JP4232471B2 - 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、車両の操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用モータを駆動する為の制御信号を出力する制御手段とを備える電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に装備される電動パワーステアリング装置は、車両の操舵力をモータにより補助するものであり、これは、操舵部材（舵輪及び操舵軸）が連結された舵取機構に、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、舵取機構の動作を補助する操舵補助用モータとを設け、トルクセンサが検出した操舵トルクに応じたアシスト力を得られるように、操舵補助用モータを駆動させることにより、操舵部材への操作力を軽減するように構成してある。また、車両の高速走行時に、操舵部材への操作力が軽くなり過ぎないように、車速に応じたアシスト力を得られるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２０７４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動パワーステアリング装置では、アシスト力は、操舵トルク及び車速に応じて予め定められている。その為、路面及び車両側からの反力によって、操舵に必要な操舵トルクは異なるが、これには、ドライバが、路面状況等を知ることが出来るという利点がある。しかし、身体上のハンディキャップが有るドライバ及び高齢のドライバにとっては、ハンドルを取られる虞があり、また、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転が望まれることもある。
【０００５】
そこで、本出願人は、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を、特願２００１−３１０５２６号及び特願２００２−２３４０８６号において提案している。
しかし、上述したような、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転では、操舵トルクにのみ基づいているので、自然な操舵感を得ることが出来ないこと、車速に応じたアシスト力を得ることが出来ないこと、操舵感が安定しないこと、車両の直進性が悪いこと、及びハンドル戻りが悪いこと等の問題もある。
【０００６】
特許文献１には、補助操舵トルクの制御ばらつきを抑え、安定性を更に向上させる為に、検出された操舵角及び車速から推定した目標操舵トルクと、検出された操舵トルクとの偏差に基づき、補助操舵トルクを発生させるモータを制御する電動パワーステアリング装置が開示されている。
【０００７】
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、第１〜６発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な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。
第７，８発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来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。
第９発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車速に応じたアシスト力を得ることが出来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。
【０００８】
第１０発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、操舵感が安定す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。
第１１発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車両の直進性が良い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。
第１２発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、ハンドル戻りが良い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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用モータを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段とを備える電動パワーステアリング装置において、前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、該舵角センサが検出した操舵角、及び該操舵角に対応すべき操舵トルクである規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が前記操舵角に基づき出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を小さくすべく、前記操舵補助用モータを駆動する為の第２制御信号を出力する第２制御手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を切り替える第１切替手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この電動パワーステアリング装置では、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、第１制御手段が、操舵補助用モータを駆動する為の第１制御信号を出力する。舵角センサが検出した操舵角、及びその操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルに基づき、規範操舵手段が、規範操舵トルクを出力し、第２制御手段が、規範操舵手段が出力した規範操舵トルク、及びトルクセンサが検出した操舵トルクの差を小さくすべく、操舵補助用モータを駆動する為の第２制御信号を出力する。第１切替手段が、第１制御信号及び第２制御信号を切り替える。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の挙動が異常であるか否かを判定する判定手段を更に備え、前記第１切替手段は、前記判定手段が前記車両の挙動が異常であると判定したときは、第２制御信号に切り替えるべくなしてあることを特徴とする。
【００１２】
この電動パワーステアリング装置では、判定手段が、車両の挙動が異常であるか否かを判定し、第１切替手段は、判定手段が車両の挙動が異常であると判定したときは、第２制御信号に切り替えるので、必要に応じて自動的に、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１３】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記規範操舵手段は、前記規範操舵モデルを複数種類有し、該複数種類の規範操舵モデルを切り替える第２切替手段を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
この電動パワーステアリング装置では、規範操舵手段が規範操舵モデルを複数種類有し、第２切替手段が、複数種類の規範操舵モデルを切り替えるので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められた複数種類の操舵トルクモデルでの運転を楽しむことが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１５】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を更に備え、前記第２切替手段は、前記走行状態検出手段が検出した走行状態に応じて、前記複数種類の規範操舵モデルを切り替えるべくなしてあ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、走行状態検出手段が、車両の走行状態を検出し、第２切替手段は、走行状態検出手段が検出した走行状態に応じて、複数種類の規範操舵モデルを切り替えるので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められ、車両の走行状態に適した操舵トルクモデルでの運転が可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１７】
第５発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記第２制御手段は、前記操舵トルクの前記規範操舵トルクからの偏差を演算する偏差演算手段と、該偏差演算手段が演算した偏差を第１ゲインで増幅する第１増幅手段とを備え、該第１増幅手段が増幅した結果を前記第２制御信号とすべくなしてあることを特徴とする。
【００１８】
この電動パワーステアリング装置では、第２制御手段は、偏差演算手段が、操舵トルクの前記規範操舵トルクからの偏差を演算し、第１増幅手段が、偏差演算手段が演算した偏差を第１ゲインで増幅し、第１増幅手段が増幅した結果を第２制御信号とする。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、振動が生じ難い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１９】
第６発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記偏差演算手段が演算した偏差を第２ゲインで増幅する第２増幅手段と、前記操舵角から該第２増幅手段が増幅した偏差を差し引き、差し引いた結果を前記操舵角として前記規範操舵手段に与える手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を加える手段と、前記第１ゲイン及び第２ゲインをそれぞれ連続的に変更する変更手段とを更に備え、前記第１切替手段は、前記第１制御信号、第２制御信号、及び第１制御信号と第２制御信号との中間的制御信号の何れかに連続的に切り替えるべくなしてあることを特徴とする。
【００２０】
この電動パワーステアリング装置では、第２増幅手段が、偏差演算手段が演算した偏差を第２ゲインで増幅し、与える手段が、操舵角から第２増幅手段が増幅した偏差を差し引き、差し引いた結果を操舵角として規範操舵手段に与える。加える手段が、第１制御信号及び第２制御信号を加え、変更手段が、第１ゲイン及び第２ゲインをそれぞれ連続的に変更する。第１切替手段は、第１制御信号、第２制御信号、及び第１制御信号と第２制御信号との中間的制御信号の何れかに、連続的に切り替える。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを滑らかに連続的に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２１】
第７発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記規範操舵モデルは、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋであることを特徴とする。（ｓは複素変数）
【００２２】
この電動パワーステアリング装置では、規範操舵手段の、操舵角及び規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルは、操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋである。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２３】
第８発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵を補助する為のモータと、操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、操舵角及び該操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定め、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋである規範操舵モデルを記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶する規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを演算し出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が、前記舵角センサが検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を演算する演算手段と、該演算手段が演算した差を小さくすべく、前記モータを駆動する為の制御信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
この電動パワーステアリング装置では、操舵角及び操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定める、２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋである規範操舵モデルを、記憶手段が記憶し、その記憶する規範操舵モデルに基づき、規範操舵手段が、規範操舵トルクを演算し出力する。規範操舵手段が、舵角センサが検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルクと、トルクセンサが検出した操舵トルクとの差を、演算手段が演算し、その演算した差を小さくすべく、出力手段が、操舵補助用のモータを駆動する為の制御信号を出力する。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２５】
第９発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の車速を検出する車速センサと、該車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記ばね定数値Ｋを大／小に変更する第１の変更手段とを更に備えることを特徴とする。
【００２６】
この電動パワーステアリング装置では、車速センサが検出した車速の高／低に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素のばね定数値Ｋを大／小に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車速に応じたアシスト力を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２７】
第１０発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記摩擦係数値Ｃを大／小に変更する第２の変更手段を更に備えることを特徴とする。
【００２８】
この電動パワーステアリング装置では、車速センサが検出した車速の高／低に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素の摩擦係数値Ｃを大／小に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、操舵感が安定する電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２９】
第１１発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する第３の変更手段を更に備えることを特徴とする。
【００３０】
この電動パワーステアリング装置では、車速センサが検出した車速の高／低に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素の慣性モーメント値Ｊを大／小に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車両の直進性が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００３１】
第１２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記舵角センサが検出した操舵角の大／小に応じて、前記ばね定数値Ｋを小／大に変更する第４の変更手段を更に備えることを特徴とする。
【００３２】
この電動パワーステアリング装置では、舵角センサが検出した操舵角の大／小に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素のばね定数値Ｋを小／大に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、ハンドル戻りが良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
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１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、ステアリング系１４の操舵部材（舵輪及び操舵軸）に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ１１と、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの位相を補償する位相補償手段２２と、ステアリング系１４に連結された操舵補助用のモータＭと、トルクセンサ１１が検出し、位相補償手段２２により位相補償された操舵トルク、及び車速センサ１２が検出した車速に基づき、操舵補助用のモータＭを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段１７と、ステアリング系１４の操舵部材の操舵角を検出する舵角センサ１０とを備えている。
【００３４】
この電動パワーステアリング装置は、また、舵角センサ１０が検出した操舵角、及び操舵角に対応すべき操舵トルクである規範操舵トルクの関係を定めた規範操舵モデル２０ａに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段２０と、規範操舵手段２０が、舵角センサ１０が検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を小さくするように、操舵補助用のモータＭを駆動する為の第２制御信号を出力する第２制御手段２１と、第１制御信号及び第２制御信号を切り替え出力する第１切替手段１８とを備えている。
【００３５】
この電動パワーステアリング装置は、また、第１切替手段１８に連動する手動の切替スイッチ１９と、ヨーレートセンサ等により車両の挙動が異常であるか否かを判定し、異常であると判定したときは、第１切替手段１８を第２制御信号に切り替える挙動判定手段１３と、第１切替手段１８が切り替え出力した制御信号を、モータＭの減速比及びトルク定数に反比例的に増幅する増幅器１６と、増幅器１６が増幅した制御信号に基づき、ＰＩ制御信号をモータＭに与えるＰＩコントローラ１５とを備えている。
【００３６】
図２は、第２制御手段２１の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。規範操舵手段２０は、規範操舵モデル２０ａが規範ステアリング系の操舵部材の慣性モーメントＪｄ、操舵部材の支持部材との摩擦係数Ｃｄ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数Ｋｄからなる２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄであり、ソフトウェアで実現される。
【００３７】
第２制御手段２１は、規範操舵手段２０が出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルク（実操舵トルク信号）の偏差を演算して出力する差引点２３（偏差演算手段）と、差引点２３が出力した偏差をゲインＧ１（第１ゲイン）で増幅する増幅器２４（第１増幅手段）とから構成されている。その他の構成は、図１で説明したので省略する。但し、第１切替手段１８は省略してある。
【００３８】
規範操舵手段２０は、操舵角により２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄを演算して、規範操舵トルクを求める。差引点２３は、規範操舵手段２０が求めた規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を演算し、増幅器２４は、この偏差をゲインＧ１で増幅する。
【００３９】
ステアリング系１４の操舵部材の構成は、図３に示すように、舵輪５０を支持する操舵軸５３の先端部が、固定部にばね５２を介して支持され、更に操舵軸５３の中間部が支持部材５１により支持されているように、模式的に示すことが出来る。この場合、２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋの慣性モーメントＪは、ステアリング系１４全体の慣性モーメントに、摩擦係数Ｃは、操舵軸５３と支持部材５１との摩擦係数に、ばね定数Ｋは、ばね５２のばね定数にそれぞれ相当する。
【００４０】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力する。
また、規範操舵手段２０は、操舵角に基づき規範操舵トルクを求めて出力し、第２制御手段２１は、上述した動作により第２制御信号を出力する。
【００４１】
第１切替手段１８は、切替スイッチ１９が操作されると、それに連動して、第１制御手段１７側又は第２制御手段２１側に切り替わり、第１制御信号又は第２制御信号を出力する。
第１切替手段１８は、また、第１制御手段１７側に切り替わっている場合に、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力するようになる。
【００４２】
第１制御信号又は第２制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータに与えられる。
第１切替手段１８が、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力している場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルクにより操舵することが出来、操舵部材には、路面の凸凹、摩擦力等による影響は伝わらない。
【００４３】
実施の形態２．
図４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２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、ステアリング系１４の操舵部材（舵輪及び操舵軸）に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ１１と、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの位相を補償する位相補償手段２２と、ステアリング系１４に連結された操舵補助用のモータＭと、トルクセンサ１１が検出し、位相補償手段２２により位相補償された操舵トルク、及び車速センサ１２が検出した車速に基づき、操舵補助用のモータＭを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段１７と、ステアリング系１４の操舵部材の操舵角を検出する舵角センサ１０とを備えている。
【００４４】
この電動パワーステアリング装置は、また、舵角センサ１０が検出した操舵角と操舵トルクとの関係を定めた規範操舵モデル２０ｂに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段２０ｃと、規範操舵手段２０ｃが出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を演算する差引点２３（偏差演算手段）と、差引点２３が出力した偏差をゲインｇ１（第１ゲイン）で増幅して第２制御信号とする増幅器３１（第１増幅手段）と、その第２制御信号に第１制御手段１７からの第１制御信号を加え合わせる加え合せ点３０（加える手段）とを備えている。
【００４５】
規範操舵モデル２０ｂは、実施の形態１で説明したような規範操舵モデル２０ａを複数種類有しており、規範操舵手段２０ｃは、車速センサ１２（走行状態検出手段）が検出した車速に応じて、例えば、高速の場合は、操舵トルクが比較的に重くなるように、複数種類の規範操舵モデルから選択する。また、規範操舵手段２０ｃは、手動の切替スイッチ３５（第２切替手段）の操作により、複数種類の規範操舵モデルを切り替える。
【００４６】
この電動パワーステアリング装置は、また、差引点２３が出力した偏差をゲインｇ２（第２ゲイン）で増幅する増幅器３３（第２増幅手段）と、舵角センサ１０が検出した操舵角から、増幅器３３が増幅した偏差を差し引き、差し引いた操舵角を規範操舵モデル２０ｂに与える差引点２８（与える手段）と、ゲインｇ１，ｇ２をそれぞれ連続的に変化させるゲイン可変手段３４（変更手段）と、ゲイン可変手段３４に連動し、スライド位置に応じて、ゲイン可変手段３４にゲインｇ１，ｇ２を連続的に滑らかに変化させるスライドスイッチ１９ａ（第１切替手段）とを備えている。
【００４７】
ゲイン可変手段３４は、ゲインｇ１，ｇ２を変化させることにより、加え合せ点３０から出力される制御信号の、第１制御信号及び第２制御信号の混合比を設定することが出来る。例えば、混合比を１００％第１制御信号とするときは、ゲインｇ１＝０、ゲインｇ２＝５００とし、混合比を１００％第２制御信号とするときは、ゲインｇ１＝１２５０００、ゲインｇ２＝０とし、これらの中間的な混合比とするときは、ゲインｇ１，ｇ２を反比例的に連続的に変化させて設定する。
【００４８】
この電動パワーステアリング装置は、また、ヨーレートセンサ等により車両の挙動が異常であるか否かを判定し、異常であると判定したときは、ゲイン可変手段３４を作動させて、加え合せ点３０からの出力を第２制御信号に切り替える挙動判定手段１３と、加え合せ点３０が出力した制御信号を、モータＭの減速比及びトルク定数に反比例的に増幅する増幅器１６と、増幅器１６が増幅した制御信号に基づき、ＰＩ制御信号をモータＭに与えるＰＩコントローラ１５とを備えている。
ステアリング系１４の操舵部材の構成は、実施の形態１で説明した図３で示すことが出来るが、説明を省略する。
【００４９】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力し、加え合せ点３０に与える。
また、規範操舵手段２０ｃは、増幅器３３が増幅した偏差を差し引いた操舵角に基づき規範操舵トルクを演算して出力し、この規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差は、増幅器３１によりゲインｇ１で増幅され、加え合せ点３０に与えられる。
【００５０】
ゲイン可変手段３４は、スライドスイッチ１９ａのスライド位置に応じて、ゲインｇ１，ｇ２を連続的に滑らかに変化させて設定する。これにより、加え合せ点３０から出力される制御信号の、第１制御信号及び第２制御信号の混合比が設定され、ドライバは、第１制御手段及び第２制御手段の中間的な様々な操舵補助による操舵トルクの運転を楽しむことが出来る。
ゲイン可変手段３４は、また、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、漸次、１００％第２制御信号に変化させる。
【００５１】
加え合せ点３０から出力された制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータＭに与えられる。
加え合せ点３０から出力された制御信号が、１００％第２制御信号である場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルクにより操舵することが出来、操舵トルクは、路面の凸凹、摩擦力等による影響を受けない。
【００５２】
図７は、加え合せ点３０から出力される制御信号の第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、１００％第１制御信号（従来制御）から１００％第２制御信号（規範制御）に、２０秒間かけて変化させた場合に、操舵トルク（周期的に操舵部材を操作している）が遷移する様子を示す波形図である。連続的に滑らかに、従来制御から規範制御に切り替わることを示している。
【００５３】
実施の形態３．
図５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３の第２制御手段２１（図１）の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。規範操舵手段２０は、規範操舵モデル２０ａが規範ステアリング系の操舵部材の慣性モーメントＪｄ、操舵部材の支持部材との摩擦係数Ｃｄ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数Ｋｄからなる２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄであり、規範操舵手段２０が内蔵するメモリに記憶されたソフトウェアで実現される。（ｓは複素変数）
【００５４】
第２制御手段２１は、規範操舵手段２０が出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルク（実操舵トルク信号）の偏差を演算して出力する差引点２３（演算手段）と、差引点２３が出力した偏差をゲインＧ１で増幅する増幅器２４とから構成されている。その他の構成は、図１，３において説明した実施の形態１の構成と同様であるので、説明を省略する。但し、第１切替手段１８は省略してある。
【００５５】
規範操舵手段２０は、操舵角により２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄを演算して、規範操舵トルクを求める。差引点２３は、規範操舵手段２０が求めた規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を演算し、増幅器２４は、この偏差をゲインＧ１で増幅する。
【００５６】
規範操舵手段２０は、また、車速センサ１２が検出した車速の高／低に応じて、ばね定数値Ｋを大／小に変更する為の参照テーブル４２（第１の変更手段）と、車速の高／低に応じて、摩擦係数値Ｃを大／小に変更する為の参照テーブル４１（第２の変更手段）と、車速の高／低に応じて、慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する為の参照テーブル４０（第３の変更手段）と、舵角センサ１０が検出した操舵角の大／小に応じて、ばね定数値Ｋを小／大に変更する為の参照テーブル４３（第４の変更手段）とを備えている。
規範操舵手段２０は、また、参照テーブル４２、４３の各出力を掛け合わせて規範操舵モデル２０ａへ与える掛け合わせ手段４４を備えている。
【００５７】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力する。
規範操舵手段２０は、操舵トルクに基づき規範操舵角θｄを求めて出力し、第２制御手段２１は、上述した動作により第２制御信号を出力する。
規範操舵手段２０は、また、参照テーブル４１の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ａの摩擦係数値Ｃを大／小に変化させ、参照テーブル４０の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ａの慣性モーメント値Ｊを大／小に変化させる。また、掛け合わせ手段４４の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ａのばね定数値Ｋを大／小に変化させる。
【００５８】
ここで、摩擦係数値Ｃを大きくすると、舵輪（操舵部材）の収束が速まる。慣性モーメント値Ｊを大きくすると、舵輪の収まりが良くなり、車両の直進性が向上する。ばね定数値Ｋを大きくすると、舵輪の剛性が高まり、高速走行時に車両が安定する。また、操舵角が大きくなるのに伴い、ばね定数値Ｋを小さくすると、舵輪の中点をドライバが認識し易くなり、また、舵輪の戻りが良くなる。
【００５９】
第１切替手段１８は、切替スイッチ１９が操作されると、それに連動して、第１制御手段１７側又は第２制御手段２１側に切り替わり、第１制御信号又は第２制御信号を出力する。
第１切替手段１８は、また、第１制御手段１７側に切り替わっている場合に、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力するようになる。
【００６０】
第１制御信号又は第２制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータＭに与えられる。
第１切替手段１８が、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力している場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルク及び反力により操舵することが出来、操舵部材には、路面の凸凹、摩擦力等による影響は伝わらない。
【００６１】
実施の形態４．
図６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４の規範操舵手段２０ｃ（図４）の内部構成を示すブロック図である。規範操舵手段２０ｃが有する規範操舵モデル２０ｂは、ステアリング系１４の操舵部材の慣性モーメントＪ、操舵部材の支持部材との摩擦係数Ｃ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋであり、規範操舵手段２０ｃが内蔵するメモリに記憶されたソフトウェアで実現される。（ｓは複素変数）
【００６２】
規範操舵手段２０ｃは、また、車速センサ１２（図４）が検出した車速の高／低に応じて、ばね定数値Ｋを大／小に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４２ａ（第１の変更手段）と、車速の高／低に応じて、摩擦係数値Ｃを大／小に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４１ａ（第２の変更手段）と備えている。また、車速の高／低に応じて、慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４０ａ（第３の変更手段）と、舵角センサ１０が検出した操舵角の大／小に応じて、ばね定数値Ｋを小／大に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４３ａ（第４の変更手段）とを備えている。
【００６３】
参照テーブル４０ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａがそれぞれ記憶する３種類の各関係は、切替スイッチ３５（図４）からの切替信号により切り替えられ、これにより、規範操舵モデル２０ｂは、３種類の規範操舵モデルに切り替わる。
規範操舵手段２０ｃは、また、参照テーブル４２ａ、４３ａの各出力を掛け合わせて規範操舵モデル２０ｂへ与える掛け合わせ手段４４を備えている。その他の構成は、図３，４において説明した実施の形態２の構成と同様であるので、説明を省略する。
【００６４】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力し、加え合せ点３０に与える。
また、規範操舵手段２０ｃは、増幅器３３が増幅した偏差を差し引いた操舵トルクに基づき規範操舵角を求めて出力し、この規範操舵角からの、舵角センサ１０が検出した操舵角の偏差は、増幅器３１によりゲインｇ１で増幅され、加え合せ点３０に与えられる。
【００６５】
規範操舵手段２０ｃは、また、参照テーブル４１ａの出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ｂの摩擦係数値Ｃを大／小に変更し、参照テーブル４０ａの出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ｂの慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する。また、掛け合わせ手段４４の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ｂのばね定数値Ｋを大／小に変更する。
【００６６】
ここで、摩擦係数値Ｃを大きくすると、舵輪（操舵部材）の中点への収束が速まる。慣性モーメント値Ｊを大きくすると、舵輪の収まりが良くなり、車両の直進性が向上する。ばね定数値Ｋを大きくすると、舵輪の剛性が高まり、高速走行時に車両が安定する。また、操舵角が大きくなるのに伴い、ばね定数値Ｋを小さくすると、舵輪の中点をドライバが認識し易くなり、また、舵輪の戻りが良くなる。
【００６７】
一方、ゲイン可変手段３４は、スライドスイッチ１９ａのスライド位置に応じて、ゲインｇ１，ｇ２を連続的に滑らかに変化させて設定する。これにより、加え合せ点３０から出力される制御信号の、第１制御信号及び第２制御信号の混合比が設定され、ドライバは、第１制御手段及び第２制御手段の中間的な様々な操舵補助による操舵トルクの運転を楽しむことが出来る。
ゲイン可変手段３４は、また、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、漸次、１００％第２制御信号に変化させる。
【００６８】
加え合せ点３０から出力された制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータＭに与えられる。
加え合せ点３０から出力された制御信号が、１００％第２制御信号である場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルクにより操舵することが出来、操舵トルクは、路面の凸凹、摩擦力等による影響を受けない。
【００６９】
この電動パワーステアリング装置では、加え合せ点３０から出力される制御信号の第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、１００％第１制御信号（従来制御）から１００％第２制御信号（規範制御）に、２０秒間かけて変化させた場合、図７に示すように、操舵トルク（周期的に操舵部材を操作している）が遷移する。連続的に滑らかに、従来制御から規範制御に切り替わることを示している。
【００７０】
【発明の効果】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、必要に応じて自動的に、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７２】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められた複数種類の操舵トルクモデルでの運転を楽しむことが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７３】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められ、車両の走行状態に適した操舵トルクモデルでの運転が可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７４】
第５発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７５】
第６発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを滑らかに連続的に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７６】
第７，８発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７７】
第９発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車速に応じたアシスト力を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７８】
第１０発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、操舵感が安定する電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７９】
第１１発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車両の直進性が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００８０】
第１２発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、ハンドル戻りが良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【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】第２制御手段の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。
【図３】ステアリング系の操舵部材の構成例を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図５】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第２制御手段の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。
【図６】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規範操舵手段の内部構成を示すブロック図である。
【図７】第１制御信号及び第２制御信号の混合比を変化させた場合に、操舵トルクが遷移する様子を示す波形図である。
【符号の説明】
１０ 舵角センサ
１１ トルクセンサ
１２ 車速センサ（走行状態検出手段）
１３ 挙動判定手段
１４ ステアリング系（操舵部材）
１５ ＰＩコントローラ（出力手段）
１６，２４，３１， 増幅器
１７ 第１制御手段
１８ 第１切替手段
１９ 切替スイッチ
１９ａ スライドスイッチ（第１切替手段）
２０，２０ｃ 規範操舵手段
２０ａ，２０ｂ 規範操舵モデル（記憶手段）
２１ 第２制御手段
２３ 差引点（偏差演算手段）
２４，３１ 増幅器（第１増幅手段）
２８ 差引点（与える手段、演算手段）
３０ 加え合せ点（加える手段）
３３ 増幅器（第２増幅手段）
３４ ゲイン可変手段（変更手段）
３５ 切替スイッチ（第２切替手段）
４０，４０ａ 参照テーブル（第３の変更手段）
４１，４１ａ 参照テーブル（第２の変更手段）
４２，４２ａ 参照テーブル（第１の変更手段）
４３，４３ａ 参照テーブル（第４の変更手段）
４４ 掛け合わせ手段
５０ 舵輪（操舵部材）
Ｍ 操舵補助用のモータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用モータを駆動する為の制御信号を出力する制御手段とを備える電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に装備される電動パワーステアリング装置は、車両の操舵力をモータにより補助するものであり、これは、操舵部材（舵輪及び操舵軸）が連結された舵取機構に、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、舵取機構の動作を補助する操舵補助用モータとを設け、トルクセンサが検出した操舵トルクに応じたアシスト力を得られるように、操舵補助用モータを駆動させることにより、操舵部材への操作力を軽減するように構成してある。また、車両の高速走行時に、操舵部材への操作力が軽くなり過ぎないように、車速に応じたアシスト力を得られるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２０７４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動パワーステアリング装置では、アシスト力は、操舵トルク及び車速に応じて予め定められている。その為、路面及び車両側からの反力によって、操舵に必要な操舵トルクは異なるが、これには、ドライバが、路面状況等を知ることが出来るという利点がある。しかし、身体上のハンディキャップが有るドライバ及び高齢のドライバにとっては、ハンドルを取られる虞があり、また、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転が望まれることもある。
【０００５】
そこで、本出願人は、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を、特願２００１−３１０５２６号及び特願２００２−２３４０８６号において提案している。
しかし、上述したような、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転では、操舵トルクにのみ基づいているので、自然な操舵感を得ることが出来ないこと、車速に応じたアシスト力を得ることが出来ないこと、操舵感が安定しないこと、車両の直進性が悪いこと、及びハンドル戻りが悪いこと等の問題もある。
【０００６】
特許文献１には、補助操舵トルクの制御ばらつきを抑え、安定性を更に向上させる為に、検出された操舵角及び車速から推定した目標操舵トルクと、検出された操舵トルクとの偏差に基づき、補助操舵トルクを発生させるモータを制御する電動パワーステアリング装置が開示されている。
【０００７】
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、第１〜６発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な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。
第７，８発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来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。
第９発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車速に応じたアシスト力を得ることが出来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。
【０００８】
第１０発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、操舵感が安定す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。
第１１発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車両の直進性が良い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。
第１２発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、ハンドル戻りが良い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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用モータを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段とを備える電動パワーステアリング装置において、前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、該舵角センサが検出した操舵角、及び該操舵角に対応すべき操舵トルクである規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が前記操舵角に基づき出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を小さくすべく、前記操舵補助用モータを駆動する為の第２制御信号を出力する第２制御手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を切り替える第１切替手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この電動パワーステアリング装置では、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、第１制御手段が、操舵補助用モータを駆動する為の第１制御信号を出力する。舵角センサが検出した操舵角、及びその操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルに基づき、規範操舵手段が、規範操舵トルクを出力し、第２制御手段が、規範操舵手段が出力した規範操舵トルク、及びトルクセンサが検出した操舵トルクの差を小さくすべく、操舵補助用モータを駆動する為の第２制御信号を出力する。第１切替手段が、第１制御信号及び第２制御信号を切り替える。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の挙動が異常であるか否かを判定する判定手段を更に備え、前記第１切替手段は、前記判定手段が前記車両の挙動が異常であると判定したときは、第２制御信号に切り替えるべくなしてあることを特徴とする。
【００１２】
この電動パワーステアリング装置では、判定手段が、車両の挙動が異常であるか否かを判定し、第１切替手段は、判定手段が車両の挙動が異常であると判定したときは、第２制御信号に切り替えるので、必要に応じて自動的に、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１３】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記規範操舵手段は、前記規範操舵モデルを複数種類有し、該複数種類の規範操舵モデルを切り替える第２切替手段を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
この電動パワーステアリング装置では、規範操舵手段が規範操舵モデルを複数種類有し、第２切替手段が、複数種類の規範操舵モデルを切り替えるので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められた複数種類の操舵トルクモデルでの運転を楽しむことが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１５】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を更に備え、前記第２切替手段は、前記走行状態検出手段が検出した走行状態に応じて、前記複数種類の規範操舵モデルを切り替えるべくなしてあ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、走行状態検出手段が、車両の走行状態を検出し、第２切替手段は、走行状態検出手段が検出した走行状態に応じて、複数種類の規範操舵モデルを切り替えるので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められ、車両の走行状態に適した操舵トルクモデルでの運転が可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１７】
第５発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記第２制御手段は、前記操舵トルクの前記規範操舵トルクからの偏差を演算する偏差演算手段と、該偏差演算手段が演算した偏差を第１ゲインで増幅する第１増幅手段とを備え、該第１増幅手段が増幅した結果を前記第２制御信号とすべくなしてあることを特徴とする。
【００１８】
この電動パワーステアリング装置では、第２制御手段は、偏差演算手段が、操舵トルクの前記規範操舵トルクからの偏差を演算し、第１増幅手段が、偏差演算手段が演算した偏差を第１ゲインで増幅し、第１増幅手段が増幅した結果を第２制御信号とする。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、振動が生じ難い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１９】
第６発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記偏差演算手段が演算した偏差を第２ゲインで増幅する第２増幅手段と、前記操舵角から該第２増幅手段が増幅した偏差を差し引き、差し引いた結果を前記操舵角として前記規範操舵手段に与える手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を加える手段と、前記第１ゲイン及び第２ゲインをそれぞれ連続的に変更する変更手段とを更に備え、前記第１切替手段は、前記第１制御信号、第２制御信号、及び第１制御信号と第２制御信号との中間的制御信号の何れかに連続的に切り替えるべくなしてあることを特徴とする。
【００２０】
この電動パワーステアリング装置では、第２増幅手段が、偏差演算手段が演算した偏差を第２ゲインで増幅し、与える手段が、操舵角から第２増幅手段が増幅した偏差を差し引き、差し引いた結果を操舵角として規範操舵手段に与える。加える手段が、第１制御信号及び第２制御信号を加え、変更手段が、第１ゲイン及び第２ゲインをそれぞれ連続的に変更する。第１切替手段は、第１制御信号、第２制御信号、及び第１制御信号と第２制御信号との中間的制御信号の何れかに、連続的に切り替える。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを滑らかに連続的に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２１】
第７発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記規範操舵モデルは、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋであることを特徴とする。（ｓは複素変数）
【００２２】
この電動パワーステアリング装置では、規範操舵手段の、操舵角及び規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルは、操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋである。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２３】
第８発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵を補助する為のモータと、操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、操舵角及び該操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定め、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋである規範操舵モデルを記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶する規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを演算し出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が、前記舵角センサが検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を演算する演算手段と、該演算手段が演算した差を小さくすべく、前記モータを駆動する為の制御信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
この電動パワーステアリング装置では、操舵角及び操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定める、２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋである規範操舵モデルを、記憶手段が記憶し、その記憶する規範操舵モデルに基づき、規範操舵手段が、規範操舵トルクを演算し出力する。規範操舵手段が、舵角センサが検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルクと、トルクセンサが検出した操舵トルクとの差を、演算手段が演算し、その演算した差を小さくすべく、出力手段が、操舵補助用のモータを駆動する為の制御信号を出力する。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２５】
第９発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の車速を検出する車速センサと、該車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記ばね定数値Ｋを大／小に変更する第１の変更手段とを更に備えることを特徴とする。
【００２６】
この電動パワーステアリング装置では、車速センサが検出した車速の高／低に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素のばね定数値Ｋを大／小に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車速に応じたアシスト力を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２７】
第１０発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記摩擦係数値Ｃを大／小に変更する第２の変更手段を更に備えることを特徴とする。
【００２８】
この電動パワーステアリング装置では、車速センサが検出した車速の高／低に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素の摩擦係数値Ｃを大／小に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、操舵感が安定する電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２９】
第１１発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する第３の変更手段を更に備えることを特徴とする。
【００３０】
この電動パワーステアリング装置では、車速センサが検出した車速の高／低に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素の慣性モーメント値Ｊを大／小に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車両の直進性が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００３１】
第１２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記舵角センサが検出した操舵角の大／小に応じて、前記ばね定数値Ｋを小／大に変更する第４の変更手段を更に備えることを特徴とする。
【００３２】
この電動パワーステアリング装置では、舵角センサが検出した操舵角の大／小に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素のばね定数値Ｋを小／大に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、ハンドル戻りが良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
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１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、ステアリング系１４の操舵部材（舵輪及び操舵軸）に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ１１と、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの位相を補償する位相補償手段２２と、ステアリング系１４に連結された操舵補助用のモータＭと、トルクセンサ１１が検出し、位相補償手段２２により位相補償された操舵トルク、及び車速センサ１２が検出した車速に基づき、操舵補助用のモータＭを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段１７と、ステアリング系１４の操舵部材の操舵角を検出する舵角センサ１０とを備えている。
【００３４】
この電動パワーステアリング装置は、また、舵角センサ１０が検出した操舵角、及び操舵角に対応すべき操舵トルクである規範操舵トルクの関係を定めた規範操舵モデル２０ａに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段２０と、規範操舵手段２０が、舵角センサ１０が検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を小さくするように、操舵補助用のモータＭを駆動する為の第２制御信号を出力する第２制御手段２１と、第１制御信号及び第２制御信号を切り替え出力する第１切替手段１８とを備えている。
【００３５】
この電動パワーステアリング装置は、また、第１切替手段１８に連動する手動の切替スイッチ１９と、ヨーレートセンサ等により車両の挙動が異常であるか否かを判定し、異常であると判定したときは、第１切替手段１８を第２制御信号に切り替える挙動判定手段１３と、第１切替手段１８が切り替え出力した制御信号を、モータＭの減速比及びトルク定数に反比例的に増幅する増幅器１６と、増幅器１６が増幅した制御信号に基づき、ＰＩ制御信号をモータＭに与えるＰＩコントローラ１５とを備えている。
【００３６】
図２は、第２制御手段２１の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。規範操舵手段２０は、規範操舵モデル２０ａが規範ステアリング系の操舵部材の慣性モーメントＪｄ、操舵部材の支持部材との摩擦係数Ｃｄ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数Ｋｄからなる２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄであり、ソフトウェアで実現される。
【００３７】
第２制御手段２１は、規範操舵手段２０が出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルク（実操舵トルク信号）の偏差を演算して出力する差引点２３（偏差演算手段）と、差引点２３が出力した偏差をゲインＧ１（第１ゲイン）で増幅する増幅器２４（第１増幅手段）とから構成されている。その他の構成は、図１で説明したので省略する。但し、第１切替手段１８は省略してある。
【００３８】
規範操舵手段２０は、操舵角により２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄを演算して、規範操舵トルクを求める。差引点２３は、規範操舵手段２０が求めた規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を演算し、増幅器２４は、この偏差をゲインＧ１で増幅する。
【００３９】
ステアリング系１４の操舵部材の構成は、図３に示すように、舵輪５０を支持する操舵軸５３の先端部が、固定部にばね５２を介して支持され、更に操舵軸５３の中間部が支持部材５１により支持されているように、模式的に示すことが出来る。この場合、２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋの慣性モーメントＪは、ステアリング系１４全体の慣性モーメントに、摩擦係数Ｃは、操舵軸５３と支持部材５１との摩擦係数に、ばね定数Ｋは、ばね５２のばね定数にそれぞれ相当する。
【００４０】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力する。
また、規範操舵手段２０は、操舵角に基づき規範操舵トルクを求めて出力し、第２制御手段２１は、上述した動作により第２制御信号を出力する。
【００４１】
第１切替手段１８は、切替スイッチ１９が操作されると、それに連動して、第１制御手段１７側又は第２制御手段２１側に切り替わり、第１制御信号又は第２制御信号を出力する。
第１切替手段１８は、また、第１制御手段１７側に切り替わっている場合に、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力するようになる。
【００４２】
第１制御信号又は第２制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータに与えられる。
第１切替手段１８が、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力している場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルクにより操舵することが出来、操舵部材には、路面の凸凹、摩擦力等による影響は伝わらない。
【００４３】
実施の形態２．
図４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２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、ステアリング系１４の操舵部材（舵輪及び操舵軸）に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ１１と、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの位相を補償する位相補償手段２２と、ステアリング系１４に連結された操舵補助用のモータＭと、トルクセンサ１１が検出し、位相補償手段２２により位相補償された操舵トルク、及び車速センサ１２が検出した車速に基づき、操舵補助用のモータＭを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段１７と、ステアリング系１４の操舵部材の操舵角を検出する舵角センサ１０とを備えている。
【００４４】
この電動パワーステアリング装置は、また、舵角センサ１０が検出した操舵角と操舵トルクとの関係を定めた規範操舵モデル２０ｂに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段２０ｃと、規範操舵手段２０ｃが出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を演算する差引点２３（偏差演算手段）と、差引点２３が出力した偏差をゲインｇ１（第１ゲイン）で増幅して第２制御信号とする増幅器３１（第１増幅手段）と、その第２制御信号に第１制御手段１７からの第１制御信号を加え合わせる加え合せ点３０（加える手段）とを備えている。
【００４５】
規範操舵モデル２０ｂは、実施の形態１で説明したような規範操舵モデル２０ａを複数種類有しており、規範操舵手段２０ｃは、車速センサ１２（走行状態検出手段）が検出した車速に応じて、例えば、高速の場合は、操舵トルクが比較的に重くなるように、複数種類の規範操舵モデルから選択する。また、規範操舵手段２０ｃは、手動の切替スイッチ３５（第２切替手段）の操作により、複数種類の規範操舵モデルを切り替える。
【００４６】
この電動パワーステアリング装置は、また、差引点２３が出力した偏差をゲインｇ２（第２ゲイン）で増幅する増幅器３３（第２増幅手段）と、舵角センサ１０が検出した操舵角から、増幅器３３が増幅した偏差を差し引き、差し引いた操舵角を規範操舵モデル２０ｂに与える差引点２８（与える手段）と、ゲインｇ１，ｇ２をそれぞれ連続的に変化させるゲイン可変手段３４（変更手段）と、ゲイン可変手段３４に連動し、スライド位置に応じて、ゲイン可変手段３４にゲインｇ１，ｇ２を連続的に滑らかに変化させるスライドスイッチ１９ａ（第１切替手段）とを備えている。
【００４７】
ゲイン可変手段３４は、ゲインｇ１，ｇ２を変化させることにより、加え合せ点３０から出力される制御信号の、第１制御信号及び第２制御信号の混合比を設定することが出来る。例えば、混合比を１００％第１制御信号とするときは、ゲインｇ１＝０、ゲインｇ２＝５００とし、混合比を１００％第２制御信号とするときは、ゲインｇ１＝１２５０００、ゲインｇ２＝０とし、これらの中間的な混合比とするときは、ゲインｇ１，ｇ２を反比例的に連続的に変化させて設定する。
【００４８】
この電動パワーステアリング装置は、また、ヨーレートセンサ等により車両の挙動が異常であるか否かを判定し、異常であると判定したときは、ゲイン可変手段３４を作動させて、加え合せ点３０からの出力を第２制御信号に切り替える挙動判定手段１３と、加え合せ点３０が出力した制御信号を、モータＭの減速比及びトルク定数に反比例的に増幅する増幅器１６と、増幅器１６が増幅した制御信号に基づき、ＰＩ制御信号をモータＭに与えるＰＩコントローラ１５とを備えている。
ステアリング系１４の操舵部材の構成は、実施の形態１で説明した図３で示すことが出来るが、説明を省略する。
【００４９】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力し、加え合せ点３０に与える。
また、規範操舵手段２０ｃは、増幅器３３が増幅した偏差を差し引いた操舵角に基づき規範操舵トルクを演算して出力し、この規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差は、増幅器３１によりゲインｇ１で増幅され、加え合せ点３０に与えられる。
【００５０】
ゲイン可変手段３４は、スライドスイッチ１９ａのスライド位置に応じて、ゲインｇ１，ｇ２を連続的に滑らかに変化させて設定する。これにより、加え合せ点３０から出力される制御信号の、第１制御信号及び第２制御信号の混合比が設定され、ドライバは、第１制御手段及び第２制御手段の中間的な様々な操舵補助による操舵トルクの運転を楽しむことが出来る。
ゲイン可変手段３４は、また、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、漸次、１００％第２制御信号に変化させる。
【００５１】
加え合せ点３０から出力された制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータＭに与えられる。
加え合せ点３０から出力された制御信号が、１００％第２制御信号である場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルクにより操舵することが出来、操舵トルクは、路面の凸凹、摩擦力等による影響を受けない。
【００５２】
図７は、加え合せ点３０から出力される制御信号の第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、１００％第１制御信号（従来制御）から１００％第２制御信号（規範制御）に、２０秒間かけて変化させた場合に、操舵トルク（周期的に操舵部材を操作している）が遷移する様子を示す波形図である。連続的に滑らかに、従来制御から規範制御に切り替わることを示している。
【００５３】
実施の形態３．
図５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３の第２制御手段２１（図１）の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。規範操舵手段２０は、規範操舵モデル２０ａが規範ステアリング系の操舵部材の慣性モーメントＪｄ、操舵部材の支持部材との摩擦係数Ｃｄ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数Ｋｄからなる２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄであり、規範操舵手段２０が内蔵するメモリに記憶されたソフトウェアで実現される。（ｓは複素変数）
【００５４】
第２制御手段２１は、規範操舵手段２０が出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルク（実操舵トルク信号）の偏差を演算して出力する差引点２３（演算手段）と、差引点２３が出力した偏差をゲインＧ１で増幅する増幅器２４とから構成されている。その他の構成は、図１，３において説明した実施の形態１の構成と同様であるので、説明を省略する。但し、第１切替手段１８は省略してある。
【００５５】
規範操舵手段２０は、操舵角により２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄを演算して、規範操舵トルクを求める。差引点２３は、規範操舵手段２０が求めた規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を演算し、増幅器２４は、この偏差をゲインＧ１で増幅する。
【００５６】
規範操舵手段２０は、また、車速センサ１２が検出した車速の高／低に応じて、ばね定数値Ｋを大／小に変更する為の参照テーブル４２（第１の変更手段）と、車速の高／低に応じて、摩擦係数値Ｃを大／小に変更する為の参照テーブル４１（第２の変更手段）と、車速の高／低に応じて、慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する為の参照テーブル４０（第３の変更手段）と、舵角センサ１０が検出した操舵角の大／小に応じて、ばね定数値Ｋを小／大に変更する為の参照テーブル４３（第４の変更手段）とを備えている。
規範操舵手段２０は、また、参照テーブル４２、４３の各出力を掛け合わせて規範操舵モデル２０ａへ与える掛け合わせ手段４４を備えている。
【００５７】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力する。
規範操舵手段２０は、操舵トルクに基づき規範操舵角θｄを求めて出力し、第２制御手段２１は、上述した動作により第２制御信号を出力する。
規範操舵手段２０は、また、参照テーブル４１の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ａの摩擦係数値Ｃを大／小に変化させ、参照テーブル４０の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ａの慣性モーメント値Ｊを大／小に変化させる。また、掛け合わせ手段４４の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ａのばね定数値Ｋを大／小に変化させる。
【００５８】
ここで、摩擦係数値Ｃを大きくすると、舵輪（操舵部材）の収束が速まる。慣性モーメント値Ｊを大きくすると、舵輪の収まりが良くなり、車両の直進性が向上する。ばね定数値Ｋを大きくすると、舵輪の剛性が高まり、高速走行時に車両が安定する。また、操舵角が大きくなるのに伴い、ばね定数値Ｋを小さくすると、舵輪の中点をドライバが認識し易くなり、また、舵輪の戻りが良くなる。
【００５９】
第１切替手段１８は、切替スイッチ１９が操作されると、それに連動して、第１制御手段１７側又は第２制御手段２１側に切り替わり、第１制御信号又は第２制御信号を出力する。
第１切替手段１８は、また、第１制御手段１７側に切り替わっている場合に、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力するようになる。
【００６０】
第１制御信号又は第２制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータＭに与えられる。
第１切替手段１８が、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力している場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルク及び反力により操舵することが出来、操舵部材には、路面の凸凹、摩擦力等による影響は伝わらない。
【００６１】
実施の形態４．
図６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４の規範操舵手段２０ｃ（図４）の内部構成を示すブロック図である。規範操舵手段２０ｃが有する規範操舵モデル２０ｂは、ステアリング系１４の操舵部材の慣性モーメントＪ、操舵部材の支持部材との摩擦係数Ｃ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋであり、規範操舵手段２０ｃが内蔵するメモリに記憶されたソフトウェアで実現される。（ｓは複素変数）
【００６２】
規範操舵手段２０ｃは、また、車速センサ１２（図４）が検出した車速の高／低に応じて、ばね定数値Ｋを大／小に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４２ａ（第１の変更手段）と、車速の高／低に応じて、摩擦係数値Ｃを大／小に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４１ａ（第２の変更手段）と備えている。また、車速の高／低に応じて、慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４０ａ（第３の変更手段）と、舵角センサ１０が検出した操舵角の大／小に応じて、ばね定数値Ｋを小／大に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４３ａ（第４の変更手段）とを備えている。
【００６３】
参照テーブル４０ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａがそれぞれ記憶する３種類の各関係は、切替スイッチ３５（図４）からの切替信号により切り替えられ、これにより、規範操舵モデル２０ｂは、３種類の規範操舵モデルに切り替わる。
規範操舵手段２０ｃは、また、参照テーブル４２ａ、４３ａの各出力を掛け合わせて規範操舵モデル２０ｂへ与える掛け合わせ手段４４を備えている。その他の構成は、図３，４において説明した実施の形態２の構成と同様であるので、説明を省略する。
【００６４】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力し、加え合せ点３０に与える。
また、規範操舵手段２０ｃは、増幅器３３が増幅した偏差を差し引いた操舵トルクに基づき規範操舵角を求めて出力し、この規範操舵角からの、舵角センサ１０が検出した操舵角の偏差は、増幅器３１によりゲインｇ１で増幅され、加え合せ点３０に与えられる。
【００６５】
規範操舵手段２０ｃは、また、参照テーブル４１ａの出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ｂの摩擦係数値Ｃを大／小に変更し、参照テーブル４０ａの出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ｂの慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する。また、掛け合わせ手段４４の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ｂのばね定数値Ｋを大／小に変更する。
【００６６】
ここで、摩擦係数値Ｃを大きくすると、舵輪（操舵部材）の中点への収束が速まる。慣性モーメント値Ｊを大きくすると、舵輪の収まりが良くなり、車両の直進性が向上する。ばね定数値Ｋを大きくすると、舵輪の剛性が高まり、高速走行時に車両が安定する。また、操舵角が大きくなるのに伴い、ばね定数値Ｋを小さくすると、舵輪の中点をドライバが認識し易くなり、また、舵輪の戻りが良くなる。
【００６７】
一方、ゲイン可変手段３４は、スライドスイッチ１９ａのスライド位置に応じて、ゲインｇ１，ｇ２を連続的に滑らかに変化させて設定する。これにより、加え合せ点３０から出力される制御信号の、第１制御信号及び第２制御信号の混合比が設定され、ドライバは、第１制御手段及び第２制御手段の中間的な様々な操舵補助による操舵トルクの運転を楽しむことが出来る。
ゲイン可変手段３４は、また、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、漸次、１００％第２制御信号に変化させる。
【００６８】
加え合せ点３０から出力された制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータＭに与えられる。
加え合せ点３０から出力された制御信号が、１００％第２制御信号である場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルクにより操舵することが出来、操舵トルクは、路面の凸凹、摩擦力等による影響を受けない。
【００６９】
この電動パワーステアリング装置では、加え合せ点３０から出力される制御信号の第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、１００％第１制御信号（従来制御）から１００％第２制御信号（規範制御）に、２０秒間かけて変化させた場合、図７に示すように、操舵トルク（周期的に操舵部材を操作している）が遷移する。連続的に滑らかに、従来制御から規範制御に切り替わることを示している。
【００７０】
【発明の効果】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、必要に応じて自動的に、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７２】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められた複数種類の操舵トルクモデルでの運転を楽しむことが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７３】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められ、車両の走行状態に適した操舵トルクモデルでの運転が可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７４】
第５発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７５】
第６発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを滑らかに連続的に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７６】
第７，８発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７７】
第９発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車速に応じたアシスト力を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７８】
第１０発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、操舵感が安定する電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７９】
第１１発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車両の直進性が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００８０】
第１２発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、ハンドル戻りが良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【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】第２制御手段の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。
【図３】ステアリング系の操舵部材の構成例を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図５】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第２制御手段の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。
【図６】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規範操舵手段の内部構成を示すブロック図である。
【図７】第１制御信号及び第２制御信号の混合比を変化させた場合に、操舵トルクが遷移する様子を示す波形図である。
【符号の説明】
１０ 舵角センサ
１１ トルクセンサ
１２ 車速センサ（走行状態検出手段）
１３ 挙動判定手段
１４ ステアリング系（操舵部材）
１５ ＰＩコントローラ（出力手段）
１６，２４，３１， 増幅器
１７ 第１制御手段
１８ 第１切替手段
１９ 切替スイッチ
１９ａ スライドスイッチ（第１切替手段）
２０，２０ｃ 規範操舵手段
２０ａ，２０ｂ 規範操舵モデル（記憶手段）
２１ 第２制御手段
２３ 差引点（偏差演算手段）
２４，３１ 増幅器（第１増幅手段）
２８ 差引点（与える手段、演算手段）
３０ 加え合せ点（加える手段）
３３ 増幅器（第２増幅手段）
３４ ゲイン可変手段（変更手段）
３５ 切替スイッチ（第２切替手段）
４０，４０ａ 参照テーブル（第３の変更手段）
４１，４１ａ 参照テーブル（第２の変更手段）
４２，４２ａ 参照テーブル（第１の変更手段）
４３，４３ａ 参照テーブル（第４の変更手段）
４４ 掛け合わせ手段
５０ 舵輪（操舵部材）
Ｍ 操舵補助用のモータ
Claims (12)
- 操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用モータを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段とを備える電動パワーステアリング装置において、
前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、該舵角センサが検出した操舵角、及び該操舵角に対応すべき操舵トルクである規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が前記操舵角に基づき出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を小さくすべく、前記操舵補助用モータを駆動する為の第２制御信号を出力する第２制御手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を切り替える第１切替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。 - 前記車両の挙動が異常であるか否かを判定する判定手段を更に備え、前記第１切替手段は、前記判定手段が前記車両の挙動が異常であると判定したときは、第２制御信号に切り替えるべくなしてある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記規範操舵手段は、前記規範操舵モデルを複数種類有し、該複数種類の規範操舵モデルを切り替える第２切替手段を更に備える請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を更に備え、前記第２切替手段は、前記走行状態検出手段が検出した走行状態に応じて、前記複数種類の規範操舵モデルを切り替えるべくなしてある請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記第２制御手段は、前記操舵トルクの前記規範操舵トルクからの偏差を演算する偏差演算手段と、該偏差演算手段が演算した偏差を第１ゲインで増幅する第１増幅手段とを備え、該第１増幅手段が増幅した結果を前記第２制御信号とすべくなしてある請求項１乃至４の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記偏差演算手段が演算した偏差を第２ゲインで増幅する第２増幅手段と、前記操舵角から該第２増幅手段が増幅した偏差を差し引き、差し引いた結果を前記操舵角として前記規範操舵手段に与える手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を加える手段と、前記第１ゲイン及び第２ゲインをそれぞれ連続的に変更する変更手段とを更に備え、前記第１切替手段は、前記第１制御信号、第２制御信号、及び第１制御信号と第２制御信号との中間的制御信号の何れかに連続的に切り替えるべくなしてある請求項５記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記規範操舵モデルは、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋである請求項１乃至６の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。（ｓは複素変数）
- 操舵を補助する為のモータと、操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、操舵角及び該操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定め、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ2 ＋Ｃｓ＋Ｋである規範操舵モデルを記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶する規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを演算し出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が、前記舵角センサが検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を演算する演算手段と、該演算手段が演算した差を小さくすべく、前記モータを駆動する為の制御信号を出力する出力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。
- 前記車両の車速を検出する車速センサと、該車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記ばね定数値Ｋを大／小に変更する第１の変更手段とを更に備える請求項７又は８記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記摩擦係数値Ｃを大／小に変更する第２の変更手段を更に備える請求項９記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する第３の変更手段を更に備える請求項９又は１０記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記舵角センサが検出した操舵角の大／小に応じて、前記ばね定数値Ｋを小／大に変更する第４の変更手段を更に備える請求項７乃至１１の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。
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