JP2006297970A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ制動状態ではモータの回転により生じる逆起電力による回生電流を抑制して制御ハンチング等を抑制し操舵フィーリングの向上を図ることができる電動パワーステアリング装置を供する。
【解決手段】 モータ電流の上流側の上辺と下流側の下辺のそれぞれ２辺ずつの４辺に配置されたスイッチング素子により構成されるブリッジ回路のモータ駆動手段の上辺または下辺のスイッチング素子Ｑ１（Ｑ２）をフィードバックデューティＤfbでＰＷＭ制御し、通常制御時にオン制御する下辺または上辺のスイッチング素子Ｑ４（Ｑ３）を制動時には制動時デューティＤ_ＢでＰＷＭ制御する電動パワーステアリング装置。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、自動車に搭載されステアリング操舵力を電動モータにより補助する電動パワーステアリング装置に関し、特にモータ電流の上流側の上辺と下流側の下辺のそれぞれ２辺ずつの４辺に配置されたスイッチング素子により構成されるブリッジ回路の一方の対辺のスイッチング素子を同時にオフし、他方の対辺のスイッチング素子を同時にオンすることでアシストモータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御のデューティ（パルス周期に対するオン時間の割合）で正転または逆転駆動させるモータ駆動回路を備えたものに関する。

この種のモータ駆動回路は、通常、ブリッジ回路の一方の対辺のスイッチング素子を同時にオフし、他方の対辺のスイッチング素子のうち一方のスイッチング素子をオンとし他方のスイッチング素子を所要デューティでＰＷＭ制御してモータを駆動する。

しかるに、ステアリングの切込みから戻しに移行する場合に、タイヤからの反力によりモータに逆起電力が発生し、この逆起電力による回生電流が規制できず寄生ダイオードを介して流れ、モータ制御による駆動電流と重なり、寄生発振やハンチング現象が生じて不快音や操舵フィーリングの低下を招くことがある。

そこで、ステアリングの戻り状態を検出した場合には、ブリッジ回路の通常オン制御されるスイッチング素子を電動機回転速度に対応したデューティのＰＷＭ制御とすることで、ブリッジ回路の対辺のスイッチング素子を同時にＰＷＭ制御して回生電流を抑制する電動パワーステアリング装置（特許文献１）が提案されている。

特開平８−６７２６６号公報

同特許文献１の例では、ステアリングの戻り状態を検出した場合にのみ、回生電流が抑制されてステアリング戻り時のハンチング等は防止されるが、ステアリングの戻り状態を検出した場合に限らず車両の走向状態（例えば高速走行時など）によってはステアリング操作に対してモータを実際の回転方向とは反対方向に回転駆動しようとする制動制御によりステアリング操作を重くする場合がある。

このようにモータ制動状態にある場合にはいつでも、モータの回転により生じる逆起電力による回生電流が寄生ダイオードを介して流れ、モータ制御による駆動電流に重なって、ハンチング現象が生じて不快音や操舵フィーリングの低下を招くおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、モータ制動状態ではモータの回転により生じる逆起電力による回生電流を抑制して制御ハンチング等を抑制し操舵フィーリングの向上を図ることができる電動パワーステアリング装置を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、モータ電流の上流側の上辺と下流側の下辺のそれぞれ２辺ずつの４辺に配置されたスイッチング素子により構成されるブリッジ回路の一方の対辺のスイッチング素子を同時にオフし、他方の対辺のスイッチング素子を同時にオンすることでアシストモータをＰＷＭ制御のデューティで正転または逆転駆動させるモータ駆動回路を備えて前記アシストモータの駆動力がステアリング操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、操舵トルクを検出するトルクセンサと、
車速を検出する車速センサと、ステアリングの舵角を検出するステアリング舵角検出手段と、前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいて目標操舵トルクを導出する目標操舵トルク演算処理手段と、前記目標操舵トルク演算手段により算出された目標操舵トルクと前記トルクセンサにより検出された操舵トルクとの差に基づいてＰＷＭ制御のフィードバックデューティを算出するフィードバックデューティ演算手段と、前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角の変化からアシストモータのモータ回転速度を算出するモータ回転速度演算手段と、前記フィードバック制御量演算手段により算出されたフィードバック制御量の備える制御回転方向に対して前記モータ回転速度演算手段により算出されたモータ回転速度の備える操舵回転方向が逆方向であるモータ制動状態を判定するモータ制動状態判定手段と、前記モータ回転速度演算手段により算出されたモータ回転速度に基づきＰＷＭ制御の制動時デューティを算出する制動時デューティ演算手段と、前記フィードバックデューティ演算手段により算出されたフィードバックデューティおよび前記制動時デューティ演算手段により算出された制動時デューティさらに前記モータ制動状態判定手段の判定結果を入力しモータ制御信号を前記モータ駆動手段に出力して前記アシストモータを駆動制御するモータ駆動制御手段とを備え、前記モータ駆動制御手段は、前記モータ駆動手段の上辺または下辺のスイッチング素子を前記フィードバックデューティでＰＷＭ制御し、通常制御時にオン制御する前記下辺または上辺のスイッチング素子を制動時には前記制動時デューティでＰＷＭ制御する電動パワーステアリング装置とした。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、前記制動時デューティ演算手段は、前記モータ回転速度演算手段により算出されたモータ回転速度に基づき制動時デューティを予め定めておいた関係から導出することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の電動パワーステアリング装置において、前記目標操舵トルク演算処理手段は、前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいてセルフアライニングトルクを算出するセルフアライニングトルク演算手段と、前記ステアリング角速度演算手段により検出された角速度と前記車速センサにより検出された車速に基づいてステアリングのフリクショントルクを算出するフリクショントルク演算手段とを備え、前記セルフアライニングトルク演算手段により算出されたセルフアライニングトルクに前記フリクショントルク演算手段により算出されたフリクショントルクを加算して目標操舵トルクを算出す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によれば、モータ制動状態判定手段によりモータ制動状態と判定されたときは、通常制御時にオン制御する下辺または上辺のスイッチング素子を制動時には制動時デューティでＰＷＭ制御するので、対辺となる上辺と下辺のスイッチング素子がともにＰＷＭ制御によって同時にオフ状態の時間を形成でき、モータの制御電流による回転とは逆方向の実際のモータの回転により生じる逆起電力による回生電流を抑制することができ、制御電流に重なってハンチング現象が生じるのを抑制し不快音の発生や操舵フィーリングの低下を防止することができる。

請求項２記載の電動パワーステアリング装置によれば、モータ回転速度に基づき制動時デューティを予め定めておいた関係から導出するので、モータ回転速度が大きい程逆起電力が大きく回生電流も多く流れようとするため、モータ回転速度が大きくなる程制動時デューティが小さくなる適切な関係を定めておき、制動制御時には同関係からモータ回転速度に基づき制動時デューティを導出して、通常制御時にオン制御するスイッチング素子を同制動時デューティでＰＷＭ制御することで、回生電流を適切に抑制し、制御ハンチングによる操舵フィーリングの低下を効果的に防止することができる。

請求項３記載の電動パワーステアリング装置によれば、舵角と車速に基づいて算出されたセルフアライニングトルクに、角速度と車速に基づいて算出されたフリクショントルクを加算して目標操舵トルクとするので、特に低車速で小さくなるセルフアライニングトルクを補うようにフリクショントルクが加算され、路面に対するタイヤの摩擦などの影響をカバーして常に安定した操舵フィーリングを実現することができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１３に基づいて説明する。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の全体の概略後面図を図１に示す。

電動パワーステアリング装置１は、車両の左右方向（図１における左右方向に一致）に指向した略円筒状のラックハウジング２内にラック軸３が左右軸方向に摺動自在に収容されている。

ラックハウジング２の両端開口から突出したラック軸３の両端部にそれぞれジョイントを介してタイロッドが連結され、ラック軸３の移動によりタイロッドが動かされ、さらに転舵機構を介して車両の転舵輪が転舵される。

ラックハウジング２の右端部にステアリングギヤボックス４が設けられている。
ステアリングギヤボックス４には、ステアリングホイール（図示せず）が一体に取り付けられたステアリング軸にジョイントを介して連結される入力軸５が軸受を介して回動自在に軸支されており、図２に示すように入力軸５はステアリングギヤボックス４内でトーションバー６を介して相対的なねじり可能に操舵ピニオン軸７と連結されている。

この操舵ピニオン軸７のはす歯７ａがラック軸３のラック歯３ａと噛合している。
したがってステアリングホイールの回動操作により入力軸５に伝達された操舵力は、トーションバー６を介して操舵ピニオン軸７を回動して操舵ピニオン軸７のはす歯７ａとラック歯３ａの噛合によりラック軸３を左右軸方向に摺動させる。

ラック軸３は、ラックガイドスプリング８に付勢されたラックガイド９により背後から押圧されている。

ステアリングギヤボックス４の上部にはアシストモータＭが取り付けられ、アシストモータＭの駆動力を減速して操舵ピニオン軸７に伝達するウオーム減速機構10がステアリングギヤボックス４内に構成されている。

ウオーム減速機構10は、操舵ピニオン軸７の上部に嵌着されたウオームホイール11にアシストモータＭの駆動軸に同軸に連結されたウオーム12が噛合して構成されている。
アシストモータＭの駆動力をこのウオーム減速機構10を介して操舵ピニオン軸７に作用させて操舵を補助する。

なお、図２には図示しないが、アシストモータＭには、モータ端子電圧Ｖｐ，Ｖｎを検出するモータ端子電圧検出装置27が設けられ、操舵ピニオン軸７にはステアリング舵角θを検出するステアリング舵角検出装置28が設けられている。

ウオーム減速機構10のさらに上方に操舵トルクセンサ20が設けられている。
トーションバー６の捩れをコア21の軸方向の移動に変換し、コア21の移動をコイル22，23のインダクタンス変化に変えて操舵トルクＴを検出している。
なお、トーションバー６の捩れを光学的に検出するトルクセンサでもよい。

以上のようなアシストモータＭをコンピュータ（ＥＣＵ）により駆動制御して操舵力を補助する操舵トルク制御装置30の制御系のＣＰＵ等が搭載された制御基板がステアリングギヤボックス４内に収容されている。

この操舵トルク制御装置30の概略ブロック図を図３に示す。
操舵トルク制御装置30は、操舵トルクセンサ20により検出された操舵トルクＴ，車速センサ25により検出された車速ｖおよびステアリング舵角検出装置28により検出されたステアリング舵角θが入力され、データ処理して、ＰＷＭ信号（デューティ信号）等のモータ制御信号Ｄ_Ｍをモータ駆動回路26に出力し、モータ駆動回路26がそのＰＷＭ制御信号に従ってアシストモータＭを駆動する。

このモータ駆動回路26を図４に示す。
４辺に配置されたスイッチング素子であるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４によりブリッジ回路が構成されている。

電圧Ｖ_Ｅが印加されるモータ電流の上流側の上辺にＦＥＴＱ１，Ｑ３が配置され、下流側の下辺にＦＥＴＱ２，Ｑ４が配置され、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ２の接続線とＦＥＴＱ３とＦＥＴＱ４の接続線との間にアシストモータＭが介装されている。

各ＦＥＴＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４には寄生ダイオードｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４が付加されて逆バイアスがかかるようにして各ＦＥＴＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４が互いに影響を受けないようにしている。
モータ電流の上流側（上辺）のＦＥＴＱ１，Ｑ３のゲート端子にはＰＷＭ信号が入力され、下流側（下辺）のＦＥＴＱ２，Ｑ４のゲート端子にはオン信号が入力される。

いま、対辺となるＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ４に各々ＰＷＭ信号とオン信号を入力し、他の対辺のＦＥＴＱ２とＦＥＴＱ３をオフ状態とすると、図４に実線矢印で示すように、ＰＷＭ信号のデューティに従ったモータ電流が流れ、アシストモータＭが正回転駆動する

また、逆にＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ４をオフ状態とし、ＦＥＴＱ２とＦＥＴＱ３に各々ＰＷＭ信号とオン信号を入力すると、図４に破線矢印で示すように、ＰＷＭ信号のデューティに従ったモータ電流が逆方向に流れ、アシストモータＭが逆回転駆動する

このようにアシストモータＭを駆動するモータ駆動回路26の各ＦＥＴＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４にＰＷＭ信号やオン信号のモータ制御信号Ｄ_Ｍを出力してアシストモータＭを駆動制御するのが、操舵トルク制御装置30である。

図３を参照して、操舵トルク制御装置30は、主に目標操舵トルク演算処理手段40、フィードバック制御量演算手段52、モータ駆動制御手段56を備え、その他に、ステアリング角速度演算手段50、モータ回転速度演算手段53、モータ制動状態判定手段54、制動時デューティ演算手段55等を有している。

ステアリング角速度演算手段50は、前記ステアリング舵角検出装置28が検出したステアリング舵角θを時間微分してステアリング角速度ωを算出する。
そして、同ステアリング角速度ωとステアリング舵角θおよび前記車速センサ25が検出した車速ｖに基づいて目標操舵トルク演算処理手段40が目標操舵トルクＴｍを演算する。

該目標操舵トルク演算処理手段40について図５ないし図１０に基づいて説明する。
図５は、目標操舵トルク演算処理手段40の概略ブロック図であり、同図５に示すように、目標操舵トルク演算処理手段40は、セルフアライニングトルク演算手段41とフリクショントルク演算手段45の２つの演算手段からなる。

セルフアライニングトルク演算手段41は、セルフアライニングベーストルク抽出手段42とセルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43とを備える。
セルフアライニングベーストルク抽出手段42は、基準車速における舵角に対するセルフアライニングベーストルクの関係を記憶するセルフアライニングベーストルク（ＳＡＢＴ）記憶手段42ａから舵角θに基づいてセルフアライニングベーストルクＴsbを抽出する。

セルフアライニングベーストルク記憶手段42ａが記憶する基準車速Ｖｏにおける舵角θに対するセルフアライニングベーストルクＴsbの関係マップを、図６の座標に示す。
図６において、横軸の舵角θは、正の値が右舵角（θ＞０）、負の値が左舵角（θ＜０）を示す。

ここに、縦軸のセルフアライニングベーストルクＴsbは、正の値が右方向トルク（Ｔsb＞０）、負の値が左方向トルク（Ｔsb＜０）であって、実際のセルフアライニングトルク（走向車輪が路面から受けるトルクであり、走向車輪を直進姿勢に復元するように働く力）の反力として示している。
したがって、例えば右舵角θ（＞０）が大きくなれば、実際とは反対方向の右方向のセルフアライニングベーストルクＴsb（＞０）が大きくなる。

セルフアライニングトルク演算手段41が備えるもう一つのセルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43は、車速に対するセルフアライニングトルク乗算係数を記憶するセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）乗算係数記憶手段43ａから車速ｖに基づいてセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを抽出する。

セルフアライニングトルク乗算係数記憶手段43ａが記憶する車速ｖに対するセルフアライニングトルク乗算係数ｋsの関係マップを、図７の座標に示す。
図７において、車速ｖの増加に従いセルフアライニングトルク乗算係数ｋsの値は上昇している。
基準車速Ｖｏのとき、セルフアライニングトルク乗算係数ｋs＝1.0である。

セルフアライニングトルク演算手段41は、セルフアライニングベーストルク抽出手段42が舵角θに基づいて抽出したセルフアライニングベーストルクＴsbに、セルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43が車速ｖに基づいて抽出したセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを、乗算手段44により乗算して、セルフアライニングトルクＴｓを算出する。
なお、このセルフアライニングトルクＴｓは、実際のセルフアライニングトルクの反力としてのセルフアライニングトルクである。

セルフアライニングベーストルクＴsbにセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを乗算することにより、セルフアライニングトルクＴｓは、車速ｖが基準車速Ｖｏより小さくなる程セルフアライニングベーストルクＴsbが減少し、基準車速Ｖｏより大きくなる程増幅する。

一方、フリクショントルク演算手段45は、フリクションベーストルク抽出手段46とフリクショントルク乗算係数抽出手段47とを備える。
フリクションベーストルク抽出手段46は、停車時における角速度に対するフリクションベーストルクの関係を記憶するフリクションベーストルク（ＦＢＴ）記憶手段46ａから角速度ωに基づいてフリクションベーストルクＴfbを抽出する。

フリクションベーストルク記憶手段46ａが記憶する停車時（車速ｖ＝０）における角速度ωに対するフリクションベーストルクＴfbの関係マップを、図８の座標に示す。
図８において、横軸の角速度ωは、正の値が右方向の角速度（ω＞０）、負の値が左方向の角速度（ω＜０）を示す。

縦軸のフリクションベーストルクＴfbは、正の値が右方向トルク（Ｔfb＞０）、負の値が左方向トルク（Ｔfb＜０）であって、実際のタイヤ等の摩擦相当の反力として示している。
したがって、例えば右方向の角速度ω（＞０）が大きくなれば、実際とは反対方向の右方向のフリクションベーストルクＴfb（＞０）が大きくなり、前記セルフアライニングベーストルクＴsbに比べ低いトルクで略一定になる。

フリクショントルク演算手段45が備えるもう一つのフリクショントルク乗算係数抽出手段47は、車速に対するフリクショントルク乗算係数を記憶するフリクショントルク（ＦＴ）乗算係数記憶手段47ａをから車速ｖに基づいてフリクショントルク乗算係数ｋｆを抽出する。

フリクショントルク乗算係数記憶手段47ａが記憶する車速ｖに対するフリクショントルク乗算係数ｋｆの関係マップを、図９の座標に示す。
図９において、車速ｖ＝０（停車時）のとき、フリクショントルク乗算係数ｋｆの値は、1.0を示し、車速ｖが停車時から高くなるに従いフリクショントルク乗算係数ｋｆの値は減少し、約20km/hを過ぎる辺りから略一定の値（約0.5）となっている。

フリクショントルク演算手段45は、フリクションベーストルク抽出手段46が角速度ωに基づいて抽出したフリクションベーストルクＴfbに、フリクショントルク乗算係数抽出手段47が車速ｖに基づいて抽出したフリクショントルク乗算係数ｋｆを、乗算手段48により乗算して、フリクショントルクＴｆを算出する。
なお、このフリクショントルクＴｆは、実際のフリクショントルクの反力としてのフリクショントルクである。

フリクションベーストルクＴfbにフリクショントルク乗算係数ｋｆを乗算することにより、フリクショントルクＴｆは、車速ｖが約20km/hまではフリクションベーストルクＴfbが徐々に減少し、約20km/hを過ぎると略半減する状態が継続する。

セルフアライニングトルク演算手段41により算出されたセルフアライニングトルクＴｓと、フリクショントルク演算手段45により算出されたフリクショントルクＴｆとは、加算手段49により加算されて目標操舵トルクＴｍが算出される。

セルフアライニングトルクＴｓは、特に低車速で小さくなるが、フリクショントルクＴｆは低車速でこれを補うように比較的大きい値を示すので、セルフアライニングトルクＴｓにフリクショントルクＴｆが加算されることで、低車速で大きく現出する路面に対するタイヤの摩擦などの影響を補うことができる。

なお、図６および図９に示す関係マップによって、運転状態に応じたアシストモータＭの制御を設定できる。
例えば、高速走行時の大きなステアリング角速度に対してはアシストモータＭが制動として働くように設定することができる。
また、走行時の路面μの低下等によっても適度な制動により安定したハンドル操舵を維持することもできる。

以上の目標操舵トルクＴｍが算出されるまでの処理手順を、図１０にフローチャートで示す。
まず、舵角検出手段28が検出した操舵角θを読込み（ステップ１）、角速度演算手段50により角速度ωを算出し（ステップ２）、車速センサ25により検出した車速ｖを読込む（ステップ３）。

次いで、セルフアライニングベーストルク抽出手段42により舵角θに基づきセルフアライニングベーストルクＴsbを抽出し（ステップ４）、セルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43により車速ｖに基づきセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを抽出し（ステップ５）、セルフアライニングベーストルクＴsbにセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを乗算してセルフアライニングトルクＴｓを算出する（ステップ６）。

次に、フリクションベーストルク抽出手段46により角速度ωに基づいてフリクションベーストルクＴfbを抽出し（ステップ７）、フリクショントルク乗算係数抽出手段47により車速ｖに基づきフリクショントルク乗算係数ｋｆを抽出し（ステップ８）、フリクションベーストルクＴfbにフリクショントルク乗算係数ｋｆを乗算してフリクショントルクＴｆを算出する（ステップ９）。

そして、ステップ10において、セルフアライニングトルクＴｓにフリクショントルクＴｆを加算して目標操舵トルクＴｍを算出する。
以上の各ステップの処理が繰り返し実行される。

こうして算出された目標操舵トルクＴｍは、図３を参照して、減算手段51により前記操舵トルクセンサ20が検出した操舵トルクＴとの偏差ΔＴ（＝Ｔｍ−Ｔ）が算出され、フィードバックデューティ演算手段52に入力される。

フィードバックデューティ演算手段52は、ＰＩ（比例・積分）制御手段とＰＷＭ制御信号発生手段とからなり、ＰＩ制御手段が偏差ΔＴから偏差ΔＴを０にして目標操舵トルクＴｍを得るためにＰ（比例）動作とＩ（積分）動作を組み合わせてフィードバックの最適制御量を算出し、同最適制御量をＰＷＭ制御信号発生手段がＰＷＭ制御のデューティのフィードバックデューティＤfbに変換して出力する。

このフィードバックデューティＤfbは、偏差ΔＴの正負に応じてアシストモータＭを回転させようとする制御回転方向を備えており、モータ駆動制御手段56およびモータ制動状態判定手段54に出力される。

一方で、前記ステアリング角速度演算手段50により算出されたステアリング角速度ωからモータ回転速度演算手段53によりモータ回転速度ω_Ｍを算出する。
ステアリング角速度ωをウオーム減速機構10の減速比ｐで除算してモータ回転速度ω_Ｍ（＝ω／ｐ）が算出される。
なお、モータ回転速度ω_Ｍは、ステアリング操舵力により実際にモータが回転している速度であり、その値の正負によって操舵回転方向を伴っている。

このモータ回転速度ω_Ｍは、モータ制動状態判定手段54と制動時デューティ演算手段55に出力される。
モータ制動状態判定手段54は、フィードバックデューティＤfbが備える制御回転方向とモータ回転速度ω_Ｍが備える操舵回転方向とからモータの制動状態にあるか否かを判定する。

通常制御時は、ステアリング操舵により操舵しようとする操舵回転方向と、モータを駆動制御して操舵を補助する制御回転方向とは同じ回転方向である。
したがって、モータ制動状態判定手段54は、操舵回転方向に対して制御回転方向が逆回転方向であれば、モータは制動（ブレーキ）状態にあると判定する。

制動時デューティ演算手段55は、モータ回転速度ω_Ｍに基づき予め定めた関係から制動時デューティＤ_Ｂを導出する。
このモータ回転速度ω_Ｍに対する制動時デューティＤ_Ｂの関係を、図１１に示す。
モータ回転速度ω_Ｍが、０から大きくなるに従い制動時デューティＤ_Ｂは、100％から徐々に減少した後ある値に減少しながら近づくように変化している。

以上のモータ制動状態判定手段54による判定結果および制動時デューティ演算手段55により導出された制動時デューティＤ_Ｂは、モータ駆動制御手段56に出力され、モータ駆動制御手段56には別途フィードバックデューティ演算手段52からフィードバックデューティＤfbが入力される。

モータ駆動制御手段56は、フィードバックデューティＤfb，制動時デューティＤ_Ｂ，制動状態判定結果を入力し、モータ制御信号Ｄ_Ｍをモータ駆動回路26に出力してアシストモータＭを駆動制御する。
このモータ駆動制御の制御手順を図１２のフローチャートに示し説明する。

まず、フィードバックデューティＤfb，制動時デューティＤ_Ｂ，制動状態判定結果を読込み（ステップ21）、ステップ22で制動状態判定結果からモータが制動状態にあるか否かを判別して、制動状態でなく通常の制御状態にあればステップ23に進み、制動状態にあればステップ24に進む。

通常制御時でステップ23に進むと、フィードバックデューティＤfbが備える制御回転方向からモータ正転方向か逆転方向かを判別し、正転ならばステップ25に進み、モータ制御信号Ｄ_Ｍとして上流側（上辺）のＦＥＴＱ１のゲート端子にフィードバックデューティＤfbのＰＷＭ信号を出力し、下流側（下辺）のＦＥＴＱ４のゲート端子にオン信号を出力し、ＦＥＴＱ２とＦＥＴＱ３はオフとする。
すると、前記図４に実線矢印に示したように、フィードバックデューティＤfbのＰＷＭ制御されたモータ電流Ｉｍが流れ、アシストモータＭが正転駆動して操舵力を補助する。

また、ステップ23で逆転方向と判別されたときは、ステップ26に進み、モータ制御信号Ｄ_Ｍとして上流側（上辺）のＦＥＴＱ３のゲート端子にフィードバックデューティＤfbのＰＷＭ信号を出力し、下流側（下辺）のＦＥＴＱ２のゲート端子にオン信号を出力し、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ４はオフとする。
すると、前記図４に破線矢印に示すように、フィードバックデューティＤfbのＰＷＭ制御されたモータ電流Ｉｍが流れ、アシストモータＭが逆転駆動して操舵力を補助する。

他方、ステップ22で制動状態と判別されステップ24に進んだときは、フィードバックデューティＤfbが備える制御回転方向からモータ正転方向か逆転方向かを判別し、正転ならばステップ27に進み、逆転ならばステップ28に進む。

正転でステップ27に進むと、モータ制御信号Ｄ_Ｍとして上流側（上辺）のＦＥＴＱ１のゲート端子にフィードバックデューティＤfbのＰＷＭ信号を出力し、下流側（下辺）のＦＥＴＱ４のゲート端子に制動時デューティＤ_ＢのＰＷＭ信号を出力し、ＦＥＴＱ２とＦＥＴＱ３はオフとする。

すると、図１３に示すモータ駆動回路26においてＦＥＴＱ１がフィードバックデューティＤfbによるＰＷＭ制御がなされ、ＦＥＴＱ４が制動時デューティＤ_ＢによるＰＷＭ制御がなされて、実線矢印で示すモータ電流Ｉｍが流れ、アシストモータＭが正転方向に制動力が働くように作用する。

ＦＥＴＱ１がフィードバックデューティＤfbによるＰＷＭ制御がなされ、ＦＥＴＱ４が制動時デューティＤ_ＢによるＰＷＭ制御がなされので、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ４が同時にオン状態の場合があり、そのときにはアシストモータＭの回転に伴う逆起電力により図１３に１点鎖線矢印で示すような回生電流Ｉｃが寄生ダイオードｄ２を介して流れ、同回生電流Ｉｃは、同じ方向のモータ電流Ｉｍに重なってハンチング現象を発生させたりするが、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ４は同時にオフ状態の場合もあり、このときは回生電流Ｉｃは流れないので、従来のようにＦＥＴＱ４がオン状態のままの場合に比べて回生電流Ｉｃは大幅に抑制されており、よってハンチング現象も抑制され、不快音の発生や操舵フィーリングの低下を防止することができる。

ステアリングの戻り状態を検出した場合に限らずモータ制動状態にある場合には常に、回生電流Ｉｃは抑制され、ハンチング現象が抑制されて不快音の発生や操舵フィーリングの低下を防止できるものである。

また、ステップ24で逆転方向と判別されたときは、ステップ28に進み、モータ制御信号Ｄ_Ｍとして上流側（上辺）のＦＥＴＱ３のゲート端子にフィードバックデューティＤfbのＰＷＭ信号を出力し、下流側（下辺）のＦＥＴＱ２のゲート端子に制動時デューティＤ_ＢのＰＷＭ信号を出力し、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ４はオフとする。

すると、ＦＥＴＱ３がフィードバックデューティＤfbによるＰＷＭ制御がなされ、ＦＥＴＱ２が制動時デューティＤ_ＢによるＰＷＭ制御がなされて、前記図１３に破線矢印に示すように、モータ電流Ｉｍが流れ、アシストモータＭが逆転方向に制動力が働くように作用する。
このモータ逆転制動時にも回生電流Ｉｃは抑制され、ハンチング現象が抑制されて不快音の発生や操舵フィーリングの低下を防止することができる。

モータ回転速度ω_Ｍが大きい程逆起電力が大きく回生電流Ｉｃも多く流れようとするが、本制動時デューティＤ_Ｂは、モータ回転速度が大きくなる程小さくなるよう設定されているため（図１１参照）、回生電流を効果的に抑制し、制御ハンチングによる操舵フィーリングの低下を適切に防止することができる。

なお、本操舵トルク制御装置30は、目標操舵トルク演算処理手段40がセルフアライニングトルク演算手段41により算出されたセルフアライニングトルクＴｓにフリクショントルク演算手段45により算出されたフリクショントルクＴｆを加算して目標操舵トルクＴｍを求めているので、特に低車速で小さくなるセルフアライニングトルクＴｓをフリクショントルクＴｆが補い、低車速で大きく現出する路面に対するタイヤの摩擦などの影響をカバーして常に安定した操舵フィーリングを実現することができる。

以上の実施の形態では、モータ駆動回路26の上流側（上辺）のＦＥＴＱ１，ＦＥＴＱ３にフィードバックデューティＤfbのＰＷＭ信号が出力され、下流側（下辺）のＦＥＴＱ２，ＦＥＴＱ４にオン信号または制動時デューティＤ_Ｂが出力されたが、逆に上流側（上辺）のＦＥＴＱ１，ＦＥＴＱ３にオン信号または制動時デューティＤ_Ｂが出力され、下流側（下辺）のＦＥＴＱ２，ＦＥＴＱ４にフィードバックデューティＤfbのＰＷＭ信号が出力されるようにしてもよい。

本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体の概略後面図である。 ステアリングギヤボックス内の構造を示す断面図である。 操舵トルク制御装置の概略ブロック図である。 通常制御時の動作を示すモータ駆動回路図である。 目標操舵トルク演算処理手段の概略ブロック図である。 基準車速における舵角θに対するセルフアライニングベーストルクＴsbの関係マップを座標で示す図である。 車速ｖに対するセルフアライニングトルク乗算係数ｋsの関係マップを座標で示す図である。 停車時における角速度ωに対するフリクションベーストルクＴfbの関係マップを座標で示す図である。 車速ｖに対するフリクショントルク乗算係数ｋｆの関係マップを座標で示す図である。 目標操舵トルクの算出処理手順を示すフローチャートである。 モータ回転速度ω_Ｍに対する制動時デューティＤ_Ｂの関係を示す図である。 モータ駆動制御の制御手順を示すフローチャートである。 制動時の動作を示すモータ駆動回路図である。

符号の説明

Ｍ…アシストモータ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４…ＦＥＴ、ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４…寄生ダイオード、
１…電動パワーステアリング装置、２…ラックハウジング、３…ラック軸、４…ステアリングギヤボックス、５…入力軸、６…トーションバー、７…操舵ピニオン軸、８…ラックガイドスプリング、９…ラックガイド、10…ウオーム減速機構、11…ウオームホイール、12…ウオーム、20…操舵トルクセンサ、21…コア、22，23…コイル、25…車速センサ、26…モータ駆動回路、28…ステアリング舵角検出装置、
30…操舵トルク制御装置、
40…目標操舵トルク演算処理手段、41…セルフアライニングトルク演算手段、42…セルフアライニングベーストルク抽出手段、42ａ…セルフアライニングベーストルク記憶手段、43…セルフアライニングトルク乗算係数抽出手段、43ａ…セルフアライニングトルク乗算係数記憶手段、44…乗算手段、45…フリクショントルク演算手段、46…フリクションベーストルク抽出手段、46ａ…フリクションベーストルク記憶手段、47…フリクショントルク乗算係数抽出手段、47ａ…フリクショントルク乗算係数記憶手段、48…乗算手段、49…加算手段、
50…ステアリング角速度演算手段、51……減算手段、52…フィードバックデューティ演算手段、53…モータ回転速度演算手段、54…モータ制動状態判定手段、55…制動時デューティ演算手段、56…モータ駆動制御手段。

Claims (3)

1. モータ電流の上流側の上辺と下流側の下辺のそれぞれ２辺ずつの４辺に配置されたスイッチング素子により構成されるブリッジ回路の一方の対辺のスイッチング素子を同時にオフし、他方の対辺のスイッチング素子を同時にオンすることでアシストモータをＰＷＭ制御のデューティで正転または逆転駆動させるモータ駆動回路を備えて前記アシストモータの駆動力がステアリング操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、
   操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   車速を検出する車速センサと、
   ステアリングの舵角を検出するステアリング舵角検出手段と、
   前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいて目標操舵トルクを導出する目標操舵トルク演算処理手段と、
   前記目標操舵トルク演算手段により算出された目標操舵トルクと前記トルクセンサにより検出された操舵トルクとの差に基づいてＰＷＭ制御のフィードバックデューティを算出するフィードバックデューティ演算手段と、
   前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角の変化からアシストモータのモータ回転速度を算出するモータ回転速度演算手段と、
   前記フィードバック制御量演算手段により算出されたフィードバック制御量の備える制御回転方向に対して前記モータ回転速度演算手段により算出されたモータ回転速度の備える操舵回転方向が逆方向であるモータ制動状態を判定するモータ制動状態判定手段と、
   前記モータ回転速度演算手段により算出されたモータ回転速度に基づきＰＷＭ制御の制動時デューティを算出する制動時デューティ演算手段と、
   前記フィードバックデューティ演算手段により算出されたフィードバックデューティおよび前記制動時デューティ演算手段により算出された制動時デューティさらに前記モータ制動状態判定手段の判定結果を入力しモータ制御信号を前記モータ駆動手段に出力して前記アシストモータを駆動制御するモータ駆動制御手段とを備え、
   前記モータ駆動制御手段は、前記モータ駆動手段の上辺または下辺のスイッチング素子を前記フィードバックデューティでＰＷＭ制御し、通常制御時にオン制御する前記下辺または上辺のスイッチング素子を制動時には前記制動時デューティでＰＷＭ制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記制動時デューティ演算手段は、
   前記モータ回転速度演算手段により算出されたモータ回転速度に基づき制動時デューティを予め定めておいた関係から導出す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. 前記目標操舵トルク演算処理手段は、
   前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいてセルフアライニングトルクを算出するセルフアライニングトルク演算手段と、
   前記ステアリング角速度演算手段により検出された角速度と前記車速センサにより検出された車速に基づいてステアリングのフリクショントルクを算出するフリクショントルク演算手段とを備え、
   前記セルフアライニングトルク演算手段により算出されたセルフアライニングトルクに前記フリクショントルク演算手段により算出されたフリクショントルクを加算して目標操舵トルクを算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
   
   

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