舵角速度と第１舵角速度との間になったときは、引き続き前記制御が可能な状態に維持する手段と、前記舵角速度が第１舵角速度より高く、前記制御が不能な状態から、前記舵角速度が第１舵角速度と第２舵角速度との間になったときは、引き続き前記制御が不能な状態に維持する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。
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