JP2004299594A - 自動車の電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】どのドライバでもどのような運転状況でも常に同じ理想態な操舵フィールを感じることができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置であり、実操舵力が小さくなるように電動モータの制御量を設定する第１制御部１８と、操舵角を入力とした操舵力特性モデルから目標操舵力を予め設定すると共にこの目標操舵力と実操舵力が一致するように電動モータの制御量を設定する第２制御部２０と、これらの第１制御部と第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部２２と、ドライバが持つ操舵力の感度に関する個人固有情報を入手する個人固有情報入手手段３３と、この入手した個人固有情報に基づいて上記目標操舵力を補正する操舵力補正手段３２と、を有する。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置に係わり、特に、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、例えば、特開平８−３３２９６４号公報等に示されているような、電動機の動力をステアリング系に作用させて操作力の低減を図るようにした電動パワーステアリング装置が使用されるようになってきている。この電動パワーステアリング装置は、操舵力検出手段を備え、この操舵力検出手段により運転者の操舵力（操舵トルク）を検出すると共に、同時に車速に基づき所定補正トルクを発生させるように電動機への駆動電流を制御し、運転者の操舵力の軽減を図っている。
【０００３】
【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を設計する場合、良好な操舵フィーリングと高い操安性能を得るためには、操舵角に対する操舵力の特性（以下「操舵力特性」という）を所望の操舵力特性（目標操舵力特性）となるように設定する必要がある。
従来は、電動パワーステアリングを構成するトーションバーやパワーアシストなどの構成部品の特性をチューニング（作り込み）することにより、所望の操舵力特性（目標操舵力特性）となるように設定していた。しかし、これら特性のチューニング（作り込み）には、高価なシステムや多くの工数が必要であった。
また、構成部品の特性ばらつきが原因で精度良く目標操舵力特性を設定することも難しいという状況がある。
【０００４】
そこで、本出願人は、この課題を解決するために、特願２００２‐９５９７０号（２００２年３月２９日出願）を出願し、操舵力を操舵角の関数モデルとして表現した操舵力特性モデルを設定し制御することにより、簡便かつ精度良く目標操舵力特性を設定可能とし、操舵フィールと操安性能を向上させた自動車の電動パワーステアリング装置を提案した。
【０００５】
一方、ドライバの個人特性、例えば、性別、年齢、職業、体格、腕力などの相違すれば、ドライバの操舵力の感度（操舵フィール）は、各人により異なったものとなり、さらに、同一ドライバの場合でも、運転状況、例えば、運転時の疲労度、体調、ドライビングポジションなどにより、操舵力の感度（操舵フィール）は異なったものとなる。
したがって、上述の操舵力特性モデルにより理想的な目標操舵力特性を設定しても、ドライバの個人特性や運転状況等により、ドライバは、狙い通りの理想的な操舵力特性を感じられない場合がある。
それゆえ、どのドライバでも、どのような運転状況でも、常に同じ理想的な操舵フィールを感じられるよう目標操舵力特性を設定できることが要請されているが、そのようなものは未だ実現されていない。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、どのドライバでもどのような運転状況でも常に同じ理想的な操舵フィールを感じることができる自動車の電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、操舵トルクを検出して実操舵力を得るトルクセンサと、実操舵力が小さくなるように電動モータの制御量を設定する第１制御部と、操舵角を入力とした操舵力特性モデルから目標操舵力を予め設定すると共にこの目標操舵力と実操舵力が一致するように電動モータの制御量を設定する第２制御部と、これらの第１制御部と第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により電動モータを制御する電動モータ制御部と、ドライバが持つ操舵力の感度に関する個人固有情報を入手する個人固有情報入手手段と、この入手した個人固有情報に基づいて目標操舵力を補正する操舵力補正手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明においては、第２制御部において、操舵角を入力とした操舵力特性モデルから目標操舵力を予め設定すると共にこの目標操舵力と実操舵力が一致するように電動モータの制御量を設定され、さらに、操舵力補正手段がドライバが持つ操舵力の感度に関する個人固有情報に基づいて目標操舵力を補正するようにしているので、高価なシステムを用いて構成部品の作り込みを行わなくても、制御系により、目標操舵力を安定して精度良く再現することができ、操舵フィールや操安性を向上させることができる。
さらに、本発明においては、ドライバ特性取得手段が、ドライバが持つ操舵力の感度に関する個人固有情報を入手し、操舵力補正手段が、その入手した個人固有情報に基づいて目標操舵力を補正するようにしているので、どのドライバでもどのような運転状況でも常に同じ理想的な操舵フィールを感じることができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、操舵力補正手段は、操舵力特性モデルの特性パラメータを変更することにより目標操舵力を補正する。
このように構成された本発明においては、操舵力特性モデルの特性パラメータを変更するようにしているので、容易且つ精度良く目標操舵力を補正することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、個人固有情報入手手段が入手する個人固有情報は、性別、年齢、又は、職業を含む個人特性である。
このように構成された本発明においては、性別、年齢、又は、職業により、操舵力の感度が個人差により異なるが、操舵力補正手段により、目標操舵力が補正されるので、どのドライバでも同じ理想的な操舵フィールを感じることができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、個人固有情報入手手段が入手する個人固有情報は、ドライバの運転中の操舵力の感度の変化である。
このように構成された本発明においては、ドライバの運転中の操舵力の感度の変化を入手し、この変化に基づき、操舵力補正手段により、目標操舵力を補正するので、ドライバが運転中に操舵力に対する感度が変化しても、常に同じ理想的な操舵フィールを感じることができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、ドライバの運転状況は、ドライバの修正操舵量の減少量である。
このように構成された本発明においては、修正操舵量によりドライバの運転状況を正確に判定することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、個人情報入手手段は、操舵力に対する感度の変化をドライバのドライビングポジションから検出する。
このように構成された本発明においては、ドライバのドライビングポジションにより操舵力に対する感度の変化を検出し、このドライビングポジションに基づき、操舵力補正手段により、目標操舵力を補正するので、ドライバが運転中に操舵力に対する感度が変化しても、常に同じ理想的な操舵フィールを感じることができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、個人情報入手手段は、ドライバのドライビングポジションを検出するドライバシートに内蔵された圧力センサを有する。
このように構成された本発明によれば、ドライバシートに内蔵された圧力センサにより、運転中のドライバのドライビングポジションを容易且つ正確に検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用される自動車の電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。この図１に示すように、自動車の電動パワーステアリング装置１は、ハンドル（ステアリングホィール）２を備え、このハンドル２は、ステアリングシャフト４の上端に連結されており、ハンドル２を操作する操舵力がスタアリングシャフト４に伝達されるようになっている。このステアリングシャフト４の下端部には自在継手を介して中間シャフト６の上端が連結され、この中間シャフト６の下端には、ステアリングギヤボックス８が設けられている。このステアリングギヤボックス８の両側にはタイロッド１０が連結されており、これらの各タイロッド１０にはタイヤ（車輪）１２が取り付けられている。
【００１６】
ここで、ステアリングギヤボックス８の内部には、ラック・ピニオン機構（図示せず）が設けられており、このピニオンには、中間シャフト６の下端が連結されている。一方、ラックの両端部には上述したようにタイロッド１０を介してタイヤ１２が連結されている。
ステアリングギヤボックス８には、減速ギヤ（図示せず）を介してピニオン側に力を付与する電動モータ１４が設けられ、さらに、減速ギヤと中間シャフト６の間にはトルクセンサ（図示せず）が配置されている。このトルクセンサは、中間シャフト６に作用している操舵トルク（実操舵力）を検出するためのものである。
これらの電動モータ１４及びトルクセンサは、それぞれ制御ユニット１６に接続されている。
この制御ユニット１６は、後述する第１制御部（通常のアシスト制御部）、第２制御部（センターフィール補償制御部）、及び、モータ電流制御部から構成されており、トルクセンサの検出値及び車速等に基づき、トルクセンサの検出値（実操舵力）が小さくなるようにすると共に目標操舵力特性を実現するように、電動モータ１４が制御されるようになっている。
【００１７】
次に、図２及び図３を参照して、本発明の電動パワーステアリング装置に適用される操舵力特性モデルを説明する。
先ず、操舵力特性モデルは、高車速且つほぼ直進状態の走行時に適用可能である。ここで、高車速とは、約８０ｋｍ／ｈ〜約１３０ｋｍ／ｈ程度の速度であり、ほぼ直進状態とは、ハンドルをゆっくりと操作する状態、具体的には、０．２Ｈｚの正弦波でハンドルを操作し横向加速度（横Ｇ）が０．２Ｇ以下となるような操舵状態を想定している。
【００１８】
このような高速直進時の操舵力特性を、ばね成分（操舵角を含む非線形の関数で表される）、粘性成分（操舵角速度に比例する）、摩擦成分（操舵角速度を含む非線形関数で表される）とに分解することにより、実際の操舵力特性を精度良く表現できる操舵力特性モデル（操舵力を操舵角の関数モデルとして表現したもの）を設定した。
【００１９】
次に、図２及び図３により、操舵力特性モデルの内容を詳細に説明する。図２は、操舵力特性モデルを示す図であり、図３は、この操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
操舵力特性モデルは、図２に示すように、ばね成分、粘性成分、及び、摩擦成分からなるモデルである。なお、本発明は、高速直進走行時の操舵力特性を対象したものであるため、ハンドルは、上述したようにゆっくりと操舵される（０．２Ｈｚの正弦波）ため、慣性成分は含まないモデルとなっている。
【００２０】
ばね成分は、以下の式（数１）に示す指数関数として設定する。この式（数１）において、θは操舵角であり、Ｋｐ及びＴｐは、ばね成分の特性パラメータである。ばね成分は、基本的には、操舵角にほぼ比例するが、所定の操舵角以上となると飽和状態となるため、特性パラメータＫｐはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｐは、指数関数の時定数を示している。このように、ばね成分を示す式（数１）は、非線形関数となっている。
このように、ばね成分は、操舵角を含む非線形の関数で表されるものと定義される。
【数１】

【００２１】
粘性成分は、操舵角速度に比例した力であり、以下の式（数２）により示されている。この式（数２）において、Ｋｄは、粘性成分の特性パタメータである。このように粘性成分は、操舵角速度に比例するものとして定義される。
【数２】

【００２２】
摩擦成分は、操舵角速度が小さいときは操舵角速度にほぼ比例した力であり、操舵角速度が大きくなると一定の大きさの摩擦力（飽和状態）となる。この摩擦成分は、以下の式（数３）に示す指数関数として設定する。この式（数３）において、Ｋｆ及びＴｆが摩擦成分の特性パラメータである。特性パラメータＫｆはこの飽和状態に対応し、特性パラメータＴｆは、指数関数の時定数を示している。このように、摩擦成分を示す式（数３）は、非線形関数となっている。
このように、摩擦成分は、操舵角速度を含む非線形関数として定義される。
【数３】

【００２３】
このようにして、操舵力特性モデルにおいて、ばね成分、粘性成分、摩擦成分が設定され、操舵力（操舵トルク）はこれらの各成分の合計値として設定される。即ち、操舵力特性モデルは、以下の式となる。
【数４】

【００２４】
次に、図４により、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置の制御ユニットを説明する。図４は本発明の制御ユニットを示すブロック図である。
図４に示すように、制御ユニット１６は、第１制御部１８、第２制御部２０、及び、モータ電流制御部２２から構成されている。
また、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト又は中間シャフトに作用している操舵力（操舵トルク）を検出するためのトルクセンサ２４、横方向加速度（横Ｇ）を検出する横Ｇセンサ２６、車速を検出する車速センサ２８及び操舵角を検出する操舵角センサ３０を備えており、これらの各センサの出力値が制御ユニット１６に入力されるようになっている。なお、指標目標値補正ユニット３２は後述する。
【００２５】
第１制御部１８は、通常のアシスト制御を行なう制御部であり、トルクセンサ２４の出力値（実操舵力）を小さくするように、即ち、操舵力を軽減する方向のアシスト力を発生させるように、電動モータ１４を制御するための制御部である。この第１制御部１８には、トルクセンサ２４からのトルクセンサ値が入力され、フィルタ３４によりノイズがカットされて（Ｔｓ１）となり、制御ゲインＫ１により基準目標電流Ｉ_０ が演算されるようになっている。ここで、この制御ゲインＫ１は、後述するように、横Ｇセンサ２６及び車速センサ２８の値に基づいて設定される（図５参照）。
【００２６】
第２制御部２０は、センターフィール補償制御部であり、高車速（８０ｋｍ／ｈ以上）且つほぼ直進状態（例えば、０．２Ｈｚの正弦波で横Ｇが０．２Ｇ以下）の走行時（以下、「センターフィール感応域」と呼ぶ）に、予め設定した目標操舵力となるように電動モータ１４を制御するための制御部である。
第２制御部２０は、目標操舵力演算部３６を有し、この目標操舵力演算部３６には、操舵角センサ３０から操舵角の値が入力される。目標操舵力演算部３６は、この操舵角の値及び上述した式（数４）により表現された操舵力特性モデルを用いて、目標操舵力を算出する。
【００２７】
ここで、上述した操舵力特性モデルの特性パラメータ（Ｋｐ，Ｔｐ，Ｋｄ，Ｋｆ，Ｔｆ）は、標準値（デフォルト値）が予め設定され、これにより、操舵力の感度が平均的なドライバであり且つ普通の運転状態のときは、ドライバは、理想的な操舵力特性を感じることができるようになっている。それゆえ、目標操舵力演算部３６では、後述する指標目標値補正ユニット３２から、個人特性や運転中の操舵力感度の変化に基づき設定された新たな特性パラメータの値が入力されない限り、この予め設定された特性パラメータの標準値が使用され、理想的と考えられている目標操舵力が演算されるようになっている。
【００２８】
第２制御部２０は、ローパスフィルタであるフィルタ３８を有し、このフィルタ３８により、センターフィール感応域に対応した帯域（例えば、０．２Ｈｚを含む帯域）のトルクセンサ２４のトルクセンサ値（Ｔｓ２）のみを入手できるようになっている。
この第２制御部２０では、目標操舵力演算部３６から出力された目標操舵力とフィルタ３８から出力されたトルクセンサ値との偏差が求められ、この偏差から、制御ゲインＫ３により補償電流Ｉ_ｆ が演算されるようになっている。ここで、この制御ゲインＫ３は、後述するように、横Ｇセンサ２６及び車速センサ２８の値に基づいて設定される（図５参照）。
【００２９】
次に、第１制御部２０から出力された基準目標電流Ｉ_０ と補償電流Ｉ_ｆ とが加算され、目標電流Ｉが算出される。具体的には、符号を、操舵力を減少させるためにアシスト力を増大する場合には（＋）、操舵力を増大させるためにアシスト力を減少させる場合には（−）としているため、基準電流Ｉ_０ に対して補償電流Ｉ_ｆ を減算する演算が行なわれる。
【００３０】
モータ電流制御部２２は、電動モータ１４に供給される電流が目標電流Ｉとなるようにするためのフィードバック制御を行なうための制御部である。このため、モータ電流制御部２２は、制御ゲインＫ２、比例積分制御を行なうＰＩ制御部４２、モータ特性補償部４４を有している。
このようにして演算されて電動モータ１４に供給される目標電流Ｉは、以下の式（数５）により表される。
【数５】

ここで、式（数５）において、（Ｉ）は目標電流、（Ｔｓ１）はフィルタ３４を通ったトルクセンサ値、（Ｋ１）は第１制御部の制御ゲイン、（ｆ（θ））は式（数４）により表現された操舵力特性モデル出力、（Ｔｓ２）はフィルタ３８を通ったトルクセンサ値、（Ｋ３）は第２制御部の制御ゲインである。
【００３１】
次に図５により、第１制御部及び第２制御部の比例ゲインの補正マップを説明する。図５に示された補正マップは、センターフィール感応域、遷移領域Ｉ、遷移領域ＩＩ、非センターフィール感応域の４つの領域を有し、それぞれの領域において、制御ゲインＫ１（Ｋ１＝Ｋ１＊β），Ｋ３（Ｋ３＝Ｋ３＊α）の値が補正されるようになっている。ここで、α及びβは補正係数であり、０〜１の範囲で変化する。
先ず、センタフィール感応域においては、補正係数は、α＝１、β＝０と設定される。このため、第１制御部の制御ゲインＫ１は０となり、第１制御部による電動モータの電流制御は禁止される。一方、第２制御部の制御ゲインＫ３はそのまま使用されるので、第２制御部２０により、上述した操舵力特性モデルに基づいて予め設定された目標操舵力が発生するように、補償電流Ｉ_ｆ が設定される。この結果、センターフィール感応域においては、所望の操舵力特性が得られ、操安性能が向上する。また、第１制御部１８と第２制御部２０が同時に作動することにより発生する制御ハンチング（制御干渉）も防止できる。
【００３２】
次に、非センターフィール感応域においては、補正係数は、α＝０、β＝１と設定される。このため、第２制御部の制御ゲインＫ３は０となり、第２制御部による電動モータの電流制御は禁止される。一方、第１制御部の制御ゲインＫ１はそのまま使用されるので、第１制御部１８により、トルクセンサ値が小さくなるように基準目標電流Ｉ_０ が設定される。この結果、非センターフィール感応域においては、通常のアシスト制御が行なわれ、ステアリングの取り回し性能が向上する。また、第１制御部１８と第２制御部２０が同時に作動することにより発生する制御ハンチング（制御干渉）も防止できる。
【００３３】
次に、遷移領域Ｉは、自動車の走行状態が非センターフィール領域からセンターフィール感応域に変化する際に適用される領域である。この遷移領域Ｉにおいて、補正係数αは、０→１に変化し、補正係数βは、１→０に変化する。
また、遷移領域ＩＩは、自動車の走行状態がセンターフィール領域から非センターフィール感応域に変化する際に適用される領域である。この遷移領域ＩＩにおいて、補正係数αは、１→０に変化し、補正係数βは、０→１に変化する。
これらの遷移領域Ｉ，ＩＩ においては、第１制御部において補正された制御ゲインＫ１に基づき基準目標電流Ｉ_０ が設定され、第２制御部において補正された制御ゲインＫ３に基づき補償電流Ｉ_ｆ が設定され、これらの電流が加算され、目標電流Ｉが算出される。この結果、これらの遷移領域Ｉ，ＩＩ においては、通常のアシスト制御を行なうと共に併せて目標操舵力を得ることができ、これにより、操安性能が向上する。また、自動車の走行状態が、非センターフィール領域とセンターフィール感応域との間を移行する場合には、その移行方向により、異なる遷移領域を適用するようにしているので、第１制御部１８と第２制御部２０が同時に作動することにより発生する制御ハンチング（制御干渉）も防止できる。
【００３４】
次に、図４、図６乃至図９を参照して、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置の第１実施形態を説明する。図６は本発明の第１実施形態を示す概略ブロック図であり、図７は本発明による操舵力特性モデルの特性パラメータを算出するためのロジックを示すブロック図であり、図８は本発明の第１実施形態による指標目標値補正ユニットが実行する制御フローを示すフロチャートであり、図９は本発明の第１実施形態による補正判定指標δ_１ と補正量ａの関係を示すマップである。
【００３５】
図６に示すように、制御ユニット１６には、指標目標値補正ユニット３２が接続され、さらに、この指標目標値補正ユニット３２には、ドライバ特性取得装置３３が接続されている。
ドライバ特性取得装置３３は、性別、年齢及び職業などのドライバの個人特性データが事前に格納されたメモリーカードから個人特性データを読み取る装置である。指標目標値補正ユニット３２は、ドライバ特性取得装置３３が取得した個人特性データに基づき、必要な場合には、その個人特性に適合した特性パラメータを算出し、この算出された新たな特性パラメータを、制御ユニット１６に入力する。これにより、目標操舵力演算部３６に予め記憶されている操舵力特性モデルの特性パラメータの値（デフォルト値）が変更され、操舵力特性モデルから演算された目標操舵力が、個人特性に適合するように、補正される。
【００３６】
次に、図７により、指標目標値補正ユニット３２が実行する個人特性データに基づいた操舵力特性モデルの特性パラメータの算出方法を説明する。
この特性パラメータを算出する場合には、センターフィール評価指標（操舵フィーリングを客観的に表す指標）を用いる。センターフィール評価指標は、上述したセンターフィール感応域の操舵フィーリングを規定するものであり、操舵角変化に対してドライバーが操舵力を感じない範囲である「操舵力の不感帯」として表されている。
【００３７】
ここで、ドライバ自身が実際に感じる操舵力の不感帯は、ドライバの個人特性により、個々のドライバによって異なる。例えば腕力が比較的小さい女性のドライバの方が、腕力が比較的大きい男性のドライバよりも、ハンドルの所定の重さを感じ始める操舵量（操舵角）、即ち、操舵力を感じない範囲（操舵力の不感帯）は、小さくなる傾向にあり、それゆれ、腕力の比較的小さいドライバ自身の操舵力感度は高く、操舵力の不感帯が小さいものとなる。
本実施形態は、ハンドルの所定の重さを感じ始める操舵量（操舵角）、即ち、操舵力を感じない範囲（操舵力の不感帯）を誰もが同じであると感じるように操舵力特性モデルの特性パラメータを設定することにより、腕力の大きさ等が標準と異なるドライバでも、同じ理想的な操舵フィールを感じることができるようにしたものである。
【００３８】
図７に示すように、操舵力特性モデルは上述した式（数４）に示す関数モデル（操舵力特性モデル）であり、最初に、この操舵力特性モデルに、基準となる操舵角入力パターンを入力し、このモデルから、予想される操舵力が出力される。次に、そのモデル出力から、センターフィール評価指標（操舵力の不感帯）の予測値を算出する。
次に、上述した個人特性データに基づき、センターフィール評価指標の目標値の補正値を算出する。
次に、センターフィール評価指標の目標値と上述した指標の予測値との誤差を算出する。
【００３９】
この算出した誤差が許容値より大きい場合には、ＮＧとして、再度、特性パラメータ値を調整して、指標の新たな予測値を算出し、同様な演算を繰り返して行う。
誤差が許容値より小さくなった場合には、そのときのセンターフィール評価指標に関する予測値を算出するために入力した特性パラメータ値を、求める特性パラメータ値Ｋｐ、Ｔｐ、Ｋｄ、Ｋｆ、Ｔｆとして採用する。
この個人特性データに基づいて算出された特性パラメータは、個人特性に適合したものであり、この新たに算出された特性パラメータ値を予め設定された特性パラメータと置き換えることにより、個人特性が異なっていても、誰でも、同じ理想的な操舵フィールを感じることができるのである。
【００４０】
次に、図８により、本実施形態による制御フローを説明する。図８における「Ｓ」は、各ステップを示している。
先ず、Ｓ１において、ドライバ個人の性別、年齢及び職業等の個人特性データが格納されているメモリーカードを挿入する。次に、Ｓ２において、メモリーカードに登録されたドライバの個人特性データを取得する。
【００４１】
次に、Ｓ３に進み、補正判定指標δ_１ を算出する。この補正判定指標δ_１ は、操舵力特性モデルの特性パラメータの値を個人特性により変更する必要があるか否かを判定するためのものであり、性別、年齢、職業の各データに係数ｇ１、ｇ２、ｇ３をそれぞれ掛けた関数となっている。この補正判定指標δ_１ は、女性や高齢者では、その値が大きくなり、成人男性やプロスポーツ選手等では、その値が小さくなるようになっている。即ち、補正判定指標δ_１ は、腕力が小さい等の理由によりその個人の操舵力に対する感度が高いと思われるドライバでは大きく、腕力が大きい等の理由によりその個人の操舵力に対する感度が低いと思われるドライバでは小さくなる。
【００４２】
次に、Ｓ４に進み、補正判定指標δ_１ が、δ_１ ≧所定値（δ_１ａ）又はδ_１ ≦所定値（δ_１ｂ）か否かを判定する。δ_１ ≧所定値（δ_１ａ）又はδ_１ ≦所定値（δ_１ｂ）の場合には、Ｓ５に進み、図９に示されたマップにより、指標δ_１ の値から、センターフィール評価指標の補正量ａが決まり、操舵力の不感帯のデフォルト値（標準値）Ｗ１が、Ｗ１＝Ｗ１＋ａと補正される。これにより、センターフィール評価指標の目標値の補正値が決定される。
δ_１ ≧所定値（δ_１ａ）又はδ_１ ≦所定値（δ_１ｂ）でない場合には、新たな特性パラメータを算出する必要がないので、以降のステップＳ５乃至Ｓ７は実行しない。
【００４３】
次に、Ｓ６に進み、Ｓ５で決定したセンターフィール評価指数の目標値の補正量に基づいて、上述した特性パラメータ算出ロジック（図７）により、特性パラメータを算出する。
次に、Ｓ７に進み、Ｓ６で算出した特性パラメータを、制御ユニット１６の目標操舵力演算部３６に出力する。
この結果、目標操舵力演算部３６では、このようにして算出された個人特性した特性パラメータを、予め設定した標準の特性パラメータと変更し、それにより、目標操舵力を補正する。
【００４４】
以上説明した第１実施形態によれば、δ_１ ≧所定値（δ_１ａ）の場合には、ドライバ個人の操舵力に対する感度が高く且つ個人の操舵力の不感帯が狭いので、評価指標の操舵力の不感帯のデフォルト値Ｗ１を増加補正する。また、δ_１ ≦所定値（δ_１ｂ）の場合にはドライバ個人に対する感度が低く且つ個人の操舵力の不感帯が広いので、評価指標の操舵力の不感帯のデフォルト値Ｗ１を減少補正する。その結果、例えば、ドライバが腕力が小さい女性の場合には、操舵力に対する感度は高くその個人の操舵力の不感帯は狭いが、評価指標の操舵力の不感帯のデフォルト値Ｗ１は増加補正され、一方、男性の場合には、逆に、Ｗ１は減少補正されるので、どのドライバも、あたかも、デフォルト値Ｗ１により設定された理想（標準）の操舵力の不感帯で操舵していると感じる同じ理想的な操舵フィールを得ることができる。
【００４５】
次に、図１０乃至図１２により、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置の第２の実施形態を説明する。図１０は、本発明の第２実施形態を示す概略ブロック図であり、図１１は、第２実施形態による制御フローを示すフローチャートであり、図１２は、補正判定指標δ_２ と補正量ｂの関係を示すマップである。
【００４６】
図１０に示すように、第２実施形態では、第１実施形態の制御ユニット１６及び指標目標値補正ユニット３２（図４及び図６参照）に加え、ドライバ状態検出装置３５が設けられている。このドライバ状態検出装置３５は、ドライバ特性取得装置３３と共に指標目標値補正ユニット３２に接続されている。ドライバ状態検出装置３５には、トルクセンサ２４、横Ｇセンサ２６、車速センサ２８及び操舵角センサ３０の出力値が入力されるようになっており、これらの値から修正操舵量の増減値をドライバの運転状況として求める。ここで、修正操舵とは、例えば、外乱で車両挙動が変化したような場合にドライバがハンドルを操舵して直進状態を保持するような操舵を意味している。
【００４７】
ここで、ドライバ個人の操舵力に対する感度はドライバ運転状況によって変化する。例えば、ドライバが長時間の運転により疲れている場合や体調が悪い場合等には、ドライバの操舵力に対する感度は低下し、ドライバ自身が持つ操舵力の不感帯即ち舵角変化に対してドライバーが操舵力を感じない範囲は大きくなると共に、修正操舵量が増大する傾向にある。
【００４８】
そこで本実施形態では、特性パラメータの値を変更するか否かを、修正操舵量の増減値に基づいて判定し、必要な場合には、上述したようにセンターフィール評価指数（操舵力の不感帯）を用いてその運転状況に適合した新たな特性パラメータを算出する。
特性パラメータの算出は、上述したように、図７の特性パラメータ算出ロジックにより行う。
新たに算出された特性パラメータは、最初に標準的なものとして設定した特性パラメータと置き換えることにより、目標操舵力は、疲労した等のドライバに適合したものとなり、ドライバは、自己の操舵力に対する感度が低下しているにもかかわらず、あたかも、疲労前と同じ理想的な操舵フィールを感じることができる。
【００４９】
次に、図１１により、本発明の第２実施形態による制御フローを説明する。図１１における「Ｓ」は、各ステップを示している。
先ず、Ｓ１において、各センサ２４、２６、２８及び３０の値を入力する。次のステップであるＳ２、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６は、第１実施形態と同様であり、個人特性に応じた補正量ａが算出される。
Ｓ４では、補正判定指標δ_２ （修正操舵量）を算出する。
次に、Ｓ７に進み、ドライバの運転状況に基づく補正量ｂを算出するための補正判定指標δ_２（修正操舵量） が、δ_２ ≧所定値（δ_２ａ）か否かを判定する。δ_２ ≧所定値（δ_２ａ）の場合には、Ｓ９に進み、図１２に示された指標δ_２ と補正量ｂとの関係により、指標δ_２ の値に応じて補正量ｂを決定する。ここで、補正量ｂにより、Ｗ１は減少補正されることになる。
【００５０】
次に、Ｓ１０に進み、センターフィール評価指標である操舵力の不感帯のデフォルト値Ｗ１に補正量ａ及び補正量ｂを加える補正をする。これにより、センターフィール評価指標の目標値の補正値が決定される。
なお、補正量ａ及び補正量ｂの両方が設定されない場合には、Ｓ１０において、センターフィール評価指標の目標値の補正量が設定されることはない。
【００５１】
次に、Ｓ１１に進み、Ｓ１０で決定したセンターフィール評価指数の目標値の補正値に基づいて、上述した特性パラメータ算出ロジック（図７）により、特性パラメータを算出する。
次に、Ｓ１２に進み、Ｓ１１で算出した特性パラメータを、制御ユニット１６の目標操舵力演算部３６に出力する。
なお、第２実施形態において、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ９を省略し、修正操舵量の増減値（増大値）のみに基づいて特性パラメータの算出を行うようにしても良い。
【００５２】
第２実施形態においては、δ_２ ≧所定値（δ_２ａ）の場合には、ドライバが疲労等して、個人の操舵力に対する感度が低下し、それより、修正操舵が増大しているので、フィーリング評価指標の操舵力の不感帯のデフォルト値Ｗ１を補正量ｂにより減少補正する。この結果、ドライバの操舵力の感度が低下してその個人の不感帯が増大しても、指標の不感帯は減少補正されているので、そのドライバは、疲労しているとき等でも、あたかも、疲労していないとき等のように、同じ理想的な操舵フィールを感じることができる。
以上説明したように、第２実施形態によれば、個人特性データ及びドライバ運転状況の両方に基づいた特性パラメータを算出することができるので、操舵力感度が異なる各ドライバの個人特性に基づくと共に、ドライバの運転状況が変化しても、ドライバは、常に同じ理想的な操舵フィールを感じることができる。
【００５３】
次に、図１３乃至図１５により、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置の第３実施形態を説明する。図１３は、本発明の第３実施形態を示す概略ブロック図であり、図１４は、第３実施形態の制御フローを示すフローチャートであり、図１５は、補正判定指標δ_３ と補正量ｃとの関係を示すマップである。
図１３に示すように、第３実施形態では、第１実施形態の制御ユニット１６及指標目標値補正ユニット３２、及び、ドライバ特性取得装置３３（図４及び図６参照）に加え、ドライビングポジション検出装置３７が設けられている。このドライビングポジション検出装置３７は、ドライバ特性取得装置３３と共に指標目標値補正ユニット３２に接続されている。ドライビングポジション検出装置３７には、車両のドライバシートに設けられたドライバの体圧を検出する圧力センサー（図示せず）の値が入力されるようになっており、この値からドライバの運転時のドライビングポジションの不適正さを検出する。
【００５４】
ここで、ドライバの操舵力感度は、ドライビングポジションが不適正なほど高くなり、ドライバ自身の持つ操舵力の不感帯は小さくなる傾向にある。特に、ドライビングポジションは、例えば、市街地走行時にはシートバックを起し、高速時にはシートバックを倒したりすることで変化し、シートバックを倒して運転する場合には、操舵力感度は高くなり、不感帯が小さくなる。なお、ドライバ特有のドライビングポジションの違い（癖や個性）については、第１実施形態において、ドライバの個人特性として登録して特性パラメータを変更するようにすると良い。
【００５５】
第３実施形態では、操舵力特性モデルの特性パラメータの値を変更するか否かを、ドライビングポジションの不適正さにより判定し、必要な場合には、上述したように、センターフィール評価指標（操舵力の不感帯）を基に新たな特性パラメータを算出する。
特性パラメータの算出は、上述したように、図７の特性パラメータ算出ロジックにより行う。
第３実施形態は、ドライビングポジションが不適正な場合、操舵力特性モデルの特性パラメータの値の標準の特性パラメータの値と置き換えることにより、ドライビングポジションが不適正な場合であっても、ドライバは、常に同じ理想的な操舵フィールを感じることができるようになっている。
【００５６】
次に、図１４により、第３実施形態による制御フローを説明する。図１４における「Ｓ」は、各ステップを示している。
先ず、Ｓ１において、センサ２４，２６，２８，３０及びドライバシートに設けられた圧力センサの各値を入力する。次のステップであるＳ２、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６は、第１実施形態と同様であり、個人特性に応じた補正量ａが算出される。
Ｓ４では、補正判定指標δ_３ （圧力センサ値）を算出する。
次に、Ｓ７に進み、ドライビングポジションの不適正さに応じた補正量ｃを算出するための補正判定指標δ_３（圧力センサ値） が、δ_３ ≧所定値（δ_３ａ）か否かを判定する。
δ_３ ≧所定値（δ_３ａ）の場合には、Ｓ８に進み、図１５に示された指標δ_３ と補正量ｃとの関係により、補正量ｃを決定する。この場合の補正量ｃによりＷ１は増大補正されるようになっている。
【００５７】
次に、Ｓ１０に進み、センターフィール評価指標である操舵力の不感帯のデフォルト値Ｗ１に補正量ａ及び補正量ｃを加える補正をする。これにより、センターフィール評価指標の目標値の補正量を決定する。
なお、補正量ａ及び補正量ｃの両方が設定されない場合には、Ｓ１０において、センターフィール評価指標の目標値の補正量が設定されることはない。
【００５８】
次に、Ｓ１１に進み、Ｓ１０で決定したセンターフィール評価指数の目標値の補正値に基づいて、上述した特性パラメータ算出ロジック（図７）により、特性パラメータを算出する。
次に、Ｓ１２に進み、Ｓ１１で算出した特性パラメータを、制御ユニット１６の目標操舵力演算部３６に出力する。
なお、第３実施形態において、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ９を省略し、ドライビングポジションのみに基づいて特性パラメータの算出を行うようにしても良い。
【００５９】
第３実施形態においては、δ_３ ≧所定値（δ_３ａ）の場合には、ドライビングポジションが不適正なものであるため、ドライバ自身が持つ操舵力に対する感度が高くなり、ドライバ自身の操舵力の不感帯が狭くなっているので、フィーリング評価指標の操舵力の不感帯のデフォルト値Ｗ１を補正量ｃにより増加補正している。この結果、ドライビングポジションが不適正な場合でも、ドライバは、ドライビングポジションが適正な場合と同じように理想的な操舵フィールを感じることができる。
以上説明したように、第３実施形態によれば、個人特性データ及びドライビングポジションの両方に基づいた特性パラメータを算出するので、操舵力感度が異なる各ドライバの個人特性に基づくと共に、ドライバのドライビングポジションが不適正であっても、ドライビングポジションが適正な場合と同じように理想的な操舵フィールを感じることができる。
なお、上述した各実施形態において、ドライバの左腕と右腕の腕力の差に基づいて、左転舵時と右転舵時で特性パラメータを変更するようにしても良い。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自動車の電動パワーステアリング装置によれば、操舵力特性モデルを設定し制御することにより、簡便かつ精度良く目標操舵力特性を設定可能とし、操舵フィールと操安性能を向上させることができる。さらに、本発明によれば、どのドライバも、どのような運転状況等でも、常に同じ理想的な操舵フィールを感じることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される電動パワーステアリング装置の一例を示す斜視図である。
【図２】操舵力特性モデルを示す図である。
【図３】操舵力特性モデルにおけるばね成分、粘性成分及び摩擦成分を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態の制御ユニットを示すブロック図である。
【図５】第１実施形態の制御ユニットにおける第１制御部及び第２制御部の制御ゲインの補正マップである。
【図６】本発明の第１実施形態を示す概略ブロック図である。
【図７】本発明の実施形態による特性パラメータを算出するためのロジックを示すブロック図である。
【図８】本発明の第１実施形態による制御フローを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１実施形態による補正判定指標δと補正量ａの関係を示すマップである。
【図１０】本発明の第２実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による制御フローを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態による補正判定指標δｂと補正量ｂの関係を示すマップである。
【図１３】本発明の第３実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による制御フローを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第３実施形態による補正判定指標δｃと補正量ｃの関係を示すマップである。
【符号の説明】
１ 電動パワーステアリング装置
２ ハンドル
４ ステアリングシャフト
６ 中間シャフト
１２ タイヤ
１４ 電動モータ
１６ 制御ユニット
１８ 第１制御部
２０ 第２制御部
２２ モータ電流制御部
２４ トルクセンサ
２６ 横Ｇセンサ
２８ 車速センサ
３０ 操舵角センサ
３２ 指標目標値補正ユニット
３３ ドライバ特性取得装置
３４，３８ フィルタ
３５ ドライバ状態検出装置
３６ 目標操舵力演算部
３７ ドライビングポジション検出装置

Claims (8)

1. 電動モータによりハンドルの操舵をアシストする自動車の電動パワーステアリング装置であって、
   操舵トルクを検出して実操舵力を得るトルクセンサと、
   実操舵力が小さくなるように上記電動モータの制御量を設定する第１制御部と、
   操舵角を入力とした操舵力特性モデルから目標操舵力を予め設定すると共にこの目標操舵力と実操舵力が一致するように上記電動モータの制御量を設定する第２制御部と、
   これらの第１制御部と第２制御部によるそれぞれの制御量を加算した制御量により上記電動モータを制御する電動モータ制御部と、
   ドライバが持つ操舵力の感度に関する個人固有情報を入手する個人固有情報入手手段と、
   この入手した個人固有情報に基づいて上記目標操舵力を補正する操舵力補正手段と、
   を有することを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。
2. 上記操舵力補正手段は、上記操舵力特性モデルの特性パラメータを変更することにより上記目標操舵力を補正する請求項１記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
3. 上記個人固有情報入手手段が入手する個人固有情報は、性別、年齢、又は、職業を含む個人特性である請求項１又は請求項２に記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
4. 上記個人固有情報入手手段が入手する個人固有情報は、ドライバの運転中の操舵力の感度の変化である請求項１又は請求項２に記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
5. 上記個人情報入手手段は、上記操舵力に対する感度の変化をドライバの運転状況から検出する請求項４記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
6. 上記ドライバの運転状況は、ドライバの修正操舵量の減少量である請求項５記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
7. 上記個人情報入手手段は、上記操舵力に対する感度の変化をドライバのドライビングポジションから検出する請求項４記載の自動車の電動パワーステアリング装置。
8. 上記個人情報入手手段は、上記ドライバのドライビングポジションを検出するドライバシートに内蔵された圧力センサを有する請求項７記載の自動車の電動パワーステアリング装置。

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