JP2005081985A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵違和感を解消して、良好な操舵フィーリングを実現できる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】アシスト特性記憶部２２に基本アシスト特性が記憶されている。シフト量演算部２４は、操舵角速度、車速および操舵トルクに基づいて、基本アシスト特性をシフトして仮想的な修正アシスト特性を得るときのシフト量を可変設定する。アシストトルク目標値設定部２１は、操舵トルクおよびシフト量に基づいてアシスト特性記憶部２２を検索することにより、修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値を設定する。このアシストトルク目標値に従って電動モータＭが駆動制御される。シフト量は、切り込み操舵時には零とされ、保舵時および戻し操舵時には、操舵トルク等に応じて定められる。
【選択図】 図１

Description

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

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

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

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

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

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

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

これにより、切り込み操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができ、保舵時の操舵負担を軽減できる。
ところが、上記の先願に係る構成では、切戻し前後のタイミングや保舵時の操舵負担によらずに、保舵時および戻し操舵時に適用される上記シフト量が一定であるため、操舵違和感を生じる場合がある。とくに、Ｕターン操舵を行う場合には、大舵角での切り込みが終わった後、わずかな時間の保舵に引き続き、すぐに戻し操舵に移ることになる。このとき、操舵の後半（ごく短時間の保舵状態から戻し操舵に移る瞬間）に、操舵負担が一瞬軽くなる現象が生じ、これが操舵違和感の原因となっている。

そこで、この発明の目的は、操舵違和感を解消して、良好な操舵フィーリングを実現できる電動パワーステアリング装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動モータ（Ｍ）の駆動力をステアリング機構（３）に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、車両の操向のための操作部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ（５）と、このトルクセンサによって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段（２２）と、この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに対応するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段（２１）と、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに基づいて設定するシフト量設定手段（２４）と、上記モータ駆動目標値設定手段によって設定されたモータ駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動手段（２０，３０）とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。

この発明によれば、基本アシスト特性設定手段によって設定される基本アシスト特性を修正することによって得られる修正アシスト特性が、トルクセンサによって検出される操舵トルクに適用される。すなわち、修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値が設定される。
基本アシスト特性の修正は、この基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトすることによって行われるが、そのときのシフト量が、操舵トルクに基づいて定められる。これにより、操舵負担の大小に応じてシフト量が適切に定められるから、操舵違和感を解消して、良好な操舵フィーリングを実現できる。

上記シフト量設定手段は、操舵トルクの絶対値が所定のしきい値（たとえば、Ｕターン操舵時のような大舵角での操舵時のトルク値の下限の値）を超える範囲において、操舵トルクの絶対値が大きいほどシフト量の絶対値が小さくなるように当該シフト量を定めるものであることが好ましい。これにより、たとえば、Ｕターン操舵時において、上記シフト量の絶対値が小さく抑えられるから、操舵力が一瞬軽くなるというようなことがなく、操舵違和感を効果的に抑制できる。

請求項２記載の発明は、上記シフト量設定手段は、上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を零に定め、保舵状態のときおよび上記操作部材を舵角中点に向かって操作する切り戻し操舵のときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するものであることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置である。

この構成によれば、切り込み操舵時（舵角中点から離れる方向への操舵時）には、シフト量が零とされ、保舵時および戻し操舵時（舵角中点へと向かう方向への操舵時）において、モータ駆動目標値の絶対値が基本アシスト特性のときよりも増大するような修正アシスト特性が得られるようにシフト量が定められる。
より具体的には、たとえば、操作部材による操舵速度を検出する操舵速度検出手段（２３）を設け、この操舵速度検出手段によって検出される操舵速度の方向（操舵方向に等しい）および大きさに応じて、基本アシスト特性のシフト方向およびシフト量が可変設定される。たとえば、トルクセンサによって検出される操舵トルクが、右操舵方向に対して正の値をとり、左操舵方向に対して負の値をとり、基本アシスト特性において、操舵トルクの正の値に対してモータ駆動目標値の正の値が割り当てられ、負の値の操舵トルクに対しては負の値のモータ駆動目標値が設定されているものとする。また、操舵速度は、右操舵方向に対して正の値をとり、左操舵方向に対して負の値をとるものとする。

この場合に、たとえば、操舵トルクが零以上である場合に、操舵速度が第１の所定値以上の正の値をとるとき（切り込み操舵時）には、シフト量を零とし、操舵速度が当該第１の所定値未満の値をとるときには、操舵速度に応じたシフト量を定めればよい。このとき基本アシスト特性は、操舵トルク座標軸の正方向へはシフトさせず、専ら操舵トルク座標軸の負方向へとシフトさせればよい。すなわち、シフト量は、操舵速度が第１の所定値をとるときの値を零と定め、第１の所定値未満の操舵速度に対しては、負の下限値まで、操舵速度の減少に伴って単調に（たとえばステップ状またはリニアに）減少するように定められてもよい。これにより、基本アシスト特性において正の操舵トルクの範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できる。なお、上記第１の所定値は、零以上の値に定めればよいが、正の値とすれば、操舵速度がほぼ零となる保舵状態のときに操舵補助力を増加させることができるから、保舵状態のときの運転者の操舵負担を軽減できる。また、操舵速度が負の値をとる戻し操舵状態においては、シフト量は、操舵速度に応じて可変設定してもよいし、操舵速度によらずに負の下限値に固定してもよい。

また、操舵トルクが負の値である場合に、操舵速度が第２の所定値以下の負の値をとるときには、シフト量を零とし、操舵速度が当該第２の所定値を超える値をとるときには、操舵速度に応じたシフト量を定めればよい。このとき、基本アシスト特性は、操舵トルク座標軸の負方向へはシフトさせず、専ら操舵トルク座標軸の正方向へとシフトさせればよい。すなわち、シフト量は、操舵速度が第２の所定値をとるときの値を零と定め、第２の所定値を超える操舵速度に対しては、正の上限値まで、操舵速度の増加に伴って単調に（たとえばステップ状またはリニアに）増加するように定められてもよい。これにより、基本アシスト特性において負の操舵トルク範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できる。なお、上記第２の所定値は、零以下の値に定めればよいが、負の値とすれば、操舵速度がほぼ零となる保舵状態のときに操舵補助力を増加させることができるから、保舵状態のときの運転者の操舵負担を軽減できる。また、操舵速度が正の値をとる戻し操舵状態においては、シフト量は、操舵速度に応じて可変設定してもよいし、操舵速度によらずに正の上限値に固定してもよい。

このようにして得られる修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値を設定することにより、切り込み操舵時と戻し操舵時とで異なるアシスト特性を設定することができるようになる。これにより、切り込み操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができる。しかも、切り込み操舵時には、基本アシストマップがそのまま用いられるから、操舵速度に応じて操舵負担が変動したりしないので、基本アシストマップのチューニングが容易である。

上記電動パワーステアリング装置は、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度を検出する車速検出手段（６）と、この車速検出手段によって検出される車速に応じて、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を可変設定する車速適応シフト量設定手段（２４，Ｓ９，Ｓ１１）とをさらに含んでいてもよい。
この構成によれば、基本アシスト特性のシフト量を、車速に応じて可変設定できるから、たとえば、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。

請求項３記載の発明は、上記シフト量設定手段は、切り込み操舵が完了して保舵状態または切り戻し操舵へと移るタイミング（たとえば、移り変わりの直前または直後のタイミング）において上記トルクセンサが検出する操舵トルクに基づいて、保舵状態のときおよび切り戻し操舵のときの上記シフト量を演算するものであることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置である。

この構成によれば、切り込み操舵から保舵または切り戻し操舵に移るタイミングでの操舵トルクに基づいてシフト量が定められるから、保舵時および切り戻し操舵時において、操舵負担に応じた適切な操舵補助が実現され、良好な操舵フィーリングが得られる。そして、保舵時および切り戻し時において、刻々と検出される操舵トルクに応じてリアルタイムにシフト量を変動させる場合に比較して、処理を簡単にすることができ、制御装置の演算負担を軽減できる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト２を介して、ラック軸を含むステアリング機構３に機械的に伝達される。ステアリング機構３には、電動モータＭから操舵補助力が、ギヤ機構（減速機構）等の駆動力伝達機構を介して、またはダイレクトドライブ方式によって、機械的に伝達されるようになっている。

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

トルクセンサ５は、たとえば、入力軸２Ａと出力軸２Ｂとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ５の出力信号は、コントローラ１０（ＥＣＵ：電子制御ユニット）に入力されている。
コントローラ１０には、さらに、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の走行速度を検出する車速センサ６の出力信号と、ステアリングホイール１の操舵角（たとえば、入力軸２Ａの回転角）を検出する舵角センサ７の出力信号とが入力されている。

コントローラ１０は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルク、車速センサ６によって検出される車速、および舵角センサ７の出力に基づいて求められる操舵速度に応じて、電動モータＭからステアリング機構３に与えるべきアシストトルク目標値を定め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機構３に与えられるように、電動モータＭを駆動制御する。

コントローラ１０は、マイクロコンピュータ２０と、このマイクロコンピュータ２０からの制御信号に基づいて電動モータＭを駆動するモータドライバ３０とを有している。
マイクロコンピュータ２０は、プログラム処理を実行することによって実現される機能処理部であるアシストトルク目標値設定部２１と、マイクロコンピュータ２０内のメモリの記憶領域により構成されるアシスト特性記憶部２２とを備えている。アシスト特性記憶部２２は、複数の車速域のそれぞれに対して予め定めた複数の基本アシスト特性にそれぞれ対応する複数の基本アシストマップを記憶している。基本アシスト特性は、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の基本特性を定めたものであり、複数の操舵トルクの値に対応付けて、アシストトルク目標値の基本値がアシストマップ（テーブル）の形式でアシスト特性記憶部２２に記憶されている。

マイクロコンピュータ２０は、さらに、舵角センサ７の出力信号に基づいて操舵角速度を演算する操舵角速度演算部２３と、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向にシフトさせて仮想的な修正アシスト特性を得るときのシフト量を演算するシフト量演算部２４とを備えている。シフト量演算部２４は、操舵角速度演算部２３によって演算される操舵角速度ωと、車速センサ６によって検出される車速Ｖと、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴとに基づいて、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向にシフトした仮想的な修正アシスト特性を得るためのシフト量を演算する。

アシストトルク目標値設定部２１は、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴ、車速センサ６が検出する車速Ｖ、およびシフト量演算部２４によって演算されるシフト量ΔＴ（その符号によりシフト方向を表し、その絶対値によりシフト長を表す量）に基づいて、アシスト特性記憶部２２から、修正アシスト特性に対応したアシストトルク目標値Ｔａを読み出す。この読み出されたアシストトルク目標値Ｔａに基づいて、モータドライバ３０が、電動モータＭに対して、必要充分な駆動電流を供給する。

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

曲線Ｌ０に示された基本アシスト特性において、操舵トルクＴ＝０の近傍においては、操舵トルクＴの値によらずにアシストトルク目標値Ｔａ＝０とされる。このような操舵トルク範囲が不感帯ＮＳである。
この実施形態では、操舵角速度演算部２３によって演算される操舵角速度ω、車速Ｖおよび操舵トルクＴに基づいてシフト量演算部２４によって演算されるシフト量ΔＴだけ、基本アシスト特性を操舵トルクＴの座標軸方向（正方向または負方向）にシフトさせた仮想的な修正アシスト特性（たとえば、曲線Ｌ１１，Ｌ１２で示す特性）に基づいて、アシストトルク目標値Ｔａが設定されることになる。

ただし、以下に説明するように、操舵トルクＴが零以上の状況では、基本アシスト特性は操舵トルクＴの座標軸の負方向にシフトされ（曲線Ｌ１１参照）、操舵トルクＴが負の値をとる状況では、基本アシスト特性は操舵トルクＴの座標軸の正方向にシフトされる（曲線Ｌ１２参照）。
シフト量演算部２４は、操舵トルクＴおよび操舵角速度ωに基づいて基本シフト量ΔＴ_Bを求め、この基本シフト量ΔＴ_Bに後述の車速ゲインＧ_VおよびトルクゲインＧ_Tを乗じることによって、シフト量ΔＴ（＝Ｇ_V×Ｇ_T×ΔＴ_B）を求める。

基本シフト量ΔＴ_Bは、操舵角速度ωに依存する係数（操舵角速度係数）ｋωに、切り込み操舵から保舵状態または切り戻し操舵に移った直後にサンプリングされた操舵トルクＴに依存するシフト基本値ΔＴ₀（ΔＴ₀≧０）とに基づき、ΔＴ_B＝ΔＴ₀×ｋωとして求められる。
図３は、操舵角速度ωに対する操舵角速度係数ｋωの関係を示す図である。シフト量演算部２４は、たとえば図３(a)(b)に示された特性の曲線（この例では折れ線）に対応したテーブルを記憶したメモリを有している。シフト量演算部２４は、操舵トルクＴがＴ≧０のときには、図３(a)に示す特性のテーブルに従って操舵角速度係数ｋωを定め、操舵トルクＴがＴ＜０のときには、図３(b)に示す特性のテーブルに従って操舵角速度係数ｋωを定める。

Ｔ≧０のときに適用される図３(a)の特性のテーブルでは、操舵角速度ωが第１の所定値ω１（＞０）以下の範囲において、零または負の操舵角速度係数ｋωが設定される。より具体的には、操舵角速度ωが第１の所定値ω１以下の範囲では、操舵角速度ωの減少に伴って、所定の下限値（図３(a)の例では「−１」）を下限として単調に（図３(a)の例ではリニアに）減少するように操舵角速度係数ｋωが設定される。これに対して、操舵角速度ωが第１の所定値ω１を超える範囲では、操舵角速度ωによらずに、操舵角速度係数ｋω＝０とされる。

一方、Ｔ＜０のときに適用される図３(b)の特性のテーブルでは、操舵角速度ωが第２の所定値ω２（ただし、ω２＜０。たとえば、｜ω２｜＝ω１。）以上の範囲において、零または正の操舵角速度係数ｋωが設定される。より具体的には、操舵角速度ωが第２の所定値ω２以上の範囲では、操舵角速度ωの増加に伴って、所定の上限値（図３(b)の例では「１」）を上限として単調に（図３(b)の例ではリニアに）増加するように操舵角速度係数ｋωが設定される。これに対して、操舵角速度ωが第２の所定値ω２未満の範囲では、操舵角速度ωによらずに、操舵角速度係数ｋω＝０とされる。

よって、操舵トルクＴの方向と操舵角速度ωの方向とが一致する切り込み操舵時（舵角中点から離れる方向への操舵時）には、基本シフト量ΔＴ_Bが零となる。その一方で、操舵トルクＴの方向と操舵角速度ωの方向とが不一致となる戻し操舵時（舵角中点へ向かう方向への操舵時）には、基本シフト量ΔＴ_Bは、基本アシスト特性を、操舵トルク座標軸に沿って、原点に近づく方向へとシフトするような値に定められる。さらに、操舵角速度ωが零の近傍の値（ω２＜ω＜ω１）をとるときには、基本アシスト特性が、操舵トルク座標軸に沿って、原点に近づく方向へとシフトされるように基本シフト量ΔＴ_Bが定められる。

このようにして、切り込み操舵時には、基本アシスト特性をシフトしないので、操舵角速度に応じて操舵負担が変動することがなく、基本アシスト特性のチューニングを容易に行えるとともに、十分な手応え感を運転者に与えることができる。一方、戻し操舵時および保舵時には、基本アシスト特性を原点方向へシフトすることによって、戻し操舵時におけるばね感を解消でき、かつ、保舵時における操舵負担を軽減して、良好な操舵フィーリングを実現することができる。

図４は、切り込み操舵から保舵状態または切り戻し操舵に移った直後にサンプリングされた操舵トルクＴの絶対値｜Ｔ｜とシフト基本値ΔＴ₀との関係を説明するための図である。シフト量演算部２４は、たとえば図４に示された特性の曲線（この例では折れ線）に対応したテーブルを記憶したメモリを有している。
図４の例では、操舵トルク絶対値｜Ｔ｜の範囲が、第１しきい値Ｔ１（たとえば４（Ｎｍ））、第２しきい値Ｔ２（たとえば５（Ｎｍ））および第３しきい値Ｔ３（たとえば、６（Ｎｍ）によって区切られていて、０≦｜Ｔ｜≦Ｔ１の区間では、操舵トルク絶対値｜Ｔ｜の増加に伴って上限値α（たとえば、α＝０．５Ｎｍ）までリニアに増加するようにシフト基本値ΔＴ₀が定められ、Ｔ１＜｜Ｔ｜≦Ｔ２の区間では、操舵トルク絶対値｜Ｔ｜によらずにシフト基本値ΔＴ₀＝αとされ、Ｔ２＜｜Ｔ｜≦Ｔ３の区間では、上限値αから０までリニアに減少するようにシフト基本値ΔＴ₀が定められ、Ｔ３＜｜Ｔ｜の区間では、操舵トルク絶対値｜Ｔ｜によらずにシフト基本値ΔＴ₀＝０とされている。

とくに、０≦｜Ｔ｜≦Ｔ１の区間の特性により、保舵時または戻し操舵時の操舵負担に応じて基本シフト量ΔＴ_Bが定められるから、操舵違和感の少ない良好な操舵フィーリングが得られる。
また、Ｕターン操舵時のように大きな操舵角のときには、保舵状態に移った直後の操舵トルク絶対値｜Ｔ｜は、Ｔ２＜｜Ｔ｜の区間内の大きな値をとる。この状況では、操舵トルク絶対値｜Ｔ｜が大きいほど、基本シフト量ΔＴ_Bの絶対値が抑えられるから、操舵の後半に操舵力が一瞬軽くなるという現象を防ぐことができ、操舵違和感を解消できる。

図５は、車速Ｖに対応したシフト量ΔＴの可変設定について説明するための図であり、図６は、操舵トルクＴに対応したシフト量ΔＴの可変設定について説明するための図である。シフト量演算部２４は、図３および図４に示された特性に従って操舵角速度係数ｋωおよびシフト基本値ΔＴ₀を求め、これらに基づいて基本シフト量ΔＴ_Bを求めるとともに、さらに図５に示された特性に従って定められる車速ゲインＧ_Vと、図６に示された特性に従って定められるトルクゲインＧ_Tとを基本シフト量ΔＴ_Bに乗じることによって、シフト量ΔＴ（＝ΔＴ_B×Ｇ_V×Ｇ_T）を求める。このシフト量ΔＴを用いて、アシストトルク目標値設定部２１がアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索することによって、操舵角速度ω、車速Ｖおよび操舵トルクＴに応じて仮想的に定められる修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値Ｔａが読み出されることになる。

車速ゲインＧ_Vは、車速Ｖが零から所定速度までの範囲内において、車速Ｖの増加に伴って所定の上限値（図５の例では「１」）を上限として単調に（この例ではリニアに）増加するように定められている。
これによって、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。

一方、トルクゲインＧ_Tは、操舵トルクＴ＝０の近傍の領域を不感帯とし、この不感帯外において、操舵トルクＴの絶対値の増加に伴って、所定の上限値（この例では「１」）を上限として、単調に（この例ではリニアに）増加するように設定される。これにより、操舵トルクＴ＝０の近傍の操舵補助が不必要な範囲における操舵補助が制限される。
上記のようにして定められるシフト量ΔＴに基づき、アシストトルク目標値Ｔａは、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸に沿ってシフト量ΔＴだけシフトさせた仮想的な修正アシスト特性に従って定められることになる。

具体的には、基本アシスト特性を関数ｆを用いてＴａ＝ｆ（Ｔ）と表わすとすると、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴからシフト量ΔＴを引いた値をアシストマップ検索用の操舵トルク値Ｔ^*として用い（すなわち、Ｔ^*＝Ｔ−ΔＴ）、この検索用操舵トルク値Ｔ^*を用いてアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索すればよい。これによって、仮想的な修正アシスト特性に従って、アシストトルク目標値Ｔａ（＝ｆ（Ｔ^*））を定めることができる。

図７は、マイクロコンピュータ２０が所定の制御周期毎に繰り返し実行する処理を説明するためのフローチャートである。マイクロコンピュータ２０は、車速センサ６によって検出される車速Ｖおよびトルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴを読み込む（ステップＳ１，Ｓ２）。さらに、舵角センサ７の出力信号が読み込まれて、操舵角速度演算部２３によって操舵角速度ωが求められる（ステップＳ３）。この求められた操舵角速度ωに基づき、シフト量演算部２４は、その操舵角速度ωに対応する操舵角速度係数ｋωを読み出す（ステップＳ４）。そして、シフト量演算部２４は、切り込み操舵中かどうかを判定する（ステップＳ５）。たとえば、操舵トルクＴと操舵角速度ωとの符号が一致するときに切り込み中であると判定し、それ以外のときには、切り込み操舵中ではない（すなわち、保舵中または切り戻し操舵中）と判定することとしてもよい。

切り込み操舵状態であると判定された後に、保舵中または切り戻し操舵中であると始めて判定されると（ステップＳ６のＹＥＳ）、当該制御周期において取り込まれた操舵トルクＴ（ステップＳ２）が参照され、この操舵トルクＴに対応するシフト基本値ΔＴ₀（図４参照）が求められる（ステップＳ７）。その後には、保舵中または切り戻し操舵中であるとの判定が継続している限りにおいて（ステップＳ６のＮＯ）、シフト基本値ΔＴ₀の値が不変に保たれる。すなわち、シフト基本値ΔＴ₀は、当該保舵状態または切り戻し操舵状態の期間中には、切り込み操舵状態から保舵状態または切り戻し操舵状態に移った直後の操舵トルクＴに対応した値に保持されることになる。

このようにして、求められたシフト基本値ΔＴ₀に基づき、シフト量演算部２４は、基本シフト量ΔＴ_B＝ΔＴ₀×ｋωを求める（ステップＳ８）。さらに、シフト量演算部２４は、車速センサ６が検出する車速Ｖに基づいて、車速ゲインＧ_Vを求める（ステップＳ９）。また、シフト量演算部２４は、トルクセンサ５によって検出された操舵トルクＴに基づいてトルクゲインＧ_Tを求める（ステップＳ１０）。そして、この求められた車速ゲインＧ_VおよびトルクゲインＧ_Tを基本シフト量ΔＴ_Bに乗じることによって、シフト量ΔＴが演算される（ステップＳ１１）。

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

図８は、この発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置における処理を説明するためのフローチャートである。この第２の実施形態の説明では、上述の図１〜図６を再び参照するとともに、図８において、図７に示された各ステップと同様の処理が実行されるステップには、図７の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態では、ステップＳ５およびＳ６の処理が省かれていて、シフト基本値ΔＴ₀は、各制御周期において検出される操舵トルクＴに応じて、リアルタイムに変動することになる。これにより、保舵操舵中および切り戻し操舵中において、操舵力に応じた適切なシフト量が刻々と可変設定されるから、操舵フィーリングをさらに向上することができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、アシスト特性のシフト量ΔＴに対して車速Ｖが加味されているが、車速Ｖに依存するシフト量の可変設定は必ずしも必要ではない。すなわち、車速ゲインＧ_Vを用いずにトルクゲインＧ_Tのみを基本シフト量ΔＴ_Bに乗じてシフト量ΔＴを求めたり、トルクゲインＧ_Tも用いずに、基本シフト量ΔＴ_Bをそのままシフト量ΔＴとして用いたりしてもよい。また、トルクゲインＧ_Tは用いずに車速ゲインＧ_Vのみを基本シフト量ΔＴ_Bに乗じてシフト量ΔＴを求めてもよい。

また、トルクゲインＧ_Tとシフト基本値ΔＴ₀とを統合して、操舵トルクＴとＧ_T×ΔＴ₀との関係を表すマップを用いるようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、アシスト特性記憶部２２に、基本アシスト特性に対応するアシストマップを記憶させておいて、このアシストマップからアシストトルク目標値Ｔａを読み出す構成とされているが、関数演算によって、検索用操舵トルク値Ｔ^*に対応したアシストトルク目標値Ｔａを定める構成としてもよい。

シフト量演算部２４についても同様であり、操舵角速度ωに対する操舵角速度係数ｋωの特性、および操舵トルクＴに対するシフト基本値ΔＴ₀の特性を予めメモリに記憶させておいてもよいし、関数演算によって、操舵角速度ωに対する操舵角速度係数ｋωや操舵トルクＴに対するシフト基本値ΔＴ₀を求める構成としてもよい。車速Ｖに対する車速ゲインＧ_Vや操舵トルクＴに対するトルクゲインＧ_Tの演算についても同様のことが当てはまる。

また、上記の実施形態では、アシストトルク目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の特性をアシスト特性として説明したが、本発明はこれに限らず、モータ電流目標値またはモータ電圧目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクとこれらとの関係をアシスト特性としてもよい。
さらに、上記の実施形態では、舵角センサ７が検出する操舵角を時間微分することによって操舵角速度を演算しているが、舵角センサを用いずに、電動モータＭのモータ電流を求めるモータ電流検出回路の出力と、電動モータＭの端子間電圧を検出する端子間電圧検出回路の出力とに基づいて、電動モータＭの端子間に生じる逆起電力を求め、これに対応した操舵角速度を推定する構成を採用してもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。 基本アシスト特性と、これを操舵トルク座標軸方向にシフトして得られる修正アシスト特性とを説明するための図である。 操舵角速度に対する操舵角速度係数の関係を示す図である。 操舵トルクの絶対値に対するシフト基本値の関係を示す図である。 車速に対するシフト量の可変設定について説明するための図である。 操舵トルクに対するシフト量の可変設定について説明するための図である。 マイクロコンピュータが電動モータの駆動制御のための所定の制御周期毎に繰り返し実行する処理を説明するためのフローチャートである。 この発明の第２の実施形態におけるマイクロコンピュータの処理を説明するためのフローチャートである。 アシスト特性の一例を示す図である。

符号の説明

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

Claims (3)

1. 電動モータの駆動力をステアリング機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
   車両の操向のための操作部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   このトルクセンサによって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段と、
   この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに対応するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段と、
   上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに基づいて設定するシフト量設定手段と、
   上記モータ駆動目標値設定手段によって設定されたモータ駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動手段とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 上記シフト量設定手段は、上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を零に定め、保舵状態のときおよび上記操作部材を舵角中点に向かって操作する切り戻し操舵のときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するものであることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 上記シフト量設定手段は、切り込み操舵が完了して保舵状態または切り戻し操舵へと移るタイミングにおいて上記トルクセンサが検出する操舵トルクに基づいて、保舵状態のときおよび切り戻し操舵のときの上記シフト量を演算するものであることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
   
   

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